用于探测器操作的新一代抗磁场和辐射的DC/DC电源转换器

新型探测器（如微图案气体探测器，MPGD）中读出通道数量的增加（达数百万量级）需要大量电力来供应前端电子设备，高达数百千瓦。如果这些电力在远离探测器的地方产生，连接电缆上的电压降会对供电电流、导线横截面积和功率分配造成严重限制。电缆上的大量电压降除了增加导线电阻的功率耗散外，还会在电流瞬变时导致负载的调节问题。为了缓解这些问题，我们开发了一种新一代DC/DC转换器，可在极端恶劣环境中工作，功率密度大于200 W/dm³。该转换器采用模块化设计，最多包含四个独立模块，每个模块八个通道，集成在一个水冷机箱中，可为负载提供可调的10至12 V输出，每通道最高170 W。本文以ATLAS新小轮（NSW）项目的环境、电气和机械要求为基础，分析了此类转换器的设计约束。热考虑要求转换器采用水冷，尺寸限制则要求采用创新设计将耗散热传导至热交换器。控制和监控系统允许对转换器进行完全远程管理。测量并报告了主要电气参数。该转换器还在恶劣工作环境中进行了表征，在CERN CHARM设施中进行了超出ATLAS十年运行估计极限的辐射测试，并在CERN使用不同磁体进行了高达1.3 T的各种方向磁场测试。