直流高壓發(fā)生器在設(shè)計中的四大關(guān)鍵之處

        直流高壓發(fā)生器是電力試驗中常用設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用與電力電纜、避雷器等泄漏電流試驗，本文基于開關(guān)電源技術(shù)的直流高壓發(fā)生器輸出電壓為120kV、輸出電流為5mA、工作頻率為40kHz。因輸出電壓較高，設(shè)計中有一些特殊問題，現(xiàn)討論其中的4大關(guān)鍵之處。

一、系統(tǒng)方案設(shè)計

        現(xiàn)有的基于開關(guān)電源技術(shù)的直流高壓發(fā)生器一般都工作在20kHz，在該設(shè)計中用40kHz的工作頻率，開關(guān)器采用MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體現(xiàn)場效應(yīng)晶體管）。因工作頻率提高，設(shè)備中用的高頻變壓器的體積和重量都進一步減小，整個裝置的體積和重量也相應(yīng)減小，現(xiàn)場使用更方便，工作頻率的提高使輸出電壓紋波系數(shù)也進一步減小。

        輸入為交流220V，經(jīng)交流-直流-交流-直流4個環(huán)節(jié)得到直流負高壓。交流220V先經(jīng)EMI（電磁干擾）濾波環(huán)節(jié)，EMI濾波網(wǎng)絡(luò)可防高頻電路產(chǎn)生的大量高次諧波進入電網(wǎng)，也可組織電網(wǎng)諧波進入整流電路；接下來進入PFC（功率因數(shù)校正）模塊，PFC模塊英語提高本裝置的功率因數(shù)；工頻整流模塊用全橋整流方式，將交流220V整流為約300V直流，此電壓歲隨電網(wǎng)電壓的波動而變化；通過改變半橋電路部分MOSFET的占空比實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，將工頻整流的300V變換成穩(wěn)定的最大值為160V的直流電壓；全橋逆變部分負責(zé)將此穩(wěn)定的直流電壓逆變成40kHz的交流方波電壓初步升壓；變比為1:60的脈沖升壓變壓器負責(zé)將方波電壓初步升壓；最后經(jīng)8級倍壓電路升壓得到120kV穩(wěn)定直流高壓。

二、驅(qū)動電路設(shè)計

        一般的開關(guān)電源設(shè)計都是采用專用的電源芯片，這些芯片本身驅(qū)動能力夠大，或直接驅(qū)動MOS-FET，或通過脈沖變壓器驅(qū)動，一般都可滿足驅(qū)動要求。

三、開關(guān)管緩沖電路設(shè)計

        板橋穩(wěn)壓和全橋逆變生涯部分都是帶有高頻變壓器的變換器，高頻變壓器都存在漏感，本事開關(guān)器件選用的是MOSFET，其關(guān)斷期間的電流下降速度很快，開關(guān)管漏源極間的電壓開始顯著上升之前，其電流已降到零。

四、升壓變壓器設(shè)計

        升壓變壓器變比設(shè)計為1:60，副邊匝數(shù)為2600匝，多匝細小的導(dǎo)線繞在磁芯骨架上，相鄰導(dǎo)線間的間隙非常狹小，產(chǎn)生寄生電容，如將其等效的集中到繞組的兩端來考慮，其容量值將達到幾千pF，寄生電容C的兩端加上高頻交流電壓時，每個周期都有電流流過。

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