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传统的高压直流电源通常是用220V工频交流电经变压器升压、整流滤波而获得的,使得电源的体积和重量很大,并且纹波较大,稳定性不高,效率低。本文将开关电源技术应用于高压电源中,做成高频高压电源,大大减少电源的体积和重量,提高了电源的稳定性和效率。在实现高频化的主要逆变电路中,通过研究开关电源的PWM技术和软开关技术,提出了LCC混合谐振式移相控制ZVS PWM DC/DC变换器作为电源的主变换电路,利用高频变压器漏感来实现软开关,详细分析了这类电路的工作原理和实现ZVS的策略,给出了具体设计参数和仿真、实验波形。在主电路中增加一个BUCK变换器用来选择和调整整个电源的输出电压。高频升压变压器的设计巧妙地利用两级串联的方式解决了高低压绝缘的问题。倍加器采用双向倍压的方式,减小了倍压级数,提高了电源的稳定度。整个电源系统以DSP为控制核心,用单个TMS320LF2407 DSP芯片来集中实现移相全桥逆变技术、电源输出调压和过压过流保护等功能。控制算法通过软件编程实现使得系统升级方便,也便于用户根据各自的需要灵活地选择不同的控制功能。驱动电路采用 IR2110/2125系列MOSFET专用驱动器,用于对全桥逆变器和BUCK变换器中开关管的驱动,辅助电路采用TopSwitch单片开关电源,产生稳定的+3. 3V、±5V、+15V直流电压用于DSP和驱动器的辅助电源,通过一系列的抗干扰措施,保证了整个电源系统运行可靠。最后通过有限元分析软件Maxwell仿真了球体的静电场模型,给出了球体周围标准静电场的理论数值。本电源功率100W,开关频率为20kHz,高压直流电源输出电压25kV、50kV、75kV、100kV定点可调,纹波系数不大于0. 5%,整个电源效率在80%以上。