电源技术中的基于小型化高压小功率电源设计的方案
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2020-10-22
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电源技术中的基于小型化高压小功率电源设计的方案电源技术中的基于小型化高压小功率电源设计的方案
一、引言 高压电源，又名高压发生器，英文：High voltage power supply,一般是指输出电压在五千伏特以
上的电源，一般高压电源的输出电压可达几万伏，甚至高达几十万伏特或更高。我们通常所说的高压电源，一
般泛指直流高压电源，直流高压电源又有线性调整高压电源和开关型调整高压电源两种。其技术发展方向主要
有两个，一是提高电源功率，即高电压、高电流；二是缩小电源体积，即高电压，小体积，缩小电源的体积主
要是提高电源的开关频率。高功率电源，往往体积较大，而小体积电源，往往电流较小，功率较低。除此之
外，高转换效率，高负载，高精度，低纹波，也是高压电源设计者的研究方向。 高压电源已经
一、引言一、引言
高压电源，又名高压发生器，英文：High voltage power supply,一般是指输出电压在五千伏特以上的电源，一般高压电源
的输出电压可达几万伏，甚至高达几十万伏特或更高。我们通常所说的高压电源，一般泛指直流高压电源，直流高压电源又有
线性调整高压电源和开关型调整高压电源两种。其技术发展方向主要有两个，一是提高电源功率，即高电压、高电流；二是缩
小电源体积，即高电压，小体积，缩小电源的体积主要是提高电源的开关频率。高功率电源，往往体积较大，而小体积电源，
往往电流较小，功率较低。除此之外，高转换效率，高负载，高精度，低纹波，也是高压电源设计者的研究方向。
高压电源已经被广泛地应用？医学、工业无损探伤、车站、海关检验等检测设备中，也广泛应用于诸如雷达发射机、电子
航空图显示器等军事领域。传统的高压电源体积大、笨重，严重影响了所配套设备的发展。目前的高压电源多采用开关电源形
式，大大降低了体积重量，增加了功率，提高了效率。特别是高压小功率开关电源，几乎都是开关电源结构。本文所讨论的高
压小功率开关电源，是为X射线电视透视系统配套设计的。这种系统是对原始X射线设备的改进，它增加一个叫做图像增强器
的设备。这种设备采用电极对电子进行加速和聚焦，因而需要与之相配套的小功率高压电源。
二、方案选择 二、方案选择
1.用途用途
高压电源用途很多，主要包括了X光机高压电源，激光高压电源，光谱分析高压电源，无损探伤高压电源，半导体制造设
备高压电源，毛细管电泳高压电源，无损检测高压电源，半导体技术中的粒子注入高压电源、物理汽相沉积高压电源
（PVD），纳米光刻高压电源，用于离子束沉积、离子束辅助沉积、电子束蒸发、电子束焊接、离子源、直流磁控反应溅
射、玻璃/织物镀膜、辉光放电、微波处理高压电容测试、CRT显示器测试、高压电缆故障测试（PD testing）、TWT测试、
H-POT测试。粒子加速器、自由电子激光、中子源、回旋加速源器、电容电感脉冲发生网络、Marx高压脉冲发生器、电容充
电器。微波加热、射频放大、纳米技术应用、静电技术应用、静电纺丝制备纳米纤维，核仪器用高压电源等的高压电源产品。
小功率高压电源最常用的例子是电视机的阳极高压发生器，它将几十伏的直流电源，通过功率变换和高压变压器升压，再
整流滤波，变为高压输出；另一个应用实例是负离子发生器，常采用晶闸管调压方式。以上两种调压方式都需要一台单独可调
的辅助电源，即高、低压组合方式。这样便加大了电源的体积和复杂程度。加之，由于电路结构形式的不同，它们的输出电压
范围的调节很有限，需要大范围调节时，只能通过改变供电电压来实现。而X射线增强器的主路电压调节范围近10kV，上述电
路形式很难满足要求。本文采用的半桥谐振式开关电源，成功地解决了以上问题。
三、技术指标 三、技术指标
输入电压 220（1±10％）V，（50±0.5）Hz；或宽范围输入电压180～250V。
输出电压／电流
阳极（正）电压/电流
标称值 ＋25kV/1mA，
电压范围 ＋23kV～＋32kV；
标称值 ＋7.35kV/200μA，
电压范围 ＋6.0kV～＋7.8kV；
标称值 ＋0.985kV/200μA；
电压范围 ＋0.8kV～＋1.1kV；
阴极（负）电压/电流
标称值 －0.75kV/500μA；
电压范围 －0.5kV～－1kV。
以上4路电压连动输出。
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