一種小功率高壓電源的設計

　　所謂開(kāi)關(guān)電源，故名思議，就是這里有一扇門(mén)，一開(kāi)門(mén)電源就通過(guò)，一關(guān)門(mén)電源就停止通過(guò)，那么什么是門(mén)呢，開(kāi)關(guān)電源里有的采用可控硅，有的采用開(kāi)關(guān)管，這兩個(gè)元器件性能差不多，都是靠基極、（開(kāi)關(guān)管）控制極（可控硅）上加上脈沖信號來(lái)完成導通和截止的，脈沖信號正半周到來(lái)，控制極上電壓升高，開(kāi)關(guān)管或可控硅就導通，由220V整流、濾波后輸出的300V電壓就導通，通過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器傳到次級，再通過(guò)變壓比將電壓升高或降低，供各個(gè)電路工作

開(kāi)關(guān)級電路原理圖如圖6所示。這里開(kāi)關(guān)級的負載是高頻高壓變壓器，它的輸入特性與負載的特性有關(guān)。在高壓小功率應用中，由于輸出電流小，負載電阻大，次級整流二極管的導通角很小。為便于建立仿真模型?？珊雎载撦d電阻的影響。

圖6 開(kāi)關(guān)電路電原理圖

由于應用了仿真技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗過(guò)程，降低了設計周期。用PSPICE仿真程序對圖6電路分為輕載10μA和重載1mA兩種情況進(jìn)行仿真，結果見(jiàn)圖7(a)和圖8(a)。在以后進(jìn)行的電路實(shí)驗中，實(shí)測的電流波形見(jiàn)圖7(b)和圖8(b)與仿真的波形基本相符。另外，從仿真波形還可看到輕載時(shí)的浪涌電流峰值較大，與重載時(shí)幾乎相等。變壓器空載損耗增加，導致變壓器發(fā)熱，這是需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。

圖7 輸出電流為10μA時(shí)的變壓器初級電流波形

圖8 輸出電流為1mA時(shí)的變壓器初級電流波形

　　七、結語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)小批量生產(chǎn)和幾年的裝機使用，證明該電源達到了設計要求，性能穩定、可靠，可以替代同種類(lèi)產(chǎn)品（例如日本某公司生產(chǎn)的湯姆遜電源）。

　　在X射線(xiàn)增強器生產(chǎn)工序中，需配置一臺大功率的高壓（輸出電壓高達30kV）電源，對半成品進(jìn)行老化，打毛刺。由于本電源性能已滿(mǎn)足上述要求，可以用來(lái)替代這臺大功率電源，既節省了設備，又縮短了生產(chǎn)加工周期。

　　本文論述了一種小型化的高壓電源，它一改傳統的高、低壓組合式為一體化式，從而使體積、重量都大大減小。同時(shí)指出了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在高壓小功率電源應用中存在的問(wèn)題和解決辦法。在研制和實(shí)驗過(guò)程中應用了PSPICE仿真技術(shù)，給出實(shí)測和仿真波形。