戴斌 高压电源的特点与设计
光电倍增管高压电源设计
光电倍增管高压电源设计作者：夏江涛房润晨袁昌斌来源：《现代电子技术》2010年第02期摘要:介绍了一种基于脉宽调制( PWM) 技术的高电压、低电流稳压电源,主要用于光电倍增管等光电探测器的高压偏置源。
采用集成电路控制方案,由PWM集成控制器SG3524产生脉宽可调制的矩形波控制信号,选用自制的高频变压器实现脉冲升压,通过倍压整流方式实现直流高压输出。
经过实验测试,当输出高压为1 200 V时,输出电压稳定度高,纹波系数小于1%。
该电源的性能稳定可靠,可用作多种便携式探测设备中的高压偏置源。
关键词:开关电源;脉宽调制;倍压整流;变压器;光电倍增管中图分类号:TN86文献标识码:B文章编号:1004-373X(2010)02-201-04Design of High_voltage Power Supply in PhotomultiplierXIA Jiangtao,FANG Runchen,YUAN Changbin(College of Electronic & Information Engineering,Nanjing University of Information Science & Technology,Nanjing,210044,China)Abstract:A high_voltage under_current stable power based on PWM technology is introduced,which is principally used as the photoelectric detector′s high_voltage power such as photomultiplier.The switching mode power adopts integrated circuit ,which is integrated controller SG3524,producing pulse_width modulating squarewave control signal.The power supply adopts homemade high_frequency transformer to realize step_up pulse and get the high_voltage output by voltage doubling rectifying circuit.In the experiment,the output is high stable and the ripple factor is less than 1%.The power is stable and reliable,it can be used as the portable detection equip ment′s high_voltage power.Keywords:switching mode power supply;pulse width modulation;voltage doubling rectifying circuit;transformer;photomultiplier0 引言便携式设备应具备体积小,轻便、移动性好等优点。
电力系统高压电气设备试验与安全管理 戴志斌
电力系统高压电气设备试验与安全管理戴志斌摘要：在电力系统中，高压电气设备的复杂程度越来越高，为了避免电力故障的出现，确保电力系统的正常运行，必须要做好电力系统中高压电气设备的实验工作以及安全管理工作，以确保电力系统在运行过程中的安全性与稳定性。
关键词：电力系统；高压电器设备实验；安全管理；有效措施1 引言电力系统的安全与稳定跟人们生活生产都有密不可分的关系，电力系统电力资源已经深入到人们的生活中，人们正常的生活和工作都离不开电力的支持。
电气设备的检修试验是保障电力系统正常运行的关键，因此需要足够的重视，需要有相关专业的人员定期进行电力电气设备的检修与维护，进而保障电气设备的安全，为人们生产生活提供稳定的电力支持。
随着电力工业的飞速发展，电气设备逐渐高级起来，像机组参数、系统电压等级等都在逐步提高。
我们都知道，要保证有质量的满足社会的用电需求，就必须要有稳定、持续的高压电气设备，所以需要做好高压设备检修工作。
2 高压电气设备试验的内容2.1 绝缘特性试验对高压电气设备进行绝缘特性试验是非常必要的，通过测量高压电气设备的参数能够很好的检验高压电气设备的运行情况。
如绝缘电阻的参数检验，泄露电流的参数检验等，这些参数的检验可以对电气设备的运行状况进行检验，但是仅仅靠这种检验方法来判定电气设备的绝缘性能是不够的。
2.2 破坏性试验破坏性试验也是电气设备检验的重要内容，通过破坏性试验的检验可以对电气设备在超出承受电压的情况下，电气设备的运行状况进行检验，破坏性试验相比绝缘性试验更为严格，破坏性检验对电气设备的绝缘性会产生一定的影响，因此在高压电气设备检验过程中要适当运用两种检验方法，同时要确保试验设备的完整。
3 现阶段我国高压电气设备检修试验存在的问题3.1 高压电气设备检修试验技术存在的问题工作总结发现，在高压电气设备检修试验工作中，由于涉及的技术与要素相对较多，因此在实践操作中或出现各种问题，影响检修试压结果出现试验误差，影响设备乃至电力系统运行的稳定与安全。
高压电源原理
高压电源原理一、引言高压电源是电子设备中的重要组成部分，用于提供稳定、可靠的高电压电源。
本文将从电源设计、电压转换、电流控制、稳定性与可靠性、保护措施、电磁兼容性、输出特性、效率与散热等方面，对高压电源的原理进行深入探讨。
二、电源设计1.输入电源：高压电源的输入电源通常为低压直流电源，如12V 或24V。
2.变压器：高压电源的核心部件是变压器，它负责将输入的低压直流电源转换为所需的高压交流电源。
3.整流电路：高压电源的整流电路负责将变压器输出的交流电源转换为高压直流电源。
4.控制电路：高压电源的控制电路负责控制电源的输出电压和电流，以确保电源的稳定性和可靠性。
三、电压转换1.变压器匝数比：通过改变变压器的匝数比，可以实现对输出电压的调节。
2.调压器：调压器是一种用于调节输出电压的装置，它可以根据需要调整输出电压的大小。
3.稳压器：稳压器是一种用于保持输出电压稳定的装置，它可以通过自动调整输出电压的大小，确保输出电压的稳定。
四、电流控制1.限流保护：高压电源通常配备限流保护功能，当输出电流超过设定值时，电源会自动切断输出，以保护负载和电源本身。
2.过热保护：高压电源还配备过热保护功能，当电源内部温度过高时，电源会自动切断输出，以防止过热对电源和负载造成损害。
五、稳定性与可靠性1.稳定性：高压电源的稳定性是其重要性能之一，它可以通过自动调整输出电压和电流的大小，确保负载的正常运行。
2.可靠性：高压电源的可靠性是其关键性能之一，它可以通过采用高质量的材料和严格的生产工艺，确保电源的长期稳定运行。
六、保护措施1.过压保护：当输出电压过高时，高压电源会自动切断输出，以保护负载和电源本身。
2.过流保护：当输出电流过大时，高压电源会自动切断输出，以保护负载和电源本身。
3.短路保护：当负载发生短路时，高压电源会自动切断输出，以防止短路对电源和负载造成损害。
4.过温保护：当电源内部温度过高时，高压电源会自动切断输出，以防止过热对电源和负载造成损害。
电路设计中的高压电源与放大电路技术
电路设计中的高压电源与放大电路技术电路设计是现代科技发展不可或缺的一部分。
在众多的电路设计中，高压电源与放大电路技术是其中非常关键的一环。
本文将探讨高压电源与放大电路技术在电路设计中的重要性，以及相关的设计原则和注意事项。
一、高压电源的设计与应用高压电源通常用于供应高压设备或驱动高压负载。
在电子设备中，例如电子显微镜、激光器、通信设备等均需要使用高压电源。
高压电源的设计考虑了多个因素，如输出电流、输入电压范围、稳定性、效率等。
在实际设计中，需要根据具体的需求选择合适的拓扑结构和元件。
常见的高压电源拓扑结构包括电荷泵、正反馈变压器、骨架结构等。
每种结构都有其适用的场景和特点。
例如，电荷泵结构适合低功耗、低电流输出的场合；正反馈变压器结构则适用于高功率、高电流输出的场合。
此外，高压电源需要考虑稳定性，通过添加反馈回路和稳压控制电路来实现输出稳定。
二、放大电路的设计与优化放大电路是电子设备中至关重要的部分，用于放大信号。
在设计放大电路时，需要考虑增益、带宽、失真等因素。
同时，也需要关注电路的稳定性、抗干扰能力和功耗等方面的优化。
在放大电路中，常见的放大器有共射放大器、共集放大器和共基放大器。
它们各自有不同的输入输出特性和增益条件。
根据具体需求的不同，可以选择合适的放大器结构。
在设计放大电路时，也需要考虑电源电压、电阻和电容的选择，以及对信号的处理和滤波。
优化放大电路的性能要注意减小失真以及提高稳定性。
减小失真可以通过合适的电阻和电容的选择以及反馈电路的应用来实现。
稳定性可以通过增加负反馈来提高，同时也可以采取抑制共模信号干扰和增强抗干扰能力的措施。
三、设计原则与注意事项在高压电源和放大电路的设计中，有一些共同的原则和注意事项。
首先，电路设计要考虑电源的稳定性和输出的纹波。
通过恰当的滤波设计和稳压控制可以降低纹波和噪声。
其次，电路设计要考虑功耗和效率。
合理选择元件和电路拓扑结构，以提高整体效率和降低功耗。
高压电源设计
高压电源设计
高压电源设计主要包括以下几个方面：
1. 材料选择：高压电源需要使用耐高压的材料，如高压绝缘材料、高压电容器、高压开关等。
2. 电源拓扑结构选择：常见的高压电源拓扑结构有带变压器的升压电路、倍压电路和正玄波变换电路等，根据具体需求选择合适的电源拓扑结构。
3. 控制模式选择：根据具体应用选择合适的控制模式，如恒定电流、恒定电压等。
4. 输出功率和电压范围选择：根据要驱动的负载特性和工作环境选择适当的输出功率和电压范围。
5. 过压、过流、短路等保护设计：为了保证电源和负载的安全，设计高压电源时需要考虑过压、过流、短路等情况下的保护措施。
6. PCB设计和布线：高压电源的设计需要注意良好的PCB 布局和布线，减少电磁干扰和高压漏露的可能性。
7. 散热设计：高压电源的散热设计也是一个关键因素，可以采用散热片、风扇等方式来提高散热效果。
8. 符合标准和安全认证：根据实际应用需求，确保高压电源设计符合相关标准和安全认证要求，确保产品的安全性和可靠性。
以上是高压电源设计的一些基本要点，具体的设计要素还需根据实际应用需求和具体的电源规格来确定。
可以参考相关的电源设计手册、技术资料和专利技术来进行设计。
高压电源电路与应用--戴斌
半波奇数倍压整流电路
5倍压电路
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，变压器次级电压为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱp。
全波偶数倍压整流电路
6倍压电路
全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，变压器次级电压为Up+Up。
变压器次级整流级联电路
适用于几KW至几十KW的大功率高压电源。
变压器磁芯分段绝缘，次 级整流级联电路
适用于几KW至几十KW的大功率高压电源。
变压器磁芯分段绝缘，次 级整流级联电路
变压器磁芯分段绝缘，次 级整流级联电路
变压器磁芯分段绝缘，次级整流级 联电路实现750kV/100mA高压电源
多变压器次级整流级联电路
减小高压变压器次级层间电容方法
1，采用蜂房式线包结构，尽量让电压差相近的导线 靠在一起。但这种绕线方式比较复杂，需要专用的 绕线机。 2，把次级线圈分槽绕。例如CCFL的变压器就是这 样的。缺点就是变压器骨架很复杂。 3，增加层间间距，层间采用介电常数比较小的绝缘 材料。
LCC与LLCC谐振变换器
分布电容不可能完全消除。而且，高压变压器的漏 感通常也会比较大。那么，干脆发展一种变换器， 把漏感和分布电容都利用上？我们知道在低压领域 常用的LLC谐振变换器就是利用的变压器的励磁电 感与漏感的。那么，对于高压变换器呢？事实上， 也是可以的。通过对高压变压器漏感与分布电容的 利用，现在已经发展出了LCC与LLCC谐振变换器。
全波奇数倍压整流电路
5倍压电路
全波奇数倍压整流电路
一种升压整流电路[发明专利]
![一种升压整流电路[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/69a3e43b26fff705cd170a6e.png)
专利名称：一种升压整流电路专利类型：发明专利
发明人：邱攀勇,戴斌
申请号：CN201810777866.1申请日：20180716
公开号：CN109039111A
公开日：
20181218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种升压整流电路，包括输入电路、负载和至少一个全波整流电路，所述输入电路包括相连的逆变输入交流脉冲电路和原边绕组，所述全波整流电路包括副边绕组，所述原边绕组和副边绕组构成升压变压器，所述副边绕组包括串联的第一副边绕组和第二副边绕组，所述负载连接在所述全波整流电路输出端，还包括电容组，所述电容组包括并联在所述第一副边绕组上的第一电容和并联在第二副边绕组上的第二电容。
电容等级更高的电容与副边绕组并联以消除副边绕组上分布电容的影响，因此，可输出正负电压值对称的电压。
申请人：深圳市安健科技股份有限公司
地址：518000 广东省深圳市高新技术产业园北区朗山路16号华瀚创新园A座3A
国籍：CN
代理机构：深圳市博锐专利事务所
代理人：张明
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高压电源原理
高压电源原理高压电源是指输出电压高于1000V的电源装置，它在许多领域都有着重要的应用，比如医疗设备、科学研究、工业生产等。
在这篇文档中，我们将深入探讨高压电源的原理，希望能够帮助读者对高压电源有更深入的了解。
首先，我们需要了解高压电源的基本原理。
高压电源通常由变压器、整流器、滤波器和稳压器等组成。
变压器用于将输入的低压交流电转换为高压交流电，然后经过整流器将交流电转换为直流电，接着通过滤波器进行滤波处理，最后由稳压器保证输出电压的稳定性。
这就是高压电源的基本工作原理。
其次，我们需要了解高压电源的分类。
按照输出电压的形式，高压电源可分为直流高压电源和交流高压电源两种。
直流高压电源输出的是直流电压，适用于一些对电压稳定性要求较高的场合；而交流高压电源输出的是交流电压，适用于一些需要改变电压大小的场合。
按照输出电压的稳定性，高压电源可分为稳压型和非稳压型两种。
稳压型高压电源输出的电压稳定性较好，适用于对电压稳定性要求较高的场合；非稳压型高压电源输出的电压波动较大，适用于对电压波动要求不高的场合。
接着，我们需要了解高压电源的应用。
高压电源在医疗设备中被广泛应用，比如X射线机、CT扫描仪等都需要高压电源来提供电能。
在科学研究领域，高压电源也扮演着重要角色，比如在核物理实验中需要高压电源来提供实验所需的电能。
在工业生产中，高压电源也有着重要的应用，比如在电子器件制造中需要高压电源来提供电能。
最后，我们需要了解高压电源的安全性。
高压电源具有较高的电压，一旦操作不当就会对人身安全造成威胁。
因此，在使用高压电源时，需要严格遵守相关的操作规程，确保操作人员的安全。
另外，在高压电源的设计和制造过程中，也需要严格遵守相关的安全标准，确保产品的安全性。
综上所述，高压电源是一种应用广泛的电源装置，它的原理、分类、应用和安全性都需要我们深入了解。
希望通过本文档的介绍，读者能够对高压电源有更全面的认识，从而更好地应用和管理高压电源。
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高压电源的特点与设计
演讲者 戴斌 演讲者：戴斌 世纪电源网版主 乞力马扎罗的雪 世纪电源网版主：乞力马扎罗的雪 联系方式 ben.day@ 联系方式： b d @163
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 1 特点 2
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 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， 低分布电容 并保证绕组绝 缘。
常用高压电源电路结构
特点 1 特点 2
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 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 Up，变压器次级峰值 电压为Up。
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Up，变压器次级峰值2Up
电压为Up。
倍压整流电路的优缺点
优点：
变压器匝比小，次级输出电压低，变压器工艺较简单；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。
对输出功率有自动限制功率的能力
缺点：
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
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，般需要50~80KW的
光机高压电源一般需要
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
2
1
特点
4
特点
3
R1C1
R2C2
分压用的高压电阻的分布电容较小，所以可以用外部并联已知固定电容的R3C3
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 到左右实际电路中高压电阻并R4C41nF 左右。
实际电路中，高压电阻并联的C1、C2、C3等电容容量比上面
公式中的数值略大。
目的是给反馈环
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。
陶瓷电容A 陶瓷电容B
常用高压电源电路结构
特点
特点
2
1
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：
1，双管正激
可选功率变换拓扑方案：1，电压型BUCK+不可控逆变电路2，PWM 半桥
2，电流型BUCK+不可控逆变电路带辅助谐振网络的移相全桥3，LLC 半桥/全桥
4，移相全桥3，带辅助谐振网络的移相全桥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》
此外根据电路我们知道整流
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。
其中表示近似为弦波的电感电流峰值其中，
I
Lm 表示近似为正弦波的电感电流峰值ω=2πf ，f 是开关频率
若整流二极管的导通角为α
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。
我们需要定义2个变量，一个是λ1，是Cp 上电压基波峰值通过变压器到输出电压Vo 的增益系数。
另一个定义的变量是是这个网络输入电压与电流相位之差由于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：
C2=Ce+Cp
=2
定义L1、C1串联谐振频率为fr，开关频率为fs，ω2πfs，定义L1、C1串联电路阻抗为Z1，L2、C2、R并联电路阻抗为Z2，定义F=fs/fr
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：
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
DC
在前面的计算中，我们用到了两个自定义的变量λ
1与θ，这2个变量可以通过详细
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、An RC Load Model of Parallel and Series-Parallel Resonant DC-DC Converters with Capacitive Output Filter
Author：Gregory Ivensky etc.
2、考虑分布电容的高压直流电源谐振参数设计
作者：吴为麟等
设计要求：400Vdc输入，30KV20mA输出，开关频率50KHz
方案：采用全桥LLCC谐振变换器，输出采用3阶半波6倍压整流。
方案采用全桥谐振变换器输出采用倍压整流
假设输出的高频纹波为1%，那么按照3阶半波6倍压的纹波计算公式有：
选择合适的变压器变比n ，使电压增益K DC 数值在1~2之间比较合理。
这里取n=10。
绕制一个匝比为60:600的高压变压器，测量得到初级电感量为11mH ，次级电感量为1100mH ，变压器初级漏感约30uH ，测得次级分布电容约为66pF ，此分布电容折算到原边为6.6nF 。
有文献建议串联电容C 1的值取为次级分布电容折算到原边的值的2倍。
在这里，我个人以为，C 1的取值可以在2~10倍范围内都是可行的。
不建议C 1取值太小，那样会使C 1承受较大的电压应力。
在本例中，C 1取值22nF 。
把上述参数带入前面的公式计算，可以得到：
=183rad=10476°
二极管导通角α 1.83rad 104.76RC 网络电压电流相位差θ=0.43rad=24.50°
=1.21188RC 网络模型中的Cp 电压到V o 的增益系数λ1 1.21188直流电压增益K DC =1.29896
从输入到等效负载网络的基波增益系数|M1|=1.23636||
功率驱动电压超前电流角度⎞=31.28°
谐振电感L 1=1291uH ，谐振电感峰值电流I L1pk =2.76A p 串联电容C 1的峰值电压V C1pk =398.88V
输出电压
输入电压与电感电流波形
的电压波形串联电容C
1
总结
简单介绍了高压电源的应用与各部分电路的特点。
介绍了适用于高压电源的LC/LCC/LLCC模型的建立与计算。
通过一个30KV/20mA高压电源的仿真结果验通过个30KV/20A
证了LLCC模型的正确性。
欢迎大家多多到世纪电源网（）来参与技术交流！。