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高压电源目前面临的主要技术问题
发布时间:2018-11-24   点击次数:195次
   高压电源目前面临的主要技术问题
 
  目前,在科学技术水平不断进步的推动下,国内外对于高压开关电源的研究取得了显著的成果,基本上满足了当前科研、装备以及社会生产的需要。然而,随着相关应用领域的不断发展,对高压开关电源性能提出了更高的要求,其现阶段面临的主要难题是高频、高压以及大功率。
 
  高压电源面临的主要技术问题分析
 
  (一)半导体器件
 
  影响高压开关电源性能的主要因素有主功率开关管的耐压等级、开关速度、功率容量以及导通降压等。除此之外,还有二极管的耐压等级和反向恢复时间。科学技术水平的发展和进步,使高压、大功率半导体器件在材质和额定值方面获得了突飞猛进的发展。但是,单个高压功率开关器件的电压等级往往无法满足实际使用要求,这使得电源系统的电压等级遭到了一定程度的限制。为获取更高的电压,就需要将更多的功率开关器件进行串联。因半导体器件本身参数具有一定的离散性,当开通或是关断的瞬间,串联器件很难实现自动均压,从而导致各个器件所承受的电压全不相同,致使某些开关管会因为过电压而损坏,这样一来便会导致整个电源系统的可靠性降低。为此,必须增设相应的辅助均压电路,而这样势必会造成主电路的复杂程度增加,并且还对驱动信号的一致性要求非常高。所以,提高单个功率开关器件自身的电压等级,对于提高高压开关电源的电压等级和可靠性非常重要。
 
  (二)高频高压变压器
 
  一直以来,国内使用的高压电源中,变压器的工作环境都是在工频状态下,致使变压器本身的体积较为庞大,设备相对比较笨重。随着近些年来电力、电子技术的不断发展和完善,使得高压开关电源逐渐向高频化方向发展,电路当中高频高压变压器的大量应用,替代了中频变压器。当前,高压电源高频化发展的主要影响因素是高频、高压变压器,具体体现在如下几个方面上:
 
  1.因高频、高压变压器的整体体积缩小,与耐压问题形成了非常鲜明的矛盾冲突。这里所指的耐压问题主要包括高压边对原边的耐压、高压边端部的耐压以及高压边对铁芯的耐压。由于变压器自身体积的缩小,使得绝缘距离受到了一定的限制。此外,想要进一步提高绝缘就必须使高压边与原边及对铁芯的距离越大越好,这样一来又会与降低漏感有相产生矛盾。
 
  2.通常情况下,较高的输出电压对变压器的变比要求也相对较高,而当变比较大时,势必会导致变压器的非线性增加,从而会使漏感与分布电容相应增大,线路当中漏感的存在有可能引起电源关断时出现浪涌电压,这部分电压容易使开关管损坏。由此可见,高压变压器的变比不能过高。
 
  3.磁芯材料的性能。在高频工作状态下,磁芯材质的性能对变压器以及整个电源系统的性能都会产生出较大的影响。高频、高压变压器采用的磁性材料应当符合以下要求:较高的饱和磁通密度和居里温度以及较低的功率损耗。无论控制驱动以及逆变电路的性能有多好,大多数高压开关电源还都需要采用高频、高压变压器进行升压,并由此获得所需要的高压输出,可见,变压器的设计是高压开关电源研制的关键之所在。
 
  二、高性能大功率高压电源的相关技术研究

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