雷達發射機大功率高壓電源設計的思路和方法

現就某雷達發射機高壓電源設計的思路和設計方法作一介紹。

主要技術要求

1)輸入電壓 ～220V/400Hz(±5%)。

2)輸出管體高壓

電壓 UA=20～25kV，穩壓，連續可調;

電流 Ia≥15mA，脈沖電流Iap≥1A;

電壓穩定度Sv≤10-3(輸入電壓±5%變化);

負載穩定度Si≤2.5×10-3(負載由空載到滿載);

紋波≤10-4。

3)輸出收集極高壓

電壓Uc=15～18kV;

電流Ic≥85mA，脈沖電流Icp≥5.5A;

紋波≤5×10-3。

4)環境溫度

工作環境溫度(-15～55)℃;

貯存溫度(-45～75)℃;

濕度+40℃，(95±3)%。

5)平均無故障時間

MTBF≥1000h

設計思路

1)設計宗旨高可靠性、低故障率，在高溫、高濕、高鹽霧的工作環境中確保電源穩定可靠工作,無放電、電暈、跳火等現象發生，并要求體積小、重量輕,便于安裝調試和維修。

2)技術指標

——目前一般高壓穩壓電源有開關型電源、線性串聯型電源和線性并聯型電源及初級穩壓型電源。由于對高穩定度和超低紋波的要求，本設計選用線型電路。

——由于柵控行波管采用收集極降壓，因而需要一組穩壓電源和一組不穩壓電源，一般是設計兩組穩壓電源供電，該方式對行波管有以下的缺陷：需要兩只高壓變壓器，且整流橋和濾波電容器需要耐壓很高(輸出直流電壓+管壓降)。兩組高壓供電，不能滿足行波管同步加電和同步斷電要求，易造成兩組輸出電壓的壓差過大而引起行波管收集極對地打火而造成故障。

因而，我們設計了一個具有獨特特點的雙回路高壓電源，完全克服了以上的缺陷，非常適用于行波管的使用。

原理框圖如圖1所示原理簡介

輸入400Hz/220V電源，經高壓變壓器升壓變換后，輸出兩路交流高壓分別送入兩組整流器及濾波器，其中一組作為收集極電壓(Uc=15～18kV，Ic=85mA，而不需要專門做收集極高壓，這是該電路的獨特之處)送入行波管收集極。另外，將整流濾波后的兩組直流電壓串聯，經調整管G穩壓后輸出穩定度很高的直流電壓(UA=20～25kV，Ia≥15mA，穩壓可調)給行波管的同步極。在調整管G的陰極和兩整流器串聯點之間接一個高壓硅柱D3，對調整管G構成過壓保護電路，調整管G出現的最高電壓就是整流器V1空載時的輸出電壓。所以調整管G可以選耐壓很低的管子。同時濾波電容C1、C2的耐壓也相應降低了，因而大大減小了體積和重量。特別是消除了兩組電壓因充放電不一致引起高壓差而打火。

如果輸出電壓受某種因素的影響發生變化時，取樣電路將其變化量采樣放大，送入比較放大器中與基準電壓進行比較放大后送至調整