■ 背景

有一款高压产生的平台，曾经应用在 极限施压 中测试三极管等半导体元器件的耐压。下面重新整理一下这款简易高压产生平台的使用方式。

高压产生核心是基于电视机的 高压包 。通过功率模块产生驱动方波，经由高压包升压整流后获得高压脉冲信号。

^{▲ 高压产生平台}

^{▲ 高压包（带有高压整流堆）}

^{▲ 高压包的驱动功率板}

下图是额外增加的高压包功率驱动模块的驱动信号。经由外部的9VDC电源供电后，提供功率板两个MOS功率管的栅极驱动信号。

^{▲ 功率驱动平台}

➤ 01基本参数

1.外部接口

测试条件，将驱动板加电后。在输入端加入+1V的直流电压。工作电流0.21A。

高压输出(Vout)：541.6V
电压采样(Vsample)：0.563V
电流采样(Vcurrent)： 1.9uV

采集电压(VsampleV_{sample}Vsample)与实际电压VoutV_{out}Vout之间的比值：
η=VoutVsample=541.60.563=962.0\eta = {{V_{out} } \over {V_{sample} }} = {{541.6} \over {0.563}} = 962.0η=VsampleVout=0.563541.6=962.0

2.电流采集

在输出端加入约1MΩ的电阻。高压原边的电压+1V时。

高压输出(Vout)：385.4V
电压采样(Vsample)：0.3964
电流采样：0.3878V

重新测量电压采样比：
η=VoutVsample=385.40.3964=972.25\eta = {{V_{out} } \over {V_{sample} }} = {{385.4} \over {0.3964}} = 972.25η=VsampleVout=0.3964385.4=972.25

电流采样电压比(A/V)：
θ=IoutVcurrent=385.4/1060.3878=0.001\theta = {{I_{out} } \over {V_{current} }} = {{385.4/10^6 } \over {0.3878}} = 0.001θ=VcurrentIout=0.3878385.4/106=0.001

电流采样比θ=IoutVcurrent\theta = {{I_{out} } \over {V_{current} }}θ=VcurrentIout为1mA/V，原因是电流采样电阻为1kΩ。

3.采集电压分压比

由于万用表输入阻抗，大约10MΩ，所以为了减少这方面的影响，使用负载为了100kΩ，重新测量Vout, VSample

Vout=95.7V
Vsample = 0.0967

所以采集电压分压比：η=VoutVsample=95.70.0967=988.6\eta = {{V_{out} } \over {V_{sample} }} = {{95.7} \over {0.0967}} = 988.6η=VsampleVout=0.096795.7=988.6

➤ 02输入电压与空载输出电压

1.测量数据

测试高压平台的工作电压和输出电压之间的关系：

^{▲ 高压平台工作电压与输出电压}

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-09-19
#
# Note:
#============================================================from headm import *
from tsmodule.tsvisa        import *
from tsmodule.tsstm32       import *dp1308open()
dm3068open()setv = linspace(0, 1.75, 100)indim = []
outdim = []for v in setv:dp1308p6v(v)time.sleep(1)meter = meterval()vout = dm3068vdc()printff(v, meter[0], vout)indim.append(meter[0])outdim.append(vout)tspsave("measure", vin=indim, vout=outdim)dp1308p6v(0)plt.plot(indim, outdim)
plt.xlabel("输入电压(V)")
plt.ylabel("高压电压(V)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST2.PY
#============================================================

2.拟合参数

(1) 线性拟合

使用线性拟合输入输出之间的关系：

Vout=566.9×Vin−18.54V_{out} = 566.9 \times V_{in} - 18.54Vout=566.9×Vin−18.54

^{▲ 线性拟合}

(2) 二次曲线拟合

Vout=3.777×Vout2+560.2×Vout−16.6V_{out} = 3.777 \times V_{out}^2 + 560.2 \times V_{out} - 16.6Vout=3.777×Vout2+560.2×Vout−16.6

^{▲ 二次曲线拟合}

(3) 对低压范围内进行二次曲线拟合

Vout=3959.2×Vout2−97.7×Vout+8.269V_{out} = 3959.2 \times V_{out}^2 - 97.7 \times V_{out} + 8.269Vout=3959.2×Vout2−97.7×Vout+8.269

^{▲ 低压输入输出二次曲线拟合}

重新测量输入电压在 0 ~ 0.1V 之间输出电压为：

^{▲ 重新测量低压范围内的电压}

重新使用二次曲线拟合输入输出之间的关系：
Vout=3533.5×Vout2−63.74×Vout+7.79V_{out} = 3533.5 \times V_{out}^2 - 63.74 \times V_{out} + 7.79Vout=3533.5×Vout2−63.74×Vout+7.79

^{▲ 低压范围的二次拟合关系}

※ 结论

高压产生模块在空载下输入输出之间可以看成一个比例大约为567倍的线性放大器。
在（01）步测试中，在空载时，输出电压为V0=541VV_0 = 541VV0=541V，在加入Rload=1MΩR_{load} = 1M\OmegaRload=1MΩ之后，输出电压变化V1=385VV_1 = 385VV1=385V。由此可以推测高压源的内阻为：

V1=RloadRin+Rload×V0V_1 = {{R_{load} } \over {R_{in} + R_{load} }} \times V_0V1=Rin+RloadRload×V0

Rin=Rload×V0Vload−Rload=106×(541385−1)=405.2kΩR_{in} = R_{load} \times {{V_0 } \over {V_{load} }} - R_{load} = 10^6 \times \left( {{{541} \over {385}} - 1} \right) = 405.2k\OmegaRin=Rload×VloadV0−Rload=106×(385541−1)=405.2kΩ

采集电压与实际电压之间的比值： 988.

在高压发生器的输出电压波形给出了高压输出的波形情况。如下图所示：

^{▲ 测量输出电压的波形}

■ 补充说明

对于前面测量的高压波形，通过 高压发生器的输出电压波形 补充实验可以看到，这个示波器所显示的波形应该是来自空间对于示波器的干扰。真正的输出直流电压非常平稳。

■ 相关文献链接:

极限施压
高压包
高压发生器的输出电压波形

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