Современная электроника №1/2020

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2020 лосной резонансной частоты с высо- кой добротностью. Эта резонансная частота может меняться от устрой- ства к устройству, а также с изменени- ем нагрузки, выходного напряжения и температуры. Частотное рассогласова- ние между фиксированной частотой, широтно-модулированным сигналом управления и собственной резонанс- ной частотой трансформатора вызыва- ет короткие импульсы высокого тока, перенапряжения и высокие переход- ные напряжения. По этим причинам топологии переключательного типа с прямоугольной формой напряжения и тока являются нежелательными в чув- ствительном к шумам оборудовании, таком как детекторы светового излуче- ния низкой интенсивности. К тому же при повышении частоты преобразова- ния возрастают коммутационные поте- ри в полупроводниковых приборах. Более предпочтительной тополо- гией, которая свободна от указанных выше недостатков, является резонанс- ное преобразование, которое исполь- зуется в ряде модулей-преобразовате- лей постоянного напряжения в высо- кое напряжение от компании XP Power (см. рис. 2). Автогенерация на собствен- ной резонансной частоте трансформа- тора приводит к тому, что сильноточ- ные выбросы, переходные напряжения и шумовые гармоники минимизируют- ся. Выбор этого режима переключения, также известного в литературе как резо- нанс на фронтах или «мягкое» переклю- чение, особенно актуален в малошумя- щих применениях. Электромагнитное излучение содер- жит связанные электрические и маг- нитные поля, а также электростати- ческие поля из-за наличия высокого напряжения. Дополнительными мера- ми, доступными для уменьшения уров- ня шума в преобразователе постоянно- го напряжения в высокое напряжение, являются использование конфигура- ции с экранированным магнитным сер- дечником, технологии «мягкого» пере- ключения, схемы подавления помех, высокоэффективной фильтрации и хорошего экранирования от ЭМИ и радиопомех. Когда эти меры реализованы долж- ным образом, формирователь высоко- го напряжения может быть расположен весьма близко к детектору без ухудше- ния рабочих характеристик, что позво- ляет использовать компактные корпуса конструкции. Размещение небольшо- го высоковольтного источника рядом с детектором устраняет необходимость в высоковольтной кабельной провод- ке от габаритного источника питания. Важно заметить, что обычно исполь- зуемые пластиковые и алюминиевые корпуса обеспечивают недостаточ- ное ослабление ЭМИ и радиопомех. Пластик вовсе не обладает эффектом экранирования. Металлы, не содер- жащие железа, такие как медь, латунь и алюминий, имеют магнитную про- ницаемость, которая идентична «сво- бодному пространству». То есть отно- сительная магнитная проницаемость такой конструкции равна 1. Обычная малоуглеродистая сталь имеет магнит- ную проницаемость около 2000. Сталь весьма подвержена окислению и обла- дает плохой пригодностью к пайке, поэтому на практике часто применя- ется дополнительное покрытие, напри- мер цинк. Подробно вопросы снижения уровней помех излучения в источни- ках электропитания импульсного типа экранированием узлов рассмотрены в работе [2]. На выходе детектора используется чувствительная схема электронного усилителя для обеспечения устой- чивого сигнала. Эти элементы схе- мы часто экранированы от ЭМИ. Спе- циальные методы заземления позво- ляют уменьшить влияние на работу прибора схем, генерирующих поме- хи, например источников питания. Тщательное разделение заземлений силовых каскадов, управляющих цепей и экранов уменьшает влия- ние нежелательных эффектов в чув- ствительных приложениях. В системе высоковольтного источника питания существует три контура заземления: источник входной мощности, низко- вольтные схемы управления текущего контроля и возвратный провод высо- кого напряжения (см. рис. 3). Эти три контура заземления должны иметь собственные независимые выделен- ные обратные тракты и соединяться с использованием метода заземления «звезда». Миниатюрные высоковольтные источники характеризуются точной стабилизацией, дистанционной про- граммируемостью и управлением. Наряду с этим предусмотренная в них динамическая обратная связь и вну- тренняя схема стабилизации позво- ляют поддерживать стабильное высо- кое напряжение при изменении тока Рис. 2. Миниатюрные источники питания высокого напряжения для чувствительных фотодетекторов: а) EMCO 5120 A Series; б) XP EMCO CB101 а б Рис. 3. Разделение соединений заземления силовых и управляющих цепей + Входная мощность Высоковольтный источник питания Заземление корпуса экрана RL Возвратный провод высокого напряжения Выход высокого напряжения + Вход программирования Контроль напряжения Контроль тока – Сигнальное заземление – Возвратный провод входной мощности