低紋波高壓電源的構(gòu)建
在眾多對電源穩(wěn)定性要求極高的科研和工業(yè)應(yīng)用場景中，低紋波高壓電源扮演著不可或缺的角色。其構(gòu)建過程涉及到多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)與環(huán)節(jié)，旨在為負(fù)載提供穩(wěn)定、純凈的高壓輸出。
核心技術(shù)原理
低紋波高壓電源的構(gòu)建，首先離不開對電源基本原理的深入理解。電源的核心是將輸入的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以滿足負(fù)載對電壓、電流等參數(shù)的需求。在這個(gè)過程中，產(chǎn)生紋波的主要原因是電源轉(zhuǎn)換過程中的不連續(xù)性。例如，在交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過程中，由于整流元件的開關(guān)特性以及電路中的寄生參數(shù)，會(huì)導(dǎo)致輸出直流電壓存在一定的波動(dòng)，即紋波。為了降低紋波，需要采用先進(jìn)的濾波技術(shù)和穩(wěn)壓控制策略。
濾波技術(shù)
濾波是降低紋波的關(guān)鍵手段。在低紋波高壓電源中，通常采用多級濾波電路。最常見的是由電容和電感組成的 LC 濾波電路。電容具有儲(chǔ)存電荷的特性，能夠在電壓升高時(shí)儲(chǔ)存電能，在電壓降低時(shí)釋放電能，從而起到平滑電壓的作用。電感則利用其自感電動(dòng)勢阻礙電流的變化，進(jìn)一步減少電流的波動(dòng)。通過合理搭配電容和電感的參數(shù)，以及采用 π 型、T 型等不同的濾波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以有效地將紋波電壓降低到極小的水平。例如，在一些高精度的電子顯微鏡中，需要使用低紋波高壓電源來為電子槍提供穩(wěn)定的加速電壓，此時(shí)精心設(shè)計(jì)的多級 LC 濾波電路能夠?qū)⒓y波控制在毫伏甚至微伏級別，確保電子束的穩(wěn)定性和成像質(zhì)量。
穩(wěn)壓控制策略
除了濾波，穩(wěn)壓控制策略對于低紋波高壓電源的構(gòu)建同樣至關(guān)重要。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源通過調(diào)整功率管的導(dǎo)通程度來維持輸出電壓的穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是輸出紋波小、精度高，但缺點(diǎn)是效率較低。開關(guān)穩(wěn)壓電源則通過控制功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間來調(diào)節(jié)輸出電壓，效率較高，但紋波相對較大。為了實(shí)現(xiàn)低紋波和高效率的平衡，現(xiàn)代低紋波高壓電源常常采用混合穩(wěn)壓技術(shù)，結(jié)合線性穩(wěn)壓和開關(guān)穩(wěn)壓的優(yōu)點(diǎn)。例如，先通過開關(guān)穩(wěn)壓電路將電壓調(diào)整到接近目標(biāo)值，再利用線性穩(wěn)壓電路進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，從而在保證高效率的同時(shí)，將紋波降低到可接受的范圍。
元件選擇與布局
在構(gòu)建低紋波高壓電源時(shí)，元件的選擇和布局也不容忽視。高壓電容和電感應(yīng)選擇品質(zhì)因數(shù)高、寄生參數(shù)小的產(chǎn)品，以提高濾波效果。功率開關(guān)管應(yīng)具備低導(dǎo)通電阻和快速開關(guān)特性，減少開關(guān)損耗和電壓尖峰。同時(shí)，合理的電路板布局可以減少電磁干擾，避免不同電路之間的相互影響。例如，將高壓部分和低壓控制部分進(jìn)行物理隔離，采用多層電路板和合理的接地設(shè)計(jì)，都有助于降低紋波和提高電源的穩(wěn)定性。
低紋波高壓電源的構(gòu)建是一個(gè)綜合性的工程，需要從技術(shù)原理、濾波技術(shù)、穩(wěn)壓控制策略以及元件選擇與布局等多個(gè)方面進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化。隨著科技的不斷發(fā)展，對低紋波高壓電源的性能要求也在不斷提高，這將促使相關(guān)技術(shù)不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，為更多領(lǐng)域的應(yīng)用提供更可靠的電源解決方案。
泰思曼 TEBM4502 系列高壓電源，專為場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM) 應(yīng)用而設(shè)計(jì)。
此系列電源集成多路輸出，包含 30kV 200μA 加速用高壓電源，集成了 3V 3A 懸浮燈絲燈源，包含10kV 700μA 引出電源和 1kV 100μA 抑制電源。可安裝在 19 英寸機(jī)架中。所有的輸出都提供超低的輸出紋波、最小的微放電、優(yōu)良的調(diào)節(jié)，高穩(wěn)定性、低溫度系數(shù)，適用于高圖像質(zhì)量和分辨率要求的場合。
控制是通過光纖 RS-232 接口完成的。所有的安全互鎖功能都是基于硬件設(shè)計(jì)。
典型應(yīng)用：掃描電子顯微鏡(SEM)；電子束控制器
