CN216362375U - 一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源,利用PWM控制器控制半桥驱动器驱动高频变压器，高频变压器次级输出正负高压到光耦可控硅上，时基芯片根据外部调节信号的幅度控制光耦可控硅的导通与截止时间，分别实现正负高压的输出控制，经过LC滤波器后得到幅度与外部调节信号幅度成正比的正、负高压，再通过隔离脉冲变压器加载到电子枪灯丝上，半桥驱动器输出的信号经全波整流器使时基芯片的控制信号与正负高压同步。电源输出正负高压的幅值在±20V～40V之间可调，非常适合于小型电子感应加速器利用直热式热阴极电子枪产生电子源。

Description

一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源

技术领域

本实用新型属于电源设计技术领域，具体涉及一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源。

背景技术

为电子加速器产生并提供电子源的器件称为电子枪。电子枪一般分热发射和场致发射。利用热发射的热阴极加热方式有直热式和间热式两种，金属制成的阴极可直接通电流加热，为了加大发射面积，阴极绕成螺旋线状。非金属的或电阻率较大的阴极材料则采用间热式。在小型电子感应加速器中，受到加速器结构方面的限制，以及简化加速器的操作，都是采用热发射阴极来产生电子束。

在电子枪热阴极的两端加上一定电压后，阴极流过电流而产生焦耳热，当阴极被加热到一千度以上时，阴极表面原子的外层电子受到一定的热能或电能的激励后，会脱离原子核的束缚越出轨道而成为自由电子。自由电子在电子枪高压电极的电场下进行预加速和聚焦，然后注入到加速器的加速腔里面进行加速。

在电子感应加速器中，引入到加速管里的电子数目是有严格要求的，因为加速器产生辐射的强度直接和俘获的电子数目成正比关系。当电子枪注入到加速管的电子数过少时，加速器俘获的电子数量少，电子枪注入的电子数过多时，在加速管内大量的电子产生空间电荷效应，影响电子的俘获。针对每一个加速管都有一个最佳的注入电流，因此需要精准的控制好电子枪的发射电流。热阴极电子枪是通过控制流过热阴极的电流（或加载在阴极两端的电压）来实现发射电流控制的，电流越大，阴极越热，能够发射的自由电子越多。因此需要有精确的驱动电源来给电子枪供电，达到注入电流的精细控制，能够适用于这种情况的工作电源目前尚未见报道，本实用新型所述的小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源即可完成该功能，能够很好地适用于需要精准控制注入电流的小型电子感应加速器系统；适用于小型电子感应加速器利用直热式热阴极电子枪产生电子源，并精确控制电子枪的发射电流。

实用新型内容

本实用新型的目在于提供一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源，可由外部调节信号控制加载在电子枪灯丝上的正负高压幅值，从而调节电子枪的发射电流，适用于利用热阴极电子枪精准控制注入电流的电子加速器领域。

本实用新型的技术方案是：一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源，包括PWM控制器、半桥驱动器、高频变压器、正高压光耦可控硅、负高压光耦可控硅、LC滤波器、隔离脉冲变压器、直流电源、全波整流器、时基芯片、电子枪灯丝，利用PWM控制器控制半桥驱动器驱动高频变压器初级线圈，在高频变压器次级线圈输出正负高压到正高压光耦可控硅和负高压光耦可控硅上，时基芯片根据外部调节信号的幅度控制正高压光耦可控硅和负高压光耦可控硅的导通与截止时间，分别实现正负高压的输出控制，经过LC滤波器后得到幅度与外部调节信号幅度成正比的正负高压，然后通过隔离脉冲变压器加载到电子枪灯丝上。全波整流器对半桥驱动器输出的信号进行整流后用于控制时基芯片启停，使时基芯片对正高压光耦可控硅和负高压光耦可控硅的控制信号与高频变压器输出的正负高压同步。直流电源分别与PWM控制器、半桥驱动器、时基芯片连接，时基芯片与正高压光耦可控硅、负高压光耦可控硅、全波整流器连接，PWM控制器与半桥驱动器连接，半桥驱动器与全波整流器、高频变压器输入端连接，高频变压器输出端与正高压光耦可控硅、负高压光耦可控硅连接，正高压光耦可控硅和负高压光耦可控硅的输出与LC滤波器连接，LC滤波器连接到隔离脉冲变压器输入端，隔离脉冲变压器输出端连接电子枪灯丝。

进一步的，所述PWM控制器的型号为IR2151，PWM控制器输出固定频率和占空比的PWM信号给半桥驱动器，实现半桥驱动器的导通、截止和死区控制。

进一步的，所述光正高压光耦可控硅和负高压光耦可控硅的型号为MOC3052，两个光耦可控硅在时基芯片的驱动信号下同时导通和截止，分别控制正负高压输出，调节加载在电子枪灯丝上的正、负高压幅值。

进一步的，所述的时基芯片为555定时器芯片。

进一步的，所述电子枪灯丝的类型为纯钨热阴极灯丝或钍钨合金热阴极灯丝。

本实用新型的优点：结构简单、使用方便，由外部调节信号的幅度控制加载在电子枪灯丝上的正负高压的幅值，通过外部调节信号实现精确调节电子枪发射电流的目的，输出正负高压均通过隔离脉冲变压器加载到电子枪灯丝上，输出正负高压的幅度在±20V～40V之间连续可调，通过隔离脉冲变压器将电子枪和外部调节信号之间进行隔离，非常适合利用直热式热阴极电子枪产生电子源的领域。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图；

图中：直流电源1，外部调节信号2，PWM控制器3，时基芯片4，半桥驱动器5，全波整流器6，高频变压器7，正高压光耦可控硅8，负高压光耦可控硅9，LC滤波器10，隔离脉冲变压器11，电子枪灯丝12。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施方式对本实用新型作更为详细的描述。

如图1所示，一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源，包括直流电源1，PWM控制器3，时基芯片4，半桥驱动器5，全波整流器6，高频变压器7，正高压光耦可控硅8，负高压光耦可控硅9，LC滤波器10，隔离脉冲变压器11，电子枪灯丝12；直流电源1分别与PWM控制器3、半桥驱动器5、时基芯片4连接，时基芯片4与正高压光耦可控硅8、负高压光耦可控硅9、全波整流器6连接，PWM控制器3与半桥驱动器5连接，半桥驱动器5与全波整流器6、高频变压器7的输入端连接，高频变压器7的输出端与正高压光耦可控硅8、负高压光耦可控硅9连接，正高压光耦可控硅8和负高压光耦可控硅9的输出与LC滤波器10连接，LC滤波器10连接到隔离脉冲变压器11的输入端，隔离脉冲变压器11的输出端连接电子枪灯丝12。

进一步的，其工作原理是：PWM控制器3控制半桥驱动器5驱动高频变压器7初级线圈，在高频变压器7次级线圈输出正负高压到正高压光耦可控硅8和负高压光耦可控硅9上，时基芯片4根据外部调节信号2的幅度控制正高压光耦可控硅8和负高压光耦可控硅9的导通与截止时间，分别实现正负高压的输出控制，经过LC滤波器10后得到幅度与外部调节信号2幅度成正比的正负高压，然后通过隔离脉冲变压器11加载到电子枪灯丝12上。全波整流器6对半桥驱动器5输出的信号进行整流后用于控制时基芯片4启停，使时基芯片4对正高压光耦可控硅8和负高压光耦可控硅9的控制信号与高频变压器7输出的正负高压同步。

所述PWM控制器3的型号为IR2151，PWM控制器3输出固定频率和占空比的PWM信号给半桥驱动器5，实现半桥驱动器5的导通、截止和死区控制。

所述正高压光耦可控硅8和负高压光耦可控硅9的型号为MOC3052，两个光耦可控硅在时基芯片的驱动信号下同时导通和截止，分别控制正负高压输出，调节加载在电子枪灯丝上的正、负高压幅值。

所述时基芯片4为555定时器芯片。

所述电子枪灯丝12的类型为纯钨热阴极灯丝或钍钨合金热阴极灯丝。

未详细描述内容均为现有技术。

以上所述仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非因此限定本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源，其特征在于：包括直流电源、PWM控制器、时基芯片、半桥驱动器、全波整流器、高频变压器、正高压光耦可控硅、负高压光耦可控硅、LC滤波器、隔离脉冲变压器、电子枪灯丝，直流电源分别与PWM控制器、半桥驱动器、时基芯片连接，时基芯片与正高压光耦可控硅、负高压光耦可控硅、全波整流器连接，PWM控制器与半桥驱动器连接，半桥驱动器与全波整流器、高频变压器输入端连接，高频变压器输出端与正高压光耦可控硅、负高压光耦可控硅连接，正高压光耦可控硅和负高压光耦可控硅的输出与LC滤波器连接，LC滤波器连接到隔离脉冲变压器输入端，隔离脉冲变压器输出端连接电子枪灯丝。

2.根据权利要求1所述的一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源，其特征在于， 所述PWM控制器的型号为IR2151，PWM控制器输出固定频率和占空比的PWM信号给半桥驱动器，实现半桥驱动器的导通、截止和死区控制。

3.根据权利要求1所述的一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源，其特征在于， 所述正高压光耦可控硅和负高压光耦可控硅的型号为MOC3052，两个光耦可控硅在时基芯片的驱动信号下同时导通和截止，分别控制正负高压输出，调节加载在电子枪灯丝上的正、负高压幅值。

4.根据权利要求1所述的一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源，其特征在于， 所述的时基芯片为555定时器芯片。

5.根据权利要求1所述的一种小型电子感应加速器用热阴极电子枪驱动电源，其特征在于， 所述电子枪灯丝的类型为纯钨热阴极灯丝或钍钨合金热阴极灯丝。

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