用3V电压（两节AA电池）为电路充电至10kV左右，放电时间超过20毫秒

我如何设计一个电路，可以用两节AA电池（〜3V）充电到10kV左右（大约在5kV和20kV之间）？

在短时间内，大约20至50毫秒，我将在高电阻负载上汲取约20mA的电流。如果电路需要一段时间才能达到10kV输出电压，则可以在为电路充电时不要从电池汲取过多电流。

放电时，输出电流将被限制为最大20mA。

我如何设计一个电路，可以用两节AA电池（〜3V）充电到10kV左右（大约在5kV和20kV之间）？

这个问题的难点在于理解一些要求，因此我将首先解决这个问题，因为如果没有答案，那么可以正确回答是有争议的。

首先，一旦将输出电容充电至所需电压，负载将施加吗？如果在“充电过程”中一直存在负载，那么所需的功率将远远超出某些答案和评论的预期。如果负载始终连接，我认为解决方案是不可行的，所以我认为并非如此。

OP还说“输出电流将被限制为最大20mA”。这是解决方案的要求还是该问题的外部内容？这需要一个答案，但是现在我假设解决方案中不需要它。

建议 -将需要一个将3V（标称）电源提高到大约800Vp-p的变压器。使用初级和两个N沟道MOSFET分开时，应能获得约12V（减去一点损耗）的有效初级pp电压。因此，次级线圈的匝数是初级线圈匝数的70到80倍：-

我认为这是合理可行的，并且开关频率高达1MHz。根据经验，我认为升压比不超过100：1的变压器是实用的-太有损耗了。

MOSFET不会成为常识。我认为它们的额定电压必须为60V，并且导通电阻必须接近10毫欧。低漏极电容也是一个要求。稍后在我思考并进行仿真时会提供更多详细信息。

驱动MOSFET也很棘手。很有可能需要用10或12V的栅极电压来驱动它们，这意味着将需要一个小的升压转换器来从3V为开关控制电路供电。这不是大问题。我确实考虑过让升压器为变压器的初级电源供电，但这是造成效率低下的重要原因，我认为提高变压器的匝数比是最好的主意。

开关控制器中的细节需要消除，就像它执行逐步的软启动以建立o / p电压一样，以防止电池在“压力”下“塌陷”。

最后阶段将是几个（少于10个）cockcroft walton乘法器，我认为所使用的二极管需要仔细选择。稍后会详细介绍-我想到的是一个细节，但我的笔记却留在工作中，我的记忆让我失望了！

抱歉，我还没有全部详细信息，但是当然问题是“我如何设计电路”，这意味着OP如何设计电路。

星期一的补充 这是我想出的基本电路-它产生的电压超过6kV，我决定最终使用额定40V的FET，因为我将反电动势限制为18V齐纳二极管：-

这是装上电池后的输出。下方显示的是FET漏极电压和从电池到0.1Ω串联的电流：-

为了克服电池的固有电阻，我在上电期间使用了1mH电感器和5uF电容器作为升压器。最好的方法可能是在一个允许的时间段内将一个体面大小的电容器（1000uF）充电至5V，并使其升压以实现+ 6kV输出，然后返回3V电池以向其中注入能量将输出保持在6kV。或者，由于OP仅希望输出端具有20ms的高电压周期，因此1000uF足以在该周期内保持合理的稳定，如果不增加至10,000uF。

未显示为1MHz振荡器供电的升压转换器。凌力尔特公司有几种设备可以执行此功能。驱动门需要12V电压。

小图 变压器的次级线圈在缠绕时需要小心，以使电容保持在约10pF以下。我不打算讨论这个问题，但足以说，输出电路依赖于次级谐振，因此应使用20pF的微调电容来优化输出电压，而又不会使其过度谐振并导致功率传输效率低下。

请记住，如果不注意，这很容易杀死您。被警告。

低电荷水平的传统获取方法称为电容二极管电桥电路AKA电压倍增器。您将使用电池来生成交流波形，然后将其馈入此乘法器电路的末端。

交流电压越高，达到10KV所需的级数就越少。

但是请小心，该电路会将电荷存储在下盖中。介电吸收也可以使其头部抬起，并且即使在已放电的帽盖之间也可以找到电荷。

您希望在20 ms内获得20ma => 400 uC的电荷。（$Q=I*t$）如果您在放电期间将泵抽至12KV并降至10 KV，则变化为2KV。

提供您需要的费用：

$Q = C*V = C* \Delta V$

$C = \frac{Q}{\Delta V} = 0.2 uF$

因此，在上图（5个电容）中，您需要1uF电容，每个电容均具有2KV维持能力和2KV AC波形。作为一阶估计。希望这能给您足够的能力进行自己的计算（并希望不会杀死自己）

我什至在我们最喜欢的原理图电路Circuitlab中找到了一个版本。

[circuitlab] mh9d8k [/ circuitlab]

您的电压和持续时间有多重要？

您所描述的非常类似于汽车发动机的常见点/线圈点火电路。汽车电池将电流提供给凶猛的变压器（点火线圈）的初级线圈。断路器点会定期打开和关闭电流，上升和下降越剧烈越好。磁场的塌陷在次级线圈中产生一个非常高的电压，该电压通过分配器（本质上是电动机驱动的旋转开关）到达火花塞（火花隙）。

我在考虑一个多级基于二极管的电压倍增器（由方波/振荡器驱动），可以为一个（大）电容器充电。使用类似JFET的方法将电容器倾倒通过升压变压器的初级侧-逐渐逐渐进行，并带有一个陡峭的截止点，以使反冲中的次级至高电压崩溃。

我认为这是汽车点火线圈的工作方式。

我不知道放电会持续多久-但放电时间可以用一个电容器延长，该电容器可针对附加的负载进行调整。（如果电压呈指数衰减是可以的）。