DC-DC High Voltage Power Supplies

Diseño de forma, ajuste y función:

La serie UM de módulos de alto voltaje montables en placa de circuito impreso de Spellman, ofrece al usuario un reemplazo en forma, ajuste y función para las unidades comerciales disponibles actualmente, mientras que proporciona funciones y beneficios adicionales a un precio competitivo. Utilizando la tecnología propia de conversión de energía y la experiencia en alto voltaje de seis décadas de Spellman, estos módulos de alto voltaje basados en tecnología de montaje superficial proporcionan confiabilidad, un funcionamiento superior y una sencilla integración al sistema a un bajo costo en comparación con la competencia.

Topología de conversión de energía avanzada:

Los convertidores UM utilizan una topología propia de conversión de energía por conmutación de voltaje cero, la cual proporciona una eficiencia excepcional además de un bajo nivel de ruido y rizo. Las emisiones irradiadas se reducen en comparación con las topologías de conmutación convencionales, minimizando, o incluso, eliminando la necesidad de blindar la unidad de los circuitos adyacentes.

La salida de alto voltaje se genera utilizando un transformador elevador de alto voltaje con núcleo de ferrita el cual alimenta los circuitos de salida. Las unidades de 1 kV o más, utilizan un arreglo de etapas de multiplicadores de voltaje Cockcroft-Walton de media onda para obtener la salida de alto voltaje especificada, mientras que las unidades de bajo voltaje utilizan un circuito robusto de rectificación y filtrado.

Gracias a la tasa de conversión de alta frecuencia fija la capacitancia de salida es pequeña, lo que resulta en una acumulación mínima de energía. A través del uso de resistencias limitadoras de sobretensión de clasificación basta y un lazo de corriente de acción rápida, todas las unidades están completamente protegidas contra arco y cortocircuito.

Control y regulación:

El voltaje real de salida generado se muestrea mediante un divisor de alta impedancia para crear una señal de retroalimentación de voltaje. Una señal de retroalimentación de corriente se crea mediante una resistencia sensible a la corriente en el retorno del extremo inferior del circuito de salida de alto voltaje. Estas dos señales precisas de retroalimentación con referencia a tierra se utilizan para regular y controlar con precisión las unidades, además de usarse para propósitos de monitoreo externo.

Gracias a la topología de conversión única de la serie UM, esta puede proporcionar corriente plena a cargas de baja impedancia o incluso a un corto circuito. Las unidades estándar están limitadas al 103% de la corriente de salida máxima nominal.

Interfaz estándar:

La interfaz de la serie UM de Spellman proporciona una función de programación de la corriente, y señales de monitoreo de corriente y voltaje con baja impedancia de salida, amortiguadas y de polaridad positiva (los valores desde cero hasta +4.64 VCD corresponden a los valores desde cero hasta la escala nominal completa). Se suministra una entrada de programación de voltaje donde los valores desde 0 hasta +4.64 VCD corresponden a los valores desde 0 al 100% del voltaje nominal. La capacidad de programación de la corriente permite al usuario ajustar el nivel en donde la unidad limitará la corriente, en cualquier punto entre 0 y 100% de la corriente nominal máxima. Esta función es benéfica en donde se desee menos de la corriente de salida plena, como en el caso de la protección de una carga sensible.

El voltaje de baja impedancia amortiguado y las señales de monitoreo de corriente pueden accionar directamente circuitos externos, a la vez que minimizan los efectos de carga y captación de corriente. Estas características ahorran al usuario el gasto y la implementación de un circuito externo de interfaz de amortiguación a la vez que mejoran la integridad general de la señal. Esta interfaz estándar está disponible mediante una fila de 13 terminales con 0.1 de espacio entre ellas. Se puede proporcionar solicitando la opción "L", una interfaz legada (de 7 terminales con espacio de 0.2 entre ellas) que es compatible con las unidades comercialmente disponibles y actuales.

Consideraciones mecánicas y ambientales:

La serie UM son convertidores montables en placa de circuito impreso sólidos y encapsulados dentro de una caja plástica, que sólo miden 2.97" x 1.5” x 0.83” (75.4 mm x 38.1 mm x 21.1 mm). Todas las unidades están encapsuladas utilizando un material de relleno con base de silicón el cual es considerablemente más ligero en peso que un epóxico. Dos tornillos 2-56 aislados sin conexión a tierra se atornillan dentro del módulo para montar de forma segura la placa de circuito impreso, liberando de cualquier esfuerzo las terminales de la interfaz. También están disponibles como opción placas, soportes y monturas de pestaña para el montaje.

Aprobaciones normativas:

Compliant to 2004/108/EC, the EMC Directive and Cumplimiento la Directriz de Compatibilidad Electromagnética (EMC) 2004/108/EC, y la Directriz de Bajo Voltaje 2006/95/EC. Reconocimiento UL/CUL, Archivo E227588. Cumple con 2002/95/EC, RoHS.

Especificaciones

^{(Ref. 128068-001 REV. R)}

Input Voltage:

12Vdc for 4W, 24Vdc for 20W and 30W

Nominal Voltage Range:

11Vdc to 30Vdc for 4W, 23Vdc to 30Vdc for 20W and 30W

Input Current: (typical)

Disabled: 30mA

No load: 90mA

Full load:

4 watt units: 0.5A

20 watt units: 1.0A

30 watt units: 1.5A

Efficiency:

80-85%, typical

Voltage Regulation:

Line: <0.01%

Load: <0.01%

Current Regulation:

Line: <0.01%

Load: <0.01%

Stability:

0.01% per 8 hours, 0.02% per day after 30 min. warmup

Accuracy:

2% on all programming and monitoring, except I Sense 10%

Temperature Coefficient: (typical)

Standard: 100ppm/°C Optional: 25ppm/°C (T Option)

Environmental:

Temperature Range:

Operating: 0°C to 65°C case temperature

Storage: -55°C to 85°C, non operational

Humidity:

10% to 90%, non-condensing.

Cooling:

Convection cooled, typical. 30 watt units operating at full power might require additional cooling to maintain case temperature below 65°C. Methods may include: forced air cooling, use of heat sink or metal case, etc. It is the user’s responsibility to maintain the case temperature below 65°C. Damage to the power supply due to inadequate cooling is considered misuse and repairs will not be covered under warranty.

Dimensions:

2.97" L X 1.49" W X 0.81" H (75.2mm X 37.9mm X 20.6mm)

Weight:

4 oz. (113g), typical

UM 4W SELECTION TABLE

UM 20W SELECTION TABLE

UM 30W SELECTION TABLE

Note: Total ripple is the sum of the low frequency and high frequency ripple. Grayed text indicates Legacy interface signals.

STANDARD INTERFACE

Grayed out signals are provided for backward legacy compatibility and their use is not required

Power Ground Return, Signal Ground and HV Ground Return are connected internally. For best performance they should not be connected externally.

LEGACY INTERFACE (L OPTION)

Power Ground Return, Signal Ground and HV Ground Return are connected internally. For best performance they should not be connected externally.

Tablas y Diagramas

Standard Interface Connections
Seventeen (17) gold plated 0.025˝ (0.64mm) square pins suitable for direct PCB mounting. See mechanical drawing for location and spacing details.

Programming and Monitor Signals
Voltage and current programming is done via positive polarity, high input impedance, 0 to 4.64Vdc signals.
Voltage and current monitors are positive polarity, buffered low output impedance 0 to 4.64Vdc signals.

I Mon
The I Mon signal is a true output current monitoring signal. All internal offsets due to feedback divider
currents have been compensated for.

Signature Resistor
A unique identifying signature resistor for each type of unit is connected from Pin 1A to ground. Details if desired are available upon request.

Legacy Interface Connections
Eleven (11) gold plated 0.025˝ (0.64mm) square pins suitable for direct PCB mounting. See mechanical drawing for location and spacing details.

I Sense Signal
The I Sense signal polarity is opposite of the output polarity of the module. This signal is protected via a transorb and provided via a series connected 47k isolation resistor. Internal HV dividers create a small, linear offset voltage on the I sense signal that can be compensated for.

Adhesive Backed Heat Sink
UM modules are provided with an uninstalled top mounted adhesive backed heat sink. Label removal is not required if the customer elects to install and use the provided heat sink.
The UM's internal power dissipation causes a case temperature rise. If the case exceeds 65°C, the unit needs external cooling (fan or heat sink). Even if the case is below 65°C, it is prudent to keep it much lower. Like a semiconductor device; the hotter it is, the shorter the life. For every 10°C reduction of temperature the lifetime will be increased by a factor of ≈2.35. The thermal resistance from internal circuitry to ambient is 8°C/watt without a heat sink (still air). This reduces to 6°C/watt with the heat sink.

Example:
Assuming ≈80% efficiency for a 20 watt UM module, the
5 watts of internal power dissipation would create a 40°C rise. Using the heat sink there would be only a 30°C rise. Ultimately it is up to the user to determine what cooling method is applicable for their application, but the general recommendation is to keep the module as cool as possible.

UM OPTIONS

T Option
Low Temperature Coefficient-
The T Option offers the UM with an improved temperature coefficient. The standard voltage
feedback divider is replaced with one having a superior temperature coefficient, resulting in
a unit with 25ppm/C° (typical) temperature coefficient.

PHYSICAL INTERFACING

A Option

Adapter Board-
Spellman’s UM module can be fitted with an adapter board that will allow a drop in replacement for other commercially available modules of a physically larger size, while providing
identical functionality with superior performance.

B Option
Terminal Block-
The B Option provides terminal block connections for both the customer interface and high voltage output/return. This feature can be helpful in situations where frequent wiring changes are anticipated, as in a testing or prototype environment.

SHIELDING

M Option
Mu Metal Shield-
UM modules can be fitted with an adhesive backed Mu Metal foil shield to help protect sensitive adjacent circuitry.

Same as standard unit.

S Option
RF Tight Shielded Can-
The S Option mounts the UM module inside of a flanged RF tight aluminum can.

CHASSIS MOUNTING

E Option
Eared Mounting Plate-
An eared mounting plate is affixed to the top surface of the UM module allowing simple chassis mounting of unit.

E2 Option
Eared Mounting Plate-
An eared mounting plate is affixed to the top surface of the UM module allowing simple chassis mounting of units ordered with the Adapter Board (A Option).

DIMENSIONS: in.[mm]

17 PIN - Standard Interface

11 PIN - Standard Interface

Note: There may be some restrictions on multiple option combinations. Please contact our sales department for more details.

ORDERING INFORMATION

STANDARD UNIT ORDERING EXAMPLE

OPTION ORDERING INFORMATION

OPTION ORDERING EXAMPLE

Frequently Asked Questions

What Is a Safe Level of High Voltage?
Where Can I Obtain Information on High Voltage Safety Practices?
How Should I Ground Your Supply?
Why Is Arcing an Issue for a High Voltage Power Supply?