RMK片式膜电阻在真空下的过电特性研究.pdf
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1、现代电子技术Modern Electronics TechniqueSep.2023Vol.46 No.182023年9月15日第46卷第18期近年来,由于微电子技术的进步、轻型材料的研制以及高功率太阳能电池的出现,小卫星迅速发展,被广泛应用于民用通信、遥感、技术验证等领域16。为了提高整星供电效率,越来越多的小卫星采用集中供电7的策略直接为单机产品提供二次电源,这种模式可以方便对整星供电进行统一管理,共享所有单机电源的设计余量。单机产品不再适合使用熔断丝进行电源保护,因为熔断丝阻抗比较小,单机在发生短路故障时会产生瞬间的大电流,导致电源电压下拉,将对同一供电线路上的其他单机产生影响,对整星来
2、说有可能发生严重故障,此时使用限流电阻代替熔断丝就成为必要的设计手段。对于小卫星来说,其星载产品必然也使用小型化设计,星上产品内部电路板的限流电阻最常见的是 RMK3216型片式膜固定电阻,本文通过试验对该类型电阻进行真空环境下的过流研究。鉴于在限流电阻出现过流时,电阻本体的温度会急剧增加,此时的环境温度与之相比可以忽略不计。RMK 类型电阻不是辐照敏感器件,并且辐照对器件材料的影响是一个缓慢的过程,对本研究没有太大影响。另外,电阻膜层被夹在玻璃保护层和基板之间,有无重DOI:10.16652/j.issn.1004373x.2023.18.003引用格式:付明睿,张金保,刘琦,等.RMK片式
3、膜电阻在真空下的过电特性研究J.现代电子技术,2023,46(18):1518.RMK片式膜电阻在真空下的过电特性研究付明睿,张金保,刘 琦,关 彬,刘一武(北京控制工程研究所,北京 100190)摘 要:为了提高小卫星的供电效率,越来越多的微小卫星的电源使用集中二次供电方式。为防止单机产品电源短路后出现大电流,影响同一母线上其他单机,使用限流电阻替代熔断器已成为集中供电模式下单机供电安全的发展方向。文中将理论与试验相结合,在真空环境条件下,通过开展 RMK片式膜电阻的过电应力试验,研究该类型小阻值电阻通过的电流超出额定值时的阻抗特性。结果表明,当片式膜电阻的过电流值为额定电流的6倍以上时,该
4、大电流在1 s内可以使电阻从几欧姆的阻值急剧上升至几千欧姆,从而达到保护卫星供配电系统的目的。另外,降低产品短路大电流的过流时间,可以防止电路板严重烧毁,避免引起其他类型的二次故障。关键词:RMK片式膜电阻;过电特性;真空环境;卫星集中供电;限流电阻;过流中图分类号:TN967.234;V19 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2023)18001504Overcurrent characteristics of RMK chip film resistor in vacuumFU Mingrui,ZHANG Jinbao,LIU Qi,GUAN Bin,LIU Yiwu(Beiji
5、ng Institute of Control Engineering,Beijing 100190,China)Abstract:In order to improve the power supply efficiency of small satellites,the way of centralized secondary power supply is applied to more and more micro satellites.As the occurrence of large current after shortcircuit of single product can
6、 affect other single machines on the same bus,using current limiting resistors instead of fuses has become a development direction for the safety of single machine power supply in centralized power supply mode.In combination of theory and experiment,the impedance characteristics of small resistance
7、resistor when the current passing through it exceeds the rated value are studied by conducting overcurrent stress tests on RMK chip film resistors under the vacuum environment conditions.The results show that when the overcurrent value of chip film resistor is more than 6 times of the rated current,
8、the resistance can rise sharply from a few ohms to several thousand ohms within 1 s,so as to achieve the purpose of protecting the satellite power supply and distribution system.Reducing the overcurrent time of shortcircuit high current can prevent serious burning of the circuit board and avoid caus
9、ing other types of secondary faults.Keywords:RMK chip film resistor;overcurrent characteristics;vacuum environment;satellite centralized power supply;current limiting resistor;overcurrent收稿日期:20230214 修回日期:20230327基金项目:装发共用技术(41417060102)1515现代电子技术2023年第46卷力对电阻膜层的形貌影响不大。1 研究过程1.1 试验步骤1)抽 取 几 个 阻 值 类
10、 型 的 片 式 固 定 膜 电 阻,RMK32161/4W2J、RMK32161/4W10J、RMK32161/4W39J。2)样品焊接在专门设计的电路板上,按照实际产品的设计状态,采用多个电阻并联的模式,按照某型号的实际配置 39 的电阻每 4 个并联,10 的电阻每3个进行并联,2 的电阻每2个进行并联。3)将6位半的数字万用表34410A串联进入电流闭环,以50 ms的采样率实时地将电流采集到计算机中。4)由于电阻在过流状态下会急剧发热,电阻本身温度可能增加几百甚至上千度,所以试验的环境温度并不重要。为了模拟空间环境,试验在真空环境下进行,避免了空气中的氧气对高温电阻的氧化。5)根据某
11、型号的电源余量完成39 电阻的1.73 A(额 定 电 流 的 5.4 倍,简 称 电 流 倍 率 为 5.4)、1.32 A(4.1 倍)的过流测试,以及 10 电阻的 3.6 A(7.6倍)的过流测试、2 电阻的 2.5 A(3.5倍)的过流测试。为了保证研究的完整性,增加 10 电阻的 3 A(6.3倍)的过流测试和2 电阻的3.5 A(4.9倍)的过流测试。1.2 试验结果1)试验过程中未出现电流变大(阻值变小)的现象。2)随着电流倍率的逐渐增加,电阻出现阻值急剧增大(短路电流急剧下降)的时间越来越短,如图 1 所示。由表1所示的不同电流倍率下电阻熔断时间可知,3.5 倍额定电流的 1
12、 000 s 到 7.6 倍额定电流时减小到0.25 s,该时间是供电系统承受过流引起的额外功耗的时间。图1 电流倍率和电阻急剧变大时间曲线3)倍率越低的过载电流对电路板的烧蚀越严重,4.1倍率的电流过载电路板形貌如图 2所示。当过电流较小时,由于烧蚀时间长,热量有足够时间传导至电路板,而电路板的导热系数不是很高,以致于电路板局部过热,导致电路板烧蚀严重;过电流较大时,电流急剧变小的烧蚀时间短,电路板烧蚀较轻,其对比如图3所示。表1 不同电流倍率下电阻的熔断时间序号123456状态2个2 并联4个39 并联2个2 并联4个39 并联3个10 并联3个10 并联过流倍率3.54.14.95.46
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