一種小功率高壓電源的設計

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

開關級電路原理圖如圖6所示。這里開關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。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。可忽略負載電阻的影響。

圖6 開關電路電原理圖

由于應用了仿真技術，大大簡化了實驗過程，降低了設計周期。用PSPICE仿真程序?qū)D6電路分為輕載10μA和重載1mA兩種情況進行仿真，結果見圖7(a)和圖8(a)。在以后進行的電路實驗中，實測的電流波形見圖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的浪涌電流峰值較大，與重載時幾乎相等。變壓器空載損耗增加，導致變壓器發(fā)熱，這是需要進一步解決的問題。

圖7 輸出電流為10μA時的變壓器初級電流波形

圖8 輸出電流為1mA時的變壓器初級電流波形

　　七、結語

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

　　在X射線增強器生產(chǎn)工序中，需配置一臺大功率的高壓（輸出電壓高達30kV）電源，對半成品進行老化，打毛刺。由于本電源性能已滿足上述要求，可以用來替代這臺大功率電源，既節(jié)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(tǒng)的高、低壓組合式為一體化式，從而使體積、重量都大大減小。同時指出了開關電源技術在高壓小功率電源應用中存在的問題和解決辦法。在研制和實驗過程中應用了PSPICE仿真技術，給出實測和仿真波形。