典型开关高压直流电源示意

目前，世界各国正在大力研制开发新型高压高频电源，包含新的电源理论、新型模块化电路、新型电子器件等，以满足电子设备小型化、高效化和高性能化的时代发展要求。

3　高压直流电源发展中的问题和难点

随着新的电子元器件、新的电磁材料、新的电源变换技术、新的控制理论及新的专业软件的不断涌现，并不断地被应用于开关电源，使得开关电源的性能不断提高，特点不断更新，出现了如频率高、效率高、功率密度高、可靠性高等新特性。现代的高压开关直流电源有两大技术非凡突出。

(1)要害功率新部件的应用：

①快速转换器件，像晶体管、功率MOSFETS、IGBTS、SCRS等；

②低功耗、高性能，适用于高频的新型变压器铁心材料的应用，比如铁氧体、非晶材料等；

③低耗散因素的大容量电容的发展和应用；

④低前向电压降的快速整流器应用等。

(2)先进变换技术的发展：

①零电流串联和并联谐振开关技术(即ZCS)；

②零电压LCC谐振逆变技术(即ZVS)；

③软开关和相控谐振技术；

④正反激励和推挽逆变器技术。

(3)伴随着高新技术的逐步应用，新的技术问题也随之出现，主要表现在高频化可以提高电源性能，减少变压器的体积和纹波系数。但由于高频高压变压器是高频高压并存，出现了新的技术难点：

①高频高压变压器体积减小，频率升高，分布容抗变小，绝缘问题异常突出；

②大的电压变化比使变压器的非线性严重化，漏感和分布电容都增加，使其必须与逆变开关隔离，否则尖峰脉冲会影响到逆变电路的正常工作，甚至会击穿功率器件；

③高频化导致变压器的趋肤效应增强，使变压器效率降低。

鉴于上述情况，高频高压变压器如何设计是目前研究的一个难点和热点问题。最近出现的平面变压器在设计理念上不同于传统的设计方式，普通平面变压器已经投入生产和应用，假如高频高压变压器也能平面化，将会再次大大缩小电源体积，提高其工作效率。

(4)由于高压电源的频率很高，导致功率开关器件开断频繁，能耗增大，这就对逆变器的拓扑结构应有所选择。采用软开关和同步整流技术，可有效降低伴随高频化带来的损耗。同时采用逆变器和准谐振电路相结合的技术，通过电压或电流的谐振，使开关打开或断开时电压或电流为零，使能耗大大减小。为了减少变压器漏感的不利影响，可以将变压器漏感作为逆变器的一部分，即逆变--谐振--变压器漏感，用一体化思想进行整体设计。

(5)在控制检测部分，高频高压开关电源采用了数字集成电路(IC)，而不像线性电源完全是模拟电路。开关电源以模拟方式控制输出电压，以数字方式进行开关操作，高精度而稳定地输出电压。采用数字控制技术，可进行连续和不连续模式的转换，采用PWM(脉宽调制技术)和PFM(频率调制技术)，和DC－DC(直流--直流)变换器、逆变器等技术，出现了强电弱电间的相互影响加强。检测部位的高压电压(近10kV)，对后续的电子元器件(精密电阻等)提出了更高的性能要求