高壓直流電源的工作原理是怎樣的

吉事勵電源廠家：高壓直流電源是如何工作的?因為電場如果用高壓直流電源需要大范圍的線性可調(diào)輸出電壓，同時為了實現(xiàn)軟開關(guān)，前級采用輸出電壓范圍寬的DC/DC電路，中級為高頻LC串聯(lián)諧振逆變電路，后級為正負(fù)雙向倍壓電路的三級方案，以實現(xiàn)寬范圍、低紋波、高可靠性的要求。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如下圖2-1所示。

吉事勵電源廠家：高壓直流電源是如何工作的？

該電路主要由整流濾波電路、同步降壓寬范圍可調(diào)電壓電路、LC串聯(lián)諧振逆變電路和正負(fù)對稱雙向倍壓電路組成。首先將輸入的交流電壓通過整流濾波電路變成平滑的直流電壓，再通過同步降壓穩(wěn)壓電路實現(xiàn)穩(wěn)壓和輸出電壓大范圍可調(diào)，LC恒頻恒占空比串聯(lián)諧振電路將前級直流電壓變?yōu)楦哳l方波電壓加到高頻高壓變壓器兩端，通過變壓器和倍壓電路中，電壓被提升兩倍至負(fù)載產(chǎn)生電場所需的高電壓。

前級同步降壓電路原理與仿真

由于電路中輸出電壓大范圍可調(diào)，而電場負(fù)載幾乎是開路，傳統(tǒng)的降壓電路在輕載下大范圍調(diào)整電壓時容易工作在間歇狀態(tài)。對于大型穩(wěn)壓電路，如果整個過程工作在連續(xù)狀態(tài)，則需要電路中的電感值較大，如圖2-2所示，從圖中可以看出，負(fù)載越輕，電路中所需的電感就越大。

吉事勵電源廠家：高壓直流電源是如何工作的？

由于用于加速器的小功率電源電流小、負(fù)載輕，在大范圍調(diào)節(jié)電壓時，電路很容易工作在間歇狀態(tài)，占空比和輸入輸出電壓增益不再具有線性關(guān)系，如上圖 2-3 所示。當(dāng)電路具有相同的輸出電壓時，它以連續(xù)模式工作，并且比間歇模式具有更大的占空比。當(dāng)圖中d<0.2且工作在k=0.005時，占空比D的微小變化會引起輸出電壓的很大變化，而電路的增益在連續(xù)導(dǎo)通模式下始終保持線性變化。

綜上所述，普通降壓電路在間歇輕載下工作時，輸入輸出不再呈線性關(guān)系，電路中電流峰值高，控制電路設(shè)計難度大，穩(wěn)定性差。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理

同步降壓電路在輕載時，電感電流保持連續(xù)，以保證輸入輸出電壓的線性關(guān)系。在輕載情況下，LC串聯(lián)諧振電路工作在開關(guān)頻率略低于諧振頻率的模式下。具有自動實現(xiàn)零電流通斷的優(yōu)點。同時可以有效利用變壓器的寄生參數(shù)，輸出電壓基本等于輸入電壓。正負(fù)兩路倍壓電路可有效降低變壓器的變壓比，180°的相移可大大降低輸出電壓的紋波。綜上所述，電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

該電路的具體工作過程如下：首先，前級同步降壓電路產(chǎn)生寬范圍可調(diào)的輸出電壓，通過調(diào)節(jié)前級降壓電路的電壓，可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)逆變電路的輸入電壓。

當(dāng)LC串聯(lián)諧振電路工作在開關(guān)頻率略小于諧振頻率的模式時，輸入電壓反相為高頻方波電壓，加到變壓器初級。變壓器初始升壓后，加到正負(fù)二路倍壓電路中，實現(xiàn)高壓輸出，加到電極板上產(chǎn)生電場。

審核編輯：符乾江