CN105278609B - 一种多级降压收集极行波管高压馈电电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级降压收集极行波管高压馈电电路，涉及特种电源技术领域，该电路包括高压变压器、倍压整流电路、螺流检测、储能电容、稳压电路。采用陶瓷印制板，既能隔离高压，又能高效导热；在变压器次级高压输出端并联高频抑制电容，吸收尖峰电压以提高整流滤波电路的可靠性；高压反馈预置电阻，避免高压调节出现人身伤害。变压器用于传输能量和提供高压指示及发射使能信号；倍压整流用于形成阴极电压，各收集极电压；螺流检测用于监视行波管工作状态和行波管异常工作时保护行波管；稳压电路部分用于实现阴极电压稳压，各收集极电压通过变压器设计实现较好的交叉调整能力，确保各收集极电压与行波管一致。

Description

一种多级降压收集极行波管高压馈电电路

技术领域

本发明涉及特种电源技术领域，尤其涉及一种多级降压收集极行波管高压馈电电路。

背景技术

采用行波管作为放大单元的行波管放大器，主要由两大单元构成，行波管和高压电源，其中作为高压电源的重要部分之一高压馈电电路，其主要作用为：为行波管阴极和各收集极提供电源，保证行波管正常工作所需的直流高压。为了解决小型化和高可靠的问题，减小由于变压器分布参数对高压电源的影响。

通常情况下，为解决高压电源高压侧的耐压问题，通常需将散热底板与高压馈电电路隔离开来，高压馈电电路难以直接与散热底板接触，这导致高压馈电电路热量无法及时导出，久而久之容易导致高压整流滤波组件损坏。

高压电源高压馈电部分的可靠性决定于该部分电路的可靠性和电路的复杂程度。通常情况下，高压馈电部分采用全波整流和较多的滤波电容实现，冗余的设计单纯通过提高个别器件的指标实现。

行波管的发射必须在高压电源的高压建立之后，这就要求高压建立之后，须从高压电源的高压侧取一高压指示信号，用于发射使能的控制，一般情况下，在高压电源的高压指示信号须在高压侧通过电阻采样实现，该方法增加了高压部分的体积，同时电阻的引入增加了高压馈电部分的功耗。

高压电源的安全性应保证高压和低压的隔离，一般情况下，高压和低压之间的隔离通过变压器和电阻分压实现。通过变压器隔离控制好变压器的绝缘可以保证；电阻分压主要是对阴极电压进行取样，并在低压侧进行稳压。一般情况下，通过一高精密高阻值高压电阻和一一高精密电阻实现，该方法在调节高精密电阻实现阴极电压的调节，若高精密电阻出现开路，则有可能在低压侧出现高压而造成人身伤害。

总之，现有多级降压收集极行波管高压馈电电路散热差，冗余设计和人身安全考虑少。

发明内容

本发明的实施例提供一种多级降压收集极行波管高压馈电电路，为了解决现有多级降压收集极行波管高压馈电电路散热差，冗余设计和人身安全考虑少的问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种多降压收集极行波管高压馈电电路，包括：高压变压器、倍压整流电路、螺流检测单元、储能电容和稳压电路；

所述高压变压器采用分层绕制方式，初级和反馈绕组先缠绕在一起，再均匀布置于骨架之上，其次再绕倍压整流5绕组、倍压整流4绕组、倍压整流3绕组、倍压整流2绕组、倍压整流1绕组，所有绕组分布与骨架的宽度相同；

所述倍压整流电路，包括第一倍压整流单元和第二倍压整流单元两种，所述第一倍压整流单元包括整流二极管D1～D8，高频抑制电容C1，倍压滤波电容C2、C3；整流二极管D1、D2的阴极端连在一起并于电容C2一端相连，D1、D2的阳极端连在一起，D3、D4的阴极端连在一起，并与D1、D2的阳极端连在一起；D3、D4的阳极端连在一起，并与电容C1的一端相连，与变压器的输入端相连，D5、D6的阴极端连在一起，并与D3、D4的阳极端连在一起，D5、D6的阳极端连在一起，D7、D8的阴极端连在一起，并与D5、D6的阳极端连在一起，D7、D8的阳极端连在一起，并与电容C3的一端相连，电容C3的一端与电容C2另一端相连，与变压器输入另一端相连；倍压整流单元2包括整流二极管D9、D10，高频抑制电容C4，倍压滤波电容C5、C6；整流二极管D9的阴极与电容C5的一端相连，D9的阳极与D10的阴极相连，并与电容C4的一端相连，并与变压器的输入一端相连，D10的阳极与电容C6的一端相连，C6的另一端与C5的另一端相连，并与变压器输入的另一端相连，并与C4的另一端相连；所述第一倍压整流一端与地相连，所述第一倍压整流另一端与所述第二倍压整流的一端相连，并与第一收集极相连，所述第二倍压整流另一端与第三倍压整流相连，并与第二收集极相连，第三倍压整流的另一端与第四倍压整流相连，并与第三收集极相连，第四倍压整流的另一端与第五倍压整流相连，并与第四收集极相连，第五倍压整流与阴极相连，并与储能电容相连，并与高压取样相连；

所述螺流检测单元包括压敏电阻RV1，电阻R1和电容C25，RV1、R1和C25并联并与HP和HE相连；螺流检测的一端与第一倍压整流相连，另一端与地相连；

所述储能电容含一高压薄膜电容，连接于阴极和地之间；所述稳压电路包括高压取样、第一电阻、第二电阻、偏置电源、电位器、运算放大器、基准源、反馈网络。高压取样为电容C1与电阻R1相连，高压取样一端与阴极连接、另一端与所述第一电阻一端相连，并与所述第二电阻的一端相连，所述第一电阻另一端与地相连，所述第二电阻的一端与电位器的一端相连，并与运算放大器的正输入相连，电位器的另一端与偏置电源相连，运算放大器的反相输入端与基准相连，与反馈网络的一端相连，反馈网络的另一端与运算放大器的输出相连。

其中，变压器的高压输出端并联高频抑制电容和利用变压器反馈绕组实现高压指示和发射使能信号。

其中，将所述倍压整流电路、螺流检测单元和稳压电路布置于氮化铝陶瓷基板上，用于改善散热。收集极与阴极之间二极管采用串并联结构，减小电压和电流应力，螺旋线与第一收集极之间采用高电压应力的二极管和电容实现。

本发明的有益效果为：。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅为本发明的一些实施例，对于本领域或普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明多级降压收集极行波管高压馈电电路框图；

图2是图1中本发明有电流应力的倍压整流电路图；

图3是图1中本发明有电压应力的倍压整流电路图；

图4是图1中本发明螺流检测电路图；

图5是图1中本发明高压取样电路图；

图6是图1中本发明反馈网络电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种多降压收集极行波管高压馈电电路，包括：高压变压器、倍压整流电路、螺流检测单元、储能电容和稳压电路；

所述高压变压器采用分层绕制方式，初级和反馈绕组先缠绕在一起，再均匀布置于骨架之上，其次再绕倍压整流5绕组、倍压整流4绕组、倍压整流3绕组、倍压整流2绕组、倍压整流1绕组，所有绕组分布与骨架的宽度相同；

所述倍压整流电路，包括第一倍压整流单元和第二倍压整流单元两种，所述第一倍压整流单元包括整流二极管D1～D8，高频抑制电容C1，倍压滤波电容C2、C3；整流二极管D1、D2的阴极端连在一起并于电容C2一端相连，D1、D2的阳极端连在一起，D3、D4的阴极端连在一起，并与D1、D2的阳极端连在一起；D3、D4的阳极端连在一起，并与电容C1的一端相连，与变压器的输入端相连，D5、D6的阴极端连在一起，并与D3、D4的阳极端连在一起，D5、D6的阳极端连在一起，D7、D8的阴极端连在一起，并与D5、D6的阳极端连在一起，D7、D8的阳极端连在一起，并与电容C3的一端相连，电容C3的一端与电容C2另一端相连，与变压器输入另一端相连；倍压整流单元2包括整流二极管D9、D10，高频抑制电容C4，倍压滤波电容C5、C6；整流二极管D9的阴极与电容C5的一端相连，D9的阳极与D10的阴极相连，并与电容C4的一端相连，并与变压器的输入一端相连，D10的阳极与电容C6的一端相连，C6的另一端与C5的另一端相连，并与变压器输入的另一端相连，并与C4的另一端相连；所述第一倍压整流一端与地相连，所述第一倍压整流另一端与所述第二倍压整流的一端相连，并与第一收集极相连，所述第二倍压整流另一端与第三倍压整流相连，并与第二收集极相连，第三倍压整流的另一端与第四倍压整流相连，并与第三收集极相连，第四倍压整流的另一端与第五倍压整流相连，并与第四收集极相连，第五倍压整流与阴极相连，并与储能电容相连，并与高压取样相连；

所述螺流检测单元包括压敏电阻RV1，电阻R1和电容C25，RV1、R1和C25并联并与HP和HE相连；螺流检测的一端与第一倍压整流相连，另一端与地相连；

所述储能电容含一高压薄膜电容，连接于阴极和地之间；所述稳压电路包括高压取样、第一电阻、第二电阻、偏置电源、电位器、运算放大器、基准源、反馈网络。高压取样为电容C1与电阻R1相连，高压取样一端与阴极连接、另一端与所述第一电阻一端相连，并与所述第二电阻的一端相连，所述第一电阻另一端与地相连，所述第二电阻的一端与电位器的一端相连，并与运算放大器的正输入相连，电位器的另一端与偏置电源相连，运算放大器的反相输入端与基准相连，与反馈网络的一端相连，反馈网络的另一端与运算放大器的输出相连。

其中，变压器的高压输出端并联高频抑制电容和利用变压器反馈绕组实现高压指示和发射使能信号。

其中，将所述倍压整流电路、螺流检测单元和稳压电路布置于氮化铝陶瓷基板上，用于改善散热。收集极与阴极之间二极管采用串并联结构，减小电压和电流应力，螺旋线与第一收集极之间采用高电压应力的二极管和电容实现。

本发明实施例中高压馈电电路权衡电路简化和电路冗余，采用倍压技术和特殊变压器绕制技术，减少变压器分布参数的同时实现一个变换器输出阴极和各收集极电压，并为四级降压收集极行波管馈电。特殊变压器绕制技术即采用紧耦合绕制方法，减小漏感。

本实施例中氮化率陶瓷基板制作印制板，并通过该陶瓷基板与散热板良好接触，保证散热。本实施例所采用的倍压技术较常规的倍压整流技术是提高整流二极管的冗余，减少倍压滤波高压电容的数量实现的，各收集极与阴极之间的整流二极管均采用串并联结构，该串并联结构极大的减小了整流二极管的电压和电流应力，高压电容采用容量较高的电容实现，考虑了冗余设计，该电容降额50％来选择，可大幅度提高高压馈电电路的可靠性。

为减少高压电路体积，变压器的设计一组取样绕组，用于高压指示和发射使能控制信号。该设计减少了直接从高压取样电阻损耗和高压部分的体积。该绕组与初级绕组紧耦合绕制，其它各绕组与低压绕组紧耦合绕制，实现较为准确的高压取样值，同时在高压各绕组输出端并联高频电压尖峰吸收电容，可减轻高压馈电电路器件的电压应力。。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、本发明采用简单的电路，利用一个变压器实现8kV高压输出，为行波管提供阴极和各收集极电压。收集极与阴极之间通过冗余设计，保证了高压馈电电路的可靠性，收集极1与螺旋之间采用高电压应力的整流二极管和电容实现，简化了电路和印制板设计。

2、本发明采用氮化铝陶瓷基板作为印制板，将倍压整流电路、螺流检测、稳压电路全部绘制于该印制板，该印制板具有高压隔离和良好的散热能力，热传导能力强，散热均匀，可贴散热板安装。

3、本发明整流滤波部分采用倍压电路，该设计可将变压器的变比减小一半，极大的减小了分布参数对电路工作的影响。

4、本发明通过变压器低压侧引入一反馈绕组，产生用于高压指示和发射使能信号，代替传统的利用电阻从高压侧取高压，减小了功耗和体积；同时在变压器高压各绕组输出端并联高频抑制电容，减少电源杂波。

高压变压器，采用分层绕制方式，初级和反馈绕组先缠绕在一起，再均匀布置于骨架之上，其次再绕倍压整流5绕组、倍压整流4绕组、倍压整流3绕组、倍压整流2绕组、倍压整流1绕组，所有绕组分布与骨架的宽度相同。

倍压整流电路，包括第一倍压整流单元和第二倍压整流单元两种，第一倍压整流单元包括整流二极管D1～D8，高频抑制电容C1，倍压滤波电容C2、C3。整流二极管D1、D2的阴极端连在一起并于电容C2一端相连，D1、D2的阳极端连在一起，D3、D4的阴极端连在一起，并与D1、D2的阳极端连在一起。D3、D4的阳极端连在一起，并与电容C1的一端相连，与变压器的输入端相连，D5、D6的阴极端连在一起，并与D3、D4的阳极端连在一起，D5、D6的阳极端连在一起，D7、D8的阴极端连在一起，并与D5、D6的阳极端连在一起，D7、D8的阳极端连在一起，并与电容C3的一端相连，电容C3的一端与电容C2另一端相连，与变压器输入另一端相连。第二倍压整流单元包括整流二极管D9、D10，高频抑制电容C4，倍压滤波电容C5、C6。整流二极管D9的阴极与电容C5的一端相连，D9的阳极与D10的阴极相连，并与电容C4的一端相连，并与变压器的输入一端相连，D10的阳极与电容C6的一端相连，C6的另一端与C5的另一端相连，并与变压器输入的另一端相连，并与C4的另一端相连。第一倍压整流一端与地相连，第一倍压整流另一端与第二倍压整流一端相连，并与第一收集极相连，第二倍压整流另一端与第三倍压整流相连，并与第二收集极相连，第三倍压整流的另一端与第四倍压整流相连，并与第三收集极相连，第四倍压整流的另一端与第五倍压整流相连，并与第四收集极相连，第五倍压整流与阴极相连，并与储能电容相连，并与高压取样相连。

螺流检测单元包括压敏电阻RV1，电阻R1和电容C25，RV1、R1和C25并联并与HP和HE相连。螺流检测的一端与第一倍压整流相连，另一端与地相连。储能电容，含一高压薄膜电容，连接于阴极和地之间。稳压电路，包括高压取样、第一电阻、第二电阻、偏置电源、电位器、运算放大器、基准源、反馈网络。高压取样为电容C1与电阻R1相连，高压取样一端与阴极连接、另一端与第一电阻一端相连，并与第二电阻一端相连，第一电阻另一端与地相连，第二电阻的一端与电位器的一端相连，并与运算放大器的正输入相连，电位器的另一端与偏置电源相连，运算放大器的反相输入端与基准相连，与反馈网络的一端相连，反馈网络的另一端与运算放大器的输出相连。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该在涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种多降压收集极行波管高压馈电电路，其特征在于，包括：高压变压器、倍压整流电路、螺流检测单元、储能电容和稳压电路；

所述高压变压器采用分层绕制方式，初级和反馈绕组先缠绕在一起，再均匀布置于骨架之上，其次再绕倍压整流5绕组、倍压整流4绕组、倍压整流3绕组、倍压整流2绕组、倍压整流1绕组，所有绕组分布与骨架的宽度相同；

所述倍压整流电路，包括第一倍压整流单元和第二倍压整流单元两种，所述第一倍压整流单元包括整流二极管D1～D8，高频抑制电容C1，倍压滤波电容C2、C3；整流二极管D1、D2的阴极端连在一起并于电容C2一端相连，D1、D2的阳极端连在一起，D3、D4的阴极端连在一起，并与D1、D2的阳极端连在一起；D3、D4的阳极端连在一起，并与电容C1的一端相连，与变压器的输入端相连，D5、D6的阴极端连在一起，并与D3、D4的阳极端连在一起，D5、D6的阳极端连在一起，D7、D8的阴极端连在一起，并与D5、D6的阳极端连在一起，D7、D8的阳极端连在一起，并与电容C3的一端相连，电容C3的另一端与电容C2另一端相连，且与变压器输入另一端相连；第二倍压整流单元包括整流二极管D9、D10，高频抑制电容C4，倍压滤波电容C5、C6；整流二极管D9的阴极与电容C5的一端相连，D9的阳极与D10的阴极相连，并与电容C4的一端相连，并与变压器的输入一端相连，D10的阳极与电容C6的一端相连，C6的另一端与C5的另一端相连，并与变压器输入的另一端相连，并与C4的另一端相连；所述第一倍压整流单元一端与螺流检测单元相连，所述第一倍压整流单元另一端与所述第二倍压整流单元的一端相连，并与第一收集极相连，所述第二倍压整流单元另一端与第三倍压整流单元相连，并与第二收集极相连，第三倍压整流单元的另一端与第四倍压整流单元相连，并与第三收集极相连，第四倍压整流单元的另一端与第五倍压整流单元相连，并与第四收集极相连，第五倍压整流单元与阴极相连，并与储能电容相连，并与高压取样相连；

所述螺流检测单元包括压敏电阻RV1，电阻R1和电容C25，RV1、R1和C25并联并与HP和HE相连；螺流检测的一端与第一倍压整流单元相连，另一端与地相连；

所述储能电容含一高压薄膜电容，连接于阴极和地之间；所述稳压电路包括高压取样、第一电阻、第二电阻、偏置电源、电位器、运算放大器、基准源、反馈网络；高压取样为电容C1与电阻R1相连，高压取样一端与阴极连接、另一端与所述第一电阻一端相连，并与所述第二电阻的一端相连，所述第一电阻另一端与地相连，所述第二电阻的一端与电位器的一端相连，并与运算放大器的正输入相连，电位器的另一端与偏置电源相连，运算放大器的反相输入端与基准相连，与反馈网络的一端相连，反馈网络的另一端与运算放大器的输出相连。

2.根据权利要求1所述的多降压收集极行波管高压馈电电路，其特征在于：变压器的高压输出端并联高频抑制电容和利用变压器反馈绕组实现高压指示和发射使能信号。

3.根据权利要求1所述的多降压收集极行波管高压馈电电路，其特征在于：将所述倍压整流电路、螺流检测单元和稳压电路布置于氮化铝陶瓷基板上，用于改善散热；收集极与阴极之间二极管采用串并联结构，减小电压和电流应力，螺旋线与第一收集极之间采用高电压应力的二极管和电容实现。