CN214674929U - 一种磁控管设备以及一种磁控管电源电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种磁控管设备以及一种磁控管电源电路，包括：接收交流电并进行整流的第一整流电路；第一端分别与第一整流电路的第一输出端以及第一变压器的原边绕组的第一端连接，第二端分别与第一变压器的原边绕组的第二端以及开关电路的第一端连接的第一电容；第二端与第一整流电路的第二输出端连接的开关电路；与开关电路的控制端连接以控制开关电路通断的控制器；第一变压器；与第一变压器连接的倍压整流电路；倍压整流电路包括：M个耐压二极管串联构成的第一电流方向限制单元；由N个耐压二极管串联构成的第二电流方向限制单元；第一电容单元和第二电容单元。应用本申请的方案，有效地避免了磁控管电源电路出现击穿情况，并且提高了效率。

Description

一种磁控管设备以及一种磁控管电源电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别是涉及一种磁控管设备以及一种磁控管电源电路。

背景技术

磁控管是产生微波的一种主要器件，广泛应用于日常生活中。例如在医学上的理疗作用，可以用来缓解某些疾病和疼痛，又如微波炉中也是采用磁控管作为核心部件。

磁控管是一种高电压低电流的器件，必须产生高压为其供电，图1a是一种传统的磁控管倍压整流电路的结构示意图，变压器T1的原边线圈N0输入220V交流电，副边线圈N1产生低压交流电为磁控管M1提供灯丝电压，副边线圈N2、保险丝F1、高压电容C1、回路电阻R1、高压二极管D1组成高压产生电路，为磁控管M1提供工作所需的高压。当副边线圈N2为正半周时，二极管D1导通，电流经二极管D1对C1充电，当副边线圈N2负半周时，使得高压电容C1上电压和副边线圈N2的电压值得以叠加，即高压二极管正极的电压提高一倍。图1a的方案对高压二极管和高压电容的耐压要求都非常高，基本都在2000V左右。

图1b是另一种传统的磁控管半波倍压整流电路的结构示意图，在负半周时，变压器T1的3端为负、4端为正，图1a的二极管D1导通、D2截止，电源经D1向电容器C1充电，在理想情况下，此半周内，D1可看成短路，同时电容器C1充电到Vm。在正半周时，变压器T1的4端为负、3端为正，D1截止、D2导通，电源经C1、D2向C2充电，C1的Vm再加上变压器副边线圈的Vm使C2充电至最高值2Vm。图1c则是图1b的半波倍压整流电路的推广形式，能产生输入峰值的三倍或四倍的电压。根据线路接法的方式可以看出，如果再接上额外的二极管与电容器，可以使得输出电压变成基本峰值Vm的五、六、七、至N倍。由图1b和图1c的电路结构可知，该半波倍压整流电路虽然可以进行N倍压整流，但是电容电压耐压值不一样，便容易造成个别击穿现象。此外，图1a和图1b，图1c的方案均需要使用工频变压器，体积大，成本高、且损耗大。

综上所述，如何有效地避免磁控管电源电路出现击穿情况，并且提高效率，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种磁控管设备以及一种磁控管电源电路，以有效地避免磁控管电源电路出现击穿情况，并且提高效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种磁控管电源电路，包括：接收交流电并进行整流的第一整流电路；第一端分别与所述第一整流电路的第一输出端以及第一变压器的原边绕组的第一端连接，第二端分别与所述第一变压器的原边绕组的第二端以及开关电路的第一端连接的第一电容；第二端与所述第一整流电路的第二输出端连接的所述开关电路；与所述开关电路的控制端连接以控制所述开关电路通断的控制器；所述第一变压器；与所述第一变压器连接的倍压整流电路；所述倍压整流电路包括：

M个耐压二极管串联构成的第一电流方向限制单元；由N个耐压二极管串联构成的第二电流方向限制单元；第一电容单元和第二电容单元；所述第一电容单元的第一端接地并与所述第一电流方向限制单元的输出端连接，所述第一电容单元的第二端分别与所述第二电容单元的第一端以及所述第一变压器的副边绕组的第二端连接，所述第二电容单元的第二端接负高压并且分别与所述第二电流方向限制单元的输入端以及磁控管连接；所述第一电流方向限制单元的输入端分别与所述第二电流方向限制单元的输出端以及所述第一变压器的副边绕组的第一端连接；所述第一电流方向限制单元和所述第二电流方向限制单元均限制电流仅能从该电流方向限制单元的输入端流向该电流方向限制单元的输出端，M和N均为正整数。

优选的，第一电流方向限制单元中的M个耐压二极管和第二电流方向限制单元中的N个耐压二极管均为高压硅堆。

优选的，M和N的取值均为2。

优选的，还包括：

K个电阻串联构成的电阻单元，所述电阻单元的第一端与所述第一电流方向限制单元的输出端连接，所述电阻单元的第二端与所述第二电流方向限制单元的输入端连接，K为正整数。

优选的，所述第一电容单元包括：第二电容和第三电容；所述第二电容单元包括：第五电容和第四电容；

所述第二电容的第一端与所述第三电容的第一端连接并作为所述第一电容单元的第一端，所述第二电容的第二端与所述第三电容的第二端连接并作为所述第二电容单元的第二端；

所述第五电容的第一端与所述第四电容的第一端连接并作为所述第二电容单元的第一端，所述第五电容的第二端与所述第四电容的第二端连接并作为所述第二电容单元的第二端。

优选的，还包括：

第一输入端与所述整流电路的第一输出端连接，第二输入端与所述整流电路的第二输出端连接，第一输出端分别与所述第一电容的第一端以及所述第一变压器的原边绕组的第一端连接，第二输出端与所述开关电路的第二端连接的滤波电路。

优选的，还包括：RCD吸收电路，所述RCD吸收电路包括：第六电容，第一电阻以及第一二极管；

所述第六电容的第一端分别与所述第一电阻的第一端，所述第一电容的第一端，所述第一变压器的原边绕组的第一端以及所述滤波电路的第一输出端连接；所述第六电容的第二端分别与所述第一电阻的第二端以及所述第一二极管的阴极连接；所述第一二极管的阳极分别与所述第一电容的第二端，所述第一变压器的原边绕组的第二端以及所述开关电路的第一端连接。

优选的，所述第一变压器为高频变压器。

优选的，还包括：

原边绕组接收交流电，副边绕组与所述磁控管连接，用于提供灯丝电压的第二变压器。

一种磁控管设备，包括上述任一项所述的磁控管电源电路。

应用本实用新型实施例所提供的技术方案，第一电容C1的第一端分别与第一整流电路10的第一输出端以及第一变压器20的原边绕组的第一端连接，第一电容C1的第二端分别与第一变压器20的原边绕组的第二端以及开关电路30的第一端连接，开关电路30的第二端与第一整流电路10的第二输出端连接，控制器控制开关单元的通断，使得相较于传统方案，本申请的第一变压器20的效率能够得到提高。而由本申请的倍压整流电路的电路构成可知，本申请的第一电容单元43和第二电容单元44具有耐压一致性，即第一电容单元43和第二电容单元44承受的电压值相等，不容易出现个别击穿的情况。同时，本申请选取的均是耐压二极管，保障了磁控管所需要的高工作电压特性的实现，即M+N个耐压二极管也不容易出现击穿的情况。综上所述，本申请的方案有效地避免了磁控管电源电路出现击穿情况，并且提高了效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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1a为一种传统的磁控管倍压整流电路的结构示意图；

图1b为另一种传统的磁控管半波倍压整流电路的结构示意图；

图1c为图1b的半波倍压整流电路的推广形式的结构示意图；

图2为本实用新型中一种磁控管电源电路的结构示意图；

图3为本实用新型一种具体实施方式中的磁控管电源电路的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种磁控管电源电路，有效地避免了磁控管电源电路出现击穿情况，并且提高了效率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图2，图2为本实用新型中一种磁控管电源电路的结构示意图，该磁控管电源电路可以包括：接收交流电并进行整流的第一整流电路10；第一端分别与第一整流电路10的第一输出端以及第一变压器20的原边绕组的第一端连接，第二端分别与第一变压器20的原边绕组的第二端以及开关电路30的第一端连接的第一电容C1；第二端与第一整流电路10的第二输出端连接的开关电路30；与开关电路30的控制端连接以控制开关电路30通断的控制器；第一变压器20；与第一变压器20连接的倍压整流电路；倍压整流电路包括：

M个耐压二极管串联构成的第一电流方向限制单元41；由N个耐压二极管串联构成的第二电流方向限制单元42；第一电容单元43和第二电容单元44；第一电容单元43的第一端接地并与第一电流方向限制单元41的输出端连接，第一电容单元43的第二端分别与第二电容单元44的第一端以及第一变压器20的副边绕组的第二端连接，第二电容单元44的第二端接负高压并且分别与第二电流方向限制单元42的输入端以及磁控管连接；第一电流方向限制单元41的输入端分别与第二电流方向限制单元42的输出端以及第一变压器20的副边绕组的第一端连接；第一电流方向限制单元41和第二电流方向限制单元42均限制电流仅能从该电流方向限制单元的输入端流向该电流方向限制单元的输出端，M和N均为正整数。

具体的，第一整流电路10接收的交流电通常为220V的交流电。第一整流电路10的具体类型可以根据实际需要进行选取，在实际应用中，考虑到半波整流电路虽然结构简单，但是不利于滤波，整流效率较低，而桥式整流电路虽然整流效率高，利于滤波，但是结构较为复杂，因此可以选取全波整流电路作为本申请的第一整流电路10，全波整流电路利于滤波，且整流效率较高，电路结构不会过于复杂，成本也较低。本申请图3的具体实施方式中，便是选取全波整流电路作为本申请的第一整流电路10。

第一电容C1的第一端分别与第一整流电路10的第一输出端以及第一变压器20的原边绕组的第一端连接，第一电容C1的第二端分别与第一变压器20的原边绕组的第二端以及开关电路30的第一端连接，开关电路30的第二端与第一整流电路10的第二输出端连接，控制器则与开关电路30的控制端连接以控制开关电路30通断。

开关电路30的具体电路构成可以根据实际需要进行设定和选取，只要能够实现本申请的功能即可，例如图3的具体实施方式中，由一个开关管和2个电阻构成本申请的开关电路30。开关管通常可以为MOS管或者IGBT。控制器在控制开关电路30的通断时，通常是采用PWM信号进行控制，通过对PWM信号的调节，实现对于效率的调节。

此外，在一种具体场合中，可以将第一电容C1与第一变压器20的原边绕组构成LC谐振电路，通过监测该LC谐振电路过零点时驱动开关电路30，通过LC谐振电路与开关电路30的同步过程来实现对于磁控管的控制，可以降低开关电路30的电压电流应力，从而提高本申请的磁控管电源电路的可靠性，且有利于提高效率。

由于本申请通过控制开关电路30的通断实现变流，因此本申请的第一变压器20不需要如传统方案中采用体积大，损耗大的工频变压器，而是采用高频变压器即可。

在本实用新型的一种具体实施方式中，还可以包括：

第一输入端与整流电路10的第一输出端连接，第二输入端与整流电路10的第二输出端连接，第一输出端分别与第一电容C1的第一端以及第一变压器20的原边绕组的第一端连接，第二输出端与开关电路30的第二端连接的滤波电路50。

该种实施方式中在第一整流电路10的输出端设置了滤波电路50，有利于对整流之后的纹波进行过滤。

滤波电路50的具体电路构成可以根据实际需要进行设定和选取，例如图3的具体实施方式中，示出了一种具体场合中的LC滤波电路。

在本实用新型的一种具体实施方式中，可参阅图3，还可以包括：RCD吸收电路，RCD吸收电路包括：第六电容C6，第一电阻R1以及第一二极管D1；

第六电容C6的第一端分别与第一电阻R1的第一端，第一电容C1的第一端，第一变压器20的原边绕组的第一端以及滤波电路50的第一输出端连接；第六电容C6的第二端分别与第一电阻R1的第二端以及第一二极管D1的阴极连接；第一二极管D1的阳极分别与第一电容C1的第二端，第一变压器20的原边绕组的第二端以及开关电路30的第一端连接。

由RCD吸收电路的电路结构可知，该种实施方式中，RCD吸收电路可以用来吸收感应电动势，从而降低对于第一变压器20的励磁影响，即有利于保护第一变压器20的原边线圈。

本申请的倍压整流电路由第一电流方向限制单元41，第二电流方向限制单元42，第一电容单元43和第二电容单元44构成。

第一电流方向限制单元41，第二电流方向限制单元42中的二极管需要选取为耐压二极管，有利于保障磁控管所需要的高工作电压特性的实现。在实际应用中，第一电流方向限制单元41中的M个耐压二极管和第二电流方向限制单元42中的N个耐压二极管均可以为高压硅堆，高压硅堆又叫硅柱，是一种高频高压整流二极管，工作电压在几千伏至几万伏之间，由于高压硅堆良好的反向高耐压特性，有利于保证磁控管所需要的高工作电压的特性得以实现。

M和N的具体取值可以根据实际需要进行设定，在实际应用中，结合高压硅堆的性质，M和N的取值可以均选取为2。当然，在其他场合中，可以根据需要调整M和N的取值。此外，通常M的取值会设置为与N相同。

并且，由本申请的电路结构可知，针对第一电流方向限制单元41中的M个耐压二极管和第二电流方向限制单元42中的N个耐压二极管中的任意一个耐压二极管，其承受的电压值是相同的，即各个耐压二极管承受的电压值是一致的，因此不容易出现单个耐压二极管击穿或者损坏的情况。

此外，第一电容单元43和第二电容单元44承受的电压值也是一致的，不容易出现单个电容单元击穿或者损坏的情况。

第一电容单元43和第二电容单元44的具体构成可以根据实际需要进行设定，但可以理解的是，应当使得第一电容单元43中的各个电容以及第二电容单元44中的各个电容承受的电压值是一致的。

在本实用新型的一种具体实施方式中，第一电容单元43包括：第二电容C2和第三电容C3；第二电容单元44包括：第五电容C5和第四电容C4；

第二电容C2的第一端与第三电容C3的第一端连接并作为第一电容单元43的第一端，第二电容C2的第二端与第三电容C3的第二端连接并作为第二电容单元44的第二端；

第五电容C5的第一端与第四电容C4的第一端连接并作为第二电容单元44的第一端，第五电容C5的第二端与第四电容C4的第二端连接并作为第二电容单元44的第二端。

该种实施方式中，第一电容单元43和第二电容单元44均是由两个电容并联构成，使得电容的容量得以保证，同时纹波电流也较小。

在本实用新型的一种具体实施方式中，还可以包括：

K个电阻串联构成的电阻单元60，电阻单元60的第一端与第一电流方向限制单元41的输出端连接，电阻单元60的第二端与第二电流方向限制单元42的输入端连接，K为正整数。

该种实施方式中，通过K个电阻串联构成负载，从而有利于避免空载情况下电路击穿或者损坏，K的具体取值以及各个电阻的电阻值均可以根据实际需要进行设定，例如图3的实施方式中，K的取值为4，各个电阻均为8MΩ。

在本实用新型的一种具体实施方式中，还包括：

原边绕组接收交流电，副边绕组与磁控管连接，用于提供灯丝电压的第二变压器。

该种实施方式中，通过第二变压器提供灯丝电压，灯丝电压通常为3.4V左右的低压交流电，可以用工频变压器来实现，本申请的该种实施方式，不仅可以使得第二变压器与第一变压器20的高压信号进行分离，而且由于第二变压器输出的是低压交流电，因此进行第二变压器的耐压考虑时，具有较大的灵活性。

相应于上面的磁控管电源电路的实施例，本实用新型实施例还提供了一种磁控管设备，可以包括上述任一实施例中的磁控管电源电路，可与上文相互对应参照，此处不再重复说明。

应用本实用新型实施例所提供的技术方案，第一电容C1的第一端分别与第一整流电路10的第一输出端以及第一变压器20的原边绕组的第一端连接，第一电容C1的第二端分别与第一变压器20的原边绕组的第二端以及开关电路30的第一端连接，开关电路30的第二端与第一整流电路10的第二输出端连接，控制器控制开关单元的通断，使得相较于传统方案，本申请的第一变压器20的效率能够得到提高。而由本申请的倍压整流电路的电路构成可知，本申请的第一电容单元43和第二电容单元44具有耐压一致性，即第一电容单元43和第二电容单元44承受的电压值相等，不容易出现个别击穿的情况。同时，本申请选取的均是耐压二极管，保障了磁控管所需要的高工作电压特性的实现，即M+N个耐压二极管也不容易出现击穿的情况。综上所述，本申请的方案有效地避免了磁控管电源电路出现击穿情况，并且提高了效率。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁控管电源电路，其特征在于，包括：接收交流电并进行整流的第一整流电路；第一端分别与所述第一整流电路的第一输出端以及第一变压器的原边绕组的第一端连接，第二端分别与所述第一变压器的原边绕组的第二端以及开关电路的第一端连接的第一电容；第二端与所述第一整流电路的第二输出端连接的所述开关电路；与所述开关电路的控制端连接以控制所述开关电路通断的控制器；所述第一变压器；与所述第一变压器连接的倍压整流电路；所述倍压整流电路包括：

M个耐压二极管串联构成的第一电流方向限制单元；由N个耐压二极管串联构成的第二电流方向限制单元；第一电容单元和第二电容单元；所述第一电容单元的第一端接地并与所述第一电流方向限制单元的输出端连接，所述第一电容单元的第二端分别与所述第二电容单元的第一端以及所述第一变压器的副边绕组的第二端连接，所述第二电容单元的第二端接负高压并且分别与所述第二电流方向限制单元的输入端以及磁控管连接；所述第一电流方向限制单元的输入端分别与所述第二电流方向限制单元的输出端以及所述第一变压器的副边绕组的第一端连接；所述第一电流方向限制单元和所述第二电流方向限制单元均限制电流仅能从该电流方向限制单元的输入端流向该电流方向限制单元的输出端，M和N均为正整数。

2.根据权利要求1所述的磁控管电源电路，其特征在于，第一电流方向限制单元中的M个耐压二极管和第二电流方向限制单元中的N个耐压二极管均为高压硅堆。

3.根据权利要求2所述的磁控管电源电路，其特征在于，M和N的取值均为2。

4.根据权利要求1所述的磁控管电源电路，其特征在于，还包括：

K个电阻串联构成的电阻单元，所述电阻单元的第一端与所述第一电流方向限制单元的输出端连接，所述电阻单元的第二端与所述第二电流方向限制单元的输入端连接，K为正整数。

5.根据权利要求1所述的磁控管电源电路，其特征在于，所述第一电容单元包括：第二电容和第三电容；所述第二电容单元包括：第五电容和第四电容；

所述第二电容的第一端与所述第三电容的第一端连接并作为所述第一电容单元的第一端，所述第二电容的第二端与所述第三电容的第二端连接并作为所述第二电容单元的第二端；

所述第五电容的第一端与所述第四电容的第一端连接并作为所述第二电容单元的第一端，所述第五电容的第二端与所述第四电容的第二端连接并作为所述第二电容单元的第二端。

6.根据权利要求1所述的磁控管电源电路，其特征在于，还包括：

第一输入端与所述整流电路的第一输出端连接，第二输入端与所述整流电路的第二输出端连接，第一输出端分别与所述第一电容的第一端以及所述第一变压器的原边绕组的第一端连接，第二输出端与所述开关电路的第二端连接的滤波电路。

7.根据权利要求6所述的磁控管电源电路，其特征在于，还包括：RCD吸收电路，所述RCD吸收电路包括：第六电容，第一电阻以及第一二极管；

所述第六电容的第一端分别与所述第一电阻的第一端，所述第一电容的第一端，所述第一变压器的原边绕组的第一端以及所述滤波电路的第一输出端连接；所述第六电容的第二端分别与所述第一电阻的第二端以及所述第一二极管的阴极连接；所述第一二极管的阳极分别与所述第一电容的第二端，所述第一变压器的原边绕组的第二端以及所述开关电路的第一端连接。

8.根据权利要求1所述的磁控管电源电路，其特征在于，所述第一变压器为高频变压器。

9.根据权利要求1所述的磁控管电源电路，其特征在于，还包括：

原边绕组接收交流电，副边绕组与所述磁控管连接，用于提供灯丝电压的第二变压器。

10.一种磁控管设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的磁控管电源电路。

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