[實(shí)用新型]一種小型高效的大功率固態(tài)調(diào)制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320429709.4
• 申請(qǐng)日: 2013-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN203368425U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊景紅;戴廣明;何秀華;湯長(zhǎng)嶺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十四研究所
• 主分類號(hào): H03K17/567
• 分類號(hào): H03K17/567;H03K7/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種固態(tài)調(diào)制器，尤其涉及一種大功率固態(tài)調(diào)制器，屬于脈沖功率的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

調(diào)制器是高功率發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，調(diào)制器的輸出脈沖波形直接影響雷達(dá)射頻信號(hào)的質(zhì)量。高功率MW級(jí)發(fā)射機(jī)使用的單注速調(diào)管工作電壓一般為幾十千伏，工作電流一般為幾十安培，效率30%左右。雷達(dá)要求工作波形從小于1微秒到數(shù)十微秒，重復(fù)頻率最高達(dá)上千赫茲。為此，大功率調(diào)制器的輸出峰值功率要超過3MW，輸出脈沖幅度達(dá)到70kV到80kV，脈沖電流達(dá)到40A到50A，脈沖寬度能夠從1微秒到數(shù)十微秒可調(diào)，重復(fù)頻率超過上千赫茲。同時(shí)，為滿足不同平臺(tái)需求，要求調(diào)制器體積小，質(zhì)量輕。而且，為了降低對(duì)高壓電源以及冷卻的要求，要求調(diào)制器的效率高，損耗小。

以往由于受器件的限制，如此大功率的調(diào)制器，傳統(tǒng)技術(shù)是使用電子管作為開關(guān)。這樣的調(diào)制器電路較為復(fù)雜，調(diào)制管需要燈絲、偏壓、簾柵、預(yù)調(diào)器、撬棒等輔助電源和電路，體積龐大。調(diào)制管的燈絲功率和板極損耗都較大，整個(gè)調(diào)制器的效率較低，必須采用水冷，另外調(diào)制管還存在打火和壽命較短等問題。

若采用以SCR為開關(guān)的軟管固態(tài)調(diào)制器，一般都是以人工線為儲(chǔ)能器件，當(dāng)有多種脈沖寬度要求時(shí)，需要多種人工線封裝在一起，導(dǎo)致此類調(diào)制器體積大、重量重。而且當(dāng)需要切換寬度時(shí)，需要先關(guān)掉高壓，然后才能切換脈沖寬度，由此導(dǎo)致調(diào)制器輸出脈沖寬度不能實(shí)時(shí)切換。

而采用常規(guī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的固態(tài)鋼管調(diào)制器，則需要大量的器件進(jìn)行串、并組合應(yīng)用才能達(dá)到使用目的。這就要求，所有的觸發(fā)電路以及電源和控制電路進(jìn)行絕緣設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)難度較大。需要對(duì)串聯(lián)開關(guān)均壓，要求各個(gè)串聯(lián)開關(guān)器件的通斷一致。因此驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)靜態(tài)均壓、均流、保護(hù)相對(duì)比較復(fù)雜。并且，大量的固態(tài)開關(guān)串、并組合應(yīng)用，在重復(fù)頻率較高時(shí)，損耗較大，導(dǎo)致調(diào)制器效率較低。

文獻(xiàn)《基于多路初級(jí)繞組脈沖變壓器的固態(tài)調(diào)制器設(shè)計(jì)》，作者為朱永亮，王瑋，其中，提出采用多路勵(lì)磁單元驅(qū)動(dòng)帶多路初級(jí)繞組的升壓脈沖變壓器，實(shí)現(xiàn)多只固態(tài)開關(guān)之間的均流，避免固態(tài)開關(guān)直接串并聯(lián)應(yīng)用帶來的均流均壓?jiǎn)栴}。但從論文可知，方案中采用了多路勵(lì)磁回路（即初級(jí)組件），電路拓?fù)渖燥@復(fù)雜，設(shè)備量較多，體積較大；同時(shí)，為保證多路勵(lì)磁回路的均流，方案要求每組勵(lì)磁回路的器件和布局盡量一致，并且對(duì)觸發(fā)電路的同步和時(shí)延要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、效率高，適合于多種平臺(tái)使用，并且具有工作方式實(shí)時(shí)調(diào)整、對(duì)外接口簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)模塊化、工程難度小以及性能可靠等優(yōu)勢(shì)的大功率調(diào)制器。

本實(shí)用新型具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種小型高效的大功率固態(tài)調(diào)制器，包括固態(tài)調(diào)制器組件和脈沖變壓器，其中固態(tài)調(diào)制器組件包括直流電源、儲(chǔ)能電容、固態(tài)開關(guān)，其中所述直流電源用于給儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電；當(dāng)觸發(fā)電路為固態(tài)開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路提供觸發(fā)脈沖時(shí)，通過所述儲(chǔ)能電容、固態(tài)開關(guān)以及脈沖變壓器形成放電回路后，經(jīng)脈沖變壓器得到調(diào)制器的輸出脈沖。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述固態(tài)調(diào)制器組件和脈沖變壓器的連接為：所述直流電源的正端分別與儲(chǔ)能電容的一端、脈沖變壓器的高電位端連接；所述脈沖變壓器的低電位端與固態(tài)開關(guān)的一端連接；所述固態(tài)開關(guān)的另一端分別與儲(chǔ)能電容的另一端、直流電源的負(fù)端連接。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述固態(tài)調(diào)制器組件和脈沖變壓器的連接為：所述直流電源的正端分別與儲(chǔ)能電容、固態(tài)開關(guān)的一端連接；所述固態(tài)開關(guān)的另一端與脈沖變壓器的高電位端連接；所述脈沖變壓器的低電位端分別與儲(chǔ)能電容的另一端、直流電源的負(fù)端連接。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述固態(tài)調(diào)制器組件還包括充電電感，其中直流電源的正端與充電電感的一端連接；所述充電電感的另一端分別與固態(tài)開關(guān)、儲(chǔ)能電容的一端連接；所述儲(chǔ)能電容的另一端與脈沖變壓器的高電位端連接；所述直流電源的負(fù)端分別與固態(tài)開關(guān)的另一端、脈沖變壓器的低電位端連接。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述固態(tài)調(diào)制器組件還包括用于保護(hù)固態(tài)開關(guān)的電容，所述電容連接在與固態(tài)開關(guān)的兩端。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述固態(tài)調(diào)制器組件還包括二極管、電阻，所述二極管、電阻的一端分別與固態(tài)開關(guān)的一端連接，二極管、電阻的另一端分別和電容的一端連接；通過所述二極管、電阻和電容形成緩沖電路，用于吸收脈沖變壓器漏感和放電回路分布電感引起的尖峰電壓。