高压电源的特点与设计.pdf

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1、高压电源的特点与设计演讲者：戴斌世纪电源网版主：乞力马扎罗的雪联系方式：ben.day@163.com高压电源的广泛应用高压电源在电源领域中属于特种电源，它的应用是非常广泛的，其应用领域主要在以下方面：高压放电类高压静电场类电子与离子加速器类高压电源电路结构特点特点21特点4特点3高压变压器的特点高压变压器等效模型高压变压器绕组实例这种结构的绕组通常称为蜂窝式绕组或蜂房式绕组，结构很复杂，需要用专用的绕线机才能够完成。高压变压器绕组实例因为蜂窝式绕组结构复杂，工艺难度很大，所以高压绕组常会采用多槽骨架的绕组结构。可有效降低分布电容，并保证绕组绝

2、缘。常用高压电源电路结构特点特点21特点4特点3直流高压电源整流滤波电路特点因为直流高压电源的输出电压很高，所以次级通常采用倍压整流电路或多绕组分别整流后串联的结构。通常采用电容滤波，极少采用LC滤波。半波偶数倍压整流电路元件的电压应力：最低端的电容C电压应力为Up，其他的电容电压应力为2Up，二极管的电压应力为2Up，变压器次级峰值电压为Up。半波奇数倍压整流电路元件的电压应力：最低端的电容C电压应力为Up，其他的电容电压应力为2Up，二极管的电压应力为2Up，变压器次级峰值电压为Up。全波偶数倍压整流电路全波奇数倍压整流电路倍压整流电路的优

3、缺点优点：变压器匝比小，次级输出电压低，变压器工艺较简单；次级匝数较少，分布电容相对较小；对输出功率有自动限制功率的能力。缺点：带负载能力差，不适合大功率应用；输出高频纹波比较大；电压建立时间长，某些应用被限制。变压器次级多绕组整流串联适用于几KW至几十KW的大功率高压电源。例如医院做胸透的X光机高压电源，一般需要50~80KW的瞬间功率，最高电压约150KV，要求KV与mA上升时间在几个毫秒内，越快越好。多会采用这种结构的电路。常用高压电源电路结构特点特点21特点4特点3高压电源采样电路特点R1C1R2C2分压用的高压电阻的分布电容较小，所以

4、可以用外部并联已知固定电容的R3方式来消除分布电容的不确定性的影C3方式来消除分布电容的不确定性的影响。并联电容容量通常在几十pF到1nF左右。实际电路中，高压电阻并R4联的C1、C2、C3等电容容量比上面C4公式中的数值略大。目的是给反馈环路提供一个超前补偿，增加反馈环路的带宽。高压电源采样电路特点陶瓷电容A陶瓷电容B常用高压电源电路结构特点特点21特点4特点3高压电源功率变换电路特点48V/10A，600W通讯电源30KV/20mA，600W高压电源可选功率变换拓扑方案：可选功率变换拓扑方案：1，双管正激1，电压型BUCK+不可控逆变电路2

5、，PWM半桥2，电流型BUCK+不可控逆变电路3，LLC半桥/全桥3，带辅助谐振网络的移相全桥4，移相全桥4，LC/LCC/LLCC谐振变换器注：关于高压电源功率变换拓扑的简介，可以参考作者在21dianyuan网的另一篇PPT文档《高压电源电路与应用》LC/LCC/LLCC谐振变换器LC/LCC/LLCC谐振变换器LC/LCC/LLCC谐振变换器此外，根据电路我们知道，整流二极管导通电流在半个周期内的平均电流应等于输出电流。其中，I表示近似为表示近似为正弦波的电感电流峰值Lmω=2πf，f是开关频率若整流二极管的导通角为αLC/LCC/LLC

6、C谐振变换器我们将升压变压器、整流桥、滤波电容与负载等效为一个RC网络。采用正弦近似的方法，把逆变器输入方波用其傅立叶展开后的基波代替。LC/LCC/LLCC谐振变换器我们需要定义2个变量，一个是λ，是Cp上电压基波峰值通过变压器到1输出电压Vo的增益系数。另一个定义的变量是θ，是这个RC网络输入电压与电流相位之差。由于Re上消耗的功率应该等于输出负载Ro的功率，所以我们得到：LC/LCC/LLCC谐振变换器C2=Ce+Cp定义L1、C1串联谐振频率为fr，开关频率为fs，ω=2πfs，定义L1、C1串联电路阻抗为Z1，L2、C2、R并联电路阻

7、抗为Z2，定义F=fs/frLC/LCC/LLCC谐振变换器这样我们就可以求得从输入到等效负载网络的基波增益M1表达式：LC/LCC/LLCC谐振变换器LC/LCC/LLCC谐振变换器在直流高压电源中，我们需要求解的是直流电压增益，设为K，则DCLC/LCC/LLCC谐振变换器在前面的计算中，我们用到了两个自定义的变量λ与θ，这2个变量可以通过详细1分析电路的工作时序，用整流二极管的导通角α来表达出来，下面直接给出二者的表达式，详细的推导过程，请参考论文：1、AnRCLoadModelofParallelandSeries-ParallelRe

8、sonantDC-DCConverterswithCapacitiveOutputFilterAuthor：GregoryIvenskyetc.2、考