容性负载的中小功率高频高压电源的研究与设计

0 引言
由于臭氧发生片负载性质呈电容性，双高变压器的高压线圈呈电感性，连接在一起构成谐振回路，谐振回路都有自己固有的谐振频率，只有在固有的谐振频率下臭氧发生片才能获得最大的能量。另高压线圈存在分布电容，该电容一方面与负载的固有电容并联，增大谐振回路的电容量，同时又要消耗电路一部分能量。并且该回路交变电流产生的电磁场又要耦合到双高变压器的初级，影响功率开关管的工作状况。为能达到臭氧发生片的技术要求，可以借鉴开关电源的部分资料和电路基本原理来进行高频高压电源的设计。运用优异的脉宽调制器采用结构均流技术，并配以各种完善的保护功能，使得高频开关电源可靠性问题得到了圆满解决。满足低纹波要求，且体积小，重量轻，节能环保。

1 臭氧发生片的技术指标
沿面陶瓷放电臭氧片的技术指标如下：型号FCY－3500，电容量120土20pF，耐压>7kV，产03率3500mg／h，工作频率20～30kHz，电源功率45 W。
根据负载要求，拟定高频高压电源的技术指标如下：输出功率(3500mg／h)≥60W，输出高压Up-p≥7．5kV，工作频率≥20kHz，供电电压DC24V±2V。

2 高频高压电源的工作原理
为使电源能够带动功率45W沿面陶瓷放电臭氧片，所以开发的双高电源定义在中小功率的范围内，选用单管他激式电路，该电路较简单，调试方便。但开关功率管要承受比其它电路更高的反向击穿电压(BVce0)。其原理框图如图1所示。

其工作原理如下：开关功率电路采用他激式单管脉冲功率放大电路，可为臭氧发生片提供足够大的高频、高压脉冲电流，使臭氧发生片产生足够的电晕。开关功率器件选用VMOS管。双高变压器视它为一个设在能源与负载问的一个适配器；它不但要传送功率电路的能量到负载，而且它的性能(如分布电容、漏感等)又要制约功率电路的工作情况。为解决这一电路制作的难点。驱动电路使用CMOS与门集成电路，利用与门的特性，我们可以方便地控制VMOS管的工作状态。关于控制接口电路，当控制电平为低电平，驱动电路的输出电平也为零，功率电路工作在截止状态，为了防止误触发，在控制电路接口中还应设置防误触发电路，以保护电路准确工作，避免大功率器件因瞬间高频干扰而损坏。并且在电路中采用了过流自保护电阻，来保证电路的安全工作。