直流高壓發生器由高壓變壓器、燈絲變壓器、高壓整流器、高壓交換閘(配兩只或兩只以上X線管時用)、高壓插座等高壓元器件組成，如圖示，按要求組裝后置于方形或圓形鋼板制成的箱體內。箱體內灌注變壓器油，以加強各部件之間的絕緣和散熱，箱體應接地，以防高壓電擊造成的危害。通常工頻高壓發生裝置的高壓變壓器體積大、質量較重，可達數百千克，需多人才能抬起挪動；而高頻高壓發生裝置的高壓變壓器體積較小、質量較輕，便于移動。
直流高壓發生器同普通變壓器工作原理一樣，遵循下述基本工作原理。
(1)變壓比：在理想狀態下，初級電壓、次級電壓和線圈匝數之間的關系為
U1/U2=N1/N2=K
式中，U1為初級電壓；U2為次級電壓；N1為初級線圈匝數；N2為次級線圈匝數；K為變壓器的變壓比。可見，初級電壓、次級電壓與匣數成正比。K是變壓器的重要技術參數之一。
對于一個變壓比一定的變壓器，輸出電壓隨輸入電壓的增減而增減。也就是說，調節高壓變壓器的初級輸入電壓，可以獲得不同數值的輸出電壓。由此可見，可通過調節自耦變壓器輸出電壓來調節加到高壓變壓器初級上的電壓，進而調節X線管的管電壓。
高壓變壓器是初級和次級線圈匝數相差很大的升壓變壓器。次級電壓U2*，其線圈匝數N2也很大，在確定高壓變壓器的變壓比K時，應力求在最大負載時使自耦變壓器引起的損耗最小。使此時的高壓變壓器初級電壓盡量接近電源電壓。
(2)能量守恒：當高壓變壓器本身的能量損耗忽略不計時，根據能量守恒定律，初級輸入功率等于次級輸出功率。即
P1=U1I1 P2=U2I2 U1I1=U2l2
式中，P1為初級輸入功率；P2為次級輸出功率；U1為初級電壓；U2為次級電壓；I1為初級電流；I2為次級電流。
可以看出，當變壓器的功率一定時，初級電壓、次級電壓與電流成反比，即輸出電壓越高，輸出電流越小。這就是設計高壓變壓器時次級線圈線徑細、初級線圈線徑粗的原因。
對于大功率高壓變壓器，工作時初級回路中電流很大，這就要求電源內阻必須有較小的阻值，才能保證電源電壓降不超過某一允許值；對于小功率高壓變壓器，工作時初級回路中電流較小，對電源內阻的要求也可適當放寬。
(3)空載電流：當高壓變壓器空載時，初級線圈中有一很小的電流I0通過，該電流稱為空載電流(no-load current)。空載電流是衡量高壓變壓器質量的標準之一。對于給定的高壓變壓器而言，I0一定，其值越小越好。
直流高壓發生器的作用是：
1 為X線管燈絲提供加熱電壓；
2 為X線管提供直流高壓；
3 如配有兩只或兩只以上X線管，還需切換X線管。
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