高压电源设计

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald61小体积高压电源在工业领域有着重要的应用，例如:静电植绒和静电喷涂工艺中就普遍使用到高压电源。

植绒是绒毛在高压电场作用下垂直植入布料的过程，高压电源是整个静电植绒过程的核心组成部分[1]。

在一些特殊情况下，需要采用便携式的植绒设备。

该文介绍了一种由PIC12F1822控制的小功率高压电源，可以克服这些问题。

1 高压电源的整体设计电源主要由反激变换电路、控制电路、谐振电路、输出整流4个部分组成[2]。

高压输出端的电阻R1是放电电阻，可防止C2的残留高电压对使用者产生电击伤害。

输入电压由电池V B A T 提供，反激电路由开关管N MO S、高频变压器T1、二极管D1、电容C1及谐振变压器T 2的初级构成。

通过反激电路将电池电压V B A T 升高到约400 V。

控制电路采集反激输出电压V1，当检测到V1的电压达到400 V 时，控制电路停止产生PW M信号，同时输出高电平触发可控硅SCR，使得可控硅SCR导通，此时电容C1两端的电压为400 V。

SCR导通后，C1通过SCR向T 2放电，C1、SCR、D2、T 2初级形成LC谐振电路，将电容C1中存储的能量传输到输出电容2。

谐振电路电流仿真结果如图1所示[3]。

图1中I s 是流经可控硅S CR 的电流，是流过二极管2的电流，变压器2的初级电流为Ip。

图中Ip 是谐振电流，其谐振频率如公式1所示。

(1)其中，为输出变压器T 2的初级电感；为电容1的电容量。

2 高压电源控制电路2.1 主控芯片高压电源采用两节电池供电，输出电压可达10 k V。

为满足重量轻、体积小、稳压性较好等特点，文中采用PIC12F1822作为核心控制器件。

PIC12F1822是一款高性能R ISC单片机，图2是PIC12F1822外围电路图。

电路中由单片机内部的PW M模块产生PW M信号控制反激电路,将电池电压转换成约400 V左右的直流电压。

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。

低/高压大电流电源设计的设计难点原创：一博科技，转载请注明出处开场白的时候，提到了电源设计最重要的因素是电流，电流大小决定了电源设计的难度。

那么电源的电流是这几年才开始变大的吗？早些年没有大电流的电源设计吗？答案当然是否定的！那么这些年电源设计的大电流和之前有什么区别呢？我的总结是：一个是高压大电流，一个是低压大电流。

高压大电流电源的设计难点时间退回十年或者二十年之前，那个时代不是没有大电流的电源设计，而是绝大多数大电流的单板，都是电源板或者背板。

普通的功能板或者板卡类单板，由于芯片工作的IO电压大多是3.3V，5V，电流通常也不会太大，大多在10A以下，常见的就是几安培。

而电源板或者背板，电流大的同时，电压也比较高，12V，36V，48V以上。

所以我总结为高压大电流的设计挑战。

应对高压，我们要关注安规，注意各种安全距离，包括空气间隙，爬电距离等。

关心阻燃，绝缘等安全相关的设计要求。

这是另外一个很大的范畴，在这里就不一一赘述了，大家关心的可以找相关资料看看，一博科技也有相关的专家负责安规的设计。

这类设计，也会有大电流，几十安培或者上百安培。

但是这种板子有另外一个特点，就是上面基本不会出现功能电路，也就是说你的CPU，DDR颗粒，大规模的FPGA等，这些电路你不会放在电源板上去实现。

电源板就是电源板，上面都是实现电源功能的元件，大的电感，电容，电阻，二极管……一个字总结，就是元件都很“大”。

这类设计应对大电流的设计挑战，解决方法也是简单粗暴的。

尽量粗的走线，尽量宽的铜箔，如果还不能满足，那就厚铜，2oz不行就4oz，再不行就6oz，10oz，甚至12oz。

我们在各研讨会都有展示的一款厚铜板，就是12oz的铜箔厚度设计。

小小一块板子，显得非常厚重，我们的工艺专家东哥的介绍就是：居家旅行，防身必备 ^-^而传统的设计规则应对这类电源板的大电流，也是简单粗暴的过设计。

所以大家心目中的载流答案经常是非常保守的，比如1安培电流，大约需要40mil的线宽；而一个10~12mil的过孔，只能承载0.5安培的电流，我甚至听到有人回答说12mil的过孔承载0.2安培电流。

高压电源设计摘要：高压电源是一种将低压电源转换为高电压的设备。

它在各种领域中被广泛应用，如工业、医疗、科研等。

本文将介绍高压电源的基本原理和常见的设计方法，包括电源拓扑结构、元器件选择、保护电路设计等。

通过合理的高压电源设计，可以提高系统的稳定性和可靠性。

1. 引言高压电源是将低电压信号转换为高电压信号的重要设备。

在很多应用中，如电子束设备、气体放电管、激光器等，都需要使用高压电源。

因此，高压电源的设计对于这些应用设备的正常工作非常重要。

本文将详细介绍高压电源的设计原理和常见的设计方法。

2. 高压电源的基本原理高压电源的基本原理是将直流或交流低压电源转换为高电压。

常见的高压电源拓扑结构有升压型、降压型和反激型等。

升压型高压电源通过变压器实现电压的升压，降压型高压电源通过变压器实现电压的降压，而反激型高压电源则通过共振电路实现电压的升压。

3. 高压电源的设计方法高压电源的设计需要考虑多个因素，如输出电压、输出电流、稳定性、效率等。

在设计过程中，需要选择合适的元器件，并合理布局电路板。

以下为高压电源设计的基本步骤：3.1 电压选择首先需要确定所需的输出电压。

根据应用需求和性能要求，选择合适的输出电压。

3.2 拓扑结构选择根据输出电压的要求和电路条件，选择合适的高压电源拓扑结构。

常见的高压电源拓扑结构有升压型、降压型和反激型等。

3.3 元器件选择根据电路拓扑结构和工作条件，选择适合的元器件。

包括变压器、电感、电容、二极管、晶体管等。

3.4 保护电路设计设计高压电源时，需要考虑过压、过流、过温等保护功能，以确保系统的安全和可靠性。

3.5 PCB布局合理布局电路板，考虑电子元器件之间的互相影响，提高系统的稳定性和可靠性。

4. 高压电源的应用高压电源广泛应用于各个领域，如工业、医疗、科研等。

在工业方面，高压电源可用于电泳、电镀、玻璃加工等生产过程。

在医疗领域，高压电源可用于X射线设备、化验仪器等。

在科研领域，高压电源可用于实验室设备、粒子加速器等。

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。

5KV重复频率高压脉冲电源设计编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（5KV重复频率高压脉冲电源设计）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为5KV重复频率高压脉冲电源设计的全部内容。

5KV重复频率高压脉冲电源设计作者：佚名来源：维库发布时间：2010—4-28 9：14：17 ［收藏］［评论]5KV重复频率高压脉冲电源设计概述:重复频率高压脉冲产生技术是随着近代科学实验而发展起来的一门技术。

主要是依据实验需求，产生不同幅值、频率和脉冲宽度等参数的高压脉冲。

目前在科学研究、工业生产、技术改造中得到越来越多的应用.5 kV重复频率高压脉冲电源主要用于气体的预电离,在毛细管放电X线激光的研究中，预脉冲放电对气体预电离被认为是产生X线激光的必要条件。

本文利用IGBT做主开关，通过脉冲变压器升压的方式来得到高压脉冲，采用工控计算机和数据采集控制卡对整个系统进行控制。

　1 系统总体设计 脉冲电源的主要指标要求：脉冲电压3～5 kV可调；脉冲宽度2~20 μs可调;脉冲频率1~200 Hz可调;脉冲电流最大100 A。

根据指标要求，所设计的系统原理框图如图l所示。

系统工作过程如下：由控制系统控制可调直流高压电源给储能电容器充电,当充电电压达到设定值后，再控制IGBT按照设定的频率和脉冲宽度导通，产生脉冲电压加在高压脉冲变压器原边,最后由高压脉冲变压器升压，产生所需的高压脉冲加在负载上。

2 高压脉冲变压器设计 依据指标要求,高压脉冲变压器的主要参数如下：变比设计为1：4；次级电压为5 kV；初级电压为1．25 kV；最大脉冲宽度为20μs;频率最大为200 Hz。

1 高压开关电源的设计高压电源输入9～18 V，输出150 V方波电压，频率可控。

电路结构采用单片机控制开关电源的方式，原理框图如图1所示。

主功率回路采用准谐振反激式开关电源拓扑结构，控制芯片为MC33O60，直流电压经H 桥逆变电路转换后得到150 V方波电压。

负载电压和电流采样信号经A/D转换后，输入单片机(MCU)控制芯片MC68HC908JK3，单片机根据软件算法完成恒流或恒压控制，同时输出频率可调的驱动信号到H桥逆变电路，实现直流电压到方波信号的转换。

电路以MCU 芯片为控制核心，不仅能完成高精度精确的受控电压和电流输出，还能实现过压保护、过流保护、上位机通讯等一些重要的辅助功能。

图1 高压开关电源原理框图反激式开关变换电路如图2所示。

MC33060是低功耗固定频率的脉宽调制(PWM)控制芯片，内部集成了振荡器、误差放大器、5 V 基准源等，主要用来实现单端电压模式控制。

开关管Q1导通时，输入向变压器储能，次级整流管D1处于关断状态;Q1关断时，整流管D1导通，变压器储能输出到次级，为C4充电。

振荡电阻R1、振荡电容C3与内部振荡器一起产生振荡三角波，振荡波形与引脚3接收的MCU电压基准信号比较，产生PWM 信号驱动功率开关管Q1。

为了降低开关管和整流管的电压应力，输出采用了倍压整流电路结构，通过整流管D1、D2和电容C4、C5实现了二倍压整流。

图2 反激式开关变换电路尽管反激式主回路具有结构简单，成本低等优点，但在高压输出下，其电压尖峰高和纹波噪声大显得更突出。

为了减少高压电源的输出纹波噪声，电路设计引入了准谐振技术，使反激变换器工作在软开关状态，从而降低电磁干扰噪声(EMI)，提高电源转换效率。

开关管的导通时间：式中：Lp为初级绕组电感量;Ip为初级峰值电流;Vin为输入电压。

变压器复位时间：式中 VOR为次级到初级的折射电压。

当次级绕组中的能量释放完毕后，VOR也将消失。

Lp、开关管漏极电容Cp和绕组电阻Rp构成一个RLC谐振电路，因此折射电压随时间t的变化关系为：开关管的漏源电压为：由此可得到准谐振反激式变换器的一个完整工作周期：准谐振反激式变换器的工作频率为：MCU控制电路核心采用MC68HC908芯片，其内部总线速度8 M ，集成了12路8位模数转换器(ADc)、4 k Flash存储器、2通道16位定时器等模块，控制电路如图3所示。

高压强脉冲电源的设计西安兆福电子史平君—中国兵器工业第二0六研究所特种电源部主任、高级工程师，IEEE会员,中国电源学会常务理事、中国电源学会特种电源专业委员会主任委员，陕西省电源学会副理事长，西安市电源学会副理事长，陕西省笫五届科协委员。

专业特长为高压电源、高压脉冲电源，军用特种电源，雷达发射机及导航发射机电源，高能物理及加速器电源，高压充电电源等。

摘要：本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案，应用此方案设计了高压电源、IGBT控制充电、可控硅控制放电，可以自动运行的脉冲磁场发生设备。

最大直流电压到达3KV且连续可调，放电脉冲电流高达10000A。

该设备由一片AT89C52单片机控制，可实现与电脑的连接。

关键词：高压电源； IGBT ；可控硅The Design of High Voltage Pulsed Power SupplyAbstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer.Key words: high voltage power supply；IGBT；SCR，引言：强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用［1］，强脉冲磁场对金属形成时的影响［2］以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越引起人们的关注。

基于单片机的高压驱动电源设计
引言
压电陶瓷作为一种微位移器件，在精密工程应用领域里有着广泛的应用前景。

压电陶瓷材料的工作特性很大程度上取决于驱动电源的性能，驱动
电源必须输出稳定性好的高幅值电压，并具有较好的动态性能，可适应外界
条件的突变。

传统的高压驱动电源通常以模拟脉宽调制芯片为核心控制开关
电路、整流电路等完成稳定电压输出。

随着数字控制技术的发展，单片机、
数字信号处理器等数字芯片也逐渐参与到开关电源的设计，带来了可编程性、高集成度、高扩展性等优点。

本文提出了一种基于MC68HC9O8JK3芯片的高压开关电源，在低压（9～18 V）输入下能输出高精度频率可调输出电压，可满足压电陶瓷驱动电源的应用需求。

1 高压开关电源的设计
高压电源输入9～18 V，输出150 V方波电压，频率可控。

电路结构采用单片机控制开关电源的方式，原理框图如图1所示。

主功率回路采用准
谐振反激式开关电源拓扑结构，控制芯片为MC33O60，直流电压经H 桥逆变电路转换后得到150 V方波电压。

负载电压和电流采样信号经A/D转换后，。

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。

高压电源设计原理
高压电源的设计原理是基于电力转换和电压升高的原理。

1. 电力转换：高压电源的设计首先需要将输入电源的电能转换为可用于高压输出的电能。

常见的电力转换方式包括变压器、开关电源等。

- 变压器：变压器通过变换输入电源的电压大小，实现输入电
压与输出电压的比例变化。

高压电源中，通常使用高频变压器进行电压的升高。

- 开关电源：开关电源采用开关元件（如晶闸管、MOSFET等）将输入电压经过高频的开关转换，然后对其进行滤波、整流等处理，最终得到所需要的高压输出。

2. 电压升高：在电力转换的基础上，高压电源需要进一步将输出电压提升到所需的高压水平。

- 多级升压：常见的方法是采用多级升压电路，通过串联多个
变压器或开关电源级联，逐级提升电压。

每个级别都将输出电压升高到一定水平，然后再传递给下一级进行进一步升压。

- 倍压电路：倍压电路是一种特殊的升压电路，通过利用电容
和二极管的特性，将输入电压通过交流整流和电容充放电的方式，使输出电压呈倍数增加。

常见的倍压电路有整流电路、无源倍压电路等。

3. 控制和保护：设计高压电源还需要考虑电源的控制和保护功能。

一般来说，高压电源需要具备输出电压的精确控制和调整功能，以满足不同应用需求。

同时，还需要有过压、过流、过热等保护机制，确保电源和负载的安全运行。

总之，高压电源的设计原理主要涉及电力转换和电压升高的过程，同时也要考虑控制和保护等功能。

具体的设计方案多样化，需要根据具体的应用需求和技术要求进行选择和调整。