本文介绍一种小型高压直流产生器,可产生约 10000 V 直流高压。
1. 工作原理:电路以 12 V 直流电源供电、可获得 10000 V 直流输出。直流/直流变换器把其输出送入一个 10 级高压倍增器产生 10000 V 直流。IC(CD1458 施密特六反相器)中,IC-1 用作方波脉冲发生器、产生很纯净的方波(脉冲式直流)输出,其输出送往 IC-2 至 IC-6 的反相器输入端,这些反相器并联以提高驱动电流。

并联门电路输出脉冲送往 VT1 基极,使 VT1 随 IC-1 振荡而开关工作;VT1 集电极与 T1 初级线圈串联,初级另一端点接 +12 V 电源并通过 C1 接地去耦合。加在 VT1 的脉冲信号引起开/关作用、造成小铁氧体磁芯升压变压器 T1 初级线圈中电磁场起伏,在 T1 次级感应出极性相反的脉冲信号。把 T1 次级线圈的脉冲直流输出(800 V 至 1000 V 之间)加至 10 级电压倍增器电路(含 VD1~VD10 及 C2~C11),倍增器把电压提高到十倍、输出电压可达 10000 V 直流。通过二极管 VD1~VD10 与电容 C2~C11 的反复充放电,倍增器输出是所有电容上电压的一连串叠加。要有效工作须考虑方波频率及加在倍增器的信号;R4、RP 和 C12 规定振荡器 IC-1 的输出频率(规定数值约 15 kHz),RP 用来微调振荡器输出频率。发光二极管 VD11 作输入功率指示,氖灯 HL 指示 T1 次级线圈输出。
要获得倍增器最大输出,可将示波器经高压探针连接倍增器高压输出、调节 RP 取得高电压输出;若无合适测试工具,可将倍增器输出导线与地相隔 1 cm 造成火花、调节 RP 以获得最大火花输出。
2. 注意事项:倍增器输出高压会引起强烈电击;即使关闭倍增器,各电容仍储存电荷,未充分放电触及输出仍有危险,将输出短路接地可清空这些电荷。IC 是 CMOS 器件、对静电敏感,仅能耐受 15 V 直流,超过会损坏。二极管 VD12 用于防止输入电压极性接反。从电压倍增器角度看,二极管和电容必须能承受输入电压两倍以上,故若输入 1000 V,所有二极管和电容须至少承受 2000 V;因具此额定电压的二极管难找且昂贵,实际 VD1~VD10 每个都由两只串联的 1 A/1000 V 整流二极管组成。
3. 安装:a. 装置可安装在自制电路板上,VT1 必须装合适散热器,否则会迅速过热损坏。b. 倍增器必须组装以可防止任何离子漏电——若高压源末端是尖的,电荷密度会集中于此造成离子漏电,故焊接倍增器时要使用足够焊锡并焊成平滑的球形焊点。c. 应把倍增器焊接面绝缘、防止任何金属物体接触,可使用高压绝缘复合材料或耐高压油灰。d. 电路输出要用屏蔽良好的导线,与电视机显像管阳极高压屏蔽线一样,这类导线可安全处理 1.5 万伏至 2 万伏之间电压、并有助于防止电荷漏电。e. 在倍增器各级取分路,输出电压范围从 1000 V 直流到 10000 V 直流,例如 VD2、VD6 阴极可得到 2000 V 和 6000 V 电压。