用于行波管的小型化钛泵高压电源设计.pdf

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1、２０１７年２月舰船电子对抗Feb．２０１７第４０卷第１期SHIPBOARDELECTRONICCOUNTERMEASUREVol．４０No．１用于行波管的小型化钛泵高压电源设计王杰，杨亮，付寒瑜（中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏扬州２２５００１）摘要：为了满足雷达发射机中行波管的钛泵电源的高电压、高功率密度等要求，设计了一种小型化钛泵高压模块电源，该电源主功率电路为级联式流馈推挽DC‐DC变换器，高压输出采用四倍压结构，输出电压为３．６～４．０kV，最大输出功率为１０W。该模块电源具有宽输入、小体积、低功耗、高功率密度及过流保护功能等。关键词

2、：钛泵电源；行波管；推挽中图分类号：TN８６文献标识码：A文章编号：CN３２‐１４１３（２０１７）０１‐０１０８‐０４DOI：１０．１６４２６／j．cnki．jcdzdk．２０１７．０１．０２４DesignofMiniaturizedTitaniumPumpHighVoltagePowerSupplyforTraveling‐waveTubeWANGJie，YANGLiang，FUHan‐yu（The７２３InstituteofCSIC，Yangzhou２２５００１，China）Abstract：Inordertosatisfyhighvoltage

3、，highpowerdensityandotherrequirementsoftitaniumpumppowersupplyoftraveling‐wavetubeinradartransmitter，thispaperdesignsaminiaturizedtitaniumpumphighvoltagemodulepowersupply．Themainpowercircuitofthispowersupplyiscascadecurrent‐fedpush‐pullDC‐DCconverter，thehighvoltageoutputadoptsq

4、uadruplervoltagestructure．Theoutputvoltageis３．６～４．０kV，themaximumoutputpoweris１０W．Themodulepowersupplyisprovidedwithbroadinput，smallvolume，lowpowerconsumption，highpowerden‐sityandover‐currentprotectionfunctionandsoon．Keywords：titaniumpumppowersupply；traveling‐wavetube；push‐pull及

5、耐压绝缘等。目前，常见的钛泵电源由SG１５２５０引言［２］控制芯片和推挽电路构成，存在负载调整率高、动行波管作为雷达发射机中的重要关键件，其能态响应慢、电源体积大等问题。否可靠稳定地工作直接关系到发射机乃至整个雷达本文选用级联式DC／DC变换器控制芯片系统的性能。而行波管工作的前提是要求管内必须LM５０４１来设计钛泵高压电源，分别从钛泵高压电达到一定的真空度，利用钛泵来维持电子腔内的高源的工作原理、相关参数设计、电路仿真等方面做真空度，其性能与行波管的使用寿命密切相关。结介绍。合当前对行波管发射机的模块化和体积要求，研究１电路原理一种小体积、低功耗及

6、高可靠性的钛泵电源具有广泛的应用前景。因为钛泵电源位于发射机内部，要钛泵电源由前级buck电路与后级推挽电路级［１］求其具有体积小，低损耗、高可靠性，所以在设计联而成，其电源框图如图１所示。其中，推挽电路开电源时，需要考虑电源的拓扑及结构、变压器的次级关管导通占空比为固定５０％，前级buck与输出电多匝数引起的分布电容和漏感问题、功率的热耗散路构成闭环回路，通过调节buck中的开关管占空比收稿日期：２０１６０６２４第１期王杰等：用于行波管的小型化钛泵高压电源设计１０９［３］实现输出电压的调节。图１钛泵电源原理框图此时，输出电压可以表示为：D×Vin图

7、２电源主要工作波形图Vout＝（１）Np／Ns电流峰值模式控制芯片，该芯片具有欠压保护、过流式中：D为前级buck开关管占空比；Np为推挽变保护、过热保护以及脉冲斜率补偿等功能。它同时压器原边绕组匝数；Ns为推挽变压器副边绕组可以输出４路驱动信号，包含２个buck驱动信号和匝数。推挽（或半桥）驱动信号，本文设定推挽驱动信号共从公式中可以看出，该拓扑结构适合宽范围输同导通的死区时间为９０ns，经过LM５１０１驱动芯片入电压，推挽变压器的输出电压受输入电压的变化送给变压器原边开关管。影响较小，有利于变压器的设计。由于推挽变压器LM５０４１内部含有启动电压

8、调节模块，可以接一直导通，可以省去buck输出滤波电容C１，电感电受的安全输入电压范围在１５～１００V之间，