Application Notes - High Voltage Power Supplies

前面板数字仪表极限

AN-14

大多数斯派曼产品的机架都装配了高压电源和X射线发生器,而且有全功能面板——带有数字仪表,用于显示输出电压和电流。这些仪表读数用作电源在功能状态下的非精度参考。由于下文所述的固有限制,不建议使用前面板仪表作为获取精确过程控制的工具,特别是小信号读数。

数字仪表最大输入电压要求
使用的数字仪表系列采用0-2Vdc输入电压信号。2Vdc是该仪表所能接受的输入信号的绝对极大值。斯派曼将0-10Vdc程序设计信号用于高压电源的程序设计和监视。也就是说产生0-10Vdc电压和电流监控信号,电源反馈电路必须分降至2Vdc或更低,以便在前面板仪表上显示。分降信号更可能会产生背景噪音,减小信噪比。

信号衰减
对于30kV的电源,须在其后面板接口连接器上配备一个10Vdc全量程电压监控信号。但是为了正确读取前面板数字仪表的读数,必须把10Vdc信号减弱到300mV。对!一定要降至300mV,因为10Vdc时该数字仪表不会显示正确数字,并且把10Vdc信号分散为3Vdc时对于数字仪表仍然过大,其最高输入电压仅为2Vdc。

信噪比
大多数电气系统都存在噪音。因为开关调节器、时钟电路诸如此类带来了低电平背景信号。零噪音只是理想状态,但是有些噪音量是存在的并必须得以处理。在开关电源中,模拟控制线上25mV的背景噪音很常见。一般最可取的方法是尽量扩大信号与噪音的比值,从而获取最高的信噪比。

实例
使用10Vdc全量程后面板电压监控器:10V/25mV=400, 该信号是噪音的400倍
使用300mV全量程前面板数字仪表:300mV/25mV=12, 该信号是噪音的12倍
一旦电源在低于最高输出电压的情况下运行,信噪比状况就会恶化。想要获取最高定额输出的准确且有复验性的结果的微小百分比非常困难,甚至在某些情况下根本不可能实现。

仪表精度
所使用的前面板仪表系列的标准精度为2%,最低有效位±1。刷新显示数值的速率大约为每秒2次。这些规格的仪表可用于非正式的参考计量工作中,但是不能作为精密测量设备。

总结
已经提到的问题:由于小信号电平、信噪比和前面板仪表自身的非精确特性,不建议使用这些仪表进行关键过程控制测量。测量电源性能的最佳方案是将电源全量程0-10Vdc后面板监控信号连同外部高精度5.5或6.5数字仪表一起使用。