用于軍事應用的智能電源為用戶提供了實時監控故障的能力，從而使作戰人員能夠在關鍵任務期間做出快速決策。同時，標準化和商業現貨 （COTS） 技術正在實現靈活性。

功耗始終是軍事系統中的首要關注點：設計人員不斷平衡尺寸、重量、功耗和成本 （SWaP-C） 要求，以提高效率。雖然每個應用可能不同，但與操作員共享信息的電源可以更好地了解系統的問題。受監控的電源可減少系統的故障排除和停機時間，并在不斷變化的戰場情況下做出更明智的決策。

“過去通常抵制‘智能電源單元’（PSU）的客戶現在正在接受改進的內置測試（BIT）信號和微控制器提供的電源的整體控制的好處，”數據設備公司的英國業務部門XCEL電源系統有限公司董事總經理Graham Jefferies說：“現在許多要求要求PSU能夠執行自我診斷測試， 確保其在自己的參數范圍內，并不斷通過飛機或車輛數據總線將信息傳遞到相關系統，通常稱為健康監測。

“故障報告是一項常見的要求，”紐約波希米亞北大西洋工業公司（NAI）電力產品工程經理Vito D‘Erasmo說。［客戶］要求的很多都是標準的一部分，比如輸入/輸出和溫度監控，“他說。

電源管理的基礎知識已經存在，并且正在推動所有軍事平臺的更高效率。這些趨勢正在導致“更高的密度，更高的效率和更多的通信類型功能。連續的BIT測試，上電BIT測試，所以基本上很多遙測與電源在健康狀況方面，“根據NAI電源產品的產品經理Lou Garofolo的說法。

“電源可以共享、感知和監控。客戶正在尋找更多能夠從整個系統收集信息的智能或電源，“紐約哈帕克貝爾曼電子COTS工程總監Jerry Hovdestad說。“過去，當你有四張牌時，很難確定哪張卡行為不端，現在一個完整的檢查可以告訴你哪張不起作用。

隨著每個系統的效率提高，作戰人員可以選擇不使系統脫機進行測試。軍事應用，如無人系統，機載電子戰（EW）和執行關鍵任務的陸基平臺，如果問題很小，可以選擇繼續運行。

雖然這可能是一個小問題，但該軟件會告訴用戶，使設備離線是必要的，從而使決策過程更快，更容易，紐約波希米亞數據設備公司的營銷傳播經理Christopher J. Stabile說。對于較舊的系統，故障排除可能需要數小時;他補充說，使用較新的系統運行狀況監控設備，只需要幾秒鐘。

“數字化電源意味著操作員可以持續獲得診斷數據，使他們能夠了解所有活動系統負載的電源狀態，并提前知道是否有任何遇到可能導致電源故障的問題，”Stabile說。“在獲得健康和診斷數據之前，車輛和其他設備需要定期安排（通常成本高昂）的維護計劃，這些計劃需要大量的停機時間來更換零件，無論是否需要更換，都要根據零件的理論生命周期。通過車輛運行狀況和診斷數據，操作員現在可以實時了解整個電力系統，使他們能夠根據需要做出明智的關鍵任務決策，利用系統的全部運行能力，并可能減少離開現場的時間。維護成本也更低。

通過故障監控更容易做出決策

“如果系統具有與PSU相關的性能信息，則可以決定優先處理設備支持的關鍵功能，”Jefferies說。“如果這些功能是關鍵任務，則無論對PSU的影響如何，都將允許正在進行的操作。電路健康監控避免了用戶必須將設備停止服務并在工作臺上進行測試;除了財務影響和系統停機時間之外，持續監控是一種更有效的測試方式，通常可以更深入地了解故障模式以及與系統其余部分的交互。

“這往往更多地出現在定制電源上，而不是標準電源，因為這是一個特定的功能，”他繼續說道。“這種能力通常需要針對特定的應用進行定制。

標準化為靈活性鋪平了道路

然而，標準化并非完全脫離了困境。制造商仍在遵循國防部（DoD）制定的SWaP要求。例如，VITA 62 標準仍可作為支持 VPX 背板上 VITA 62 插槽并將 COTS 組件引入電源模塊的電源的指南。設定標準的好處是工程師能夠不必擔心基礎知識。

“我們已經看到許多機載應用 - 包括固定翼和旋轉直升機 - 走向更新的VPX平臺，”D’Erasmo指出。“我們是VITA 62委員會的一部分;我們完成了 VITA 62 規范的第一個規范的更新。我們看到軍事客戶對VPX產品的要求很高。

VITA要求中還概述了通信 - 許多客戶想要VITA擴展的這些功能，“Garofolo補充道。

“我們所做的一切都是嬰兒床。我們的 VPX 是嬰兒床。我們將設計重新包裝成各種定制外形。我們的客戶正在尋找高可靠性，“霍夫德斯塔德說。“我是VITA 62委員會的一員，我們正試圖制定一個開放標準，所以任何人都可以購買，將其插入系統，然后玩。

然而，“我們的客戶正在尋找靈活性，能夠改變這個和那個，并增強他們的喜好，”他繼續說道。“他們想要標準，但他們也想要靈活性。百利曼電子的工程師開發了VPXtra 100CD-IQ，該模塊旨在為開放式VPX模塊供電，并且還符合VITA 62標準（圖1）。

圖 1：VPX四 1000CD-IQ 收集輸入/輸出電壓/電流。照片由貝爾曼電子提供。

貝勒曼的VPXtra 1000CD-IQ能夠監控所有輸入和輸出電壓以及輸入/輸出電流。“它從整個系統收集信息。如果它有臨時問題或輸入問題，它會收集并報告這些信息，“霍夫德斯塔德說。

NAI 的 VPX57-31 是一款 3U 直流/直流 VPX 產品，包括遠程錯誤檢測、均流和內置 EMI 濾波器。工程師將其設計為具有VITA 62兼容輸出、信號、用戶可編程性、集成電路間（I2C）通信和溫度監視器（圖2）。

“3U VPX 電源具有 270 伏直流 （VDC） 輸入，”德拉斯莫說。“270 VDC由飛機使用。它們采用交流電并整流至270 DC。他們將有一個交流配電系統，他們可以將270放入電源中，我們將根據系統其余部分所需的電壓進行電壓。輸入和我們在此電源中投入的功能 - 可編程性，BIT，溫度監控器，電流份額，更高的效率 - 都采用400至500瓦的小型封裝。

圖 2：VPX57-31 適用于堅固耐用的軍事和商業航空航天應用。照片由北大西洋工業公司友情提供

NAI設計也是100%的分立元件設計，這“為我們提供了更大的靈活性來滿足特殊需求，因為我們不局限于磚塊的特定占地面積。我們可以布置東西，我們可以重用電路的成熟部分，我們可以更容易地添加新功能。我們對預包裝的磚塊不做任何事情，“他補充道。

軟件帶來的測試挑戰

雖然監控電源故障的軟件使用戶受益，使他們能夠確切地知道問題所在，但它可以在政府認為安全關鍵的系統中帶來額外的測試要求。

截至目前，“軟件主要限于故障報告和簡單的ON/OFF控制和排序;然而，這可能會改變，“杰弗里斯說。

安裝的軟件將與每個制造商不同。“客戶需要一個標準，”霍夫德斯塔德解釋說。“制造商的軟件可能不同，因此我們需要軟件標準化。

與VITA 62不同，電源中沒有針對軟件的固定指南。工程師可以創新并將其提升到一個新的水平，但在國防部設定的范圍內，這可能被證明是困難的。“在動態改變輸出電壓方面，我們還沒有觀察到對PSU進行軟件控制的要求，”Jefferies指出。

“在軍事環境中，引入軟件和固件會觸發額外的設計障礙，測試要求變得繁重，”他繼續說道。“一旦你開始在這些單元中構建軟件，你就會開始陷入一個惡性循環：你帶來了數字控制，然后帶來了認證這個軟件的復雜性，這是它自己的要求。

審核編輯：郭婷