高压电源的设计与仿真

倍压整流电路三
高压电源的设计与仿真
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 • 输出电压纹波：N(N+1)I/4fC • 对于电路三： • 电压跌落：ΔU=(2N3+3N2+4N)I/12fC • 输出电压：U=2N*Up-ΔU • 输出电压纹波：N*I/4fC • 其中，N是倍压的阶数
谐振回路的电流波形
高压电源的设计与仿真
倍压整流中二极管的电流波形
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谐振电流的分配
高压电源的设计与仿真
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。
dt Cp dvCs(t) 1 iL(t)
dt Cs
vs(t)Uin
工作原理简述（2）
高压电源的设计与仿真
t2时刻
高压电源的设计与仿真
diL1(vs(t)vCp(t)vCs(t)) dt L
vcp(t)U o'U o/N
dvCs(t) 1 iL(t) dt Cs
vs(t)Uin
工作原理简述（3）
高压电源的设计与仿真
60KV/8mA电源电路原理框图
高压电源的设计与仿真
高压发生部分电路
高压电源的设计与仿真
倍压整流部分作如下转换
高压电源的设计与仿真
高压发生部分电路变换为如下
高压电源的设计与仿真
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。
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工作原理简述（1）
高压电源的设计与仿真
t1时刻
高压电源的设计与仿真
diL1(vs(t)vCp(t)vCs(t)) dt L dvCp(t) 1 iL(t)
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 • 输出电压纹波：N(N+1)I/4fC • 对于电路三： • 电压跌落：ΔU=(2N3+3N2+4N)I/12fC • 输出电压：U=2N*Up-ΔU • 输出电压纹波：N*I/4fC • 其中，N是倍压的阶数
高压电源的设计与仿真
t3时刻
diL1(vs(t)vCp(t)vCs(t)) dt L
vcp(t)U o'U o/N
dvCs(t) 1 iL(t) dt Cs
高压电源的设计与仿真
工作原理简述（4）
高压电源的设计与仿真
t4时刻
高压电源的设计与仿真
diL1(vs(t)vCp(t)vCs(t)) dt L
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
高压电源的设计与仿真
高压Байду номын сангаас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。
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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。
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直流高压电源的设计
工作原理简述（6）
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t6时刻
diL1(vs(t)vCp(t)vCs(t)) dt L dvCs(t) 1 iL(t)
dt Cs vs(t)Uin
iL(t6) 0
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高压发生电路仿真
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输出电压波形
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MOS管的工作波形
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vcp(t)U o'U o/N
dvCs(t) 1 iL(t) dt Cs
vs(t)Uin
工作原理简述（5）
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t5时刻
高压电源的设计与仿真
diL1(vs(t)vCp(t)vCs(t)) dt L
vcp(t)U o'U o/N
dvCs(t) 1 iL(t) dt Cs
vs(t)Uin
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结束 谢谢
高压电源的设计与仿真
直流高压电源的设计与仿真
高压电源的设计与仿真
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
高压电源的设计与仿真
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
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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
高压电源的设计与仿真
变压器的等效模型（1）
高压电源的设计与仿真
变压器的等效模型（2）
简化后的等效模型：
高压电源的设计与仿真
倍压整流电路一
高压电源的设计与仿真
倍压整流电路二
高压电源的设计与仿真
• 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
高压电源的设计与仿真
变压器的等效模型（1）
高压电源的设计与仿真
变压器的等效模型（2）
简化后的等效模型：
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倍压整流电路一
高压电源的设计与仿真
倍压整流电路二
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倍压整流电路三
高压电源的设计与仿真
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60KV/8mA电源电路原理框图
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高压发生部分电路
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倍压整流部分作如下转换
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高压发生部分电路变换为如下
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一种串联谐振并联负载的谐振 变换器