随着脉冲功率技术的发展,大功率脉冲功率系统在材料、医疗和国防科研等领域中得到广泛应用。常用获得高功率脉冲的方式是对高压脉冲电容器进行充电,获得一定能量后再对其进行快速放电,从而产生高功率脉冲。工程中通常采用市电输入,经工频变压器升压,再通过整流电路获得直流高压输出的方式对高压脉冲电容器进行充电。但由于工频变压器的大体积、低效率以及市电输入的不可移动性,这种充电方式会导致整个脉冲功率系统体积过大,成本增加,并且在实际应用中也会受到限制。在许多特殊的应用场合中,用户对大功率脉冲功率系统的体积与便携性有着严格要求。因此,研究具有便携性的电容充电装置对大功率脉冲功率系统的小型化与便携化具有重要意义。串联谐振充电电源因其具有抗负载短路能力强、可靠性高以及能够实现恒流充电的特点常被作为首选的电容充电拓扑。本文采用串联谐振充电电路拓扑作为基本电路,针对便携式的设计要求,本文将电容充电电源输入电压设计为12V或24V,考虑采用蓄电池进行供电。电源工作在100k Hz开关频率下,传输相同的功率,高频变压器的体积远远小于工频变压器,并且利用高频变压器的漏感作为谐振电感参与谐振过程,大大增加了电容充电装置的便携性。针对3kV充电电压的高升压比设计要求,本文结合了串联谐振充电电源与倍压整流电路拓扑,进行两级电压抬升,大大降低了变压器变比,减小了变压器设计难度以及整流器件的耐压要求。本文在串联谐振充电电源与倍压整流电路拓扑的理论分析基础上,通过仿真实验,验证了谐振倍压电容充电电源的可行性。对输入电压为12 V、输出电压为3 kV的便携式谐振倍压电容充电装置进行原理设计以及PCB设计,研制出便携式谐振倍压电容充电装置样机,对样机进行充电测试并给出了测试波形图,该充电装置能够在247.4 ms内将6μF电容充电至3 kV,功率密度为0.087 W/cm~3,峰值输出功率为227 W,满足设计指标。针对初次设计充电速度慢、驱动电源电压不稳定等问题,重点对电源的输入电压以及PCB结构进行改进设计,研制出输入电压为24 V、输出电压为3 kV的便携式谐振倍压电容充电装置,经测试改进版充电装置能够在58.87 ms内将6μF电容充电至3kV,功率密度为0.38 W/cm~3,峰值功率为936 W,其测试结果验证了设计的正确性。