【原创】【第二届网络原创作品】仪器中高压是怎样产生的？

三.Cockcroft-Walton multiplier 电压倍增的特性

图6 n级Cockcroft-Walton倍增

图6是n级Cockcroft-Walton倍增，输出H.V output空载。


图7

图7是空载时，图6中各个节点处的稳态电压波形。


注意，Vo = n*2*Vmax， Vmax是输入信号V(t)的峰值。

从中可以看出：

1.节点1',2',....,n'是交流信号。
2.节点1,2,...,n是对地电位是直流信号。
3.除了Cn'外，所有的电容上的电压是直流2Vmax,Cn'上是Vmax。
4.整流二极管D1,D1',.....，Dn,Dn'上电压是2Vmax。
5.h.v输出达到2*n*Vmax。

所以，Cockcroft-Walton multiplier非常容易将中等电压升压到高电压，但是

1.实际级数n值的大小，严重的依靠负载电流的大小。
2.V(t)可以是正负峰值相等的任何交流信号。

如果Cockcroft-Walton multiplier不是空载，即输出电流I >0,那么h.v. output就不会达到2*n*Vmax,并且有输出纹波。


如图8

如图8, △Vo是由于I>0输出产生的电压降，2δV是输出纹波。

其中，


再把两个重要结论列如下：



四。其他一些电压倍增电路


1.单级全波电压倍增器电路及其仿真波形


图9 单级全波电压倍增器


图10 单级全波电压倍增器的节点波形


2.三倍电压倍增电路及其仿真波形

图11 三倍电压倍增电路


图12三倍电压倍增电路节点波形

4.四倍电压倍增电路及其仿真波形


图13四倍电压倍增电路


图14四倍电压倍增电路节点波形

五。一些实际电路

（一）一个便携式高压电源的输出部分

图15

自文献3.
图15输出是由两个高频变压器升压，最后由倍压整流电路合成，基本原理就是图13的四倍压电路。

另，在参考文献3中介绍，

1.在高压电源中增大输出功率、提高效率的一个措施是提高变压器次级输出电压幅值而减少倍压整流的级数。

2.倍压整流部分的输出电流越大，要求倍压电容的容量越大。

3.高压变压器的容性负载越强，对功率管的冲击越大。

（二）光电倍增管用负高压

图16 光电倍增管用负高压




参考文献


1.High Voltage Engineering Fundermentals Second Edition E.Kuffel W.S.Zaengl J.Kuffel
2.Voltage multipliers http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_3/8.html
3.便携式高压电源的设计 孔繁瑞 臧雪岩

过去倍压整流取得高电压是常有的电路设计。现在好像仪器中已经很少了，大概电镜中还有使用。一般20-30KV以下的高压，使用高压变压器和高压硅堆整流器就能解决。就像玻璃屏彩电的第二阳极高压可达2万伏特，也不用倍压整流方法了。现在的高压元器件很多的，可能一些老的设计电路还有这类结构，有些维修工作可能还会遇见，学习了。

，晕，tutm老师打击坏我了。

哦，我明白了，tutm老师的意思就是直接升压，再整流就行了吧。

我没遇到过使用高压的仪器，不知道，

其实我在网上找了好久高压电路，就是我找的那些，都用倍压整流了，我也是刚接触皮毛。

我想涉及到效率，绝缘问题，可能还是有些花头的

很好的学习资料，哪儿找来的。

哦，我写错了，tutm老师说的对

图1是4倍，图2是2倍。

1级是2倍

你写的学习一下很有意义的！我近来接触仪器电路不多了，可能一些老的设计电路还有这类结构，有些维修工作可能还会遇见的。
我不知道光电倍增管电压要多少，但我估计几千伏电压可能已不必电路上想办法了，直接升压就能搞定。一个一次性打火机点火电压也有2千伏左右，我想元器件不会太复杂了。

是的。不过仪器可能要考虑到电压的稳定性。可能我想复杂了。

内容很好的，如果要分析问题是得搞清电路原理。有时局部电路没搞清作用原理，维修工作会走很多弯路的。

我觉得，的确像tutm老师说的，升压、整流这部分可能真是很简单了。

关键是变压器原边信号的频率发生电路

比如把输入的低直流电压，变成高频信号。

这个就权当普及贴。