一种大功率高效率速调管的供电电源制造技术

本发明专利技术公开了一种大功率高效率速调管的供电电源，包含灯丝电源、钛泵电源、阴极电源、三台收集极电源，灯丝电源：0～10V连续可调，最大电流：8A。恒流源，电流稳定度1％；钛泵电源(两组)：钛泵电源1，电压0～5kV连续可调，电流0～50μA，保护50nA～1μA；钛泵电源2，电压0～5kV连续可调，电流0～1mA，保护10～200μA；钛泵过流点可以设置，最大电流时输出电压不低于3kV，过流送出保护信号,切断系统高压输出。本发明专利技术设计了一种多级降压收集极速调管的供电电源，其阴极最高电位为

【技术实现步骤摘要】
一种大功率高效率速调管的供电电源


[0001]本专利技术涉及速调管
，尤其是一种大功率高效率速调管的供电电源。

技术介绍

[0002]在通信和电视广播等应用场合，对末级放大速调管的效率要求较高；在一些粒子加速器高频和微波功率源应用场景，也有高效率速调管的要求。此类应用的速调管有个共同特点是频带较窄或是点频工作，速调管可以通过优化耦合腔设计和降低导流系数等方法提高效率
[1]，如用于正负电子储存环的P波段连续波速调管工作频率为点频400.8MHz，输出功率503kW时，效率达64.5％
[2]。为满足雷达和深空探测等应用需求，还需要多种类型的宽带速调管。
[0003]而目前速调管的供电电源，其阴极最高电位有限，不能适应不同速调管工作电压调节的需要。
[0004]为此，我们提出一种大功率高效率速调管的供电电源解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种大功率高效率速调管的供电电源，以解决上述
技术介绍
中提出的目前速调管的供电电源，其阴极最高电位有限，不能适应不同速调管工作电压调节的需要的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种大功率高效率速调管的供电电源，其包括灯丝电源、钛泵电源、阴极电源、三台收集极电源，
[0008]灯丝电源：0～10V连续可调，最大电流：8A。恒流源，电流稳定度1％；
[0009]钛泵电源(两组)：钛泵电源1，电压0～5kV连续可调，电流0～50μA，保护50nA～1μA；钛泵电源2，电压0～5kV连续可调，电流0～1mA，保护10～200μA；钛泵过流点可以设置，最大电流时输出电压不低于3kV，过流送出保护信号,切断系统高压输出。
[0010]阴极电源(可工作于脉冲工作状态和直流工作状态)：
[0011]直流工作状态：电压在
‑
2～
‑
15kV(相对于地)连续可调，最大直流电流1.3A；电压稳定度：≤0.005(工作点电压8～11kV)；
[0012]脉冲工作状态：工作脉宽50μs～5ms可调，脉宽能够50μs启动，步进10μs；重复频率50～500Hz可调，频率能够50Hz启动，步进10Hz；工作比0.5～80％(数显、工作比连续可调)；顶降：＜3％，顶冲：＜5％，脉冲上升沿、下降沿不超过5μs。
[0013]收集极电源：V
C2
＝0～12kV，电流0.5A；V
C3
＝0～9kV，电流0.5A；V
C4
＝0～6kV，电流0.5A。
[0014]在进一步的实施例中，根据已有指标计算阴极电源功率P
K
＝15kV
×
1.3A＝19.5kW；收集极2电源功率Pc2＝12kV
×
0.5A＝6kW；收集极3电源功率Pc3＝9kV
×
0.5A＝4.5kW；收集极4电源功率Pc4＝6kV
×
0.5A＝3kW；灯丝电源功率P
F
＝10V
×
8A＝80W；测试电源
系统输出最大功率为上述电源功率之和约33kW。
[0015]在进一步的实施例中，各组件采用模块化设计。
[0016]在进一步的实施例中，各收集极电源与阴极电源采用共负极模式，收集极电源能独立进行工作，收集极1与管体同一电位，通过电流表直接与管体相连；其它收集极通过电流表连接各自的电源输出正端。
[0017]在进一步的实施例中，所述在各收集极电源输出端分别串联二极级组件V1、V2和V3，当打火点2发生时，回路中阴极电源输出电压减去收集极电源C2输出电压即为加在二极管V1阴阳之间的反向电压，二极管具有截止状态，阻止打火电流的上升，当打火点3发生时，回路中收集极电源C2电压减去收集极电源C3电压即为加在二极管V2阴阳之间的反向电压，二极管V2具有截止状态，阻止打火电流的上升。
[0018]在进一步的实施例中，所述电源系统具有从脉冲到连续波工作的转换功能，实际工作方式分为四个基本步骤：
[0019]步骤一：非降压脉冲测试模式，阴极电源接固态调制器组件对速调管阴极供电，调制器工作在脉冲模式，此时速调管连接本系统接线盒对应的F端子、K端子和管体端子，三路收集极端子不连接，控制固态开关工作在脉冲状态，先用较窄脉宽工作，再占空比从低往高慢慢调节；
[0020]步骤二：非降压直流测试模式，电路连接同步骤一，待速调管脉冲测试稳定后，一直提高工作比，直到直流状态；
[0021]步骤三：降压脉冲测试模式图，阴极电源接固态调制器组件对速调管阴极供电，调制器工作在脉冲模式，此时速调管连接本系统接线盒对应的F端子、K端子和管体端子，三路收集极端子分别连接速调管C2、C3、C4，控制固态开关工作在脉冲状态，占空比从低往高慢慢调节；
[0022]步骤四：降压直流测试模式图，电路连接同步骤三，待速调管脉冲降压测试稳定后，一直提高工作比，直到连续波状态；此状态也为速调管的最终工作状态，需进行长期连续运行测试，并进行微波高频测试，高频开始测试时也可以设置固态开关工作在脉冲状态，重复步骤三，直到速调管能够连续波稳定运行。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术设计了一种多级降压收集极速调管的供电电源，其阴极最高电位为
‑
15kV，四个收集极相对于管体的电位分别为0V、
‑
3kV、
‑
6kV和
‑
9kV，最大输出平均功率为33kW，电源采用共阴极的并联供电方案，各电源电压独立从零到最大值连续可调，适应不同速调管工作电压调节的需要。在电源输出高压总流支路设计有固态调制开关组件，其占空比可以从零到100％可调，先用小占空比调试，逐步老炼，以达到直流运行状态，避免速调管热测初期易打火对速调管造成的损坏。同时针对速调管阴极对管体电气打火、收集极对管体或收集极之间打火等问题，从电源柘朴上进行隔离设计，出现打火时进行快速关断和隔离，减小打火能量对速调管的损伤。研制电源样机与速调管进行了联合测试，测试结果显示电源满足速调管的热测要求，并且可以24小时连续稳定运行。
附图说明
[0024]图1为本专利技术电源测试系统原理图；
[0025]图2为打火保护电路图；
[0026]图3为打火保护测试波形记录图；
[0027]图4为工作模式切换说明图；
[0028]图5为电源测试系统实物图；
[0029]图6为脉冲/直流模式输出波形记录图；
[0030]图7为整机8小时连续运行测试数据图。
具体实施方式
[0031]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率高效率速调管的供电电源，其特征在于：其包括灯丝电源、钛泵电源、阴极电源、三台收集极电源，灯丝电源：0～10V连续可调，最大电流：8A。恒流源，电流稳定度1％；钛泵电源(两组)：钛泵电源1，电压0～5kV连续可调，电流0～50μA，保护50nA～1μA；钛泵电源2，电压0～5kV连续可调，电流0～1mA，保护10～200μA；钛泵过流点可以设置，最大电流时输出电压不低于3kV，过流送出保护信号,切断系统高压输出。阴极电源(可工作于脉冲工作状态和直流工作状态)：直流工作状态：电压在
‑
2～
‑
15kV(相对于地)连续可调，最大直流电流1.3A；电压稳定度：≤0.005(工作点电压8～11kV)；脉冲工作状态：工作脉宽50μs～5ms可调，脉宽能够50μs启动，步进10μs；重复频率50～500Hz可调，频率能够50Hz启动，步进10Hz；工作比0.5～80％(数显、工作比连续可调)；顶降：＜3％，顶冲：＜5％，脉冲上升沿、下降沿不超过5μs。收集极电源：V
C2
＝0～12kV，电流0.5A；V
C3
＝0～9kV，电流0.5A；V
C4
＝0～6kV，电流0.5A。2.根据权利要求1所述的一种大功率高效率速调管的供电电源，其特征在于：根据已有指标计算阴极电源功率P
K
＝15kV
×
1.3A＝19.5kW；收集极2电源功率Pc2＝12kV
×
0.5A＝6kW；收集极3电源功率Pc3＝9kV
×
0.5A＝4.5kW；收集极4电源功率Pc4＝6kV
×
0.5A＝3kW；灯丝电源功率P
F
＝10V
×
8A＝80W；测试电源系统输出最大功率为上述电源功率之和约33kW。3.根据权利要求1所述的一种大功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：李运海，
申请(专利权)人：合肥质子跃动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：