直流高压电源为DNA分析仪样品进样和毛细管阵列电泳分离提供驱动力,是DNA分析仪的核心部件。杭州爱华仪器有限公司发现大多数毛细管阵列电泳分离采用恒压操作模式,高稳定度的电压是获得迁移时间重现性的必要条件,高压电源输出电压附着的纹波与噪声对电泳分离的精度、准确度和重现性有着决定性的影响,重现性是DNA分析仪进行定性鉴别的基础。理解高压电源纹波与噪声的产生机理,了解纹波电压、纹波系数的定义,掌握高压电源纹波与噪声的测量方法,对筛选满足要求的高压电源至关重要,也有助于高压电源设计时有针对性地改进纹波与噪声抑制电路,从源头上抑制纹波与噪声的产生。
一、测量方法
杭州爱华仪器有限公司发现由于高压电源额定输出电压超过了普通测试仪器(如万用表、数字示波器)的测量上限,必须采用间接测量的方式。高压直流分量一般先经过高压衰减探头的衰减,然后接入数字示波器测量,但是脉动电压不能这样测量,因为脉动电压波形经过变频(中频)平滑处理后其脉动峰值比直流电压平均值要小得多,经过高压衰减探头衰减后脉动电压基本被高压直流分量淹没,因此要准确测量并非一件容易的事。为了保证测量的准确性,尝试了各种不同的测量方法,如分压器测量、脉动电流整流法及电容电阻法等,这些测试方法各有优缺点,对测试方法的要求是不能引起测试波形的失真、畸变,保证测试数据的真实性和有效性。经过大量试验,C-R阻容法仍然被认为是目前最好的测量方法,但是用此方法做到准确测量,必须在具体电路设计时注意许多特别的细节。
二、结论
利用C-R阻容法构成的纹波采样电路与数字示波器、高压衰减探头一起建立了高压电源纹波与噪声测试平台,详细介绍了C-R阻容电路关键器件的选取要点,测试结果真实反映了被测高压电源的纹波与噪声波形,为毛细管阵列电泳选择合适的高压电源提供了技术依据。对脉动电压与高压输出值进行了曲线拟和,直观显示了两者之间的关系,为自行设计高压电源模块抑制纹波与噪声提供了准确的数据支撑。