高壓電源的前饋分析

作者 : John Dunn，EDN特約作者

電壓控制反饋迴路在高壓部份需要使用「前饋」電容器，而且該電容器絕對「必須」從電壓倍增器的最高電壓節點、該倍增器的輸出節點以及RC高壓濾波器的正前方饋電...

我曾經處理過有關高壓電源的設計，其基本的高壓發電計劃如下(圖1)：

圖1：高壓電源。

針對從幾百伏(V)到100kV範圍的輸出電壓，高壓乘法器梯形圖的乘法因子從x2到x20 (圖中所示為x8)不等。

在高壓部份，電壓控制反饋迴路需要使用「前饋」(feed forward)電容，而且該電容絕對「必須」從電壓倍增器的最高電壓節點、該倍增器的輸出節點以及RC高壓濾波器的正前方饋電。除此佈局外別無選擇。

在上面的草圖中，顯示了前饋電容連接的兩個標稱備選方案。為此必須投入大量精力以嘗試使用電壓倍增器「安靜」側底部的較低電壓節點，但嘗試這樣做根本行不通。

在當時沒有電腦模擬輔助的情況下，這項調查花費了整整一個月的時間，但最終結果是無疑是明確的。現在，在過了幾十年後，透過SPICE建模顯示結果為什麼會以如此方式出現(圖2)。

圖2：前饋分析。

20MΩ電阻低端的檢測電壓必須與高壓輸出電壓成比例地上升，而且上升速度必須很快。上升緩慢就等同於在高壓反饋迴路中有極點。如果省略C11，反饋迴路將會振盪。嘗試將C11連接到C2的頂部，幾乎不至於影響檢測電壓的響應速度，但將C11連接到C8的頂部，則具有非常明顯的加速效果。(見下方的紅色示波器軌跡。)

將C11放置在高壓組件中，可以有效地繞過高壓RC濾波器的極點，從而使高壓反饋迴路能夠穩定運行。

編譯：Susan Hong

(參考原文：High-voltage feed forward，by John Dunn)

訂閱EDN Taiwan電子報