一種高效率行波管高壓電源的設計與實驗研究
電子技術應用
劉期輝1，高文雷1，崔瑤1，劉銀川1，郝保良2
1.北京真空電子技術研究所；2.中國電波傳播研究所
摘要： 針對6~18 GHz 50 W超小型微波功率模塊，提出了一種半橋LLC諧振多級高壓變換電路。通過對半橋LLC諧振變換器設計和基于改進型3型相位補償器反饋回路的研究，將低壓48 V升壓為行波管陰極和三級降壓收集極所需的4路穩(wěn)定高壓，整體高壓效率相對于同功率量級微波功率模塊從92%提升至95%。實測電源在輸入電壓44~52 V范圍內(nèi)最高效率達到95%，最低效率超過92%，電源在空載和滿載之間切換時陰極電壓輸出變化小于1 V。
中圖分類號：TN710 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234530
中文引用格式： 劉期輝，高文雷，崔瑤，等. 一種高效率行波管高壓電源的設計與實驗研究[J]. 電子技術應用，2024，50(5)：97-101.
英文引用格式： Liu Qihui，Gao Wenlei，Cui Yao，et al. Design and experimental study of a high-efficiency high-voltage power supply for travelling wave tube[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(5)：97-101.
中文引用格式： 劉期輝，高文雷，崔瑤，等. 一種高效率行波管高壓電源的設計與實驗研究[J]. 電子技術應用，2024，50(5)：97-101.
英文引用格式： Liu Qihui，Gao Wenlei，Cui Yao，et al. Design and experimental study of a high-efficiency high-voltage power supply for travelling wave tube[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(5)：97-101.
Design and experimental study of a high-efficiency high-voltage power supply for travelling wave tube
Liu Qihui1，Gao Wenlei1，Cui Yao1，Liu Yinchuan1，Hao Baoliang2
1.Beijing Vacuum Electronics Research Institute； 2.China Research Institute of Radiowave Propagation
Abstract： This paper presents a half-bridge LLC resonant multistage high voltage converter circuit for 6~18 GHz 50 W ultra-small microwave power module. Through the design of half-bridge LLC resonant converter and the research of improved feedback loop based on type 3 phase compensator, the low-voltage 48 V is boosted to the 4-channel high voltage required by the cathode of the traveling wave tube and the three-stage step-down collector, and the overall high voltage efficiency is improved from 92% to 95% compared with the MPMs of the same power level. The experimental test efficiency reaches 95% in the range of input voltage 44~52 V, and the minimum efficiency exceeds 92%. The change of cathode voltage output is less than 1 V when the power supply switches between no load and full load.
Key words : LLC；high-voltage power supply；TWT；high efficiency；simulation
引言
行波管是一類應用廣泛的微波功率放大器件，具有高帶寬、高功率和高效率等特點[1]，其中連續(xù)波行波管可用于通信系統(tǒng)中的發(fā)射機和電子戰(zhàn)系統(tǒng)中的干擾機等[2]。行波管高壓電源是上述系統(tǒng)中的主要組成部分之一，其性能直接影響系統(tǒng)整體的可靠性、使用壽命和工作效率。L-3公司研制的型號為M1870的Ku波段通信用微波功率模塊[3]，輸出功率為40 W，其中高壓電源功率量級為150 W，效率為91%。隨后該公司研制了型號為M1871的Ka波段通信用微波功率模塊[4]，輸出功率為50 W，其中高壓電源功率量級為200 W，效率為91%。電科十二所研制的型號為CKu501的電子戰(zhàn)用微波功率模塊[5]，輸出功率為50 W，其中高壓電源功率量級為200 W，采用基于移相全橋變換器的主功率電路，效率為92%。在機載和彈載等體積要求嚴苛的應用環(huán)境中，提高微波功率模塊效率，意義重大[6-8]。本文針對某型寬帶連續(xù)波行波管設計了一款基于半橋LLC諧振變換器的高壓電源，額定輸入電壓為48 V，輸入電壓范圍為44~52 V，額定輸出功率為165 W，陰極輸出電壓對地為-3.1 kV，峰值效率達到95%。
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作者信息：
劉期輝1，高文雷1，崔瑤1，劉銀川1，郝保良2
（1.北京真空電子技術研究所，北京 100015；2.中國電波傳播研究所，河南 新鄉(xiāng) 453000）
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