安全可靠的高压脉冲电源设计.doc
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1、安全可靠的高压脉冲电源设计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051s和25s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05s的脉冲对应的输出频率为750Hz:脉宽为25s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
2、的主要器件有:200W的调压器,1:45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
3、,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。11 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1:45电源变压器升
4、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1:45,功率100W整流桥:DQL0503(3000V,05A)滤波电感:1H,01A(自制)滤波电容:1500V 60F(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01A,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。12 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
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