مدونة الجودة / المكثفات
تصوير الأوعية الدموية الرقمي: مكثفات تخزين الطاقة مقابل انخفاض النبض
كيفية تحديد حجم بنك تخزين الطاقة في مولد DSA: معادلة الانحدار التي تحدد الحد الأدنى للسعة لنبضة من 200 ميكروثانية إلى 1 مللي ثانية، وحد الحث الحلقي الذي يحافظ على زمن الصعود أقل من 200 ميكروثانية، وسبع خطوات تصميم.
تصوير الأوعية الدموية الرقمي: مكثفات تخزين الطاقة مقابل انخفاض النبض
إجابة هندسية
حدد حجم بنك التخزين بناءً على مقدار انخفاض الجهد النبضي المسموح به، وليس بناءً على قاعدة عامة. يحتاج مولد 100 كيلو فولت يُنتج 500 مللي أمبير لمدة 1 مللي ثانية إلى 100 نانو فاراد على الأقل للحفاظ على انخفاض الجهد أقل من 5%؛ بينما تحتاج نبضة مدتها 200 ميكروثانية إلى 20 نانو فاراد فقط. حافظ على محاثة الحلقة أقل من 500 نانو هنري، لأن محاثة مكافئة للحث (ESL) بقيمة 50 نانو هنري عند 10 كيلو أمبير/ميكروثانية تُضيف 500 فولت من انخفاض الجهد الحثي، بينما يظل ثابت زمن الحلقة البالغ 0.5 ميكروثانية أقل بكثير من نبضة 200 ميكروثانية. بنك N4700 مُقسّم ذو مقاومة مكافئة للحث (ESR) أقل من 50 مللي أوم يُلبي كلا الشرطين.
- حدد حجم البنك بناءً على حد الانخفاض، وليس بناءً على حجم الحزمة.
- حافظ على حث الحلقة أقل من 500 نانو هنري ومقاومة الحلقة أقل من 100 ملي أوم
- قسّم البنك إلى نطاقات الطاقة، والسرعة، وفصل الترابط
- قم بالشحن المسبق فوق هدف التعرض لتعويض الانخفاض المتوقع
- قم بتفريغ البطارية بين النبضات حتى لا يكون معدل الإطارات محدودًا بالشحن.
الملخص
تستخدم الأشعة التداخلية نبضات تتراوح مدتها بين 200 ميكروثانية و2 مللي ثانية بمعدل 15 إلى 30 إطارًا في الثانية، لذا يجب أن يُولّد المولد جهدًا ثابتًا عند 100 كيلوفولت دون ارتفاع تدريجي. ينخفض معدل انخفاض الجهد مع زيادة سعة التخزين، وينخفض زمن الارتفاع مع انخفاض مقاومة الحلقة، وبالتالي فإن الهدفين يتعارضان. تُقدّم هذه المقالة معادلة انخفاض الجهد، وحدّ الحث الذاتي المكافئ، وسبع خطوات تصميمية لبنك نبضات يُلبي كلا الهدفين.
1. مقدمة
يُعدّ تصوير الأوعية الدموية الرقمي الطرحي (DSA) الطريقة القياسية للتصوير في الأشعة التداخلية. يحتاج الطبيب إلى عدة لقطات في وقت قصير لمتابعة مرور مادة التباين عبر الأوعية الدموية. كل نبضة تعريض قصيرة، تتراوح مدتها من 200 ميكروثانية إلى 2 مللي ثانية، ويصل معدل اللقطات إلى 15 إلى 30 لقطة في الثانية.
تفرض دورة التشغيل هذه حدودًا صارمة على مولد الجهد العالي. يجب أن يرتفع خرج المولد من وضع الاستعداد إلى جهد التعريض (كيلوفولت) خلال 200 ميكروثانية. كما يجب أن يحافظ على ذروة النبضة ضمن نطاق 5% لضمان ثبات سطوع الصورة. ويجب أن يستعيد المولد وضعه الطبيعي خلال 50 مللي ثانية قبل وصول النبضة التالية.
يُمثل مكثف تخزين الطاقة محور هذه المفاضلة. فمجموعة كبيرة منه تُعطي نبضة ذات قمة مسطحة، لكنها بطيئة الارتفاع وتتطلب حجمًا كبيرًا. أما المجموعة الصغيرة فترتفع بسرعة، لكنها تنخفض تحت الحمل. ويُحدد هذا الاختيار مقدار الطاقة المستهدفة التي يجب على باقي أجزاء التصميم استعادتها.
تتناول هذه المقالة معادلة الانحدار، ومعاوقة الحلقة التي تحد من زمن الصعود، وثلاث مشكلات ميدانية، وسبع خطوات تصميم لمجموعة تلبي مواصفات نبضة 100 كيلو فولت، 1 مللي ثانية.
2. الآلية الأساسية
2.1 انخفاض الجهد أثناء النبضة
يعمل تعريض DSA كمكثف مشحون يُفرغ شحنته في حمل. لنفترض أن جهد البنك عند بداية النبضة هو V_0، وتيار الحمل هو I_load، وعرض النبضة هو t_pulse. الجهد عند نهاية النبضة هو كما يلي:
V(t) = V_0 · exp(−t / (R_load · C))
حيث V(t) هو جهد البنك في الوقت t، و V_0 هو الجهد الأولي، و R_load هي مقاومة الحمل المكافئة، و C هي سعة التخزين، و t هو الوقت من بداية النبضة.
عندما تكون النبضة قصيرة مقارنةً بـ R_load · C، فإن الدالة الأسية تتبسط إلى انخفاض خطي:
ΔV / V_0 ≈ t_pulse / (R_load · C) = I_load · t_pulse / (C · V_0)
حيث يمثل ΔV الانخفاض في نهاية النبضة، و t_pulse عرض النبضة، و I_load تيار الحمل. يزداد الانخفاض مع زيادة الشحنة المُسلّمة في النبضة، وينخفض مع زيادة السعة.
تحدد هذه الأرقام الحد الأدنى لسعة المكثف. عند جهد 100 كيلو فولت وتيار 500 مللي أمبير لمدة 1 مللي ثانية، يتطلب الحفاظ على انخفاض الجهد أقل من 5% سعة مكثف 100 نانو فاراد.
C ≥ I_load · t_pulse / (V_0 · 0.05) = 0.5 A · 0.001 s / (100 kV · 0.05) = 100 nF
عند نبضة مدتها 200 ميكروثانية، يتطلب الحد نفسه البالغ 5% فقط 20 نانوفاراد، لذا فإن عرض النبضة نفسه يحدد حجم بنك البطاريات. وتضيف التصاميم العملية هامشًا لمقاومة الحلقة وتأخر التحكم.
2.2 تحدد معاوقة الحلقة زمن الصعود
تُحسب معاوقة الحلقة Z_L بجمع خمسة عناصر: المقاومة المكافئة التسلسلية للمكثف، وحث التسرب للمحول، ومقاومة المقوم الأمامية، ومقاومة قضيب التوزيع، وحث التوصيل. ويُحسب ثابت زمن الحلقة كما يلي:
τ = L_total / R_total
حيث τ هو ثابت الزمن للحلقة، وL_total هو الحث الكلي للحلقة، وR_total هو المقاومة الكلية للحلقة. يتناسب زمن الصعود طرديًا مع τ، لذا يجب أن ينخفض كلا الحدين للوصول إلى زمن صعود قدره 200 ميكروثانية.
يُعدّ مستوى الجهد الكهربائي الأساسي (ESL) للبنك ذا أهمية بالغة أثناء زيادة التيار السريع، لأنه يُنتج انخفاضًا حثيًا:
V_L = ESL · dI/dt
حيث V_L هو انخفاض الجهد الحثي، وESL هو الحث التسلسلي المكافئ للبنك، وdI/dt هو معدل تغير التيار. ينتج عن حث تسلسلي مكافئ بقيمة 50 نانوهنري عند تيار 10 كيلو أمبير/ميكروثانية انخفاض جهد قدره 500 فولت، مما يؤخر تراكم جهد الخرج بمقدار ميكروثانية.
2.3 سعة الطاقة مقابل سرعة الاستجابة
يؤدي رفع قيمة C إلى تقليل انخفاض الجهد، ولكنه يُضيف أربعة تكاليف. يزداد حجم ووزن العبوة. كما أن استخدام ألواح وأسلاك أكبر يزيد من الحث الكهرومغناطيسي المكافئ (ESL) والمقاومة الكهرومغناطيسية المكافئة (ESR). ويزداد وقت الشحن، مما يحد من معدل الإطارات. وترتفع التكلفة مع كل من السعة الكهربائية وقيمة الجهد.
لذا، يحتاج مولد DSA إلى تصميم ذي مقاومة منخفضة، ومكثفات ذات حث مكافئ منخفض، وحلقة تحكم تُصحح الانخفاض المتبقي. أما الاعتماد على السعة وحدها فيجعل زمن الصعود غير قابل للتحكم.
2.4 فترة التعافي بين النبضات
بعد كل عملية تعريض، يجب أن تعود البطارية إلى مستوى الشحن المسبق قبل النبضة التالية. يعتمد زمن الاستعادة على تيار الشحن والطاقة المتبقية في البطارية. بطارية سعتها 100 نانوفاراد عند جهد 100 كيلوفولت تخزن 500 جول، لذا فإن مسار تفريغها في 20 مللي ثانية قادر على التعامل مع 25 كيلوواط من ذروة الطاقة.
الشكل 1 - ينخفض الانخفاض مع ارتفاع سعة التخزين، لذا فإن حد 5٪ عند 100 كيلو فولت و 500 مللي أمبير يحدد حدًا أدنى قدره 100 نانو فاراد لنبضة مدتها 1 مللي ثانية.
3. نقاط الضعف الهندسية
المشكلة الأولى: يجب أن يكون البنك كبيرًا وصغيرًا في آن واحد
عند جهد 100 كيلوفولت، تحتاج مجموعة المكثفات إلى سعة كبيرة للحصول على قمة مسطحة، وحث صغير للحزمة لتحقيق ارتفاع سريع. تستجيب مجموعة المكثفات الكبيرة ببطء، مما يحد من معدل الإطارات. أما مجموعة المكثفات الصغيرة فترتفع بسرعة، لكنها تسمح للقمة بالانخفاض، وبالتالي يتغير سطوع الصورة من إطار لآخر.
غالباً ما يحدد المصممون القيمة عن طريق التجربة والخطأ، الأمر الذي يكلف أياماً من وقت العمل ولا يترك أي هامش لتغيير عرض النبضة لاحقاً في البرنامج.
المشكلة الثانية: تم إغفال محاثة الحلقة في التصميم
حتى بنك ذو مقاومة مكافئة منخفضة (ESR) يمكن أن يرتفع ببطء. تزيد مسارات لوحة الدوائر المطبوعة الطويلة، وقضبان التوصيل السميكة، والكابلات الطويلة من الحث في الدائرة. يمكن أن يضيف مسار قضيب توصيل بطول 20 سم حثًا مقداره 200 نانو هنري، وهو ما يُسبب انخفاضًا في الجهد مقداره 2 كيلو فولت عند تيار 10 كيلو أمبير/ميكروثانية.
غالباً ما تحدد التصميمات السعة والمقاومة المكافئة المتسلسلة إلى ثلاثة أرقام ولا تقيس أبداً محاثة الحلقة، لذلك فإن شكل الموجة على جهاز الاختبار يخطئ الهدف ويصعب العثور على السبب.
المشكلة الثالثة: لا يمكن لمكثف واحد أن يخدم النبضات القصيرة والتموج المنخفض
يتطلب النبض القصير بنك طاقة صغير وسريع ذو طاقة مخزنة قليلة. ويتطلب التموج المنخفض ترشيحًا كافيًا للحفاظ على استقرار القمة. يتعارض هذان المطلبان، لذا فإن تصميم المكثف الواحد إما أن يهبط أو يرن.
الجواب هو بنك مقسم ذو مقاومة محددة في كل نطاق تردد، وتصميم يمنع النطاقات من التفاعل.
4. خطوات التصميم
الاستراتيجية 1: اختيار مكثفات سيراميكية عالية الجهد ذات مقاومة داخلية منخفضة (ESR) وحث داخلي منخفض (ESL).
ابدأ بتقنية المكثفات. عازل كهربائي من الفئة الأولى N4700 يحافظ على مقاومة مكافئة للتيار (ESR) أقل من 50 ملي أوم عند تردد 100 كيلو هرتز، وحث مكافئ للتيار (ESL) في نطاق 10-30 نانو هنري في العبوات ذات الأطراف القصيرة. يحد انخفاض المقاومة المكافئة للتيار من انخفاض الجهد أثناء النبضة، بينما يحد انخفاض الحث المكافئ للتيار من انخفاض الجهد أثناء زيادة التيار. لا تصل المكونات الإلكتروليتية إلى أي من القيمتين.
الاستراتيجية الثانية: تصميم ناقل الجهد العالي لتقليل الحث
قلل المسافات بين بنك الخلايا والمفاتيح والمحول. استبدل الأسلاك بقضبان توصيل مغلفة أو لوحات متعددة الطبقات. ضع المكثفات المتوازية بشكل متناظر لضمان أفضل تكامل لقيم الحث الذاتي المكافئ (ESL). يُعد مكثف بسعة 4700 بيكوفاراد وحث حلقي 8 نانوهنري مرجعًا مفيدًا للخلية المتكررة.
استهدف الحصول على حث حلقي إجمالي أقل من 500 نانو هنري ومقاومة حلقية إجمالية أقل من 100 ملي أوم، وتحقق من كليهما باستخدام محلل المعاوقة قبل اختبار النبضة الأول.
الاستراتيجية الثالثة: تقسيم البنك إلى ثلاث نطاقات مقاومة
استخدم مجموعة كبيرة واحدة للطاقة ومجموعة صغيرة واحدة للسرعة. تعمل المجموعات الثلاث على النحو التالي.
- نطاق الطاقة، من 1 ميكروفاراد إلى 10 ميكروفاراد، يحدد انخفاض النبضة.
- النطاق السريع، من 10 نانو فاراد إلى 100 نانو فاراد، يغذي الحافة الأمامية ويحافظ على زمن الصعود.
- نطاق الفصل، من 100 بيكوفاراد إلى 1 نانوفاراد، يمتص نبضات التبديل التي تزيد عن 1 ميجاهرتز.
مكثفات الأغشية عالية الجهد تتناسب الأجزاء الخزفية مع نطاق الطاقة؛ بينما تتناسب مع النطاقين الأسرع. حافظ على نقاط الرنين الذاتي للنطاقات متباعدة، وإلا سيحدث رنين عند توصيلها بشكل متوازي.
الاستراتيجية الرابعة: الشحن المسبق وإغلاق الحلقة
اضبط مستوى الشحن المسبق أعلى من مستوى التعرض المستهدف بمقدار الانخفاض المتوقع:
V_pre = V_target + ΔV_drop
حيث V_pre هو جهد الشحن المسبق، وV_target هو جهد التعرض بالكيلوفولت، وΔV_drop هو الانخفاض المقدر من المعادلة في 2.1. مع مقاومات استشعار منخفضة الحث HVRGHP وبفضل محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية السريع، يمكن للحلقة تصحيح القمة أثناء النبضة والحفاظ على الانخفاض أقل من 3٪.
الاستراتيجية الخامسة: استخدام التبديل الناعم الرنيني
تعمل مرحلة LLC أو LCC عند جهد أو تيار صفري، مما يقلل من فقد الطاقة الناتج عن التبديل والتداخل الكهرومغناطيسي، ويسمح بتردد تبديل أعلى. يحدد المكثف الرنيني نقطة الرنين، لذا فهو يحتاج إلى قيمة ثابتة وفقد منخفض. توفر مكونات N4700 دقة ±30 جزءًا في المليون لكل درجة مئوية ومعامل تبديد أقل من 0.1%.
الاستراتيجية السادسة: استنزاف البنك بين فترات الذروة
بعد التعريض، قم بتفريغ البطارية إلى مستوى آمن عبر مقاومات نبضية أنبوبية. هذا يُقصر الفاصل الزمني بين النبضات ويرفع معدل الإطارات. استخدم HVR-BSP مقاومات النبض الأنبوبية تم تصميمها لتناسب طاقة النبضة، لأن 500 جول في 20 مللي ثانية تساوي 25 كيلو واط من ذروة الطاقة، ولن يتحمل تصنيف الطاقة المتوسطة ذلك.
الاستراتيجية 7: التحقق من الاستجابة في المحاكاة وعلى أرض الواقع
قم ببناء نموذج المولد في برنامج PSIM أو Saber أو MATLAB/Simulink، ثم قم بقياس قيم السعة (C) ومقاومة السلسلة المكافئة (ESR) وحث السلسلة المكافئة (ESL) والحمل. تحقق من أربعة قيم: زمن الصعود أقل من 200 ميكروثانية، وانخفاض قمة النبضة أقل من 5%، وتموج النبضة أقل من 0.5%، وزمن الاستعادة أقل من 50 مللي ثانية. ثم تأكد من ذلك عمليًا باستخدام مسبار تفاضلي بنطاق ترددي لا يقل عن 100 ميجاهرتز.
| معلمة المكون | القيمة النموذجية | شرط الاختبار |
|---|---|---|
| الجهد المقنن (سلسلة HVCT8G) | 10 كيلو فولت العاصمة | جهد عالي 1.5× لمدة 60 ثانية |
| مواسعة | 4700 بيكوفاراد ±20% (472 ميجا) | 1 ميجاهرتز، 1 فولت RMS |
| المقاومة المكافئة التسلسلية عند 1 ميجاهرتز | أقل من 50 ملي أوم | - |
| محاثة الحلقة (وتر E40) | أقل من 8 نانوهيدروجين | تباعد طرفي 40 مم |
| مقاومة العزل | أعلى من 10 جيجا أوم عند 500 فولت تيار مستمر | 25 درجة مئوية، 60% رطوبة نسبية |
| نطاق درجة حرارة | 40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية | سلسلة IEC 60068-2 |
| قدرة نبض dv/dt | أعلى من 50 كيلو فولت/ميكروثانية | عند الجهد المقدر |
5. مكثفات HVC N4700 لبنك تخزين DSA
هناك خاصيتان تحددان ما إذا كان البنك يحقق أهداف الانخفاض والارتفاع: الفقد عند تردد التبديل، والحث في مسار التيار. تقوم شركة HVC بتصنيع أجزاء N4700 لكليهما، من مصنع مملوك لها في دونغقوان تبلغ مساحته 6,000 متر مربع، ضمن نطاق جهد يتراوح من 1 كيلوفولت إلى 150 كيلوفولت.
ستة معايير مهمة هنا
- مقاومة مكافئة أقل من 50 ملي أوم عند 100 كيلو هرتز. الفقد المنخفض يحافظ على انخفاض المقاومة صغيرًا أثناء النبضة ويحد من التسخين الذاتي في دورة تشغيل 30 إطارًا/ثانية.
- ESL أقل من 30 نانو هنري. سلسلة HVCT8G و HVCT9G ذات الأسلاك القصيرة حافظ على انخفاض الجهد الاستقرائي منخفضًا أثناء زيادة التيار بمقدار 10 كيلو أمبير/ميكروثانية، وهو ما يحافظ على زمن الصعود في حدود 200 ميكروثانية.
- نسبة التآكل أقل من 0.1% ومعامل التمدد الحراري ±30 جزء في المليون/درجة مئوية. تبقى قيمة الاختبار ثابتة من 20 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية، لذا فإن قيمة الانحناء المقاسة على جهاز الاختبار تتطابق مع القيمة المقاسة في الموقع.
- انخفاض التفريغ الجزئي إلى أقل من 5 بيكو كولوم عند 1.5-2 ضعف الجهد المقنن. يحافظ انخفاض التفريغ الجزئي على استقرار العازل تحت نبضات متكررة مدتها 1 مللي ثانية عند 100 كيلو فولت.
- مكونات متناسقة. مقاومات استشعار منخفضة الحث من نوع HVRGHP، HVR-BSP مقاومات النبض الأنبوبية، و ثنائيات الجهد العالي سريعة الاستعادة يمكن طلبها مع البنك لحلقة الاستشعار ومسار التسريب ومرحلة التقويم.
- يُرجى الرجوع إلى العلامات التجارية الرائدة. تتوافق قطع غيار HVC مع المعايير الكهربائية ومؤشرات الموثوقية الخاصة بـ VISHAY HVCC، KEMET radial-lead، Murata DHS/DHR، وTDK UHV/FHV، وتعمل في إنتاج مولدات الجهد العالي بكميات كبيرة لشركات تصنيع المعدات الأصلية للتصوير الطبي Fortune 500.
التوصيل والدعم
تُشحن القطع القياسية خلال 4-8 أسابيع، بينما تُشحن مجموعات التخميد والمطابقة المُخصصة خلال 6-10 أسابيع، مقارنةً بالمدة المعتادة التي تتراوح بين 20 و30 أسبوعًا للعلامات التجارية المذكورة أعلاه. يدعم قسم هندسة تطبيقات HVC تحديد حجم بنك الطاقة، ومحاكاة انخفاض الجهد، ومراجعة تصميم قضبان التوصيل، واختيار مقاومات مسار التسريب.
أرسل عرض النبضة، ومعدل الإطارات، والجهد المستهدف (كيلوفولت)، وتيار الحمل. ستُرسل لك شركة HVC ورقة مطابقة بنكية تتضمن أرقام الأجزاء، وبيانات المقاومة المكافئة التسلسلية (ESR) والحث المكافئ التسلسلي (ESL) عند تردد التشغيل، بالإضافة إلى مجموعة تقييم مكونة من عينتين خلال خمسة أيام عمل.
6. أسئلة مكررة
س1: كيف يمكنني تحديد حجم مكثف التخزين لنبضة DSA؟
ابدأ بمعادلة انخفاض الجهد، ΔV/V_0 ≈ I_load · t_pulse / (C · V_0)، وحلها لإيجاد قيمة C. عند 100 كيلو فولت و500 مللي أمبير لمدة 1 مللي ثانية مع انخفاض جهد أقل من 5%، تكون القيمة الدنيا 100 نانو فاراد؛ بينما تحتاج نبضة مدتها 200 ميكرو ثانية إلى 20 نانو فاراد. ثم أضف هامشًا لمقاومة الحلقة وتأخر التحكم، وتأكد من أن مصدر الشحن قادر على إعادة شحن البطارية خلال نافذة الاستعادة البالغة 50 مللي ثانية.
س2: لماذا لا يزال المكثف ذو المقاومة المكافئة المنخفضة يعطي وقت صعود بطيء؟
لأن حثّ المكثف المكافئ (ESL) وحثّ الحلقة يحددان زمن الصعود في منحنى التيار السريع. يُحسب هبوط الجهد الحثي V_L = ESL · dI/dt، لذا فإن حثّ مكثف مكافئ بقيمة 50 نانو هنري عند تيار 10 كيلو أمبير/ميكروثانية يُنتج جهدًا معاكسًا قدره 500 فولت. تُضيف المسارات الطويلة وقضبان التوصيل غير الموصولة مزيدًا من الحثّ فوق حثّ المكثف المكافئ. لذا، قِس حثّ الحلقة الكلي، وليس فقط القيمة المذكورة في ورقة بيانات المكثف.
س3: هل يمكنني استخدام مكثف أكبر بكثير؟
يؤدي استخدام بطارية ذات سعة أكبر إلى تقليل انخفاض الجهد، ولكنه يزيد من الحجم والوزن ومستوى التشويش الإلكتروني (ESL) ومقاومة التشويش الإلكتروني (ESR) ووقت الشحن. وتؤثر زيادة مستوى التشويش الإلكتروني ومقاومة التشويش الإلكتروني سلبًا على زمن الصعود الذي كنت تحاول حمايته، كما أن زيادة وقت الشحن تحد من معدل الإطارات. لذا، يُنصح باستخدام بطارية ذات سعة مقسمة: نطاق طاقة كبير للجزء العلوي، ونطاق صغير منخفض التشويش الإلكتروني للحافة الأمامية.
س4: ما هو معامل الحث المستهدف للحلقة؟
يجب ألا تتجاوز قيمة الحث الذاتي للدائرة عالية الجهد 500 نانو هنري، مع مقاومة إجمالية للدائرة أقل من 100 ملي أوم. يُعد مكثف واحد بسعة 4700 بيكوفاراد وحث ذاتي للدائرة 8 نانو هنري خلية تكرار جيدة لمجموعة مكثفات متوازية. تساهم قضبان التوصيل المصفحة، والتوزيع المتناظر، والأسلاك القصيرة في الحفاظ على القيمة الإجمالية ضمن النطاق المستهدف.
س5: كيف يمكنني تثبيت قمة النبضة بشكل مسطح دون زيادة السعة؟
قم بشحن بنك البيانات مسبقًا فوق مستوى التعرض المستهدف بمقدار الانخفاض المتوقع، ثم صحّح القيمة القصوى باستخدام حلقة مغلقة أثناء النبضة. باستخدام مقاومة استشعار منخفضة الحث ومحول تناظري رقمي سريع، يمكن أن يبقى الانخفاض أقل من 3% عند قيمة بنك بيانات كانت ستؤدي في الظروف العادية إلى 5%. يجب أن تكون سرعة الحلقة أسرع من عرض النبضة.
س6: هل أحتاج إلى مسار تفريغ بعد كل نبضة؟
نعم، إذا كان معدل الإطارات مهمًا. تحتوي البطارية على 500 جول عند 100 كيلو فولت و100 نانو فاراد، وقد يحتاج مصدر الشحن وحده إلى وقت أطول من الفاصل الزمني بين النبضات لتفريغها. يقوم مسار تصريف من مقاومات نبضية أنبوبية بتفريغ البطارية في حوالي 20 مللي ثانية، مما يدعم معدل 30 إطارًا/ثانية. حدد حجم هذه المقاومات بناءً على قدرة النبضة البالغة 25 كيلو واط.
7. المراجع
- IEC 60601-1:2005+AMD1:2012, المعدات الكهربائية الطبية - الجزء 1: المتطلبات العامة للسلامة الأساسية والأداء الأساسيجنيف: اللجنة الكهروتقنية الدولية، 2012.
- IEC 60601-2-54 ، المعدات الكهربائية الطبية - الجزء 2-54: متطلبات خاصة للسلامة الأساسية والأداء الأساسي لمعدات الأشعة السينية المستخدمة في التصوير الشعاعي والتنظير الإشعاعيجنيف: اللجنة الكهروتقنية الدولية، 2018.
- إيك 60384-8، المكثفات الثابتة للاستخدام في المعدات الإلكترونية - الجزء 8: المكثفات الثابتة ذات العازل الخزفي، الفئة 1جنيف: اللجنة الكهروتقنية الدولية، 2015.
- إيك 60270، تقنيات اختبار الجهد العالي - قياسات التفريغ الجزئيجنيف: اللجنة الكهروتقنية الدولية، 2015.
- إريكسون، آر دبليو، وماكسيموفيتش، د. أساسيات إلكترونيات القدرة، الطبعة الثالثة. تشام: سبرينغر، 2020.
- موهان، ن.، أنديلاند، ت.م.، وروبنز، و.ب. إلكترونيات الطاقة: المحولات والتطبيقات والتصميم، الطبعة الثالثة. هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي، 2003.
- ووك جين لي وسيونغ كي سول، تثبيت جهد وصلة التيار المستمر لعكس مكثف وصلة التيار المستمر المخفّض، مجلة IEEE للمعاملات في التطبيقات الصناعية، المجلد 50، العدد 1، الصفحات 404-414، 2014. https://doi.org/10.1109/tia.2013.2268733
- شحن المكثفات ووحدات تزويد الطاقة عالية الجهد من نوع سبلمان، شركة Spellman High Voltage Electronics Corporation، مذكرة التطبيق AN-26، https://www.spellmanhv.com/en/Technical-Resources/Application-Notes-HVPS/AN-26.
- زينكه، أو.، وسيثر، هـ.، Widerstände، Condensatoren، Spulen، and Ire Werkstoffe, 2. عفل. برلين: سبرينغر، 1982.
- الولايات المتحدة 6,760,215 ، مكثف ذو عتبة انهيار جهد عالية، دي إف ديفو (متعلق ببريسيديو)، مُنح عام 2004، https://www.freepatentsonline.com/6760215.html .
- فريق هندسة تطبيقات HVC، الموارد التقنية للمكثفات الخزفية عالية الجهدhttps://www.hv-caps.com
أرسل الجهد، والسعة، والتردد، ورسم التركيب، والكمية. ستقوم شركة HVC بترشيح قطعة من فئة N4700 مع بيانات فحص التفريغ الجزئي وتقارير عمر افتراضي لمدة 1000 ساعة خلال 48 ساعة.
إرسال قائمة المواد / طلب عرض أسعار فني →منتجات HVC ذات الصلة
مولدات الأشعة السينية المتنقلة: مكثفات الجهد العالي المضادة للاهتزاز
القادم →ضوضاء الأشعة السينية بتردد ميغاهرتز: تردد الرنين الذاتي لمكثف الجهد العالي