应用于行波管的新一代高压电源设计

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新型靶标发射机阴极高压电源的设计

，
Hale Waihona Puke ａｎｄｔｈｅｓｅｄｅｖｉｃｅｓｃａｎａｃｈｉｅｖｅｄＺＶＳｕｎｄｅｒｃｏｎｓｔａｎｔ — ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅ．Ｗｉｔｈｔｈｉｓｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓｃａｎｂｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｉｎｔｈｅ
图１移相变换器原理图
一
周期内可以分成六个运行模式，如表１所示。
表１ＦＢ — ＺＶＳ — ＰＷＭ变换器一周运行模式
ｔｌ－ｔ２ｔ２－ｔ３ｔ３－ｔ４－ｔ５ｔ５一ｔ６ｔ６一ｔ７ｔ７－ｔｓ－ｔ９
ＤｅｓｉｇｎｏｆａＫａｔｈｏｄｅＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＰｏｗｅｒｆｏｒＮｏｖｅｌＴａｒｇｅｔＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒＷＡＮＧＰｉｎｇ
（Ｎｏ．３８ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｈｅｆｅｉ２３００８８，Ｃｈｉｎａ）
ＰＷＭＺＶＳ（ｚｅｒｏ．ｖｏｌｔａｇｅ．ｓｗｉｃｔｈ、ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓａｐｐｌｉｅｄｉｎＴｈｉｓｄｅｓｉｎ．ｇＴｈｉｓｃｏｎｖｅｔｅｒｒｏｐｅｒｔｅａｔＰＷＭｗｈｉｌｅｒｅｔａｉｎｉｎｇｄｅｓｉｒｅｄｆｅａｍｒｅｓｏｆｒｅｓｏｎａｎｔ

机载行波管发射机高密度高压电源结构设计

结构技术机载行波管发射机高密度高压电源结构设计3肖　竑(南京电子技术研究所,　南京210013)【摘要】　从高压电源的组成、结构设计和热设计三方面对机载行波管发射机高压电源结构设计进行了详细论述,提出了一种紧凑的结构形式,使其功率密度比达到近1000W/kg,体积比655W/L,而且工作稳定可靠,便于生产。

【关键词】　机载行波管发射机;高压电源;高功率密度中图分类号:T N83 文献标识码:AStr uctura l Desi gn of H igh Power2den sity H i ghVolt a ge Power Supply for C er ta i n A i r borne T W T Radar Tran s m itterX IA O Hong(Nanjing Re sear ch I nstitute of Electr onic s Technol ogy,　Nanjing210013,China)【Abstra c t】　The structural design of high power2density high voltage po wer supp ly i n an airborne T WT radar trans m itter is de scribed in deta il in this pape r.The structura l design is desc ri bed i n te r m s of co mpositi on、structura l design and the r ma l desig n of the trans m itter.A compac t struc t ure is p r oposed.Not only hi gh po we r2density up t o1000W/kg is achieved,but als o operational stability and reli abilit y and ea s e in m anufacture are a tta i ned.【Key word s】a irborne T W T trans m itte r;hig h v oltag e power s upply;h i gh powe r2density0　引　言在现代机载火控雷达发射机中,用行波管(T W T)作为微波功率放大器件占有很大的比例,作为高功率部分,它的可靠性与技术指标如何,对雷达发射机乃至整个雷达有着直接的影响,而支撑着行波管的高压电源系统更显得至为重要。

一种小型化行波管高压电源的设计

‘ ＺＨＵＹｕａｎ — ｊｉａｎｇ，ＷＡＮＧＬｅｉ
（Ｔｈｅ７２３ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＳＩＣ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎｈｉｇｈ — ｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｂａｓｅｄｏｎｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅｔｕｂｅ（ＴＷＴ）ｉｓｉｎ —
ｈｉｇｈ— ｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｂａｓｅｄｏｎＴＷＴｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｃａｎｒｅａｃｈ７．５ｋＶ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｃａｎｂｅ２００Ｗａｎｄｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄａｓ９４．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｖａｌｉｄａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｈｉｇｈ— ｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｈａｓｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｓｕｃｈａｓｓｍａｌｌｖｏｌｕｍｅ，ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｇｏｏｄｌｏａｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄＳＯｏｎ，ｃａｎｂｅａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｍｉｓｓｉｌｅ — ｂｏｒｎｅａｎｄａｉｒ — ｂｏｒｎｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ｉｓｏｌａｔｅｄｔｏｐｏｌｏｇｙ；ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

BOOST ZVT—PWM变换器在行波管高压电源中的应用

维普资讯
２００８年６月
舰船电子对抗
ＳＩＯＡＲＤＥＣＴＲＯＮＩＨＰＢＥＬＣＣＯＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥ
Ｊｎ．０８ｕ
ＢＯＯＳＴＺＶＴ— ＰＷＭ变换器在行波管
宽半桥变换器构成，压输出通过电阻网络取样稳高定前级ＢＳ０ＯＴ输出电压，宽半桥达到稳定高压全的目的，变换器框图如图１所示。
源的体积提出了更高的要求。开关电源体制已广泛
应用于高压电源设计中。Ｂ）ＴＺ — ＷＭ变换器以其具有的输入电（ＯＳＶＴＰ压连续、动简单、关损耗小等优点而被选作高压驱开电源主稳压变换器。使用组合变换模式可将行波管
图１变换器框图
变换控制器由２片ＵＣ８６和一些Ｃ１４ＭＯＳ逻
２０ｋ／０输出的高压电源线路实验，给出６Ｈｚ３０Ｗ并了实验结果。
辑器件构成。ＢＯＯＳＶＴ变换器和半桥变换器采ＴＺ用同步方式工作。主控制器（控于ＵＣ１４）出受６输８
０引言
行波管放大器被广泛应用于电子战干扰设备中
作为末级微波功率放大。由于现代电子战装备对设备体积的要求越来越高，为行波管供电的高压电对
１功率变换链路
高压变换器由前级ＢＳＶＴＰＭ加全脉ＯＯＴｚ — Ｗ

基于ZVS-ZCS变换器的行波管高压电源设计

Ｋｅｏｄｔａｓｔｅ，ＴＷＴ，ｈｇ－ｏｔｇｏｒｓｐｌｙＷｒｓｒｎｍｉｔｒｉｈｖｌｅｐｗｅｕｐｙ，ＺｙＺＳａＶＳＣＣｌｓｍｂｒＴＭ８ａｓＮｕｅ９
１引言
高压电源广泛的应用于工业，医疗Ｘ光成像、
（ａｔｉａＲｅｅｒｈＩｓｉｔｆＥｌｃｒｎｃＥｎｉｅｒｇｈｎｅｔｎｃｅｈｏｏｙＧｒｕｏｐｒｔｎＥｓｎｓａｃｎｔｕｅｏｅｔｏｉｇｎｅｎ，ＣｉａＥｌｃｒｉｓＴｃｎｌｇｏｐＣｒｏａｉ，Ｈｅｅ２０８）Ｃｈｔｉｏｏｆｉ３０８
ＡｂｔａｔＴＷＴｉｈｖｌｇｏｒｓｐｌｓｔｅｋｙｐｒｆＴＷＴｒｎｍｉｅ。ｔｅｓａｉｔｎｅｉｂｌｙａｄｐｒｓｒｃｈｇ－ｏｔｅｐｗｅｕｐｙｉｈｅａｔｏａｔａｓｔｒｈｔｂｌｙａｄｒｌｉｔｎｅ — ｔｉａｉ
通过实验验证了计算和仿真结果。基于这种变换器设计的某行波管发射机高压电源采用恒频移相控制、在较大负载范围内
实现软开关，压变压器的分布参数可以利用参与到谐振中，实际应用中取得了较好的效果。高在关键词发射机；波管；压电源；ＶＳＺＳ行高Ｚ－Ｃ
高频、高压变换器的拓扑结构受限于高压变压器的特性，高压变压器是高压变换器中的关键器而件。在高压应用中，由于在电感上会有高的电压

行波管高压电源数字控制技术研究

行波管高压电源数字控制技术研究摘要：作为电源系统，EPC的性能在很大程度上决定着TWTA的性能，较好的控制方案对提高开关电源的性能具有至关重要的作用，但传统的模拟电源控制精度和响应速度取决于电路拓扑和设备本身的参数，性能很难进一步提高，与之相比，数字控制模式数据处理能力强、动态响应快，更便于提高变换器的性能。

为实现数字化控制，国内外实验室均进行了大量研究。

但目前的数字电源一方面主要面向通信市场，并未涉及TWTA领域;另一方面控制均基于单片机或数字信号处理实现，存在较大的内部时延，系统的动态响应较低。

基于此，对市政工程进行研究，以供参考。

关键词：行波管；高压电源；数字控制技术引言在移动式管道可靠性技术方面，早些时候在国外开展了相关工作。

例如，在美国，1980年代建立了一个关于管道整个寿命周期可靠性的数据库，从而降低了设备系统中管道的成本；1990年代，日本还对短波管道可靠性测试和可靠性保证方案进行了研究。

相关工作有效地确保了其TWT产品的可靠性。

1行波管EPC电源设计方案要使行波管正常工作，需要使用多通道高压电源，包括有线电源、阴极电源、阳极电源、门式电源、门式电源或聚焦电源(通常称为电子功率调节器)，其中毫米波动管道的阴极电压为-10.58kv，旨在提高效率，采用五极低压设计，提高收集极敏感效率电压的精度，工作频率在37至41 GHz之间，饱和输出功率超过80瓦。

在这些应用场景中使用动波形管高压电源提供主电源，即EPC电源的核心部分，对于确保MPM的效率、低分散性和竞争力至关重要，尤其是在出现泄漏问题时。

针对低功耗MPM优化的低泄漏管道电源可为设计1 drag 2提供高达300瓦的电力。

EPC还提供12V和2A辅助电源，可为电线、靶向极、阳极和调制解调器提供电源，以及MPM外部控制和固态硬盘。

动波形管高压电源拓扑结构选用具有UCC3895控制芯片的全桥变换器进行移行控制策略，利用开关管输出电容、变压器漏电感和谐振电路参数调节实现开关管零电压开关。

机载行波管高压开关电源的结构设计与性能研究的开题报告

机载行波管高压开关电源的结构设计与性能研究的开题报告标题：机载行波管高压开关电源的结构设计与性能研究研究背景：机载行波管是一种常见的高功率微波放大器，常常用于雷达、通信和导航等应用中。

其运行需要高压直流电源，而目前市面上常见的高压开关电源大多过于笨重和难以集成。

因此，设计一种轻便、高效、可靠的高压开关电源对于机载行波管的应用具有重要的意义。

研究内容：1. 高压开关电源的基本结构设计：设计基于半导体元器件的开关电源，优化电路拓扑结构，提高电源效率和功率密度。

2. 功能性能测试与分析：设计合适的测试方案，测试高压开关电源的输出特性、效率、稳定性等性能指标，并分析其优缺点。

3. 集成应用实现：将高压开关电源集成到机载行波管中，测试系统整体性能，并进行实际应用测试。

研究目的：1. 提高机载行波管的使用效率和可靠性。

2. 探索开发新型高压开关电源，促进相关技术的研究和推广应用。

3. 为实现更加智能、高效的机载行波管系统提供技术支持。

研究方法：1. 理论分析与探索：研究高压开关电源的基本原理和设计要点，结合相关文献对比，确定最优方案。

2. 电路设计与仿真：使用电路设计软件进行高压开关电源的详细设计和仿真，优化电路结构。

3. 实验测试：根据设计方案进行实验搭建，测试电源的性能指标，并对测试结果进行数据分析和比较，确定其可行性和优越性。

预期成果：1. 设计出高效、可靠的高压开关电源，为机载行波管应用提供技术支持。

2. 通过实验测试和数据分析，评估所设计高压开关电源的性能指标，优化电路设计方案。

3. 将研究成果应用到实际机载行波管系统中，评估整体系统性能，并提出可行性建议。

关键词：高压开关电源，机载行波管，微波放大器，半导体元器件，效率。

1kW行波管高压开关电源设计与仿真

1kW行波管高压开关电源设计与仿真
徐成前;董戈
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(024)010
【摘要】本文采用一种移相控制零电压开关全桥变换电路实现行波管放大器
6.4kV高压电源.分析了该方案的工作原理,利用PSpice软件对电路进行了仿真验证;根据对电路小信号模型的分析,设计了变换器的控制参数;最后给出的样机试验结果证明该方案是可行的.
【总页数】3页(P219-221)
【作者】徐成前;董戈
【作者单位】100039,北京,中国科学院研究生院;100080,北京,中国科学院电子学研究所;100080,北京,中国科学院电子学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.行波管发射机高压开关电源变压器的优化设计 [J], 余莉娜
2.Ka波段1kW螺旋线脉冲行波管的高频结构设计 [J], 郜健;陈宁;郝保良;苏小刚;张彦成;查文锦;杨小萌;田艳艳;郑丽;孙宝成
3.1kW中波发射机天馈线行波系数的调试 [J], 韦志雄
4.千瓦级行波管高压开关电源 [J], 杨忠民;傅阳
5.行波管高压开关电源 [J], 谢章贵
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一种两级降压收集极行波管发射机高压电源的设计方法

第37卷第2期2017年6月雷达与对抗RADAR&ECMVol. 37 No. 2Jun.2017一种两级降压收集极行波管发射机高压电源的设计方法赵腊\朴海飞2，陈威2，黄光华3(1.海军驻南京地区雷达系统军事代表室，南京210003; 2.中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京211153 ;3.中国人民解放军91910部队，辽宁大连116002)摘要：为提高真空管发射机的工作效率，减小发射机的体积和质量，行波管发射机常采用多级降压收集极形式，可将行波管发射机的效率从18% (约）提高到45%(约）。

详细介绍了一种高效、小型化两级收集极行波管发射机高压电源的设计原理和关键技术，并通过仿真验证了设计的可行性。

关键词：行波管；高压电源；两级降压中图分类号:T N832 文献标志码：A文章编号：1009 -0401(2017)02 -0051 -04 Design of high-voltage power supply of a TWT transmitter withtwo-stage voltage reduction collectorsZ H A O L a1,PIA O H a i-fei2,C H E N W ei2,H U A N G G u an g-h u a3(1. M ilitary R ep resen tativ es O ffice of R a d a r System of th e PL A N avy in N a n jin g,N anjing210003 ;2.N o.724 R esearch Institute of C SIC,N anjing211153 ;3.U nit91910 of the P L A,D alian 116002,C h ina) Abstract ：In o rd er to im prove th e w orking efficien cy of th e v acu u m-tu b e tran sm itter an d red u c e thesize an d w eight of th e tra n sm itte r,th e T W T tran sm itter often ad o pts th e m u lti-stag e voltage reduction c o lle c to rs,m aking th e w orking efficiency im proved from 18%to 45%ap p ro x im ately.T he design p rin cip le an d key technology of th e high-voltage pow er supply of a h igh-efficiency m in iatu re TW T tran sm itter w ith th e tw o-stage co llectors are in tro d u ced in d e ta il,an d th e feasib ility of th e d esign is verified through th e sim u latio n.Keywords：T W T；high-voltage pow er su p p ly;tw o-stage voltage red uction〇引言行波管广泛应用于雷达、通讯、广播、电子战、高功率等电子设备中，是一种非常重要的微波器件。

用于X波段行波管实验的脉冲电源研制

ＡｂｔａｔＴｅｐｌｅｐｗｒｓｐｌｒｂｎｒｖｌｇＷａｅＴｂ（ＷＴｘｅｉｎａｅｅｏｅ．ｓｒｃ：ｈｕｓｏｅｕｐｙｆａｄＴａｅｉ－ｖｕｅＴ）ｅｐｒｍｅｔｓｄｖｌｐｄｏＸ— ｎｗ
Ｉｏｓｓｅｆａｏｅｃｎｒｌｐｗｅｕｐｙ，ｓｏｗａｅｌｎｅｐｗｅｕｐｙ，ｏｌｃｏｏｒｓｐｌａｘｌａｙｔｃｎｉｔｄｏｎｄｏｔｏｏｒｓｐｌｌｗ— ｖｉｏｒｓｐｌｃｌｅｔｒｐｗｅｕｐｙ，ｕｉｉｒｐｗｅｕｐｙａｄｏｔｏｙｔｍ．Ｓｎｅｔｅｏｔｕｕｌｅｗｉｔｆｔｅａｏｅｃｎｒｌｐｗｅｕｐｙｈｄｏｒｓｐｌｎｃｎｒｌｓｓｅｉｃｈｕｐｔｐｓｄｈｏｈｎｄｏｔｏｏｒｓｐｌａ
主要由阳极控制电源、慢波线电源、收集极电源、辅助电源和控制系统组成，其中关键在于阳极控制电源的研制。针对阳极控制电源的输出脉冲宽度变化大的特点，采用串联固态开关控制阳极电压。实验结果表明，该脉冲电源系统满足行波管实验研究的要求，在ｘ波段行波管上实现了阳极脉冲电压脉宽在４ｕ～０ｓ内连续可调。ｓ３０ｔ０ｔ
ｃｎｒｌｐｗｅｕｐｙｏｔｏｏｒｓｐｌ．Ｔｈｘｅｉｎｅｕｔｉｄｃｔｄｔａｈｏｒｓｐｌｙｔｍｃｕｄｅｅｐｒｍｅｔｒｓｌｓｎｉａｅｈｔｔｅｐｗｅｕｐｙｓｓｅｏｌｍｅｔｔｅｅｈ

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2 关键电路参数设计
该电源有关参数及要求如下:
# 45 #
2006 年 9 月 25 日第 23 卷第 5 期
通信电源技术 T elecom P ower T echno lo gies
Sep. 25, 2006, V o l. 23 N o . 5
交流输入电压 U i= 90 V ~ 264 V ;
图 3 相关的电压电流波形注: S1- V 1 控制信号; S 2- V 3、V 4 控制信号; S3- V 5、V 6 控制信号; U LL1 电压波形; I L- L1 电流波形; UC- Cp 电压波形; I T- 变压器一次侧电流波形
由于在工作过程中, 全桥变换器四个开关 V 3 ~ V 6 在转换时具有非常小的重叠, 以维持电感器的电流通路, 在此期间, 变压器初级被短路, 漏感向输出释放能量, 因此, 由高压变压器漏感所衍生出的高压尖峰被大大降低, 使变换效率显著提高。
Key wo rds: tr aveling w av e tube( T WT ) ; high vo ltag e po wer supply; buck cur rent- fed conver ter
0引言
行波管高压开关电源是卫星通信功率放大机、雷达发射机的重要组成部分, 用于通信、电子对抗等领域。尤其机载雷达对电源的技术指标、可靠性、体积、重量以及效率要求极为严格, 无论是技术实现和质量保证都有相当大的难度。目前, 在美国、日本高压开关行波管电源已经商品化, 英国、法国在机载雷达应用领域也已普遍使用高频开关电源, 而在国内行波管高压开关电源则刚起步, 更没有形成产品。因此, 研制并生产高压开关电源, 不仅可以填补国内空白, 而且还具有非常可观的经济效益。
图 1 电源原理框图
385 V , 经 BU CK 降压电路中的开关管 V 1 、续流管 V 2 及大电感 L 1 缓冲, 以 PWM 方式将电压源变成交流电源, 在全桥变换器输入级维持 200 V 预置电压, 由切换开关 V 3 ~ V 6 , 转换为正负方波电流, 送入至变压器 T 1 初级, 经 T 1 耦合至高压侧。通过合理设置高压变压器 T 1 的匝数比, 可将预置电压升至最终的输出电压, 实现电流馈入条件下的高压输出。
中图分类号: T N56
文献标识码: A
Design of a New H-i V oltage P ow er Supply Applied to the T W T
LI Bin, W A NG Wen- ting ( T he 41st Research Institute of CET C, Beng bu 233006, China)
率变换电路效率, 取0. 95。由此取 L 1 = 500 LH 。
( 4) 高压变压器的设计
高频高压变压器是高频高压并存, 较大的电压变比使变压器的非线性严重, 特别是在次级高压侧, 由于
1 电源主电路及工作原理
1. 1 电源主电路电源原理框图如图 1, 主要是由三大部分组成, 分
别是功率级电路、高压电路、控制电路。其中功率级电路包括有源功率因数校正( AP FC) 电路和降压电流馈入型全桥变换电路; 高压电路包括高压变压器、倍压整
收稿日期: 2006- 04- 05 作者简介: 李斌( 1973-) , 男 , 中国电子科技集团公司第四十一研究所工程师, 主要从事高频开关电源研究工作。
由于行波管非常昂贵, 而且行波管的阴极电压和收集极电压都是高压, 输出功率很大, 关机时序及保护功能十分重要。开机要求灯丝先加电预热, 然后打开高压; 关机时应先切断高压, 再断开灯丝供电, 同时要求风冷延时断电, 使行波管充分散热后, 再切断电源。此外, 电源系统应具有完善的保护功能, 当出现过压、过流、过温等任何一种故障时, 应立即切断高压, 以免造成行波管或高压电源损坏。本电源采用先进的数字技术, 各种保护信号采样处理后, 与开关机信号组合, 实现开关机时序及保护功能, 极大提高了电源可靠性。 1. 2 降压电流馈入型全桥功率变换电路及其工作过
电流馈入全桥变换器输出电路因为取消高压侧输出电感器, 不仅可以减少成本和反馈回路设计的复杂程度, 同时缩短了负载电流阶跃变化的延迟, 改善了输出电压瞬态调整率。全桥变换器以 50% 的占空比驱动变压器, 可维持功率持续输出, 从而优化了变压器铁芯利用率, 减少了输出元件的应力和干扰, 有效提高了电源的可靠性。
直流高压输出: Uo = 10 kV ; 输出功率 P o = 1000 W;
A PF C 输出电压 Ua = 385 V ; 全桥功率输入电压 U b= 200 V ;
电源的选择
开关频率的选择很大程度上取决于磁性元件制
作。开关频率选择太高, 由漏电感引起电压尖峰, 使
源效率, 取0. 9。
由此取 L0 = 500 LH 。
( 3) BUCK 滤波电感的设计
因额定输出电流
Io1 =
G2
P @
o
200
=
5. 3
A
取纹波电流 $I = I o1 的 40% , 则
L1 =
(Ua -
Ub ) ( 1 $I f
D 2min )
=
436 LH
式中, D 2min 为 BU CK 电路最小占空比, 取0. 5; G2 为功
程分析 ( 1) 电路原理
通信电源技术
2006 年 9 月 25 日第 23 卷第 5 期
李斌等: 应用于行波管的新一代高压电源设计
T elecom P ow er T echno lo gies
Sep. 25, 2006, V ol. 23 N o. 5
如图2所示, 有源功率因数校正电路输出直流
为减小次级匝数, 降低变压器漏感及分布电容, 高压侧采用倍压整流滤波电路, 完成高压输出。检测电路取样直流高压, 与基准电压进行误差放大, 送入 PWM 控制电路, 控制降压 BU CK 电路占空比, 维持输出电压稳定。同时, P WM 控制电路输出同步脉冲信号, 经缓冲驱动电路, 产生 2 组占空比为 50% 的对称驱动信号, 完成全桥逆变功能。
模式 1( T 0 ~ T 1 ) : V 5 、V 6 、V 2 导通, V 1 、V 3 、V 4 关闭, 电感 L 1 电流线性降低, 此时电感释能至负载端。
模式 2( T 1 ~ T 2 ) : V 1 、V 3 ~ V 6 导通, V 2 关闭, 电感 L1 电流线性增加, 此时电感储存能量, 变压器初级被短路, 储存于变压器漏电感 L2 中的能量释放至负载端。
2006 年 9 月 25 日第 23 卷第 5 期
文章编号: 1009- 3664( 2006) 05- 0044- 03
通信电源技术 T elecom P ower T echno lo gies
Sep. 25, 2006, V o l. 23 N o . 5
设计应用
应用于行波管的新一代高压电源设计
电源损耗增大; 相反, 开关频率过低, 磁性元件变大, 将增加绕组间分布电容, 也会带来一定的问题。综
上所述, 从磁性元件的尺寸、绕制的难易、元件的损
耗之间折衷, APFC 和 BUCK 电路的开关频率均采用 100 kH z。
( 2) AP FC 滤波电感的设计
因最大平均输入电流 I i =
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流滤波及高压取样电路; 控制电路包括各种保护电路及时序电路。
由于行波管高压电源功率较大, 为减小输入谐波电流, 提高电源整体效率, 采用有源功率因数校正电路, 使输入电流跟踪电网电压并与电压同相位, 将交流输入变换为直流 385 V。为提高电源效率, 降低分布参数对效率的影响, 功率变换采用降压电流馈入型全桥变换电路, 利用 BUCK 与全桥变换器组合方式, 使输入呈现电流源特性。
模式 3( T 2 ~ T 3 ) : V 1 、V 3 、V4 导通 V 2 、V 5 、V 6 关闭, 电感 L1 对 V 5 、V 6 的输出电容 Cp 充电, 当 Cp 上电压 U c= 385 V 时( D 为 V 1 占空比) , 进入模式 4。
模式 4( T 3 ~ T 4 ) : 开关状态与模式 3 相同, 在模式 4 与模式 5 中, L2 与 Cp 进行振荡, 出现电压尖峰, 瞬时 Uc 尖峰值为 U c 脉冲值加上稳态电压 385 V , 其峰值随负载变化而变化。
( 2) 工作过程分析为使分析简洁又不失正确性, 分析时作以下假设: a. A PF C 的输出电压用电压源 U i 替代。 b. 所有切换开关均为理想组件, 切换开关管输出电容为 Cp 。 c. 高压变压器的漏电感为 L 2 , 且 L 2 n L1 , 忽略层间电容。 d. 降压转换器操作于连续电流导通模式下。 e. 降压部分与全桥部分工作于同步模式。 f. 因纹波电压远小于输出电压, 假设输出电压仅有直流成分。 g. 全桥部分, V 3 ~ V 6 全部导通的时间 T 1 ~ T 2 及模式 3 开关切换瞬时时间 T 2 ~ T 3 远小于降压转换器的切换周期, 故可忽略。工作模式分为以下五部分:
模式 5( T 4 ~ T 5 ) : 电感 L1 电流线性增加, 此时电感储存能量, 电源能量直接传送至负载。
图 3 为降压电流馈入型全桥功率变换电路各切换开关及相关的电压电流波形。
图 2 降压电流馈入型全桥功率变换电路
在这种工作模式下, 变压器电流由输入电源及输入阻抗决定, 变压器可自动对由铁芯饱和剩磁所引起的初级电流过大的现象进行限制, 有效减小因高压端电容充电引起的浪涌电流以及因高压变压器漏感大所衍生出的高压尖峰问题。同时, 对于出现高压侧输出端短路时, 因有初级大电感电流源保护, 可有效保护输入电路。此外, 因为取消了制作困难的高压侧输出电感器, 使电源成本和反馈回路的复杂程度大大降低。