בקרה והגברה של מתחים גבוהים ביעילות ובבטחה עם מגבר השרת במתח גבוה הנכון

ישנם יישומים רבים הדורשים מגברי שרת (op-amps) היכולים לפעול במתחים גבוהים (מעל ‎60 V עד ‎100 V) בשל אופי אות הכניסה או מאפייני עומס היציאה שלהם. יישומים אלה כוללים דוחפי פייזו במדפסות הזרקת דיו ו-3D‏, כמו גם מתמרי אולטרסאונד ומכשור רפואי אחר, דוחפי ATE ומקורות שדה חשמלי.

אלו אינם מגברי שרת טיפוסיים, מכיוון שהם חייבים לעמוד בדרישות קצב שינוי (Slew Rate‏) מול עומסים לא-התנגדותיים (אינדוקטיביים, קיבוליים), הם דורשים ספק כוח מיוצב בקפידה, וברגע שהמתחים מגיעים ל-60 וולט - המתכנן נתקל בדרישות רגולציה מחמירות ותובעניות. בתלות ביישום, עשויים להיות גם זרמים גבוהים, מה שמוביל לבעיות ניהול תרמי.

כדי לטפל בבעיות אלו קיימים מגברי שרת מונוליתיים והיברידיים במתח גבוה סטנדרטיים המבוססים על תהליכים מיוחדים. עם זאת, הם דורשים שיקולים מיוחדים בבחירה, בתכנון ובפרישה שלהם כדי לעמוד בעקביות ובבטחה ביעדי תכנון המערכת. מאמר זה יבחן את השימוש במגברי שרת במתח גבוה יותר (>‎100 V) ביישומים הייחודיים (אך באופן מפתיע) הנפוצים שלהם, וכיצד ליישם אותם בהצלחה.

מדוע יש צורך במתח גבוה?

יישומים מייצגים עבור מגברי שרת במתח גבוה הם רבים ומגוונים. מרביתם דורשים מתחים גבוהים יותר ביחד עם בקרה מדויקת כאשר הם מפתחים את גרסת הגבר-המתח של אותות הכניסה שלהם במתח נמוך יותר. ברוב המקרים לא מדובר באותות מתח גבוה יותר להפעלה/כיבוי, ולכן יש צורך במגבר ליניארי במקום בפונקציית מיתוג מתח גבוה פשוטה יותר. כמה מיישומים אלו, הדורשים לעתים קרובות יציאה ביפולרית, כוללים:

• דוחפי פייזו במדפסות הזרקת דיו, מתמרי אולטרסאונד ושסתומי מדידת זרימה מדויקת
• דוחפים של ציוד בדיקה אוטומטי (ATE‏) המשמשים לניצול מלא של מעגלים-משולבים (IC‏), התקנים היברידיים ומודולים
• מכשירים מדעיים כמו מוני גייגר
• דיודות לייזר בעוצמה גבוהה של מערכות דימות לגילוי אור ומדידת טווח (LiDAR)
• יצירת שדות חשמליים המשמשים לעתים קרובות בבדיקות ביו-רפואיות על נוזלים

רבות מהמערכות הללו פועלות, לפחות בחלקן, במתחים גבוהים יותר אך בזרמים נמוכים עד בינוניים (mA‏ 10‏ עד mA‏ 100‏), ולכן אינן מהוות "הספק גבוה" במובן הרגיל. כתוצאה מכך הדגש בתכנון הוא יותר על בקרת והספקת המתח הדרוש מאשר ניהול החום שנוצר.

לדוגמה, מגבר שרת המספק 100 וולט ב-100 מיליאמפר לעומס מייצג דרישה צנועה של 10 וואט מספק-הכוח (בתוספת מעט הספק נוסף עבור הפסדים פנימיים, בדרך כלל 20% עד 30%). אמנם זה בהחלט לא תרחיש "מיקרו-הספק", אך זה לא בהכרח תרחיש קשה מבחינה תרמית, שכן רוב ה-10 וואט האלה עוברים לעומס, ולכן הוא לא מתפזר על ידי הרכיבים האלקטרוניים. ובכל זאת, פיזור תרמי הוא משהו שתמיד יש לקחת בחשבון כאשר ניגשים לתכנון.

יותר רלוונטי להגברת מתח גבוה באמצעות מגבר שרת, הנה כמה נושאים רחבים שהמתכנן מתמודד איתם:

• בחירה ויישום של מגבר שרת מתאים
• אופטימיזציה של ביצועי התקן המתח הגבוה
• הספקת פסי המתח הגבוה DC עבור מגבר השרת, שעשויים להיות זהים להספקת העומס
• הבטחת בטיחות המתח הגבוה ועמידה במנדטים רגולטוריים בפרישה ובבנייה

בחירה ויישום של מגבר שרת

מגבר שרת במתח גבוה אינו דומה למגבר מסורתי. באופן כללי, מגבר מספק הגבר הספק בשילוב כלשהו של מתח וזרם, ובדרך כלל לתוך עומס התנגדותי. לעומת זאת, מגבר שרת מוגדר כך שיגדיל את המתח תוך הספקת זרם מקסימלי מוגדר לעומס. יתרה מכך, ניתן להגדיר את מגבר השרת להגבר קבוע או מתכוונן ולהשתמש בו במגוון של טופולוגיות בנוסף לבלוק הגבר-מתח "פשוט".

היסטורית, רוב תהליכי ה-IC המשמשים לפונקציות ליניאריות כמו מגברי שרת הוגבלו למקסימום סביב V‏ 50‏. כדי ליצור מגבר שרת במתח גבוה יותר, המתכננים הוסיפו טרנזיסטורי מתח גבוה בדידים חיצוניים ביציאה כדי לתפקד כמגברי מתח. השימוש במגבר שרת JFET‏ מדויק LT1055‏ של Analog Devices‏ במעגל עם טרנזיסטורי הגבר משלימים כדי לספק V‏ 120‏± מוצג כאן (איור 1‏).

איור 1: גישה אחת ליצירת יציאות מגבר-שרת במתח גבוה יותר היא להוסיף טרנזיסטורי הגבר משלימים להתקן בסיסי כגון LT1055 של Analog Devices כדי לנצל את מאפייני הכניסה של המגבר; תכן זה מביא את היציאה ל-V‏ 120‏±. (מקור התמונה: Analog Devices)

אמנם זה עובד, אך יש לו את החיסרון של BOM מסובך ויקר יותר בהשוואה ל-IC בלבד, כמו גם בעיות פרישה בלתי נמנעות. זה גם מאתגר להשיג ולשמור על ביצועים סימטריים בין תחומים-מלאים של היציאה החיובית והשלילית, תוך הקטנה למינימום של העיוותים דרך נקודת חציית-האפס. בעיות אלו הן בדרך כלל תוצאה של רכיבים לא מתואמים (בעיקר הטרנזיסטורים NPN ו-PNP) ואי-איזון בפרישה הפיזית.

בחירת מגבר שרת במתח גבוה מתחילה בהערכת הפרמטרים, שהיא דומה לאלה של כל מגבר שרת, אם כי המספרים הספציפיים יהיו שונים, כמובן. התהליך פשוט יותר במידה מסוימת מכיוון שהיצע המתח הגבוה הוא קטן יותר באופן יחסי. שיקולי התכנון כוללים שלושה תחומים עיקריים:

1. הגורמים ברמה-העליונה הם מתח היציאה, זרם היציאה, רוחב הפס, קצב השינוי (Slew Rate‏) וביצועים חד-קוטביים לעומת דו-קוטביים
2. שיקולים אחרים הם המגבלות בקצב השינוי וסוג העומס כמו גם שגיאות הסחיפה הקשורות לטמפרטורה, היכולות להופיע בצורת גל היציאה
3. לבסוף, ישנם נושאים של הגנה מפני עומס תרמי, זרם יתר ונושאים אחרים המשפיעים על כל המגברים

התגברות על המגבלות

על המתכננים להעריך אילו מבין מגברי שרת במתח גבוה הקיימים לא רק עומדים בקריטריון החובה מס' 1, אלא הם בעלי מפרט שגיאה נמוך מספיק כדי לעמוד בדרישות, וגם להציע די הגנה מובנית, או שיכולים להתאים להגנה חיצונית כמו הגבלת זרם.

התאמת הביצועים של התקן העומד כמעט בכל הדרישות דורשת שיפוט נכון. לדוגמה, לפעמים גם במגבר השרת ה"טוב ביותר" הזמין עדיין חסר גורם אחד, כגון אי-יציבות בזמן דחיפת עומס קיבולי, או יכולת זרם יציאה מספקת, או סחיפה חריגה הקשורה לטמפרטורה. המתכנן צריך להחליט בין חיפוש אחר מגבר שרת אחר, שאולי יש לו חיסרון אחר, לבין בחירת הטוב ביותר ואז להרחיב את הביצועים שלו.

כמה דוגמאות ממחישות את הקושי הזה:

עומסים קיבוליים: ה-ADHV4702-1‏ של Analog Devices הוא מגבר שרת במתח גבוה ובדיוק גבוה (איור 2). ההתקן יכול לפעול מספקי-כוח סימטריים כפולים של ±110 וולט, ספקי-כוח א-סימטריים, או הספקת-כוח יחידה של 220+ וולט, ויכול לספק יציאות מ-±12 וולט עד ±110 וולט עם זרם של עד mA‏ 20‏.

הגבר החוג הפתוח של 170 דציבל (dB) שלו (_OL‏A‏) הוא גורם מפתח בביצועים העיליים שלו. הוא יכול בקלות לדחוף עומסים קיבוליים בינוניים, אך ככל שעומס זה גדל, הקטבים של פונקציית ההעברה שלו ישתנו, כך שהוא יציג שיא יציאה ואי-יציבות אפשרית עקב שולי פאזה מופחתים.

מתכנני מגבר שרת פיתחו פתרון לבעיה זו. הוספת נגד טורי בין היציאה לבין פין _Load‏C‏ מאפשרת לו לדחוף עומסים גדולים מ-1 מיקרו-פאראד (µF) (איור 2).

איור 2: הצבת נגד טורי (_S‏R‏) בין יציאת המגבר לבין _LOAD‏C‏ מאפשרת ל-ADHV4702-1 לדחוף עומסים קיבוליים הגדולים מ-1‎ μF‏. (מקור התמונה: Analog Devices)

עם זאת, הוספת נגד זה עלולה לגרום לשיא עומס מתון (איור 3).

איור 3‏: _S‏R‏ לעומת _LOAD‏C‏ עבור שיא מקסימלי של dB‏ 2‏ עבור המעגל שבאיור 2 בהגבר יחידה, מתח הספקה של V‏ 110‏± ו-V_OUT = 100 V_p-p. (מקור התמונה: Analog Devices)

אם אפילו dB‏ 2‏ הוא שיא עומס חריג עבור היישום, ה-ADHV4702-1 תומך בקיזוז חיצוני באמצעות קבל המוצב בין פין הקיזוז שלו לבין ההארקה. על ידי בחירה נכונה של הנגד והקבלים, ניתן להבטיח יציבות עם עומסים קיבוליים עם היענות כמעט שטוחה על פני מלוא רוחב הפס (איור 4).

איור 4: היענות תדר של אות קטן לעומת קיזוז חיצוני עבור ה-ADHV4702-1 בהגבר יחידה, הספקה של V‏ 110‏±, V_OUT = 100 V_p-p, R_f = 0 Ω ו-(pF‏) פיקו-פאראד 5.6‏ = _COMP‏C‏. (מקור התמונה: Analog Devices)

דחיפת זרם יציאה גבוה יותר: מגבר שרת OPA454AIDDAR‏ של Texas Instruments‏ מספק V‏ 5‏± עד V‏ 50‏± מספק-כוח יחיד של V‏ 10‏ עד V‏ 100‏, בהתאמה. זה חצי מדירוג מתח היציאה לעומת זה של ה-ADHV4702-1‏ (V‏ 100‏ לעומת V‏ 200‏), אך יש לו דחיפת זרם של יותר מפי 2‏ (mA‏ 50‏ לעומתmA‏ 20‏). עם זאת, כמות זו של זרם מקור/מרזב נוסף עשויה שלא להספיק עבור עומסים מסוימים, במיוחד אם העומס כולל עומסים קטנים יותר במקביל.

ישנן שתי אפשרויות המטפלות בבעיה זו עבור ה-OPA454. ראשית, ניתן לחבר שניים (או יותר) OPA454AIDDAR במקביל (איור 5).

איור 5: הצבת שני מגברי שרת OPA454AIDDAR במקביל תגדיל באופן ליניארי את יכולת זרם היציאה שלהם. (מקור התמונה: Texas Instruments)

מגבר A1 משמש כמגבר Master‏ וניתן להגדיר אותו לכל תצורת מגבר שרת, לא רק כיחידת הגבר בסיסית. מגבר A2, שיכול להיות רק אחד או רבים, הוא ה- Slave‏. הוא מוגדר כחוצץ הגבר-יחידה העוקב אחר היציאה של A1 תוך הוספת זרם דחיפה נוסף.

חלופה להשגת זרם גבוה יותר ממה שמגבר בודד או מספר מגברי Slave‏ יכולים לספק היא להשתמש בטרנזיסטורי הגברת זרם יציאה חיצוניים (איור 6).

איור 6: חלופה להצבת התקני OPA454‏ במקביל היא שימוש בטרנזיסטורי יציאה חיצוניים. כך ניתן להשיג זרם יציאה גבוה עוד יותר. כאן, הם מגבירים את זרם היציאה ליותר מ-1 אמפר. (מקור התמונה: Texas Instruments)

באמצעות הטרנזיסטורים המוצגים, התצורה יכולה לספק מעל 1 אמפר. עם זאת, בניגוד לשימוש במגברי שרת OPA454‏ נוספים, ייתכן שצמד הטרנזיסטורים המשלים לא יספק את רמת הביצועים והלינאריות ללא-עיוותים הדרושים. אם יש צורך בזרם גבוה יותר זה וטרנזיסטורים הם הפתרון המועדף, ייתכן שיידרשו צמדי טרנזיסטורים משלימים PNP/NPN.

מקדם הטמפרטורה (tempco) וסחיפה: כמו בכל הרכיבים האנלוגיים, ה-tempco משפיע על הביצועים והדיוק, וסחיפת הטמפרטורה של ההיסט (Offset) בכניסה (dT‏/_OS‏dV‏) תהפוך לחלק מהיציאה המוגברת. עבור ה-OPA454, מפרט dT‏/_OS‏dV הוא נמוך למדי ב-μV/°C‏ 1.6‏± (טיפוסי) ו-μV/°C‏ ‎±10 (מקסימלי) על-פני תחום טמפרטורות סביבה של C‏°‏40‏- עד 85°C+.

אם מספר זה גדול מדי, הוספת מגבר שרת עם מה שנקרא "אפס-סחיפה" כקדם-מגבר לפני ה-OPA454 למתח גבוה תפחית את הסחיפה הכולל (איור 7). עם ה-OPA735‏ של Texas Instruments כקדם-מגבר עם אפס-סחיפה, ניתן לשמור על סחיפת מקדם הטמפרטורה של מגבר המתח הגבוה של הדרגה הראשונה בערך של μV/°C‏ 0.05 (מקסימום), הנותן גורם הפחתה של 200.

איור 7‏: הוספת מגבר שרת עם כמעט-אפס-סחיפה OPA735 במסלול הכניסה של ה-OPA454‏ יוצרת מעגל מתח גבוה עם שתי דרגות עם סחיפת טמפרטורת היסט-(Offset)-כניסה נמוכה ביותר. (מקור התמונה: Texas Instruments)

בעיות תרמיות והגנה

למרות שרמות הזרם עשויות להיות מתונות, פיזור פנימי עקב המתח הגבוה יותר עשוי להיות בעיה, לפי המשוואה הספק = מתח × זרם. יצירת מודל תרמי היא חיונית, החל מהמשוואה הבסיסית של טמפרטורת הצומת: _J‏T‏ = _A‏T‏ +( _D‏P‏ ×‏ _JA‏Θ‏), כאשר _J‏T‏ היא טמפרטורת הצומת, _A‏T‏ היא טמפרטורת הסביבה, _D‏P‏ הוא פיזור ההספק, ו-_JA‏Θ‏ היא ההתנגדות התרמית של המארז לסביבה. זו האחרונה נקבעת על ידי טכניקות ההרכבה והסביבה, כולל צלעות הקירור, זרימת האוויר והנחושת של לוח המעגלים המודפסים.

מתוך הכרה בחשיבות ובנוכחות של החום שנוצר, ICs כגון OPA454 ו-ADHV4702-1 משלבים מעגלים של כיבוי תרמי. לדוגמה, מעגלים ב-OPA454 מפעילים כיבוי תרמי אוטומטי כאשר היציאה עוברת למצב של אימפדנס גבוה כאשר הטמפרטורה הפנימית של ההתקן מגיעה ל-150°C+. הוא נשאר בכיבוי תרמי עד שהוא מתקרר ל-130°C ואז הוא מופעל מחדש. היסטרזיס זה מונע תנודות הפעלה/כיבוי של היציאה סביב הגבול התרמי.

מגבלות הפיזור אינן רק פונקציה של הספק היציאה הסטטי אלא הן מושפעות גם מתדר הפעולה וקצב השינוי, העלולים לגרום לחימום-יתר של דרגת היציאה. זה קריטי ללמוד את הגרפים של אזור הפעולה הבטוח (SOA) עבור כל דוחף כזה, החל מה-SOA‏ הסטטי של ה-ADHV4702-1 (איור 8).

איור 8: זה קריטי ללמוד את הגרפים של אזור הפעולה הבטוח (SOA). ה-DC SOA של ה-ADHV4702-1 מיוצג על ידי השטח מתחת לעקומות, בטמפרטורות סביבה של 25⁰C ו- 85⁰C, עם הגבר של V‏ 20‏ ומתח הספקה של ±110 וולט. (מקור התמונה: Analog Devices)

SOA דינמי מהווה גם כן שיקול. ה-ADHV4702-1 כולל מעגל הגברת קצב שינוי (Slew Rate‏) פנימי כדי להשיג את רוחב-הפס של אותות-קטנים של 19 מגה-הרץ (MHz) וקצב שינוי של 74 וולט/מיקרו-שנייה (µs), אך מעגל הגברה זה עשוי לצרוך כמות גדולה יותר של זרם בתלות באותות. מסיבה זו ניתן להשתמש בדיודות חיצוניות עם ה-ADHV4702-1 כדי להגביל את מתח הכניסה הדיפרנציאלי שלו (איור 9).

איור 9: דיודות חיצוניות בכניסה של ה-ADHV4702-1 יגנו על ההתקן מפני ההשפעות התרמיות של הזרם הגבוה של המעגל המגביר על ידי הגבלת מתח הכניסה הדיפרנציאלי שלו. (מקור התמונה: Analog Devices)

זה מגן על המגבר בפעולה דינמית, אך מגביל את קצב השינוי ואת רוחב-הפס הגדול של האותות, ובכך מגביל את הזרם הנוצר על-ידי מעגל הגברת קצב השינוי ומפחית את פיזור ההספק הפנימי (איור 10).

איור 10: SOA דינמי בטמפרטורות סביבה של 25°C ו-85°C, עם ובלי דיודות מהדקות, באותם תנאים כמו ה-SOA הסטטי. (מקור התמונה: Analog Devices)

לא כל דוחפי המתח הגבוה כוללים הגנה תרמית מכיוון שה-SOA הרחב הופך את המעגל הפנימי למגביל מדי. לדוגמה, ה-PA52‏ של Apex Microtechnology‏ הוא מגבר מתח גבוה והספק גבוה היכול לספק עד 40 אמפר (רצוף)/80 אמפר (שיא) בקצב שינוי של 50‎ V/µs על פני תחום-מלא חד-קוטבי או דו-קוטבי של 200‎ V. מאחר שרמות הפיזור יכולות להיות גבוהות כל כך, תרשים ה-SOA של התקן זה הוא מרכיב קריטי בתכנון המערכת, המכסה גם אופני DC וגם אופני פולסים (איור 11).

איור 11: ה-SOA עבור מגבר מתח גבוה (±100 וולט), זרם גבוה (80/40 אמפר), כגון PA52 של Apex Microtechnology, משתנה על פני תחום רחב בתלות אם הוא פועל במצב יציב או באופן פולסים. (מקור התמונה: Apex Microtechnology)

עבור ה-PA52, סביר להניח שהמתכננים ירצו להוסיף נגד חיישן זרם חיצוני גבוה בין היציאה לעומס כדי למדוד את זרם היציאה וכך להעריך את ההספק. גודל נגד זה הוא תמיד פשרה בין ערך התנגדות גבוה לבין ערך התנגדות נמוך יותר. התנגדות גבוהה יותר מספקת אות גדול יותר ויחס אות לרעש (SNR) גבוה יותר, בעוד שהתנגדות נמוכה יותר מקטינה למינימום את הפיזור העצמי של הנגדים ומפחיתה את הספק היציאה המסופק.

נקודת התחלה טובה היא לבחור את ערך הנגד כך שהמתח המתפתח על פניו יהיה ‎100 mV בזרם עומס מקסימלי. כמו כן, מעגל החישה יצטרך להיות תואם למתחי אופן-משותף (CMV) גבוהים. במרבית המקרים, מעגל חישה מבודד הוא הכרחי ממספר סיבות: תקינות אות החישה, הגנה על שאר המעגלים ובטיחות המשתמש.

נושאי הספקת-כוח ורגולציה

מגבר מתח גבוה הוא הרבה יותר מסתם סכימה ו-BOM, מכיוון שהפרטים של הפרישה הפיזית הופכים לקריטיים. עבור מעגלים הפועלים סביב ומעל 60 וולט יש בעיות בטיחות ותקני מימוש (הערך בפועל תלוי ביישום הסופי ובמדינה/אזור). עבור תכני מתח גבוה יותר אלה, המשתמשים חייבים להחליט כיצד להפריד בין המתחים הגבוהים יותר לבין המתחים הנמוכים והבטוחים יותר. זה עשוי לערב אמצעי מכני אחד או יותר כגון מחסום, אינטרלוק, בידוד או מרווח.

יתר על כן, הפרישה חייבת לעמוד בדרישות הרגולטוריות עבור מינימום Creepage‏ ו-Clearance‏ עבור רכיבים ופסים מוליכים על לוח המעגלים כך שלא יתרחשו קשתות חשמליות וניצוצות. מידות אלו הן פונקציה של המתח וסביבת הפעולה הצפויה (לחות ואבק לעומת סביבה נקייה ויבשה). זה עשוי להיות הגיוני להיעזר ביועץ מומחה בתחומים אלה מאחר והסטנדרטים הם מורכבים ויש להם דקויות רבות, בעוד שתהליך האישור הפורמלי דורש גם ניתוחים של פרישת התכן, הבנייה, החומרים והממדים, כמו גם מודל ההוכחה עבור הבדיקה.

בעיקרון, ספק AC/DC או DC/DC במתח נמוך עד גבוה הוא פשוט וניתן לבנות אותו באמצעות מיישר גל-מלא (עבור AC) יחד עם מעגל מכפיל מתח המורכב מדיודות וקבלים. עם זאת, ישנן בעיות מעשיות רבות בתכנון הספקת מתח גבוה, כגון הבטחת דירוג מתח מתאים עבור התקנים פסיביים אלה.

אפילו מיקום ספק-הכוח הוא בעיה. ביישומים שיש להם רק הספקת מתח נמוך (בסדר גודל של עשרות וולט או פחות) זה עשוי להיות הגיוני להעביר חוטי מתח נמוך יותר למכפל מתח חסום הממוקם ליד פונקציות מגבר השרת במתח גבוה. עם זאת, צריכת הזרם במתח נמוך יותר פירושה ירידה נוספת בהתנגדות-הזרם (IR) והפסדי הספק R‏^2‏I‏ בחוטים אלו, וזה עשוי לעלות על היתרונות של ההפרדה. האפשרות האחרת היא להעביר את חוטי המתח הגבוה למרחק, ובכך להפחית את ההפסד אך להוסיף לאילוצי בטיחות ורגולציה.

ההחלטה לייצר לעומת לרכוש

ללא קשר למיקום, אלא אם צוות התכנון הוא בקיא ומנוסה, בדרך כלל הגיוני לקנות את ספק המתח הגבוה במקום לנסות לתכנן ולבנות אותו. ישנן בעיות רבות עם ספקי-כוח אלו וקשה לקבל הרשאה. ספק כוח עושה הרבה יותר מסתם לקחת מתח כניסה ולהפוך אותו ליציאה הרצויה:

• הוא חייב להיות מדויק ויציב
• הוא חייב לעמוד ביעדי ביצועי אדווה וטרנזיינטיים
• הוא צריך לשלב מאפייני הגנה וכיבוי שונים
• הוא צריך לעמוד בתקני EMI
• ייתכן שיהיה צורך גם לבודד אותו גלוונית

קיימים ספקי מתח גבוה יותר רבים, החל מדגמי זרם נמוך ועד לאלו היכולים לספק מספר אמפר או יותר. לדוגמה, ה-FS02-15‏ מחטיבת המתח הגבוה EMCO של XP Power הוא מודול מתח גבוה המורכב על לוח מעגלים מודפסים (איור 12). גודלו הוא 2.25 אינץ' אורך × 1.1 אינץ' רוחב × 0.5 אינץ' גובה (57 מילימטר (מ"מ) × 28.5 מ"מ × 12.7 מ"מ), הוא פועל מהספקת-כוח 15 וולט DC ומספק 200 וולט (±100 וולט) ב-50‎ mA. המודול עומד בכל דרישות הביצועים והרגולציה, תוך שהוא משלב את המאפיינים שהם כעת סטנדרטיים וצפויים להמשיך להיות באספקה עם מלוא המאפיינים.

איור 12‏: ספק-כוח מן-המדף כמו ה-FS02-15 של XP Power, המספק V‏ 100‏± ב-mA‏ 50‏ מפס הספקת-כוח של 12 וולט, חוסך את בעיות התכנון והרגולציה הכרוכות בהספקת-כוח מבודדת ובטוחה עבור מגברי שרת במתח גבוה. (מקור התמונה: XP Power)

סיכום

מגברי שרת במתח גבוה הם הכרח במערכות אלקטרוניקה רבות המתפרשות על פני מכשור, רפואה, פיזיקה, מתמרים פייזואלקטריים, דיודות לייזר ועוד. בעוד שהמתכננים יכולים לפנות למגברי שרת התואמים למתחים אלה, יש להבין את התכונות והמגבלות שלהם בהתחשב בהשלכות הביצועים, התרמיות, הרגולטוריות והבטיחותיות של פעולתם מעל 100 וולט.