高压大功率脉冲电源的设计
1．绪论
1.1论文的研究背景
电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC／Dc开关电源、DC／DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。
1.2脉冲电源的特点及发展动态
脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1．1所示。
图1．1各种脉冲波形
由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其
本质，
脉冲电源实质上是一种通断的直流电源，它的基本工作原理是：首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量，然后向中间储能和脉冲成形系统放电(或流入能量)，能量经过储存、压缩、形成脉冲或转化等复杂过程之后，形成了脉冲电源。
1.3脉冲电源的应用及研究现状
由于脉冲电源断续供电的特性，在很多领域都获得了广泛的应用，其应用领域包括：脉冲电镀、极性相和非极性相的相分离、工业废气处理、脉冲电解污水处理、高频脉冲感应加热、高功率激光泵、产生高功率带电粒子束、电弧焊接、电火花加工、静电除尘、臭氧制取和表面热处理等。在军事上，脉冲电源还用于电磁轨道炮、电磁脉冲模拟、粒子束武器、液电爆炸等领域。下面简要介绍脉冲电源的几种典型应用。
（1）脉冲电源在电加工领域的应用
传统电镀采用直流电流，而采用脉冲电镀具有比直流电镀更优异的性能。脉冲电镀能控制金属电沉积，通过改变脉冲参数来改善镀层的物理化学性能，从而可以节约贵金属和获得功能性镀层。脉冲电流的波形有方波、三角波、锯齿波、阶梯波等，但就目前的应用情况来看，方波脉冲在工业生产中应用最为普遍，对脉冲电镀的研究也多围绕方波进行展开。由方波脉冲演变过来的脉冲形式有直流叠加脉冲、周期换向脉冲和间断脉冲。直流叠加脉冲是在直流基波上叠加了一个方波脉冲，这种方法的电镀效果与单脉冲基本相当。周期换向脉冲电镀实际就是双向脉冲电镀，是指在正向阴极脉冲之后引入反向阳极脉冲的电流形式，这种方式目前在国内应用较多，主要是为了得到高致密性且具有一定光洁度的镀层。间断脉冲是脉冲的一种周期性中断，由于有间歇时间的存在，利于放电离子的充分恢复，可使脉冲极限电流密度提高。
（2）脉冲电源在环境工程领域的应用及研究现状
脉冲电源技术最近几十年在环境治理和保护领域中蓬勃发展，显示出了广阔的应用前景，因此脉冲电源技术在环境工程领域的应用自然而然的成为国内外学术的研究热点。主要表现在以下一个方面。
1）脉冲电晕等离子体法净化工业废气
脉冲电晕等离子体法净化废气是近十年发展起来的新技术，是目前国内外环境治理新技术的研究热点。其机理是利用前沿陡峭、窄脉宽(纳秒级)的高压脉冲电晕放电，在常温下获得非平衡等离子体，即产生大量的高能电子和O, OH等活性粒子，对工业废气中的有害气体分子进行氧化、降解等反应，使污染物最终转化为低毒或无毒物质。该类脉冲电源常见的结构形式有脉冲变压器式电源、空心变压器(Tesla )谐振充电式电源和磁压缩式电源。其中脉冲变压器式电源技术较为成熟，因此获得了广泛的应用。从国内外现有的研究资料看，可利用纳秒级高压脉冲电晕放电产生等离子体化学技术净化的废气有:SO2, NOx、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、已醇等。脉冲电晕等离子体法脱硫脱氮技术具有很强的应用前景，是国内外普遍关注的热点。美国、日本、荷兰、俄罗斯、大利等国积极开展研究，国内曾将该研究列为“九五”攻关项目。脉冲电晕等离子体法脱硫脱氮技术的主要研究热点是高压窄脉冲电源的研制、反应器结构优化、脱硫脱氮、等离子体化学反应机理及添加剂的选取等。
2）高压脉冲放电废水处理
由于高电压技术易于实现高能化，近年来将高电压技术用于处理难处理工业污水的研究己引起了国内外研究者们的极大的兴趣。李劲、李胜利等提出了高压脉冲放电等离子体水处理技术。高压脉冲放电废水处理基于以下四种效应:高能电子轰击;臭氧杀菌;紫外线的光化学处理作用;放电等离子体中产生的活性自由基的作用。高压脉冲放电等离子体水处理技术使放电生产的臭氧与水直接作用，简化了传统臭氧净水技术中气体干燥、电极冷却、水气混合等程序，使装置小型化，不仅避免了臭氧质量浓度随时间的衰减，而且充分发挥放电产生的活性粒子的净化作用。因此，与传统的臭氧净水方法相比，高压脉冲等离子体水处理显然具有更好的应用前景。高压脉冲放电废水处理的研究热点主要集中在高压脉冲电源的设计和等离子体生成法的优化设计。
脉冲静电除尘
传统静电除尘采用直流高压供电方式。在这种供电方式下，由于粉尘层等效电容效应会造成反电晕现象，导致除尘率下降。当采用脉冲供电时，除尘器粉尘层的等效电容在脉冲施加期间只充上很少的电荷，在脉冲消失期间所充电荷基本放完，所以除尘器粉尘层上不会因积累电荷形成高电压而使粉尘造成反电晕。因
此与常规直流电源供电的除尘器相比，脉冲供电电源除尘器的除尘效果更佳。此外，对于不同比电阻的粉尘，可通过调整直流基压、脉冲频率和占空比，使之达到最佳除尘效果。脉冲静电除尘是一种先进的空气净化技术，如果将之与脱硫脱氮技术相结合，采用微秒级或纳秒级的脉冲供电电源，可以实现脱硫脱氮技术与除尘技术一体化。目前国内外电除尘脉冲供电电源大多采用在直流基础电压上迭加脉冲电压的设计方案，这种电源设计方案需要用两台变压器构成两套电源，分别用于产生直流基压和脉冲电压，因此电源的结构和控制系统都比较复杂，价格昂贵，在一定程度上限制了其的推广应用。
（3）脉冲电源在其他领域的应用
1）脉冲焊接电源
电弧焊是焊接方法中应用最为广泛的一种，它通过电弧供给加热能量，使工件熔合在一起，达到原子间的接合。弧焊电源是电弧焊机中的主要部分，是对焊接电弧提供能量的一种装置，它必须具有电弧焊接所要求的主要电气性能。没有性能良好工作稳定的弧焊电源，很难保证电弧稳定燃烧和焊接过程顺利进行，同时也很难得到良好的焊接接头，最终先进的焊接工艺更是不可能实现的。弧焊电源常用脉冲形式，脉冲焊接可独立地调节峰值电流、基值电流、脉冲宽度、脉冲周期或频率等规范参数，表现在焊接工艺上，可增大焊缝的深宽比、防止烧穿、减小热影响区、增加熔池的搅拌作用。
逆变弧焊电源重量轻、省材料、节能，而且控制性能好，动态响应快。目前在工业发达国家，手工电弧焊、钨极氢弧焊
逆变弧焊电源采用传统的模拟控制方式，存在着一些弊端，很大程度上制约了逆变弧焊电源的进一步发展，由此产生并推动了数字化焊接电源的发展。目前，国外已有数字化焊接电源产品问世，最具代表性的如奥地利FRONIIJS公司生产的SYNERGiC系列TPS2700/400015000全数字化焊接电源。它的心脏部分是一个数字信号处理器，由它集中处理所有焊接数据，监测和控制整个焊接过程，焊机具有引弧、精确控制电弧、专家系统、一机多功能、焊接数据接口和
评价系统等功能。在国内，数字化焊接电源尚处于探索性研究阶段，某些高校和科研机构己在这方面开展了工作。上海交通大学焊接研究所1999年提出了“数字化焊接电源”的研究课题，北京工业大学材料学院分析了数字化焊接电源的特征，提出了“全数字化控制焊接电源的方案”，华南理工大学提出了基于DSP的弧焊逆变电源数字化控制系统。
2）脉冲激光电源
激光器在工业生产中广泛应用，其中尤以C仇激光器，灯泵浦YAG固体激光器，以及准分子激光器为主。激光电源是激光系统中一个重要的组成部分，是决定激光器整体性能的重要因素。目前国内应用较广，技术上比较成熟的脉冲激光电源主要包括谐振充电式激光电源，开关型高频脉冲电源。谐振充电式激光电源在激光器电源中应用十分广泛，它的原理简单，经过长期应用，技术上较为成熟，但整套装置体积庞大，可控硅全桥整流的控制和驱动电路复杂，成本较高。开关型高频脉冲电源主要利用开关器件将一种形式的电能转变为另一种形式的电能，这类激光电源的体积小，重量轻，高效节能，动态响应速度快。70年代中后期出现了MOS场效应晶体管，特别是80年代问世的功率MOSFET，以及派生的MOS型绝缘栅双极型晶体管IGBT，其特性和功能的改善和发展，使激光电源技术得到了极大的促进。
1.4课题的主要内容
由于脉冲电源拥有广阔的应用领域，因此研制高效、高可靠性、智能化、输出特性优良的脉冲电源对工程应用有重要的实际意义。同时，脉冲电源的研究涉及电力电子、新型功率开关器件的应用、自动控制技术、电磁理论、材料科学和电路系统建模、优化等多方面内容，因此具有广泛的理论和学术意义。
本文的研究重点在于高压脉冲电源采用单片机控制高频PWM调制芯片SG3525工作时间的方法，改变逆变电路工作状态，最终使系统输出脉冲波形。其输出脉冲电压幅度连续可调，脉宽和频率也均可由用户在规定范围内调整。同时还采取了有效的电源输出保护策略，当系统过流时，立即进行保护动作，且不会因为实现保护功能而引起其他器件的损坏或对用户造成人身伤害，研究出一种安全性高，稳定可靠的可调高压脉冲电源。
2．脉冲电源总体结构
2.1脉冲实现方式
实现脉冲电源的方式有很多，但归结起来大致可分为三种。第一种是利用储能元件，如L，C的充放电实现脉冲输出；第二种是利用逆变将直流电变换为脉冲输出；第三种是利用直流斩波原理输出脉冲电压。比较而言，储能放电法结构简单，能获得高压窄脉冲，但脉冲波形不易控制，脉冲参数不易调节。逆变法是利用开关管将直流电转换成一定频率的脉冲，这种电路的结构较为复杂，由于采用了高频变压器使其体积、重量、效率均有所提高，但它的缺点也在于脉冲的幅值、频率、占空比不易调节。
2.2脉冲电源总体结构
图2．2系统整体结构框图
图2.2为系统整体结构框图。系统工作流程为：系统上电之后，用户通过键盘设定满足要求的系统输出脉宽和频率，其间全部设定操作过程均可在液晶页面上得以体现。当按下“ENTER’’键后，单片机立即产生高低电平控制SG3525工作时间，单片机引脚输出高电平时SG3525不工作，则无驱动脉冲，系统输出脉冲低电平；反之，系统输出脉冲高电平。通过输出信号采样及检测电路，系统输出的脉冲电压、电流、脉冲和频率都会显示到液晶屏幕上。系统运行过程中，可按下“MODIFY”键，进入修改页面进行输出参数的重新设定。
光电倍增管高压电源设计
龙源期刊网
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)02-201-04
Design of High_voltage Power Supply in Photomultiplier
XIA 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
基于SiC MOSFET的纳秒级脉冲电源研制
基于SiC MOSFET的纳秒级脉冲电源研制
脉冲功率技术广泛应用于军事、环境保护、生物技术等领域,比如脱硫脱硝、脉冲杀菌、激光管驱动、阴极射线管扫描电路等。传统脉冲电源的主放电开关主要以真空弧光放电管、氢闸流管、火花隙为主,存在成本高、寿命短、外围电路复杂等缺点。
随着电力电子技术的发展,功率MOSFET和IGBT的性能越来越高,众多研究学者利用MOSFET或IGBT串并联组成高压固态开关替代传统放电开关,进而设计出纳秒级上升沿的高重复频率脉冲发生器。本文以SiC MOSFET为核心功率器件,设计了一台纳秒级脉冲电源,电源主要技术指标为:输出脉冲峰值可调范围为0~30kV,脉冲重复频率为10Hz~1kHz可调,最大输出电流为80A,脉冲上升时间小于100ns。
本论文的主要工作如下:设计了纳秒脉冲电源的拓扑结构,主电路采用三级Marx发生器结构,研究了SiC MOSFET串联开关的静态和动态电压不均衡机制,给出了影响SiC MOSFET串联均压的关键因素。针对静态均压电路的特性,明确了均压电阻的设计方法,对于动态均压电路,采用负载侧RCD电路作为均压措施,并确定了相应参数的选取依据。
对比分析了正激式驱动、半桥驱动、反激驱动三种驱动方式的优缺点,确定采用半桥驱动的方式作为SiC MOSFET的串联驱动电路,该电路的隔离强度高、驱动电路设计方便,其驱动变压器的原边和副边绕组匝数均为1匝,可减少其分布参数的影响。通过实验测试了驱动电路的同步性,其驱动的延迟时间差异小于10ns,同步性良好。
采用Microchip公司的dsPIC33FJl28MC706作为主控制芯片,整个控制系统可以实现频率可调、脉冲幅值可调、过压和过流保护等,最终完成了实验样机的制作和调试,利用针-板反应器负载对电源的性能进行测试,实验结果表明电源满足了设计指标且基本性能良好。
150kV全固态高压脉冲发生器设计
第２４卷第３期 ２０１２年３月 强 激 光 与 粒 子 束 ＨＩＧＨ ＰＯＷＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＢＥＡＭＳ Ｖｏ１．２４，Ｎｏ．３ Ｍａｒ．，２０１２
文章编号：１００１—４３２２（２０１２）０３—０６７３—０５
１ ５０ ｋＶ全固态高压脉冲发生器设计
雷 宇， 邱 剑， 刘克富
（复旦大学电光源研究所，上海２００４３３）
摘 要： 设计了一种基于全固态ＭＯＳＦＥＴ半导体开关器件的Ｍａｒｘ脉冲发生器。充电回路用快恢复二 极管代替充电电阻，减小了充电部分功率损耗；将主电路和驱动电路集成在一起，采用自取电模式给驱动电路 供电；由光纤传输驱动信号，抑制了放电回路对触发信号的干扰；采用Ｊｒｇｉ／逆时针方向环形分布的紧凑型拓扑结 构，不仅减小了回路电感，而且实现了脉冲发生器的小型化与模块化。所设计的Ｍａｒｘ发生器充电部分仅需提 供９００ Ｖ低压，用１８０级单元串联，获得最高幅值为１５０ ｋＶ、脉宽１～５ ｓ可调的高压快脉冲，前沿控制在５００ ｎｓ以内。利用该脉冲发生器在５０ ｋＱ电阻和５ ｐＦ电容并联的等效负载上进行了一系列实验；比较分析了脉冲 发生器工作过程中影响脉冲上升沿的几个主要因素，包括回路电感、ＭＯＳＦＥＴ驱动电压及主回路分布电容等， 并讨论了提升脉冲前沿的技术措施。 关键词： Ｍａｒｘ发生器；全固态开关；金属氧化层半导体场效应管；顺／逆时针方向环形分布的紧凑 型结构；分布电容 中图分类号：ＴＭ８ 文献标志码： Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ２０１２２４０３．０６７３
随着脉冲功率技术的发展，Ｍａｒｘ发生器被广泛地应用于高功率微波、高功率激光、电磁发射等领域 ］。
传统Ｍａｒｘ发生器的工作原理是对若干电容器组并联充电，然后改变电路结构，实现电容器组串联后通过火花 隙或闸流管等气体开关进行放电，形成幅值倍增的脉冲电压。但是气体开关器件逐渐暴露了很多缺陷，例如重
复频率低、稳定性差、寿命短等Ｉ５］。固态开关具有紧凑、轻便、重复频率高、可控性好、易于驱动等特点，随着近 几十年来半导体固态开关的发展和成熟，大功率的固态开关被当作主开关广泛应用于Ｍａｒｘ发生器中 ］。目 前使用较多的固态开关器件有金属氧化层半导体场效应管（ＭＯＳＦＥＴ）和绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）。
高压宽频带脉冲放大器的设计
２６２ 中国工程物理研究院科技年报 于１ ０００ Ⅱ｛Ｚ。 输入动态范围：图３是输入／输出标定曲线，由该曲线可得此系统的输入动态范围大于＋ｌ Ｖ。 系统噪声：在２０￣Ｃ的环境温度下，光纤传输系统的致冷器工作与不工作时的噪声电平峰一峰值分别小 ２ ｍＶ和２．３ ｍＶ，与ＴＥＫ６８Ｃ示波器的噪声电平（１．７ ｍＶ）接近。由于系统的噪声电平很小，该系统可跨越 １００倍的输入范围。 环境温度的影响：自动温度控制稳定电路的工作点，该系统可在常温约６５＂Ｃ的环境下工作。
４—６５ 地面电子设备的ＨＥＭＰ效应 邓建红李小伟 目前国内的辐射波模拟器场地尺寸和辐射场强离实际作战场景都有很大差距。特别对于用于通讯与控 制的长电缆而言，场强与尺寸的不足使得无法通过辐射波模拟器试验简单得到对地面设备通讯状态下的 ＨＥＭＰ效应评估。为此采用了辐射波模拟器试验与电流注入试验和数值计算结合的办法。 针对电子设备设计了一套简化的试验系统，但是接口部分与实际系统一致，并能完成通讯功能，这样 保证了负载一定的真实性，也保证了试验中电缆接口部分耦合信号时域波形的有效性。 ‘ 在实验室采用电流注入系统对处于通信状态的地面设备进行试验研究，并得到了试验设备通过不同端 口耦合时的失效阈值。具体试验原理图见图１。 通过数值计算，得到在特定频谱辐射场下电缆感应电流与电缆长度的关系曲线，见图２。根据这个曲 线，可以把试验中一定电缆长度的试验结果外推到实际电缆长度。
电源输入 电源输出
图１ 电流注入试验原理图Ｌ／ｍ 图２电缆耦合电流与电缆长度的关系 辐射波模拟器场强与实际需要场强的差异可通过线性外推得到，因为麦克斯韦方程不存在非线性因 素。 成功地把条件有限的辐射波模拟器试验数据外推到了实际所需的数据。中试验的实际设备失效阈值约 为外推得到的实际场强下的耦合值的２５倍。再通过数值模拟对辐射波模拟器波形与实际场波形的差异可 能导致的数据偏差进行了计算分析，在最大限度去掉波形上升沿、波形宽度可能带来的差异后，失效阈值 也比端口耦合值高出约１０倍。这样就可以对该设备的抗ＨＥＭＰ性能作一个较准确的评估。
ECRH主高压电源控制系统的设计
１．１ ８ ＥＣＲＨ主高压电源控制系统的设计
毛晓惠，王雅丽，李 青，姚列英，宣伟民
１ 引言
在托卡马克聚变研究装置中，ＥＣＲＨ主要被用于整体或 局部的电子加热、控制电子温度和等离子体电流等重要参 数的分布截面、抑制等离子体磁流体动力学不稳定性、改
善等离子体约束等。ＥＣＲＨ高压电源的参数为：电压一５５
ｋＶ，电流２５－－３０Ａ，稳定度１％，另外，要求电源系统不仅 具有快速的保护性能，并且要具有较高的稳定度 １
２系统的组成及原理
ＥＣＲＨ高压电源主要包括：星点控制直流高 电源、以 大功率四极调整管为核心的脉冲调制器和以Ｊ二业控制计算
机为核心的控制系统等一高压电源的Ｉ 作原理是，发电机 互错３０。的双Ｙ分别接至两套降 变 器和升压变 器，经 高压硅堆整流为直流电压，然后南电容滤波后送至高压脉
冲调制器，输出稳定的直流高压，再送至回旋管。在升压
变压器的原边早点处接有可控硅整流设备，其电感负载可 等效到高Ｈ｛侧，起着滤波作用，通过调节星点整流器使高 硅堆整流器输ｍ电 基本稳定，再经过高压调制器进行 调节，使电源的稳定度达到要求：为了有效地提高管子的
电功率 做波功率的转换效率，目前的同旋管：【：作方式为 两套高压电源共Ｉ刮作用，其中小文所涉及的主高 电源提 供管体阴极电 ，而次高Ｈ｛电源提供管体阳极电压，在两
套高压电源的密切配合下，力求回旋管的输 功率达到最 大值： １为主高 电源的原理 。
在ＥＣＲＨ高压电源系统中，控制系统是一个非常重要 的部分，罔２给 ＿ｒ ＥＣＲＨ高压电源的控制结构。以Ｉ 业 控制计算机为核心的控制系统完成信号的采集、 点控制高
压电源输出电压的调节与控制、脉冲调制器的控制、脉冲宽 度的控制以及系统的保护等。由于ＨＬ一２Ａ是个中 托 马
克装置，其各子系统的控制应服从装置放电的需要，各子系 统应密切配合。基于集中控，ｔｉ１的原则，系统 各部分的功能
Ｉ冬１ １ ＥＣＲＨ 高Ｊ 电源原理Ｉ司
高压开关电源的设计与研究
１６８ 东堪茬 愀 ２０１２年第３期
高压开关电源的设计与研究
赵延波 （龙矿集团热电有限公司，山东龙口２６５７００） 摘要该文分析了高压开关电源的特点和电路原理，设计了一种新型高压开关电源，尤其是对重要的设计要点进行了深入描述，并给出了设 计方案。实验结果表明该电源结构简单，效率和可靠性高。 关键词高压 开关 电源 中图分类号ＴＭ９１ 文献标识码Ａ 高压充电电源广泛应用于等离子体物理、高功率 激光、大功率微波、粒子速武器等等精密电子系统领 域。要求电源系统具有重量轻、响应速度快、稳定性 好、可靠性高等特点。传统充电电源采用的工频高压 电源和ＬＣ谐振充电方式，虽然电路简单，但其体积和 重量大，低频工作状态以及纹波、稳定性均不能令人满 意。为了满足精密电子系统的要求，设计制作了一种 新型高压开关电源。 １ 高压开关电源的特点 与通常的低压开关电源比较，高压开关电源有如 下特点： （１）无输出电感。一般输出电感的选择应保证在 规定的最小负载下其电流也连续，在几千伏高压以上 输出情况下，输出电感的体积和价格都是很难承受的， 并且在工作中电感两端会承受与输出电压相等的电 压，会导致点晕和飞弧，所以在较高的电压运用中通常 不考虑输出电感。 （２）变压器副边存在较大的分布电容。变压器副 边匝数多，绕组之间存在较大的分布电容，影响开关电 源的工作状态。要么采用分布电容的电路形式，要么 尽量减小分布电容。 （３）负载变化范围宽。在雷达等设备的应用中， 由于工作状态多，要求高压电源有很宽的负载变化范 围，即要选择适用宽范围运行的电路形式。 从上述特点来看，高压开关电源的软开关电路应 采用以无输出电感的电路拓扑，对于极高电压大功率 应用建议采用全桥的方式。 ２ 电路原理 系统原理框架图如图１所示。 如图１所示。高压电源的输入信号来自２２０Ｖ的
￥收稿日期：２０１２—０４—１６ 作者简介：赵延波（１９７６一），男，大专，毕业于华北电力大学城市 供用电々、世，现任职于龙矿集团热电有限公司，助理 『＝程师。 图１ 系统原理图 交流市电，经整流滤波后与Ｐ Ｗ Ｍ脉冲调制器的输出 信号一起驱动高频变压器，通过高频变压器得到的高 压电源再经整流滤波后，输出直流高压。输出反馈信 号经光电隔离后反馈给脉冲调制器，通过与脉冲调制 器中误差放大器的基准电压比较，控制脉冲调制器的 输出占空比，以调节输出电压。 ３ 电路设计 电路拓扑结构和主要工作波形如图２、图３。 Ｅ ｆ Ｄ 。 。： ● 本宁Ｃ ｒ 匡 １ ＝ ：．Ａ ｉ ’ Ｂ 三； Ｄ一 与 Ｄ． Ｄ“
脉冲激光电源电路原理图
少年易学老难成，一寸光阴不可轻 - 百度文库
1 脉冲激光电源电路原理图
脉冲激光电源的原理方框图如图1所示。它由触发电路、主变换器电路和高压充放电电路等三大部分组成。其电路原理图如图2所示。
图1 脉 冲 激 光 电 源 的 原 理 方 框 图
图2 脉 冲 激 光 电 源 电 路 原 理 图
3 电路的工作原理
3.1 触发电路的工作原理
从图2可以看出，触发电路部分主要是由触发指示电路和触发电路组成，具体由IC1的LBI和LBO端，V1、LED、VD1以及K1和K2来完成，当变换器通过变压器T1、二极管VD2和VD3向电容器充电时，取样电路（由R10、R9、W1、W2、W3、R1组成）将其充电电压值反馈给IC1的LBI与VFB端，一旦电压充到所需的电压值时（大约为1kV左右），这时LBI端的电压值将大于1.3V，LBO端就会变为高电平，V1导通，LED变亮，指示出电压已充到可以触发的状态。另外取样电路将反馈信号还送入IC1的VFB端，若反馈信号的电压值≥1.3V少年易学老难成，一寸光阴不可轻 - 百度文库
2 时，即刻关断变换器，使高压维持到所需的值上，触发器件由高耐压、大电流的汽车级的晶闸管BT151/800R来担任。
3.2 主变换器的工作原理
主变换器电路主要是由IC1（MAX641/642/643）、变压器T1以及V2等元器件组成的单端反激式升压电路。其电路的核心部分为MAX641/642/643，所以这部分电路的工作原理分析以及MAX641/642/643的技术参数及其应用请查阅文献[1]。这里只给出高频自耦升压变压器的技术资料，以供同行们在制作时参考。铁芯选用4kBEE型铁氧体，骨架选用与铁芯对应配套的EE19型立式骨架，其技术参数如图3所示。
图3 T1变 压 器 的 技 术 参 数
3.3 充放电电路的工作原理
充放电电路主要是由电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12、C13、R14、升压变压器T2等组成。当电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12被充到所设定的高压值时，电容C13中的电压也同时被充到所要求的电压值（300V左右），这时闭合K1或K2，晶闸管V3被触发导通，电容C13中所储存的能量通过变压器T2的初级绕组放电，使次级绕组感应出约10kV左右的高压，将激光器中的气体电离。在电离的同时，电容器C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12中所储存的能量将这个电离的过程维持到一定的时间，从而就得了所需的激光脉冲。
电除尘用脉冲式高频高压电源
电除尘用电除尘用脉冲式高频高压电源
脉冲式高频电源是新一代先进的电除尘器电源产品。以我司自主开发的GAC-520控制器作为中心控制部件，以IGBT为主控器件，借助调制解调技术，驱动不同类型整流变压器，实现高频电源功能，为电除尘器电场提供最高的电晕功率，最大限度激发电场的收尘潜能，提高除尘效率。
一、产品特点
1、二次电压平滑、二次电流高、闪络控制特性好
二次电压趋近于纯直流，几乎没有纹波。高频电源纯直流供电时的输出纹波小于5%，远小于工频（50/60Hz）电源35%-45%的纹波百分比，闪络恢复快，运行平均电压可达工频电源的1.3倍。二次电流为尖峰载波使阴极尖端的电场强度的不均匀性更加激烈，电晕电流加大，可达工频电源的2倍，在同一电场的情况下，能够大幅度提高电晕功率，提高收尘效率。闪络恢复快，微秒级内快速关断闪络电流，无闪络电流冲击问题，不会损伤极板，极线。
2、运行更可靠，系统更智能
脉冲式高频电源借助调制解调技术，将高频信号调制于低频载波信号中，解决了高频大功率信号不能远距离传输的问题，成功地将高频控制柜与变压器分开，避免了原高频电源控制柜置于除尘器顶上受环境侵蚀的故障发生，极大地提高设备的运行可靠性。采用IGBT硬开关工作方式。在硬开关工作方式下，逆变回路的工作频率及载波频率完全由单片机控制，与逆变回路参数及负载的大小无关，保证工作的
稳定性，同时减少了逆变回路的损坏，提高逆变回路的效率。与常规的电源相比具有更高的除尘效率。
内置智能型控制软件，能根据现场的工况情况，自动调节工作频率，以适应不同电场、不同工况的要求。工作频率从2KHz-20KHz之间变化。任何的谐振式高频电源都无法做到这样宽范围频率调节。
3、三相平衡，无谐波
采用三相电源输入，对电网无污染。效率与功率因素高，功率因素大于95%，比工频电源节能20%以上，节省大量电能，绿色环保。
4、非常适用于除尘器电源产品的升级改造，方便快捷
PSM高压脉冲电源用多绕组变压器分布参数的分析
高电压技术第36卷第6期2010年6月30日HighVoltageEngineering,Vol.36,No.6,June30,2010
PSM高压脉冲电源用多绕组变压器分布参数的分析
徐伟东,宣伟民,姚列英,王英翘
(核工业西南物理研究院,成都610041)
摘要:为保护PSM高压脉冲电源的大功率微波管、回旋管和离子源这类负载的安全,要求该电源系统在打火时
注入负载的能量非常小,而保护时系统对负载的释能主要由滤波电容和系统分布参数提供。由于滤波电容的储能
大小一定,因而多副边绕组变压器的分布参数,尤其是分布电容的大小对该系统的储能大小有极为重要的影响,为
清楚了解这一影响,通过仿真分析得到分布电容电压与电源输出电压的对应关系以及系统储能大小与分布电容大
小、输出电压的对应关系。根据系统所要求的储能大小确定分布电容的最大值,在此基础上研制了多副边绕组变
压器并进行PSM单元的初步调试实验,测得了单元系统的分布电容大小。实验结果表明所研制的多副边绕组变
压器的分布电容能够满足该系统的要求,整个系统的构建是合理可行的。
关键词:PSM技术;高压脉冲电源;辅助加热系统;分布电容;多副边绕组变压器;仿真分析;开关电源模块
中图分类号:TM89文献标志码:A文章编号:10036520(2010)06153007
基金资助项目:国家核能开发项目(H6600003)。
ProjectSupportedbyNationalNuclearEnergyDevelopmentProjectofChina(H6600003).AnalysisoftheStrayParameterinMultipleSecondaryWindings
TransformerofthePSMHVPulsePowerSupply
XUWeidong,XUANWeimin,YAOLieying,WANGYingqiao
(SouthwestInstituteofPhysics,Chengdu610041,China)
高频脉冲电源设计
高频脉冲电源设计
朱健;纪太成
【期刊名称】《泰州职业技术学院学报》
【年(卷),期】2006(006)004
【摘 要】根据电火花数控线切割机床的工作要求,设计一种脉冲宽度和脉冲间隔调节范围大,输出功率可以选择调节,工作稳定可靠的数控高频脉冲电源.重点讨论主控电路的结构和工作原理.
【总页数】4页(P36-38,59)
【作 者】朱健;纪太成
【作者单位】泰州职业技术学院,电子工程系,江苏,泰州,225300;泰州职业技术学院,电子工程系,江苏,泰州,225300
【正文语种】中 文
【中图分类】TG66
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