本文研究的电源主要应用于大型高海拔空气簇射观测站LHAASO(Large High Altitude Air Shower Observatory)中的电磁粒子探测器(ED),直流高低压电源把交流220V的市电做为输入电压,通过电源内部的电压变换器,输出直流+5.5V、-5.5V和连续可调的负高压(0~-1500V)。LHAASO项目的核心目标是探测宇宙线起源并研究其加速及传播的物理机制。为了探测到更多的宇宙线粒子,项目选址在高海拔(4300m)、低气压(压强0.6atm)昼夜温差大(-30~40℃)的高原地区,探测器工作环境恶略,LHAASO阵列中的电磁粒子探测器(ED)有5000多台,平均分布在1平方公里范围内,因此需要使用模块化的直流高低压电源与数据采集分析系统(电子学),每一块ED的结构和功能都是一样的,都是由密闭不透光的金属外壳、铅板、闪烁体、波长位移光纤、光电倍增管、电子学和直流高低压电源构成;+5.5V和-5.5V为ED的电子学供电,直流高压给光电倍增管的各打拿级和阳极之间提供压差,从而实现光电信号的转换。为了保障电子学无差错运行,电子学基线稳定,要求低压输出精确到1%、纹波小于1%、温度系数小于1%/℃;虽然单块探测器的功耗比较低,但是5000块探测器同时运行,因此为了节省电能,要求电源效率大于70%;为保障光电倍增管增益和光电转换信号的精确,要求高压输出精确到0.02%、纹波系数小于0.01%、温度系数小于0.01%/℃。论文研究的直流高低压电源工作方式为开关型(即开关电源),开关电源与传统的线性电源比,开关电源具有体积小、重量轻、功耗小、转换效率高、噪声小、成本低等优点;但是开关电源也存在很多缺点,它的纹波大、对电网的污染大、电磁干扰大、功率开关管容易被击穿。我们通过EMI滤波(主要为了抑制共模干扰和差模干扰)、软启动、脉宽调制技术(PWM)以及PWM软开关电路克服开关电源的缺点。论文在对直流高低压电源进行研究的时候分为低压和高压两部分。低压部分,以市电交流220V为输入,经过输入保护电路、EMI滤波器、整流滤波、DC-DC变换器以及反馈控制稳压四步。高压部分,以低压部分的一路输出+20V做为输入,经过全桥逆变器高频逆变、高频变压器升压、倍压整流滤波以及增量式PID反馈控制稳压四步,输出0~-1500V连续可调的高压为光电倍增管各极间提供极间电压。论文低压部分设计合理的保护电路,实现了过流过压保护,并对开机瞬间的浪涌做了抑制;选取合适的EMI滤波器,并对EMI滤波器参数进行设计;通过研究BUCK变换器、BOOST变换器、推挽变换器、半桥变换器、全桥变换器、正激变换器以及单端反击变换器的优点和缺点,选取单端反激变换器做为直流变换电路,并且就单端反激变换电路中的变压器初级线圈存在漏感的问题,设计了RCD钳位电路对其进行抑制,进一步完善了单端反激变换器。论文高压部分为谐振逆变器设计了合理的参数;并且为减小变压器的变压比设计了倍压整流电路;采用Atmega16为控制核心,应用增量型PID算法,并且实现电源与上位机通信、电压调节以及电源的保护。对电源的低压输出精确度、低压温度系数、低压纹波系数与高压输出精确度、高压输出温度系数、高压纹波系数以及电源的长期运行等性能进行了测试。电源的各项性能均能满足探测的要求。