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公司新闻

高压直流电源的设计思路

来源:美端电气   发布时间:2019-04-04 14:31

高压直流电源(power supply)的设计思路

概述
高压直流电源的广泛(extensive)应用
高压直流电源在直流电源领域中属于特种高压直流电源,它的应用是非常广泛的,其应用领域主要在以下方面:
高压放电类
高压静电(是一种处于静止状态的电荷)场类
电子与离子加速器类
高压直流电源电路(Electric circuit)结构
高压直流电源的设计(Design)特点
高压直流电源(power supply)等效模型(model)
高压直流电源绕组实例
这种结构的绕组通常称为蜂窝式绕组或蜂房式绕组,结构很复杂,需要用专用的绕线机才能够完成。
高压直流电源绕组实例
因为蜂窝式绕组结构(Structure)复杂,工艺难度很大,所以高压绕组常会采用多槽骨架的绕组结构。可有效降低分布电容,并保证绕组绝缘。
直流高压直流电源整流滤波电路设计特点
因为直流高压直流电源的输出高压直流电源电压很高,所以次级通常采用倍压整流电路或多绕组分别整流后串联的结构。通常采用电容滤波,极少采用LC滤波。
半波偶数倍压整流电路
半波奇数倍压整流电路
全波偶数倍压整流电路
全波奇数倍压整流电路
倍压整流电路的优缺点
优点:
变压器(Transformer)匝比小,次级输出高压直流电源电压低,变压器工艺( technology)较简单;
次级匝数较少,分布电容相对较小;
对输出功率有自动限制功率的能力。电阻测试仪型号电阻测试仪的种类比较多,包括接地电阻测试仪、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪、直流电阻测量仪、表面电阻测试仪以及回路电阻测试仪。
缺点:
带负载能力差,不适合大功率应用;
输出高频纹波比较大;
高压直流电源电压建立时间长,某些应用(application)被限制。
变压器次级多绕组整流串联
适用于几KW至几十KW的大功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)高压直流电源。例如医院做胸透的X光机高压直流电源,一般需要50~80KW的瞬间功率,最高高压直流电源电压(voltage)约150KV,要求KV与mA上升时间在几个毫秒内,越快越好。多会采用这种结构的电路。
高压直流电源采样电路的设计特点
分压用的高压电阻的分布电容较小,所以可以用外部并联已知固定电容的方式来消除分布电容的不确定性的影响。并联电容容量通常在几十pF到1nF左右。实际电路中高压电阻并联的C1、C2、C3等电容容量比上面公式中的数值略大。目的是给反馈环路提供一个超前补偿,增加反馈环路的带宽。
高压直流电源功率变换电路(Electric circuit)的设计(Design)特点
比如:
48V/10A,600W通讯高压直流电源(power supply)可选功率变换拓扑方案:
1,双管正激
2,PWM半桥
3 LLC半桥/全桥
4,移相全桥
30KV/20mA,600W高压直流电源可选功率变换拓扑方案:
1,高压直流电源(power supply)电压(voltage)型BUCK+不可控逆变电路(Electric circuit)
2,高压直流电源电流型BUCK+不可控逆变电路
3 带辅助谐振网络的移相全桥
4,LC/LCC/LLCC谐振变换器
LC/LCC/LLCC谐振变换器
30KV20mA LLCC电路(Electric circuit)仿真
设计要求:400Vdc输入,30KV20mA输出,开关频率50KHz
方案:采用全桥LLCC谐振变换器,输出采用3阶半波6倍压整流。
假设输出的高频纹波为1%,那么按照3阶半波6倍压的纹波计算(calculate )公式有:
选择合适的变压器变比n,使高压直流电源电压增益KDC数值在1~2之间比较合理。这里取n=10。绕制一个匝比为60:600的高压直流电源,测量得到初级电感量为11mH,次级电感量为1100mH,变压器初级漏感约30uH,测得次级分布电容约为66pF,此分布电容折算到原边为6.6nF。有文献建议串联电容C1的值取为次级分布电容折算到原边的值的2倍。在这里,我个人以为,C1的取值可以在2~10倍范围内都是可行的。不建议C1取值太小,那样会使C1承受较大的高压直流电源电压应力。在本例中,C1取值22nF。把上述参数带入前面的公式计算(calculate ),可以得到:
晶体二极管导通角 α=1.83rad=104.76°
RC网络高压直流电源(power supply)电压高压直流电源电流相位差θ=0.43rad=24.50°
RC网络(Network)模型中的Cp高压直流电源电压到Vo的增益系数λ1=1.21188
直流高压直流电源电压增益KDC=1.29896
从输入到等效负载网络的基波增益系数|M1|=1.23636
功率驱动高压直流电源电压超前高压直流电源电流角度=31.28
谐振电感L1=1291uH,谐振电感峰值高压直流电源电流IL1pk=2.76A
串联电容C1的峰值高压直流电源电压(voltage)VC1pk=398.88V
总 结
简单介绍了高压直流电源的应用与各部分电路的特点。返回
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