能夠產(chǎn)生連續電弧的1kV電源

設計一種能夠產(chǎn)生連續電弧的高壓開(kāi)關(guān)電源可能是具有挑戰性的。這種小巧高效的開(kāi)關(guān)電源在輸出功率為 20W 時(shí)可輸出 1kV電壓，并能耐受連續電?。炊搪罚▓D 1）。它使用標準的市售元件。使用R1將開(kāi)關(guān)穩壓控制器LTC1871設定在120kHz的額定工作頻率。該電路像間斷式回掃電路一樣工作，在 C1上產(chǎn)生 333V 電壓。二極管/電容器電荷泵倍增器把該電壓升高到三倍，在輸出端產(chǎn)生1000V 電壓。圖 2 示出了該電路產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)波形。當初級開(kāi)關(guān) Q1 導通時(shí)，輸出整流器被反向偏置，能量存儲于變壓器 T1 中。當 Q1 截止時(shí)，能量傳輸到次級線(xiàn)圈，C2 和 C3 通過(guò)整流器提高輸出電壓。初級電壓升高，并通過(guò)變壓器和整流器 D1 箝位為C1上的電壓。變壓器耦合良好，所以漏電感幾乎不會(huì )造成電壓尖脈沖?？缃釉诔跫壘€(xiàn)圈上的小型 RC阻尼器可衰減阻尼振蕩，并降低 EMI（電磁干擾）。

為了起到限流保護作用，圖 1 所示電路包含兩個(gè)有源電路和一個(gè)無(wú)源元件。電流檢測電阻器 R2 上的電壓把峰值初級電流限制在 7.5A。Q2起次級限流作用。請注意 圖2中波形2的電流上升前沿上的凸起。該凸起與波形 4 中 R3 兩端電壓正偏移一致，它是 C2 和 C3 的刷新電流。當電路過(guò)載時(shí)，這一電流凸起大得足以增強 Q2，從而折返負載電流（圖 3）。硬短路造成的功率耗散相對較低。不用Q2來(lái)進(jìn)行次級限流的 ，就 會(huì )導致短路電流和內部功耗大大增加，從而導致初級開(kāi)關(guān) Q1失效。R4為電源提供負載阻抗。

該負載有助于限制倍增器電容器和二極管中的峰值電流應力。不要降低 R4的額定功率，因為連續弧期間的功耗可能很大。假如 R4未能斷開(kāi)，反饋電路就會(huì )強制進(jìn)行一個(gè)完整的工作周期，帶來(lái)災難性后果。R4的值太低可能招致電路燒毀和數小時(shí)的調試工作。電弧是最令人緊張的，輸出電容器不斷地充電和放電（圖 4）。作為最終的品質(zhì)因數，電路的效率很高（圖 5）。在 12V 輸入電壓和 20W 滿(mǎn)負載時(shí)，效率達到 87.3%，并在 24W 過(guò)載時(shí)升高到 87.7%。

那么，該電路適合哪些應用呢？也許適用于電池供電的滅蟲(chóng)器。并且，正如把火線(xiàn)掠過(guò)接地的檔案柜一樣，這是一種很棒的工具，可以用來(lái)使生產(chǎn)車(chē)間里收聽(tīng)調幅電臺的人聽(tīng)不清節目。該電路大概還不能提供足夠大的能量，無(wú)法用作等離子體切割機的離子發(fā)生器，但我認識的一位工程師愿意試一試。該電路的一個(gè)老版本使用了單片開(kāi)關(guān)電源，并使用了適合于香蕉形插接件的材料，能產(chǎn)生明亮的橙色光和足夠的熱量（還有大量的臭氧），從而引發(fā)將它用作滅火器想法。

作者:Robert Sheehan，Linear Technology，Milpitas，CA