摘 要

电晕放电是一种常见的气体放电形式，当电极间的高压电场强度超过气体电离强度，气体发生电离产生电子和离子，因而出现电晕放电，其常见现象为淡蓝色的电弧，有时会伴有嗞嗞声。电晕放电常常用于极化电光聚合物，是材料的表面处理、塑料薄膜加工过程中的重要环节；除此，电晕放电被用来制备臭氧，用作臭氧产生机，产生的臭氧可用来杀菌除臭。产生电晕放电需要很高的直流电压，其核心电路为高压发生电路，由高压发生电路做成的高压电源用途广泛。以往常见的采用变压器线圈的升压电路只能进行较低倍数电压输出，而且体积笨重，转换效率低，不符合小型化、节能化的发展未来。随着技术迅速发展，采用开关技术的高压电源正在逐步取代传统线性电源，高压开关电源具有能量转换率高，集成度高，便携性强等优点。

本文先是对国内外在应用的现有的高压电源进行了了解与分析，研究万伏以上高压电路的设计原理，旨在设计一个基于脉宽调制（PWM）技术的可以调节的能产生电晕放电现象的高压电源电路，理论输出电压在2k-10k可调，研究其性能和过流保护。

在明确了电晕放电需要高压之后，作为一款高压电源其输出电压应该是可以调节控制的。为了更加贴合实际工作电压应该为市电220V交流电压。因此得到改高压电源电路要达到的性能指标：220V交流输入，直流高压输出，输出可调，可以产生电晕现象。

关键词： 电晕放电；高压电路；脉宽调制；高压直流电

Abstract

The corona discharge is a common form of gas discharge, when the high voltage electric field intensity between the electrodes exceeds the strength of gas ionization, gas ionization of electrons and ions, resulting in corona discharge, the common phenomenon of the arc light blue, sometimes accompanied by DTH sound. The corona discharge is often used in poled polymer materials, surface treatment, processing is an important link in the process of plastic film; in addition, corona discharge was used to prepare for ozone, ozone generator, ozone sterilization can be used to produce. Corona discharge requires high DC voltage, and the core circuit is high voltage generating circuit. The high voltage high voltage power supply circuit is made into use widely, common in the past, the transformer coil can only boost low voltage output ratio, and bulky, low conversion efficiency, does not comply with the future development of miniaturized and energy-saving of the. With the rapid development of technology, high voltage power supply using switching technology is gradually replacing the traditional linear power supply. High voltage switching power supply has the advantages of high energy conversion rate, high integration, portability and so on.

This paper first gives the understanding and analysis of the existing domestic and abroad application of high voltage power supply, the design principle of the high voltage circuit of more than 10000 volts, aims to design a based on pulse width modulation (PWM) high voltage power supply circuit can be adjusted to produce the corona discharge technology, the output voltage can be adjusted in 2k-10k, on the the performance and overcurrent protection.

When the corona discharge is required to be high voltage, the output voltage should be regulated as a high voltage power supply. To be more practical, the voltage shall be 220V AC voltage. Therefore, to achieve the performance of the high-voltage power supply circuit to achieve: 220V AC input, DC high voltage output, adjustable output, can produce corona phenomenon.

Key words: Corona Discharge; High Voltage Circuit; Pulse Width Modulation; High Voltage Direct Current.

目录

第1章 绪论 1

1.1设计背景 1

1.2研究目的及意义 2

1.3发展历史（国内外研究现状和发展趋势） 2

1.3.1国内发展现状 2

1.3.2国外发展现状 3

1.3.3高压电源发展趋势 3

1.3.4高压电源发展过程中遇到的问题 3

1.4论文主要内容和工作 3

第2章 电晕高压电路的选择和设计 5

2.1常见高压电路工作原理 5

2.1.1线性高压电路基本原理 5

2.1.2高压开关电路基本原理 5

2.2开关电源工作方式 6

2.3 脉宽调制（PWM）电压调整原理 6

2.3.1占空比的概念 6

2.3.2调压原理 7

2.4高压开关电路的拓扑结构 7

2.4电晕高压电路总体技术方案 13

第3章 电晕高压电路的硬件设计 15

3.1高压电路硬件选择 15

3.1.1 PWM电源控制芯片选择 15

3.1.2功率开关管的选择 17

3.1.3 高频变压器 19

3.2辅助电路设计 19

3.3 主电路及调压电路设计 20

3.4过流保护电路设计 21

第4章 系统仿真与调试 22

4.1 TL494波形调试 22

4.2高压模块调节 23

4.3电晕现象实物展示 25

第5章 总结与展望 26

5.1总结 26

5.2展望 26

参考文献 27

致 谢 29

第1章 绪论

1.1设计背景

电晕放电是电荷在直流高电压作用下发生电荷移动进行的放电，其放电现象为可以在电极间看到蓝色的光晕^[1]。电晕放电一般来说对变压器和绝缘是有害的，应该设法减少。但是电晕处理可以使承印物表面的粗糙度增加附着能力得到改善，方便各种油墨和胶粘剂附着。电晕放电还可以用在极化电光化合物和处理有机化合物。电晕放电技术在处理以VOCs(挥发性有机物)为代表的有机化合物的时具有效率高，能量利用率高，维护简单，费用低等优点，发展前景广阔。