高壓電源通常被理解為能夠產(chǎn)生幾千伏，甚至幾十千伏和幾百千伏電壓的設(shè)備。大多數(shù)情況下，這些電源在輸出時提供一定的電壓。當(dāng)用高壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，我們幾乎總是需要一個可變值的產(chǎn)生的高壓。有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在這個項目中，我將嘗試在一個設(shè)備中實(shí)現(xiàn)和解釋所有這些方法。當(dāng)然，我會盡量使設(shè)備盡可能簡單，同時不使用昂貴和難以找到的組件。

一般來說，這種裝置由三個獨(dú)立的部分組成：

?直流電壓輸入源(通常電壓為10至60伏，并能提供3A或更大的電流)

?然后是主要部分，這是一個高壓發(fā)生器，或者說是一個驅(qū)動高壓變壓器的驅(qū)動器-它是一個具有一定頻率和占空比的矩形信號發(fā)生器，其輸出端有一個功率MOSFET，安裝在一個大型散熱器上。

?以及產(chǎn)生高壓的高壓(反激)變壓器，它可以是直流或交流的。

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在這個項目中，我將把我的大部分注意力集中在制作驅(qū)動電路上，這實(shí)際上是最復(fù)雜的。讓我從單獨(dú)描述這些組件開始。

-驅(qū)動電路的核心是具有可調(diào)頻率和占空比的廉價方波發(fā)生器。這個非常有用的——我也稱之為神奇的——模塊負(fù)責(zé)整個電路的穩(wěn)定性和多功能性。

在這個項目中，我將把我的大部分注意力集中在制作驅(qū)動電路上，這實(shí)際上是最復(fù)雜的。讓我從單獨(dú)描述這些組件開始。

-驅(qū)動電路的核心是具有可調(diào)頻率和占空比的廉價方波發(fā)生器。這個非常有用的——我也稱之為神奇的——模塊負(fù)責(zé)整個電路的穩(wěn)定性和多功能性。

?在發(fā)生器的信號輸出端有一個電位器，用它可以連續(xù)調(diào)節(jié)所產(chǎn)生信號的幅度。

?在低壓電源的輸入端，有一個自動保險絲，在驅(qū)動器發(fā)生故障時跳閘，很可能是mosfet燒毀。

?還有一些可選的組件，可以幫助我們更好地監(jiān)控設(shè)備，這些組件是輸入端的小伏安計，以及一個模擬儀器，可以近似表示輸出高壓的值。

現(xiàn)在讓我們看看該設(shè)備在實(shí)際條件下是如何工作的。在輸入，我最初帶來12V和電流限制為2A。在輸出端，我連接了一個來自舊CRT顯示器的反激變壓器，在其核心上我繞了一個由7個繞組組成的初級繞組。這里我們需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樵诓煌吞柕淖儔浩髦?，?shí)現(xiàn)最高效率的繞組數(shù)是不同的?，F(xiàn)在我們啟動電源，一個火花應(yīng)該出現(xiàn)在變壓器的二次。如果沒有火花或者火花很小，并且電流不超過2A(保護(hù)不開)，我們需要選擇不同頻率和占空比的發(fā)電機(jī)。事實(shí)上，根據(jù)高壓變壓器的型號，占空比應(yīng)在30至45%的范圍內(nèi)，頻率應(yīng)從15至30千赫茲。在這種特殊情況下，對于這種流量，最佳效率的熱點(diǎn)是15KHz左右的頻率和36%的占空比。

接下來介紹了連續(xù)精確調(diào)節(jié)輸出高壓的方法。

-第一種也是最簡單的方法是，正如你可能猜到的那樣，通過改變輸入電壓來為設(shè)備供電。在這種情況下，發(fā)電機(jī)參數(shù)保持不變，電位器處于最大值，只有輸入電壓發(fā)生變化。我們將通過變壓器次級上火花的長度大致近似地計算電壓值。即使在低于6V時也開始產(chǎn)生火花，這是整個系統(tǒng)良好調(diào)諧和效率的標(biāo)志。隨著輸入電壓的增加，產(chǎn)生的火花的長度，即高壓電壓也增加。

如果我們有機(jī)會，而不是包含開關(guān)電路的實(shí)驗(yàn)室整流器，對高頻寄生信號敏感，最好使用標(biāo)準(zhǔn)變壓器和我們安裝Variac的經(jīng)典整流器。通過變量調(diào)節(jié)一次電壓，我們也控制高壓電壓的值。

下一個稍微粗糙一點(diǎn)的調(diào)節(jié)方法是改變占空比值。在這種情況下，我們將輸入電壓設(shè)置為先前確定的最高電平，并將占空比從5%更改為約40%。

最后在信號發(fā)生器的輸出端有一個電位器來改變矩形信號的振幅。通過順時針移動電位器，輸出高電壓成比例地增加。

接下來，我將重復(fù)最后一種情況，但使用不同的變壓器和不同數(shù)量的初級繞組。

我想如果我們能直觀地近似出高壓的值那就再好不過了。所以我試著用一個小的模擬儀器做一個便宜的監(jiān)視器。緊接著高壓變壓器的初級，我繞了幾圈絕緣線，直徑約0.5mm，然后通過整流器和5千瓦的微調(diào)電位器，我把兩端帶到模擬表，在我的情況下，范圍為0到5伏。原始的初級繞組在工作時通過磁芯產(chǎn)生磁通，因此次級繞組和附加反饋繞組中感應(yīng)的電壓與該磁通的強(qiáng)度成正比。

這樣，通過測量反饋繞組上產(chǎn)生的電壓，我們就可以相對準(zhǔn)確地確定二次繞組中感應(yīng)的電壓，即HV。我沒有商用儀器或探針，所以我不能校準(zhǔn)這個小量規(guī)，但至少我對電壓水平有一些粗略的了解。這種方法作為一種安全措施有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗恢苯舆B接到高壓側(cè)，不需要高壓電阻，適用于交流或脈沖直流。

最后做一個簡短的總結(jié)：在這個項目中，我使用價格合理的元件構(gòu)建了一個簡單而有效的可變高壓電源，為高壓實(shí)驗(yàn)提供精確的控制。調(diào)諧頻率，占空比，或輸入電壓，以實(shí)現(xiàn)所需的輸出，使該設(shè)備成為任何電子愛好者的多功能工具。

安全提示：除非您熟悉高壓安全技術(shù)，否則請勿嘗試重新創(chuàng)建本視頻中顯示的實(shí)驗(yàn)!即使超過60V的直流電也可能致命，即使交流電源電壓由于電容器中存儲的能量而斷開。我對電路造成的任何危險不負(fù)任何責(zé)任。要非常小心!!

本文編譯自hackster.io