高压电源微秒级动态响应优化方案
在电子束、激光等增材制造场景中，负载需求的快速变化要求高压电源具备微秒级动态响应能力，传统电源因开关器件响应滞后、控制算法复杂度不足，难以满足需求，需从硬件选型与控制策略两方面进行优化。
硬件层面，功率开关器件选用 SiC MOSFET，其开关速度较传统 IGBT 提升 5 倍，开通时间仅 8ns，关断时间 12ns，可大幅缩短功率回路的响应延迟；滤波回路采用小型化薄膜电容与平面电感组合，电感值降低至 1μH 以下，减少能量存储与释放时间，同时通过 ANSYS Q3D 仿真优化回路布局，降低寄生电感至 5nH，避免高频下的电压振荡。
控制策略采用 “模型预测控制（MPC）+ 前馈补偿” 架构：MPC 算法通过实时求解最优控制序列，在 10μs 内完成控制指令更新，较 PID 控制的调节时间缩短 60%；前馈补偿模块则根据负载变化趋势提前输出控制量，抵消负载扰动对输出电压的影响。搭建实验平台测试，当负载电流从 100mA 突变至 500mA 时，电源输出电压的恢复时间仅 8μs，超调量小于 1.5%，远优于传统方案的 50μs 恢复时间与 5% 超调量。该优化方案应用于熔融增材电源时，可精准匹配激光功率的快速变化，使打印层间熔合度提升 20%，显著改善复杂构件的力学性能。
