JP3231124B2 - 進行波管用電源装置 - Google Patents

進行波管用電源装置

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JP3231124B2 JP03747393A JP3747393A JP3231124B2 JP 3231124 B2 JP3231124 B2 JP 3231124B2 JP 03747393 A JP03747393 A JP 03747393A JP 3747393 A JP3747393 A JP 3747393A JP 3231124 B2 JP3231124 B2 JP 3231124B2
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【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は進行波管用電源装置,特
にヒーターの電圧安定度を改良した進行波管用電源装置
に関する。
【従来技術】進行波管はマイクロ波帯の増幅器に使用さ
れる電子管であるが,その電源装置としては,カソード
を加熱するヒーター電源と,コレクタ,アノード,ヘリ
ックス等に与える直流高電圧電源を必要とする。これら
各電源は高電圧回路部では高電圧のため,大型の電源装
置では絶縁油に充填したタンクに収容され,小型の電源
装置では固体絶縁物にモールドされる。いずれの場合も
高電圧回路部へは,完成後は現地調整は不可能である。
したがって調整は一次側でのみ行えるような回路構成,
構造でなければならない。特に進行波管は衛星通信用と
して,屋外で使用される場合があり,その場合において
は連続運転のため進行波管を定期交換することになる。
このとき上記の各電源回路のうち,ヒーター電源回路に
ついては,個々の管球の特性偏差を補正吸収できるだけ
の定電圧特性を備えていなければならない。ここで問題
なのは,ヒーター電源回路はその出力電圧自身は通常6
V程度であるが,他の電極電圧によって高電圧浮動荷電
されているため,対接地電位は−10kV程度もあり,従っ
て絶縁変圧器を介して供給しなければならないほか,ヒ
ーター電源の定電圧化のための電圧検出も間接的検出に
よることとなる。このような構成条件のため,ヒーター
の電圧安定度は数%程度の値に制限されてしまう。
【発明が解決しようとする課題】本発明は,進行波管用
電源装置において,ヒーター電源回路の電圧安定度を高
めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め,本発明では,直流入力電源を受け,高周波インバー
タにより変圧器を介して進行波管のヒーターに電力供給
するとともに高電圧に浮動荷電される進行波管用電源装
置において,その変圧器に電圧検出巻線を設けて,この
電圧検出巻線に整流回路を経て得られた電圧と,基準電
圧との差を演算して,この演算電圧によって前記高周波
インバータを制御駆動する。そして変圧器の二次巻線に
変流器を接続する。この変流器の検出値の信号によって
基準電圧を増加させる。この手段によってヒーターの電
流変化に対する変圧器からヒーターまでの電圧変動分に
ついては,その電流変化に対応して検出値が補正される
ので電圧安定度が高まる。第2の手段としては,二次巻
線電流の検出値の信号によって電圧検出信号を減算す
る。上記の手段と同様の作用をする。また第3の手段と
しては,二次巻線に過電圧抑制回路を接続するとき,変
流器の前に過電圧抑制回路を接続することより変流器の
検出電流には過電圧抑制回路の電流は重畳されず,その
誤差は生じない。また第4の手段としては,二次巻線に
過電圧抑制回路を接続するとき,変流器の後に過電圧抑
制回路を接続する場合には,変流器の検出電流の誤差を
補正するため直流入力電源の電圧信号を演算増幅器に補
正注入する。
【実施例】図1は請求項1の発明に係る進行波管用電源
装置の実施例である。この進行波管用電源は直流電源1
を受けて,進行波管35の各電極に必要な電圧を供給する
ものである。図1において破線で包囲している高圧モー
ルド部37,すなわちヒーター用の変圧器5から各電極へ
の出力端子31,33,41,43,45まで部分は高電圧に荷電
されるため,シリコンゴムでモールドされている。回路
構成を詳細に説明すると図において,48V の直流電源1
が入力端子3,4に接続される。+側入力端子3は変圧
器5の一次巻線5aの一端に接続され,その一次巻線5aの
他端は電界効果トランジスタ7のドレインに接続され
る。電界効果トランジスタ7のソースは−側の入力端子
4に接続される。また,入力端子3,4には抵抗器11と
定電圧ダイオード12との直列回路が接続れて,これによ
り分圧した電圧が駆動回路9に供給される。この駆動回
路9は後述する演算増幅15と基準電圧17等を含めて既製
品のスイッチングレギュレータ用集積回路を使用するこ
とができる。この駆動回路9では約100kHzの高周波を発
生し,電界効果トランジスタ7をオン・オフ駆動し,変
圧器5の一次巻線5aに高周波電圧を発生させる。そして
二次巻線5cの高周波電圧からは変流器25を介してダイオ
ード27とコンデンサ29とにより整流平滑されヒーター端
子31と33との間に必要な直流電圧を与える。ここで使わ
れている回路は,いわゆるフライバックコンバータ回路
といわれ,平滑用のチョークコイルを備えないでも低電
圧大電流においても容易に低リプルとすることができ
る。そして少ない部品で構成でき,小容積のため,その
構成要素を絶縁するための絶縁媒体の必要容積を小さく
できる。ヒーター端子33については,高電圧発生部39か
らヘリックス電圧−10kVで浮動荷電される。その他に高
電圧発生部39からはアノード端子41とコレクタ端子45と
に所要の電圧を付与する。これら変圧器5から出力端子
31,33,41,43,45までの部分はシリコンゴムでモール
ドされる。変圧器5には検出巻線5bを設けて,この巻線
間に発生した電圧をダイオード19で整流し,コンデンサ
21と抵抗器23とにより波形整形する。この一次側検出電
圧e1はほぼ二次側のヒーター端子31,33 間の電圧ehに比
例するので,これを基準電圧17の値Vrefと比較して演算
増幅器15で誤差を増幅して駆動回路9に送ることによ
り,負帰還ループが形成されてほぼ一定のヒーター電圧
出力が得られる。つぎに,二次側の変流器25で検出され
たヒーター回路の検出電流はダイオード49で整流され,
コンデンサ51と抵抗器53とにより波形整形される。この
電流検出信号V2は駆動回路9に送られ,ヒーター電流ih
が過大になるときに,電界効果トランジスタのオン時間
を制限して,出力電圧を垂下特性をもたせるよう動作さ
せる。また,電流検出信号V2は抵抗器54を介して演算増
幅器15の−入力端子に接続される。そしてこの演算増幅
器15の−入力端子には,抵抗器18を介して基準電圧源17
が接続される。この演算増幅器15の構成は加算回路を形
成しており,その出力電圧Eoは,Eo=−R16(V2/R54+Vr
ef/ R18)+e1…… で表される。ここにR16,R18,R54
はそれぞれ抵抗器16,18,54の抵抗値をあらわす。したが
って演算増幅器15の出力電圧EoはV2とVrefと和の関数で
あり,R16,R18,R54 の値を適当に選ぶことにより,これ
らの和の荷重の程度を調整することができる。電流検出
信号V2はヒーター電流の増加に応じて増加する値をもつ
ので,ヒーター電流の増加によってヒーター出力電圧が
減少しても,上記式にもとづいて演算増幅器15の出力
電圧は補正される。このようにヒーター電流ihの変化に
対する変圧器5からヒーター端子31,33までの電圧変動
分については,その電流ihの変化に対応して検出値が補
正されるのでヒーター電圧ehの安定度が高まる。■図2
は請求項2の発明に係る進行波管用電源装置の一実施例
の部分図である。この図2で省略した部分は図1と同じ
構成である。この実施例においては,変圧器5の検出巻
線5bから,ダイオード19, コンデンサ21, 抵抗器23を介
して得られた電圧検出信号は抵抗器55と,抵抗器57とト
ランジスタ59のコレクタ・エミッタ間とにより分圧され
た電圧が演算増幅器15の+入力端子に接続される。一
方,変流器25で検出し,ダイオード49,コンデンサ51,
抵抗器53を経て得られたヒーター電流検出信号V2は,抵
抗器54を介してトランジスタ59のベース・エミッタ間に
接続される。したがって,ヒーター電流検出信号V2がヒ
ーター電流の増加にともなって増加すると,トランジス
タ59が流す電流が増加するため,演算増幅器15の+入力
端子の電圧は減少する。ヒーター電圧検出信号がヒータ
ー電流の増加にしたがって,高精度に比例減少しない場
合であっても,上記の補正作用により高精度に比例減少
する。したがって閉ループとしては,より正しく定電圧
作用をする。図3は請求項3の発明に係る進行波管用電
源装置の一実施例の部分図である。この図3で省略した
部分は図1と同じ構成である。この実施例においては,
抵抗器28とコンデンサ30とによる過電圧抑制回路は変圧
器5の二次巻線5cに直接接続されており,変流器25に
は,過電圧抑制回路に流れる電流は流れず,検出精度を
低下させない。したがって入力電圧変動に対する補正回
路(後述図4における抵抗器13)は不要となる。ただし
抵抗器28とコンデンサ30とによる過電圧抑制回路が変圧
器5の二次巻線5cに直接接続されるため,抵抗器28とコ
ンデンサ30に使用する部品の耐圧や配置等の絶縁上の配
慮が必要となる。図4は請求項4の発明に係る進行波管
用電源装置の一実施例を示す。図において,図1と同じ
符号のものは,それぞれ同じ構成要素に対応する。この
実施例においては,変圧器5の二次巻線5cには,抵抗器
28とコンデンサ30との直列回路による過電圧抑制回路が
接続されている。スイッチング素子の電界効果トランジ
スタ7はスイッチング速度が急速なため,過電圧抑制回
路が必要となる場合が多い。この実施例では抵抗器28と
コンデンサ30との直列回路による過電圧抑制回路に流れ
る電流が変流器25に流れるため,検出すべきヒーター電
流に重畳されて検出精度が若干低下する。したがって,
直流電源1の電圧変動に対してヒーター出力安定度も低
下する。この低下した対入力電圧安定度を補正するた
め,+側入力端子から,抵抗器13を介して演算増幅器15
の+入力端子に入力電圧補正信号を供給する。この入力
電圧補正信号は入力電圧が低下したときに,出力電圧を
増加させるように作用する。
【発明の効果】本発明は以上述べたような特徴を有する
ので,進行波管用電源装置において,ヒーター電源回路
の電圧安定度を高めることができる。したがって進行波
管の管球交換においてヒーター電圧をより均一にするこ
とことができるので,進行波管の性能,信頼性を高める
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明に係る進行波管用電源装置の一
実施例を示す。■
【図2】請求項2の発明に係る進行波管用電源装置の一
実施例の部分図である。■
【図3】請求項3の発明に係る進行波管用電源装置の一
実施例の部分図である。■
【図4】請求項4の発明に係る進行波管用電源装置の一
実施例を示す。
【符号の説明】
1…直流電源 3,4…入力端子 5…変圧器 7…
電界効果トランジスタ 9…駆動回路 11…抵抗器 12…定電圧ダイオード
13…抵抗器 15…演算増幅器 17…基準電圧 19…ダイオード 21 …コンデンサ 23…抵抗器
25…変流器 27…ダイオード 29 …コンデンサ 31…出力端子
33…出力端子 35…進行波管 37 …高圧モールド部 39 …高電圧発
生部 41…アノード端子 43…ヘリックス端子 45 …コレ
クタ端子 47…接地 49…ダイオード 51…コンデンサ
53…抵抗器 54,55,57…抵抗器 59…トランジスタ 61…
抵抗器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 隆司 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 水野 秀樹 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 審査官 堀部 修平 (56)参考文献 特開 平4−137481(JP,A) 特開 平1−176628(JP,A) 実開 昭63−187254(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 23/34 H01J 37/248

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源が接続される一対の入力電源端子
    と;この一対の入力電源端子より電力供給されて高周波
    オンオフ駆動信号を発生する駆動回路と;制御電極と一
    対の電流端子とを有するスイッチング素子であってその
    制御電極が前記駆動回路に接続されるスイッチング素子
    と;高電圧モールド部であって,一端が接地され, 他の
    一端が進行波管のヒーター端子の一端に接続された高電
    圧発生部と,前記一対の入力電源端子に前記スイッチン
    グ素子の主電流端子と直列接続される一次巻線と,二次
    巻線と,検出用巻線とを有する変圧器と,前記二次巻線
    に変流器を介して接続される整流回路と,この整流回路
    に接続される前記進行波管のヒーター端子とを備える高
    電圧モールド部と;前記駆動回路を制御する演算増幅器
    であって,その入力信号端子の一が前記検出用巻線より
    整流回路を介して接続され,他の入力信号端子が基準電
    圧に接続されると共に前記変流器の検出巻線より整流回
    路を介して接続される演算増幅器とから構成されること
    を特徴とする進行波管用電源装置。
  2. 【請求項2】直流電源が接続される一対の入力電源端子
    と;この一対の入力電源端子より電力供給されて高周波
    オンオフ駆動信号を発生する駆動回路と;制御電極と一
    対の電流端子とを有するスイッチング素子であってその
    制御電極が前記駆動回路に接続されるスイッチング素子
    と;高電圧モールド部であって,一端が接地され, 他の
    一端が進行波管のヒーター端子の一端に接続された高電
    圧発生部と,前記一対の入力電源端子に前記スイッチン
    グ素子の主電流端子と直列接続される一次巻線と,二次
    巻線と,検出用巻線とを有する変圧器と,前記二次巻線
    に変流器を介して接続される整流回路と,この整流回路
    に接続される前記進行波管のヒーター端子とを備える高
    電圧モールド部と;前記駆動回路を制御する演算増幅器
    であって,その入力信号端子の一が前記検出用巻線より
    整流回路を介して接続されると共に前記変流器の検出巻
    線で得られた信号による減少回路が接続され,他の入力
    信号端子が基準電圧に接続される演算増幅器とから構成
    されることを特徴とする進行波管用電源装置。
  3. 【請求項3】前記二次巻線と変流器との間に接続された
    過電圧抑制回路を備えることを特徴とする請求項1また
    は請求項2記載の進行波管用電源装置。
  4. 【請求項4】前記変流器と整流回路との間に接続された
    過電圧抑制回路と,前記演算増幅器の入力信号端子の一
    に接続された前記入力信号端子の電圧信号回路とを備え
    ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の進行
    波管用電源装置。
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CN103094026B (zh) * 2013-01-25 2016-03-30 西安空间无线电技术研究所 一种提高行波管放大器灯丝寿命的电路
CN109085544B (zh) * 2018-10-29 2023-11-03 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种改善发射信号稳定性的电路

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