Полтора года назад я публиковал тут статью про нашу разработку высоковольтного лабораторного источника питания выходным напряжением до 15 кВ и мощностью до 5 Вт.
Научились делать лабораторные высоковольтные источники питания / Хабр
За прошедшее время мы сделали таких устройств более 20 штук. В основном для своего производства электровакуумных приборов. Параллельно вели разработки БП с более высоким выходным напряжением на основе упомянутой конструкции. Получили вариант источника питания с выходным напряжением 25 кВ .
Так же, я упоминал про то, что мы планируем направить усилия на создание варианта высоковольтного лабораторного источника питания с возможностью управления через Ethernet. Не прошло и полтора года (грустный юмор), как мы закончили такую разработку. Делалось это не спеша, так как задач, которые бы мы не могли решить без опции компьютерного управления перед нами не стояло, а работа велась в качестве получения некого технического задела.
Полученный результат будет на фото:
Это - один из первых трёх сделанных образцов. Можно сказать - предсерийный, поэтому есть пара проводков внешних на печатной плате, устраняющих мелкие неточности конструирования.
(добавляю по результатам обсуждения) Схемотехнически это - импульсный преобразователь с обратной связью не только по напряжению, но и по току, потребляемому нагрузкой (в качестве защиты от КЗ). Обратная связь по напряжению реализована при помощи делителя напряжения на выходе умножителя (параллельно нагрузке). Сверху от трансформатора (на фото выше) - умножитель напряжения, слева от трансформатора - делитель напряжения (там видны резисторы в герметик залитые).
А за счёт микроконтроллера на борту получилось более корректно, чем в предыдущем варианте просто с китайскими измерительными головками, измерять потребляемый ток, так как МК вычитает из измеренного тока рассчитываемый ток выходного делителя напряжения цепи обратной связи.
Технические характеристики и условия эксплуатации самого высоковольтного нашего ИП:
Параметр Значение
Выходное напряжение 0 … +25000 В
Максимальная выходная мощность 5 Вт
Наличие индикации выходного напряжения есть
Наличие индикации выходного тока есть
Наличие индикации выходной мощности есть
Плавная регулировка выходного напряжения ручная
Удаленное управление / интерфейс есть / Ethernet
Напряжение питания ~ 90 – 260 VAC (50 Гц)
Рабочая температура -20 … +50 0С
Допустимая влажность 20 … 70 %
Габаритные размеры 260 х 180 х 65 мм.
Масса Не более 1000 г.
В качестве протокола управления источником питания по сети Интернет используется SCPI .
Команды SCPI представляют собой строки ASCII, состоящие из ключевого слова и параметров. Ключевые слова обозначают уровень системы. Каждая функциональная система может иметь подсистемы нижнего уровня. Символ двоеточие (':') используется для разделения и понижения уровня подсистем.
Мы по протоколу не стали придумывать ничего своего, а просто посмотрели, какие протоколы управления используются для управления низковольтными лабораторными источниками питания, имеющимися на рынке, и сделали точно так же.
Завершу статью фотографией рабочего беспорядка на центральном (общем) столе нашего отдела электроники, где выложены платы для разных проектов, находящихся в той или иной стадии исполнения.
Комментарии (39)
syavadee
24.01.2026 17:28Товарищ майор будет пытать по Ethernet
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Уже пытают. Всё, что подключено к Ethernet, требует регистрации в специальном реестре и заполнения кучи документации о том, как ты это что-то будешь защищать от коварных врагов.
MAT-POC
24.01.2026 17:28Я вот смотрю у нас есть, разработчики железа, иногда достаточно уникального. Сам присматриваюсь к этому направлению. Есть идея мелкосерийно и на заказ собирать аналоги иностранных лабораторных и промышленных приборов адаптированные под российские условия, но сильно неохота связываться с тендерами и лицензированием.
Почему наши разработчики, не выкладывают свои разработки/товары на Автито, маркетплейсах, как это делают китайцы на Алиэкспресс ?
Я так полагаю есть какие-то ограничения которые со стороны не заметны? Хотя я на Авито, я например, вижу много антенн для DMR радиостанций, "домашней сборки" (я так понимаю продают на СВО). Не осветите этот момент? Боюсь влететь если займусь этим. Вот например у Вас есть источник питания на 25 и 6 кВ, что мешает собрать ещё пару штук и выложить на авито от частного лица?
Moog_Prodigy
24.01.2026 17:28Дорого получается, да и узкая применимость. Например, можно разработать и изготовить для себя, для использования по работе, для других компаний со схожими задачами. Но цена изделия заоблачной выходит. Кто разрабатывает и массово производит - таких компаний много, и сделают вам что угодно. Но - дорого. И возможно, долго. Например в Новосибирске есть компания, разрабатывающая и производящая источники питания постоянного тока в диапазоне напряжений до 500В и токи до 2000А. Причем все модульное, взаимозаменяемое и условно ремонтопригодное. Со встроенной диагностикой, ethernet, 485 внешнее управление. Пригодилось бы такое дома\в гараже? Безусловно! Все бы круто, только такие решения доступны даже не всякой компании, ибо цена заоблачная.
Ну и тут еще более узкое применение. Навскидку - для CO2 лазеров в быту. Но китайцы вполне делают источники для лазеров с самыми различными параметрами и задешево.
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28У нас был опыт выкладывания на АВИТО пары наших разработок . А именно реле контроля параметров 3-х фазного напряжения с управлением через Блютус и реле управления печью с управлением через Блютус. Даже были небольшие продажи. Но как-то не зашло это. Видимо потому, что нужно отдельного продажника (квалифицированного в технике) держать, чтобы заниматься поддержкой таких продаж, а овчинка выделки не стоит. Дело ещё в том, что, в отличие от китайских товаров, купленных на маркетплейсах, наши граждане к товарам отечественного производства часто относятся сверх-придирчиво. Т.е. допустим гражданин купил китайский товар за 10 тыс. рублей и товар сломался через два дня (часто из за криворукости гражданина), но и гражданин успокоился. Максимум, написал в отзывы на Алиэкспресс, что у него сломалось. Если же гражданин купил у отечественной компании товар за те же деньги, то он у продавцов часто почки и печень выест за любые недочёты. А ещё, если не доволен, напишет во все инстанции, в которые только можно написать, жалобы. Не все, но для того, чтобы компания вместо работы занималась отмахиванием от проверок и лизанием жопы гражданам, достаточно 10% подобных "потребителей". С темой же продажи от частных лиц сейчас вообще будет засада, так как налоговики лютуют просто.
iganiv
24.01.2026 17:28Подскажите, есть ли стабилизация выходного напряжения? Если да, то как Вы реализовали обратную связь по напряжению?
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Конечно есть стабилизация. Это - импульсный преобразователь с обратной связью не только по напряжению, но и по току потребляемому нагрузкой (в качестве защиты от КЗ). Реализовано при помощи делителя напряжения на выходе умножителя (параллельно нагрузке). Сверху от трансформатора - умножитель напряжения, слева от трансформатора - делитель напряжения (там видны резисторы в герметик залитые).
А за счёт микроконтроллера на борту получилось более корректно, чем в предыдущем варианте просто с китайскими измерительными головками, измерять потребляемый ток, так как МК вычитает из измеренного тока рассчитываемый ток выходного делителя напряжения цепи обратной связи.
iganiv
24.01.2026 17:28Спасибо за ответ! Но если у вас микроконтроллер дает импульсы на транзисторы, то и сигнал обратной связи должен принимать микроконтроллер, так? Про делитель понятно, вопрос как вы подаете напряжение с делителя (ВВ-часть) на микроконтроллер (низковольтная часть)? Нужно же сделать развязку. Или развязки нет?
hardegor
24.01.2026 17:28Всё же давно придумано, смотрите здесь.
iganiv
24.01.2026 17:28Спасибо за ссылку, но конкретной схемотехники я там не увидел. Только блок-схемы. Так что вопрос остается актуальным: как подвести к микроконтроллеру обратную связь с выходного делителя, чтобы была развязка? Для низковольтного источника понятно как, а для высоковольтного?
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Зачем там развязка, если у нас земля для высоковольтной части и для низковольтной одна? Вот, если бы надо было оба полюса выхода преобразователя отрывать от корпуса (такие задачи бывают, но редко), тогда нужна развязка и вообще там будет все непросто.
iganiv
24.01.2026 17:28Это и нужно, к сожалению :(. Чтобы и плюс, и минус ВВ-выхода висели в воздухе.
hardegor
24.01.2026 17:28Непонятно, в чём сложности - усилитель обратной связи подключайте напрямую к измеряемым цепям, выход через оптроны к ключам, вход к внешним задатчикам через Ethernet. Конечно всё зависит от ваших напряжений)
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Сложность там, что если это висит под потенциалом десятки кВ, то будут проблемы с нестабильностью. Или надо очень просчитывать экранирование. В общем, задача нетривиальная. Мало людей могут осознавать хотя бы возможные сложности в её реализации.
hardegor
24.01.2026 17:28Ну да, не очень тривиально - придётся просчитывать не только обычные связи, но и емкостные, и между всем узлами, и между землёй...
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28
Да, примерно такая схема, но там есть нюансы с организацией фильтрации в цепи обратной связи.
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Делитель делит напряжением 25 кВ до уровня, допустимого для ОУ. Дальше стоит каскад на ОУ , который уже формирует напряжение для управления контроллером преобразователя. Контроллер преобразователя у нас - отдельная специализированная микросхема, а МК - это отдельный модуль на семействе STM32. Он со своего ЦАП формирует управляющий сигнал аналоговый для управления контроллером (в смысле задания напряжения выходного). Так же МК через АЦП измеряет сигнал от УО в цепи измерения потребляемого нагрузкой тока.
Особенностью схемы является ещё то, что мы сделали универсальную плату для источника питания с положительным и отрицательным выходным напряжением, где полярность выходного напряжения определяется полярностью запайки диодов в умножителе и несколькими перемычками на плате, включающими ОУ обратной связи в прямое усиление или инверсию.
В результате, получилась схема, которая выдерживает работу на стендовом оборудовании (при проверке выпускаемых ЭВП), где встречаются и КЗ в нагрузке и замыкания одного источника на другой. Так же блоки наши выдерживают эксплуатацию на оборудовании проверки ЭВП на долговечность. Т.е. работают, не выключаясь, несколько месяцев подряд.
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Делитель - это и есть развязка. Кроме того, мы МК не загружаем управлением ключами преобразователя. Там специализированная микросхема для преобразователей напряжения стоит. А МК лишь на неё от ЦАП подаёт аналоговый управляющий сигнал. И обратная связь по напряжению через эту спец-микросхему, а не через МК закручена.
iganiv
24.01.2026 17:28Все равно не понимаю… туповат. Как делитель может быть развязкой? В моем понимании развязка - это либо свет, либо магнитное поле. Почему я так прикопался к этому? Мне для одного любительского проекта нужен источник питания на 15 кВ со стабилизацией выходного напряжения. Но чтобы и плюс, и минус его выхода «висели в воздухе», то есть, чтобы ни один из концов не был на земле. Это непросто реализуемо, насколько я понял.
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28вы точно сказали, что это "непросто реализуемо". Я бы даже сказал - ОЧЕНЬ непросто реализуемо (так как сам в этой теме). Те, кто вам скажет, что просто реализует - врут. Но опять же всё зависит от степени "подвешивания". Если у вас допускается хоть какая то гальваническая связь с землёй, к которой привязаны первичные цепи преобразователя, то просто можно сделать не один, а два делителя напряжения с "+" и с "-" выхода, а потом это всё через дифф-усилитель прогнать и получить напряжение, пропорциональное выходному напряжению подвешенного источника.
Сложнее, если вы подвешиваете относительно низковольтный источник (допустим 100 Вольт) на большой потенциал (допустим 100 000 Вольт). Тогда параметры делителя вообще будут нереальными и всё будет очень чувствительно к помехам. В таком случае надо подвешивать и усилитель ОС, что создаёт кучу проблем схемотехнических. Но я однажды видел такое практическое решение.
iganiv
24.01.2026 17:28Собственно, поэтому я и влез в комментарии к этому посту. Чтобы посмотреть, как делают другие. Лично я думал сделать так: берем выходной делитель, с него с помощью АЦП снимаем напряжение. Через высоковольтный трансформатор один раз продевается высоковольтный провод в толстой силиконовой изоляции, с него и питаем АЦП и оптроны на горячей стороне. Далее, через ВВ-оптроны передаем измеренный цифровой сигнал на холодную сторону. Либо, второй вариант: делаем очень маломощный Push-pull преобразователь, который питается от той же обмотки в один виток. Тактируются транзисторы с любого источника импульсов, главное, чтобы параметры импульсов не менялись никогда. А с выходного делителя напряжения подаем питание на первичную обмотку этого пушпула. Выходное напряжение с вторички пушпулла подаем на микроконтроллер на холодной стороне. Развязка обеспечивается трансформатором этого маленького пушпулла, который можно сделать на кольце, продев в него два витка. Вот такие мысли
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28У меня был лет десять назад небольшой стартап-проект с выпускниками МФТИ. Организовали с ними вместе фирмочку, я туда вошёл 33% и помогал финансово, подкидывая задачи (и оплату за них), так и долг этой фирме давал. Одной из задач как раз была такая, как вы описываете. У довольно грамотных ребят при достаточно большой куче усилий не получилось реализовать стабильно работающую схему. Основная причина, на мой взгляд, заключалась в том, что надо было отлаживать подвешенную на -40 кВ низковольтную часть. Да, можно сперва отладить эту часть без подвеса на большое напряжение, а потом включить это напряжение. Практика показала, что при подачи высокого напряжения подвеса стабильность работы низковольтной части падает. Видимо, из за наводок емкостных (законы Кулона - они строгие!). Второй экземпляр, который сделали с заливкой маслом в герметичном корпусе, ещё как-то удалось запустить, но проработал он недолго. Хотя, сами ребята были грамотные в микроконтроллерах и на раз-два стандартные задачи там решали. (ниже фотки постараюсь выложить с того проекта, если найду).
iganiv
24.01.2026 17:28Насчет маленького пуш-пулла мне когда-то подсказал мой наставник, но в реальности схему не проверял. А вот схема с АЦП в горячей части работает на одном крупном военном предприятии уже много лет (разработки одного хорошего человека, которого я знал). Так вот они тоже когда-то столкнулись с нестабильностью напряжения, снимаемого с ВВ-делителя. Причём, там в параллель с резисторами стоял такой же емкостный делитель. Решили проблему случайно: сначала добавили на плату под ВВ-резистором дорожку, чтобы создать емкость, а потом и вовсе засунули делитель в медную трубку. Не зря, видимо, так делают в ВВ-щупах для осциллографа.
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Ну да, все подобные решения в этой (да и не только в этой) области - результат очень долгого и дорогого труда, сопровождаемого ошибками и неудачами. К сожалению, отечественные элиты даже не осознают того, что инженерный опыт имеет ценность намного более высокую, чем баррели нефти, за которые они покупают себе блэк-джек и шлюх. В результате, куча предприятий обанкрочена, а их архивы выброшены на свалку. печалька.
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28
iganiv
24.01.2026 17:28Красивый кирпичик… поставил бы плюсик, да меня самого заминусили до полной немощи. Смотрю, Вы применяете секционные трансформаторы. А Вы первый виток каждой секции изолируете?! :)))
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Выше прочитайте. Это ребята делали из Физтеха со стартапа (фирмочка), который я финансово поддерживал какое-то время. Уже нет того стартапа. Но тема у них с высоковольтным подвешенным под -40 кВ БП не взлетела до стабильной работы. Так что, как они делали трансформаторы, я не в курсе. Мне кажется, что это покупались китайские трансформаторы от питания ламп подсветки ЖК-мониторов. Сейчас и трансформаторов таких китайцы уже не выпускают, так как мониторы перешли на светодиодную подсветку.
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Поставил вам плюсик за коммент. Может быть, из минусов это поможет выйти.
iganiv
24.01.2026 17:28Спасибо! Но, к сожалению, не поможет. Я уже около 50 плюсов набрал за последние пару недель - а рейтинг до сих пор 0.5. Оставим это на совести людей, которые придумали эту бредовую систему рейтинга. Вот что-то подобное я имел ввиду:
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28Тут, как мне кажется, надо вводить ещё стабилизатор между низковольтным источником (НИ) и ОУ, поскольку на выходе НИ будет сильно меняться напряжение при регулировке высокого подвешенного выходного напряжения или нагрузке по высокому напряжению. Так же, эта схема не заработает, если нужно регулировать подвешенное напряжение в широких пределах. Например, у нас БП регулирует от нуля до 25 кВ. И в любом случае низковольтные элементы надо хорошо экранировать.
iganiv
24.01.2026 17:28Ну это я так, для примера. Со всеми доводами согласен. Спасибо что поделились опытом! Приятно было пообщаться с коллегой
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28
Как то так надо делать ОС по напряжению в случае подвешенного выхода. Это - простой случай, когда подвешенный выход подвешен не особо сильно (не в 1000 раз выходное напряжение ниже, чем потенциал "подвеса").
hardegor
24.01.2026 17:28Реализуемо, главный вопрос - как организовать питание этого усилителя. Либо батарейно-аккумуляторное, либо обычный обычный источник питания, только вторичная обмотка намотана высовольтным кабелем.
videoelektronic Автор
24.01.2026 17:28С аккумуляторным питанием видел вариант. Он более или менее стабильно работал, так как можно далеко эту часть схемы отделить от той, которая относительно "земли" работает и исключить наводки кулоновские.
alcotel
24.01.2026 17:28А вы используете какие-нибудь высоковольтные компаунды?
Столкнулся просто с проблемой - компаунды, которые удаётся купить в РФ, гарантируют стойкость изоляции всего 15-20 кВ/мм. А это хуже, чем обычное трансформаторное масло (где-то 30 кВ/мм).
iliasam
Простите, но разве тут не нужен тег https://habr.com/ru/hubs/i_am_advertising/articles/ ?