緊湊型的高壓穩壓器可推動模組化脈衝電場設計

商用脈衝電場 (PEF) 應用可提供大量、可重複的脈衝，無需透過加熱或化學物質，就可讓微生物失去活性，並延長食品與飲料的保存期限。為了達到最佳化的規模、可靠性及長工作壽命，通常是客製化打造，因此價格昂貴且缺乏彈性。對於採用現成元件的試驗規模模組化設計來說，正好創造了市場商機。

XP Power 提供一系列穩壓式高壓電源轉換器，設計人員可用來打造模組化 PEF 系統，並用在實驗室、試點及商業應用中，無需依賴全客製化的電源解決方案。該公司的 HRL30 30 W 轉換器可當作穩壓式高壓電源，可對電容或脈衝形成網路 (PFN) 進行充電，接著會經由切換級將受控脈衝饋入電極、感測器或處理單元。

HRL30 轉換器無需客製化的高壓電元，就可支援受控且可重複的下游脈衝，能讓設計人員享有更多自由進行試驗、快速迭代並激發出新的特定應用創新。

更小的模組化設計

設計人員能以 HRL30 為基礎打造模組化高壓系統，將其視為多種子系統的穩壓式能量核心。如此一來，充電後的 PFN 就可透過開關模組將受控脈衝饋入電極或處理單元，同時用監測與控制電子裝置來追蹤電壓、電流和溫度。

機械式的外殼與底板散熱，可將安全整合至實驗式設備、試點規模 PEF 模組或 OEM 子系統的作業簡化。只要將這些構建模塊組合，團隊就可快速原型設計、迭代並調整設計，無需針對各種應用設計客製化的高壓電源。

穩壓器能以恆壓與恆流模式運作，並具有自動交叉功能，能讓電容的充電率受到控制。輸出電壓可透過 0 至 5 V 類比訊號編程為 0% 至 100%，系統就能動態調整目標充電電壓，進而調節脈衝強度。

XP Power 的轉換器提供電壓與電流監測輸出 (V_mon 與 I_mon)，可達到自動測試、記錄或閉迴路控制。這些訊號能讓外部微控制器或可編程邏輯控制器偵測電容何時充滿電、觸發脈衝並開始重新充電循環。

穩定且受控的能量傳遞

HRL30 架構支援多種系統，能讓高電壓成為明確且可重複的功能。因此設計團隊能專注在應用效能與系統整合，而非設計客製化高壓電源。緊湊型的機械式外殼與底板散熱設計能更輕鬆、安全地與更大型系統整合。

PEF 應用的主要挑戰不僅在於產生高電壓，更可安全且可預測地輸送電壓。HRL30 系列能為 PFN、電容組或其他聵送下游脈衝的高壓儲能元件提供穩定且受調節的能量。

PFN 是由電容和電感組合而成，能儲存能量並以短暫且可重複的脈衝釋放。PFN 可指定脈衝形狀、持續時間及振幅，而 HRL30 則負責安全且可靠的能量輸送，因此能讓設計人員專注於調整效能，而非打造客製化的高壓電源。

設計人員可以將其應用的電氣需求對應至不同的 HRL30 款式，且其皆採用緊湊的底板散熱，尺寸為 3 in.x 2 in.x 0.73 in. (圖 1)。

圖 1：HRL30 產品線皆採用相同的外形尺寸及底板散熱設計。(圖片來源：XP Power)

例如，以下三個零件可說明如何讓電壓與電流匹配電氣需求：

• 若需較低電壓，像是 HRL3024S350P 型號就可提供最高 350 VDC、約 85 mA，非常適合需要較高電流的設計，例如對電容組更快充電、中等場強 PEF 實驗，或是脈衝能量比極端場強更重要的電泳式系統。
• 接著中階型 HRL3024S600N 可提供最高 600 VDC、約 50 mA，在電壓與電流之間有所平衡，適用於需要有效電場但又不會過度挑戰絕緣、間距或系統複雜度的實驗室或試點 PEF 系統。
• 更高階的 HRL3024S5K0P 則可提供高達 5 kVDC、約 6 mA，優先注重電場強度而非電流。適用於小型試點規模的 PEF 模組、實驗室電穿孔配置，或需要精確高壓偏壓而非高輸出能量的儀器。

結論

隨著設計人員將 PEF 推廣到試點規模、模組化及特定應用的系統，為了安全、可預測且在無需客製化電源設計的情況下產生高電壓，模組化做法的市場商機跟著產生，以便降低成本、加速開發，並開創更多實際應用的機會。XP Power 的 HRL30 系列提供調節的高壓基礎，能讓團隊專注在脈衝成形、電極及系統效能，而非冒險設計高壓電源。