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一种高效率行波管高压电源的设计与实验研究

电子技术应用

刘期辉1，高文雷1，崔瑶1，刘银川1，郝保良2

1.北京真空电子技术研究所；2.中国电波传播研究所

摘要： 针对6~18 GHz 50 W超小型微波功率模块，提出了一种半桥LLC谐振多级高压变换电路。通过对半桥LLC谐振变换器设计和基于改进型3型相位补偿器反馈回路的研究，将低压48 V升压为行波管阴极和三级降压收集极所需的4路稳定高压，整体高压效率相对于同功率量级微波功率模块从92%提升至95%。实测电源在输入电压44~52 V范围内最高效率达到95%，最低效率超过92%，电源在空载和满载之间切换时阴极电压输出变化小于1 V。

關(guān)鍵詞： LLC 高压电源行波管高效率仿真

中圖分類號(hào)：TN710 文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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(yīng)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(diǎn)[1]，其中連續(xù)波行波管可用于通信系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)中的干擾機(jī)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(hào)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(jí)為150 W，效率為91%。隨后該公司研制了型號(hào)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(jí)為200 W，效率為91%。電科十二所研制的型號(hào)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(jí)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(jī)載和彈載等體積要求嚴(yán)苛的應(yīng)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(duì)某型寬帶連續(xù)波行波管設(shè)計(jì)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(duì)地為-3.1 kV，峰值效率達(dá)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(shù)研究所，北京 100015；2.中國(guó)電波傳播研究所，河南新鄉(xiāng) 453000）

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