Alimentatori ad alta tensione per applicazioni ad elevata potenza

Il nome Glassman è diventato sinonimo di alta affidabilità, dedizione al progresso tecnologico, sistema di produzione efficiente e assistenza clienti, di cui non sono secondi a nessuno nel settore degli alimentatori. Ora che Glassman entra a far parte della gamma di prodotti ad alta tensione di XP Power, la scelta dei prodotti per i requisiti di potenza è notevolmente aumentata.

XP Glassman è in grado di offrire una soluzione alla maggior parte dei requisiti di alimentazioni DC ad alta tensione, sia dalla più ampia gamma standard di alimentatori ad alta tensione del settore, sia per quanto riguarda la regolazione, la modifica o la progettazione e produzione di soluzioni custom complete. I modelli standard includono tensioni di uscita fino a 500 kVDC con potenze di uscita fino a 200 kW, il tutto con la nostra garanzia di 3 anni.


Applicazioni

Gli alimentatori DC sono utilizzati per un'ampia gamma di applicazioni nei mercati commerciale, della difesa e della ricerca. XP Glassman ha fornito la sua tecnologia di alimentatori per oltre 40 anni ai principali produttori di apparecchiature originali (OEM), ai fornitori di servizi industriali e agli istituti di ricerca pubblici e privati. La tecnologia degli alimentatori DC viene utilizzata nei processi e negli strumenti per migliorare la società e la vita delle persone in tutto il mondo quotidianamente. XP Glassman è orgogliosa del suo ruolo di leader nel settore dei power supply DC e attende con impazienza di fornire una tecnologia all'avanguardia che supporti l'evoluzione dell'industria e della scienza nel 21 ° secolo.


Le applicazioni tipiche dove viene utilizzata la tecnologia XP Glassman: (clicca per espandere)


  • Impiantazione Ionica
  • Physical Vapor Deposition
  • Litografia a Fascio di Elettroni

  • Deposizione a Fascio di Ioni
  • Ion-beam Assisted Deposition
  • Electron-beam Evaporation
  • Saldatura a Fascio di Elettroni
  • Sorgenti Ioniche
  • DC Magnetron Sputtering
  • Glass/Web Coaters
  • Scarica a Bagliore
  • C Bias
  • Processi a Microonde

  • Elettroforesi Capillare
  • Spettrometri di massa
  • Fluorescenza a raggi X
  • Microfluidica
  • Elettrocinetica

  • PET Scanners
  • FDG da Ciclotrone
  • Camere Gamma
  • Sistemi di Radioterapia

  • Test Condensatori
  • Test Display CRT
  • Test guasto Linea via Cavo
  • Test motore DC
  • Test TWT
  • Test Hi-Pot

  • Acceleratori di particelle
  • Laser ad elettroni liberi
  • Sorgenti di Neutroni
  • Sorgenti a Ciclotrone
  • Pulse Forming Networks
  • Generatori Marx
  • Capacitor Charger
  • Progetto di ricerca per la filtrazione dell'acqua a gravità ridotta del MIT

  • Simulatori di volo
  • Klystron/Magnetron per il riscaldamento a microonde e amplificatori RF
  • Applicazione per Nanotecnologie
  • Applicazioni Elettrostatiche
  • Electrospinning


Capacità Prodotti Custom


XP Glassman ha sviluppato negli anni una certa flessibilità nella progettazione elettrica e meccanica, in modo tale da poter offrire ai nostri clienti prodotti custom che siano personalizzati in base ai loro requisiti applicativi, nel caso in cui un prodotto standard non sia sufficiente. Se desideri contattarci per discutere sull'opportunità di aiutarti ad adattare gli alimentatori alle tue esigenze, contattaci qui.


Tecnologie Power ad Alta Tensione

La tecnologia e le topologie sviluppate e impiegate da XP Glassman ci consentono di offrire alimentatori HV compatti e affidabili che hanno la capacità di essere facilmente adattati alla maggior parte delle applicazioni, pur essendo i più semplici da mantenere in efficienza nel settore. Quasi tutte le forniture XP Glassman utilizzano l'aria come mezzo di isolamento primario e utilizzano un convertitore PWM ad alta frequenza staccato dalla linea.


Sebbene non sia adatto per i moduli ultra miniaturizzati che operano in condizioni ambientali severe, l'isolamento dell'aria offre una struttura riparabile leggera che riduce al minimo le perdite di capacità parassite per la maggior parte delle applicazioni. Abbiamo sviluppato strutture HV che incorporano la compensazione equipotenziale e la schermatura elettrostatica dei componenti sensibili in modo da ottenere una stabilità e una precisione eccellenti. Tutti i nostri assemblaggi HV sono basati sul ben noto concetto di moltiplicatore di tensione Cockcroft-Walton (o relative variazioni) per ottenere elevate uscite DC riducendo al minimo le tensioni di picco sul secondario del trasformatore. L'uso dell'aria consente il raffreddamento forzato dei componenti HV quando richiesto. Il raffreddamento forzato dell'aria ci consente di aumentare il valore della resistenza di protezione in serie (laddove possibile), riducendo al minimo le correnti di picco di scarica quando si verifica un arco o un sovraccarico. (NOTA: alcuni modelli o applicazioni richiedono una protezione in serie esterna.) Questo non solo protegge i componenti HV e il carico del cliente, ma riduce anche l'energia di scarica che si verifica durante un arco e minimizza l'impulso di interferenza elettromagnetica (EMI) che può danneggiare o interrompere i controlli sensibili e i microcontrollori. Tutte queste tecniche migliorano l'affidabilità dell'intero sistema di alta tensione, nonché gli elementi di controllo e di potenza della struttura completa di alimentazione.


Oltre i 150kV, i nostri progetti utilizzano uno "stack" open air che elimina il connettore HV e il cavo, che sarebbero enormi a queste tensioni. I terminali toroidali e le superfici equipotenziali sono utilizzati per ridurre al minimo i campi elettrostatici. Per unità da 150 kV e inferiori, montiamo il gruppo HV in un involucro isolato HV proprietario le cui pareti possono resistere alla massima tensione. Questo involucro è realizzato con materiali ignifughi ed è progettato per fornire un gradiente di superficie uniforme per ridurre al minimo l’effetto corona. Questo, a sua volta, è montato su un telaio messo a terra.


Uno dei problemi nell'aumentare la frequenza di conversione negli alimentatori HV è la capacità parassita risultante. Questo è formato dalla vicinanza a superfici a terra. In una grande struttura HV, la capacità parassita può essere considerevole. Se viene impiegato l'incapsulamento solido o liquido, questa capacità è molto più alta che nell'aria poiché la costante dielettrica dell'aria è 1.0 mentre la maggior parte degli incapsulanti è nell'ordine di 3-4.5. La capacità è direttamente proporzionale alla costante dielettrica di isolamento.


I nostri trasformatori HV hanno normalmente una tensione di picco di 6 kV o inferiore sui secondari e impiegano speciali tecniche di avvolgimento universale per produrre un avvolgimento autoportante di grande diametro che presenta i gradienti di tensione appropriati. Inoltre, in genere impieghiamo U-core con grandi finestre che offrono spazio sufficiente per i gradienti appropriati.


Gli alimentatori HV XP Glassman utilizzano la nostra tecnologia di convertitori PWM proprietaria per la conversione dell'alimentazione principale. In genere, la tensione di rete AC viene raddrizzata e filtrata in DC direttamente dalla linea senza trasformatori. In molti casi viene impiegato un convertitore boost per la correzione del fattore di potenza in modo da fornire una linea regolata a 400 VDC. Ciò fornisce power factor molto vicino a uno, che elimina virtualmente le correnti armoniche di linea e riduce la VA prelevata dalla rete. La tensione DC viene applicata al convertitore e portata al sistema HV tramite i trasformatori HV, che forniscono l’isolamento dalla linea e terra. I segnali di pilotaggio del convertitore sono accoppiati ai dispositivi di conversione switching mediante trasformatori di isolamento che forniscono anche l'isolamento dalla linea e terra.


La maggior parte dei nostri alimentatori utilizza un convertitore che lavora a frequenze di commutazione tra 30kHz e 70kHz e utilizza FET o IGBT come elementi di switching. L'efficienza di conversione è superiore al 90%. La topologia del convertitore è ideale per pilotare trasformatori step-up di grandi rapporti, poiché utilizza l'energia immagazzinata nella capacità tra le bobine del trasformatore per commutare la tensione secondaria anziché dissiparla nella rete di snubber o nelle perdite di commutazione


Il convertitore è modulato a larghezza d'impulso e utilizza magneti integrati per memorizzare l'energia di conversione. Questo è con topologia di attivazione a zero current che elimina le perdite in attivazione. Funziona a frequenze fisse ed aiuta a minimizzare il ripple alla frequenza di switching, inoltre migliora la risposta del circuito di controllo. Il design del convertitore è intrinsecamente limitato in modo che, anche senza alcun controllo esterno o protezione, il convertitore possa funzionare in un cortocircuito permanente e possa anche resistere indefinitamente a un cortocircuito sui secondari del trasformatore.


Tutti gli alimentatori XP Glassman impiegano il controllo ad anello a retroazione di tensione e corrente ad azione rapida con crossover automatico. Inoltre, vengono utilizzate tecniche per garantire una rampa di tensione sicura e ben controllata in qualsiasi condizione, compreso il ripristino da arco, sovraccarico o cortocircuito. Ciò impedisce sovra tensioni pericolose in qualsiasi condizione di ripristino.


Tutti i prodotti XP Glassman impiegano sensori ridondanti sotto tensione in modo che l'alimentazione sia completamente protetta contro qualsiasi perturbazione della tensione di linea di ingresso fino a zero. Ciò garantisce un funzionamento sicuro durante gli abbassamenti o le interruzioni della linea. Le tensioni di bias sono tutte derivate da una singola sorgente, in modo che con l'aumento e la diminuzione delle tensioni di polarizzazione, durante l'accensione e lo spegnimento, rimangano sempre nella stessa relazione come nel normale funzionamento. Ciò elimina ogni possibilità che gli amplificatori operazionali di retroazione perdano il controllo e generino segnali di guida impropri.


Diversi tipologie di controllo locale e remoto vengono fornite di serie per gli alimentatori XP Glassman. Controllo e monitoraggio tramite RS232, USB e Ethernet sono disponibili anche su molti alimentatori. È disponibile un'interfaccia seriale esterna opzionale per i power supply senza controlli digitali integrati. Tutte le interfacce computer forniscono un isolamento galvanico completo tra il computer host e l'alimentazione fino a 1000VAC. Questo è molto importante nell'ambiente con elevato rumore e transitori in cui operano gli alimentatori ad alta tensione. Questa tecnica isola e protegge completamente i circuiti sensibili dei computer, sia sul lato utente, sia sull'alimentatore stesso.


La maggior parte dei design XP Glassman impiegano il rilevamento e la protezione dell'arco rapida. Ogni volta che l’alimentatore ad alta tensione viene scaricato, l'energia immagazzinata nel gruppo HV viene convogliata ai resistori in serie di limitazione all'interno dell'alimentatore. Questi resistori sono necessari per limitare la corrente di scarica a un livello che protegga i diodi HV e i condensatori riducendo l'EMI generato. Poiché la maggior parte degli alimentatori XP Glassman ha un tempo di salita rapido per il ripristino della tensione, la potenza che verrà dissipata nei resistori in serie di limitazione durante archi ripetitivi è proporzionale al prodotto dell'energia e alla frequenza di ripetizione dell'arco. Questo potrebbe essere molte volte il valore dell'energia immagazzinata.


A causa delle limitazioni per le dimensioni e il layout, installare resistori di limitazione sufficienti a gestire tutta questa dissipazione non è sempre pratico. Anche se i resistori sono di tipo ad alta energia e possono sopportare un breve burst di archi, potrebbero non essere in grado di sopportare una condizione di arco continuo. La protezione è fornita da un circuito di conteggio degli archi, che inibisce la generazione dell’alta tensione quando il numero di archi supera un limite di sicurezza entro un determinato periodo di tempo. Questa tecnica consente una ragionevole dissipazione della potenza media nei resistori. I nostri circuiti di rilevamento dell'arco rispondono entro microsecondi con una soglia che fornisce protezione dell'alimentazione senza eccessivi buchi "fastidiosi". Dopo l'interruzione dell'alimentazione, il ripristino automatico viene normalmente raggiunto entro 5 secondi. Come opzione, l'alimentazione può essere bloccata in modo permanente. Il ripristino dell'alimentazione può essere effettuato tramite un segnale esterno. Una funzione di spegnimento dell'arco inibisce il convertitore per un periodo di tempo fisso dopo ciascun arco. Ciò consente all'arco di estinguersi.


Sebbene lo scopo principale del circuito di rilevamento dell'arco sia proteggere l'alimentatore, in alcune applicazioni può anche proteggere il carico. Ad esempio, per le sorgenti di ioni in cui normalmente viene fornito un resistore di serie esterno, la funzione di conteggio dell'arco non è necessaria. Tuttavia, l'estinzione rapida dell'arco tramite la funzione "arc quench " protegge la sorgente di ionizzazione da eventuali danni. La durata, la sensibilità e la frequenza dell'inibizione della funzione di rilevamento dell'arco possono essere modificate su misura per qualsiasi applicazione, purché i parametri rimangano nell'intervallo richiesto per mantenere la protezione dell'alimentazione. La fabbrica deve essere consultata se si utilizza una resistenza esterna in serie con il carico, in modo che la soglia di sensibilità dell'arco sia regolata correttamente.


L'arco si verifica nel punto due cm a sinistra del reticolo centrale quando l'uscita HV si scarica. L'energia immagazzinata nell’uscita HV viene scaricata dall'arco finché l'arco non si spegne. In questa foto, l'arco si estingue a circa 12kV. Lo zero è la linea orizzontale continua.


L'arc quench disabilita l'uscita HV per 20 ms, come mostrato dal ritardo prima che l'uscita inizi a ricaricarsi. La caratteristica di ricarica in uscita fa sì che l'uscita si carichi a circa il 25% del valore nominale molto rapidamente (determinato dalla corrente nominale dell'alimentazione e dalla capacità e dal carico totale in uscita). Dal 25% al valore nominale, l'uscita aumenta esponenzialmente con una costante di tempo di 50 ms come mostrato.


Si noti che il rapido aumento iniziale è pari al 25% del valore nominale, indipendentemente da quanto l’uscita si scarichi. Se l'uscita si è scaricata completamente, l'aumento iniziale rapido sarà pari al 25%, in questo caso 15kV. Tuttavia, poiché l'arco si è spento a 12kV, l'aumento veloce è solo 15kV - 12 kV = 3kV, come mostrato.


Arc Response - Oscilloscope
Risposta all’arco su oscilloscopio di un alimentatore da 60 kV.


Il sistema di connettori HV Glassman XP standard utilizzato sopra i 6 kV un tubo profondo con un contatto a molla. La profondità del connettore varia a seconda del livello di tensione. Questa profondità è progettata in modo che se l'alimentazione elettrica viene azionata senza l'inserimento del cavo di accoppiamento, il personale non può entrare in contatto con tensioni pericolose. La schermatura del cavo di accoppiamento è connessa allo chassis per sicurezza.

Note Tecniche

Per assisterti nella progettazione del tuo prodotto, abbiamo messo insieme una serie di note tecniche da scaricare. Queste note coprono una serie di argomenti differenti che ti aiuteranno a conoscere i potenziali problemi e preoccupazioni durante la progettazione degli alimentatori ad alta tensione.


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