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直流高壓發(fā)生器在設計中的四大關鍵之處
點擊次數:976 更新時間:2019-06-12

直流高壓發(fā)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(fā)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(fā)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(huán)節(jié)得到直流負高壓。交流220V先經EMI(電磁干擾)濾波環(huán)節(jié),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(jié),將工頻整流的300V變換成穩(wěn)定的大值為160V的直流電壓;全橋逆變部分負責將此穩(wěn)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;后經8級倍壓電路升壓得到120kV穩(wěn)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(wěn)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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