一种高效率低纹波X射线探测器电源的设计

针对X射线探测器在野外现场的供电要求,采用高效率直流/直流升压电源芯片MAX668结合倍压电路与二阶电子滤波器实现高效率低纹波+100 V高压电源的设计。改变传统线性恒流源的设计方式,采用降压开关电源芯片作为电源调整器件,AD623仪表放大器将检流电阻上的电压信号,放大并与电源调整芯片构成负反馈,实现恒流源设计。实测表明,高压电源的静态功耗为14.5 mW,纹波小于15 mV,恒流源输出电流为350 mA时的效率大于81.3%。     

Buck恒流电源的输出纹波分析与优化设计

对Buck恒流电源的纹波电流与电压进行了分析,导出了它们的数学式。用MATLAB计算并讨论了恒流源的输入电压、负载电压对输出纹波的影响,给出了电感和滤波电容的优化设计方法。设计了一款高性价比、可对探测器制冷控温的携式x荧光分析仪恒流电源。实验表明,输出纹波电压随输入电压的减少而减少,工作效率大于84%,纹波电压小于10mV,控温精度优于±1.5℃,测量结果与理论相符。     

便携式α/β表面污染测量仪高压电源的研制

介绍了便携式αβ表面污染测量仪所需高压电源的研制技术。该高压电源采用电池供电,经过直流转换、倍压整流及滤波后输出仪器所需高压。该高压电源具有300~1 500 V范围内连续可调、功耗小、转换效率高、体积小、重量轻、结构简单等特点。实验表明该电源转换效率大于70%,8 h输出高压相对变化小于0.5%,高压纹波小于40 m V,其工作性能达到设计要求。     

PMT电源纹波滤除电路设计

针对基于光电倍增管的计数型探测器易受高压电源纹波干扰的问题,探讨了一种抑制纹波的方法。该方法主要是在电源端增设电阻—电容滤波电路,对高压电源纹波进行事先滤波处理。通过光电倍增管的单光电子谱测试、计数率测试及渡越时间分布验证滤波效果,结果表明:利用该方法,电源的纹波得到有效抑制,减少了电源对光电倍增管单光电子测试信号的干扰,且输出电压稳定,提高了光电倍增管工作的稳定性。     

混合模式低噪声3 kV高压直流电源设计

高压直流电源是电离室等核辐射探测器的关键部件。针对需要3 kV左右高压的电离室,本文研制了0～3 kV连续可调的低噪声、高效率、小体积及高稳定性的高压直流电源。该高压直流电源系统采用线性与开关混合模式设计,兼顾了转换效率与低噪声。核心部分升压转换部分采用线性罗耶谐振电路与高频变压器实现,保证足够低的高压电源输出纹波。罗耶谐振电路的供电电源则由边沿时间控制型超低噪声开关稳压器LT1534提供,从而实现了混合模式高压直流电源的设计。高压直流电源输出部分采用二阶RC滤波电路进一步降低了输出电压的纹波。实测输出电压范围为0～3 kV,静态功耗为0.4 W,3 kV输出时纹波为16.55 mV,由此可知该电源可用于低噪声的核辐射探测器供电场合。     

低纹波微型X射线管高压电源的研制

国内研发的X射线高压电源体积普遍较大,不适合微型X射线管的要求。针对微型X射线管的特点,本文设计了一种低纹波、小体积高压电源,其输出电压在0~-40kV范围内可调。电源的逆变电路采用罗耶谐振电路,并引入UCC2973控制芯片以提高其效率。在电源的升压部分设计了高频变压器、双向倍压整流电路,以进行两级升压。通过电阻分压后取样反馈的方式进行稳压。电路工作在线性状态,无开关噪声。测试结果表明,电源的输出电压纹波低于0.3%、稳定度优于0.12%/10h,可满足微型X射线管的需求。     

基于LabVIEW的数字梯形成形算法仿真研究

成形滤波技术是核能谱测量的关键技术,数字梯形滤波是实现核能谱仪数字化的关键环节。论文基于数字多道系统中核信号处理要求,对梯形成形滤波技术进行了理论研究。利用LabVIEW软件平台实现了梯形滤波器仿真,讨论了滤波器参数对系统性能或输出的影响。仿真结果表明,数字梯形滤波成形器能够根据实际信号特性灵活进行参数优化和配置,以有效地适应后续测量。     

空间辐射探测器滤波电路的设计

为满足粒子辐射探测器高压电源高稳定、低纹波的要求,设计一种LC和RC混合滤波电路来降低电源纹波,并进行理论分析、PSpice仿真和试验对结果进行验证。按照这种设计实现的某型号卫星高能粒子探测器的高压电源,输出电压稳定、纹波系数小,达到设计目的。试验证明这种电路设计简单、高效,可为相关电路设计提供参考。     

手持式X荧光仪电源系统的设计

手持式X荧光仪所获取谱线的能量分辨率除了决定于荧光脉冲信号处理电路、数字成形滤波算法等,更重要的取决于整套仪器电源系统的合理设计。论文提出一种采用罗耶谐振升压方式给SI-PIN半导体探测器提供+170 V偏置电压的高压电源供电设计方案,避免传统采用PWM波控制变压器升压方式纹波大、效率低的缺陷;同时系统采用电制冷片的温度反馈信号控制供电电源MOS管的导通程度,从而实现对电制冷片温度的控制。实际测试显示该供电方案的高压输出纹波低于10 mV,功耗比传统设计方案低了9.1%,系统同时具有功耗低、纹波小、稳定好等特点,满足手持式X荧光仪野外工作的需要。     

新型空间粒子探测器高压电源设计

为满足空间粒子探测器的正常供电需要,基于现有空间粒子探测器高压电源,设计了一种新型的空间粒子探测器高压电源。该新型高压电源结合了线性电源和开关电源的优点,将振荡电路和变压器电路两个功能上相互独立的电路有机结合设计,通过实验求得系统的最佳工作点。实验测试表明:当系统工作点为3.0V时,输出电压为-160V,功耗为60m W,电压稳定度为99.99%,长时间稳定度优于99.75%,输出电压纹波小于37m V。该电源性能可靠稳定,可满足空间辐射测量要求。     

一种数控高精度直流稳压电源的研制

设计一种基于AT89S51单片机的数字化通用直流稳压电源,采用12位D/A转换器DAC1208实现稳压电源的数字化控制,采用12位A/D变换器ICL7109和LCD实现输出电压的测量与显示.该系统电压调节范围0～20V,电压调节灵敏度为5mV,最大输出电流为2A,测试结果表明电压调整率为0.05%,负载调整率为0.051%,纹波小于1mV_(p-p).     

Power Supplies for Cold Cathode Penning Discharge Ion Sources

For the generation of heavy ions at high charge states, the cold-cathode Penning discharge ion source requires a power supply capable of both the high potential essential for striking an arc and the high current for sustaining it. A series-regulated power supply developed at Oak Ridge provides up to 6 kV of striking voltage and up to 12 amperes of arc current. The power supply operates in a constant current mode with the arc voltage dependent on the gas pressure in the ion source. With this source in ORIC, the typical operating conditions are 5 to 10 amperes arc current, 600 to 2000 volts arc potential, and 5 to 20 kW power dissipation in the arc. A larger power supply is planned for extending the arc current to about 25 amperes. Various arrangements, including pre-regulators and multiple power supplies, are under consideration to reduce power dissipation in the series regulator tubes.     

高能同步辐射光源高精度直流稳流电源样机研制

即将建造的高能同步辐射光源对四极磁铁电源的性能提出了很高的要求。为了掌握此类型磁铁电源的关键技术并解决其技术难点，在验证装置中研制了高精度直流稳流电源样机。样机采用模块化设计，利用数字、模拟调节器相结合的控制方式，实现对输出电流的高精度控制。为了实现电流稳定度的设计指标，样机采用自主研发的高精度数字控制器和DCCT，对闭环控制中的关键器件进行了恒温控制。实验结果表明，样机的电流稳定度达到了10 ppm，电压纹波低于设计指标5 mV。样机的其他性能指标也均达到了物理设计的要求，并最终通过验收测试。     

基于数字控制大功率整流电源的设计

针对典型的大功率整流电源,提出了一种基于数字控制的设计方案。通过对大功率中性束注入器离子源灯丝电源的方案设计和实验结果,验证了数字控制方案的可行性与优越性。由于数字控制方案的应用,使得灯丝电源的设计更加智能化和简单化,为相关的应用场合提供了参考。     

G-M计数管新型直流高压电源设计

G-M计数管工作需要性能稳定的直流高压电源供电。该直流高压电源利用输出采样与基准电压比较负反馈实现高压稳定控制,比较不同闭环放大倍数下直流高压电源性能,采取优化闭环放大倍数。该直流高压电源具有结构简单、体积较小、低纹波等特点,其输出电压在0~1 100 V范围内连续可调。测试结果表明:当高压典型输出电压为400 V时,电压稳定度可达0.17%,输出电压纹波峰最低峰值为62 m V,可满足G-M计数管的需求。     

数字电源控制模块的设计

为加速器高精度磁铁稳流电源设计了数字电源控制模块DPSCM，以硬开关拓扑结构的磁铁电源作为被控对象，实现电源的全数字化控制。DPSCM以现场可编程门阵列FPGA为控制部件，实现对高精度ADC和DAC的控制，由数字调节器产生高精度数字脉宽调制信号，并实现电源的逻辑控制和联锁保护功能。通过模拟负载测试了DPSCM的基本功能，并在数字电源样机上测试了DPSCM长期运行的可靠性及稳定性，样机电源连续运行72h，电流稳定度优于5×10^-5。     

微型X射线管灯丝电源的研制

根据微型X射线管的特点,设计了基于推挽电路和闭环反馈电路的灯丝驱动电源。采用了UCC3808脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制芯片产生两路相位相反的PWM信号,并经由UCC37324金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor,MOS)管大电流驱动器提高驱动效率,实现推挽结构的后端驱动电路。闭环反馈电路的设计采用精密电阻将管电流的信号转换为等比例的电压信号引入到反馈环节,通过系统自身的闭环控制实现管电流的恒定,并保持高效率和低功耗。实验首先通过外接1.5?的功率电阻测量系统功率,测得输入功率为11 W,效率超过80%,符合灯丝电源的功耗指标要求;然后连接实际的X光管灯丝,经测试可正常工作,管流稳定度为0.227%。     

功率因数校正的数字化控制

高能加速器的电源系统是加速器最大的电能使用系统，提高加速器的运行效率和经济性一直是电源系统的目标。为提高开关电源的功率因数，在数字化开关稳流电源的基础上，设计了一种功率因数校正(PFC)的数字控制方案。重点阐述了基于硬件描述语言(VHDL)的数字控制环的算法、多通道模数转换器(ADC)的控制和脉宽调制(PWM)信号的产生，以及如何将其作为片上系统的用户外设。经测试表明，该方案有效地提高了开关电源的功率因数，达到了预期的设计目标。     

高能同步辐射光源储存环快校正磁铁电源设计

高能同步辐射光源（HEPS）具有0.1 nm·rad的超低发射度，对束流稳定度提出了较高要求，研制1台高性能快校正磁铁电源用来提高快速轨道反馈系统（FOFB）的性能以提升束流稳定度。电源样机采用新颖的多电平级联拓扑结构提升电源样机的动态性能，使用基于数字控制的新颖控制方法实现样机的动态性能提升。软件仿真与样机试验数据证明，电源样机具有10 kHz小信号带宽、电源阶跃响应时间小于70 μs、输出电流纹波低于20 ppm，电源样机可很好地满足HEPS建设需求。