Что такое высоковольтный источник питания

Высоковольтный источник питания – это сложная система, выполняющая преобразование низкого напряжения в высокое. Термин «высокое напряжение» имеет не абсолютный, а относительный характер, но поскольку постоянное напряжение выше 62 вольт может причинить вред здоровью, для защиты человека от поражения электрическим током должны применяться соответствующие меры безопасности. Основные линейки высоковольтных источники питания обеспечивают номинальные значения выходного напряжения от 1 кВ до 600 кВ.

Высоковольтные источники питания могут работать от постоянного или переменного входного напряжения. Постоянное входное напряжение экономически целесообразно использовать в оборудовании малой мощности (от 1 до 125 Вт). Типичными значениями входного напряжения постоянного тока являются +12 В и +24 В. Высоковольтные источники питания, использующие входное напряжение переменного тока могут работать от различных номинальных значений напряжений в диапазоне от 100 до 480 В (переменного тока), однофазного или трехфазного, в зависимости от конструкции. Высоковольтные источники питания с коррекцией коэффициента мощности / универсальным входом питания могут работать от любого входного напряжения в диапазоне 90 до 264 В переменного тока без какого-либо вмешательства пользователя.

ООО "КОМПАНИЯ "НТНК" предлагает оборудование, позволяющим обеспечить выходную мощность как менее 1 Вт, так и свыше 1000 кВт.

Типы высоковольтных источников питания

Линейные высоковольтные источники питания

Линейные источники питания были ведущей технологией до конца 1970-х годов. Линейный источник питания использует проходной транзистор в качестве переменного резистора для регулировки выходного напряжения источника питания. Если необходимо получить полную мощность от источника питания, проходной транзистор включается так, чтобы его сопротивление было наименьшим и на выход поступала максимальная мощность. Если необходимо получить меньшую мощность, проходной транзистор будет работать как переменный резистор, рассеивая ненужную мощность в виде тепла для получения желаемой мощности.

Проходной транзистор, работающий как рассеивающее устройство, требует больших радиаторов и часто вентиляторов для поддержания приемлемых рабочих температур. По сути, линейный источник питания рассеивает неиспользуемую мощность в виде тепла. Из-за этого линейные источники питания, как правило, являются большими, тяжелыми, громоздкими устройствами с очень низким КПД. Кроме того, линейные источники питания ограничены по общей выходной мощности из-за проблем с рассеиванием тепла, вызванных присущим им низким КПД.

У линейных источников питания есть заметное преимущество – они, как правило, очень тихие с точки зрения выходных шумов и пульсаций, поскольку для их регулирования не используются коммутирующие элементы, однако данная технология считается устаревшей.

Импульсные высоковольтные источники питания

Импульсные источники питания называются так потому, что в них используются транзисторы в качестве импульсных регуляторов. Линейный источник питания использует транзистор в качестве переменного резистора (транзистор частично включен, рассеивая большое количество энергии), в то время как импульсный регулятор использует транзисторные переключатели, которые либо полностью открыты, либо полностью закрыты. Когда транзистор полностью открыт и по нему течет ток, падение напряжения на нем минимальное. Когда транзистор закрыт и через него не течет ток, рассеиваемая мощность практически равна нулю.

Регулировка выходного напряжения источника питания достигается путем изменения соотношения времени открытия и закрытия при высокой частоте переключения (от десятков до сотен килогерц), чтобы минимизировать размеры магнитных и емкостных компонентов, используемых в процессе преобразования энергии. Благодаря этим фактам импульсные источники питания могут иметь очень малые размеры, быть компактными и высокоэффективными по сравнению с линейными аналогами. Чрезвычайно высокие уровни мощности, вплоть до сотен киловатт, можно эффективно контролировать с помощью импульсных технологий преобразования энергии.

По сравнению с традиционным линейным регулятором (линейные источники), на выходе импульсного регулятора больше пульсаций и шумов в связи с его рабочей частотой. Но благодаря иным преимуществам, которыми обладают импульсные источники питания, они стали основной технологией преобразования энергии, используемой в настоящее время.

Модульные и стоечные высоковольтные источники питания

Источники модульного и стоечного типа – две основные категории, в которые попадают практически все высоковольтные источники питания. Данная унификация существенно облегчает процесс систематизации аппаратуры.

Стоечные приборы рассчитаны на более высокую мощность, чем их модульные аналоги, однако это не является правилом. Стоечные изделия обычно работают в резервном режиме с сетевым напряжением на входе. Как правило, они имеют полностью автономную переднюю панель с полным набором регулировок, обеспечивающих быстрое и легкое управление. Стоечные источники совместимы со стандартом монтажа в стойку.

Модульные источники выполнены в корпусах из тонкого металла, имеют меньшую мощность – десятки-сотни ватт. Модульные источники обычно могут запитываться как от входного напряжения переменного тока (AC) так и от входного напряжения постоянного тока (DC). Работа с модульным источником, его настройка и регулировка обычно выполняются с помощью сигналов, которые организуются пользователем через разъем дистанционного управления.

В тех случаях, когда требуется гибкость и простота управления (например, в лабораторных условиях), следует отдать предпочтение стоечным источникам питания. Модульные приборы находят все больший спрос в применениях, когда в специфических условиях эксплуатации требуется максимальная компактность при невысокой стоимости.

Высоковольтный источник питания "стекового" типа

Стековые (источники питания с внешним умножителем) - это подтип источников питания производства обеспечивающих выходное напряжение в пределах от 200 до 600 кВ (а также других значений по спецзаказу) благодаря применению отдельных высоковольтных блоков (умножителей), которые часто называют «стеками». Необходимость использования стека проста: по мере увеличения выходного напряжения экономные и надежные сборки кабелей/разъемов становятся менее доступными, а их монтаж более проблематичным. Решением является устранение сборок кабелей/разъемов и обеспечение доступа к выходному напряжению посредством высоковольтных стековых блоков с воздушной изоляцией. Для подавления образования короны при таких сверхвысоких значениях выходного напряжения, как правило, используются большие коронирующие кольца и (или) тороиды. Стековые системы включают в себя два основных узла: стойку управления и высоковольтные стековые блоки с воздушной изоляцией.