开关变换电路是指使用半导体器件作为开关，将一种形体的电能转变为另外一个形体的电路。开关变换电路会使用自动控制闭环稳定输出并与保护环节的电源设备开关电源，和传统线性电源相比，开关电源具有效率高、体积小、重量轻的应用优点，因而逐渐替代线性电源，被人们广泛的应用在计算机、航空航天、工业和农业生产领域。在开关电源发展中，功率半导体器件是影响开关电源发展的重要因素，这类设备的实际使用频率较高，深刻影响开关电源的使用。文章结合高压高频变压器设备的使用情况和使用存在的问题，从设备应用角度提出对应的改进措施，旨在能够更好的发挥出设备在各个领域的应用作用。
一、高压高频变压器使用情况分析
将高压电源实施高频化处理的优势在于能够根据实际情况来调整体积大小，并且在这个过程中提升开关系统的反应速度，提高电源装置的工作效率，规避传统意义上高压大功率开关噪音大的问题。在高压开关出现问题的情况下电源开关的绝缘性也就无法得到保障，长此以往，会限制人员的人身安全，使得变压器的漏感和分布电容大幅度增加。高压高频变压器的电路模型设计如图一所示，整个系统的构件是漏感Lr、分布电容Cp和理想变压器。在漏感的同时，高压高频变压器的工作频率会超过f，在很大程度上降低了功率输出。在分布电容一样的时候，高频下的电容和之前的工频相比会降低到原本的0.02f，在数值降低之后空载电流会增加，电源开关的发热情况会变得严重。高压高频变压器的电路模型设计图如图一所示。针对以上分析到的问题，相关人员开始采取措施对高压高频变压器实施真空浸油处理，借助大磁芯来让变压器具有足够的绝缘距离，目的是降低分布电容Cp对高压高频变压器使用产生的不利影响。
图一：高压高频变压器的电路模型设计图
二、高压大功率开关电源设计形式研究
（一）高压电源方案的基本选择
在高压电源规模化应用之前所有电源处于一种常规化的应用状态，伴随各个器件应用发展的广泛，开光电源技术日益成熟，在人们社会生活的各个方面得到了广泛的应用。当前，开关电源功率传输逆变器包含主要有单管、双管等拓扑结构形式，常见的器械控制方式是PWM方式。在高压输入到电路中的时候经过逆变器的分机设定，每个逆变器都会拥有三相整流滤波设备，在设备的支持下会将交流电转变为直流电，之后会输出到各个设备中。对于高压电源的应用情况来看，控制保护电路设计优劣直接关系了电源的安全性和可靠性。现阶段，多数控制保护电路是按照主电路技术模式来设置的，开关设置的频率较高，使用灵活。
（二）串联谐振变换器
在高压大功率开关电源中主要设备的电路图由三相交流整流获得，在技术的支持下会形成全桥逆变器，变压器在使用的过程中会从低压转变为高压。在经过一系列的整流处理之后可以对负载电容补充充足的电能，并通过串联的方式来接入谐振变化器，最终为电路的稳定运行提供支持。
（三）并联谐振变化器
在串联电路中通过并联的形式接入电力资源会形成并联谐振变化器。并联谐振变化器在实际应用中会将变压器内部的参数信息整合应用到谐振回路中，通过对资源的合理利用来节省电容，确保电路设计的便利和符合对应的标准。和串联谐振相比，并联结构能实现对电路电压的自主调节，及时发现电路电压的设计缺陷。
三、高压大功率开关电源设计改进切入点
结合高压大功率开关电源使用情况和基本把握高压大功率开关电源设计形式的情况下对串联谐振变化器进行设计，形成全桥逆变器。在具体操作中，高压高频变压器会将低压转变成高压，并在整流处理后对负载电容实施充电。在分布电容处于一致状态的时候，高频下的电容和工频条件相比，会降低到原本的0.02f，在这个过程中空载电流会增加，功率因数也会相应的减少，伴随出现的是电源开关温度不断提升的情况。为了能够降低温度，可以做出以下改进：在具体操作中实现高低压信息的转变，iL是稳定工作下的谐电流，uc是Cr两端的电压，串联谐振变化器的工作周期为t0到t4四个部分之间，设备会处于四个状态，假定在t0之前的Q1Q4连接完成，在to时间中iL的数值是0，调控回路检查经过0点，同时切断Q1Q4完成0电流断开，Q2Q3没有导过，电流在经过D1D4的时候会向电流传递能量。整个过程会和模态2呈现出相互对称的状态，t4过程结束之后，电路会进行下一个周期的运动循环。在这个过程中，二极管是在部位0电流会自动切断，这个期间会降低开关上的材料损耗，并为逆变器的运行提供有力的支持。输出电压和负载的关系如图二所示。高频下的电容电压波形和电感电流如图三所示。
图二：输出电压和负载的关系
图三：高频下的电容电压波形和电感电流
四、实验结果分析
按照以上的原理我们发现，高压大功率的开关电源进入到试验研究阶段，开关电源负载的核定电容为1200uF，充电电压为20KV，充电功率为20KW。高压大功率开关电源相的磁芯材料使用了TDK公司出品的PC40铁氧制磁芯，整个芯片会呈现出4u的结构。变压器在经过真空浸油处理之后的数值比值会转变为1:60，漏感为55uH。高频性能是谐振电容的基础要求，通流和高耐压能力较高，如果Gr为0.5uF，耐压为4KV。F=20KHz，额定电流为200A。通过电路在开始阶段的谐振实验波形我们可以发现，两次波形相同。在了解波形之后根据充电电压的理论波形我们会发现，电压波形的上升稳定性较强，和横流充电大体相似。根据上文分析，在高压大功率开关电源进行深入调查研究发现，开关管能够实现软开关处理操作，且两个管子的开关会表现出明显的电压压刺特点。对于满载的工作来说，不管是开关处于怎样的状态，其波动都会处于平滑的状态，且开关设备不会出现明显的振荡。高压大功率开关电源在U=500V、f=20KHz时空载电流数值和变化以及分布电容的关系如表一所示。根据表一发现，伴随变化比的提升，分布电容也会相应的增加，空载电流快速增大。为此，在具体设定的时候，变压器的变比不能够设置的较高，且在具体设计的时候还需要考虑空载电流产生的影响。
表一：时空载电流数值和变化以及分布电容
结束语
综上所述，从高压电源设备的运行情况来看，高压电源会输出比较常规的电源，但是输出的电源是不能够利用的常规电源滤波，所有设备内部的信息仅仅能够以溶性滤波为主，负载特性的作用下会使得高压开关电源也呈现出更加特殊的状态。为了能够保证设备的安全性和稳定性，需要加强对高压大功率开关电源技术的应用研究，通过合理使用高压高频变压器的分布数据来完成对高压大功率开关电源的优化设计。文章从电源开关的发展角度入手，对高压大功率开关电源设计难点问题做出了深入的分析，提出优化电源开关设计的思想主张，实现了对高压大功率开关电源简便化、方便化设计。最终从实际应用情况来看，这样的开关设计形式降低了管子的损耗，能够避免严重的电磁干扰，且能够有效提升系统运作的安全性和稳定性。
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