高壓電源是指輸出電壓在五千伏以上的電源，一般輸出電壓可達(dá)幾萬(wàn)伏，甚至高達(dá)幾十萬(wàn)伏或者更高。高壓電源廣泛用于材料改性，金屬冶煉，環(huán)境保護(hù)，大功率激光和微波等高端領(lǐng)域。一般的高壓電源采用工頻電源和LC諧振方式，雖然電路簡(jiǎn)單，但體積和重量大，低頻工作狀態(tài)及紋波、穩(wěn)定性等均不能令人滿意，隨著電源電子技術(shù)的發(fā)展，高頻高壓電源必將是發(fā)展趨勢(shì)。
伴隨著高新技術(shù)的逐步應(yīng)用，新的技術(shù)問(wèn)題也隨之出現(xiàn)，主要表現(xiàn)在高頻化可以提高電源性能，減少變壓器的體積和紋波系數(shù)。但由于高頻高壓變壓器是高頻高壓并存，出現(xiàn)了新的技術(shù)難點(diǎn)：
①高頻高壓變壓器體積減小，頻率升高，分布容抗變小，絕緣問(wèn)題異常突出;
②大的電壓變化比使變壓器的非線性嚴(yán)重化，漏感和分布電容都增加，使其必須與逆變開(kāi)關(guān)隔離，否則尖峰脈沖會(huì)影響到逆變電路的正常工作，甚至?xí)舸┕β势骷?
③高頻化導(dǎo)致變壓器的趨膚效應(yīng)增強(qiáng)，使變壓器效率降低。
鑒于上述情況，高頻高壓變壓器如何設(shè)計(jì)是目前研究的一個(gè)難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。
研究主要內(nèi)容包括BUCK電路的分析設(shè)計(jì)、半橋逆變電路分析設(shè)計(jì)、倍壓電路的設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)仿真研究。該電路包括輸入整流濾波電路、BUCK預(yù)穩(wěn)壓電路、半橋逆變電路、倍壓電路和輸出整流濾波電路。輸入的交流電源經(jīng)整流濾波電路變?yōu)橹绷?，通過(guò)BUCK預(yù)穩(wěn)壓電路將電壓穩(wěn)定，再經(jīng)過(guò)半橋逆變電路將直流電壓變?yōu)榻涣麟妷?，然后通過(guò)一個(gè)倍壓電路將電壓升高，最后整流濾波輸出穩(wěn)定高壓。
主電路設(shè)計(jì)
主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。
這里主要介紹了一種基于BUCK調(diào)壓的小功率高壓電源。該電源能實(shí)現(xiàn)零電流軟開(kāi)關(guān)(ZCS)，并能方便的調(diào)節(jié)輸出電壓，因?yàn)槔昧烁哳l變壓器的寄生參數(shù)，從而避免了尖峰電壓和電流。該電源的另一個(gè)特點(diǎn)是利用倍壓電路代替了傳統(tǒng)的二極管整流電路，減小了高頻變壓器的變比和寄生參數(shù);尤其是主電路的控制采用了Buck電路和逆變電路的聯(lián)合策略，即采用Buck可十分方便、靈活地進(jìn)行電壓調(diào)節(jié);采用定頻定寬的逆變電路可利用高頻變壓器的寄生參數(shù)實(shí)現(xiàn)諧振軟開(kāi)關(guān)。
此外，由于該電源無(wú)需利用調(diào)節(jié)逆變電路的占空比來(lái)調(diào)節(jié)電壓，因而可充分利用高頻變壓器的磁性；而且由于其控制電路采用了基于DSP的實(shí)時(shí)數(shù)字PI調(diào)解器，因而實(shí)現(xiàn)了電路的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性。
