Application Notes - High Voltage Power Supplies

为什么电源需要时间预热?

AN-09

一般来说,电源有一个预热期,预热期之后其稳定性规格才适用。从功能性的观点看,装置在开启后就会立即工作。但是如果需要很稳定的输出才能满足您的使用要求,请先预热电源,使之达到“热平衡”,以此消除预热漂移,详情如下:

通过使用高压反馈分压器对实际高压输出进行采样来完成对电源的调控。该分压器网络由多个串联高阻抗、高压电阻器组成。分压器一端与电源高压输出端连接;另一端通过定标电阻器接地形成与被测高压输出成比例的低电压信号。一般产生的是0-10Vdc反馈信号,相当于0-100%的电源输出电压。

该反馈分压器的电阻线对温度变化很敏感,这叫做“温度系数”(TC), 此系数通常使用百万分之度进行说明。典型温度系数规格可能为150ppm/°C。对于此种情况,电阻器的阻抗值将以(150/1,000,000)=0.00015的比率变化,或反馈分压器上温度变化每一摄氏度以0.015%的比率变化。我们来看看实际生活中的电源实例:

SL50P300 TC= 100ppm/°C (100/1,000,000)=0.0001 或 0.01%
(0.01%) ×(50kV)= 5V

所以反馈分压器上每一摄氏度的变化都将导致电源输出电压按比例变化(≤5伏特)。

如果一个电源长时间未使用,我们可以假定该电源内的组件温度等于其周围的室温。为了方便举例说明,我们假设室温为22摄氏度(约71.5华氏度)并假定在试验期间,室温保持不变。

开启电源并以最高电压和电流运行。会产生两个基本效果:

1. 反馈分压器开始产生自热效应,原因是反馈电流流经反馈电阻器时丢失I2R。
2. 电源中其它组件也会发热,这也会使电源本身内部的温度升高,进而使反馈分压器的电阻线温度也升高。

运行足够长的时间后,该电源达到新的热平衡。就此实例而言,如果反馈分压器现在的温度为28摄氏度(约82.5华氏度),则有6摄氏度的变化。

我们知道,在实例中,每发生一摄氏度变化,反馈分频器的变化均≤0.01%(或≤5伏特)。所以,我们能预期的总变化为:(5伏特/°C)×(6°C)≤30伏特

与最大输出电压相比,这只是很小的百分比,但是这对于一些特殊应用过程非常重要。

那么发生这种变化所需的时间是多少呢?这就主要受电源本身的实际物理设计影响。装置热质量、内部传热特性、装置外壳进出气流、特别是倍增器的设计会严重影响相关的热时间常数。