모듈식 펄스형 전계 설계를 지원하는 콤팩트한 고전압 조정기

상업용 펄스 전기장(PEF) 응용 제품은 열이나 화학 물질 없이 미생물을 비활성화하고 식음료의 보관 수명을 연장하는, 반복 가능한 대량의 펄스를 제공하도록 설계되었습니다. 확장성, 신뢰성, 긴 작동 수명을 위해 최적화된 이 제품은 일반적으로 맞춤형으로 제작되고 대개 고가이며 유연성이 떨어집니다. 이러한 특성으로 인해, 기성 부품을 활용하는 모듈식의 파일럿 규모 설계에 대한 시장 기회가 생성됩니다.

XP Power는 설계자가 완전한 맞춤형 전력 솔루션에 의존하지 않으면서 실험실, 파일럿, 상업용 응용 분야에서 모듈식 PEF 시스템을 구축하는 데 사용할 수 있는 조정된 고전압 전력 컨버터 라인을 제공합니다. 이 회사의 HRL30 30W 컨버터는 커패시터 또는 펄스 형성 네트워크(PFN)를 충전한 다음 스위칭 단계를 통해 전극, 센서 또는 치료 셀에 제어된 펄스를 공급할 수 있는 조정된 고전압 공급 장치 역할을 수행합니다.

맞춤형 고전압 공급 장치 없이도 반복 가능한 제어된 다운스트림 펄스를 지원하는 HRL30 컨버터는 설계자가 보다 자유롭게 실험을 수행하고 빠르게 반복하며 새로운 응용 분야별 혁신을 구현할 수 있도록 합니다.

더 작은 모듈식 설계

설계자는 HRL30을 기반으로 모듈식 고전압 시스템을 구축하여 이를 다양한 서브시스템을 위한 조정된 에너지 코어로 사용할 수 있습니다. 여기에서, 충전된 PFN은 스위칭 모듈을 통해 전극 또는 치료 셀에 제어된 펄스를 공급하고, 모니터링 및 제어 전자 장치는 전압, 전류, 온도를 추적합니다.

기계식 인클로저 및 바닥판 냉각은 실험실 굴착 장치, 파일럿 규모의 PEF 모듈 또는 OEM 서브시스템에 대한 안전 통합을 간소화합니다. 이러한 빌딩 블록을 통합함으로써 팀은 각 응용 제품에 대해 맞춤형 고전압 공급 장치를 설계할 필요 없이 빠르게 시제품을 제작하고, 반복하며 설계를 조정할 수 있습니다.

조정기는 자동 교차를 통해 정전압 및 정전류 모드로 작동하며 커패시터에 대한 충전 속도를 제어할 수 있도록 합니다. 출력 전압은 0V ~ 5V 아날로그 신호를 통해 0%에서 100%까지 프로그래밍할 수 있으므로, 시스템이 목표 충전 전압과 펄스 강도를 동적으로 조정할 수 있습니다.

XP Power 컨버터는 자동 테스트, 로깅 또는 폐쇄형 루프 제어를 위해 전압 및 전류 모니터링 출력(V_mon 및 I_mon)을 제공합니다. 이러한 신호는 커패시터가 완전히 충전되고, 펄스를 트리거하며, 재충전 주기를 시작할 때 외부 마이크로 컨트롤러 또는 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러가 감지할 수 있도록 합니다.

안정적인 제어 에너지 제공

HRL30 아키텍처는 정의되고 반복 가능한 기능으로 고전압을 제공하는 다양한 시스템을 지원합니다. 이를 통해 설계 팀은 맞춤형 고전압 공급 장치를 설계하는 대신 응용 제품의 성능과 시스템 통합에 집중할 수 있습니다. 콤팩트한 기계식 인클로저 및 바닥판 냉각은 더 큰 시스템과 더 쉽고 안전하게 통합할 수 있도록 합니다.

PEF 응용 제품의 주요 과제는 단지 높은 전압을 생성하는 것이 아니라 이를 안전하고 예측 가능하게 전달하는 것입니다. HRL30 계열은 안정적이고 조정된 에너지를 다운스트림 펄스를 공급하는 PFN, 커패시터 뱅크 또는 기타 고전압 저장 소자에 제공합니다.

PFN은 에너지를 저장하고 이를 반복 가능한 짧은 펄스로 방출하는 커패시터와 인덕터의 조합입니다. PFN은 펄스 모양, 기간, 진폭을 정의하며, HRL30은 안전하고 신뢰할 수 있는 에너지 제공을 관리해 설계자가 맞춤형 고전압 공급 장치를 구축하는 대신 성능 조정에 집중할 수 있도록 합니다.

설계자는 해당 응용 제품의 전기 요구 사항을 3in x 2in x 0.73in의 콤팩트한 바닥판 냉각 폼 팩터를 공유하는 HRL30 변형에 매핑할 수 있습니다(그림 1).

그림 1: HRL30 제품 라인은 공통 폼 팩터 및 바닥판 냉각 설계를 공유합니다(이미지 출처: XP Power).

예를 들어, 다음 세 가지 부품은 전압 및 전류를 전기 요구 사항에 어떻게 맞출 수 있는지를 보여줍니다.

• 저전압 엔드에서 HRL3024S350P와 같은 모델은 약 85mA에서 최대 350VDC를 제공하며, 커패시터 뱅크의 충전 속도 향상, 중간 전계의 PEF 실험 또는 펄스당 에너지가 극한의 전계 강도보다 중요한 전기 이동 스타일의 시스템과 같이 더 높은 전류에서 이점을 얻는 설계에 매우 적합합니다.
• 이보다 한 단계 높은 범위에서 HRL3024S600N은 약 50mA에서 최대 -600VDC를 제공하며 절연, 간격 또는 시스템 복잡성을 지나치게 높이지 않으면서 유의미한 전계를 필요로 하는 실험실 규모나 파일럿 PEF 시스템을 위한 전압과 전류의 균형을 유지합니다.
• 고전압 엔드에서 HRL3024S5K0P는 약 6mA에서 최대 5kVDC를 제공하여 전류보다 전계 강도를 우선시합니다. 이는 높은 전달 에너지보다 정밀한 고전압 바이어싱이 요구되는 작은 파일럿 규모의 PEF 모듈, 실험실 전기 천공법 또는 계기에 적합합니다.

결론

설계자가 파일럿 규모의 응용 분야별 및 모듈식 시스템에 PEF를 도입함에 따라, 맞춤형 전력 설계 없이 고전압을 안전하고 예측 가능하게 생성하는 능력은 비용을 낮추고, 개발을 가속화하며, 광범위한 실용적 구현을 위한 문을 개방하는 모듈식 접근 방식에 대한 시장 기회를 나타냅니다. XP Power의 HRL30 계열은 팀이 고전압 공급 장치 설계의 위험이 아니라 펄스 형태, 전극, 시스템 성능에 집중할 수 있도록 하는 조정된 고전압 기반을 제공합니다.