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微波功率模块中行波管灯丝电路和控制保护电路的研制

李文  
【摘要】:微波功率模块由小型化行波管(Mini-TWT)、电子功率调节器(EPC)和固态放大器(SSA)三大部件组成,是一个高密度集成的微波放大器。具有体积小、重量轻、效率高、信噪比高等优点。电子功率调节器是一结构比较复杂的集成电源,对它的要求主要是小型化、高效率。本论文根据课题要求,重点对小功率低压模块部分和控制保护部分进行了研究和设计。 论文简要介绍了微波功率模块(MPM)的发展、应用情况、国外高密度集成电源EPC的发展现状、国内开关电源的发展及技术动态:论述了设计小功率低压模块电源所需的相关理论及选择主要元器件的方法;分析了反激式变换器的工作特点,设计了电流断续工作模式下的行波管灯丝供电电路。该电路采用电流型脉宽集成控制芯片UC3842,结构简洁,并充分利用平面变压器体积小、漏感低、电磁干扰辐射低、电流密度高等特点,满足了小型化的要求。针对灯丝电路中开关管开关损耗较大的问题,在Pspice仿真的基础上,重点研究了适合小功率变换器的零电流开关(ZCS)和零电压开关(ZVS)技术,对谐振元件的参数选择、主开关管与辅开关管驱动信号的占空比的选择及两信号延迟时间的选择进行了分析探讨。在仿真的基础上设计、分别制作了零电流和零电压开关的开关电源,使开关管的工作环境明显改善。满载时模拟效率90%,对ZCS和ZVS进行比较,采用ZVS的满载效率达到85%。 文中还对平面变压器的参数计算及使用磁性元件设计软件MagneticsDesigner对变压器参数进行优化的方法进行了详细论述,并用实验验证了其正确性。另外,根据课题要求,设计了几种不同的控制保护电路,在全面比较的基础上最终确定了电路形式,用于为行波管供电中,实验证明符合工作要求,性能良好。 本论文的工作对进一步提高微波功率模块的效率和使其体积小型化具有重要意义。论文所研制的小功率开关电源和控制保护电路还可以广泛应用于其它领域,尤其是反激变换器的零电压软开关技术及两开关管的驱动电路,有借鉴价值。


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