容性負(fù)載的中小功率高頻高壓電源的研究與設(shè)計(jì)

0 引言
由于臭氧發(fā)生片負(fù)載性質(zhì)呈電容性，雙高變壓器的高壓線圈呈電感性，連接在一起構(gòu)成諧振回路，諧振回路都有自己固有的諧振頻率，只有在固有的諧振頻率下臭氧發(fā)生片才能獲得最大的能量。另高壓線圈存在分布電容，該電容一方面與負(fù)載的固有電容并聯(lián)，增大諧振回路的電容量，同時(shí)又要消耗電路一部分能量。并且該回路交變電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)又要耦合到雙高變壓器的初級(jí)，影響功率開關(guān)管的工作狀況。為能達(dá)到臭氧發(fā)生片的技術(shù)要求，可以借鑒開關(guān)電源的部分資料和電路基本原理來進(jìn)行高頻高壓電源的設(shè)計(jì)。運(yùn)用優(yōu)異的脈寬調(diào)制器采用結(jié)構(gòu)均流技術(shù)，并配以各種完善的保護(hù)功能，使得高頻開關(guān)電源可靠性問題得到了圓滿解決。滿足低紋波要求，且體積小，重量輕，節(jié)能環(huán)保。

1 臭氧發(fā)生片的技術(shù)指標(biāo)
沿面陶瓷放電臭氧片的技術(shù)指標(biāo)如下：型號(hào)FCY－3500，電容量120土20pF，耐壓>7kV，產(chǎn)03率3500mg／h，工作頻率20～30kHz，電源功率45 W。
根據(jù)負(fù)載要求，擬定高頻高壓電源的技術(shù)指標(biāo)如下：輸出功率(3500mg／h)≥60W，輸出高壓Up-p≥7．5kV，工作頻率≥20kHz，供電電壓DC24V±2V。

2 高頻高壓電源的工作原理
為使電源能夠帶動(dòng)功率45W沿面陶瓷放電臭氧片，所以開發(fā)的雙高電源定義在中小功率的范圍內(nèi)，選用單管他激式電路，該電路較簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。但開關(guān)功率管要承受比其它電路更高的反向擊穿電壓(BVce0)。其原理框圖如圖1所示。

其工作原理如下：開關(guān)功率電路采用他激式單管脈沖功率放大電路，可為臭氧發(fā)生片提供足夠大的高頻、高壓脈沖電流，使臭氧發(fā)生片產(chǎn)生足夠的電暈。開關(guān)功率器件選用VMOS管。雙高變壓器視它為一個(gè)設(shè)在能源與負(fù)載問的一個(gè)適配器；它不但要傳送功率電路的能量到負(fù)載，而且它的性能(如分布電容、漏感等)又要制約功率電路的工作情況。為解決這一電路制作的難點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電路使用CMOS與門集成電路，利用與門的特性，我們可以方便地控制VMOS管的工作狀態(tài)。關(guān)于控制接口電路，當(dāng)控制電平為低電平，驅(qū)動(dòng)電路的輸出電平也為零，功率電路工作在截止?fàn)顟B(tài)，為了防止誤觸發(fā)，在控制電路接口中還應(yīng)設(shè)置防誤觸發(fā)電路，以保護(hù)電路準(zhǔn)確工作，避免大功率器件因瞬間高頻干擾而損壞。并且在電路中采用了過流自保護(hù)電阻，來保證電路的安全工作。