直流高压电源的设计与仿真 高压电源的应用 高压电源的设计难点 一种60KV/8mA直流高压电源的设计 仿真验证.

Presentation on theme: "直流高压电源的设计与仿真 高压电源的应用 高压电源的设计难点 一种60KV/8mA直流高压电源的设计 仿真验证."— Presentation transcript:

1 直流高压电源的设计与仿真 高压电源的应用 高压电源的设计难点 一种60KV/8mA直流高压电源的设计 仿真验证

2 高压电源的设计难点 半导体器件，尤其是高压整流二极管的要求很高。 绝缘材料要求很高，特别是高压变压器的骨架材料要承受交流高压的冲击。
分布参数，高压电源中存在的分布参数对电源的工作产生重大影响，使电源的高频化困难，甚至会使电路无法正常工作。

3 直流高压电源的设计 变压器等效模型 倍压整流电路 工作原理简述 仿真、观察波形

4 变压器的等效模型（1）

5 变压器的等效模型（2） 简化后的等效模型：

6 倍压整流电路一

7 倍压整流电路二

8 倍压整流电路三

9 倍压整流电路计算公式 对于电路一： 电压跌落：ΔU=(4N3+3N2+2N)I/6fC 输出电压：U=2N*Up-ΔU
对于电路三： 电压跌落：ΔU=(2N3+3N2+4N)I/12fC 输出电压纹波：N*I/4fC 其中，N是倍压的阶数

10 60KV/8mA电源电路原理框图

11 高压发生部分电路

12 倍压整流部分作如下转换

13 高压发生部分电路变换为如下

14 一种串联谐振并联负载的谐振变换器 如果Cs的容量和Cp相当，则成为一种LCC谐振变换器。
在此处，我们采用了Cs容量远大于Cp的方案，所以这是一种串联谐振并联负载的LC谐振变换器PLSRC。 注意，和传统的PLSRC存在一些不同，此电路的整流输出没有电感。而采用的是容性滤波器。

15 工作原理简述（1）

16 t1时刻

17 工作原理简述（2）

18 t2时刻

19 工作原理简述（3）

20 t3时刻

21 工作原理简述（4）

22 t4时刻

23 工作原理简述（5）

24 t5时刻

25 工作原理简述（6）

26 t6时刻

27 高压发生电路仿真

28 输出电压波形

29 MOS管的工作波形

30 谐振回路的电流波形

31 倍压整流中二极管的电流波形

32 谐振电流的分配

33 本电路的优缺点 本电路成功地利用了变压器分布电容和漏感作为谐振元件，实现了ZVS软开关的高频高压变换。
由于变压器分布电容的充放电，变压器存在较大的环流，特别是轻载时的转换效率不高。

34 结束 谢谢

35 直流高压电源的设计与仿真

36 直流高压电源的设计与仿真 高压电源的应用 高压电源的设计难点 一种60KV/8mA直流高压电源的设计 仿真验证

37 高压电源的应用 高压电源的应用非常广泛，在民用、军事、科研的很多领域都有不可替代的作用。
民用领域：臭氧发生器、某些医疗设备、静电除尘、空气净化装置等 军事：雷达、激光等 科研：加速器、电子显微镜、人工核反应等

38 高压电源的设计难点 半导体器件，尤其是高压整流二极管的要求很高。 绝缘材料要求很高，特别是高压变压器的骨架材料要承受交流高压的冲击。
分布参数，高压电源中存在的分布参数对电源的工作产生重大影响，使电源的高频化困难，甚至会使电路无法正常工作。

39 直流高压电源的设计 变压器等效模型 倍压整流电路 工作原理简述 仿真、观察波形

40 变压器的等效模型（1）

41 变压器的等效模型（2） 简化后的等效模型：

42 倍压整流电路一

43 倍压整流电路二

44 倍压整流电路三

45 倍压整流电路计算公式 对于电路一： 电压跌落：ΔU=(4N3+3N2+2N)I/6fC 输出电压：U=2N*Up-ΔU
对于电路三： 电压跌落：ΔU=(2N3+3N2+4N)I/12fC 输出电压纹波：N*I/4fC 其中，N是倍压的阶数

46 60KV/8mA电源电路原理框图

47 高压发生部分电路

48 倍压整流部分作如下转换

49 高压发生部分电路变换为如下

50 一种串联谐振并联负载的谐振变换器 如果Cs的容量和Cp相当，则成为一种LCC谐振变换器。
在此处，我们采用了Cs容量远大于Cp的方案，所以这是一种串联谐振并联负载的LC谐振变换器PLSRC。 注意，和传统的PLSRC存在一些不同，此电路的整流输出没有电感。而采用的是容性滤波器。

51 工作原理简述（1）

52 t1时刻

53 工作原理简述（2）

54 t2时刻

55 工作原理简述（3）

56 t3时刻

57 工作原理简述（4）

58 t4时刻

59 工作原理简述（5）

60 t5时刻

61 工作原理简述（6）

62 t6时刻

63 高压发生电路仿真

64 输出电压波形

65 MOS管的工作波形

66 谐振回路的电流波形

67 倍压整流中二极管的电流波形

68 谐振电流的分配

69 本电路的优缺点 本电路成功地利用了变压器分布电容和漏感作为谐振元件，实现了ZVS软开关的高频高压变换。
由于变压器分布电容的充放电，变压器存在较大的环流，特别是轻载时的转换效率不高。

70 结束 谢谢