空投型雷达发射机阴极高压电源设计
来源： 作者： 发布时间：2015-04-10 10:05:35 浏览量：另外，从发射机测试的频谱来看，寄生输出处正是高压电源的逆变频率。由于行波管电源纹波的频率取决逆变频率，逆变频率采用100 kHz，其相位噪声峰将相隔200 kHz，离开载频距离很远，对整体来说相位噪声则小得多。因此，在器件性能和工作条件许可的条件下，提升阴极高压电源的逆变频率，可以改善发射机频谱纯度，且利于阴极高压电源的小型化和逆变效率提高。
1．2．3 全桥逆变器的软开关谐振电感器种类
高压开关电源的开关管工作在开关状态，大幅提高开关频率，就可以提高变换效率。在原20 kHz左右硬开关工作方式时，开关损耗较小，在开关频率提高后，已变得十分严重。将传统的PWM技术与谐振技术相互结合，采用软开关谐振变换技术，实现了零电压状态的开关变贴片电感换，有效解决了高频条件下的开关损耗问题，极大地减小阴极高压电源的体积、减轻重量，并减少对散热系统的技术压力，为发射机的小型化提供必要的基础。文中采用变压器的漏感和MOSFET的结电容以及谐振电感构成谐振电路。
1．2．4 串级式输出高压
以往高压电源的高压隔离变压器通常只有一个次级，随着输出电压增高，次级绕组电压变得更高，同时高耐压的高压电路元件稀少且昂贵，这些都增大了设计难度。而阴极高压电源采用新的串级式倍压输出形式，即采用一个高压变压器输出多个串联的次级绕组，每个次级绕组可以选用较大功率的整流电路，然后将它们的输出端串接在一起，相当于将多个高压电源串接在一起，这样每一路都可选用耐压要求低的元器件，容易在货架产品中选型。此外，高压变压器次级为多个串联绕组，每个绕组耐压要求低，也简化了高压绝缘要求。这为解决大功率高输出和对发射机占空比适应性宽提供了很好的解决途径。串级式输出阴极高压电源的效率高、功率密度大，对发射机占空比适应性宽，研制周期短，有利于提高发射机的系统性能。
2 阴极高压电源的工程实现
2．1 主电路关键元件的选定
(1)半导体功率开关器件的选定。阴极高压电源逆变频率较高，因此全桥电路中功率开关器件选择MOSFET。根据峰值功率估算谐振回路中的峰值电流和平均电流并考虑到足够的余量，选用IR公司峰值电流500 V／20 A的IRF460，就能够满足阴极高压电源功率转换电路可靠工作的需要。
(2)谐振电感。根据对全桥电路的分析，要提高阴极高压电源的效率，就必须减小开关损耗，实现MOSFET的软开关，于是谐振回路的谐振电感量就成为关键因素。要实现MOSFET软开关的必要条件是，储存在谐振电感中能量，必须要大于在最大过渡时间内储存在MOSFET输出电容和变压器初级绕组电容中的能量的总和，谐振回路中的能量转换可表示为
其中，Cmos为MOSFET的结电容，已知IR460的结电容为860 pF，可以求得谐振电感为
实际取谐振电感厂家电感240μH。
(3)高频隔离变压器。阴极高压电源的高频隔离变压器，采用相应功率容量大且损耗低的高频非晶矩形磁芯。初级绕组匝数
取整数为11匝，考虑到变压器的损耗以及在电网电压最低时也应当保证高压输出值保持在15 kV，选择初级绕组匝数为16匝。因为采用串级式高压电路，由5个二倍压电路串联输出高压，所以次级绕组可以分为5个相同并互相隔离的次级小绕组，以其中一个小绕组匝数的计算为例。
高频隔离变压器的处的工作频率较高，为减少集肤效应产生的铁损，减低铁芯温升，因此选用0．2 mm的铜箔制作初级绕组，共15匝；次级绕组选用0．2 mm的漆包线绕制5个相同并互相隔离的小绕组，每个105匝。
(4)高压整流二极管。高压整流二极管是倍压电路的重要元件，选定原则有3个：高压输出平均电流、耐压余量、反向恢复时间。因为阴极高压电源采用串级倍压电路输出15 kV高压，使用了5组二倍压整流电路串联，每组倍压电路只承受3 kV电压，所以大大降低了对高压整流二极管的耐压要求，只要选择1．5倍以上耐压即可。高压整流二极管的耐压要求降低后，就选择输出平均电流大，反向恢复时间短的型号，以降低二极管的导通损耗，选择5只1 000 V／1 A／75 差模电感器ns的快恢复二极管串联就能满足使用要求。
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