Loading...
Design and Implementation of a Very Low Current High Voltage DC Power Supply
Habibi, Amir Hossein | 2024
0
Viewed
- Type of Document: M.Sc. Thesis
- Language: Farsi
- Document No: 57341 (05)
- University: Sharif University of Technology
- Department: Electrical Engineering
- Advisor(s): Kaboli, Shahriyar
- Abstract:
- This research aims to propose an optimal structure for a high-voltage DC power supply capable of measuring very low currents at its output. The power supply not only provides suitable voltage for desired load operation but also informs the system about the load’s proper functioning. Conventional power supplies typically have an open-circuit output voltage between 3 and 7 kVDC and a maximum output current ranging from several hundred microamps to several hundred milliamps, depending on the load’s physical features. The load current is linearly proportional to the pressure within the chamber within a certain pressure range, serving as an indicator of the chamber's pressure condition. At very low pressures, the load current remains at a leakage current level, indicating it never reaches zero. Thus, measuring these very low currents can be used to assess the functionality of both the load and its power supply. The minimum threshold measurable current required to achieve this goal varies depending on the load’s features and operating voltage. Accurate measurement of very low currents in high-voltage power supplies poses a challenge due to error-causing parameters present in current measurement circuit components such as operational amplifiers and resistors. This thesis presents a current measurement circuit and a suitable power structure for the high-voltage power supply, specifically designed for measuring very low currents. It identifies error-causing parameters in the current measurement circuit and explains their impacts on reducing measurement accuracy. Different sections of the current measurement circuit are designed, and their performance is evaluated through circuit modeling and statistical analysis using the Monte Carlo method in MATLAB software to calculate current measurement error under various conditions. Additionally, a suitable power structure is devised to facilitate accurate measurement of very low currents. Finally, the proposed structure is implemented, and the current measurement error is validated against calculated results for current measurement circuits featuring various operational and instrumentation amplifiers as buffer circuits
- Keywords:
- High Voltage DC Power Supply ; Flow Measurement ; Operational Amplifiers ; Instrumentation Amplifier (IA) ; Monte Carlo Statistical Analysis ; Error-Causing Parameters
-
محتواي کتاب
- view
- Amirhossein Habibi - Thesis
- ApprovalSheet
- Declaration
- Amirhossein Habibi - Thesis
- مقدمه
- پمپ یونی، بار منبعتغذیه
- 1-2- مقدمه
- 2-2- لامپهای خلاء
- 3-2- خلاء محفظه لامپهای خلاء
- 2-4- عوامل ایجاد گاز در محفظه لامپ خلاء
- 5-2- پمپهای خلاء
- 6-2- معرفی پمپ یونی
- 7-2- ظرفیت پمپ و سرعت پمپاژ پمپ یونی
- 8-2-کاربردهای پمپ یونی
- 9-2-ساختمان پمپ یونی
- 10-2-نحوه عملکرد پمپ یونی
- 11-2- ولتاژ تغذیه پمپ یونی
- 2-12-مشخصه فشار-جریان پمپ یونی در ناحیه شبهخطی
- 13-2- جریان نشتی پمپ یونی و تاثیر آن بر مشخصه فشار-جریان
- 14-2- مشخصه ولتاژ-جریان پمپ یونی
- 15-2- مسائل پمپ یونی در فشارهای بسیار پایین
- 16-2- فرآیند پخت پمپ یونی
- 17-2- تاثیر جریان بدنه لامپ خلاء بر جریان پمپ یونی
- 18-2- عمر پمپ یونی
- 19-2- اشباع پمپ یونی و ظرفیت آن
- 20-2- نگهداری پمپ یونی
- 21-2- خلاصه و جمعبندی
- مرور منابعتغذیه پمپ یونی
- اندازهگیری جریان، روشها و چالشها
- 1-4- مقدمه
- 2-4- روشهای مرسوم اندازهگیری جریان
- 3-4- اندازهگیری جریان با مقاومت سری
- 4-4- چالشها و محدودیتهای اندازهگیری جریان
- 5-4- اثر پارامترهای DC تقویتکنندهها بر دقت اندازهگیری جریان
- 6-4- اثر منابع نویز اجزای مدار بر دقت اندازهگیری جریان
- 7-4- اثر نویزهای سامانه بر دقت اندازهگیری جریان
- 8-4- گستره وسیع جریان بار
- 9-4- خلاصه و جمعبندی
- مدار اندازهگیری جریان
- مدار قدرت منبعتغذیه پمپ یونی
- پیادهسازی عملی و نتایج آزمایشگاهی
- 1-7- مقدمه
- 2-7- اندازهگیری مقدار دقیق مقاومتهای بار
- 3-7- تست مدار اندازهگیری جریان در ولتاژ پایین
- 4-7- تست مدار اندازهگیری جریان در ولتاژ بالا
- 1-4-7- صحتسنجی مدار قدرت در ولتاژهای بالا
- 2-4-7- صحتسنجی مدار اندازهگیری جریان در ولتاژهای بالا
- 3-4-7- تست مدار اندازهگیری جریان در جریانهای بالای بار
- 4-4-7- تست مدار اندازهگیری جریان در جریانهای پایین بار
- 5-4-7- مسائل و ملاحظات اندازهگیری جریان در ولتاژهای بالا
- 6-4-7- اندازهگیری جریان پمپ یونی
- 7-4-7-طراحی مدار پیشنهادی دوم برای اندازهگیری جریان
- 5-7- خلاصه و جمعبندی
- نتیجهگیری و پیشنهادها
- مراجع