工业微波磁控管开关电源系统设计(1)

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

工业微波磁控管开关电源系统设计(1)

研究了磁控管驱动电源的设计方法。主电路采用谐振拓扑结构，易于 实现软开关，利用升压高频变压器的漏感作为谐振电路的一部分，简化了主电 路设计。采用磁控管阳极高压和灯丝供电电压分开方案，实现灯丝电流随功率 变化，来提高磁控管的使用寿命。使用 PWM 芯片设计了主控制电路，通过外 部给定信号实现电源功率调节。设计的电源具有灯丝电流过小、高压过压、过 功率、高压短路和过温等多重保护。在 1500W 的样机上进行了实验，对设计方 法的有效性进行了验证。

磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上它是一个置于恒定 磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和电场的控制下，与高频电 磁场发生相互作用，把从电场中获得能量转变成微波能量。微波加热具有加热 均匀、速度快、热效率高、容易实现自动控制等优点。与传统的加热技术相 比，微波加热无疑具有极大的吸引力和广阔的工业应用前景，并将逐步取代传 统的加热技术。因此设计一种性能稳定、高效节能的磁控管驱动电源具有极高 的科研价值和商业价值。

传统的磁控管驱动电源采用工频变压器升压、二极管、电容组成的倍压 电路产生阳极高压，输出的阳极电压是周期为 20ms，占空比近似 50%的类方波 信号。该结构体积大、笨重、损耗大，对电网谐波污染严重，功率因数低。同 时目前市场上的微波电源不管磁控管是否工作，灯丝长期处于较大的电流下， 寿命会受到影响。本文设计的电源适合不同磁控管的驱动要求，采用磁控管阳 极高压和灯丝供电电压分开方案。电源的灯丝电流随微波输出功率变化，可以 提高磁控管的使用寿命。为了合理地利用高压变压器的漏感和分布电容，确定