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1、1996年5月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSMay,1996负载配置对进入射频管热丝脉冲能量的影响冯文荃张 华(南京大学物理系,210008)(南京南天加速器公司,210036)摘 要 大功率高压脉冲变压器次级双绕组灯丝馈电时,两绕组平衡不良及负载不对称配置可能引起脉冲能量严重进入射频管热丝,影响进入热丝脉冲能量的因素有负载配置方式,两绕组平衡程度,脉冲宽度及幅度,平衡电容的大小,等效灯丝阻抗及脉冲变压器本身的有关参数等,其中主要因素为负载配置方式。定量分析表明:负载对称配置具有明显的优越性;脉冲后进入热丝的能量比脉冲内大很多。关键词 射频管
2、 热丝 双绕组 脉冲变压器 对称配置ABSTRACTTwotypesofbifilarwindingonthesecondaryofahigh2powerpulsetransformerarediscussed.Becauseofsomevoltagenonequilibriumbetweentwowindingsandloadasymmetricaldispositionforthewindingsthepulseenergywillintrudeintothecathodeheater.Thefactorswhichaffectthepulseheatingenerg
3、yaretheloaddisposition,theHVpulseequilibriumlevelbetweentwowindings,thepulsewidthandamplitude,thevalueofequilibri2umcapacitor,theequivalentheaterresistance,andpulsetransformerparametersetc.ofwhichthemainfactoristheloaddisposition.Thequantitativeresultsshowthatloadsymmetricaldis2positionha
4、sanotableadvantageandthepulseheatingenergyafterapulseismuchgreaterthanduringthepulse.KEYWORDStube,heater(filament),pulsetransformer,bifilarwinding,symmet2ricaldispositon.0 前 言雷达加速器的高功率射频管阴极脉冲调制要求灯丝与阴极处于同样的高脉冲电位。这就提出了如何提供低压大电流功率给灯丝又不影响高压脉冲供给的问题。目前普遍采用具有次级双绕组的脉冲变压器和初次级之间高压脉冲隔离脉且级间分布电容很小的灯丝变
5、压器两种方法。按电流类型,热丝供电方法可分为直流与交流两种。直流供电有低压直流电源在低压端的次级双绕组脉冲变压器,这种方法不适用于大灯丝电流情形;另一种是直流电源在高压脉冲端,需要把大体积的滤波电感及整流元件放置在高压端。交流供电有次级双绕组式脉冲变压器供电和采用具有很小分布电容的隔离灯丝变压器供电两种方法。在雷达领域,为了达到更高的改善因子,灯丝采用间断式非同步交流电源与同步交流[1]电源供电方式。在加速器领域,广泛采用具有双绕组次级结构的脉冲变压器来供给大功率射频管调制脉冲及加热灯丝功率。但是两绕组之间平衡不良及负载的非对称配置可能引起脉冲能量严重进入热丝。特别是对于
6、高压宽脉冲情况,这是一个必须重视的问题。进入热丝的脉冲能量将会提高热丝温度。对于磁控管,由于其灯丝处于强直流磁场中,进入1995年5月4日收到原稿,1995年11月27日收到修改稿©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第8卷第2期强 激 光 与 粒 子 束Vol.8,No.2170强 激 光 与 粒 子 束第8卷热丝的脉冲电流还会使热丝受到力的作用。目前普遍采用加适当的平衡电容及负载对称配置的办法作为减小这些不良影响的措施。1 电路分析两种脉冲变压器次级双绕组灯丝供电方式如图1(a)及
7、(b)所示。两者的共同点是通过脉冲变压器两个次级绕组提供射频管的灯丝。两绕组结构及工艺上的不平衡,产生电磁耦合不平衡电压$E加在射频管热丝两端。两者的不同点不仅在射频管的平均电流分配,而且通过两个绕组的脉冲电流由于负载接法不同也略有不同。方案(b)明显优于方案(a)。从表面上看,只要加上平衡电容就可以减小这种不平衡。由于平衡电容处于脉冲变压器的高压端,且容量较大,耐压上千伏的高频电容体积较大,所以容量不容许取得很大。Fig.1BifilarwindingheatercircuitsonthesecondaryofHVpulse
