【導讀】用於高壓應用的動力導軌通常需要低噪聲和緊負荷的線路調節。本文討論了“精度”和“準確度”是如何分開考慮的，以及它們在功率轉換器設計中通常是如何實現的。

用於高壓應用的動力導軌通常需要低噪聲和緊負荷的線路調節。本文討論了“精度”和“準確度”是如何分開考慮的，以及它們在功率轉換器設計中通常是如何實現的。

根據它們的正式定義，“準確”和“精確”zhelianggeshuyuzairichangyuyanzhongbingbuzongshizhunquewuwudishiyong。zaikexuejie，tamenqueshiyoubutongdehanyi，zaipinggushebeixingnenghuoxingdonghuoceliangjieguoshihuizaixishiyong。“準確度”定義為動作或數量與“真實或可接受”值的接近程度，“精度”是(shi)指(zhi)連(lian)續(xu)動(dong)作(zuo)之(zhi)間(jian)的(de)接(jie)近(jin)程(cheng)度(du)。這(zhe)兩(liang)個(ge)參(can)數(shu)通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)量(liang)化(hua)為(wei)百(bai)分(fen)比(bi)或(huo)絕(jue)對(dui)值(zhi)的(de)方(fang)差(cha)，但(dan)可(ke)以(yi)完(wan)全(quan)獨(du)立(li)。通(tong)常(chang)給(gei)出(chu)的(de)例(li)子(zi)是(shi)對(dui)目(mu)標(biao)進(jin)行(xing)射(she)擊(ji)
；如ru果guo所suo有you物wu體ti都dou均jun勻yun的de分fen布bu在zai周zhou圍wei，但dan遠yuan離li中zhong心xin，這zhe是shi準zhun確que的de
，但dan不bu精jing確que。如ru果guo所suo有you這zhe些xie都dou偏pian離li了le中zhong心xin，但dan緊jin密mi地di組zu合he在zai一yi起qi，這zhe是shi精jing確que的de，但dan並bing不bu準zhun確que。圖tu1給出了這個想法。

圖1：準確度和精度之間的差異

作(zuo)為(wei)一(yi)位(wei)射(she)手(shou)隻(zhi)會(hui)對(dui)右(you)上(shang)角(jiao)感(gan)到(dao)滿(man)意(yi)，但(dan)當(dang)環(huan)境(jing)是(shi)提(ti)供(gong)高(gao)壓(ya)電(dian)源(yuan)導(dao)軌(gui)時(shi)，根(gen)據(ju)應(ying)用(yong)情(qing)況(kuang)

，任(ren)何(he)不(bu)同(tong)的(de)組(zu)合(he)都(dou)是(shi)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)的(de)。例(li)如(ru)，在(zai)半(ban)導(dao)體(ti)加(jia)工(gong)中(zhong)用(yong)於(yu)拾(shi)取(qu)晶(jing)片(pian)的(de)靜(jing)電(dian)吸(xi)盤(pan)在(zai)其(qi)高(gao)壓(ya)電(dian)源(yuan)中(zhong)需(xu)要(yao)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)的(de)準(zhun)確(que)度(du)（在目標值的百分之幾以內）
，但需要一致性，這意味著高精度。

當需要高準確度和高精度時

有一些電源應用需要在負載和線路變化、多個單元、時間和不斷變化的環境條件下精確和準確的輸出。例如

，一個具有高電壓輸出的部件為敏感設備供電
，如用於掃描電子顯微鏡、質譜儀和醫學成像的光電倍增管（PMT）。PMT可能需要1200V的幾微安電壓
，並將電壓放大1億倍，以檢測非常低水平的光電子。由於工作電壓直接影響PMT輸出，並最終影響圖像的焦點清晰度，因此其絕對值（準確度）和測量在環境溫度變化和校準間隔之間的一致性（精度）是非常重要的。

質zhi譜pu儀yi同tong樣yang需xu要yao高gao性xing能neng的de電dian源yuan來lai進jin行xing有you效xiao的de測ce量liang。電dian源yuan輸shu出chu電dian壓ya的de靜jing態tai值zhi和he長chang期qi穩wen定ding性xing在zai這zhe些xie應ying用yong中zhong至zhi關guan重zhong要yao，但dan任ren何he疊die加jia的de噪zao聲sheng也ye可ke能neng是shi有you問wen題ti的de，例li如ru“淹沒”PMT信號。此外，使用不同設備以及隨時間和溫度變化（精度）的(de)可(ke)重(zhong)複(fu)性(xing)對(dui)於(yu)一(yi)致(zhi)和(he)有(you)意(yi)義(yi)的(de)結(jie)果(guo)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。高(gao)壓(ya)電(dian)源(yuan)通(tong)常(chang)與(yu)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)的(de)測(ce)量(liang)和(he)操(cao)作(zuo)相(xiang)關(guan)
，還(hai)有(you)更(geng)多(duo)的(de)例(li)子(zi)
，例(li)如(ru)半(ban)導(dao)體(ti)製(zhi)造(zao)中(zhong)電(dian)子(zi)束(shu)光(guang)刻(ke)應(ying)用(yong)的(de)電(dian)源(yuan)和(he)用(yong)於(yu)透(tou)鏡(jing)/反射鏡定位的壓電驅動器等。

電源設計師麵臨的挑戰

通用電源(包括AC-DC和DC-DC)具有典型的規格，幾十年來已被終端用戶接受。這些可能是+/-2%的初始電壓準確度，從10%負載到全輸出的0.5%調節
，以及線路電壓從最小到最大變化的0.1%輸出變化。紋波和噪聲一起通常被指定為在20MHz帶寬下測量的輸出峰間最大值的1%。這(zhe)些(xie)價(jia)值(zhi)源(yuan)於(yu)在(zai)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)中(zhong)使(shi)用(yong)成(cheng)本(ben)低(di)且(qie)易(yi)於(yu)獲(huo)得(de)的(de)實(shi)用(yong)組(zu)件(jian)，這(zhe)對(dui)製(zhi)造(zao)商(shang)和(he)用(yong)戶(hu)都(dou)有(you)好(hao)處(chu)。例(li)如(ru)
，輸(shu)出(chu)設(she)置(zhi)電(dian)壓(ya)由(you)內(nei)部(bu)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)和(he)來(lai)自(zi)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)阻(zu)器(qi)分(fen)壓(ya)器(qi)鏈(lian)定(ding)義(yi)。添(tian)加(jia)公(gong)差(cha)後(hou)，即(ji)使(shi)是(shi)標(biao)準(zhun)產(chan)品(pin)的(de)組(zu)件(jian)通(tong)常(chang)也(ye)必(bi)須(xu)在(zai)+/-0.5%以內，因此比通常的+/-1%類型更貴。在邏輯級電壓下，這會產生以毫伏為單位的偏差，但如果輸出為2kV，則為數十伏，這對敏感設備來說是一個問題。

對於電子束顯微鏡或電子束光刻等高壓應用，線路和負載調節的可接受值更接近0.02%-0.0001%（200ppm–1ppm）
，對於峰間紋波和噪聲
，可能為額定電壓的0.0005%/5ppm，例如2kVDC中的100mVpp。

這些數字隻能通過仔細的電源設計獲得，電源設計使用精確的溫度補償電壓參考、實驗室質量的電阻器和固有低噪聲的轉換拓撲，如功率振蕩器或諧振型。

內nei部bu換huan流liu變bian壓ya器qi的de設she計ji對dui於yu實shi現xian高gao絕jue緣yuan和he低di噪zao聲sheng也ye特te別bie重zhong要yao。為wei了le實shi現xian低di噪zao聲sheng
，通tong常chang需xu要yao仔zai細xi放fang置zhi多duo個ge屏ping幕mu，而er屏ping幕mu本ben身shen也ye帶dai來lai了le隔ge離li和he絕jue緣yuan方fang麵mian的de挑tiao戰zhan。甚shen至zhi繞rao組zu的de“開始”和“結束”的de相xiang對dui位wei置zhi對dui於yu實shi現xian一yi定ding程cheng度du的de自zi屏ping蔽bi也ye很hen重zhong要yao。模mo塊kuai化hua轉zhuan換huan器qi通tong常chang位wei於yu金jin屬shu外wai殼ke中zhong，並bing保bao證zheng從cong輸shu入ru到dao輸shu出chu以yi及ji從cong輸shu入ru和he輸shu出chu到dao外wai殼ke的de安an全quan絕jue緣yuan。

高壓的實際注意事項

對於高電壓，高傳感阻抗對於最小化損耗是必要的。因此，漏電流也必須小心控製
，因為PCB上指紋的最輕微汙染可能足以影響輸出，甚至引發表麵電弧。爬電和間隙距離必須與高電壓成比例
，以符合安全標準
，PCB布線必須在沒有銳角的情況下進行，以避免高電場強度點導致擊穿。在極高的電壓下，PCB材料本身需要仔細考慮
，FR4通常被BT環氧樹脂
、酚醛固化剛性層壓板或高壓TeflonTM取代

，從而提供更好的介電強度。

高(gao)壓(ya)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)通(tong)常(chang)是(shi)封(feng)裝(zhuang)的(de)
，以(yi)緩(huan)解(jie)潛(qian)在(zai)的(de)電(dian)弧(hu)汙(wu)染(ran)問(wen)題(ti)，並(bing)提(ti)供(gong)用(yong)戶(hu)安(an)全(quan)。然(ran)而(er)，在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)
，封(feng)裝(zhuang)可(ke)以(yi)局(ju)部(bu)增(zeng)加(jia)電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)，因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)謹(jin)慎(shen)實(shi)施(shi)。環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)和(he)有(you)機(ji)矽(gui)材(cai)料(liao)可(ke)以(yi)在(zai)機(ji)械(xie)強(qiang)度(du)、防潮性、耐化學性

、附著力、返工能力和溫度範圍等方麵進行不同的權衡。在實踐中
，類型通常受到安全機構預先批準的絕緣係統的限製。

如果您的功率轉換器要具有成本效益
、非常緊湊和高效，所有這些考慮因素都是必要的。糟糕的設計選擇可能導致產品無法滿足市場對具有高可靠性和長壽命的小型、冷運行產品的需求。此外，還需要對短路
、過載和過電壓進行保護，同時通常需要對輸出狀態進行監測

，還需要對從零到全額定值的輸出電壓和電流限製進行遠程編程。

專家們已經完成了這項艱巨的工作

專業的電源公司已經完成了艱苦的工作，並提供了滿足高電壓要求的標準產品。例如，XP Power的HCP產品（圖2）可在350W時提供高達300kV的電壓，具有低至1ppm的紋波和噪聲
，0-100%額定負載的線路調節為0.001%/10ppm，負載調節為0.02%/200ppm。通過其“精細”電位計設置分辨率通常小於0.001%/10ppm。輸出電壓和電流可編程0-100%，模擬0-5V控製輸入，效率通常為90%。其他產品可提供各種封裝，包括封閉PCB安裝、台式和機架安裝解決方案

，額定電壓可達600kV，輸出功率可達600kW。

圖2:XP Power的HCP產品具有低至50ppm的紋波和噪聲，線路調節為0.001%/10ppm
，變化幅度為+/-10%
，負載調節為0.02%

結論

在DCdianyuanshejizhong，shixiangaodianyayingyongsuoxudejingduhezhunquedushiyigejianjudetiaozhan。goumaiyurenzhengdelingjiantongchangshizuijuchengbenxiaoyidejiejuefangan，congerkeyijiangdishejifengxianhesuoduanchanpinshangshishijian。

（來源：XP Power，作者：XP Power產品營銷總監Hafiz Khalid）

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