Spellman EVA SERIES Instruction Manual

High voltage power supply
Table of Contents

Advertisement

Quick Links

Instruction Manual
High Voltage Power Supply
SPELLMAN
HIGH VOLTAGE ELECTRONICS
CORPORATION
475 Wireless Blvd.
Hauppauge, New York, 11788
+1(631) 630-3000*FAX: +1(631) 435-1620*
E-mail:
sales@spellmanhv.com
Website: www.spellmanhv.com
EVA MANUAL
EVA SERIES
MODEL :
SERIAL# :
DATE :
R
118145-001 Rev A

Advertisement

Table of Contents
loading
Need help?

Need help?

Do you have a question about the EVA SERIES and is the answer not in the manual?

Questions and answers

Subscribe to Our Youtube Channel

Summary of Contents for Spellman EVA SERIES

  • Page 1 Instruction Manual EVA SERIES High Voltage Power Supply MODEL : SERIAL# : DATE : SPELLMAN HIGH VOLTAGE ELECTRONICS CORPORATION 475 Wireless Blvd. Hauppauge, New York, 11788 +1(631) 630-3000*FAX: +1(631) 435-1620* E-mail: sales@spellmanhv.com Website: www.spellmanhv.com 118145-001 Rev A EVA MANUAL...
  • Page 2: Power Supply

    Front panel digital voltage and current meters, 3.5 digit, accurate to within 1%. Corporate Headquarters www.spellmanhv.com 128106-001 REV. A Hauppauge, New York USA Spellman High Voltage is an ISO 9001:2008 and ISO 14001:2004 registered company +1-631-630-3000 FAX: +1-631-435-1620 e-mail: sales@spellmanhv.com Copyright © 2014 Spellman High Voltage Electronics Corp.
  • Page 3 (HPF) is available. Additional High Voltage Output Connectors Metering: Spellman’s EVA is designed to provide 1, 2 or 3 parallel con- Front panel digital filament current and emission current figured high voltage output connectors. The standard unit meters, 3.5 digit, accurate to within 1%.
  • Page 4 Corporate Headquarters www.spellmanhv.com 128106-001 REV. A Hauppauge, New York USA Spellman High Voltage is an ISO 9001:2008 and ISO 14001:2004 registered company +1-631-630-3000 FAX: +1-631-435-1620 e-mail: sales@spellmanhv.com Copyright © 2014 Spellman High Voltage Electronics Corp.
  • Page 5 50 Power Supply Common Power Supply Ground Corporate Headquarters www.spellmanhv.com 128106-001 REV. A Hauppauge, New York USA Spellman High Voltage is an ISO 9001:2008 and ISO 14001:2004 registered company +1-631-630-3000 FAX: +1-631-435-1620 e-mail: sales@spellmanhv.com Copyright © 2014 Spellman High Voltage Electronics Corp.
  • Page 6 LINE INPUT ETHERNET 16.875 [428.63] Corporate Headquarters www.spellmanhv.com 128106-001 REV. A Hauppauge, New York USA Spellman High Voltage is an ISO 9001:2008 and ISO 14001:2004 registered company +1-631-630-3000 FAX: +1-631-435-1620 e-mail: sales@spellmanhv.com Copyright © 2014 Spellman High Voltage Electronics Corp.
  • Page 7 OUTPUT DANGER WARNING 16.870 [428.50] Corporate Headquarters www.spellmanhv.com 128106-001 REV. A Hauppauge, New York USA Spellman High Voltage is an ISO 9001:2008 and ISO 14001:2004 registered company +1-631-630-3000 FAX: +1-631-435-1620 e-mail: sales@spellmanhv.com Copyright © 2014 Spellman High Voltage Electronics Corp.
  • Page 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Corporate Headquarters www.spellmanhv.com 128106-001 REV. A Hauppauge, New York USA Spellman High Voltage is an ISO 9001:2008 and ISO 14001:2004 registered company +1-631-630-3000 FAX: +1-631-435-1620 e-mail: sales@spellmanhv.com Copyright © 2014 Spellman High Voltage Electronics Corp.
  • Page 9: Important Safety Precautions

    CAUTION notes in the text indicate procedures to be followed to avoid possible damage to equipment. Copyright © 2000, Spellman High Voltage Electronics Corporation. All Rights Reserved. This information contained in this publication is derived in part from proprietary and patent data. This information has...
  • Page 10: Wichtige Sicherheitshinweise

    WICHTIGE SICHERHEITSHINWEISE SICHERHEIT DIESES HOCHSPANNUNGSNETZTEIL ERZEUGT LEBENSGEFÄHRLICHE HOCHSPANNUNG. SEIN SIE SEHR VORSICHTIG BEI DER ARBEIT MIT DIESEM GERÄT. Das Hochspannungsnetzteil muß immer geerdet sein. Berühren Sie die Stecker des Netzteiles nur, wenn das Gerät ausgeschaltet ist und die elektrischen Kapazitäten des Netzteiles und der angeschlossenen Last entladen sind. Die internen Kapazitäten des Hochspannungsnetzteiles benötigen ca.
  • Page 11 PRECAUTIONS IMPORTANTES POUR VOTRE SECURITE CONSIGNES DE SÉCURITÉ ETTE ALIMENTATION GÉNÈRE DES TENSIONS QUI SONT DANGEUREUSES ET PEUVENT ÊTRE FATALES OYEZ EXTRÊMENT VIGILANTS LORSQUE VOUS UTILISEZ CET ÉQUIPEMENT Les alimentations haute tension doivent toujours être mises à la masse. Ne touchez pas les connectiques sans que l’équipement soit éteint et que la capacité à la fois de la charge et de l’alimentation soient déchargées.
  • Page 12 IMPORTANTI PRECAUZIONI DI SICUREZZA SICUREZZA QUESTO ALIMENTATORE GENERA TENSIONI CHE SONO PERICOLOSE E POTREBBERO ESSERE MORTALI. PONI ESTREMA CAUTELA QUANDO OPERI CON QUESO APPARECCHIO. Gli alimentatori ad alta tensione devono sempre essere collegati ad un impianto di terra. Non toccare le connessioni a meno che l’apparecchio sia stato spento e la capacità interna del carico e dell’alimentatore stesso siano scariche.
  • Page 13: Table Of Contents

    Contents    EVA HIGH VOLTAGE POWER SUPPLY INTRODUCTION  ........................  1      ..............................  1 ESCRIPTION OF THE    ERIES      ..................................  1 TANDARD  EATURES     1.2.1  ................................  2 EMOTE  PERATING  EATURES     1.2.2  ..........................  2 YSTEM  TATUS AND  AULT  IAGNOSTIC  ISPLAY       .....................................  3 NPUT ...
  • Page 14     6.10  ....................................  2 4 PERATION     6.11  ...................................  2 6 TANDARD  EATURES   MAINTENANCE  .................................... 32      ..................................  3 2 ERIODIC  ERVICING      ..................................  3 2 ERFORMANCE       ................................  3 2 IGH  OLTAGE  IVIDERS  ...
  • Page 15: Eva High Voltage Power Supply Introduction

    3U‐3/6kW 6U‐12kW  FRONT PANEL POTENTIOMETER: A ten turn  The EVA Series of high voltage power supplies provides  potentiometer is provided for easy programming of the  very well regulated, low ripple high voltage in a highly  desired voltage regulation value.  efficient, compact design, specifically for electron beam  FRONT PANEL DIGITAL METERS: 3.5 digit meters are  coating applications.  Extremely stable output voltage  provided to view the output voltage and current. A  and digitally configurable arc intervention circuitry  convenient Preset View Feature is provided: If the HIGH  result in significant performance improvements over  VOLTAGE OFF button is depressed and held in, the  previously available technology.  present voltage and current programming values will be  All of these advancements are possible only by  displayed in actual kV and mA on the front panel  Spellman’s long history in high voltage power  meters.   conversion technology. This series of power supplies  utilizes extremely advanced quasi‐resonant PWM  conversion techniques, along with sophisticated digital  technology.  Custom units to meet special requirements  and specific applications can also be provided.   Standard Features  The EVA Series incorporates several standard features  ETHERNET AND RS‐232 INTERFACE: DSP based SMT  and software configurable items designed to optimize  circuitry provides both Ethernet and RS‐232 digital  user utility, satisfaction and safety.  interfacing capability simplifying the integration of the  EVA into your system design. A VB GUI is provided for  FRONT PANEL CONTROL POWER/HIGH VOLTAGE ON/  the RS‐232 and Ethernet.   HIGH VOLTAGE OFF SWITCHES: These intuitive front  panel controls allow the user to easily turn the unit on  and enable/disable the generation of high voltage. ...
  • Page 16: 1.2.1 Remote Operating Features

    External Interlock for this type of safety control.  INTERNAL FAULT PROTECTION:  The EVA series  continually monitors internal circuits critical to the  EXTERNAL INTERLOCK:  Interlock connections are  proper operation of the power supply.  In the event that  provided on the rear panel interface connecter for  one of these circuits malfunctions, the fault detection  connection to a customer implemented safety switch.   circuit turns off the high voltage and reverts the unit to  The unit will not high voltage enable unless the interlock  the POWER DOWN mode with the CONTROL POWER ON  circuit is closed.  During high voltage operation, opening  indicator lamp flashing slowly.  The applicable fault  the interlock circuit will cause the high voltage to shut  indicator will be illuminated on the front panel  off.  This circuit should be used for safety interlock  diagnostic display requiring the user to clear (cycle the  circuits. Spellman strongly recommends the use of  CONTROL POWER ON switch, cycle the AC line power or  External Interlocking for safety purposes.  toggle the Reset/External Inhibit signal line) before high  voltage can be re‐enabled.   1.2.2 System Status and Fault Diagnostic  OUTPUT CABLE:  All standard models are provided with  Display  a ten foot shielded high voltage output cable.  The cable  “Dead Front” backlight type indicators provide system  is designed so that it can be easily removed from the  operation and fault condition information. If a fault  mating receptacle located on the rear of the chassis.  occurs the power supply will revert to the POWER  DOWN mode.  This is indicated by the flashing of the  1.2.1 Remote Operating Features  CONTROL POWER ON indicator. To reset the latched  fault: cycle the CONTROL POWER ON switch, cycle the  REMOTE PROGRAMMING: Allows remote adjustment ...
  • Page 17: Input Voltage

    400VAC    400 Volt Input  INTERLOCK.   360‐528Vac, 50/60Hz three phase input voltage (12kW  SYSTEM FAULT:  Indicates an internal fault has occurred.  units only).  OVER VOLTAGE:  Indicates the overvoltage protection  circuitry has caused the power supply to turn off.  The  Options  default setting for the overvoltage protection circuitry is  internally set to 105% of rated output voltage. This level  LL(X)    High Voltage Cable Length  can be set to anywhere from 0‐ 105% of rated output  Custom length high voltage output cables, indicated in  voltage by the user via the remote overvoltage  foot measurement units. Various predetermined lengths  programming capability, see Chapter 3 for more details.  are available along with entirely custom lengths; contact  OVER CURRENT:  Indicates the output current has  Spellman Sales Department for details.     exceeded the programmed current trip level when the  HV2    Two High Voltage Connecters  AOL (Adjustable Overload Trip) feature has been  software configured using the digital interface.   Optional two (2) high voltage output connecters that  are connected in parallel for powering two beam  OVER TEMP:  Indicates that excessive temperature has  channels with a single high voltage power supply.  been sensed within the chassis and internal protection  circuitry has shut down the power supply.    EVA Manual  3  118144‐001  REV. A ...
  • Page 18: Interpreting The Model Number

    Output Power (kW)  two gun output boxes for two channel applications.  Input Voltage  Option Code  FIL3    Filament Gun Supply‐Three Channels  Custom “X” Number  Three optional beam controllers (filament supplies) and  • The maximum voltage in kV (5, 10)  three gun output boxes for three channel applications.  • The polarity of the unit: Negative (N)   HPF    High Powered Filament  • The maximum output power in kilowatts (3, 6, 12)  50 amp filament power supply.   • The selected input voltage (3PH, 1PH, 400VAC)  See Section 5 for more information on these options.   With few exceptions, these options can be retrofitted to  • The option codes for all options that are included.  your power supply at the factory in a short time. For  • Custom units have a unique 4 digit X number after  price and retrofit arrangements, contact Spellman’s  the option code(s). This X number references a  Sales Department at:  unique specification control drawing that takes  sales@spellmanhv.com   precedent over the standard EVA data sheet  specifications.      EVA Manual  4  118144‐001  REV. A ...
  • Page 19: Eva High Voltage Power Supply Inspection And Installation

    Chapter 2   EVA HIGH VOLTAGE POWER SUPPLY INSPECTION AND INSTALLATION  Airflow Requirements  Initial inspection and preliminary checkout procedures  are recommended.  For safe operation, please follow  EVA units (3/6/12kW) are forced air cooled, air enters  the step‐by‐step procedures described in Chapter 3,  the chassis via openings on the right and left side panels  Operating Instructions.  and air is forcibly exhausted out the rear panel via a  single fan. Whatever mechanical installation is  implemented airflow into and out of the unit must not  Initial Inspection  be compromised. Additionally it is the responsibility of  Inspect the package exterior for evidence of damage  the user to assure that air entering the unit is not above  due to handling in transit. Notify the carrier and  the maximum ambient temperature of 40°C.  Airflow  Spellman immediately if damage is evident. Do not  volume is 100cfm for 3/6kW units and 300cfm for 12kW  destroy or discard any of the packing material used in a  units.  damaged shipment.    After unpacking, inspect the panel and chassis for visible  damage.  Standard Spellman EVA high voltage power supplies are  covered by a warranty. Custom and special order  models (with an X suffix in the model number) are also  covered by a warranty. Check the specific warranty  terms by referring to the Warranty document contained  in this operator’s manual.    Input Requirements  For proper protection of the EVA power supply a circuit  breaker protected, dedicated electrical service must be  provided for each EVA chassis. EVA units are not phase  dependent; the three AC input phase connections can  Figure 2.1 EVA High Voltage Power Supply  be orientated in any manner with no adverse effect on  Airflow ...
  • Page 20 UNIT/INPUT VOLTAGE  FACTORY CONFIGURATION MAXIMUM INPUT CURRENT PER PHASE 180‐264Vac, 3 phase, 50/60Hz  3PH (3kW, 6kW & 12kW)  13 amps @ 3kW, 25 amps @ 6kW, 50 amps @ 12kW  180‐264Vac, 1 phase, 50/60Hz  1PH (3kW & 6kW only)  29 amps @ 3kW, 57 amps @ 6kW  360‐528Vac, 3 phase, 50/60Hz  400VAC (12kW only)  25 amps  *Input Voltage Must Be Selected At Time of Order*  Note:   400VAC Option (360‐528Vac) units do NOT have a rear panel circuit breaker.  For proper protection a circuit breaker/fuse  protected dedicated 30 amp, three phase electrical service must be provided for each EVA chassis.    Table 2.1  Input Voltage/Current Requirements  The above maximum input current values assume a unit running at maximum power, operating at low line and  taking power supply efficiency and power factor into account.  EVA Manual  6  118144‐001  REV. A ...
  • Page 21: Eva High Voltage Power Supply Operating Instructions

    For three phase input: BROWN, BLACK and BLUE wires  are the three phase inputs, they are not phase  Chapter 3   dependent and can be connected in any manner. For  single phase input: BROWN is line and BLUE is neutral.  EVA HIGH VOLTAGE POWER SUPPLY  The GREEN/YELLOW or GREEN wire is for chassis safety  OPERATING INSTRUCTIONS  ground connection. This is a safety ground connection  and is NOT adequate for system grounding purposes.   Operation  Attach the high voltage output cable to the load.  WARNING  D)  Plug the high voltage output cable provided  with the unit into the rear of the supply and secure  THIS EQUIPMENT GENERATES DANGEROUS  appropriately.  VOLTAGES THAT MAY BE FATAL.  PROPER  GROUNDING OF ALL HIGH VOLTAGE EQUIPMENT  E)  Options Note:  See section 5 for hook up and  IS ESSENTIAL.  operating instructions for the options on your unit.   Custom models may also require set up changes.  WARNING  F)  For initial turn‐on, rotate the front panel  BEFORE CONNECTING THE POWER SUPPLY TO THE  KILOVOLT control potentiometer fully counter‐clockwise  AC LINE, FOLLOW THIS STEP‐BY‐STEP PROCEDURE.  to the zero voltage position.  DO NOT CONNECT THE POWER SUPPLY TO THE AC  G)  The input power cable may now be connected  LINE UNTIL STEP ‘G’ IS REACHED. FAILURE TO  to the AC power line.  FOLLOW THESE PROCEDURES MAY VOID THE  H)  Depress the CONTROL POWER ON switch.  The ...
  • Page 22: Standard Features

    Standard Features  in approximately 6 seconds after the HIGH VOLTAGE ON  switch is depressed.  A general note on remote interface circuitry and remote  K)  To terminate the generation of output power,  signal grounding:  depress the HIGH VOLTAGE OFF switch.  In the HIGH  When usage applications dictate, electrical isolation  VOLTAGE OFF mode the power supply’s fault and  may be required when interfacing with the high voltage  interface circuits are still active.  power supply in question.  For power control signals  L)  To turn off the power supply, depress the amber  such as CONTROL POWER, EXTERNAL INTERLOCK, HIGH  CONTROL POWER ON switch to release the switch bezel  VOLTAGE OFF and HIGH VOLTAGE ON isolated relay  to the out position. All front panel lights should  contacts should be used.  For status signals and control  extinguish.   signals such as HIGH VOLTAGE ON status, HIGH VOLTAGE  OFF status, EXTERNAL INHIBIT, etc. opto‐isolation should  NOTE:  If a power supply fault, or system monitoring  be used. When usage applications dictate, analog  fault occurs, the power supply will revert to the POWER  programming and monitoring signals may require  DOWN mode.  In this mode the output power will be  isolation via analog isolation amplifiers. All interface  turned off.  The CONTROL POWER ON lamp will flash  cables should be properly shielded.  All power supply  indicating a SYSTEM FAULT.  To reset the SYSTEM FAULT  signals should be referenced to the power supplies  cycle the CONTROL POWER ON switch, cycle the AC line  signal ground on the rear panel interface connecter.   power or toggle the RESET/EXTERNAL INHIBIT signal  line.  LOCAL/REMOTE PROGRAMMING: Allows adjustment of  the output voltage and current via the front  WARNING  panel/internal controls (local) or external voltage ...
  • Page 23 REMOTE MONITORS:  Test points are made available on    the rear panel interface connecter for monitoring the  WARNING  current and voltage; pin 5 and pin 6 respectively. The  test points are always positive, scaling is such that 0‐ IT IS EXTREMELY DANGEROUS TO USE THE  10Vdc corresponds to 0‐100% rated output. Test points  EXTERNAL INHIBIT TO STOP HIGH VOLTAGE  have an output impedance of 1k ohms, ±1%.  See Figure  GENERATION FOR THE PURPOSE OF SERVICING OR  3.3 for test point designation.  APPROACHING ANY AREA OF THE LOAD  CONSIDERED UNSAFE DURING HIGH VOLTAGE  LOCAL/REMOTE CONTROL POWER/HV ON/HV OFF:  OPERATION  Allows for command of CONTROL POWER, HIGH  VOLTAGE ON and HIGH VOLTAGE OFF by either the front  EXTERNAL INTERLOCK: The External Interlock  panel controls or external signals via the rear panel  connections are provided on the rear panel interface  external interface connecter.    connecter, pin 3 and pin 4, intended for use in the  connection to a customer provided and implemented  LOCAL CONTROL ‐ For local front panel switch command  external safety switch. The unit will not enable into  of the Control Power functionality a maintained  HIGH VOLTAGE ON unless the interlock circuit is closed.   connection between pin 12 and pin 13 is required. Once  If the interlock is not being used (use is highly  connected as outlined above, the front panel CONTROL  recommended), a jumper must be installed. During high  POWER switch will alternate latch on/latch off with each  voltage operation, opening the External Interlock will  successive pressing of the switch.  For local front panel  cause the unit to revert to the HIGH VOLTAGE OFF  command of the HIGH VOLTAGE OFF functionality a  mode. Subsequent closing of the interlock circuit will  maintained connection between pin 14 and pin 15 is  NOT return the unit to HIGH VOLTAGE ON mode; this  required.  ...
  • Page 24: Digital Interface (Rs-232/Ethernet )

    The factory default Arc Count Shutdown setting of the  circuit limiting assembly. Damage to the power supplies  Arc Intervention circuitry is such that if 25 arcs occur in  internal short circuit limiting assembly is consider  a 5 second time period the unit will shut down into the  misuse of the unit and repairs will not be covered under  POWER DOWN mode displaying an “ARC Fault”. This  the warranty. The ARC Intervention Circuitry is  correlates to 5 arcs per second for a short timeframe.  incorporated and configured to protect the power  Additionally there is an Arc Rate Limiter feature. A real  supply from excessive arcing, make changes to this  time averaging circuit will shut the power supply off  circuitry at your own responsibility and risk.  with an ARC Fault if 50 arcs occur in a 30 second time  Digital Interface (RS‐232/Ethernet)  period. This correlates to 1.67 arcs per second for a long  time period. This allows the unit to operate in an arc  The EVA features standard RS‐232 and Ethernet digital  prone environment, tolerating brief intense arcing but  interface capability. Please see Appendix A for complete  protect itself in the event of excessive long term arcing.  details on functionality and operation.    ARC parameters can be modified by using the digital      interface and provided GUI but changing these settings  can have serious consequences.     NOTE: Making changes to the ARC Intervention Circuitry    along with excessive arcing of the power supply can  thermally overheat and damage the internal short  Note: The service connection to these units must be protected by an appropriately rated and   circuit breaker protected power connection.    Figure 3.1 Typical EVA Operating Setup     EVA Manual  10  118144‐001  REV. A ...
  • Page 25: Figure 3.2A Wiring Diagram For Remote Programming Via Voltage Source

      Figure 3.2A Wiring Diagram for Remote Programming via Voltage Source    Figure 3.2B  Wiring Diagram for Remote Programming via External Resistance  EVA Manual  11  118144‐001  REV. A ...
  • Page 26: Figure 3.3  Remote Monitor Test Point Designations

      Figure 3.3  Remote Monitor Test Point Designations    It is recommended to use relay contacts for S1, S2 and  S1 must be closed to enable HIGH VOLTAGE ON.   S3.  Relays should be located as close as possible to the  Momentary closure of S2 will enable HIGH VOLTAGE ON.  high voltage power supply.  Coils should be driven from  Opening S1 will disable HIGH VOLTAGE ON and switch  isolated sources.  Signals are at 24Vdc, 100mA max, and  the unit to the HIGH VOLTAGE OFF mode.  are only to be used for contact closure.      Figure 3.4 Remote Control of Power ON, High Voltage ON and High Voltage OFF  EVA Manual  12  118144‐001  REV. A ...
  • Page 27: Figure 3.5  External Inhibit Interface Circuit

    Figure 3.5  External Inhibit Interface Circuit      Figure 3.6  External Interlock Interface Circuit  EVA Manual  13  118144‐001  REV. A ...
  • Page 28: Figure 3.7  Remote High Voltage On And Remote High Voltage Off Indicator

    Figure 3.7  Remote High Voltage ON and Remote High Voltage OFF Indicator  Figure 3.8  Remote Overvoltage Adjust Interface EVA Manual  14  118144‐001  REV. A ...
  • Page 29: Figure 3.9  Remote Status And Fault Indicator Interface

      Figure 3.9  Remote Status and Fault Indicator Interface  EVA Manual  15  118144‐001  REV. A ...
  • Page 30: Figure 3.10  Jb1 Rear Panel Interface Connecter

    Signal Parameters Power Supply Common Power Supply Ground Reset/HV Inhibit Toggle to reset latched faults, Ground = Inhibit, Open = HIGH VOLTAGE ON External Interlock +24Vdc @ open, <25mA @ closed External Interlock Return Return for External Interlock. Pins 3 and 4 must be connected to HV enable mA Test Point 0-10Vdc = 0-100% rated output, Zout = 1kΩ, 1% kV Test Point...
  • Page 31: Eva High Voltage Power Supply Principles Of Operation

    Chapter 4   EVA HIGH VOLTAGE POWER SUPPLY PRINCIPLES OF OPERATION  The EVA series of high voltage power supplies utilizes  Simple three/single phase rectification provides the DC  sophisticated power conversion technology. A variety of  buss voltage for the high frequency inverter.    analog, digital and power conversion techniques are  An input line cord, circuit breaker, EMI Filter Assembly,  employed. This Principles of Operation will introduce  contactor, inrush limiting circuitry, bridge rectifier,  the basic function blocks that comprise the EVA power  electrolytic capacitors, rail inductors and rail capacitors  supply. For details on a specific circuit, consult  comprise the basic components required for input line  Spellman’s Engineering Department.  rectification.    The EVA power supply is an AC to DC converter.  Within  Three different input voltages are available for the EVA  the power supply, conversions of AC to DC, high  Series.  If the user is unsure which input voltage is  frequency AC, then to high voltage DC take place.  By  required for the unit on hand, check the identification  reviewing functionality of the subassemblies, a basic  tag on the rear of the power supply.   understanding of the process can be gained.  The customer provided AC power input is provided to  WARNING  the unit via the four conductor AC line cord. Circuit  protection is provided by CB1, a fast acting magnetic  THE ENERGY LEVELS USED AND GENERATED BY  trip type circuit breaker.  The load side of CB1 is  THE POWER SUPPLY CAN BE LETHAL!  DO NOT  connected to EMI filter A2.  The output of the EMI filter  ATTEMPT TO OPERATE THE POWER SUPPLY  connects to K1, a three phase contactor.  K1 provides  UNLESS THE USER HAS A SUFFICIENT KNOWLEDGE  fail‐safe type disconnection of the line voltage to the  OF THE DANGERS AND HAZARDS OF WORKING  power supply rectification circuits.  K1’s coil is controlled ...
  • Page 32: Inverter

    High Voltage Transformer  frequency pulse currents are drawn from the metalized  film high frequency “rail capacitors” C3 and C12.   The output of the Inverter is connected to the primary  The POWER PWB – A6 provides the inrush limiting  of the High Voltage Transformer. The High Voltage  function via R1, R2, R3 and R4. Relays K1 and K2 short  Transformer is a step‐up type.  Typical secondary  out the limiting resistors once the initial charging of C1  voltages are in the range of 1kVac to 5kVac depending  and C2 is complete. Resistors R7, R8, and R10, R11 form  upon the units specific maximum output voltage rating.  two feedback divider circuits with terminating resistors  High Voltage Assembly  located on the SYSTEM CONTROL PWB – A1. These  impedance limited, low voltage + and – rail feedback  The High Voltage Assembly will vary depending upon  signals are monitored and if any abnormal conditions  the model ordered.  The circuitry typically consists of  appear, circuitry will shut down the power supply.    full wave doubler output circuit.   Typically a SYSTEM FAULT and AC FAULT indication will  Output filtering is typically provided by an L‐C type filter.   appear on the front panel if an error in the charging  Voltage feedback for regulation and monitoring is  circuits has occurred.   provided by a high bandwidth resistive/capacitive  compensated feedback divider.  Current feedback for  R5 on the POWER PWB – A6 functions as a bleeder  regulation and monitoring is provided by a sense  resistor, which is used to discharge the front end filter  resistor connected at the low voltage end of the high  capacitors C1 and C2. DS1 provides visual indication  voltage output section.  when DC voltage is present.  This indicator should not  be relied on for confirming the presence or absence of  System Control PWB  the DC voltage in any situation where user safety is of  The majority of control circuits for power supply  concern.   controls are located on the SYSTEM CONTROL PWB – ...
  • Page 33: Eva High Voltage Power Supply Input Voltage & Options

    3kW, 6kW and 12kW units.   Optional beam controller (filament supplies) and gun  180‐264Vac, 1Ø Input ‐ 1PH  output boxes for two channel applications.  This option factory configures EVA units to operate from  Filament Gun Supply, 3 Channel‐ FIL3  180‐264Vac, single phase, 50/60Hz input power.  Optional beam controller (filament supplies) and gun  Available only on 3kW and 6kW units.   output boxes for three channel applications.  360‐528Vac Input ‐ 400VAC  5.10 High Power Filament ‐ HPF  This option factory configures the EVA units to operate  50 amp filament power supply.  from 360‐528Vac, three phase, 50/60Hz input power.  Available only on 12kW units.   5.11 Custom Designed Models ‐ X(#)  High Voltage Cable Length ‐ LL(X)  Units built to customer specifications are assigned an X  number by the factory.  If this unit is an X model, a  Custom length high voltage output cables, indicated in  specification control sheet is added at the end of this  foot measurement units. Various predetermined lengths  instructional manual. Spellman welcomes the  are available along with entirely custom lengths; contact  opportunity to tailor units to fit your requirements or to  Spellman Sales Department for details.   develop new products for your applications. Contact the  Two High Voltage Connecters ‐ HV2  Spellman Sales Department with your need.  Optional two (2) high voltage output connecters that    are connected in parallel for powering two beam  channels with a single high voltage power supply.    EVA Manual  19  118144‐001  REV. A ...
  • Page 34: Eva Beam Controller Introduction

    Chapter 6   EVA BEAM CONTROLLER INTRODUCTION    Description of Beam Controller  (Filament Power Supply)    Multiple beam control units can be provided, allowing 1,  2 or 3 separate electron guns to be independently  operated from a single EVA high voltage power supply.  Each beam control unit consists of a beam controller  and a gun output box. The beam controller is a 1U    (1.75”/44.45mm) rack‐mounted chassis containing the  Figure 6.1 EVA System Block Diagram   filament power, control and emission (beam) current  regulation circuitry. The gun output box contains the  high frequency filament transformer which is referenced  Standard Features  to the high voltage output potential. This box should be  mounted close to the electron gun to minimize the  The beam controller incorporates several standard  length of the high current filament connections. The box  features designed to optimize user utility, satisfaction  also contains emission (beam) current monitoring  and safety.  circuitry and provides a feedback signal used to regulate  FRONT PANEL BEAM OFF/ BEAM ON SWITCHES: These  the emission (beam) current.  intuitive front panel controls allow the user to easily  Each beam control channel if operated alone can utilize  enable/disable the generation of the electron beam.    0 to 100% of the rated emission current capacity of the  FRONT PANEL INDICATOR LAMPS: BEAM ON and BEAM  EVA high voltage power supply. When two or three  OFF indicators are integral with the control switches and  beam control channels are used at the same time, the  are LED illuminated for reliability and long service life.  total system emission current capacity remains the  same. Individual channel programming must be done  FRONT PANEL POTENTIOMETERS: A ten turn ...
  • Page 35: Remote Operating Features

    Limit Set value.  opening the interlock circuit will cause the BEAM ON to  shut off.  This circuit should be used for safety interlock  FRONT PANEL DIGITAL METERS: 3.5 digit meters are  circuits. Spellman strongly recommends the use of  provided to view the Emission (Beam) Current, Filament  External Interlocking for safety purposes.  Limit Set value and Filament Operating Current. A  convenient Preset View Feature is provided: If the BEAM  OFF button is depressed and held in, the emission  System Status and Fault Diagnostic  (beam) current programming value will be displayed in  Display  mA on the right front panel meter. Additionally when  “Dead Front” backlight type indicators provide system  the BEAM OFF button is depressed and held in, the  operation and fault condition information. If a fault  Filament Limit Set value will be displayed in amps on the  occurs the beam controller will revert to the POWER  left front panel meter. When in the active BEAM ON  DOWN mode.  This is indicated by the BEAM ON and the  condition this meter displays the operational filament  BEAM OFF indicator lamps both not being illuminated.  current value.   The applicable fault indicator will be illuminated on the  INTERNAL FAULT PROTECTION:  The beam controller  front panel requiring the user to clear (depress the  continually monitors internal circuits critical to its  BEAM OFF switch, or cycle the AC line power) before the  operation. If one of these circuits malfunctions, the fault  beam can be re‐enabled.  detection circuit turns off the emission (beam) current  and reverts the unit to the POWER DOWN mode, where  neither the BEAM ON nor the BEAM OFF indicator  lamps will be illuminated. The applicable fault indicator  will be illuminated on the fault diagnostic panel,  requiring the user to clear (depress the BEAM OFF  switch, or cycle the AC line power) before the emission ...
  • Page 36: Options

    RMT CNTRL:  Indicates that the programming of the unit  Spellman immediately if damage is evident. Do not  is being accomplished by either the Ethernet or RS‐232  destroy or discard any of the packing material used in a  digital interface. This feature is selectable via the rear  damaged shipment.  After unpacking, inspect the panel,  panel DIP switch, switch position 1. See the section on  chassis, gun output box and cables for visible damage.  Configuration for more details.   Standard Spellman EVA beam controllers are covered by  a warranty. Custom and special order models (with a  FIL LIMIT:  Indicates that the beam controller is limiting  the filament current at the programmed Filament  unique 4 digit X suffix in the model number) are also  Current Limit level.   covered by a warranty. Check the specific warranty  terms by referring to the Warranty document contained  OVER mA:  Indicates the emission (beam) current has  in this operator’s manual.  been actively limited to 105% of maximum rated current  (as per an internal printed circuit board potentiometer  Input Requirements  setting).  Each beam controller chassis operates from 180‐264Vac,  FAULT 1:  Not allocated.  50/60Hz, single phase, 7.5 amps maximum (10 amps  RGLT ERR:  Indicates a failure in the beam controllers  maximum for HPF Option ‐ 50 amp units).   regulation circuitry.  This fault usually occurs when there  Beam controller chassis have front panel holes for  is a lack of output power to maintain proper output  standard EIA rack mounting.  The rack must allow rear  regulation. Possible causes could be due to low AC input  mechanical installation access for cable connections.  voltage (below low line parameters) or a malfunction of  Units are fully enclosed and are suitable for bench or  the power supply preventing it from generating the  tabletop operation.  It is strongly recommended to  voltage/current being requested.   support the chassis by guides or shelves.   ...
  • Page 37       Switch   Name  Programming Feature Switch Position ON  Switch Position OFF 1  RMT CNTRL  Enables remote control via the provided  ON(down) for RMT  OFF(up) for local  Ethernet/RS‐232 interfaces.    CNTRL  control and remote  analog control 2  GUN2  Configures the Beam Controller chassis as  ON(down) for GUN2  OFF(up) for Single Gun  GUN2. Lights up the front panel GUN2  and for GUN1 and  lamp. (See Note 1)  GUN3 in Multi‐Gun  configuration 3  GUN3  Configures the Beam Controller chassis as  ON(down) for GUN3  OFF(up) for Single Gun  GUN3. Lights up the front panel GUN3  and for GUN1 and  lamp. (See Note 1)  GUN2 in Multi‐Gun  configuration 4  SINGLE GUN ...
  • Page 38: Eva Beam Controller Operating Instructions

    SOURCE AND TURNED OFF FOR A MINIMUM OF 5  EVA BEAM CONTROLLER OPERATING  MINUTES BEFORE PROCEEDING!  INSTRUCTIONS  D)  Plug the captive (yet field replaceable) high  voltage output cable attached to the gun output box  6.10 Operation  into the rear panel high voltage connector of the EVA  WARNING  high voltage power supply and secure properly.  E)  Connect the captive two conductor filament  THIS EQUIPMENT’S OUTPUT IS REFRENCED TO  output cable that exits the gun output box to the  DANGEROUS VOLTAGES THAT MAY BE FATAL.   filament of the electron gun. Either wire can be  PROPER GROUNDING OF ALL HIGH VOLTAGE  connected to which ever terminal of the filament  EQUIPMENT IS ESSENTIAL.  desired as there is no polarity orientation. Make certain  WARNING  the connections are secure due to the high current  output (35 amp standard or optional 50 amp) of the  BEFORE CONNECTING THE POWER SUPPLY TO THE  filament power supply.   AC LINE, FOLLOW THIS STEP‐BY‐STEP PROCEDURE.  F)  For initial turn‐on, rotate the front panel  DO NOT CONNECT THE POWER SUPPLY TO THE AC  Emission (beam) Current control potentiometer fully  LINE UNTIL STEP ‘G’ IS REACHED. FAILURE TO  counter‐clockwise to the zero position. Rotate the front  FOLLOW THESE PROCEDURES MAY VOID THE  panel Filament Limit Set control potentiometer fully  WARRANTY.  counter‐clockwise to the zero position.     G)  The input power cable may now be connected ...
  • Page 39 the desired level of the Emission (beam) Current and  lamp will flash. The applicable fault indicator will be  Filament Limit Set continue holding in the BEAM OFF  illuminated on the front panel requiring the user to  switch and rotate the applicable control dial while  clear (depress the BEAM OFF switch, or cycle the AC line  noting its corresponding meter reading. Release the  power). The EVA high voltage power supply fault is  BEAM OFF switch.  cleared by cycling the CONTROL POWER ON switch,  cycling the AC line power or by toggling the Reset/HV  NOTE:  No actual electron beam is being produced at  Inhibit (50 pin connector pin 2) signal line.  this time, but the filament is operating at the preheat  WARNING  current levels.  M)  Depress the HV ON switch on the EVA high  AFTER TURN OFF, DO NOT HANDLE THE OUTPUT  voltage power supply.  The red light inside the switch  UNTIL THE CAPACITANCE HAS BEEN DISCHARGED!  should illuminate and the output will slow start up to  LOAD CAPACITANCE MAY BE DISCHARGED BY  the preset level output voltage under a no load current  SHORTING TO GROUND.  condition.  WARNING  NOTE:  The EVA series is equipped with a slow start  circuit that ramps the output up to its maximum setting  DANGER ‐ THE VOLTMETER ON THE EVA HIGH  in approximately 6 seconds after the HV ON switch is  VOLTAGE POWER SUPPLY FRONT PANEL DOES NOT  depressed.  DISPLAY THE OUTPUT VOLTAGE WHEN THE  POWER IS TURNED OFF, EVEN IF A CHARGE STILL  N)  Depress the BEAM ON switch on the beam  EXISTS ON THE OUTPUT.  controller.  The red light inside the switch should  illuminate and the emission (beam) current will slow  CAUTION ...
  • Page 40: 6.11 Standard Features

    Figure 6.2  Typical Operating Setup   6.11 Standard Features  LOCAL CONTROL ‐ Local programming (front  A general note on remote interface circuitry and remote  panel/internal control) will enable the front panel  signal grounding:  potentiometers for Emission (beam) Current and  Filament Limit Set, and an internal factory preset  When usage applications dictate, electrical isolation  potentiometer to set the Filament PreHeat. This is  may be required when interfacing with beam controller  accomplished by setting the rear panel DIP switch,  in question.  For power control signals such as  switch 1 position to the OFF (up) position. A jumper  EXTERNAL INTERLOCK, BEAM OFF and BEAM ON,  should be placed between the rear panel 25 pin female  isolated relay contacts should be used. For status signals  D connector pins 8/9, pins 10/11 and pins 12/13 to  and control signals such as BEAM ON, BEAM OFF, etc.  enable local Filament Limit Set, Beam Current Program  opto‐isolation should be used. When usage applications  and Filament Preheat control respectively.    dictate, analog programming and monitoring signals  may require isolation via analog isolation amplifiers. All  REMOTE CONTROL ‐ For remote programming a positive  interface cables should be properly shielded.  All power  polarity, ground referenced 0‐10Vdc source is applied to  supply signals should be referenced to the power  the rear panel 25 pin female D connector pin 8, pin 10  supplies signal ground on the rear panel interface  and pin 12 for Filament Limit Set, Beam Current  connecter.   Program and Filament Preheat control respectively.    Any jumpers for local control should be removed and  LOCAL/REMOTE PROGRAMMING: Allows adjustment of  the programming signals should be referenced to pin 1,  the Emission (beam) Current, Filament Limit Set and  signal ground.   See Figure 6.3 for more details.  Filament Preheat via the front panel/internal controls ...
  • Page 41: Figure 6.3 Remote Programming Via Voltage Sources

    An alternate method of controlling the output remotely  interface. BEAM OFF and BEAM ON are controlled by  is by using external resistance such as a potentiometer  momentary normally closed; normally open contacts,  or a resistor network.  See Figure 6.4 for more details.  respectively between pins 14 and 15, and pins 15 and  16.  See Figure 6.6 for more details.  REMOTE MONITORS:  Test points (monitors) are made  available on the rear panel interface connecter for  EXTERNAL INTERLOCK: The External Interlock  monitoring the Emission (beam) Current and Filament  connections are provided on the rear panel interface  Current; pin 6 and pin 5 respectively. The test points are  connecter, pin 3 and pin 4. They are intended for use in  always positive, scaling is such that 0‐10Vdc  the connection to a customer provided and  corresponds to 0‐100% rated output. Test points have  implemented external safety switch.  The unit will not  an output impedance of 4.99k ohms, ±1%.  See Figure  operate unless the external interlock circuit is closed.  If  6.5 for more information.  the interlock is not being used (use is highly  recommended), a jumper must be installed. During  LOCAL/REMOTE:  BEAM ON/BEAM OFF: Allows for  operation, opening the external interlock will cause the  command of BEAM ON and BEAM OFF by either the  unit to revert to the BEAM OFF mode. Subsequent  front panel controls or external signals via the rear  closing of the interlock circuit will NOT return the unit to  panel 25 pin external interface connector.    BEAM ON mode; this must be accomplished by  LOCAL CONTROL ‐ For local front panel command of the  depressing the BEAM ON switch (be it local or remote).   BEAM OFF functionality a maintained connection  See Figure 6.7 for more details.   between pin 14 and pin 15 is required.   REMOTE BEAM ON/OFF INDICATORS: Allows for the  REMOTE CONTROL – Remote control of BEAM ON and  remote monitoring of BEAM ON/OFF. See Figure 6.8  BEAM OFF can be accomplished via the rear panel   ...
  • Page 42: Figure 6.4 Remote Programming Via Resistance

      Figure 6.4 Remote Programming via Resistance    Figure 6.5 Remote Monitor Designations  EVA Manual  28  118144‐001  REV. A ...
  • Page 43: Figure 6.6 Remote Beam On / Beam Off

      Figure 6.6 Remote BEAM ON / BEAM OFF      Figure 6.7 External Interlock Interface Circuit        EVA Manual  29  118144‐001  REV. A ...
  • Page 44: Figure 6.8 Remote Beam On /Beam Off Indicator

      Figure 6.8 Remote BEAM ON /BEAM OFF Indicator          EVA Manual  30  118144‐001  REV. A ...
  • Page 45   = Denotes jumper connection for simplified front panel operation  Table 6.2 Beam Controller 25 Pin D Remote Interface Connector       EVA Manual  31  118144‐001  REV. A ...
  • Page 46: Maintenance

    Chapter 7   MAINTENANCE  equipment, including an oscilloscope, a high impedance  This section describes periodic servicing and  voltmeter, and a high voltage divider (such as the  performance testing procedures.  Spellman HVD‐100) is needed for performance tests.  All  WARNING  test components must be rated for applicable operating  voltage.  THIS POWER SUPPLY GENERATES VOLTAGES THAT  High Voltage Dividers  ARE DANGEROUS AND MAY BE FATAL.  OBSERVE EXTREME CAUTION WHEN WORKING  WITH HIGH VOLTAGE.  Periodic Servicing  Approximately once a year (more often in high dust  environments), disconnect the power to the unit and  remove the top cover.  Use compressed air to blow dust  out of the inside of the unit. Avoid touching or handling  the high voltage assembly. Be sure that the fan is not  obstructed and spins freely. The fan has sealed bearings  and does not need lubrication. Be sure to replace the  cover before operating for proper cooling.  Turn the chassis over and remove the bottom cover.   Use compressed air to blow dust out. NOTE:  On 10kV  and below, an air insulated high voltage section is used.   Avoid touching or handling the high voltage assembly.   Be sure to replace the bottom cover before operating  High voltage dividers for precise measurements of  the unit.  output voltage with accuracy up to 0.1% are available  Performance Test  from Spellman. The HVD‐100 is used for voltages up to  100kV, the HVD‐200 measures up to 200kV and the  WARNING  HVD‐400 measures up to 400kV.  The Spellman HVD  divider is designed for use with differential voltmeters  HIGH VOLTAGE IS DANGEROUS. ONLY QUALIFIED ...
  • Page 47: Replacement Parts

    Chapter 8   REPLACEMENT PARTS  When requesting engineering or applications  Replacement Parts  information, please state the model and serial number  Contact the Spellman Customer Service Department for  of the power supply.  If specific components or circuit  parts lists for specific models.  sections are involved in the inquiry, it is helpful to  indicate the component symbol number(s) shown on  Spellman provides parts and subassemblies for its high  the applicable schematic diagram.  voltage power supplies but recommends that only  qualified personnel perform repairs.  High voltage is  When ordering spare parts, please specify the part’s  dangerous; even minor mistakes in repairs can have  description, the part’s reference designation or part  serious consequences.   number, and the model and serial number of the unit.   Digital photographs can be very helpful in identify  When requesting parts, please provide the complete  components and/or assemblies.   model number and serial number of the power supply  in question.    Correspondence and Ordering   Spare Parts  Each Spellman power supply has an identification label  on the rear of the chassis that bears its model and serial  number.  EVA Manual  33  118144‐001  REV. A ...
  • Page 48: Factory Service

    Chapter 9   FACTORY SERVICE  Number.  A more detailed estimate will be made when  Warranty Repairs  the power supply is received at the Spellman Repair  Center.  In the event that repair work is extensive,  During the Warranty period, Spellman will repair all  Spellman will call to seek additional authorization from  units free of charge.  The Warranty is void if the unit is  your company before completing the repairs.  worked on by other than Spellman personnel.  See the  Warranty in the rear of this manual for more  information.  Follow the return procedures described in  Ordering Options and Modifications  Section 8.2.  The customer shall pay for shipping to and  from Spellman.   Many of the options listed in Chapter 5 can be  retrofitted into Spellman power supplies by our factory.   For prices and arrangements, contact our Sales  Factory Service Procedures  Department.  Spellman has a well‐equipped factory repair  department. If a unit is returned to the factory for  Shipping Instructions  calibration or repair, a detailed description of the  specific problem should be attached.  All power supplies returned to Spellman must be sent  shipping prepaid.  Pack the units carefully and securely  For all units returned for repair, please obtain an  in a suitable container, preferably in the original  authorization to ship from the Customer Service  container, if available.  The power supply should be  Department, either by phone or mail prior to shipping.   surrounded by at least four inches of shock absorbing  When you call, please state the model and serial  material.  Please return all associated materials, i.e. high  numbers, which are on the plate on the rear of the  voltage output cables, interconnection cables, etc., so  power supply, and the purchase order number for the ...
  • Page 49 The buyer’s sole remedy for a claimed breach of this warranty, and Spellman’s sole liability is limited, at Spellman’s discretion, to a refund of the purchase price or the repair or replacement of the power supply at Spellman’s cost. The buyer will be responsible for shipping charges to and from Spellman’s plant. The buyer will not be entitled to make claim for, or recover, any anticipatory profits, or incidental, special or consequential damages resulting from, or in any way relating to, an alleged breach of this warranty.

Table of Contents