离子泵广泛应用在工业、航天、军事等领域，对其提供高质量的电源供电，能保证离子泵正常工作，并延长离子泵的寿命。本课题是航天用离子泵高压开关电源的应用研究，设计一款输出特性为负阻性的高压开关电源。航天用离子泵高压开关电源的主拓扑选择级联拓扑，采用Buck与推挽电路级联后倍压整流的形式。相对于单级拓扑，级联拓扑能避免开关调整对变压器的影响，使用倍压整流电路能够减小变压器的匝比，降低变压器寄生参数与绝缘强度要求。文章将对主拓扑的工作原理进行详细分析，在此基础上，建立级联拓扑的小信号模型，分析系统的稳定性，根据分析结果设计电源补偿网络，确保系统运行于稳定工作点。高压开关电源中的高压变压器是高压产生的重要元件，合理设计变压器参数及绕制方式，令其能够稳定的运行。另外，利用变压器的寄生参数采用适合的软开关技术，能减小开关损耗，提高电源整体效率。离子泵高压开关电源为了能较好地满足负载的输出特性曲线要求，需要对电路的输出电流进行精确的电流采样。电源控制电路首先采用非隔离控制，令输出电压能随参考电压变化而变，验证电源能够从0V~5000V稳定输出，手动实现输出负阻特性。进而改进控制电路，将电流采样结果与输出电压的采样值一起参与反馈控制，使电源的输出电压随着输出电流的增大而线性减小。出于对高压电源的安全性考虑，在主拓扑已经隔离的情况下，控制电路中将利用磁隔离技术对整体电源进行隔离，提高安全性。论文对航天用离子泵高压开关电源给出了详细的原理分析及参数设计，搭建电源样机并测试性能，电源具有负载特性好、精确负载电流采样、全隔离等优点。