容性負載的中小功率高頻高壓電源的研究與設計

0 引言
由于臭氧發生片負載性質呈電容性，雙高變壓器的高壓線圈呈電感性，連接在一起構成諧振回路，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，該電容一方面與負載的固有電容并聯，增大諧振回路的電容量，同時又要消耗電路一部分能量。并且該回路交變電流產生的電磁場又要耦合到雙高變壓器的初級，影響功率開關管的工作狀況。為能達到臭氧發生片的技術要求，可以借鑒開關電源的部分資料和電路基本原理來進行高頻高壓電源的設計。運用優異的脈寬調制器采用結構均流技術，并配以各種完善的保護功能，使得高頻開關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，節能環保。

1 臭氧發生片的技術指標
沿面陶瓷放電臭氧片的技術指標如下：型號FCY－3500，電容量120土20pF，耐壓>7kV，產03率3500mg／h，工作頻率20～30kHz，電源功率45 W。
根據負載要求，擬定高頻高壓電源的技術指標如下：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
為使電源能夠帶動功率45W沿面陶瓷放電臭氧片，所以開發的雙高電源定義在中小功率的范圍內，選用單管他激式電路，該電路較簡單，調試方便。但開關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：開關功率電路采用他激式單管脈沖功率放大電路，可為臭氧發生片提供足夠大的高頻、高壓脈沖電流，使臭氧發生片產生足夠的電暈。開關功率器件選用VMOS管。雙高變壓器視它為一個設在能源與負載問的一個適配器；它不但要傳送功率電路的能量到負載，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。驅動電路使用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。關于控制接口電路，當控制電平為低電平，驅動電路的輸出電平也為零，功率電路工作在截止狀態，為了防止誤觸發，在控制電路接口中還應設置防誤觸發電路，以保護電路準確工作，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電阻，來保證電路的安全工作。