高壓電源微秒級動態響應優化方案
在電子束、激光等增材制造場景中，負載需求的快速變化要求高壓電源具備微秒級動態響應能力，傳統電源因開關器件響應滯后、控制算法復雜度不足，難以滿足需求，需從硬件選型與控制策略兩方面進行優化。
硬件層面，功率開關器件選用 SiC MOSFET，其開關速度較傳統 IGBT 提升 5 倍，開通時間僅 8ns，關斷時間 12ns，可大幅縮短功率回路的響應延遲；濾波回路采用小型化薄膜電容與平面電感組合，電感值降低至 1μH 以下，減少能量存儲與釋放時間，同時通過 ANSYS Q3D 仿真優化回路布局，降低寄生電感至 5nH，避免高頻下的電壓振蕩。
控制策略采用 “模型預測控制（MPC）+ 前饋補償” 架構：MPC 算法通過實時求解最優控制序列，在 10μs 內完成控制指令更新，較 PID 控制的調節時間縮短 60%；前饋補償模塊則根據負載變化趨勢提前輸出控制量，抵消負載擾動對輸出電壓的影響。搭建實驗平臺測試，當負載電流從 100mA 突變至 500mA 時，電源輸出電壓的恢復時間僅 8μs，超調量小于 1.5%，遠優于傳統方案的 50μs 恢復時間與 5% 超調量。該優化方案應用于熔融增材電源時，可精準匹配激光功率的快速變化，使打印層間熔合度提升 20%，顯著改善復雜構件的力學性能。
