一种32KV电子枪脉冲调制电源制造技术

本发明专利技术涉及一种32KV电子枪脉冲调制电源，涉及电子枪脉冲调制领域。目的在于解决传统电子枪调制电源体积大，不能宽范围连续可调，效率低的问题。本发明专利技术所述调制电源包括前级调制电源、调制器、脉冲变压器和控制器，所述前级调制电源的电压信号输出端与调制器的电压信号输入端和控制器的电压信号输入端连接；控制器的控制信号输出端与调制器的控制信号输入端连接；调制器的调制信号输出端与脉冲变压器的调制信号输入端连接；脉冲变压器输出脉冲高压。本发明专利技术将前级调制电源得到的电压，经过控制调制器的开通关断和脉冲变压器得到脉冲高压。本发明专利技术采用全桥移相模式，使功率管实现ZVS，从而减小了开关损耗，效率可达90％以上。

Pulse power supply for 32KV electron gun

The invention relates to a pulse power supply for 32KV electron gun. The aim is to solve the problems of large volume, wide range and low efficiency of the traditional electronic gun. Including the former level modulation power supply, modulator, pulse transformer and the power modulation controller, voltage signal input voltage signal input controller and voltage signal output end of the front stage modulation power source and modulator is connected; the control signal input control signal output end of the controller and modulator modulation signal input end connection; the modulation signal output end modulator and pulse transformer connected; pulse transformer high voltage pulse output. The invention obtains the voltage obtained by the prior modulation power supply, and then obtains the pulse high voltage through the opening and closing of the control modulator and the pulse transformer. The invention adopts the full bridge phase shifting mode to realize the ZVS of the power tube, thereby reducing the switching loss, and the efficiency can reach more than 90%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子枪脉冲调制领域。
技术介绍
电子枪是一种运用光电效应，利用高功率微波在谐振腔中建立强电场，用以加速由位于谐振腔内的热阴极发射的电子，使电子很快达到相对论速度的装置。它需要具有：1.数十千伏以上的加速电压保证电场的能量。2.能给出足够的脉冲功率。目前有些电子枪脉冲调制电源能够输出符合电子枪需求的电压强度，但是体积普遍很大，如何设计出这样一台高压电源并能在如此局促的体积下安全可靠工作将是面临的难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种32KV电子枪脉冲调制电源，目的在于解决传统电子枪调制电源体积大，不能宽范围连续可调，效率低的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种32KV电子枪脉冲调制电源，包括前级调制电源、调制器、脉冲变压器和控制器，所述前级调制电源的电压信号输出端与调制器的电压信号输入端和控制器的电压信号输入端连接；控制器的控制信号输出端与调制器的控制信号输入端连接；调制器的调制信号输出端与脉冲变压器的调制信号输入端连接；脉冲变压器输出脉冲高压。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述前级调制电源包括整流电路、软启动电路、全桥移相逆变电路、变压器和倍压整流电路，所述整流电路的整流信号输出端与软启动电路的整流信号输入端连接，软启动电路的启动信号输出端与全桥移相逆变电路的启动信号输入端连接，全桥移相逆变电路的逆变信号输出端与变压器的原边连接，变压器的副边与倍压整流电路的逆变信号输入端连接，倍压整流电路的整流信号输出端与控制器的整流信号输入端连接，控制器的控制信号输出端与全桥移相逆变电路的控制信号输入端连接。进一步，所述整流电路包括四个二极管D1至D4，其中D1和D3串联，D2和D4串联，两个串联电路并联。进一步，所述全桥移相逆变电路包括四组开关管Q1至Q4，其中Q1和Q4串联，Q2和Q3串联，两个串联电路并联。进一步，所述变压器的变比为1:20。进一步，所述软启动电路和全桥移相逆变电路之间还串联有LC滤波电路。进一步，所述控制器采用电压反馈方式控制PWM信号的占空比，输出两个相位差180°的PWM驱动脉冲经隔离放大后分别控制两对开关管Q1和Q4以及Q2和Q3同时导通或截止，将直流输入电压变换成高频方波交流电压加到变压器的原边，在变压器的副边经全桥移相逆变电路输出。进一步，所述控制器为SG1525控制器。进一步，所述变压器的原边串联有隔直电容。有益效果：本专利技术将前级调制电源得到的电压，经过控制调制器的开通关断和脉冲变压器得到脉冲高压。本专利技术采用全桥移相模式，使功率管实现ZVS，从而减小了开关损耗，效率可达90％以上。将调制电源得到的前级电压经过控制调制开关的开通关断，经高压脉冲变压器得到高压。由四个二极管组成全桥整流,将220V/50Hz的交流整流成直流，通过软启动电路再输出到LC滤波电路，然后加在由四组开关管组成移相全桥变换电路两端，变换成50kHz的交流通过变压器和高频整流电路输出得到前级约4kV的电压，经过调制器和脉冲变压器升压至32kV。该电源的优点在于利用了变压器的参数,实现了高压电源小型化，尺寸只有4U，工作电压高，开关损耗小，提高了电源的效率。与传统的高压电源比，该方案体积小、从零开始宽范围连续可调、效率及可靠性高。附图说明图1为本专利技术实施例所述的电子枪的原理示意图；图2为本专利技术实施例所述的调制电源的原理示意图图；图3为本专利技术实施例所述的前级调制电源的电路图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示为电子枪的工作原理，电子枪电源的性能参数直接影响到电子枪电子效率、寿命、增益、线性等主要性能指标，所以要求电子枪电源稳定，可靠，且宽范围可调。本实施例提出一种32KV电子枪脉冲调制电源，如图2所示，包括前级调制电源、调制器、脉冲变压器和控制器，所述前级调制电源的电压信号输出端与调制器的电压信号输入端和控制器的电压信号输入端连接；控制器的控制信号输出端与调制器的控制信号输入端连接；调制器的调制信号输出端与脉冲变压器的调制信号输入端连接；脉冲变压器输出脉冲高压。将前级调制电源得到的电压，经过控制调制器的开通关断和脉冲变压器得到脉冲高压。其中前级调制电源由整流电路、软启动电路、全桥移相逆变电路、变压器以及倍压整流电路组成。电源输入通过软启动电路，滤波电路，加在开关管组成移相全桥变换电路两端，变换成50kHz的交流通过变压器和高频整流电路输出得到前级约4kV的电压，经过调制器和脉冲变压器升压至32kV。通过分析参数可知该电源要求输出电压高达32kV，然而却要求体积小，输出从零开始连续可调，如何设计出这样一台高压电源并能在如此局促的体积下安全可靠工作将是面临的难题。以下是该电源的几个设计难点分析：该高压电源必须小型化、高频化，而且效率必须很高。串联谐振软开关技术结合了谐振技术和脉宽调制技术的优点可以很好的满足上述要求。串联谐振式开关变换技术就是应用谐振的原理，使开关器件中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化。当变换器主开关进行换流时产生谐振，迫使主开关上的电压和电流变为零，从而为主开关提供一个零电压或零电流的开关环境。串联谐振式开关变换器原理上可以等效成一个带电阻负载的串联谐振电路。从减小电源体积、减小发热以及降低EMI的角度，采用软开关变换器是必要的。但如果要实现从很低的电压开始宽范围可调，最好的选择就是全桥移相电路，软开关实现时能量由副边电感和原边电感提供，它能在功率器件换流瞬间,实现零电压开关换流,减少开关损耗。因此可以在较宽的负载范围内实现ZVS。移相全桥零电压开关(ZVS)PWM变换器保持了准谐振电路开关损耗小、工作于固定开关频率的优点，且与普通硬开关全桥电路相比，仅增加了一个谐振电感。在换流时利用谐振实现开关器件的零电压开关(ZVS)，消除了开关损耗，提高了电路效率，使电路能工作在更高的频率。要在大的负载范围内实现所有开关器件的ZVS，可在变压器原边串联一个大电感，或增加变压器漏感。电感的增加对变换器性能有相当大的影响，会引起占空比的丢失，同时，输出整流管存在反向恢复过程，在输出整流管上会产生电压尖峰和电压振荡，这需要折中考虑谐振电路的参数选择。本实施例采用全桥移相模式，使功率管实现ZVS，从而减小了开关损耗，效率可达90％以上。将调制电源得到的前级电压经过控制调制开关的开通关断，经高压脉冲变压器得到高压。前级千伏电源由整流电路、软启动电路、全桥移相逆变电路、变压器、倍压整流电路以及控制器组成。由四个二极管组成全桥整流,将220V/50Hz的交流整流成直流，通过软启动电路再输出到LC滤波电路，然后加在由四组开关管组成移相全桥变换电路两端，变换成50kHz的交流通过变压器和高频整流电路输出得到前级约4kV的电压，经过调制器和脉冲变压器升压至32kV。系统主电路采用ZVS全桥移相变换拓扑结构。将前级电源简化得到主电路基本原理如图3所示，图中V1至V4为主开关管；C1至C4为开关管两端并联电容器；且C1＝C2＝C3＝C4，L2为谐振电感；其中包括变压器的漏感，开关变压器包含两绕组，变比为1：20，C5为变压器次级分布电容折算到初级的电容。V1和V3同时导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种32KV电子枪脉冲调制电源，其特征在于，包括前级调制电源、调制器、脉冲变压器和控制器，所述前级调制电源的电压信号输出端与调制器的电压信号输入端和控制器的电压信号输入端连接；控制器的控制信号输出端与调制器的控制信号输入端连接；调制器的调制信号输出端与脉冲变压器的调制信号输入端连接；脉冲变压器输出脉冲高压。

【技术特征摘要】
1.一种32KV电子枪脉冲调制电源，其特征在于，包括前级调制电源、调制器、脉冲变压器和控制器，所述前级调制电源的电压信号输出端与调制器的电压信号输入端和控制器的电压信号输入端连接；控制器的控制信号输出端与调制器的控制信号输入端连接；调制器的调制信号输出端与脉冲变压器的调制信号输入端连接；脉冲变压器输出脉冲高压。2.根据权利要求1所述的一种32KV电子枪脉冲调制电源，其特征在于，所述前级调制电源包括整流电路、软启动电路、全桥移相逆变电路、变压器和倍压整流电路，所述整流电路的整流信号输出端与软启动电路的整流信号输入端连接，软启动电路的启动信号输出端与全桥移相逆变电路的启动信号输入端连接，全桥移相逆变电路的逆变信号输出端与变压器的原边连接，变压器的副边与倍压整流电路的逆变信号输入端连接，倍压整流电路的整流信号输出端与控制器的整流信号输入端连接，控制器的控制信号输出端与全桥移相逆变电路的控制信号输入端连接。3.根据权利要求2所述的一种32KV电子枪脉冲调制电源，其特征在于，所述整流电路包括四个二极管D1至D4，其中D1和D3串联，D2和D...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11