[发明专利]一种微秒级微波脉冲驱动电源及其工作方法

说明书

本发明提供了一种微秒级微波脉冲驱动电源及其工作方法，包括控制分机、多路IGBT驱动模块、脉冲变压器及灯丝电源；所述控制分机与多路IGBT驱动模块连接，负责微波脉冲驱动电源整体控制指令的产生与发出；所述多路IGBT驱动模块并联连接至控制分机上，每路IGBT驱动模块包括充电电源、IGBT及其驱动电路、储能电容；充电电源向储能电容充电，实现能量的预先存储；IGBT及其驱动电路，实现输出脉冲宽度调制，高压脉冲宽度连续可调；脉冲变压器完成电压泵升，产生满足负载磁控管工作的万伏级高压；灯丝电源提供小功率直流电压和恒定电流，实现磁控管工作前的预热准备。本发明提供了一种微秒级微波脉冲驱动电源及其工作方法。能够有效解决大功率磁控管的供电稳定性问题。

技术领域

本发明属于大功率磁控管供电电源领域，特别涉及一种提供万伏百安级输出、作用时间微秒级的微波脉冲驱动电源及其工作方法。

背景技术

微波发生器是获得微波能量的核心部件，可分为两个部分，即微波管电源与微波管。微波管电源可简称为微波源，作用是将普通的工频交流电转化为设备所需要的直流电，从而为微波发生器的核心部分——微波管创造工作条件。通过微波管的进一步转化，将电能转换为最后能够使用的微波能。微波管主要有两大类型，即微波电子管和微波晶体管。其中，微波电子管又可分为磁控管、速调管和行波管等，种类纷繁不一。由于它们之间的结构各异、工作原理不同，因而其性能也有较大差别，但在众多科学研究领域都得到了充分应用。而相对于微波电子管，微波晶体管则种类单一，输出功率小，应用领域也较窄，多为测量通讯之用。如果工作中要求微波电源能在大范围调节中，保持高而稳定的输出功率，就需要选择使用磁控管作为微波发生器件。

磁控管是用来产生微波能的密封电真空器件，实质上是置于恒定磁场中的二极管。磁控管内有一柱形中心阴极(电子源)置于一柱形阳极里，管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，被静电场吸引流至阳极，沿真空管轴的稳定磁场使电子偏离其径向路程，绕阴极旋转，产生微波频率的振荡与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而产生微波能。

微波设备性能的优劣不仅由磁控管性能决定，还由微波管电源等因素决定。微波管电源一般包括阴极高压电源、灯丝电源、磁场电源。微波发生器工作时要求稳定度高、噪声小和频谱特性好。考虑磁控管的性能和工作情况，因而要求供电电源体积小、纹波小、稳定性好。微波脉冲驱动电源是微波系统最为重要的部件，其性能参数对于整个系统有重大影响，其稳定性决定了微波输出的稳定性，如果其脉间稳定度偏低，那么对应的微波功率源便不可能稳定。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种微秒级微波脉冲驱动电源及其工作方法，采用分离式电源系统拓扑，先通过前级充电电源向储能电容充电将电能储存起来，而后通过控制IGBT的开通和关断进行脉冲直流放电，经脉冲变压器泵升电压后输出万伏级高压脉冲，该驱动电源设计，可以解决大功率磁控管的供电稳定性问题，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种微秒级微波脉冲驱动电源，包括控制分机、多路IGBT驱动模块、脉冲变压器及灯丝电源；

所述控制分机与多路IGBT驱动模块连接，负责微波脉冲驱动电源整体控制指令的产生与发出；

所述多路IGBT驱动模块并联连接至控制分机上，每路IGBT驱动模块包括充电电源、IGBT及其驱动电路、储能电容；所述充电电源的正极与IGBT的集电极和储能电容的正极连接，所述充电电源的负极与IGBT的发射极和脉冲变压器原边的一端连接，储能电容的负极与脉冲变压器原边的另一端连接，充电电源、储能电容和脉冲变压器的原边构成充电回路，充电电源接收控制分机的充电/断电指令后向储能电容充电/断电，并完成储能电容放电后及时补充电容电压的功能，实施能量的预先存储；驱动电路与IGBT的栅极连接，IGBT及其驱动电路、储能电容和脉冲变压器的原边构成放电回路；驱动电路接收控制分机的驱动指令，控制IGBT的开通和关断进行脉冲放电，实施输出脉冲宽度调制，高压脉冲宽度连续可调；