Почему источникам питания необходимо время для прогрева?
УП-09
Обычно у источников питания существует время прогрева, по истечении которого они должны соответствовать заявленным характеристикам стабильности. С точки зрения функционала, устройство готово к работе с момента включения. Однако если в вашем случае необходим источник питания с высокой стабильностью выходного напряжения, дрейф параметров источника прекратится только по окончании прогрева и достижении так называемого температурного равновесия. Ниже рассказывается о природе данного явления.
Управление источником питания и его регулирование осуществляются путем замера фактического высокого напряжения на выходе при помощи высоковольтного делителя напряжения обратной связи. Сеть делителя состоит из нескольких последовательно подключенных высоковольтных резисторов с высоким импедансом. Одна сторона делителя подключена к выходу высокого напряжения источника питания, а другая сторона — к заземлению через добавочный резистор, производящий низковольтный сигнал, пропорциональный измеряемому высокому напряжению. Как правило, производится сигнал обратной связи напряжением 0–10 В постоянного тока, что соответствует 0–100 % выходного напряжения источника питания.
Цепь делителя чувствительна к колебаниям температуры. Этот параметр называют температурным коэффициентом (ТК) и обычно выражают в миллионных долях (ppm) на градус Цельсия. К примеру, обычным параметром может быть температурный коэффициент 150 ppm/°C. В таком случае значение импеданса резистора будет изменяться на (150/1 000 000) = 0,00015, т. е. 0,015 % на каждый °C изменения температуры делителя в цепи обратной связи. Рассмотрим реальный пример источника питания:
SL50P300 ТК = 100 ppm/°C (100/1 000 000) = 0,0001 или 0,01 %; (0,01 %) (50 кВ) = 5 вольт
Таким образом, на каждый градус Цельсия изменения температуры делителя пропорциональное изменение в выходном напряжении источника питания составляет ≤5 вольт.
Если источник питания не использовался достаточно долгое время, можно предполагать, что его внутренние компоненты имеют комнатную температуру. »Для примера предположим, что температура в помещении составляет 22 °C и не изменяется в течение нашего испытания.
Источник питания включают и устанавливают максимальные параметры напряжения и силы тока. При этом происходят два основных явления:
- На делителе в цепи обратной связи появляется эффект самонагрева из-за потерь энергии при движении тока обратной связи через резисторы.
- В источнике питания существуют другие компоненты, вырабатывающие тепло; вследствие этого температура внутри источника питания также начинает расти, что, в свою очередь, приводит к повышению температуры проводника делителя в цепи обратной связи.
Спустя достаточное время в источнике питания устанавливается новое температурное равновесие. Для нашего примера предположим, что новая температура проводника делителя в цепи обратной связи составила 28 °C, то есть изменилась на 6 °C.
Из характеристик устройства, используемого в нашем примере, нам известно, что изменение напряжения делителя в цепи обратной связи ≤ 0,01 % (т. е. ≤ 5 вольт) при изменении температуры на 1 °C. Таким образом, ожидаемое суммарное изменение напряжения составит: (5 вольт/°C) (6 °C) = ≤ 30 вольт
Это значение составляет лишь небольшую часть от максимального выходного напряжения, однако в некоторых сложных областях применения такое изменение напряжения может иметь существенное значение.
За какое время происходят эти изменения? Это зависит главным образом от конструкции самого источника питания. Теплоемкость устройства, показатели отвода внутреннего тепла, поток поступающего в корпус и выходящего из корпуса воздуха, а также, в частности, конструкция умножителя оказывают большое влияние на существующие температурно-временные характеристики.
