机载计算机是一种工作在恶劣环境下的计算机，它一定要能在－55℃至＋60℃的宽温域内正常工作，并能经受严酷的冲击、振动、高低温循环、输入电压拉偏以及电磁兼容性等例行试验。因此，机载计算机同舰载、箭载计算机一样，同属抗恶劣环境计算机。

  直流稳压电源是计算机的生命之泵，但是机上的供电电源(交流115V或直流28.5V)，一般不能直接提供给计算机的各部件使用，必须将供电电源进行隔离并稳压后成为各种所需的直流电源才能供给各部件使用。

  机载计算机是在恶劣的电磁环境下工作，因此一定要有较强的抗电磁干扰能力，而飞机上供电网络的各种干扰(特别是传导干扰)首先进入稳压电源，另外计算机内部产生的各种干扰也经过电源再传入供电网络，从而对其他电子设备产生干扰。所以稳压电源一定要能抑制来自两个方向的电磁干扰，才能使计算机既能正常工作又不干扰其它电子设备。因此，要设计一台抗恶劣环境的机载计算机，必须为之设计出高可靠性的稳压电源。

  根据计算机整机对电源总的技术方面的要求(这中间还包括电源电压种类，输出电流，稳定度和纹波电压，掉电保护，过流、过压保护，抗电磁干扰以及重量、尺寸等)，首先对电源进行系统设计。

  机上可供选择的供电电源有两种，400Hz、115V交流电源和28.5V直流电源。两种电源各有优缺点，400Hz、115V电源波动小、干扰小，但所需要的器件耐压相对要高；而28.5V电源却相反。根据真实的情况可与主机厂协商确定。

  电源系统方案的确定在很大程度上决定了电源的性能和可靠性水平，其主要内容有：

  掌握尽量多的国内外电源元器件信息，创造条件有明确的目的性地对某些器件和电路进行摸底试验，掌握第一手资料是设计高可靠性电源的先决条件。我们选用美国VICOR公司生产的VICOR电源模块作为主要器件，用来设计机载计算机高可靠性稳压电源。

  VICOR电源模块的主要特征是“零电流”开关技术，工作频率高达2MHz，高效率(80％～90％)，高功率密度(54～100W/立方英寸)，高可靠性（MTBF≥100万小时)以及适应输入电压变化范围宽等。

  根据需要，整机可能提出某些有特别的条件的非标准稳压电源。例如某火控机需要±10V精密电源，要求稳定度≤0.1％，纹波电压≤2mV，温度系数≤0.1mV／℃。

  为此我们设计了高性能的线V的基础上进行二次稳压得到精密的±10V稳定电源。

  电子技术的发展、电路的高度集成化，不但为计算机其他部件的设计，也为稳压电源的设计带来了极大的方便，省去了许多复杂的电路参数计算。稳压电路本身的集成化，使我们有更多的时间和精力去考虑外围电路的设计和整机的热设计、电磁兼容性设计和其他可靠性设计。

  AC115V供电的开关电源，一般是直接将AC115V整流滤波成150V左右的直流，再进行DC/DC变换。现以某电子组件的电源为例来计算输入滤波电容。其原理框图如图1所示。

  电容器C1有两个功能，一是平滑滤波作用，二是储能作用。因此，也有两种计算方法：

  ①根据需要的纹波系数利用图表来计算例如，若要求纹波系数r=0.5％，由图表(在计算机设计手册的电源模块设计中已列入)可查得

  ②根据所需的储能时间来计算DC/DC变换器的输入电压范围为DC100～300V，即当输入电压Ui

  火控计算机为了在瞬时掉电时不丢失信息，要求电源具有掉电保护功能，如要求电源正常供电时提供一低电平，而当掉电瞬间＋5V电源下降到4.6V这一期间提供并维持一高电平。

  电路由四个元器件组成，二极管V1有两个作用，一是防止输入电源的正负极性插错，二是阻止C1向输入侧放电。E1选用4N27光电耦合器，用以隔离输入输出地线的计算是依据输入电压和使

  VICOR电源的DC/DC变换器都是固定输出模式，但为了方便用户，又设置了输出电压调节端。当输出电流比较大，传输线路较长时，为弥补线路上的压降，需要将输出电压调高。如某电子组件的＋5V电源就设置一个调压电阻R3，调节原理如图3所示。

  调节原理是改变基准电压，若将＋5V调高至5.2V，即调高了4％，因而基准电压2.5V也应调高4％。

  流经10kΩ电阻的电流为(10kΩ电阻设在模块内部)流经R3的电流也应为10μΑ(4)保护电路的设计

  一般集成电源都设有过流保护，VICOR电源VI－200系列设有过流、过压和过热保护；但VI－J00系列无过压保护，若要设置过压保护可如图4所示来实现。

  导通，使光电耦合器饱和导通，从而关掉N1DC/DC变换器的禁止门，使输出电压为零。防雷击保护，可在输入端加瞬变电压吸收二极管(TVS)。

  电源的散热设计是可靠性设计的重要组成部分。性能优良的电源模块，也有将近20％的功率损耗，这将产生大量的热量，如何将这些热量传递出去是热设计的主要任务。抗恶劣环境计算机一般都采用密封的标准机箱，热的传递方式主要是传导。电源模块产生的热量从模块的基板经接触面传到散热器(板)上，热量传过两者之间的接触面将使温度降低，热设计的任务之一是将这种温度降低到最小程度，即将基板的热量尽量多的传递到散热器(板)上。如果将接触面模型化为“热阻”(θbs)，也就是需要将θbs减小到最小程度。基板温度(Tb)等于接触面温度与散热器(板)的温度(Ts)之和。接触面的温降值等于电源的功率损耗(Pdiss)与接触面热阻(θbs)的乘积。即

  VICOR电源的最高工作时候的温度(指基板温度)分别为85℃(VI－200)和100℃(VI－J00)。例如，在实际在做的工作环境和温度最高为60℃时，要控制基板温度不高于85℃(如70℃)，利用式（7）计算公式求出接触热阻θbs。

  Pdiss=POM(1/η－1)=30W在高温＋60℃的温箱中，散热板的温度等于环境和温度Ts=T=60℃使θbs减小的办法是加大接触面，改善接触面的粗糙度，并使用导热胶或VICOR提供的热护垫(GRAFOIL)。当接触面的粗糙度≤5‰英寸，并使用热护垫，可使θbs≤0.1℃／W。

  电磁兼容性设计是一门牵涉面较广的技术，就电源的EMC设计而言主要有以下措施：

  ①在输入端加EMI滤波器是必要的，但必须设计或购买适用于该系统的滤波器，才能抑制传导干扰，达到预期目的。

  ②尽量采用VICOR前端模块AIM(交流输入)和IAM(直流输入)，它们都具有抑制EMI的功能。

  ④在输入线之间加电容和在输入、输出端子与基板间加电容，可分别抑制常模干扰和共模干扰。

  对印制板的设计的基本要求有：合理布线，并尽量加宽、缩短大电流的功率线；将电压输出线与＋S和－S采样线分开接到插头处；尽可能的避免在模块底部走线；尽量将插头上的插针全用上，减少接触电阻，这对大电流输出的电源更重要。电源系统框图如图5所示。