磁控管测试台高压脉冲电源设计

　　0 引言

　　磁控管测试台的主要部件为高压脉冲电源，该部件是磁控管测试台的核心部件。该部件的主要功能为分别产生输出电压为-4500V、输出电流大于等于10A、脉冲宽度分别为0.51μs和2.5μs的两种脉宽，他们所对应的输出电压都为-4500V。

　　通过电源箱架上的脉宽转换开关的控制，可以使脉冲电源输出不同脉宽的脉冲，他们频率也不相同，脉宽为0.5μs的脉冲对应的输出频率为750Hz：脉宽为2.5μs的脉冲对应的输出频率为250Hz。

　　1 脉冲电源工作原理

　　交流电压220V 50Hz输入后，分别送至高压电源、控制电源及灯丝电源。其中高压电源是线性电源，可以输出最高1300V的直流高压(连续可调)，涉及的主要器件有：200W的调压器，1：4.5的电源变压器以及整流滤波系统。调制开关为4只MOS管IXFN32N120串联开关，可以通过控制电路控制其开通和关断。当其开通时，便输出1300V左右的直流高压。当其断开时，输出零电压。均压网络的作用则是为了稳定四个MOS管IXFN32N120上的电压，由于这四个MOS管IXFN32N120的型号完全相同，因此为使这四个MOS管IXFN32N120能够正常工作，加在它们上面的电压也必须一样。脉冲电源的触发脉冲直接由脉冲信号发生器产生，然后经控制电路、驱动电路放大隔离后输入至调制开关。控制电路同时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平，调制开关停止工作。当调制开关导通，高压电源经调制开关向脉冲变压器初级放电，再经1：4脉冲变压器放大后输出到磁控管负载。负载脉冲电压最高为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，输入使用200W调压器(TDGC2-0.2KVA)，之后经1：4.5电源变压器升压，并经整流滤波后输出直流高压，其体电路见图2，图中的主要元器件参数为：

　　电源变压器：输入220V，变比1：4.5，功率100W

　　整流桥：DQL0503(3000V，0.5A)

　　滤波电感：1H，0.1A(自制)

　　滤波电容：1500V 60μF(自制)

　　在电源电路的输出端有控制电路，它可以将提取的输出电压和输出电流取样，而且控制板具有过压、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，高压电源也就无输出。