直流高壓發生器在設計中的四大關鍵之處

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

一、系統方案設計

        現有的基于開關電源技術的直流高壓發生器一般都工作在20kHz，在該設計中用40kHz的工作頻率，開關器采用MOSFET（金屬氧化物半導體現場效應晶體管）。因工作頻率提高，設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減小，現場使用更方便，工作頻率的提高使輸出電壓紋波系數也進一步減小。

        輸入為交流220V，經交流-直流-交流-直流4個環節得到直流負高壓。交流220V先經EMI（電磁干擾）濾波環節，EMI濾波網絡可防高頻電路產生的大量高次諧波進入電網，也可組織電網諧波進入整流電路；接下來進入PFC（功率因數校正）模塊，PFC模塊英語提高本裝置的功率因數；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的占空比實現電壓調節，將工頻整流的300V變換成穩定的最大值為160V的直流電壓；全橋逆變部分負責將此穩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將方波電壓初步升壓；最后經8級倍壓電路升壓得到120kV穩定直流高壓。

二、驅動電路設計

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

三、開關管緩沖電路設計

        板橋穩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，本事開關器件選用的是MOSFET，其關斷期間的電流下降速度很快，開關管漏源極間的電壓開始顯著上升之前，其電流已降到零。

四、升壓變壓器設計

        升壓變壓器變比設計為1:60，副邊匝數為2600匝，多匝細小的導線繞在磁芯骨架上，相鄰導線間的間隙非常狹小，產生寄生電容，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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