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(shí)提供一定的電壓。當(dāng)用高壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們幾乎總是需要一個(gè)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(gè)項(xiàng)目中，我將嘗試在一個(gè)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)和解釋所有這些方法。當(dāng)然，我會(huì)盡量使設(shè)備盡可能簡(jiǎn)單，同時(shí)不使用昂貴和難以找到的組件。

一般來(lái)說(shuō)，這種裝置由三個(gè)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(gè)高壓發(fā)生器，或者說(shuō)是一個(gè)驅(qū)動(dòng)高壓變壓器的驅(qū)動(dòng)器-它是一個(gè)具有一定頻率和占空比的矩形信號(hào)發(fā)生器，其輸出端有一個(gè)功率MOSFET，安裝在一個(gè)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。

本項(xiàng)目由PCBWay贊助。不要錯(cuò)過(guò)11月28日至12月31日的PCBWay圣誕大促銷(xiāo)。獲得免費(fèi)的圣誕優(yōu)惠券和兌換或檢查價(jià)值的促銷(xiāo)代碼。您也可以開(kāi)始與PCB訂單只有5美元。3D打印和CNC加工高達(dá)50%的折扣，并在PCBWay商店特別銷(xiāo)售!PCBWay擁有所有服務(wù)，以最優(yōu)惠的價(jià)格創(chuàng)建您的項(xiàng)目。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我將把我的大部分注意力集中在制作驅(qū)動(dòng)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(kāi)始。

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

在這個(gè)項(xiàng)目中，我將把我的大部分注意力集中在制作驅(qū)動(dòng)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(kāi)始。

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

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

?在低壓電源的輸入端，有一個(gè)自動(dòng)保險(xiǎn)絲，在驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)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(jì)，以及一個(gè)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(lái)12V和電流限制為2A。在輸出端，我連接了一個(gè)來(lái)自舊CRT顯示器的反激變壓器，在其核心上我繞了一個(gè)由7個(gè)繞組組成的初級(jí)繞組。這里我們需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樵诓煌吞?hào)的變壓器中，實(shí)現(xiàn)最高效率的繞組數(shù)是不同的?，F(xiàn)在我們啟動(dòng)電源，一個(gè)火花應(yīng)該出現(xiàn)在變壓器的二次。如果沒(méi)有火花或者火花很小，并且電流不超過(guò)2A(保護(hù)不開(kāi))，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(hào)，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(duì)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(lái)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(jiǎn)單的方法是，正如你可能猜到的那樣，通過(guò)改變輸入電壓來(lái)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(guò)變壓器次級(jí)上火花的長(zhǎng)度大致近似地計(jì)算電壓值。即使在低于6V時(shí)也開(kāi)始產(chǎn)生火花，這是整個(gè)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(zhǎng)度，即高壓電壓也增加。

如果我們有機(jī)會(huì)，而不是包含開(kāi)關(guān)電路的實(shí)驗(yàn)室整流器，對(duì)高頻寄生信號(hào)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(guò)變量調(diào)節(jié)一次電壓，我們也控制高壓電壓的值。

下一個(gè)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(hào)發(fā)生器的輸出端有一個(gè)電位器來(lái)改變矩形信號(hào)的振幅。通過(guò)順時(shí)針移動(dòng)電位器，輸出高電壓成比例地增加。

接下來(lái)，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(jí)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(guò)了。所以我試著用一個(gè)小的模擬儀器做一個(gè)便宜的監(jiān)視器。緊接著高壓變壓器的初級(jí)，我繞了幾圈絕緣線，直徑約0.5mm，然后通過(guò)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(jí)繞組在工作時(shí)通過(guò)磁芯產(chǎn)生磁通，因此次級(jí)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(guò)測(cè)量反饋繞組上產(chǎn)生的電壓，我們就可以相對(duì)準(zhǔn)確地確定二次繞組中感應(yīng)的電壓，即HV。我沒(méi)有商用儀器或探針，所以我不能校準(zhǔn)這個(gè)小量規(guī)，但至少我對(duì)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(gè)簡(jiǎn)短的總結(jié)：在這個(gè)項(xiàng)目中，我使用價(jià)格合理的元件構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)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(ài)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(qǐng)勿嘗試重新創(chuàng)建本視頻中顯示的實(shí)驗(yàn)!即使超過(guò)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(chǔ)的能量而斷開(kāi)。我對(duì)電路造成的任何危險(xiǎn)不負(fù)任何責(zé)任。要非常小心!!

本文編譯自hackster.io