個電容串聯或并聯等效而成的電容。 電流采樣單元的CT1可以是與功率開關串聯的電流互感器、電流霍爾傳感器、電阻等。
[0040] B部分為諧振升壓隔離電路，該部分包括四個功率開關單元Q2~Q5、一個功率電感 單元L2、一個電容單元C2、一個高頻升壓變壓器單元T1，和一個諧振電流采樣單元CT2。
[0041] 功率開關Q2~Q5是一個或多個并聯而成的高頻可控變流開關如MOSFET、IGBT等， 其作用是高頻PWM斬波以實現電流的開通與關斷。功率管Q2~Q5構成橋式逆變電路，其輸 入為前級Boost的升壓輸出，其輸出從兩個橋臂中點a，b端與電感L2、電容C2和高頻隔離 變壓器T1的原邊繞組PW1構成諧振回路，作用是將直流電轉化為諧振交流電并經過高頻變 壓器隔離后傳遞至付邊；
[0042] L2是功率電感，作用是與C2 -起構成串聯諧振腔；C2是由一個或多個電容串并聯 而成的等效電容，其作用是和電感L2 -起構成串聯諧振腔；
[0043] T1是一個高頻隔離升壓變壓器，它包括一個原邊繞組PW1和n個付邊繞組，原邊繞 組PW1與電感L2、電容C2和全橋電路構成諧振回路，付邊繞組SWl~SWn接后級C部分的整 流單元。T1的作用是將諧振高頻交流電流傳遞到付邊輸出，從而實現能量的傳遞和電氣隔 離，同時還通過變比實現對原邊電壓的升壓；
[0044] CT2可以是串聯在諧振回路中的電流互感器、電流霍爾傳感器或者電阻，作用是采 樣諧振電流并送至控制電路用于過流保護。
[0045] C部分為倍壓整流多路串聯電路，該部分包括包括變壓器T1的n個付邊繞組，n個 由二極管和電容構成的倍壓整流單元，每個單元由兩個功率二極管和兩個電容構成的橋式 整流電路，一個由電阻Ra、Rb構成的電壓采樣單元，該部分的作用是對諧振變換后輸出到 付邊的交流電整流為直流電并實現二倍升壓，并經過逐級串聯形成梯級高壓；
[0046] 為了描述的方便，將圖2中由二極管D1、D2和電容C1、C2構成的倍壓整流單元定 義為第1整流單元，并以此順次命名第2、第3?.直至將由Dnl，Dn2和Cnl和Cn2構成的 倍壓整流單元命名為第n整流單元。
[0047] 各整流單元中的二極管是一個或多個二極管串并聯而成的等效二極管，其作用是 導通或截止電流；
[0048] 各整流單元中的電容是一個或多個電容串并聯而成的等效電容，其作用是與該單 元中的二極管一起構成二倍壓整流橋，將變壓器T1的付邊繞組輸出的交流電壓整流為直 流電壓；
[0049] 將第1整流單元的正端輸出定義為參考電壓0V，則各整流單元的輸出電壓分別 為：
[0050] 第1整流單元：VI，
[0051] 第2整流單元：V2 -VI，
[0052] ......
[0053] 第 n 整流單元：Vn - Vn-1。
[0054] 由于各整流單元順次串聯，所以V1，V2……Vn電壓沿同方向梯次升高，即負壓梯次 升高。
[0055] D部分是控制電路部分，包括一個控制及保護單元、一個隔離輔助電源單元和一個 隔離驅動單元。
[0056] 控制及保護單元的作用是通過對主電路中輸出電壓采樣反饋值Vfb，諧振電流 ir和Boost開關管電流iQ進行閉環運算，產生對Boost開關管的占空比邏輯，同時也通過 上述反饋參量對主電路進行輸入過流、輸出過流和輸出過壓的保護，控制單元內部電路主 要是信號調理電路、數字信號處理電路、專用PWM控制芯片等；
[0057] 隔離驅動單元的作用是將控制單元產生的Boost占空比通過隔離傳遞到原邊實 現對Boost開關管Q1的驅動；其內部電路主要為光耦、驅動增強電路等；
[0058] 隔離輔助電源單元的作用是從輸入端取電，產生多路隔離的輸出電壓分別提供給 控制電路和隔離驅動電路，其內部電路為常規的隔離型DCDC轉換電路，如反激變換器等。
[0059] 本實用新型所描述的高壓供電電路，其工作原理為：
[0060] 前級Boost電路采用電壓閉環控制，將輸入電壓升壓后提供給中間級串聯諧振全 橋電路。由于Boost電路本身的特點，可以將較寬范圍的輸入直流電壓升高為穩定的直流 電壓提供給后級，且輸入電感的存在有利于減小前級電源的輸出電流紋波；
[0061] 串聯諧振全橋電路采用開環定頻控制，將Boost升壓后的直流電壓變為固定頻率 的高頻交流電壓，通過高頻變壓器隔離傳遞至付邊；
[0062] 付邊整流輸出的直流電壓Vn通過采樣反饋至閉環控制單元，與設定的基準電壓 Vnref進行比較產生的誤差信號經過PID調節后轉換成Boost的閉環占空比。考慮到Boost 電路由于拓撲本身容易出現次諧波震蕩問題，所以將Boost開關管的斜坡電流引入到反饋 控制中進行次諧波震蕩消除；
[0063] 中間級串聯諧振全橋采用定頻開環控制，即功率管Q2~Q5的頻率是固定的，且上 下管互補，即Q2和Q4采樣一組固定頻率固定占空比的完全相同的驅動，Q3、Q5采用另一組 相同頻率和占空比驅動，這兩組占空比之間為互補關系，考慮上下管不能直通，這兩組占空 比之間設定固定的死區時間。Q2~Q5的占空比邏輯通過專用的IX：DC集成控制芯片很容易 實現；
[0064] 變壓器付邊個繞組輸出均采用二倍壓整流，并將各整流單元順次串聯，由此得到 四路電壓不同的共地電壓，作為行波管陰極、集電極和柵極的供電電壓。由于行波管的陰極 電壓最高(負電壓）且電壓精度要求最高，所以將串聯電壓的高電位點取為零電壓參考，將 最低電位點(相對零參考點為最大負壓）V4作為行波管陰極供電。由于行波管集電極和柵 極供電電壓精度要求相對較低，所以將VI，V2，V3….作為它們的供電，串聯諧振全橋多路 輸出較好的交叉調整率可以滿足要求，即使對于電壓精度要求很高的應用場合，考慮到行 波管柵極和集電極電流很小（一般不超過數十毫安)，很容易通過增加后級線性穩壓電路達 到要求；
[0065] 閉環控制框圖如圖3所示，其中Gdv是Boost電路從占空比到輸出的開環傳遞函 數，K是定頻開環諧振變換器的等效開環傳遞函數。閉環控制的實現可以采用專用的DCDC 集成控制芯片，也可以采用單片機、DSP等數字信號處理芯片；
[0066] 由于控制單元與付邊輸出共地，所以閉環產生的占空比邏輯需要經過隔離區動電 路傳送至原邊，以實現對Boost功率開關的高頻控制。一般隔離驅動有磁隔離和光耦隔離 兩種，考慮到Boost占空比比較大，所以可以采用光耦隔離；
[0067] 隔離輔助電源系統，一般采用反激變換器等方式，從輸入端直接獲取電壓，經過隔 離轉化后產生所需的輔助電源提供給控制單元和驅動單元。采用具有輸入過欠壓保護功能 的（Brownout)專用的反激電路集成控制芯片，很容易實現輸入電壓的過欠壓保護，保證電 路的輸入端電壓正常工作區間。
[0068] 本實用新型所描述的MPM行波管高壓電源，如圖4所示，其工作過程為：
[0069] 當輸入電壓符合工作范圍時，輔助電源系統啟動；
[0070] 輔助電源正常工作后，輸出多路電壓給控制及保護單元、驅動單元供電；
[0071] 控制單元上電完成初始化后首先進入軟啟動模式，Boost電路的占空比從0開始 線性增大，Boost功率開關進入高頻PWM工作，將輸入電壓升壓后送至串聯諧振全橋；串聯 諧振全橋按照設定的頻率進行定頻開環PWM模式，將Boost升壓后的電壓你逆變為交流電 壓，經變壓器輸出后，整理電壓從0V開始逐漸上升；
[0072] 當輸出電壓上升到一定程度后系統進入工作，經過閉環運算后產生實時的Boost PWM占空比，該占空比經過驅動電路后控制Boost開關管，以保證輸出電壓達到設定的要 求；
[0073] 當輸出電壓過高時，通過Vfb的反饋，系統過壓保護啟動，封鎖Boost的占空比，沒 有能量傳遞至付邊，直至輸出電壓恢復到正常范圍；
[0074] 當輸出過流或者短路時，通過Boost開關管電流采樣iQ和諧振電流采樣iR，系統 過流保護啟動，封鎖Boost和串聯諧振全橋的占空比，直至系統重新啟動。
[0075] 根據上述描述的行波管供電電路專利的原理，以某型號行波管放大器為例進行實 際設計與測試。該行波管供電要求如下：
[0076]輸入：24?32V;
[0077] 輸出：VI(對參考地V0):-900V±5%， 50mA;
[0078] V2 (對VI): -450V±5%， 60mA;
[0079] V3 (對V2): -450V±5%, 60mA;
[0080] V4 (對參考地V0) : -2700V±1%, 60mA.
[0081] 效率要求：額定負載下整機效率> 94%;絕緣要求：原付邊8KV隔離。
[0082] 根據本實用新型提出的電路原理和實際負載要求，設計電路結構如圖5(a)、5(b) 和5(c)所示，其中圖5(a)為主功率電路。設計實現方法分述如下：
[0083] 主電路設計：
[0084] 計算總額定負載為270W，考慮10%過載能力，則系統功率按300W進行設計。綜合 功率密度與轉換效率的平衡，可將Boost電路、諧振全橋電路的開關頻率設置為100kHz。
[0085] 考慮到第一級Boost的效率與升壓比之間的平衡，一般取Boost最大升壓比在3 倍左右，由此可選取75V作為Boost輸出典型電壓，即諧振全橋