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]，其中連續波行波管可用于通信系統中的發射機和電子戰系統中的干擾機等[2]。行波管高壓電源是上述系統中的主要組成部分之一，其性能直接影響系統整體的可靠性、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 453000）
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