X射线在工业无损探测、科研实验、医学诊断等领域应用广泛,X射线高压电源作为X射线发生器的核心部件,直接决定了 X射线成像的质量及安全性。高频、高压、小型化是X射线高压电源近几年的发展方向,其对应的高压输出模块绝缘与散热特性成为影响X射线高压电源可靠性的重要因素,本论文来源于“国家重点研发计划项目重大科学仪器设备开发专项——X射线高压电源”,针对倍压整流模块在X射线高压电源高压、小体积应用需求所面临的高耐压绝缘和导热难以兼顾的问题,对比研究了固态封装材料成分与倍压整流模块绝缘导热特性的关系,进行了材料配比研究、Icepak热仿真优化、模块测试等工作,实现了倍压整流模块的高效散热,提高了电源可靠性,具体所做工作如下:本文采用Saber软件对课题选用的双向对称式C-W全波倍压整流电路进行了仿真分析,获得了电容与二极管上的电压、电流等参数,并计算得到了器件功耗。确定了以加成型液体硅橡胶为基体,以氮化铝与氮化硼为填料,实验制备了导热绝缘复合材料并对其导热性能和电绝缘性能进行了测试和分析。为减少实验成本并提高效率,采用正交法分析制备复合材料的最优工艺,结果表明当搅拌时间150min、固化时间210min、硅氢比1:1.8、AlN与BN质量比8:2时复合材料的性能最优。将优化后的工艺应用于掺杂浓度为50wt%的复合材料制备中并进行测试,实验证实,优化后复合材料导热系数提高了 2.5倍,体积电阻率提高了 2.1倍,击穿强度提高了 1.3倍。在此基础上,建立了倍压整流模块的热仿真模型,对比分析了倍压整流模块中的功率器件布局、灌封结构等对散热效果的影响,进而进行了布局结构优化设计,仿真结果表明在灌封胶导热系数为0.5 W/m·K、倍压整流模块整体体积为480×120×40mm3、层状灌封结构下的条件下散热均匀、效果最优。经与250kV/5kW实验样机倍压整流模块表面的8个点进行温度测试实验,电源工作30min后,实测温度场分布均匀性标准差为0.98,实测温度与仿真温度梯度分布相似,最大误差为8.57%,实验结果表明,优化布局后温度场分布更加均匀,整体温度明显降低,有效提高了散热效率。本文通过正交实验确定了最优绝缘介质配比与制备工艺,通过电路仿真、器件布局、灌封结构等措施优化了倍压整流模块的温度场,样机实验证实该设计方案能有效确保高电压、大功率、小体积(250kV/5kW)X射线高压电源正常工作且整个模块的热场分布均匀,达到了国家重大科学仪器设备开发专项——X射线高压电源项目验收指标要求,具有重要意义。