一種小功率高壓電源的設(shè)計
所謂開關(guān)電源,故名思議,就是這里有一扇門,一開門電源就通過,一關(guān)門電源就停止通過,那么什么是門呢,開關(guān)電源里有的采用可控硅,有的采用開關(guān)管,這兩個元器件性能差不多,都是靠基極、(開關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)級電路原理圖如圖6所示。這里開關(guān)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(guān)。在高壓小功率應(yīng)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??珊雎载撦d電阻的影響。
圖6 開關(guān)電路電原理圖
由于應(yīng)用了仿真技術(shù),大大簡化了實驗過程,降低了設(shè)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(jié)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(jié)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(shè)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(shè)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(guān)電源技術(shù)在高壓小功率電源應(yīng)用中存在的問題和解決辦法。在研制和實驗過程中應(yīng)用了PSPICE仿真技術(shù),給出實測和仿真波形。
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