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(多图) 一款小型化高压小功率电源的设计

/?? 2013年09月17日 ?? 收藏0

系统框图及工作原理

25kV小型化高压电源的系统框图如图1所示。

输入的市电经净化滤波后整流成300V左右的直流电压加到半桥电路的MOS管上。控制电路由最常用SG3525芯片组成。控制电路通过高压部件反馈绕组检测输出电压的变化量,产生激励脉冲去驱动功率MOS场效应管,实现稳压输出。技术难点及解决办法如下。



图1.系统框图

1.体积与绝缘

这种电源是专为X射线增强器配套的,它被安装在X射线增强器底座下一个狭小的空间,因而要求体积小。体积的减小与电路形式的选择,电路的性能及绝缘,散热等问题有直接关系。本电路将功率变换、控制电路等部分和高压部分分开屏蔽放置,并选择高强度的绝缘介质填充高压部分,很好地解决了这个问题。

2.高频高压变压器



图2.考虑分布电容的变压器模型

高频高压变压器是高压电源的核心部件。在低压(功率)变压器中,可以不考虑波形的畸变和工作频带的问题,因而可以忽略分布电容的影响。在高频高压变压器中,由于匝数增多,特别是次级匝数增多,当变压器工作频率比较高和电压变化率比较大时,必须考虑分布电容和漏感问题。这时,变压器模型如图2所示。L1为漏感,Cp和Cs分别为初级和次级的分布电容。变压器漏感L1和次级分布电容构成了串联谐振电路。当变压器次级开路或负载较轻时变压器可看成电感,因而与次级分布电容Cs构成并联谐振电路,其等效电路如图3所示。发生谐振时,电容两端的电压会高出工作电压,也就是说变压器内部的电压会高于输出电压。这无形中增大了对变压器的耐压要求。因而在变压器的绕制过程中,要尽量减少分布电容和漏感。假设各层电容相等,绕组共有m层,则分布电容Cs=C(C为次级绕组固有电容,N2为次级绕组匝数)。当次级匝数一定时,次级等效到初级的分布电容与次级的层数有关,层数越多分布电容越小。每一层上的匝数越少,分布电容越小。为了减小分布电容,采取分段分组绕制方式,并增加层数,减小每层匝数。变压器采用马蹄形铁氧体磁芯,其绕制示意如图4所示。



图3.分布电容折合到初级的等效电路



图4.高压变压器绕制示意图


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高压小功率电源? 开关电源? 仿真?

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