Высоковольтные источники питания

В современном мире стабильные высоковольтные (ВВ) источники питания остаются весьма востребованными. Не смотря на то, что CRT устройства отображения практически исчезли, тем не менее, высоковольтные источники питания сохраняют свою актуальность и используются для розжига CCFL лампы подсветки мониторов и телевизоров, в озонаторах воздуха, питании фотоэлектрических умножителей и т.д. Рассмотрим же способы построения таких источников. Широко распространены следующие способы стабилизации выходного напряжения.

Рисунок 1 – Структурные схемы стабилизации напряжения ВВ источников питания

Выше изображены различные структурные схемы стабилизированных источников питания. Наиболее распространенной схемой является схема ВВ источников питания с линейным стабилизатором напряжения во входной цепи инвертора и с обратной связью через делитель со стороны высоковольтного выхода (рисунок 1а). Линейный стабилизатор представляет собой низковольтный стабилизатор напряжения, на вход которого поступает сигнал управления рассогласования с высоковольтного делителя напряжения, подключенного к выходу схемы. Такой способ стабилизации позволяет получить стабильность напряжения 0,04...0,1%. К недостаткам этой схемы можно отнести низкий КПД. Такая стабилизация напряжения используется в маломощных источниках высокого напряжения.

Следующим типом ВВ блоков питания являются резонансные источники. При их построении выбирают частоту преобразования близкую к резонансной частоте контура, которая состоит из индуктивности высоковольтного трансформатора и эквивалентной межвитковой паразитной емкости, то в этом случае можно регулировать выходное напряжение посредством частотно-импульсной модуляции (ЧИМ). Для этого частота преобразования выбирается несколько выше резонансной частоты колебательного контура., Такой способ стабилизации показан на структурной схеме рисунок 1б.

При регулировании широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) происходит обязательное закорачивание первичной обмотки высоковольтного трансформатора во время паузы в работе транзисторов для циркуляции энергии LC-контура. В данный момент купить шим можно в магазине радиоэлектроники, потому они перестали бать дефицитом как раньше. Структурная схема, обеспечивающая данный способ регулирования, приведена на рисунок 1в. В этой схеме рекомендуется применение мостовой схемы инвертора.

Структурная схема 1г работает следующим образом: на первичную обмотку ВВ трансформатора подаются импульсы прямоугольной формы с переменной скважностью. Причем в паузах между высокими уровнями напряжения первичную обмотку накоротко закорачивают. Для осуществления стабилизации выходного напряжения при наличии выходного фильтра низкой частоты, к первичной обмотке трансформатора подключают ВЧ фильтр (дроссель). При такой реализации частота задающего генератора отличается от резонансной частоты.

Также существует источники, в которых включают дроссель в цепь постоянного тока преобразователя, работающего на высоковольтный трансформатор инвертора с последующим умножением напряжения (рисунок 1д). Такая схема используется при относительно низких питаючих напряжених 12...30 В. Сам же инвертор строится по двухтактной схеме со средним отводов в первичной обмотке ВВ трансформатора. Управление транзисторами осуществляется посредством ШИМ с синхронным включением силовых транзисторов и выдержкой паузы при переключении. Недостаток таких источников питания 1д это малая выходная мощность 1-10 ватт.