電子倍增器高壓電源的快速響應(yīng)方案

電子倍增器廣泛應(yīng)用于光電探測、質(zhì)譜與X射線成像領(lǐng)域，其輸出信號(hào)的幅值與響應(yīng)速度依賴于電源供給的高壓穩(wěn)定性與響應(yīng)能力。為了捕捉高速瞬態(tài)信號(hào)，電源必須在微秒甚至納秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成電壓調(diào)整。
快速響應(yīng)電源的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于降低控制延遲與開關(guān)滯后。采用全數(shù)字閉環(huán)控制架構(gòu)，配合高速PWM調(diào)制器，可實(shí)現(xiàn)高壓輸出的實(shí)時(shí)校正。電壓反饋信號(hào)經(jīng)高速ADC采樣后傳輸至DSP或FPGA控制核心，通過模型預(yù)測控制（MPC）算法快速計(jì)算補(bǔ)償量，從而在幾十微秒內(nèi)完成穩(wěn)壓動(dòng)作。
功率級(jí)部分采用SiC或GaN器件，使開關(guān)頻率可提升至數(shù)百千赫茲，極大縮短能量傳遞延遲。驅(qū)動(dòng)電路采用隔離型推挽結(jié)構(gòu)，以確保高壓側(cè)響應(yīng)的同步性。
電壓過沖抑制是快速響應(yīng)系統(tǒng)的另一關(guān)鍵問題。為防止在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生高頻振蕩，可在輸出端設(shè)計(jì)阻尼吸收網(wǎng)絡(luò)，利用電阻—電容吸收電路消散尖峰能量。
通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該快速響應(yīng)方案可在負(fù)載突變10%時(shí)將輸出恢復(fù)時(shí)間控制在30μs以內(nèi)，穩(wěn)壓精度維持在±0.02%，有效保證了電子倍增信號(hào)的時(shí)間一致性與線性響應(yīng)。