这个问题太模糊了,如果有人私下这样问我,我会建议不要做这个东西,因为就这个问题来看我不认为问问题的人有能力做这个东西,安全用电第一,400V 10kHz不是闹著玩。

问题除了一个粗略的频率和幅度要求外,没有更具体的要求了,也没有具体应用场景,有很多种方式可以实现,有不那么危险的,也有相当危险的。

「波形失真不严重」也是个很模糊的概念,没有对失真进行定义和约束,也没有具体应用场景去推算要求,很难选择一种最佳的方法。

为了让回答看起来不那么水,还是假装认真回答一下几种方法:

1.变压器:最基础的方法往往最容易被忽略,但确实有效。变压器的好处是不用额外供电;坏处是不能放大功率、这么大匝比的变压器实现难度也大、要让方波尽可能失真小对变压器性能要求太高,工程上不易实现;当然不能放大功率带来的额外好处是安全,最多被电麻一下。

2.线性放大器:最容易想到的放大器,不过为了让10kHz的方波尽可能不失真,放大器的带宽要求会比较高,如果用10次谐波去约束,带宽也要大于100kHz,一个增益带宽积大于8MHz的高压线性放大器,想想就觉得很美(其实有集成电路可以用,价格很美丽)。线性放大器输出电压不可能高于供电电压,所以需要至少400V的电源(高压危险!),这个电源又是一个头疼的问题。另外这么大的信号,除了考虑带宽,还要考虑压摆率,假设放大后的方波上升或者下降时间是1us(1/100周期),那放大器的压摆率至少要大于400V/us,也不太好实现。

3.开关放大器:跟开关电源或者直流电机驱动原理差不多,只是电压高不少,同样需要一个至少400V的电源(高压危险!)。不过这种做法与其叫放大器,不如说再造了一个同频率的高压方波,方波的形状变化还是不小,不知道能不能满足「波形失真不严重」这个要求。

4.线性放大器或者开关放大器配合变压器使用:综合了两种方法的优缺点,可以不要那么高的供电,也不需要那么大的变压器匝比。


400V做好隔离,也没啥太危险的。现在的EV驱动电路动不动就是800V到1200V隔离

如果只是把5V,10kHz的信号波放大到400V,方法很多,下面有人已回答

问题不在放大,而是放大了以后你要干嘛,输出功率有多大需求?

不考虑一些冗余功能安全和保护电路的情况下,这类电路大致分4级

第一级是高压隔离(一般用光耦或者trafo),把高低压隔离

第二级是高压驱动晶元电源,比如上面有人提到的反激电源,产生经典的+15V/-7V电源(这个部分可以是低压电源boost,再通过隔离提供,也可以直接高压电源通过转换提供)

第三级是半桥驱动推挽电路(一般用BJT pushpull),主要是因为大功率半桥由于开关电流太大,通常不能由驱动晶元直接驱动

最后是高压驱动半桥,一般是大功率MOS或者IGBT

但要是把5V的电源驱动直接泵到400V(没有外加高压源),我还真没见过这样的应用。。。


5V 10kHz信号作为驱动信号,通过驱动晶元驱动一个全桥变换器,全桥变换器直流侧接400V,交流侧输出所需的方波。


首先题目表述不清晰,没说明负载阻抗。像这种高压输出,阻抗不同实现成本和方式千差万别。比方如果对输出阻抗没要求,我拿个匝数比20倍的高频变压器直接怼上去就完事。

其次方波信号携带的信息,不仅仅在频率上,脉宽更重要。如果仅仅需要传递频率,那么按其他答主所说,弄个400V供电的方波电路,再用输入脉冲同步一下就行,波形能做到比输入的方波还漂亮。

综上所述,题目需求不明确,所以这题我没法答。


开关电源了解下


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