高压开关电源设计方案

   在复印设备、医学仪器等精密电子系统中，广泛使用高电压、低电流的小功率电源[1]。同时要求电源系统具有重量轻、响应速度快、稳定性好、可靠性高等特点。为了上述满足精密电子系统的要求，设计制作了一种新型高压开关电源。该电源具有稳定性好、响应速度快等优点，能广泛应用于复印设备、医学仪器等精密电子系统中。

    2、威廉希尔官方网站 原理

    系统原理框图如图1所示。高压电源的输入信号来自220V的交流市电，经整流滤波后与PWM脉冲调制器的输出信号一起驱动高频变压器，通过高频变压器得到的高压电源再经整流滤波后，输出直流高压。输出反馈信号经光电隔离后反馈给脉冲调制器，通过与脉冲调制器中误差放大器的基准电压比较，控制脉冲调制器的输出占空比，以调节输出电压。

图1 系统原理框图

    3、威廉希尔官方网站 设计要点

    3.1 PWM控制威廉希尔官方网站

    系统采用的PWM调制器为SG3524型号[4]的芯片，威廉希尔官方网站 如图2所示。在芯片的电源信号入口端并联一电容C2构成一个软启动威廉希尔官方网站 。设计软启动威廉希尔官方网站 的目的是防止在电源突然开通时产生的过大电流对芯片造成冲击。在刚通电时，电容两端电压不能突变，它的电压随外部电源对其充电而逐渐升高，经过一段时间后，威廉希尔官方网站 进入正常工作状态。这样保证了输入电压缓慢地建立起来，确保芯片不受损坏。输出威廉希尔官方网站 的开关功率管选用MOS功率管。由于功率管是在高频状态下工作会产生振荡。为了消除这种寄生振荡，应尽量减少与功率管各管脚的连线长度，特别是栅极引线的长度。若无法减少其长度，可以串联小电阻，且尽量靠近管子栅极。图中R3既是功率管的栅极限流电阻，又与R4一起消除功率管工作时产生的寄生振荡。

图2 PWM威廉希尔官方网站 图

    3.2 变压器驱动威廉希尔官方网站

    高压变压器驱动威廉希尔官方网站 见图3。

图3 高压变压器驱动威廉希尔官方网站

    驱动威廉希尔官方网站 采用单端驱动工作方式，这种威廉希尔官方网站 简单、工作可靠性高。功率管由来自SG3524芯片的信号驱动。11、14脚的单端并联输出。当SG3524输出高电平时，功率管导通，在电感L中储能；输出低电平时，功率管截止，导致流过电感L上的电流突然下降为零，L产生反电势。该反电势的脉冲电压加在高频变压器的输入端，驱动变压器工作。同时，电感L作变压器的阻抗匹配元件。

    由高频变压器输出的交流电压经二极管VD2、VD3进行整流倍压后，再经C2滤波，得到高压输出。

    3.3 采样反馈威廉希尔官方网站

    反馈回路中，对输出电压信号的取样，采用在输出端并联电阻，再将高压经电阻串联衰减的方法实现。

    R3、R4、RW为电压取样反馈电阻。电压经隔离反馈后，从SG3524芯片的1脚输入，控制占空比，进而调节输出电压，达到稳压的目的。其稳压原理是：若输出电压偏高，采样反馈的信号也偏高，与SG3524中误差放大器的基准电压比较后的电压偏低，导致占空比的宽度变窄，引起输出电压下降；反之亦然。RW是可调电阻，通过调节RW来调节输出电压。

    4、性能测试

    系统的输出电压通过取样电阻RW来调节，改变可变电阻的值可以改变输出电压。图4是取样电阻RW为20kΩ时的输出电压波形图。由图中可以看出，输出电压从0V上升到5kV的响应时间为0.5s左右，电源系统具有较快的响应速度。同时，由图（b）中的电压波形局部放大图可见，输出电压为5000V时，其最大电压波动小于5%。

(a) 输出电压响应图           (b) 电压波形局部放大
图4 可变电阻为20kΩ时的电压输出波形图

    当RW调节至10kΩ时，电压输出如图5，此时输出电压约为2500V。与图4（a）比较可以看出，此时高压电源的响应速度有所提高，而稳定性基本不变。同时，由图4与图5还可以看出，输出电压与调节电阻成线性关系，高压电源具有良好的可控性。

图5 可变电阻为10kΩ时的电压输出波形图

    5、结 论

    采用单端反激式变换器，设计制作了一高压开关电源。通过对所制作电源的性能测试可以得出，此高压开关电源具有体积小、稳定性好、响应速度快等优点。能广泛应用于要求高电压、低电流的小型电源系统中。

    参考文献