为模块化脉冲电场设计提供电源的紧凑型高压稳压器

商用脉冲电场 (PEF) 应用旨在提供大量可重复脉冲，在不加热或不使用化学品的情况下灭活微生物并延长食品和饮料的保质期。这些应用针对规模、可靠性和更长的运行寿命进行了优化，不过通常都是定制型，不仅价格昂贵而且缺乏灵活性。虽如此，但为利用现成组件进行模块化、中试规模设计创造了市场机遇。

XP Power 推出一系列稳压型高压电源转换器，设计人员可利用这些转换器在实验室、中试和商业应用中构建模块化 PEF 系统，而无需依赖全定制型电源解决方案。该公司的 HRL30 30 W 转换器 可用作稳压型高压电源，为电容器或脉冲形成网络 (PFN) 充电，然后通过开关级向电极、传感器或处理单元提供受控脉冲。

HRL30 系列转换器无需定制高压电源即可支持受控型可重复下游脉冲，为设计人员带来了更大的自由度，可进行试验、快速迭代并打造面向特定应用的新型创新方案。

小型模块化设计

设计人员可以基于 HRL30 构建模块化高压系统，将其作为一系列子系统的稳压能量核心。随后，已完成充电的 PFN 通过开关模块向电极或处理单元提供受控脉冲，同时监视和控制电子设备实时跟踪电压、电流和温度数据。

机械外壳和底板冷却简化了与实验室设备、中试规模 PEF 模块或 OEM 子系统的安全集成。通过组合这些构建模块，团队可以快速开发原型、迭代和调整设计，而无需为每种应用都设计定制型高压电源。

稳压器在恒压和恒流模式下工作，具有自动分频功能，可用于控制电容器的充电速率。输出电压可通过 0-5 V 模拟信号在 0% 至 100% 之间设定，使系统能够动态调整目标充电电压，从而调整脉冲强度。

XP Power 转换器提供电压和电流监视输出（V_mon 和 I_mon），用于自动测试、记录或闭环控制。这些信号使外部微控制器或可编程逻辑控制器检测电容器何时充满电、触发脉冲并启动充电循环。

稳定、可控的能量输送

HRL30 架构支持各类系统，可将输出高压作为一项明确、可重复的功能。这使设计团队能够专注于应用性能和系统集成，而不是设计定制型高压电源。紧凑的机械外壳和底板冷却系统使其更容易、更安全地与大型系统集成。

PEF 应用的关键挑战不仅在于产生高压，还在于安全、可预测地提供高压。HRL30 系列为 PFN、电容器组或其他向下游输出脉冲的高压储能元件提供稳定的稳压能量。

PFN 是电容器和电感器组合，可储存能量并以短促、可重复的脉冲形式释放能量。PFN 定义脉冲形状、持续时间和振幅，而 HRL30 则管理安全可靠的能量传输，使设计人员能够专注于调整性能，而不是构建定制型高压电源。

设计人员可将其应用的电气要求映射到 HRL30 变体上，这些变体具有相同的紧凑型底板冷却外形，具体尺寸为3 in. x 2 in. x 0.73 in（图 1）。

图 1：HRL30 产品线采用相同的外形尺寸和底板冷却设计。(图片来源：XP Power）

例如，以下三个部件说明了电压和电流如何与电气要求相匹配：

• 在低压器件中，像 HRL3024S350P 这样的型号可以在大约 85 mA 电流下提供高达 350 VDC 的电压，因此非常适合需要更大电流的设计，例如电容器组的快速充电、中等场强的 PEF 实验或电泳式系统，在这些系统中，每个脉冲的能量比极端场强更重要。
• 在中压器件中，像 HRL3024S600N 这样的型号可以在 50 mA 左右的电流下提供高达 -600 VDC 的电压，平衡了实验室规模或中试 PEF 系统的电压和电流，这些系统既需要足够强的电场，同时无需过度提升绝缘要求、增大间距或增加系统复杂性。
• 在高压器件中，像 HRL3024S5K0P 这样的器件能以约 6 mA 的电流提供高达 5 kVDC 的电压，优先考虑电场强度而非电流。该器件适用于小型中试规模的 PEF 模块、实验室电穿孔装置或需要精确高压偏置而非高能量输出的仪器。

结语

随着设计人员将 PEF 推向中试规模、模块化和特定应用系统，能够安全、可预测地产生高压且无需定制电源设计的能力为模块化方法提供了市场机遇，从而降低成本、加快开发速度，并为更广泛的实际应用打开大门。XP Power 的 HRL30 系列提供了稳压型高压基础，使团队能够专注于脉冲整形、电极和系统性能，而不是处于高压电源设计的风险中。