大功率高壓線性電源設(shè)計(jì)方案

　　為了滿足雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)改善因子的指標(biāo)要求，因而對(duì)其管體高壓的穩(wěn)定度和紋波均有很高的要求。又為了提高行波管的效率，普遍采用收集極降壓方式，所以其高壓電源由兩組組成，一組是管體高壓穩(wěn)壓電源，一組是收集極高壓不穩(wěn)壓電源。

　　現(xiàn)就某雷達(dá)發(fā)射機(jī)高壓電源設(shè)計(jì)的思路和設(shè)計(jì)方法作一介紹。

　　主要技術(shù)要求

　　1)輸入電壓 ～220V/400Hz(±5%)。

　　2)輸出管體高壓

　　電壓 UA=20～25kV，穩(wěn)壓，連續(xù)可調(diào)；

　　電流 Ia≥15mA，脈沖電流Iap≥1A；

　　電壓穩(wěn)定度Sv≤10-3(輸入電壓±5%變化)；

　　負(fù)載穩(wěn)定度Si≤2.5×10-3(負(fù)載由空載到滿載)；

　　紋波≤10-4。

　　3)輸出收集極高壓

　　電壓Uc=15～18kV；

　　電流Ic≥85mA，脈沖電流Icp≥5.5A；

　　紋波≤5×10-3。

　　4)環(huán)境溫度

　　工作環(huán)境溫度(-15～55)℃；

　　貯存溫度(-45～75)℃；

　　濕度+40℃，(95±3)%。

　　5)平均無(wú)故障時(shí)間

　　MTBF≥1000h

　　設(shè)計(jì)思路

　　1)設(shè)計(jì)宗旨高可靠性、低故障率，在高溫、高濕、高鹽霧的工作環(huán)境中確保電源穩(wěn)定可靠工作,無(wú)放電、電暈、跳火等現(xiàn)象發(fā)生，并要求體積小、重量輕,便于安裝調(diào)試和維修。

　　2)技術(shù)指標(biāo)

　　——目前一般高壓穩(wěn)壓電源有開(kāi)關(guān)型電源、線性串聯(lián)型電源和線性并聯(lián)型電源及初級(jí)穩(wěn)壓型電源。由于對(duì)高穩(wěn)定度和超低紋波的要求，本設(shè)計(jì)選用線型電路。

　　——由于柵控行波管采用收集極降壓，因而需要一組穩(wěn)壓電源和一組不穩(wěn)壓電源，一般是設(shè)計(jì)兩組穩(wěn)壓電源供電，該方式對(duì)行波管有以下的缺陷：需要兩只高壓變壓器，且整流橋和濾波電容器需要耐壓很高(輸出直流電壓+管壓降)。兩組高壓供電，不能滿足行波管同步加電和同步斷電要求，易造成兩組輸出電壓的壓差過(guò)大而引起行波管收集極對(duì)地打火而造成故障。

　　因而，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)具有獨(dú)特特點(diǎn)的雙回路高壓電源，完全克服了以上的缺陷，非常適用于行波管的使用。

　　雙回路高壓電源的工作原理簡(jiǎn)介

　　原理框圖

　　原理框圖如圖1所示。

圖題：原理框圖　　原理簡(jiǎn)介

　　輸入400Hz/220V電源，經(jīng)高壓變壓器升壓變換后，輸出兩路交流高壓分別送入兩組整流器及濾波器，其中一組作為收集極電壓(Uc=15～18kV，Ic=85mA，而不需要專門(mén)做收集極高壓，這是該電路的獨(dú)特之處)送入行波管收集極。另外，將整流濾波后的兩組直流電壓串聯(lián)，經(jīng)調(diào)整管G穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定度很高的直流電壓(UA=20～25kV，Ia≥15mA，穩(wěn)壓可調(diào))給行波管的同步極。在調(diào)整管G的陰極和兩整流器串聯(lián)點(diǎn)之間接一個(gè)高壓硅柱D3，對(duì)調(diào)整管G構(gòu)成過(guò)壓保護(hù)電路，調(diào)整管G出現(xiàn)的最高電壓就是整流器V1空載時(shí)的輸出電壓。所以調(diào)整管G可以選耐壓很低的管子。同時(shí)濾波電容C1、C2的耐壓也相應(yīng)降低了，因而大大減小了體積和重量。特別是消除了兩組電壓因充放電不一致引起高壓差而打火。

　　如果輸出電壓受某種因素的影響發(fā)生變化時(shí)，取樣電路將其變化量采樣放大，送入比較放大器中與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較放大后送至調(diào)整管的柵極，以改變柵極上的控制電壓，從而改變了