CN203536355U - 一种行波管放大器电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及行波管放大器电源装置，包括控制模块，其输入输出端分别与高压电源、调制开关电路的输入输出端相连，调制开关电路的输出端与行波管的栅极J相连，高压电源的输出端c与行波管的收集极C相连，高压电源的输出端k1分别与灯丝电源模块的输出端K、修正电源模块的输出端k2相连，灯丝电源模块的输出端f与行波管的灯丝F相连，阳极电源模块的输出端a与行波管的阳极A相连。本实用新型的阴极电源和收集极电源做成一个高压电源7，更好提高了电源的转换效率，更有效地实现了阴极电源的高精度、低纹波的性；正偏电源模块的输出电压可通过外部调节，用于调节聚焦极点电位值，从而控制行波管的栅极J的工作。

Description

一种行波管放大器电源装置

技术领域

本实用新型涉及真空微波管技术领域，尤其是一种行波管放大器电源装置。

背景技术

目前，行波管放大器已经被广泛地应用于雷达、通信和导航等方面，同时在工业CT、医用CT、工业探伤等场合也有较多使用。

现有的行波管放大器电源装置主要为全固态栅极脉冲调制方式，其结构如图1所示，行波管放大器电源装置包括灯丝电源、阳极电源、阴极高压电源、收集极高压电源、聚焦极正偏电源、聚焦极负偏电源、开启开关S1、关断开关S2、灯丝限流电阻R1、开启限流电阻R2、关断限流电阻R3、分压电阻R4及隔离变压器等。此电路较成熟，但是其精度、体积、重量、成本、可靠性等都有待提高，而且其不易实现聚焦极电压电位的正负变换。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种精度高、便于调节聚焦极电压的行波管放大器电源装置。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种行波管放大器电源装置，包括控制模块，其脉冲接收端分别外接光脉冲信号、电脉冲信号，其输入输出端分别与高压电源、调制开关电路的输入输出端相连，调制开关电路的输出端与行波管的栅极J相连，高频整流模块分别向负偏电源模块、正偏电源模块、修正电源模块、灯丝电源模块供电，高压电源的输出端c与行波管的收集极C相连，高压电源的输出端k1分别与灯丝电源模块的输出端K、修正电源模块的输出端k2相连，灯丝电源模块的输出端f与行波管的灯丝F相连，修正电源模块的输出端k3分别与负偏电源模块、正偏电源模块的正极相连，负偏电源模块、正偏电源模块的负极均与调制开关电路的输入端相连，阳极电源模块的输出端a与行波管的阳极A相连。

所述控制模块的输入输出端通过光纤与调制开关电路的输入输出端相连。

所述高频整流模块由高频供电板、小磁环和高频整流板组成，高频供电板的供电输入端接外接电源，高频供电板的输出端通过高压传输线与高频整流板相连，小磁环套设在高压传输线上，高频整流板的输出端分别与负偏电源模块、正偏电源模块、修正电源模块、灯丝电源模块相连。

所述控制模块、高压电源、阳极电源模块的供电输入端接外接电源。

所述高压电源、阳极电源模块的接地端均与行波管的外壳H相连。

所述阳极电源模块、灯丝电源模块、修正电源模块、正偏电源模块和负偏电源模块均采用开关电源模块。

所述调制开关电路包括隔离二极管V1，其阴极与正偏电源模块的负极相连，其阳极分别与电阻R1、R2、R3相连，电阻R1的另一端分别与TVS钳位管V2、行波管的栅极J相连，TVS钳位管V2的另一端与行波管的阴极K相连；电阻R2的另一端与开启开关S1的一端相连，开启开关S1的另一端与正偏电源模块的正极相；电阻R3的另一端与关断开关S2的一端相连，关断开关S2的另一端与负偏电源模块的负极相连，电阻R4并接在关断开关S2的两端上，开启开关S1、关断开关S2的控制端均通过光纤与控制模块的输出端相连。

所述开启开关S1、关断开关S2均采用固态开关。

由上述技术方案可知，本实用新型的阴极电源和收集极电源做成一个高压电源7，利用中间抽头的方式给收集极C供电，高压电源7的主电路采用BUCK电路、全桥电路相结合方式，更好提高了电源的转换效率；高压电源7的控制电路中采用PID控制器双闭环调整，更有效地实现了阴极电源的高精度、低纹波的性能。本实用新型的正偏电源模块的输出电压可通过外部调节，用于调节聚焦极点电位值，从而控制行波管的栅极J的工作。本实用新型的其他各个电源模块均采用开关电源模块，用于给灯丝电源模块、负偏电源模块、正偏电源模块供电的高压隔离变压器也改为小体积的高频整流模块来实现，这些均大大减小了行波管放大器电源装置的体积。同时增加一个控制模块用于实时监测、反馈和控制行波管放大器电源装置的工作，更加提高了行波管放大器电源装置的可靠性。

附图说明

图1为现有技术的原理框图；

图2为本实用新型的结构框图；

图3为本实用新型的电路原理框图；

图4为本实用新型的输出波形图。

具体实施方式

一种行波管放大器电源装置，包括控制模块4，其脉冲接收端分别外接光脉冲信号、电脉冲信号，其输入输出端分别与高压电源7、调制开关电路1的输入输出端相连，调制开关电路1的输出端与行波管3的栅极J相连，高频整流模块2分别向负偏电源模块9、正偏电源模块10、修正电源模块11、灯丝电源模块12供电，高压电源7的输出端c与行波管3的收集极C相连，高压电源7的输出端k1分别与灯丝电源模块12的输出端k、修正电源模块11的输出端k2相连，灯丝电源模块12的输出端f与行波管3的灯丝F相连，修正电源模块11的输出端k3分别与负偏电源模块9、正偏电源模块10的正极相连，负偏电源模块9、正偏电源模块10的负极均与调制开关电路1的输入端相连，阳极电源模块8的输出端a与行波管3的阳极A相连。所述控制模块4的输入输出端通过光纤与调制开关电路1的输入输出端相连。如图2所示。

如图2所示，所述高频整流模块2由高频供电板5、小磁环和高频整流板6组成，高频供电板5的供电输入端接外接电源，高频供电板5的输出端通过高压传输线与高频整流板6相连，小磁环套设在高压传输线上，高频整流板6的输出端分别与负偏电源模块9、正偏电源模块10、修正电源模块11、灯丝电源模块12相连。所述控制模块4、高压电源7、阳极电源模块8的供电输入端接外接电源。所述高压电源7、阳极电源模块8的接地端均与行波管3的外壳H相连。高频供电板5的输入端外接电源，即市电，其输出端out1通过高压传输线穿过小磁环并回到高频供电板5的输出端out2；高频整流板6的输入端in1通过高压传输线穿过小磁环的另一端并回到高频整流板6的输入端in2，其输出端分别与灯丝电源模块12、修正电源模块11、正偏电源模块10和负偏电源模块9的输入端相连接。

如图3所示，所述调制开关电路1包括隔离二极管V1，其阴极与正偏电源模块10的负极相连，其阳极分别与电阻R1、R2、R3相连，电阻R1的另一端分别与TVS钳位管V2、行波管3的栅极J相连，TVS钳位管V2的另一端与行波管3的阴极K相连；电阻R2的另一端与开启开关S1的一端相连，开启开关S1的另一端与正偏电源模块10的正极相；电阻R3的另一端与关断开关S2的一端相连，关断开关S2的另一端与负偏电源模块9的负极相连，电阻R4并接在关断开关S2的两端上，开启开关S1、关断开关S2的控制端均通过光纤与控制模块4的输出端相连。

以下结合图2、3、4对本实用新型作进一步的说明。

控制模块4的供电输入端接外接电源，即市电，其脉冲接收端分别外接光脉冲信号pluse-l、电脉冲信号pluse-e，其脉冲发送端通过光纤线将脉冲信号pluse-out传送给调制开关电路2的开启开关S1和关断开关S2，控制模块4的使能发送端shot与高压电源7的输入使能接收端enable相连接；

控制模块4接收光脉冲信号pluse-l或电脉冲信号pluse-e后，产生脉冲开关的驱动信号pluse-out，同时接收高压电源7、负偏电源模块9反馈的故障信号和系统机箱内过温的故障信号等，在监测到故障信号的同时关断驱动信号pluse-out，同时控制模块4也实时采集修正电源模块11、正偏电源模块10和负偏电源模块9的实时电压；高压电源7、灯丝电源模块12的实时阴极电压、收集极电压、灯丝电压；行波管3管体的电流、行波管3灯丝电流。灯丝电源模块12产生输出电压对行波管3加热。高压电源7产生阴极高压输出和收集极高压输出，脉冲开关把高压电源7输出的阴极高压直流电变为脉冲高压输出。

高压电源7采取高压变压器次级双绕组整流后叠加，其输出高压端包含两个输出抽头k1，收集极c的电压是利用稳定住阴极K电压的闭环来实现低纹波、高精度、高稳定度等性能指标。

所述的阳极电源模块8、灯丝电源模块12、修正电源模块11、正偏电源模块10和负偏电源模块9均采用开关电源模块，以实现其小型化、高效率。

所述的行波管12管体H接地，作为整个电源的零伏参考点。

如图3所示，所述的开启开关S1、关断开关S2为固态开关，所述的固态开关为MOS管，不同于现有的全固态栅极脉冲调制方式，当开启开关S1损坏时，行波管3的栅极会有直流直通等缺陷。本实用新型将正偏电源模块10的正极与负偏电源模块9的正极相连接，并且增加了隔离二极管V1，用于保护正偏电源模块10电压不会直通，增加了TVS钳位管V2，用于防止行波管3的栅阴极电压过高而击穿，提高行波管放大器电源装置的可靠性。

如图4所示，接市电后，阳极电源模块8、灯丝电源模块12先工作，对行波管3的灯丝F进行加热；等待行波管3的灯丝F预热到一定时间后，控制模块4可产生shot信号送高压电源7，即给行波管3加阴极高压，约几秒时间后，脉冲信号pluse-out送入调制开关电路2，即给行波管3加阴极脉冲高压；

在t1～t2时刻，开启开关S1导通，关断开关S2关断，正偏电源模块10与限流电阻R2、隔离二极管V5构成一个电流回路，行波管3的栅阴极两端输出栅调正或负脉冲，其栅阴极两端电压值取决于修正电源模块11与正偏电源模块10的电压之差，以保证行波管3的栅阴极实现正偏置或是截止；

在t2～t3时刻，关断开关S2导通，开启开关S1关断，将负偏电源模块9输出电压接通到行波管3的栅极上，以便将行波管3的电子注电流关断，其栅阴极两端电压值取决于行波管3本身栅阴极间的阻抗与修正电源模块11、负偏电源模块9的电压之差的乘积，修正电源模块11输出电压值远小于负偏电源模块9，即在t2～t3时刻，行波管3的栅阴极被截止；

在t3～t4时刻，开启开关S1、关断开关S2均关断，行波管3的栅、阴极两端电压值取决于其本身栅、阴极间的阻抗，与其本身栅、阴极间的阻抗、打火限流电阻R1、限流电阻R3、分压电阻R4之和的比值，和修正电源模块11与负偏电源模块9的电压之差的乘积，以实现行波管3的栅阴极负偏置，即行波管3被截止。调节正偏电源模块10的输出电压值可改变聚焦极点电位值，从而控制行波管3栅极J的工作。

综上所述，本实用新型的稳定性能好、纹波小、降低了体积、重量、成本，提高了对高压打火的保护性能和可靠性，而且易实现聚焦极电压电位的正负变换。

Claims (8)

1.一种行波管放大器电源装置，其特征在于：包括控制模块（4），其脉冲接收端分别外接光脉冲信号、电脉冲信号，其输入输出端分别与高压电源（7）、调制开关电路（1）的输入输出端相连，调制开关电路（1）的输出端与行波管（3）的栅极J相连，高频整流模块（2）分别向负偏电源模块（9）、正偏电源模块（10）、修正电源模块（11）、灯丝电源模块（12）供电，高压电源（7）的输出端c与行波管（3）的收集极C相连，高压电源（7）的输出端k1分别与灯丝电源模块（12）的输出端k、修正电源模块（11）的输出端k2相连，灯丝电源模块（12）的输出端f与行波管（3）的灯丝F相连，修正电源模块（11）的输出端k3分别与负偏电源模块（9）、正偏电源模块（10）的正极相连，负偏电源模块（9）、正偏电源模块（10）的负极均与调制开关电路（1）的输入端相连，阳极电源模块（8）的输出端a与行波管（3）的阳极A相连。

2.根据权利要求1所述的行波管放大器电源装置，其特征在于：所述控制模块（4）的输入输出端通过光纤与调制开关电路（1）的输入输出端相连。

3.根据权利要求1所述的行波管放大器电源装置，其特征在于：所述高频整流模块（2）由高频供电板（5）、小磁环和高频整流板（6）组成，高频供电板（5）的供电输入端接外接电源，高频供电板（5）的输出端通过高压传输线与高频整流板（6）相连，小磁环套设在高压传输线上，高频整流板（6）的输出端分别与负偏电源模块（9）、正偏电源模块（10）、修正电源模块（11）、灯丝电源模块（12）相连。

4.根据权利要求1所述的行波管放大器电源装置，其特征在于：所述控制模块（4）、高压电源（7）、阳极电源模块（8）的供电输入端接外接电源。

5.根据权利要求1所述的行波管放大器电源装置，其特征在于：所述高压电源（7）、阳极电源模块（8）的接地端均与行波管（3）的外壳H相连。

6.根据权利要求1所述的行波管放大器电源装置，其特征在于：所述阳极电源模块（8）、灯丝电源模块（12）、修正电源模块（11）、正偏电源模块（10）和负偏电源模块（9）均采用开关电源模块。

7.根据权利要求2所述的行波管放大器电源装置，其特征在于：所述调制开关电路（1）包括隔离二极管V1，其阴极与正偏电源模块（10）的负极相连，其阳极分别与电阻R1、R2、R3相连，电阻R1的另一端分别与TVS钳位管V2、行波管（3）的栅极J相连，TVS钳位管V2的另一端与行波管（3）的阴极K相连；电阻R2的另一端与开启开关S1的一端相连，开启开关S1的另一端与正偏电源模块（10）的正极相连；电阻R3的另一端与关断开关S2的一端相连，关断开关S2的另一端与负偏电源模块（9）的负极相连，电阻R4并接在关断开关S2的两端上，开启开关S1、关断开关S2的控制端均通过光纤与控制模块（4）的输出端相连。

8.根据权利要求7所述的行波管放大器电源装置，其特征在于：所述开启开关S1、关断开关S2均采用固态开关。

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