高压电源设计与仿真
精密高压稳压电源的研究与设计
如 图 ｌ 示 。２ 工 频 电 压 经 稳 压 变 压 器 交 流 预 稳 压 所 ２ ０Ｖ
后 ， 给 电 源 系 统 各 单 元 电 路 交 流 供 电 。稳 压 变 压 器 具 有 交 再
收 稿 日期 ：０ １ ０ — ４ ２ １－ ５ ２ 稿 件 编 号 ：０ １ ５ ９ ２ １０ ０ ９
由 于 正 弦 振 荡 器 输 出不 存 在 尖 峰 脉 冲 。 以 有 效 地 降低 了 输 所 出纹 波 。振 荡 器 的 振 荡 频 率 越 高 ， 出纹 波越 小 ， 且 便 于 升 输 并
压 变 压 器 的 小 型 化 设 计 ，在 兼 顾 振 荡 频 率 稳 定 的 情 况 下 ， 振 荡频 率设 计 为 ５ｋ 。 Ｈｚ
可 靠 ， 电子 束 曝 光 机 制 版 精 度 的 提 高 提 供 了 必 备 条 件 。 为
１ 电 源 系 统 总体 设 计 方 案
该 电 源 系统 总体 设 计 原 理 框 图如 图 １所 示 ， 主 要 特 点 其 如下所 述。
１ ． 采 用 交 流 稳 压 器 进 行 前 级 交 流 预 稳 １
式 中 ： ＝ ： ， 微 分 时 间 常 数 ； ＝ 尺 ＋ ：Ｃ， 积 分 时 Ｃ 是 （ Ｒ ） 是 间 常数 。
Ｒ１
图 ３ 分 散 补 偿 网络 结 构
Ｆ ｇ Ｎｅ ｗ ｒ ｆ ｄ ｓ ｅｓ ｄ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｉｎ ｉ ．３ ｔ ｏ ｋ ｏ ｉｐ ｒ ｅ ｏ ｅ ｓ ｔｏ
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图 １ ３ Ｖ 精 密 高 压 电源 原 理 框 图 ０ｋ
航空高压直流电源系统设计与仿真
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高压升压boost方案
高压升压boost方案引言高压升压(boost)方案是一种常见的电路设计方案，用于将低电压升至较高电压的电路。
在许多电子设备中，需要使用较高的电压来驱动特定的元件或执行特定的功能。
本文将介绍高压升压Boost方案的原理、应用、设计步骤以及常见问题和解决方案。
原理高压升压Boost方案使用一种称为升压转换器的电路来将低电压转换为高电压。
这种电路通常由以下几个关键部分组成：1.输入电源：提供低电压输入能量的电源，通常是电池或低压直流电源。
2.电感：通过电感储存能量，并在合适的时机释放能量。
3.开关管：控制电路的打开和关闭，以控制能量的传输。
4.整流器：将储存在电感中的能量转换为所需的高电压输出。
高压升压Boost方案的基本工作原理是：在时间t1，开关管打开，电感储存能量；在时间t2，开关管关闭，电感释放储存的能量；在时间t3，能量通过整流器转换为高电压输出。
这个过程不断循环，以提供稳定的高电压输出。
应用高压升压Boost方案广泛应用于许多电子设备中，包括但不限于以下领域：1.电池供电设备：在一些需要高电压驱动的设备中，使用高压升压方案可以提高设备的效率。
2.LED照明：在LED驱动电路中，使用高压升压方案可以提供足够的电压来驱动LED灯。
3.通信设备：在一些无线通信设备中，使用高压升压方案可以提供足够的电压来驱动射频模块。
4.物联网设备：在一些物联网设备中，例如传感器节点，使用高压升压方案可以提供所需的高电压。
设计步骤设计一个高压升压Boost方案需要经过以下几个步骤：1.确定输出电压：根据应用需求确定所需的高电压输出。
2.计算工作周期：根据输入电压和输出电压计算工作周期和占空比。
3.选择元器件：根据工作周期和电流要求选择合适的电感、开关管和整流器。
4.建立电路图：根据选定的元器件，绘制高压升压Boost方案的电路图。
5.进行模拟仿真：使用电路仿真工具验证电路的性能和稳定性。
6.调整参数和优化设计：根据仿真结果调整元器件参数并优化设计，以达到最佳的高压升压效果。
电子束焊机高压电源的设计及仿真
电子束 焊机是利 用高速运 动的 电子 束流轰 击工件 焊 接处进行焊接加工 的一种精 密的焊接设备 ， 它基 本上代表 了目前最 高性 能的焊接水平 。它由电子枪 、 高压 电源 、 真空 机组 、 真空 焊接 室 、 电气控制 系统 、 工装夹具 与工作 台行走 系统 等部 分组 成。电子束焊机 的基本原理是 电子枪中的阴 极灯 丝加热到一定 的温度 时会逸 出电子 ， 该 电子在高压静 电场 的加 速下通过 电磁场 的聚焦就 可以形成能量 密度极 高 的电子束 ， 用 此 电子束 去轰击工件 ， 巨大 的动 能转化为 热能， 使 焊接处 工件融化 ， 形成 熔池 ， 待冷却后 自然凝 固 ， 从而实现对工件 的焊接 。 图 １逆变高压电源系统框 图 １电子束 焊机 高压 电源 的发展 虽然 电子束焊机 问世的时间不长 ， 但是其高 压电源的 ２ ２ 发展却 很快 ， 大致 分为三个 阶段 ： 由传统 的工频升压 发展 Ｖ ０ 一 嗡 Ｖ 弧 到 中频升压 ， 现在逐渐 向高频升压发展。 ＿ ； １ ． １工频 升压具有 电路简单 、 技术成熟等优点 ， 但 由于 ２ ２ ２ 其工作在低频状态 ， 通常都需要体积大而笨重 的工频 变压 器作为升压和 隔离 之用 ，同时其 输出电压调整时间长 ， 而 且电源精度以及稳定性 也不 能满足人们 的要求 。 图 ３ 电压 型 三 相 桥 式 １ ． ２ 中频升压采用 中频发 电机组配套 中频升压变压器 图 ２ 三相不控整流电压输出波形图 不 控 整流 滤 波 电路 图 的方案 ，通过改变发 电机 的励磁 电压来改变输 出高压 ， 达 到稳 定输 出高压 的 目的 ， 其优点是工作可靠 、 结构简单 、 制 造工 艺方便 ； 缺点是发 电机组 噪音 大 、 整个系 统的调节 时 间较长 、 设备效率偏低 、 体积偏大 、 变压器损耗较高 。 １ ． ３高频升压采用高频变压器 的升压方式 ，首先将 电 网供 电整 流成直流 ， 再 通过高频逆变 、 高频 升压 ， 再经整流 滤波 出设备所 需的高压直流 电。因为在 电气设备 中 ， 存在 Ｕ Ｅ ＝ ４ ． ４ ４ ｆ Ｎ Ｂ Ｓ 关系式 ，其中 Ｕ 、 ｆ 为交 流供 电的电压 和频 率， Ｅ、 Ｎ为线 圈或绕组 的感应 电势和 有效 匝数 ， Ｂ为磁路 图 ４ Ｉ ＧＢ Ｔ逆 变 桥 电路 原 理 图 图 ５ 三 相 不 控 整 流滤 波 电路 建 模 图 的磁感应强度 ， Ｓ为铁心截面积 。由此可以看 出 ， 在相 同的 三相 桥式 整流电路分为 电流 型三相桥式 供 电电压下 ， 提高频率 ｆ 就可 以减少线 圈或绕组匝数和铁 心截面积 波。根据输 出滤波 的不 同， 整流电路 和电压型三相桥式整流 电路 。电流型三相桥式整流电路 ： Ｓ ， 从而可 以减小装置的体积和重量。 因此电子束焊机高压 电源 的发 输出端串联大 电感 Ｌ滤波 ， 特点是输 出电流纹 波小 。电压 型三相桥 展方 向之一就是要高频化。 式整 流电路 ： 输出端并联大 电容 Ｃ滤波 ， 特点是输 出电压纹波小 。 本 ２ 电子束焊机高频高压 电源的设计 设计 选用 电压型三相桥 式整流 ， 即在输 出端并联大 电容 ， 电路如 图 本 电源设 计采 用的是高频逆 变 电源 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ作为逆变 器 的功 率 ３ 所示 。 器件 ， 系统首先将 三相交流 电整流滤波成直 流 ， 再通 过逆变器逆 变 滤波 电容 Ｃ的选取越 大 ， 电压波动越小 ， 输 出直 流电压越平滑 ， 成二十千赫的高频交 流电供 给高频 高压 变压器 ， 在 高频 高压 变压 器 但也不是越大越好 ， 电容越大 ， 装 置体 积越 大 ， 费用也越大 。实际应 中升压到所需 电压 ，再经 高频整流滤波成平稳 的直流 电供给 电子 用中， 根据电压波动要求 ， 选取合适 的滤波电容。 枪。 ２ ． ２全桥逆变电路模块 反馈控制 回路 的采样 电路对 高压反馈信 号进行采样 ，然后送 逆变 电路采用全桥逆变 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ为逆变器的功率器件 ，控制方式 Ｄ Ｓ Ｐ处理产生相应的 Ｐ ＷＭ波 ，通过驱动逆变器的开关管开通状态 采用移相全桥 Ｐ ＷＭ 波控制 ： 上下臂的开通方式为互补 ， 对角导通通 来 改变输 出电压 的大小 ， 达 到闭环控制 的 目的。 如图 １ 所示 ， 为系统 过移相角来控制有效 占空 比。 如图 ４所示 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ １ 和 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ３ 导通时 ， 主电路 图。 输出为正 ； Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ２和 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ ４导通时 ，输出为负 ，逆变后 输出交流方 ２ ． １不控整流 电路 三相 电网供 电电压为 ： ３ ８ ０ Ｖ± ７ ％， ５ ０ Ｈ ｚ ，利用无控制功能的整 波。 Ｐ ＷＭ 驱动波 的频 率为 ２ ０ Ｋ Ｈ ｚ ， 由于 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ不 是理想 开关 ， 有关 流二极管 组成三相桥式不控整流 电路 ， 整流后输 出电压波形如 图 ２ 断时间 ， 为防止上下臂同时导通 ， 需要设置死区时间 ， 死 区时间的大 所示 。 Ｇ Ｂ Ｔ的关段时间确定 ， 确保上臂完全关断后 ， 下臂再导通 。 三相 整流输 出的是 脉动直流 电压 （ 平均 电压 １ ． ３ ５ Ｕ， 即５ １ ３ Ｖ） ， 小由 Ｉ
小功率高压隔离电源的设计与实现
Power Electronics •电力电子Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 223【关键词】隔离电源 SG3525 PWM 过流保护随着科学技术的迅速发展，日常生活和工业生产中电气设备越来越多，高压设备击穿空气放电和大功率电机启动停止产生大量干扰，对供电电源也提出了新的要求。
开关电源因转化效率高，体积小等优势得到广泛的应用，国外开关电源研究起步较早，1955年美国科学家罗耶提出了利用磁芯饱和的特点来进行自激振荡的晶体管直流变换器；1964年美国提出串联开关电源，促进开关电源的发展；1988年，国外科学家提出移相全桥变换器的概念；2000年，Hiromitsu 提出了带有变压器隔离的半桥变换器。
相比而言国内发展相对缓慢，2007年，钱荔提出了推挽全桥双向DCDC 变换器；2016年史春玉提出软开关推挽正激变换器。
带变压器的隔离电源可以实现两个模块之间的电源线隔离，防止危险信号的相互串扰，实现每个模块独立供电，防止一个模块因受高压放电或其它原因导致的损坏波及其它模块，提高了电路的可靠性。
目前市场上常见的变压器隔离电源是将实验的输入电源采用1:1的工频变压器与市电进行隔离，这样工作人员不论接触哪条线都不会发生触电的危险，但是工频变压器体积较大。
本文用SG3525为控制核心，提高隔离变压器的工作频率，隔离变压器的工作频率不再是50Hz ，减小变压器体积，采用半桥的变压器驱动方式，输出经过全桥整流与滤波，设计相关过流保护电路，并给出实验结果及分析。
1 系统组成小功率高压隔离电源的设计与实现文/赵韶华 王妍力 雷腾飞隔离电源系统主要包括过流保护电路、SG3525控制电路、半桥驱动电路、整流滤波电路等部分。
隔离电源系统结构图如图1所示。
直流电源为系统提供直流电源9-15V ，SG3525为控制核心，提供逆变所需的PWM 波，隔离变压器采用半桥驱动，变压器输出经过桥式整流电路DB207整流成直流，再经滤波输出，最后得到所需直流电压。
高压电源的设计_毕业设计
高压电源的设计摘要高压电源在日常的生产、生活中有着广泛的应用，尤其在军事、医疗、射线类探测器和静电喷涂等技术领域。
传统的高压电源多采用线性技术，这种结构形式造成电源变换效率低，体积大，重量沉，操作维修不方便。
随着电源技术的发展，人们对高压电源的转换效率和带负载能力提出了更高的要求。
开关电源相对于线性电源有体积小，重量轻，效率高的优点，已经成为电源行业的主流形式。
本论文设计研究了一种以单片机和脉宽调制（PWM）技术为基础的高压开关电源。
该电源由飞思卡尔MC9S12XS128单片机产生和控制PWM波形，采用全桥变换，经高频变压器升压，输出1000V电压。
该电源采用数字调节，模数电路相互结合，具有输出电压高，纹波小，输出功率较高等优点。
关键词：开关电源桥式变换器高频变压器单片机AbstractHigh-voltage power supply is applied broadly in daily life and production, especially used in military, medical, class-ray detector and electrostatic spraying. Traditional high-voltage power supply mainly adopt technology of linear power supply such type of structure makes the whole Efficiency of power supply below, large, heavy and operation and maintenance which is not convenient.With the development of power technology, people have a higher demand on the conversion efficiency of the the high-voltage power and load capacity.Switching power supply have the advantages of small size, light weight, high efficiency relative to the linear power.,it have become a mainstream form of the Power industry.This paper studies a single-chip design and pulse width modulation (PWM) technology-based high-voltage switching power supply.PWM waveform of the the power supply was generated and controlled by by Freescale MC9S12XS128 m icrocontroller，using full bridge,the high-frequency step-up transformer,1000V output voltage.The power supply with digital adjustment,modulus combined circuit,it has the advantage of a high output voltage, ripple, the higher power output and so on.Keywords: Switching power supply Bridge converter High-frequency transformerMicrocontroller目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (4)1.1 课题研究的背景 (4)1.2 研究的目的及意义 (5)1.2.1课题研究的目的 (5)1.2.2课题研究的意义 (5)1.3 高频开关电源的发展情况 (5)1.3.1开关电源的发展情况 (5)1.3.2高频开关电源的主要新技术标志 (6)1.4 隔离式高频开关电源简介 (7)第2章高频开关电源的总体设计 (9)2.1 主电路的选择 (9)2.2 控制电路的选择 (9)2.3 电流工作模式的方案选择 (9)2.3.1电流连续模式分析 (9)2.3.2电流断续模式分析 (9)2.4 综合结构电路图 (10)第3章开关电源输入电路设计 (11)3.1 整流技术 (11)3.1.1 交流输入整流滤波电路原理 (11)3.2整流电路 (11)3.3输入尖峰电压保护 (11)第4章开关电源主电路设计 (12)4.1 全桥变换器电路的工作原理 (12)4.2 开关晶体管的设计 (13)4.2.1器件介绍 (13)4.2.2.功率MOSFET的结构和工作原理 (14)4.2.3.功率MOSFET的主要特点 (14)4.2.4MOSFET的导通特性 (15)4.3 高频变压器的设计 (16)4.3.1磁芯材料和结构 (16)4.3.2绕阻计算 (16)4.3.3绕阻的绕制 (17)第5章开关电源控制电路设计 (18)5.1基本原理 (18)5.2器件简介 (18)5.3脉冲宽度调制模块 (20)5.4 A/D模块 (21)5.5软件设计部分概述 (22)5.5.1 程序设计方法 (22)5.5.2 软件设计步骤 (23)5.6单片机系统设计时应注意的问题 (23)第6章辅助电路的设计 (24)6.1辅助电源的设计 (24)6.2MOSFET驱动电路 (24)6.2.1器件介绍 (25)6.2.2电路结构分析 (25)6.3输出滤波电路的选择 (26)第7章展望与总结 (26)致谢 (27)参考文献 (28)第1章绪论1.1 课题研究的背景开关电源已有几十年的发展历史。
高频高压开关电源的设计和仿真
Cp 为折算到初级的变压器次级等效杂散电容。 由图 2 可知 LC
串联谐振电路不能开路， LC 并联谐振电路不能短路，而 LCC 串并联谐振电路则不存在这些问题。它具备了两者的优点： 输 出电压可以高于或低于输入电压； 负载变化范围宽。串并联谐 振电路为移相全桥逆变电路提供了 零 电 压 开 通 条 件 ， 实 现 了 高频开关电源的软开关技术， 降低了开关损耗。可见串并联谐 振变换器是本系统的理想选择[2-5]。
获得最大电压。图 4 为主电路谐振回路的等效电路图， Rr、 L1、
Cpr 为 高 频变 压 器 折 合到 低 压 侧 的 等 效 电 阻 、 等效漏抗、 等效
电容， Csr 为 变 压 器原 边 的 等 效 电 容 ， C1、 R1 为 电 除 尘 负 载 的 等 效电容和等效电阻。 负载和 Cpr 的等效阻抗为：
灭 火 花 并 快速 恢 复 电 场 能量
， 并 且 我们可 以 把 变 压 器 中 一
些有害的漏电感和寄生电容整合到 LC 参数中去， 形成正弦波 从而可以提高电源的转换效率。PWM 硬开关技术对瞬间短路 过流的抑制能力较差， 且开关损耗大， 不能 很 好 地 适 应 电 除 尘 器工况的特殊要求。因此， 我们选择具有软开关的变换器。 图 2 中 Cr 为谐振电容， Lr 为等效 变 压 器 漏 感 ， RL 为 负 载 ，
u=
各次谐波阻抗：
图2
谐振变换器软开关的原理图
1 Z = R + j kω L − , k=1,3,5……. (4) ω k C
则谐振电流：
图 3 中一个开关周期中有 L1、 Csr 两个元件和 L1、 Csr、 Cpr 三 个元件分段谐振，使电路具有串联 谐 振变 换 器 和 并联 谐 振变
电源辐射仿真流程
电源辐射仿真流程
电源辐射仿真流程主要包括以下步骤：
确定目标和范围：明确仿真的目的，例如评估电源对周围环境的电磁辐射影响，以及仿真的范围，如特定频率范围内的辐射。
建立模型：根据电源的实际结构和工作环境，使用仿真软件建立三维模型。
这包括电源本身、连接线、周围环境等。
设置仿真参数：根据仿真目标和模型，设置仿真参数，如仿真频率范围、边界条件、材料属性等。
运行仿真：将设置好的模型和参数输入仿真软件，运行仿真程序。
结果分析和优化：根据仿真结果，分析电源的辐射特性，如辐射强度、方向性等，并根据分析结果对电源设计进行优化。
通过这一流程，可以有效地预测和评估电源的电磁辐射特性，为电源的设计和优化提供有力支持。
星点调压型高压电源的仿真分析与实验
对 电源进行仿真计算 ， 最后给 出了实验结果。
２ 系 统 的 组 成 及 原 理
图 １ 出 电源 的 工 作 原 理Ｉ． 电机 的双 Ｙ错 示 发 ４ Ｉ ３ 。 别 接 至 降压 变 压 器 Ｔ 、 压 变 压 器 Ｔ ， 控 ０分 。升 ２可 整 流 设 备 Ｚ 经 高 压 硅 堆 整 流 为直 流 信 号 ， 电容 由 电感 滤 波 处 理 送 至 高压 脉 冲 调 制 器 ．输 出稳 定 的
图 ３ 电 源 分 析 计 算 原 理 图
压 的大 小 ； 当发 生 故 障 时 ， 锁 整 流 柜 Ｚ 的 晶 封 。 闸 管触 发 脉冲 ， 可 使 ， 变 为零 ， 而 也 变 为 就 ｍ 从 零， 即起 到 关 断 保 护 的作 用 。
由于 电源 为 串 联 接 法 ．故整 流 器 总压 降 为 两 路 漏 感共 同作 用 。按 每 路 ６相 整 流 并 考 虑 到 整 流 器 高压 直 流 侧 的 压 降 内阻 为 ：
高压线自取电电源的研究与设计
的磁场感应到的二次侧 电势为
５．５ ＤＣ－ＤＣ电 路
ｅ：一．Ⅳ 一．Ⅳ （ ｉｎｏｘ）＝
３．３．１ Ｂｕｃｋ电路 原 理 与 参 数 计 算 在 ＢＵＣＫ 变换 器 的 设 计 中，首 先 研 究 了 开 关 频 率 的 选 择 、制 约
２ｎ ；ｓｉｎ（ｃａｔ一９０。）＝ ｓｉｎ（ｒｏｔ一９０。） …
２电 流 互 感 嚣 参 数 设 计
受瞬时高压时，会立即 （最高可达到 １×１０－１２ 秒）将 能量 释放 出去 ，
２．１感应取 电
综合 电源整体架构及以上分析，本 文采用可耐受 ６００Ｗ 瞬 时功率 ，击
根据 电机 学理 论，一次侧 为正弦 输入时，取 能线圈由铁芯 中变化 穿 电压 约 ４３．５Ｖ 的 Ｐ６ＫＥ２７ＣＡ 型 双 向 ＴＶＳ。
并对其中的关键 技术问题展开 研究 般 监测设备 的功耗 Ｏ．７５ ３．５ｗ， 因此 ，必 须在 ＣＴ二次侧设 计保护电路，使电源变换 电路免受瞬态高
平均功 耗为 ２．５Ｗ 根 据某供 电网 １０ＫＶ线路 曰负荷 曲线知 ：输 电线 压 的 破 坏 。
路的 电流是时刻 变化的 ，其大小受用电区负荷影 响 ，所以本文选择输
整 个电源系统本身必须高效率、低耗能，从而延长系统连续工作时间； 气隙 ＝ｌ＿７ｍ ｍ，带人式 （３．１２）即可求出 ，再将 、 ＝５．６Ｖ带
二是提高 系统的稳定性 及可靠性 ，也就是说尽可能提高 供电系统的性 入式 （３．７）的 ，即可求出功率线圈所需最小匝数Ⅳ１＝１９２匝。考虑漏
开关 频率的因素和开关频 率引起 的功 率损耗。其 次分析 ＢＵＣＫ 变换
有 效值 为 ＝√２， ：ｍ （２）式 中 、Ｂ、 、 分 别为铁 芯磁 器的调制方式 、控制方式及环路补 偿方式。
高压强脉冲电源的设计西安兆福电子有限公司史平君—中国兵器工业
高压强脉冲电源的设计西安兆福电子史平君—中国兵器工业第二0六研究所特种电源部主任、高级工程师，IEEE会员,中国电源学会常务理事、中国电源学会特种电源专业委员会主任委员，陕西省电源学会副理事长，西安市电源学会副理事长，陕西省笫五届科协委员。
专业特长为高压电源、高压脉冲电源，军用特种电源，雷达发射机及导航发射机电源，高能物理及加速器电源，高压充电电源等。
摘要：本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案，应用此方案设计了高压电源、IGBT控制充电、可控硅控制放电，可以自动运行的脉冲磁场发生设备。
最大直流电压到达3KV且连续可调，放电脉冲电流高达10000A。
该设备由一片AT89C52单片机控制，可实现与电脑的连接。
关键词：高压电源； IGBT ；可控硅The Design of High Voltage Pulsed Power SupplyAbstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer.Key words: high voltage power supply；IGBT；SCR，引言：强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用［1］，强脉冲磁场对金属形成时的影响［2］以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越引起人们的关注。
纳秒级高压脉冲电源的设计与仿真
纳秒级高压脉冲电源的设计与仿真张晗【摘要】利用电力电子技术与脉冲功率技术设计了一台纳秒级高压脉冲电源。
电源低压部分采用电力电子技术中的BUCK电路与串联谐振电路，高压部分采用脉冲功率技术中的磁脉冲压缩（MPC）网络与半导体断路开关（SOS）。
对高压脉冲电源的整体设计作了阐述，介绍了可饱和变压器与磁开关、晶闸管、半导体断路开关的参数设计。
利用PSPICE软件和泰克示波器两种方式对所设计的电源进行了仿真和试验。
试验测得在输出负载上产生了一个峰值高达50kV、半高宽为120ns 的负极性脉冲。
【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】6页(P63-68)【关键词】电力电子技术;脉冲功率技术;纳秒级高压脉冲电源;磁脉冲压缩;半导体断路开关;PSPICE软件【作者】张晗【作者单位】南方电网超高压输电公司检修试验中心,广东广州510663【正文语种】中文【中图分类】TM910.2脉冲电源可应用于等离子体物理、强脉冲X射线技术、高频脉冲焊接、核医疗γ照像机高功率激光、大功率微波、电磁脉冲、电爆炸、闪击航空和航天器的模拟等，范围极其广泛。
近年来,随着半导体开关技术的发展,逐步实现了开关技术的大功率、耐高压、大电流驱动等优点,实现了脉冲电源的高电压峰值与窄脉冲宽度[1-8];磁脉冲压缩技术从工作电压、峰值电流、重复频率、使用寿命等方面有效地克服了火花隙开关、IGBT、闸流管、晶闸管等大功率开关性能的不足给脉冲功率系统带来的限制。
近年来，以非晶态合金、铁基纳米晶为代表的新一代高频软磁材料的出现，打破了磁开关在高重复率脉冲功率系统中应用的限制,且最近出现的一种新颖电路解决了磁芯复位这一难题,使得磁开关能够达到更高的重复频率[9-16]。
因此,本文结合电力电子技术和脉冲功率技术,设计了一台纳秒级高压脉冲电源。
首先利用电力电子技术中的整流、逆变、串联谐振等原理设计了一台串联谐振电源,然后利用磁脉冲压缩(MPC)技术与半导体断路开关(SOS)技术将脉冲升压和整形,最终得到一个纳秒级的高压脉冲电源。
(完整)高压大功率脉冲电源的设计
1．绪论1.1论文的研究背景电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。
现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。
在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。
显然，电源技术的发展将带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。
当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC／Dc开关电源、DC／DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。
而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。
1.2脉冲电源的特点及发展动态脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波形为脉冲状。
按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。
按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1．1所示。
图1．1各种脉冲波形由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。
究其本质，脉冲电源实质上是一种通断的直流电源，它的基本工作原理是：首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量，然后向中间储能和脉冲成形系统放电(或流入能量)，能量经过储存、压缩、形成脉冲或转化等复杂过程之后，形成了脉冲电源。
柴油机电控喷油器高压驱动电源的设计
柴油机电控喷油器高压驱动电源的设计柴油机电控喷油器高压驱动电源的设计随着环保理念的不断提高和技术的发展，柴油机电控喷油器已经逐渐成为各大车辆厂商普遍采用的技术。
而在喷油器的驱动电源中，高压驱动电源被广泛使用，它的设计和优化将直接影响着柴油机的工作效率。
柴油机电控喷油器高压驱动电源，通常采用直流电压稳定器，输入直流电压（例如：12V）经由隔离变压器升压成较高的交流电压，此时进行整流、滤波后，即可获得稳定的直流高电压。
在相关电路上采用开关电源技术，能够较好地保证其效率和稳定性。
在高压介质上，同样需要做一定的优化和设计，以保证其工作的稳定性和安全部分。
一般情况下，使用高压电容器作为高压介质，但高压电容器的漏失和安全性等问题也可能给电路的稳定性和可靠性带来一定的隐患。
因此，今天市场上一般趋势为将高压电容器替换成绝缘材料（如油纸电容器或聚乙烯麻芯电缆等）。
在保证高压介质的安全性的前提下，进一步提升柴油机电控喷油器高压驱动电源的可靠性，则需要根据性能需求进行一定的设计和优化。
这些一般包括: 1.输出voltage的稳定性；2.负载能力；3.工作效率。
针对以上性能需求，可根据具体的实际需求采用如下优化方法：1.采用高精度的交流电源。
高精度的交流电源为高压驱动电源提供了很好的工作基础；2.采用降低输出ripple noise的滤波器。
这可以有效降低输出voltage的波动，提升整个喷油器的稳定性；3.合理的电容器选择。
合理选择电容器可以最大程度的降低ripple noise，提升整个电路的稳定性；4.采用高效能的DC-DC转换器。
DC-DC转换器的高效能将能够极大的提升整个电路的工作效率和可靠性；5.合理的布线设计。
合理的布线设计不仅能够降低干扰的发生率，同时还能够保证电路的稳定性和可靠性。
总之，柴油机电控喷油器高压驱动电源的设计需要综合考虑其复杂的电路结构和各种因素的影响，以保证其稳定性和可靠性的同时，提升其效率和性能。
飞机高压直流电源系统的设计与仿真
飞机高压直流电源系统的设计与仿真李运;李岩;盛正印【摘要】提出了一种新颖的适用于飞机的高压直流电源系统，该系统由永磁同步发电机、PWM整流器以及控制器组成，具有结构简单、可靠性高等优点，不仅可以保证输入电流为标准正弦波，而且在飞机转速发生变化或者负载发生改变的情况下，依然可以输出稳定高压直流。
然后对该系统进行了仿真，仿真结果与理论分析一致。
%A novel high voltage direct current power system suitable for the airplane consisting of PMSG (Permanent Magnet Synchronous Generator), PWM (Pulse Width Modulation) rectifier and controller was proposed. The system had many advantages such as simple structure and high reliability. It can not only guarantee that the input current was sine wave , but also can still output stable high voltage direct current while the speed of the airplane or the load changed. Then the system was simulated, the results of the simulation were in line with the theory analysis.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P116-118)【关键词】高压直流;永磁同步发电机;PWM整流器;控制器;正弦波【作者】李运;李岩;盛正印【作者单位】海军航空工程学院控制工程系，山东烟台 264001;海军航空工程学院控制工程系，山东烟台 264001;91685部队海南乐东 572528【正文语种】中文【中图分类】TN710自从供电飞行开始，飞机供电要求稳定地增长，包括安装重量、体积、环境、可靠性、维修性、配电结构、效率和拥有成本等因素多年来在飞机的电气系统选择中占据各种不同的位置。
倍压整流电路的分析和仿真
倍压整流电路的分析和仿真闫良;闫英敏;杨凤彪【摘要】倍压整流电路广泛应用于高压电源中,其输出脉动电压幅值和压降的大小影响着电源的性能.本文针对高压电源的倍压整流电路,推导了沃尔顿倍压整流电路和改进的倍压整流电路脉动电压幅值和输出压降公式,并采用matlab进行建模与仿真,验证了公式的正确性,与沃尔顿倍压整流电路相比,改进的倍压整流电路的脉动电压幅值与输出压降大大减小.%Voltage doubling rectifier circuit is widely used in high-voltage power supply, the output ripple and drop voltage of which effect performance of the power supply. This paper gives output ripple and drop voltage formula of Walton voltage doubling rectifier circuit and an improved voltage doubling rectifier circuit for voltage doubling rectifier circuit of high voltage power supply , and it is simulated to verify the formula by the use of matlab. Compared with Walton voltage doubling rectifier circuit , the output ripple and drop voltage of an improved voltage doubling rectifier circuit is greatly reduced.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)008【总页数】5页(P119-123)【关键词】沃尔顿倍压整流电路;改进的倍压整流电路;脉动电压幅值;输出压降【作者】闫良;闫英敏;杨凤彪【作者单位】军械工程学院车辆与电气工程系,河北石家庄 050003;军械工程学院车辆与电气工程系,河北石家庄 050003;军械工程学院车辆与电气工程系,河北石家庄 050003【正文语种】中文【中图分类】TN710.9;TP337倍压整流电路是由二极管和电容器串并联组成的，利用耐压较低的二极管和电容，可以将电压幅值较低的交流整流成高压直流。
GM计数管微功耗高压电源的设计
GM 计数管微功耗高压电源的设计摘要：本文根据核辐射测量用GM 计数管的需求特点设计了5V -450V 高压及脉冲整形电路模块并进行了计算、仿真和测试，结果表明该电路具有体积小、功耗低、输出稳定可靠的优点。
关键词：核辐射探测；微功耗；450V ；脉冲整形。
0 引言随着核工业的发展，GM 计数管作为核辐射探测仪器中普遍采用的传感器之一，因其灵敏度高、体积小、重量轻且测量电路简单可靠等特性在便携式核仪表中得到了广泛的应用。
但是从国内现状来看在GM 计数管的前置电路特别是高压电路与国外先进水平有一定差距，国外的高压电路一般变压比高、输出精度高、静态电流小，国内在升压比方面不成问题，但是输出高压的波动性较大，且静态电流较大，不仅使整机功耗增大，而且因为大电流导致高压模块发热最终降低了高压部分器件的整体性能，从而限制了其在便携式核仪表方面的应用。
本文立足于常规电子元器件和国产变压器设计制作了5V 供电、200V-700V 可调高压输出、500V 以下精度0.2%、静态功耗1.2mW 、最大输出功率可达到200mW 以上的高压及脉冲整形前置模块。
1 电路设计1.1 升压工作原理设需要输出的高压为U HV ，变压器次级线圈和初级线圈之比为N 2：N 1=n,则初级线圈需要产生的平均电压约为U 1=U HV /n （变压器初次级线圈的互感忽略，铁铜损不计，以下皆同），初级回路一般为斩波升压，如图1所示：图1 变压器初级线圈工作示意图S 为斩波电子开关，L 为初级线圈，r 为初级线圈等效电阻，D1为反向高压二极管，R 为升压电阻，R 的一端为输出高压U1，一般r 为Ω级，R 为M Ω级，在0时刻S 闭合时L 开始储能，L+r 两端电压为UBAT 约等于R 两端电压(D1压降忽略，以下皆同)，而经过线圈L 的电流为：/()B A T L U s I s sL r=+1()[()](1)r tBATL L L U I t L I s e r--==-在T 0时刻S 断开，电路进入升压阶段，U 1输出为：101()T U s I RR r s L=++1110()[()]R R r tLT U t L U s I e+--==I T0为T 0时刻L 上的电流。