目前，在科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)外對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)電源的研究取得了顯著的成果，基本上滿足了當(dāng)前科研、裝備以及社會(huì)生產(chǎn)的需要。然而，隨著相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)電源性能提出了更高的要求，其現(xiàn)階段面臨的主要難題是高頻、高壓以及大功率。

 

　　高壓電源面臨的主要技術(shù)問(wèn)題分析

 

　?。ㄒ唬┌雽?dǎo)體器件

 

　　影響高壓開(kāi)關(guān)電源性能的主要因素有主功率開(kāi)關(guān)管的耐壓等級(jí)、開(kāi)關(guān)速度、功率容量以及導(dǎo)通降壓等。除此之外，還有二極管的耐壓等級(jí)和反向恢復(fù)時(shí)間?？茖W(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和進(jìn)步，使高壓、大功率半導(dǎo)體器件在材質(zhì)和額定值方面獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但是，單個(gè)高壓功率開(kāi)關(guān)器件的電壓等級(jí)往往無(wú)法滿足實(shí)際使用要求，這使得電源系統(tǒng)的電壓等級(jí)遭到了一定程度的限制。為獲取更高的電壓，就需要將更多的功率開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行串聯(lián)。因半導(dǎo)體器件本身參數(shù)具有一定的離散性，當(dāng)開(kāi)通或是關(guān)斷的瞬間，串聯(lián)器件很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均壓，從而導(dǎo)致各個(gè)器件所承受的電壓全不相同，致使某些開(kāi)關(guān)管會(huì)因?yàn)檫^(guò)電壓而損壞，這樣一來(lái)便會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電源系統(tǒng)的可靠性降低。為此，必須增設(shè)相應(yīng)的輔助均壓電路，而這樣勢(shì)必會(huì)造成主電路的復(fù)雜程度增加，并且還對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一致性要求非常高。所以，提高單個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件自身的電壓等級(jí)，對(duì)于提高高壓開(kāi)關(guān)電源的電壓等級(jí)和可靠性非常重要。

 

　?。ǘ└哳l高壓變壓器

 

　　一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)使用的高壓電源中，變壓器的工作環(huán)境都是在工頻狀態(tài)下，致使變壓器本身的體積較為龐大，設(shè)備相對(duì)比較笨重。隨著近些年來(lái)電力、電子技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使得高壓開(kāi)關(guān)電源逐漸向高頻化方向發(fā)展，電路當(dāng)中高頻高壓變壓器的大量應(yīng)用，替代了中頻變壓器。當(dāng)前，高壓電源高頻化發(fā)展的主要影響因素是高頻、高壓變壓器，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面上：

 

　　1.因高頻、高壓變壓器的整體體積縮小，與耐壓?jiǎn)栴}形成了非常鮮明的矛盾沖突。這里所指的耐壓?jiǎn)栴}主要包括高壓邊對(duì)原邊的耐壓、高壓邊端部的耐壓以及高壓邊對(duì)鐵芯的耐壓。由于變壓器自身體積的縮小，使得絕緣距離受到了一定的限制。此外，想要進(jìn)一步提高絕緣就必須使高壓邊與原邊及對(duì)鐵芯的距離越大越好，這樣一來(lái)又會(huì)與降低漏感有相產(chǎn)生矛盾。

 

　　2.通常情況下，較高的輸出電壓對(duì)變壓器的變比要求也相對(duì)較高，而當(dāng)變比較大時(shí)，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致變壓器的非線性增加，從而會(huì)使漏感與分布電容相應(yīng)增大，線路當(dāng)中漏感的存在有可能引起電源關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)浪涌電壓，這部分電壓容易使開(kāi)關(guān)管損壞。由此可見(jiàn)，高壓變壓器的變比不能過(guò)高。

 

　　3.磁芯材料的性能。在高頻工作狀態(tài)下，磁芯材質(zhì)的性能對(duì)變壓器以及整個(gè)電源系統(tǒng)的性能都會(huì)產(chǎn)生出較大的影響。高頻、高壓變壓器采用的磁性材料應(yīng)當(dāng)符合以下要求：較高的飽和磁通密度和居里溫度以及較低的功率損耗。無(wú)論控制驅(qū)動(dòng)以及逆變電路的性能有多好，大多數(shù)高壓開(kāi)關(guān)電源還都需要采用高頻、高壓變壓器進(jìn)行升壓，并由此獲得所需要的高壓輸出，可見(jiàn)，變壓器的設(shè)計(jì)是高壓開(kāi)關(guān)電源研制的關(guān)鍵之所在。

 

　　二、高性能大功率高壓電源的相關(guān)技術(shù)研究