如何制作简单的可变高压电源

时间：2025-12-18 22:27:26

关键字：高压电源驱动电路方波发生器

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[导读]高压电源通常被理解为能够产生几千伏，甚至几十千伏和几百千伏电压的设备。大多数情况下，这些电源在输出时提供一定的电压。当用高压进行实验时，我们几乎总是需要一个可变值的产生的高压。有几种方法可以实现这一点，在这个项目中，我将尝试在一个设备中实现和解释所有这些方法。当然，我会尽量使设备尽可能简单，同时不使用昂贵和难以找到的组件。

高压电源通常被理解为能够产生几千伏，甚至几十千伏和几百千伏电压的设备。大多数情况下，这些电源在输出时提供一定的电压。当用高压进行实验时，我们几乎总是需要一个可变值的产生的高压。有几种方法可以实现这一点，在这个项目中，我将尝试在一个设备中实现和解释所有这些方法。当然，我会尽量使设备尽可能简单，同时不使用昂贵和难以找到的组件。

一般来说，这种装置由三个独立的部分组成：

•直流电压输入源(通常电压为10至60伏，并能提供3A或更大的电流)

•然后是主要部分，这是一个高压发生器，或者说是一个驱动高压变压器的驱动器-它是一个具有一定频率和占空比的矩形信号发生器，其输出端有一个功率MOSFET，安装在一个大型散热器上。

•以及产生高压的高压(反激)变压器，它可以是直流或交流的。

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在这个项目中，我将把我的大部分注意力集中在制作驱动电路上，这实际上是最复杂的。让我从单独描述这些组件开始。

-驱动电路的核心是具有可调频率和占空比的廉价方波发生器。这个非常有用的——我也称之为神奇的——模块负责整个电路的稳定性和多功能性。

在这个项目中，我将把我的大部分注意力集中在制作驱动电路上，这实际上是最复杂的。让我从单独描述这些组件开始。

-驱动电路的核心是具有可调频率和占空比的廉价方波发生器。这个非常有用的——我也称之为神奇的——模块负责整个电路的稳定性和多功能性。

•在发生器的信号输出端有一个电位器，用它可以连续调节所产生信号的幅度。

•在低压电源的输入端，有一个自动保险丝，在驱动器发生故障时跳闸，很可能是mosfet烧毁。

•还有一些可选的组件，可以帮助我们更好地监控设备，这些组件是输入端的小伏安计，以及一个模拟仪器，可以近似表示输出高压的值。

现在让我们看看该设备在实际条件下是如何工作的。在输入，我最初带来12V和电流限制为2A。在输出端，我连接了一个来自旧CRT显示器的反激变压器，在其核心上我绕了一个由7个绕组组成的初级绕组。这里我们需要进行实验，因为在不同型号的变压器中，实现最高效率的绕组数是不同的。现在我们启动电源，一个火花应该出现在变压器的二次。如果没有火花或者火花很小，并且电流不超过2A(保护不开)，我们需要选择不同频率和占空比的发电机。事实上，根据高压变压器的型号，占空比应在30至45%的范围内，频率应从15至30千赫兹。在这种特殊情况下，对于这种流量，最佳效率的热点是15KHz左右的频率和36%的占空比。

接下来介绍了连续精确调节输出高压的方法。

-第一种也是最简单的方法是，正如你可能猜到的那样，通过改变输入电压来为设备供电。在这种情况下，发电机参数保持不变，电位器处于最大值，只有输入电压发生变化。我们将通过变压器次级上火花的长度大致近似地计算电压值。即使在低于6V时也开始产生火花，这是整个系统良好调谐和效率的标志。随着输入电压的增加，产生的火花的长度，即高压电压也增加。

如果我们有机会，而不是包含开关电路的实验室整流器，对高频寄生信号敏感，最好使用标准变压器和我们安装Variac的经典整流器。通过变量调节一次电压，我们也控制高压电压的值。

下一个稍微粗糙一点的调节方法是改变占空比值。在这种情况下，我们将输入电压设置为先前确定的最高电平，并将占空比从5%更改为约40%。

最后在信号发生器的输出端有一个电位器来改变矩形信号的振幅。通过顺时针移动电位器，输出高电压成比例地增加。

接下来，我将重复最后一种情况，但使用不同的变压器和不同数量的初级绕组。

我想如果我们能直观地近似出高压的值那就再好不过了。所以我试着用一个小的模拟仪器做一个便宜的监视器。紧接着高压变压器的初级，我绕了几圈绝缘线，直径约0.5mm，然后通过整流器和5千瓦的微调电位器，我把两端带到模拟表，在我的情况下，范围为0到5伏。原始的初级绕组在工作时通过磁芯产生磁通，因此次级绕组和附加反馈绕组中感应的电压与该磁通的强度成正比。