Высоковольтные источники питания постоянного тока

Форма, размер и функциональность:

Высоковольтные модули серии UM компании Spellman для монтажа на печатную плату по своим возможностям и конструктивному исполнению призваны заменить предлагаемые в данный момент на рынке аналогичные блоки, предлагая в то же время ряд дополнительных возможностей по привлекательной цене. Благодаря использованию патентованной технологии преобразования энергии Spellman и 60летнему опыту компании в сфере разработки высоковольтной аппаратуры, эти высоковольтные модули, изготовленные по методике поверхностного монтажа, обеспечивают лучшие технические характеристики, надежность и возможности интеграции, чем аналогичные устройства.

Улучшенная технология преобразования энергии:

шенная технология преобразования энергии: В преобразователях серии UM используется патентованная топология преобразования энергии с коммутацией по нулевому напряжению, обеспечивающая исключительную эффективность, низкий уровень шумов и пульсаций. Уровень излучений снижен по сравнению с обычными коммутационными топологиями, и потребность в экранировании блока от соседних схем сводится к минимуму или вообще отпадает.

Высоковольтное выходное напряжение генерируется с помощью высоковольтного повышающего трансформатора с ферритовым сердечником, который питает выходной каскад. В блоках с напряжением 1 кВ и выше для получения определенного высоковольтного выходного напряжения используются однополупериодные каскады умножителя напряжения КокрофтаУолтона, а в блоках с более низким напряжением применяется надежная схема выпрямления и фильтрации.

Благодаря фиксированной высокой скорости преобразования частоты выходная емкость мала, и накапливаемая энергия минимальна. Благодаря использованию резисторов, ограничивающих всплески напряжения, с хорошим запасом номинала и быстродействующего токового контура все блоки полностью защищен от дуги и короткого замыкания.

Контроль и регулировка:

Фактически генерируемое выходное напряжение поступает на делитель с высоким импедансом и используется в качестве сигнала обратной связи по напряжению. Сигнал обратной связи по току формируется чувствительным к току резистором на нижней стороне обратного контура цепи высоковольтного выхода. Эти два высокоточных опорных относительно «земли» сигнала обратной связи используются для точной регулировки и контроля блоков в дополнение к внешнему контролю.

Благодаря уникальной топологии преобразователи серии UM обеспечивают полный ток в нагрузках с низким импедансом, или даже короткое замыкание. В стандартных блоках выходной ток ограничен значением 103 % от максимального номинального тока.

Стандартный интерфейс:

Интерфейс модулей серии UM производства компании Spellman обеспечивает возможность программирования тока и буферизованные сигналы контроля напряжения и тока положительной полярности с низким выходным импедансом (от нуля до +4,64 В пост. тока = от нуля до максимального номинального значения). Имеется вход для программирования напряжения, причем значения от 0 до +4,64 В пост. тока соответствуют значениям от 0 до 100 % номинального напряжения.

Возможность программирования тока позволяет пользователю устанавливать ограничение по току для блока в любой точке от 0 до 100 % максимального номинального тока. Эта особенность дает преимущества там, где требуется величина тока меньше максимальной, например, в случае защиты чувствительной нагрузки. Буферизированные сигналы контроля напряжения и тока с низким импедансом могут использоваться для непосредственного управления внешними схемами, сводя к минимуму влияние загруженности и помех. Эти функции избавляют пользователя от расходов на буферную схему внешнего интерфейса, повышая общую целостность сигнала.

Доступ к этому стандартному интерфейсу осуществляется с помощью ряда из 13 контактов с шагом 2,54 мм. Чтобы получить старый интерфейс (7 контактов с шагом 5,8 мм), совместимый с имеющимися сейчас блоками промышленного производства, нужно заказать опцию «L».

Механические аспекты и условия окружающей среды:

Устройства серии UM представляют собой твердотельные герметичные, монтируемые на печатную плату преобразователи в пластмассовом корпусе с размерами всего 75,4 мм × 38,1 мм × 21,1 мм. Все блоки залиты компаундом на кремниевой основе, значительно более легким, чем эпоксидная смола. Модуль надежно крепится к печатной плате двумя незаземленными крепежными винтами 2-56, снимающими любое давление на контакты интерфейса. Предусмотрены также монтажные пластины, скобы и варианты монтажа с фланцем

Соответствие нормативным документам:

Устройства соответствуют Директиве по электромагнитной совместимости 2004/108/EC и Директиве по низковольтным устройствам 2006/95/EC. Устройства признаны соответствующими требованиям UL/CUL, файл E227588. Соответствует требованиям RoHS.

Технические характеристики

^{(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.

Таблицы и диаграммы

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?