磁控管测试台高压脉冲电源设计

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1、第l3卷第2期2011年2月鼹钸雾Vo1．13No．2Feb．2011doi：lO．3969／j．issn．1563-4795．2011．02．012磁控管测试台高压脉冲电源设计李承朋(上海同济大学中德学院，上海200092)摘要：文中主要阐明了高压脉冲电源的工作原理、主要设计思路和设计过程。说明了安全性、可靠性、维修性以及环境适应性的措施。对于整个高压脉冲电源的设计具有较强的参考价值，特别是针对脉冲电压较高、脉冲频率相对也高的电源。关键词：高压脉冲电源；磁控管测试；高功率M0S驱动；调制稳流系统0引言4．5的电源变压器以及整流滤波系统。调制开关为4只MOS管IXFN32N120

2、串联开关，可以通过控制磁控管测试台的主要部件为高压脉冲电源，电路控制其开通和关断。当其开通时，便输出该部件是磁控管测试台的核心部件。该部件的主1300V左右的直流高压。当其断开时，输出零电要功能为分别产生输出电压为一4500V、输出电流压。均压网络的作用则是为了稳定四个MOS管大于等于10A、脉冲宽度分别为0．51zs和2．51xs的IXFN32N120上的电压．由于这四个MOS管两种脉宽，他们所对应的输出电压都为一4500V。IXFN32N120的型号完全相同。因此为使这四个通过电源箱架上的脉宽转换开关的控制，可以使MOS管IXFN32N12O能够正常工作，加在它们上脉冲电源输

3、出不同脉宽的脉冲，他们频率也不相面的电压也必须一样。脉冲电源的触发脉冲直接同，脉宽为0．5s的脉冲对应的输出频率为由脉冲信号发生器产生，然后经控制电路、驱动750Hz；脉宽为2．5txs的脉冲对应的输出频率为电路放大隔离后输入至调制开关。控制电路同时250Hz起到过压过流保护作用，它先对将高压电源的直流输出电压和电流取样，并输入控制电路，然后l脉冲电源工作原理通过控制电路的比较分析，确认是否过压或者过流．若出现过压或者过流。则控制电路输出零电交流电压220V50Hz输入后，分别送至高压平，调制开关停止工作。当调制开关导通，高压电源、控制电源及灯丝电源。其中高压电源是线电源经调制开

4、关向脉冲变压器初级放电，再经1：性电源，可以输出最高1300V的直流高压(连续4脉冲变压器放大后输出到磁控管负载，负载脉可调)，涉及的主要器件有：200W的调压器，1：冲电压最高为5000V。1．1高压电源根据技术要求。虽然该脉冲电源峰值功率为45kW，但平均功率很低，按脉冲工作状态1计算，平均功率为17W；按脉冲工作状态2计算，平均功率为28W。因此本设计的高压电源按输出功率为100W来设计足以满足要求。本设计的高压电源采用线性电源．为便于电压调整，输人使用200W调压器fTDGC2—图1脉冲电源原理框图0．2KVA)，之后经1：4．5电源变压器升压，并经整收稿日期：2010—

5、11-27流滤波后输出直流高压，其体电路见图2，图中WWW．ecda．cn2011．2电手无器件主用41第13卷第2期电手元器件盔用Vol_13No．22011年2月ElectronicComponent&DeviceApplicationsFeb．20111On、腊一曼2。。w{高}压器(幸．．)(14}5)／ppⅢ1H[R21_C1一一_C2。60uF60uF[R102lR350Q图2高压电源电路图的主要元器件参数为：图。其中，XS7的输入是通过隔离变压器输入，电源变压器：输入220V，变比1：4．5，功率其隔离电位为3000VDC，可以保证调制开关的对100W地绝缘。XS8

6、的输人为脉冲发生器产生的脉冲经整流桥：DQL0503(3000V，0．5A)过控制器以后的输入。IXDN414为高功率MOS驱滤波电感：1H，0．1A(自制)动。其输入电源为经过隔离后的低压15V输入，滤波电容：1500V60F(自制)输入信号是脉冲发生器产生的脉冲信号在其经过在电源电路的输出端有控制电路，它可以将IXDN414高功率MOS驱动器的驱动以后，输入至提取的输出电压和输出电流取样，而且控制板具MOS管，实现对MOS管的驱动。有过压、过流保护功能，其过压保护点为1300V，过流保护点为0．1A，因此出现过压或过流任一故障，控制板都会封锁触发信号，使调制开关关断，高压电源

7、也就无输出。1．2控制电路图3所示为控制电路的电路图。图中，触发输入经过一个跟随器以后与过流故障和过压故障一起输入一个与门。当无过流故障或者过压故障图4调制开关每只MOS管的驱动电路图时．与门输出端随着触发输入端的电平变化而变1．4调制开关及均压网络化。当存在过流故障或者过压故障或者两者兼而有之时，其输入端将出现低电平，那么无论触图5所示为调制开关为4只MOS管串联的组合发输入端的电平如何变化，与门输出端都为低开关电路图。MOS管型号为IXYS公司的电平，即无电压输出。这样就能保