Application Notes - High Voltage Power Supplies

Why do power supplies take time to warm up?

AN-09

電源装置は一般的にウォームアップが必要で、その後に安定性仕様が適用となります。機能性の観点から、ユニットは電源がオンになった瞬間に動作しまが、お客様のアプリケーションで安定した出力が必要な場合は、電源をウォームアップし熱平衡状態にすることでウォームアッドリフトを排除できます。詳細は以下のとおりです。

電源装置の制御とレギュレーションは、高電圧フィードバックデバイダを使用し実際の高電圧出力をサンプリングすることで達成されます。このデバイダネットワークは、高インピーダンス、高電圧抵抗の直列にいくつか接続することによって構成されます。デバイダの一端は電源の高電圧出力に接続され、他端は測定する高電圧出力に比例した低電圧信号を生成するスケーリング抵抗を介してグラウンドに終端されます。通常0-10Vdcのフィードバック信号が生成され、これは電源の出力電圧の0~100%に相当します。

フィードバックデバイダは、温度変化に敏感です。これは温度係数(TC)と呼ばれ、通常1℃あたりのppmで指定されています。典型的な温度係数の仕様は150ppm/℃でしょう。このような場合、抵抗のインピーダンス値は(150/1,000,000) = 0.00015の比率、すなわちフィードバックデバイダでの温度変化1℃あたり0.015%の比率で変化します。実際の電源の例を見てみましょう。

つまりフィードバックデバイダが認識する温度変化の各℃に対して、電源装置の出力電圧の変化比率は≤5ボルトです。

もし電源装置が長時間放置されていた場合、電源内部の部品は周囲の室温であると推測できます。例えば室温が22℃(約71.5°F)で、テストの期間中は室温が一定であると仮定します。

電源装置がオンされ最大電圧および電流で動作するように設定されている場合、発生する基本的な効果が2つあります。

  1. フィードバックデバイダは、フィードバックレジスタを流れるフィードバック電流のI²Rロスのため、自己加熱効果を起こし始めます。
  2. その他にも熱を発生する部品が電源装置にはあり、それらが電源内部の温度を上昇させ、次にフィードバックデバイダの温度を上昇させます。

十分に長い時間が経つと、電源装置は新しい熱平衡に達します。例えばフィードバックデバイダの温度が現在は28℃(約82.5°F)で6℃の変化であるとしましょう。

この例では1℃の変化に対して、フィードバックデバイダは≤0.01% (or ≤5 volts)で変化するよう設計されています。したがって全体的な変化としては、(5 volts/°C) (6°C) = ≤30 voltsになると考えられます。

全体的に見て、これは最大出力電圧の大きさに比べて小さい割合ですが、いくつかの重要なアプリケーションでは顕著であるかもしれません。

この変化が発生するのに要する時間についてはどうでしょうか?それは主に電源自体の機械的な設計に影響を受けています。ユニットの熱質量含有率、内部熱伝達特性、エンクロージャ内外の空気の流れ、そして特にマルチフライヤの設計が、関連する熱時定数に大きな影響を与えます。