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雷达发射机大功率高压电源的设计思路和方法

2020-11-25 11:37 公司动态 已读

  为了满足雷达系统对改进因子的指标要求,对管体高压的稳定性和波纹度有很高的要求。为了提高行波管的效率,一般采用集电极下拉法,使其高压电源由两组组成,一组是高压调节管体稳压电源,另一组是收集极高压不稳压电源。

  现在,将对雷达发射机的特定高压电源的设计思路和方法进行介绍。

雷达发射机大功率高压电源的设计思路和方法

  一、大功率高压线性电源主要技术要求

  1)输入电压〜220 V / 400 Hz(±5%)

  2)出口管高压

  电压UA = 20〜25 kV,电压稳定,连续可调;

  电流Ia≥15 mA,脉冲电流Iap≥1 A;

  电压稳定度Sv≤10-3(输入电压变化5%);

  负载稳定性Si≤2.5×10-3(从空载到满载的负载);

  波纹≤10-4。

  3)输出集电极极高的电压

  电压Uc = 15≤18 kV;

  电流Ic≥85 mA,脉冲电流Icp≥5.5 A;

  波纹≤5×10-3。

  4)环境温度

  工作环境温度(-15〜55)℃;

  储存温度(-45〜75)℃;

  湿度+ 40((95±3)%。

  5)平均无故障时间

  MTBF≥1000小时

  二、大功率高压线性电源设计思路

雷达发射机大功率高压电源的设计思路和方法

  1)设计原理:高可靠性,低故障率,电源在高温,高湿,高盐雾的工作环境下稳定可靠的工作,无放电,电晕,闪络等,要求体积小,重量轻,安装,调试方便等一下

  2)技术指标

  -当前,高压线性稳压电源包括开关电源,线性串联电源,线性并联电源和初级稳压电源。由于对高稳定性和极低纹波的要求,本设计中使用了线性电路。

  -由于市电控制行波管使用集电器关闭,因此需要稳压电源组和稳压电源组。通常,为电源设计了两组稳压电源。该方法对于行波管具有以下缺点:它需要两个高压变压器,并且整流桥和滤波电容器必须承受高电压(直流输出电压+管压降)。两组高压电源不能满足行波管同步开关的要求,容易引起两组输出电压之间的电压差过大,引起行波管集电极点火。并导致失败。

  因此,我们开发了一种具有独特性能的两回路高压电源,该电源完全克服了上述缺陷,非常适合行波管的使用。

  三、双回路高压电源工作原理简介

  400 Hz / 220 V输入电源升压高压变压器后,将两个交流高压发送到两组整流器和滤波器,其中一组用作集电极电压(Uc = 15〜18 kV,Ic = 85 mA,不需要)特别设计用于收集极高的电压(这是该电路的独特功能)并将其发送到行波管的收集电极。此外,两组直流电压经过整流和滤波后串联连接,并且在通过控制管G稳定后,稳定的直流电压(UA = 20×25 kV,Ia≥15 mA,可调电压)输出到行波管。极。高压硅柱D3连接在稳压器G的阴极和两个整流器的串联连接点之间,以形成稳压器G的过压保护电路。空载时,调节器G上出现的最高电压是整流器V1的输出电压。因此,调节管G可以是具有非常低的耐压性的管。同时,滤波电容器C1和C2的介电强度相应降低,这大大减小了体积和重量。尤其是,由于不一致的充电和放电导致的高电压差,不会触发两组电压。

  当输出电压由于某些因素而变化时,采样电路会对变化进行采样并放大,然后将其发送到比较器放大器以与参考电压进行比较,然后将其发送到调节器的栅极以改变栅极的控制电压。这将改变调节器管道上的管道压降,使输出电压保持不变,并达到稳定电压的效果。

  为了有效消除高湿环境中的高压放电,电晕和电弧以及点火故障,高压变压器,高压整流器模块和过滤器组合成独立的油浸式高压整流器模块(即“高压组件”)和具有体积和接地的外壳大大减轻了重量,易于安装。与行波管通用电源相比,重量大大减轻,体积减少了一半以上。

  (1)调节管流量的IM计算

  IM = IA + I0(1)

  其中:IA是行波管体的电流IA = 15 mA;

  I0是检测电路和通风电阻上的电流,I0 = 3 mA。

  然后IM = 15 + 3 = 18 mA

  设定管压力值的计算

  1)最小管压降UAKmin

  UAKmin = UA0 +美国(2)

  公式中:UA0为调压器管正常工作时的管压降,UA0 = 2.5 kV;

  US是调节输出的电压设置范围,US = 25-20 = 5 kV。

  然后UAKmin = 2.5 kV + 5 kV = 7.5 kV

  2)最大管压降值

  (1)计算常规稳压电路的最大管压降值

  如果电源电压波动+ 5%,并且没有负载(使用电容滤波),则控制器输入电压Uin为40.87

  此时的管道压降值为UAK = Uin-UA = 40.87-20 = 20.87 kV

  此时,切断调节管时的管压降值(输出电压UA = 0)

  UAKmax = Uin = 40.87 kV

  因此,如果将两组电源用于独立电源,则控制管的耐压必须大于40.87 kV。目前难以选择这种类型的控制管。双回路高压电源组显着降低了调节管的耐压性。

  (2)双回路高压电源调节管的最大管压降值

  由于来自U1和UC的调节管的输入电压是串联连接的,因此UA = U1 + UC

  如果电源电压波动+ 5%,并且调节器管道关闭(输出电压UA = 0),则最大管道压降为调节器管道的UAKmax。

  最大UAKmax = UA-UC = 40.87 kV-18.9 kV = 21.97 kV

  为此,您可以选择介电强度大于21.97 kV的调节管,该调节管易于选择。

  PAM计算设定管的最大功耗

  PAM = UAK×IA(3)

  在公式中:UAK是网络的电压波动+ 5%,在20 kV输出电压下的管电压降,

  UAK =(20 + 7.5)x 1.05-20 = 8.88 kV;

  IA = 18 mA。

  然后PAM = UAKIA = 8.88×103×18×10-3 = 159.84 W.

  根据以上计算,选择了由北京开发的小型金属陶瓷晶体管T9730。该管体积小,重量轻,性能稳定可靠,完全满足带有两个回路的稳压电源调节器的要求。主要技术参数是

  最大电阻电压30kV

  最大电流300mA

  最大功耗300W

雷达发射机大功率高压电源的设计思路和方法

  四、放大电路的比较设计

  该电路使用三极管分压器的采样反馈,精密稳压管作为参考,集成运算放大器电路作为比较放大器电路,并设计为可独立安装和测试的模块。

  具有两个回路的高压电源的测试数据

  1)管体高压

  电压UA = 20〜25 kV调节电压,连续可调;

  电流IA = 15 mA;

  拉伸稳定性SV = 0.1%;

  电流稳定性Si = 0.1%;

  纹波2V。

  2)收集极高的压力

  电压UC = 18 kV±2 kV;

  电流IC = 70mA;

  纹波电压13V。

  电源适配器性能良好,工作稳定可靠,行波管的抗火能力强,具有良好的防护功能,在同类高压电源中处于领先地位。

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