HV-±20KV型 0~正负20kV精密可调高压电源

一、 HV-±20KV型主要特点

A:无火花，开关干扰小 B: 可调范围大 C: 高压高精度连续可调 D: 适应性强 E:输出电压高

F: 高可靠性 G:电源稳定度高 H: 输入220VAC50Hz市电 I:兼容232数字控制 J:光纤模块隔离通信

二、主要技术指标

规格型号	最高输出电压	最大输出电流	输出最大功率
±20KV/4mA	±20KV	4mA	80W

三、面板示意图

图1 HV-±20KV产品正面示意图

电源总开关：上推开机，下拉关机。

高压输出开关：上推输出高压，下拉关闭高压；此开关应该一直处于上推状态，开机后上推输出开关会导致电压过冲，严禁在开机后上推此开关。

输出负极：BNC的芯和外壳都是连接在一个点，和机壳连通，和GND连通，是高压输出的负极。

滤波后高压输出：经过电子滤波模块的高压输出正极，使用的时候连接使用。

滤波前高压输出：未经过电子滤波模块的高压输出正极，调试的时候使用。

电压显示表：最高显示±40000，超过显示OL，最低位小数点亮表示负极性。

电流显示表：最高显示±40000，超过显示OL，最低位小数点亮表示负极性。

电压电流归零： 不使用的时候，钮子开关在中间位置；如果输出为0V，但是电压不为零，可以下推钮子开关，使得显示归零；如果输出电流为零，显示不为零，可以上推钮子开关，使得显示为零。

     电源具有5位显示精度，电压显示分辨率为1V，电流显示分辨率为0.1uA，具有非常高的显示精度。具备手动调节归零功能，相比较第一代的电位器归零，操作更加方便。

图2  HV-±20KV产品背面示意图

    光纤232模块：和电脑或者单片机通信，波特率115200 n 8 1格式，光纤模块的连接光纤需要交叉连接。

220VAC输入：输入电压220VAC±10%，电流小于2A，保险丝10A。

接地输入：标准的3针单相插头 ，接地线要求可靠连接。

强行定标按键：此按键为工厂调试使用，用于标定数据用。使用方法为：外接一个精度更高的电压表，通过调节高压电源，可以外接的高压表显示为一个标定整数，如后面的数据（±20kV档时 0 、±100 、±1kV、±2kV、±3kV、±4kV、±5kV、±6kV、±7kV、±8kV、±9kV、±10kV、±11kV、±12kV、±13kV、±14kV、±15kV、±16kV、±17kV、±18kV、±19kV、±20kV）。（±2000V档时 将20kV的标定电压值除以10）此时按下强行定标按键，电源完成定标，该定标方式相比较电位器调节的方式，具有消除非线性的功能，功能更强大。

DA板调试口：通过此接口，可以通过电脑软件给内部MCU下载固件，升级设备。还可以读取内部处理器的内部寄存器数据，调试方便，厂家使用。

PID板调试口：通过此接口，可以通过电脑软件给内部MCU下载固件，升级设备。还可以读取内部处理器的内部寄存器数据，调试方便，厂家使用。

 

四、电源参数

类型	数值	单位	备注
电源输入 Power Requirement	220±10%	VAC	市电50Hz/60 Hz
输出最高电压 Output voltage	±20.0	kV
输出电流 Output current	0-4.0	mA	长时间使用需要降额使用
输出功率 Output Rate	80	W	长时间使用请降额使用。
输出电压调节范围 Output voltage	0-20.0	kV	分档切换
	0~2.0	kV
输出极性 Output voltage polar	阳极输出		分档切换
	阴极输出
调节方式 Adjust method	光纤232模块		电脑控制 manual control
远程控制	200kV隔离的光隔离232接口
输出纹波	0.03	%	满量程VRMS
电压精度	±0.05	%
调节分辨率	±0.02	%
输入调整率	±0.01	%
负载调整率	±0.01	%
稳定性	±0.01	%	1小时
	±0.03	%	8小时
输出电压显示分辨率 Output voltage display accurate	1	V
输出电流显示分辨率 Output current display accurate	0.1	uA
保护方式 Protecting method			过压、过流、温度 Over voltage、temperature
使用湿度	10~90	%
工作温度	0~45	℃
存储温度	-20~80	℃
温度漂移	<50	ppm	0~45℃
上位机软件	有
电缆和地线长度	1.5	M
应用场合	阻性负载

五、±20KV高精度可调高压电源尺寸

电源机箱尺寸： 长480mm * 高230mm*深460mm

六、注意事项

1、注意防震、防潮及防尘。

2、仪器从低温处移至高温处时，应放置数小时待设备温度接近空气温度时，再开机使用，以免设备内部产生凝露影响正常试验。

3、如环境湿度大，不易开机。若受潮严重，须进行干燥处理，可放于干燥室内或用红外辐射取暖器加热干燥。

4、试验完毕，必须待电源充分放电后，（1分钟）才允许进行高压线的拆除和换接线工作。

5、试验时，被试品和高压引线的周围必须有20cm的安全距离。

6、定期检验风扇，以确保机箱内部通风正常。

七、电脑VATester操作高压电源的方法

VATester和串口助手软件eagleCom都可以控制高压电源。

VATester：优点人机界面，各种绘图窗口，操作方便；缺点不能进行标定。

eagleCom：优点可以进行所有功能操作；缺点代码操作，操作较为复杂。

VATester上位机

7.1 VATester介绍

串口选择

单击左侧按钮，会下拉菜单，显示目前能够进行连接的串口端口，用户自选，选定后，下次再开启软件，软件自动加载端口。中间的按钮则是选择设备的地址，（本设备地址是0x34，如果上位机的地址选择不和设备对应，将无法进行操作）。右侧按钮则是打开串口。

 

电源连接控制窗口

Connect：串口操作后，电脑连接高压电源。（注意：connect按下之前不能设定输出电压）。软件打开后，电脑会自动连接高压电源。 DisConnect：断开电脑和高压电源的连接，DisConnect按下，等待高压释放完毕后，才能进行输出高压极性PD2的切换，如果不按下disconnect直接按下PD2，高压电源不响应该操作。

 

Voltage：0~±20kV档时，显示电压为高压输出电压；0~±2kV档时，显示电压需要除以10倍，才是高压输出电压。 Current：电源的输出电流。 电流和电压数据，会自动通过绘图曲线控件绘制曲线，包括V-T曲线、I-T曲线、V-I曲线、R-T曲线、P-T曲线，曲线控件可以导出数据。

 

	Clear：清除已经获取的所有数据。 Start：按照表格运行电压输出，快捷键 “enter”。 Pause：暂停表格运行，快捷键 “enter”。 Stop：停止输出，快捷键 “esc”。 *100mS:发送数据的时间间隔，最小时间间隔是100mS，设定可以是它的整数倍数。 U/V： 此列数据只能输入正数； 0~±20kV档，此列表格最大数据为21845； 0~±2kV档，此列表格最大数据为2184.5； 除了数据以外，还可以输入NULL，代表只是回读输出电压、电流值的空操作。 I/uA:当U/V为NULL时，此列数据为采样点个数。
Add：根据上方数据，自动在当前行下方添加一行数据（实用）； Save：保存设定的数据； Remove：删除当前行的数据；

 

Count：数据点数； Standard：标准值（使用更高精度测试仪表测试获得的值）； Maxium：数据中的最大值； Minimum：数据中的最小值； Average：数据的算术平均值； Vp_p：数据的峰峰值； Error：绝对误差=均值-标准值； Accuracy：准确度=1-平均值/标准值； Stability：稳定度=峰峰值/平均值 Ripple Factor：纹波系数=标准差/均值 RMS：有效值数据的均方根值

 

 

坐标轴：使用鼠标右键可以拖动，鼠标放置到坐标上时，滚轮可以缩放坐标轴尺度； 绘图区：使用鼠标右键可以拖动，鼠标放置到绘图区时，滚轮可以缩放曲线尺度；单击鼠标右键，ExportCSV可以将数据导出，Fullscreen可以将曲线全屏，Reset可以恢复曲线全屏显示。

 

按钮控制设备内部继电器的吸合，包含高压极性、量程、外部继电器 PD2按钮：高压极性切换按钮；此按钮按下之前，必须要按下Disconnect，等待高压电释放后，才能按下PD2，PD2未按下时为正极性，按下时为负极性输出； PC12按钮：量程切换按钮；未按下量程为0~正负2000V，按下量程为0~正负20000V； PC7按钮：外部24V继电器控制按钮，未按下外部24V继电器不吸合，按下后外部24V继电器吸合。 Set Resistor：此功能为改变外部负载阻值大小，现在该功能用于切换继电器了，改变负载的功能已经不能使用了，禁用！

 

	Max Vout：电源可以设定输出的最高电压，±20kV量程时此数据为21845V，±2kV量程时此数据为2184.5V。 V Unit：电压的单位设置。 Max Iout：电源可以设定输出的最高电流，此数据出厂设定，用户不能修改。 I Unit：电流的单位设置。 S-Resistor:如果高压输出端串联一个电阻到负载上，请输入
该串联电阻的阻值。（该电阻目的是滤波或者限流输出等）电脑上显示的电压数据为负载上的电压=（V高压电源输出-I*S-Resistor）； △R：输出负载步进值，（此功能被占用）； V Receive：获得的电压数据乘以倍数，只能够是0.0001、0.001、0.01、0.1、1几个数； I Receive：获得的电流数据乘以倍数，只能够是0.0001、0.001、0.01、0.1、1几个数；

 

7.2操作方法   举例0~±20kV档输出5000V

1断开电源的情况下，连接高压正极、负极，上推输出开关；

2连接220Vac供电线，地线务必可靠连接，连接光纤模块（光纤交叉连接），电脑端使用USB连接光纤模块；

3 打开电脑软件VATESTER，选择串口，选择地址打开串口；

4 Setting->Advanced setting->MaxVout输入21845，其他默认不变；

5 Send数据列的第一行：*10ms=5     U=5000    I=0；

   Send数据列的第二行：*10ms=5     U=null      I=100000；

删除其他行；

6 推上电源开关； 点击VATESTer的connect，点亮PC2，点击Send框中的Start，完成输出。

7.2操作方法   举例0~±20kV档输出-5000V

1断开电源的情况下，连接高压正极、负极，上推输出开关；

2连接220Vac供电线，地线务必可靠连接，连接光纤模块（光纤交叉连接），电脑端使用USB连接光纤模块；

3 打开电脑软件VATESTER，选择串口，选择地址打开串口；

4 Setting->Advanced setting->MaxVout输入21845，其他默认不变；

5 Send数据列的第一行：*10ms=5     U=5000    I=0；

   Send数据列的第二行：*10ms=5     U=null      I=100000；

删除其他行；

6 推上电源开关； 点击VATESTer的DisConnect，点亮PD2，点亮PC2，点击Connect，点击Send框中的Start，完成输出。

7.3操作方法   举例0~±2kV档输出500V

1断开电源的情况下，连接高压正极、负极，上推输出开关；

2连接220Vac供电线，地线务必可靠连接，连接光纤模块（光纤交叉连接），电脑端使用USB连接光纤模块；

3 打开电脑软件VATESTER，选择串口，选择地址打开串口；

4 Setting->Advanced setting->MaxVout输入2184.5，其他默认不变；

5 Send数据列的第一行：*10ms=5     U=500    I=0；

   Send数据列的第二行：*10ms=5     U=null      I=100000；

删除其他行；

6 推上电源开关； 点击VATESTer的connect，点击Send框中的Start，完成输出。

7.4操作方法   举例0~±2kV档输出-500V

1断开电源的情况下，连接高压正极、负极，上推输出开关；

2连接220Vac供电线，地线务必可靠连接，连接光纤模块（光纤交叉连接），电脑端使用USB连接光纤模块；

3 打开电脑软件VATESTER，选择串口，选择地址打开串口；

4 Setting->Advanced setting->MaxVout输入2184.5，其他默认不变；

5 Send数据列的第一行：*10ms=5     U=500    I=0；

   Send数据列的第二行：*10ms=5     U=null      I=100000；

删除其他行；

6 推上电源开关； 点击VATester的DisConnect，点亮PD2，点击Connect，点击Send框中的Start，完成输出。

八、电脑eagleCom操作高压电源的方法

     电脑EagleCom采用指令操作的方式控制电源，相比较VAtester软件，它具有取整修正的功能的指令。

该软件与通用的串口助手软件在使用方法上基本一致，需要按上图连接串口，然后发下图所示的命令，设备将按照指令进行动作。

 

 

1.加减固定电压值（加减时注意PC12的开关状态，PC12灭时是1/10的关系）

AA	55	06	73	34	80	0B	B8	01	F0
帧头		字数	命令	设备地址	电脑地址	数据高位	数据低位	校验和高	校验和低

±20kV档时：加减电压=21845*（0BB8/FFFF）

±2kV档时：加减电压=2184.5*（0BB8/FFFF）

2.读取修正数据（读取单片机内部修正数据的数值）

 

3.取整修正：将电源输出的实际电压控制在一个高精度的整数值，然后等待数值稳定，发送修正指令，完成定标。（该方法是AIKSTECH公司高级工程师胡工创新设计的）

高压电源的±2kV档，取整的点有

±10.0、    ±100.0、  ±200.0、  ±300.0、  ±400.0、  ±500.0、  ±600.0、  ±700.0、  ±800.0  、±900.0、 ±1000.0、

                   ±1100.0、±1200.0、±1300.0、±1400.0、±1500.0、±1600.0、±1700.0、±1800.0、±1900.0、±2000.0。

高压电源的±20kV档，取整的点有

±100、±1000、  ±2000、  ±3000、  ±4000、  ±5000、  ±6000、  ±7000、  ±8000、  ±9000、  ±10000、

              ±11000、±12000、±13000、±14000、±15000、±16000、±17000、±18000、±19000、 ±20000。

      通过案例来说明操作步骤：电源±2kV档，测试结果是电源显示900.0V，但是更高精度的表显示为898.5V，两者间存在差异，通过取整修正，实现电源显示等于高精度电压表的测试电压。

取整修正步骤：

第一步：配置电源工作在±2kV档，且设定输出电压为零伏；

第二步：高精度的电压表和高压电源输出进行连接；

第三步：设定高压电源输出902.5V，此时更高精度的表显示为900.00V，如果不是，那么通过加减电压指令，使得更高精度的表显示为900.00V，而且等待，直到稳定；

第四步：发送取整修正指令，\AA\55\04\71\34\00\00\A9，完成标定工作。

4.要修正 ：即开启修正算法，使输出受到算法控制。电源工作，需要开启，改指令掉电任然记忆，不必每次开机输入。

5.不修正：关闭修正算法，凭借设备自身的硬件进行输出，不受修正数据的控制，该状态，输出电压偏差较大，此指令厂家调试电源使用。

 

8.1操作步骤介绍举例使用0~2000V档输出500V电压

1断开电源的情况下，连接高压正极、负极，上推输出开关；

2连接220Vac供电线，地线务必可靠连接，连接光纤模块（光纤交叉连接），电脑端使用USB连接光纤模块；

3打开电源开关，打开串口助手 波特率115200  N 8 1格式

4 发送指令\AA\55\04\C4\34\80\01\7C

5发送指令\AA\55\06\C0\34\80\13\88\02\15

8.2 举例使用0~2000V档输出-500V电压

第一步： \AA\55\04\BE\34\80\01\76

第二步： \AA\55\04\C4\34\80\01\7C

第三步：\AA\55\06\C0\34\80\13\88\02\15

8.3举例使用0~20kV档输出5000V电压

第一步：\AA\55\04\BC\34\80\01\74

第二步：\AA\55\04\C4\34\80\01\7C

第三步：\AA\55\06\C0\34\80\13\88\02\15

8.4 举例使用0~~20kV 档输出-5000V电压

第一步： \AA\55\04\BC\34\80\01\74

第二步： \AA\55\04\BE\34\80\01\76

第三步：\AA\55\04\C4\34\80\01\7C

第四步：\AA\55\06\C0\34\80\13\88\02\15

 

九上位机指令分析

帧头

字长

命令

仪表地址

主控地址

数据高位

数据低位

校验高位

校验低位

校验位=命令+仪表地址+。。。+数据

\AA\55\04\C4\34\80\01\7C        //电脑联机，电脑获得控制权

\AA\55\06\C0\34\80\09\C6\02\49   //设定电压21845*(0x09C6/0xFFFF) V

\AA\55\04\C3\34\80\01\7B        //获取电流

\AA\55\04\C2\34\80\01\7A        //获取电压

\AA\55\04\C5\34\80\01\7D        //电脑脱机，HV-20KV面板旋钮获得控制权

\AA\55\06\74\34\80\00\01\01\2F   //当前电压基础上加1/3V(可以修改为任意想要加的值)

\AA\55\06\74\34\80\00\03\01\31   //当前电压基础上加1V(可以修改为任意想要加的值)

\AA\55\06\74\34\80\00\1E\01\4C  //当前电压基础上加10V

\AA\55\06\74\34\80\01\2C\01\5B  //当前电压基础上加100V

\AA\55\06\74\34\80\0B\B8\01\F1  //当前电压基础上加1000V

\AA\55\06\73\34\80\00\03\01\30   //当前电压基础上减1V

\AA\55\06\73\34\80\00\1E\01\4B  //当前电压基础上减10V

\AA\55\06\73\34\80\01\2C\01\5A  //当前电压基础上减100V

\AA\55\06\73\34\80\0B\B8\01\F0  //当前电压基础上减1000V

\AA\55\04\71\34\00\00\A9       //取整修正电压DA和电压表头命令

\AA\55\04\76\34\00\00\AE       //要修正

\AA\55\04\76\34\FF\01\AD      //不修正

\AA\55\04\75\34\80\01\2D       //读取修正数据

\AA\55\04\BF\34\80\01\77      //PD2低电平，正极性输出

\AA\55\04\BD\34\80\01\75      //PC12低电平，切换为0~2000V范围输出

\AA\55\04\BE\34\80\01\76      //PD2高电平，负极性输出

\AA\55\04\BC\34\80\01\74      //PC12高电平，切换为0~20kV范围输出

\AA\55\04\B0\34\80\01\68          //PC7高电平，外部24V高压继电器吸合

\AA\55\04\B1\34\80\01\69          //PC7低电平，外部24V高压继电器断开

 

\AA\55\0A\77\34\02\00\04\00\00\00\60\01\1B  //强行定标指令，按照数据顺序定标(厂家使用)

 

HV-±20KV-IV回传指令分析

AA 55 08 F6 80 34 FB 02 00 00 02 AF    //电压值回传 0x00 00 02 FB=763V

AA 55 08 F7 80 34 67 02 00 00 02 1C    //电流值回传 0x00 00 02 67=61.5uA

AA 55 04 F3 80 34 01 AB              //设定成功