CN104616950B - 一种磁控管灯丝的预热电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁控管灯丝预热电路该电路电源输入端和输出端间依次设有第一整流滤波电路、逆变电源电路、变压器T1和第二整流滤波电路，所述逆变电源电路包括电容C2、C3和二极管V2、V3，电容C2、C3串联后与二极管V2、V3并联，所述第二滤波电路输出端和逆变电源电路间设有反馈调节电路，所述反馈调节电路包括电流取样电阻、控制器和第一放大器，第一放大器将电流采样电阻的采样电流与电源的预设基准进行误差放大，控制器根据第一放大器的输出，给出调频信号给V2、V3，使磁控管上的电流按给定的预设值输出。本发明通过对输出电流进行监测，并作为反馈调节电源的输入，使输出电流控制在一个范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁控管灯丝的预热电路，特别是一种非跳档方式的退灯丝电路。
背景技术
随着科技的发展，加速器被广泛应用于军事，医疗、工业等领域。而磁控管作为产生微波的器件，在中小型加速器中***中有着举足轻重的作用。但加速器由于其制作工艺复杂，其价格十分昂贵，且其寿命与磁控管灯丝电源的质量有着十分密切的关系。
磁控管在工作前需要进行预热，其特点为灯丝阻抗在冷态时几乎为0Ω,而随着预热过程的进行，其灯丝阻抗会缓慢增大到1Ω左右并维持恒定(磁控管灯丝预热完成后的典型值为8.5V/9A)。在磁控管高压工作时，当其发射电流的平均值达到一定值后，又要求灯丝能量按一定的曲线下降，以保证磁控管能够不因过热而损坏灯丝。为保证磁控管的输出功率，要求在某一状态时，其灯丝预热能量稳定，否则其输出的功率也会表现为不稳定。
目前市场上的磁控管灯丝电源采用的原理为分档、稳压预热的方法对灯丝进行加热，即在市电与磁控管灯丝电源间加一个稳压变压器，再利用含有不同电压抽头的工频的降压变压器将交流～220V的电压降到三个档，利用继电器做切换器件，再进行整流，实现由低预热、中预热到高预热的预热过程。同样在磁控管工作在高压状态时，检测出平均发射电流后，再控制继电器由高、中、低三档退灯丝过程。
这种传统的灯丝电源有着一定的弊端：
1、在体积方面，前端的稳压器件与降压的变压器将使整个电源的体积较为庞大、同时带来的成本较高；
2、在预热阶段，由于磁控管的灯丝阻抗几乎为0，所以采用恒压的方式对其进行预热时，其冲击电流将会在10A以上，这对灯丝的寿命有着较大的影响；
3、在进行预热时，须等到灯丝电流下降到一定水平后，再进行下一次跳档预热，通常这种磁灯丝电源所要求的预热时间约在15min左右，才能达到灯丝电源的标称值，预热时间较长；
4、在退灯丝阶段，按档来退灯丝也并未完全符合磁控管生产厂家的Datasheet的要求，通常要求的退灯丝曲线如图1(a)所示，而采用跳档方式进行退灯丝的曲线如图1(b)所示，可看出其两者之间存在的差距。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种磁控管灯丝的预热电路，通过对输出电流进行监测，并作为反馈调节电源的输入，使输出电流控制在一个范围内。
本发明的技术方案是：一种磁控管灯丝预热电路，该电路电源输入端和输出端间依次设有第一整流滤波电路、逆变电源电路、变压器T1和第二整流滤波电路，所述逆变电源电路由电容C2、C3串联后与二极管V2、V3并联，所述第二滤波电路输出端和逆变电源电路间设有反馈调节电路，所述反馈调节电路包括电流取样电阻、控制器和第一放大器，第一放大器将电流采样电阻的采样电流与电源的预设基准进行误差放大，控制器根据第一放大器的输出，给出调频信号给V2、V3，使磁控管上的电流按给定的预设值输出。所述反馈调节电路还包括磁控管平均电流取样电路、运算放大器、加法器和稳压管，磁控管平均电流取样电路经运算放大器后，反串一个稳压管V5连接至加法器，所述电流取样电阻和磁控管平均电流取样电路连接至加法器输入端，加法器输出端连接至第一放大器输入端。所述反馈调节电路还包括比较器，磁控管平均电流取样电路接至比较器输入端与预设的全退灯丝基准进行比较，磁控管平均电流达到全退灯丝基准后，使电源的预设基准为0。
本发明有如下积极效果：本发明的磁控管灯丝的预热电路通过反馈调节方式，实现恒电流输出，而且退灯丝曲线符合厂家要求，是直线下降，而非传统的阶梯式下降，预热时间快。
附图说明
图1(a)为本发明背景技术中厂家要求的磁控管退灯丝曲线；
图1(b)为本发明背景技术中传统的磁控管退灯丝曲线；
图2为本发明具体实施方式的磁控管灯丝的预热电路。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一种磁控管灯丝的预热电路，该电路电源采用开关电源逆变技术，可由市电～220V直接输入，不需要稳压设备，将市电输入后进行整流滤波，形成300V左右直流母线电压，再利用桥逆变技术，采取调节逆变频率的方式，再对高频逆变的信号进行降压整流，在输出回路中加入电流取样电阻，对电流进行检测，利用取样的电流信号来实现恒流控制。
图2为磁控管灯丝的预热电路，该电路的电源输入端与输出端间依次设有V1与C1构成的整流滤波部分；C2、C3、V2、V3构成逆变电源部分；变压器T1起到降压与隔离作用；V4与C4构成整流滤波部分，其余电路可作为控制部分，以控制电源按要求输出指定电流。
其控制部分的工作描述如下：
在电流输出的负端串接一个阻值较小的电阻，此时可以利用电阻上的电压变化来表征回路中电流的变化，即完成电流取样的部分；
在磁控管未加高压的情况下，磁控管平均电流取样为0，所以此时可抛开加法器不管，电流取样与电源的预设基准进行误差放大，其输出到达控制器后，控制器根误差放大器的输出，给出调频(FM)信号给V2、V3，其中，V2与V3交替导通。此负反馈过程可保证磁控管上的电流按给定的预设值输出，且在一定范围内保持稳定。其中，逆变电源部分C2、C3串联后与V2、V3并联，V2和V3分别连接一个三极管的发射极和集电极，其中，负极连接集电极，正极连接发射极，控制器连接两个三极管的基极，调频(FM)信号通过基极使V2、V3交替导通。
具体的：误差放大器的输出电平送入控制器；控制器通过识别不同的电平来输出不同的驱动频率，电平越高，输出频率越高，此频率即为V2与V3的开关频率，V2与V3导通频率越高，其电源输出越高，最终通过误差放大器的输出控制电流的输出，并维持其恒定。
磁控管平均电流取样电路将磁控管的脉冲电流的回路中增加脉冲电容，在脉冲电流通过时，对脉冲电容充电，利用充电的电压值可反映出管平均电流的值。
在磁控管加高压后，其发射电流的平均电流(磁控管平均电流)逐渐增大，在其电平经过运算放大器后，串接一个稳压管，当放大器输出未使稳压管击穿的情况下，其值并未送入加法器去影响输出电流，此段时间，其电流如图1(a)中的0～I1的阶段。V5何时击穿取决于V5的稳压值与运算放大器的增益。
当磁控管平均电流继续增大，使V5击穿后，运算放大器的输出减去V5的压降，剩余的电压就会通过加法器与电流取样值相加，此时磁控管输出电流值会按一定的比例线性下降。此段时间，其电流如图1(a)中的I1～I2的阶段。
当磁控管平均电流再继续增大，达到全退灯丝的基准后，比较器会反转输出，使预设基准为0，使电流输出为0。此段时间，其电流如图1(a)中的I2以后的阶段。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种磁控管灯丝预热电路，该电路电源输入端和输出端间依次设有第一整流滤波电路、逆变电源电路、变压器T1和第二整流滤波电路，所述逆变电源电路包括电容C2、C3和二极管V2、V3，电容C2、C3串联后与二极管V2、V3并联，所述第二整流滤波电路输出端和逆变电源电路间设有反馈调节电路，所述反馈调节电路包括电流取样电阻、控制器和第一放大器，第一放大器将电流采样电阻的采样电流与电源的预设基准进行误差放大，控制器根据第一放大器的输出，给出调频信号给V2、V3，使磁控管上的电流按给定的预设值输出；所述反馈调节电路还包括磁控管平均电流取样电路、运算放大器、加法器和稳压管，磁控管平均电流取样电路经运算放大器后，反串一个稳压管V5连接至加法器，所述电流取样电阻和磁控管平均电流取样电路连接至加法器输入端，加法器输出端连接至第一放大器输入端。
2.根据权利要求1所述的磁控管灯丝预热电路，其特征在于：所述反馈调节电路还包括比较器，磁控管平均电流取样电路接至比较器输入端与预设的全退灯丝基准进行比较，磁控管平均电流达到全退灯丝基准后，使电源的预设基准为0。
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