[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)磁控管輸出脈沖微波的電源及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610112791.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN105790630B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文光;丁德馨;胡南;何四軍;胡波;李廣悅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南華大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M11/00
• 分類號(hào): H02M11/00;H05B6/66
• 代理公司: 湖南省國(guó)防科技工業(yè)局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

1.一種實(shí)現(xiàn)磁控管輸出脈沖微波的電源，包括燈絲電源(7)、陽(yáng)極負(fù)高壓電源和控制器(1)，燈絲電源(7)用于給磁控管(14)的燈絲(14.2)進(jìn)行加熱，產(chǎn)生逸出的熱電子，其特征在于，陽(yáng)極負(fù)高壓電源包括橋式整流濾波電路(4)、全橋變換器(5)、脈寬調(diào)制控制電路(6)、高頻變壓器(10)、調(diào)制電壓產(chǎn)生電路(8)、本底高壓產(chǎn)生電路(9)、反向續(xù)流二極管(11)、調(diào)制開關(guān)管(12)、調(diào)制開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路(2)以及光纖接收電路(13)，所述調(diào)制電壓產(chǎn)生電路(8)和本底高壓產(chǎn)生電路(9)都是負(fù)極性輸出，磁控管(14)的陽(yáng)極(14.1)是正極，接地處理；

控制器(1)用于控制調(diào)制開關(guān)管(12)導(dǎo)通的重復(fù)頻率及占空比；

本底高壓產(chǎn)生電路(9)負(fù)極與調(diào)制電壓產(chǎn)生電路(8)的正極、以及續(xù)流二極管(11)的陰極三者相連接；調(diào)制開關(guān)管(12)的一端與調(diào)制電壓產(chǎn)生電路(8)的負(fù)極連接，另外一端與續(xù)流二極管(11)的陽(yáng)極以及燈絲的一端三者連接；

本底高壓產(chǎn)生電路(9)和調(diào)制電壓產(chǎn)生電路(8)兩者的輸出電壓共同為磁控管提供陽(yáng)極高壓，用于產(chǎn)生電場(chǎng)，加速電子；

當(dāng)調(diào)制開關(guān)管(12)關(guān)斷時(shí)，陽(yáng)極高壓僅由本底高壓產(chǎn)生電路(9)提供；當(dāng)調(diào)制開關(guān)管(12)導(dǎo)通時(shí)，陽(yáng)極高壓由本底高壓產(chǎn)生電路(9)和調(diào)制電壓產(chǎn)生電路(8)的輸出電壓串聯(lián)疊加提供；調(diào)制開關(guān)管(12)的導(dǎo)通與關(guān)斷控制信號(hào)由控制器(1)發(fā)出；

工作過程：整個(gè)電源使用220V電網(wǎng)(3)供電，經(jīng)橋式整流濾波電路(4)后，進(jìn)入全橋變換器電路(5)，然后輸出幾十kHz的高頻雙極性電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)高頻變壓器(10)的初級(jí)繞組，高頻變壓器(10)次級(jí)具有兩個(gè)繞組，一個(gè)升壓繞組供本底高壓產(chǎn)生電路(9)，另一個(gè)供調(diào)制電壓產(chǎn)生電路(8)，脈寬調(diào)制控制電路(6)通過全橋變換器(5)控制高頻變壓器(10)工作，實(shí)現(xiàn)恒壓閉環(huán)控制過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)磁控管輸出脈沖微波的電源，其特征在于，進(jìn)一步優(yōu)化，所述脈寬調(diào)制控制電路(6)包括全橋變換器(5)的驅(qū)動(dòng)電路、本底高壓恒壓閉環(huán)控制、過流保護(hù)及輔助供電功能。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)磁控管輸出脈沖微波的電源，其特征在于，所述本底高壓產(chǎn)生電路(9)使用橋式整流濾波電路實(shí)現(xiàn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)磁控管輸出脈沖微波的電源，其特征在于，所述調(diào)制電壓產(chǎn)生電路(8)使用BOOST升壓電路或BUCK降壓穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)磁控管輸出脈沖微波的電源，其特征在于，所述調(diào)制開關(guān)管(12)使用全控功率開關(guān)器件，為功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET或者絕緣柵晶體管IGBT。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)磁控管輸出脈沖微波的電源，其特征在于，所述反向續(xù)流二極管(11)使用具有功率快恢復(fù)二極管實(shí)現(xiàn)，反向耐壓與電流與調(diào)制開關(guān)管相同。

7.一種實(shí)現(xiàn)磁控管輸出脈沖微波的電源的控制方法，其特征在于，控制方法具體過程為：控制器(1)發(fā)出調(diào)制光信號(hào)，經(jīng)光纖傳輸?shù)焦饫w接收電路(13)后，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路(2)驅(qū)動(dòng)調(diào)制開關(guān)管(12)，調(diào)制電壓經(jīng)調(diào)制開關(guān)管(12)導(dǎo)通后輸出，與閾值高壓相加再供給磁控管(14)的陽(yáng)極，磁控管陽(yáng)極高壓為閾值高壓產(chǎn)生電路(9)和調(diào)制電壓產(chǎn)生電路(8)輸出之和，如果光纖接收電路沒有收到調(diào)制光信號(hào)，調(diào)制開關(guān)管(12)截止，閾值電壓經(jīng)反向續(xù)流二極管(11)加至磁控管陽(yáng)極上；

輸出微波具有調(diào)制的特征，磁控管陽(yáng)極電流在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，開始有尖脈沖，3-8個(gè)微秒以后，穩(wěn)定輸出；峰值功率為常規(guī)平均功率的5-8倍，后部穩(wěn)定功率為常規(guī)平均功率的2-5倍。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種實(shí)現(xiàn)磁控管輸出脈沖微波的電源的控制方法，其特征在于，所述控制器(1)包括：數(shù)字控制板(1.0)、N個(gè)光纖信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、N個(gè)光纖發(fā)射頭以及觸摸屏人機(jī)界面(1.3)，N個(gè)光纖信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路并聯(lián)，每個(gè)電路包括2.45GH磁控管及供電裝置模塊，數(shù)字控制板(1.0)控制N個(gè)光纖信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的并聯(lián)工作，N個(gè)光纖發(fā)射頭并聯(lián)，相互獨(dú)立工作，實(shí)現(xiàn)2.45GHz微波功率的合成放大。