將高壓模塊集成到關鍵的長期應用中
發布時間:2021-06-03 來源:Hafiz Khalid,XP Power高級高壓產品經理 責任編輯:wenwei
【導讀】高壓研發過程在各種應用中提出了許多挑戰。這些挑戰是通過多年來在現場的觀察和與研發工程師的交談而呈現的。下麵列出了一些:
1. 確定高壓模塊要求
2. 高壓功率轉換器的精度
3. 應用中圍繞高壓的電路設計
4. 在終端應用中易於處理和集成
1. 確定高壓模塊的要求
定義需求在設計過程中至關重要。下麵列出了在尋找高壓模塊時應考慮的一些事項。
● 輸入和輸出條件:lejiegaoyamokuaidekeyongshuruheyingyongzhongdefuzaitiaojianshihuodezhengquejiejuefangandediyibu。shurudianyajiqijingdufeichangzhongyao,youzhuyuquedingmokuaisuoxudexianlutiaojiehebaohuyaoqiu。zaidaduoshuyingyongzhong,fuzaishidianzuhedianrongyuanjiandehunheti。yinci,lejiefuzaihefuzaitiaojianduiyuquedinggaoyadianyuandedianyahedianliuyaoqiuzhiguanzhongyao。
● 電壓和電流要求:根據高壓需要做的事情,需要定義電壓和電流以及極性。這主要取決於負載規格。例如,光電倍增管可能需要1200VDC和微安的電流。
● 控製和監控信號:由於當今世界的大多數應用都是由數字電路控製的,因此了解應用中用於控製和監控高壓模塊的信號對於更易於集成至關重要。
● 環境條件:根據應用情況,可能需要考慮特定的環境條件,如工作溫度、濕度等。注意應用的去向以及高壓模塊在應用中的位置。
● 尺寸限製:這與高壓電源和整體應用的空間可用性相對應。在小型桌麵和手持應用中,大小變得非常關鍵。即使在半導體製造、檢(jian)驗(yan)工(gong)具(ju)和(he)分(fen)析(xi)儀(yi)器(qi)等(deng)需(xu)要(yao)更(geng)多(duo)空(kong)間(jian)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong),重(zhong)點(dian)也(ye)是(shi)使(shi)它(ta)們(men)盡(jin)可(ke)能(neng)小(xiao),以(yi)便(bian)在(zai)同(tong)一(yi)空(kong)間(jian)中(zhong)提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng),或(huo)為(wei)更(geng)多(duo)新(xin)一(yi)代(dai)儀(yi)器(qi)提(ti)供(gong)空(kong)間(jian)。
● 機構批準:當最終應用進入具有特定監管批準要求的行業部門時,這一點變得至關重要。例如,用於分析儀器市場的UL/IEC/EN 61010。
2. 高壓功率轉換器的精度
高壓功率轉換器的精度受其他變量的影響,這些變量可能包括輸入電壓、負載條件、工作溫度和其他環境因素的變化。以下是定義模塊高電壓精度要求時需要考慮的規格列表。
● 輸出電壓公差:與規定電壓的偏差
● 設定值精度:電源使用控製電壓達到設定值的能力
● 線路和負載調節:電源根據輸入電壓和負載的變化將輸出電壓保持在調節規格內的能力
● 紋波和噪聲:DC高壓電源頂部的殘餘AC信號
● 控製的線性度:輸出電壓相對於控製電壓的傳遞函數
● 溫度係數:相對於每攝氏度的溫度變化,輸出電壓的變化
● 隨時間變化的穩定性:高(gao)壓(ya)電(dian)源(yuan)在(zai)規(gui)定(ding)時(shi)間(jian)內(nei)保(bao)持(chi)高(gao)壓(ya)在(zai)一(yi)定(ding)規(gui)格(ge)範(fan)圍(wei)內(nei),同(tong)時(shi)保(bao)持(chi)其(qi)他(ta)參(can)數(shu)不(bu)變(bian)的(de)能(neng)力(li)。這(zhe)在(zai)質(zhi)譜(pu)分(fen)析(xi)等(deng)應(ying)用(yong)中(zhong)變(bian)得(de)非(fei)常(chang)關(guan)鍵(jian),因(yin)為(wei)在(zai)質(zhi)譜(pu)分(fen)析(xi)中(zhong),儀(yi)器(qi)要(yao)保(bao)持(chi)8小時的工作狀態,並且如果使用相同的樣品,預期會產生相同的結果。如果高壓電源不夠穩定,無法確保這一點,這將成為一個問題。
3. 應用中圍繞高壓的電路設計
在zai設she計ji低di壓ya或huo數shu字zi電dian路lu板ban時shi,高gao壓ya電dian路lu板ban的de設she計ji需xu要yao特te別bie注zhu意yi與yu之zhi無wu關guan的de細xi節jie。在zai設she計ji過guo程cheng中zhong,您nin可ke能neng需xu要yao在zai高gao壓ya電dian源yuan周zhou圍wei安an裝zhuang部bu件jian,這zhe對dui高gao壓ya側ce尤you其qi具ju有you挑tiao戰zhan性xing。在zai高gao壓ya下xia工gong作zuo時shi,某mou些xie規gui範fan變bian得de更geng為wei重zhong要yao,下xia麵mian列lie出chu了le這zhe些xie規gui範fan以yi及ji在zai高gao壓ya板ban設she計ji期qi間jian需xu要yao注zhu意yi的de細xi節jie。
● 與低壓電路的適當爬電距離和間隙距離
● 高壓區域沒有接地層
● 避免電路板上焊盤的銳邊
● 在高壓線附近不得使用絲網
● 在高壓區沒有電鍍孔
● 如果需要的話,在板子上開槽,以提供絕緣
● 保形塗料和其他絕緣材料,如果需要的話
● 高壓部件的主要規格和注意事項
● 電壓和功率額定值
● 部件降額
● 電壓和溫度係數
● 熱性能
4. 易於在終端應用中處理和集成
易yi操cao作zuo性xing和he易yi集ji成cheng性xing是shi模mo塊kuai集ji成cheng的de電dian氣qi和he機ji械xie方fang麵mian,也ye需xu要yao加jia以yi考kao慮lv。如ru果guo在zai設she計ji的de模mo塊kuai中zhong已yi經jing包bao含han以yi下xia內nei容rong,則ze集ji成cheng高gao壓ya變bian得de更geng容rong易yi。
4.1 保護和安全
● 輸入保護
○ 輸入欠壓和過壓保護保護裝置防止輸入線路出現故障
○ 控製過壓保護保護裝置和應用免受編程設定的高於其設計的電壓
● 輸出保護
○ 電弧保護可避免產品在應用中發生電弧事件
○ 過流保護和短路保護為模塊和應用提供安全,以防產品過載超過其最佳交付點或在應用中出現短路
● 熱保護
○ 熱關機保護模塊,以防其溫度範圍超出規定的工作溫度範圍。根據其設計方式,通常在消除過溫條件後恢複
4.2 控製信號
這些信號用於控製和監控高壓模塊。控製和監控信號的數字兼容性很重要,因為它定義了控製高壓所需的電路。如果信號是DAC兼jian容rong的de,那na麼me控kong製zhi高gao電dian壓ya就jiu變bian得de容rong易yi得de多duo,因yin為wei模mo塊kuai具ju有you該gai功gong能neng。測ce量liang高gao壓ya和he負fu載zai電dian流liu是shi一yi個ge挑tiao戰zhan,因yin為wei您nin的de數shu字zi萬wan用yong表biao和he示shi波bo器qi探tan頭tou所suo需xu的de特te殊shu設she備bei僅jin限xian於yu某mou些xie電dian壓ya,通tong常chang不bu超chao過guo1000VDC。如果該模塊具有數字兼容的監控信號,這就使設計者的工作變得更加容易。下麵列出了一些在模塊集成中非常有用的信號及其特性。

● 電壓編程
● 啟用/禁用輸入
● 輸出電壓監控
● 負載電流監控
● 控製和監控信號的數字兼容性
● 性能的可重複性
4.3 物理模塊集成
這與應用電路中模塊的空間和物理集成相對應。以下是應該考慮的因素。

● 輸入和輸出連接
● 尺寸限製
● 機械布局
● PCB安裝
● 機板安裝
● 環境因素
● 散熱能力(如需要)
XP Power的新款HRC05旨在解決係統設計者麵臨的準確性、可靠性和集成問題,並在一個微型封裝中提供最佳解決方案。
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