一种磁控管电源的制作方法

本实用新型涉及磁控管技术领域，尤其涉及一种磁控管电源。

背景技术：

磁控管大量应用于雷达、微波炉等设备，是此类设备的核心器件，用于产生特定频率的微波，从某种意义上来说是一个置于恒定电磁场中的二极管。二极管管内电子收到相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制，在高频电磁场中发生反应，获得微波能量，这样就能产生微波。磁控管的主要部分是管芯和磁钢，磁控管内部是必须保持真空的。

磁控管的阳极谐振系统不仅能够产生自身所需要的电磁振荡，而且也能产生各种不同特点的电磁振荡，要想使磁控管工作在稳定的模式下，常常使用“隔型带”来使干扰模式隔离开来，阳极翼片是靠着隔型带一个一个的连接起来的，这样能够使工作模式与相邻干扰模式之间的频率间隔增加，除此之外，经过能量交换后，电子仍然具有一定的能量，这些电子能够使阳极温度得到升高，随着阳极收集的电子的增多，阳极的温度也越来越高，因此，阳极必须具有很好的散热效果。功率管常常采用强迫风制冷，阳极上面有散热片。而大功率管常常采用水制冷，阳极上面有一套冷却水系统，这样的阴极加热电流很大，要求阴极的阴线不仅要短而且要粗，连接部分也要保证有良好的接触。大功率管的阴极引线工作时的温度特别高，因此我们经常采用强迫风制冷散热。磁控管工作进行的时候阴极要接到负高压，这样阴极引线就要有很好的绝缘效果，为了防止阳极过热，磁控管工作温度以后，必须按照规定减小阴极的电流，这样能够延长磁控管的使用寿命。

传统的磁控管电源采用半桥式LLC谐振结构，驱动绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)时不存在同步的问题，可以任何时刻开通和关断IGBT，但是需要两个IGBT，成本高，而且半桥的上管存在“浮地”问题，驱动电路复杂，进一步增加了成本。

技术实现要素：

本实用新型实施例的主要目的在于提出一种磁控管电源，通过LC谐振电路与IGBT开关的同步过程来控制磁控管电源，降低了IGBT开关的电压电流应力，大大提高整个电源的可靠性，同时具有效率高、成本低的优点。

为实现上述目的，提供了一种磁控管电源，包括：主功率电路、单片机主控电路、驱动同步电路和IGBT驱动电路，所述主功率电路通过所述驱动同步电路、IGBT驱动电路与所述单片机主控电路连接；所述主功率电路包括：整流电路、LC滤波电路、LC谐振电路、IGBT开关和倍压整流电路，所述整流电路的一端与外部电源连接，所述整流电路的另一端与所述LC滤波电路连接，所述LC谐振电路与IGBT开关串联后再与所述LC滤波电路并联连接，所述LC谐振电路的线圈与所述倍压整流电路的线圈磁耦合；所述驱动同步电路用于监测所述LC谐振电路的过零点，以使所述单片机主控电路通过IGBT驱动电路驱动IGBT开关。

可选地，还包括：电压采样电路、电流采样电路、温度检测电路、过压检测电路、辅助供电电路和面板通讯电路，其中，所述电压采样电路与所述外部电源连接，并将采集到的电压值发送到所述单片机主控电路；所述电流采样电路与所述IGBT开关连接，并将采集到的电流值发送到所述单片机主控电路；所述温度检测电路与所述单片机主控电路连接；所述过压检测电路与所述LC谐振电路连接，所述辅助供电电路与所述外部电源、单片机主控电路、电压采样电路、电流采样电路及IGBT驱动电路连接；所述面板通讯电路与所述单片机主控电路连接。

可选地，所述整流电路包括：桥式连接的二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，所述二极管D1的正极与二极管D3的负极及所述外部电源的一端连接，所述二极管D2的正极与二极管D4的负极及所述外部电源的另一端连接。

可选地，所述LC滤波电路包括：电感Ls和电容Cs，所述电感Ls的一端与所述二极管D1的负极及所述二极管D2的负极连接，所述电感Ls的另一端与所述电容Cs的一端连接，所述电容Cs的另一端与所述二极管D3的正极及所述二极管D4的正极连接。

可选地，所述LC谐振电路包括：并联连接的电容Cr和变压线圈T1，所述电容Cr的一端与所述变压线圈T1的一端及所述电感Ls的另一端连接，所述电容Cr的另一端与所述变压线圈T1的另一端及所述IGBT开关的源极连接。

可选地，所述IGBT开关的栅极与所述IGBT驱动电路连接；所述IGBT开关的漏极与电阻Rs的一端连接，所述电阻Rs的另一端与所述二极管D3的正极及所述二极管D4的正极连接；所述电阻Rs与所述电流采样电路并联。

可选地，所述倍压整流电路的一端通过变压线圈T2与所述变压线圈T1磁耦合，所述倍压整流电路的另一端与磁控管连接；所述变压线圈T1还与变压线圈T3磁耦合，所述变压线圈T3与磁控管灯丝连接。

可选地，所述驱动同步电路包括：运算放大器A1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电阻R1的一端与所述电容Cr的一端连接，所述电阻R3的一端与所述电容Cr的另一端连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端及运算放大器A1的一个输入端连接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端及运算放大器A1的另一个输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻R4的另一端接地，所述运算放大器A1的输出端与所述单片机主控电路连接。

可选地，所述IGBT开关的数量为一个。

本实用新型提出的一种磁控管电源，包括：主功率电路、单片机主控电路、驱动同步电路和IGBT驱动电路，所述主功率电路通过所述驱动同步电路、IGBT驱动电路与所述单片机主控电路连接；所述主功率电路包括：整流电路、LC滤波电路、LC谐振电路、IGBT开关和倍压整流电路，所述整流电路的一端与外部电源连接，所述整流电路的另一端与所述LC滤波电路连接，所述LC谐振电路与IGBT开关串联后再与所述LC滤波电路并联连接，所述LC谐振电路的线圈与所述倍压整流电路的线圈磁耦合；所述驱动同步电路用于监测所述LC谐振电路的过零点，以使所述单片机主控电路通过IGBT驱动电路驱动IGBT开关，通过LC谐振电路与IGBT开关的同步过程来控制磁控管电源，降低了IGBT开关的电压电流应力，大大提高整个电源的可靠性，同时具有效率高、成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种磁控管电源的电路图；

图2为本实用新型实施例提供的驱动同步电路的电路图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

如图1所示，本实施例提出一种磁控管电源，包括：主功率电路、单片机主控电路、驱动同步电路和IGBT驱动电路，所述主功率电路通过所述驱动同步电路、IGBT驱动电路与所述单片机主控电路连接；所述主功率电路包括：整流电路、LC滤波电路、LC谐振电路、IGBT开关和倍压整流电路，所述整流电路的一端与外部电源连接，所述整流电路的另一端与所述LC滤波电路连接，所述LC谐振电路与IGBT开关串联后再与所述LC滤波电路并联连接，所述LC谐振电路的线圈与所述倍压整流电路的线圈磁耦合；所述驱动同步电路用于监测所述LC谐振电路的过零点，以使所述单片机主控电路通过IGBT驱动电路驱动IGBT开关。

在本实施例中，通过LC谐振电路与IGBT开关的同步过程来控制磁控管电源，降低了IGBT开关的电压电流应力，大大提高整个电源的可靠性，同时具有效率高、成本低的优点。

在本实施例中，所述IGBT开关的数量为一个，型号为20N135IHR，通过检测LC谐振电路的过零点获得开关切换时刻，在此时刻进行IGBT的开关切换，采用此电路后可以减小IGBT上的电压电流应力和损耗，使用一个IGBT即可实现磁控管电源的主功率电路，与半桥方案相比减少了一个IGBT，也简化了IGBT驱动电路，从而降低了整个磁控管电源的成本，提高了可靠性。

如图1所示，在本实施例中，还包括：电压采样电路、电流采样电路、温度检测电路、过压检测电路、辅助供电电路和面板通讯电路，其中，所述电压采样电路与所述外部电源连接，并将采集到的电压值发送到所述单片机主控电路；所述电流采样电路与所述IGBT开关连接，并将采集到的电流值发送到所述单片机主控电路；所述温度检测电路与所述单片机主控电路连接，用于采集环境温度；所述过压检测电路与所述LC谐振电路连接，用于采集IGBT开关的源极电压；所述辅助供电电路与所述外部电源、单片机主控电路、电压采样电路、电流采样电路及IGBT驱动电路连接，用于给所述单片机主控电路、电压采样电路、电流采样电路及IGBT驱动电路提供工作电源；所述面板通讯电路与所述单片机主控电路连接，用于接收来自外部的控制信号，并返回磁控管电源工作状态指示。

在本实施例中，所述IGBT驱动电路用于驱动大功率IGBT开关，并在过压、过流、过热等情况下关断IGBT开关，避免电路和器件损坏。

在本实施例中，所述整流电路包括：桥式连接的二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，所述二极管D1的正极与二极管D3的负极及所述外部电源的一端连接，所述二极管D2的正极与二极管D4的负极及所述外部电源的另一端连接。

在本实施例中，四个二极管的型号皆为D20SB80，参数为20A，800V。

在本实施例中，所述LC滤波电路包括：电感Ls和电容Cs，所述电感Ls的一端与所述二极管D1的负极及所述二极管D2的负极连接，所述电感Ls的另一端与所述电容Cs的一端连接，所述电容Cs的另一端与所述二极管D3的正极及所述二极管D4的正极连接。

在本实施例中，所述电感Ls的参数为82uH，所述电容Cs的参数为3uF/400V。

在本实施例中，所述LC谐振电路包括：并联连接的电容Cr和变压线圈T1，所述电容Cr的一端与所述变压线圈T1的一端及所述电感Ls的另一端连接，所述电容Cr的另一端与所述变压线圈T1的另一端及所述IGBT开关的源极连接。

在本实施例中，所述电容Cr的参数为0.1uF/600V。

在本实施例中，所述IGBT开关的栅极与所述IGBT驱动电路连接；所述IGBT开关的漏极与电阻Rs的一端连接，所述电阻Rs的另一端与所述二极管D3的正极及所述二极管D4的正极连接；所述电阻Rs与所述电流采样电路并联。

在本实施例中，所述倍压整流电路的一端通过变压线圈T2与所述变压线圈T1磁耦合，所述倍压整流电路的另一端与磁控管连接；所述变压线圈T1还与变压线圈T3磁耦合，所述变压线圈T3与磁控管灯丝连接。

如图2所示，在本实施例中，所述驱动同步电路包括：运算放大器A1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电阻R1的一端与所述电容Cr的一端连接，所述电阻R3的一端与所述电容Cr的另一端连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端及运算放大器A1的一个输入端连接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端及运算放大器A1的另一个输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻R4的另一端接地，所述运算放大器A1的输出端与所述单片机主控电路连接。

在本实施例中，所述电阻R1的阻值为940KΩ，所述电阻R2的阻值为880KΩ，所述电阻R3的阻值为5.6KΩ，所述电阻R1的阻值为5.4KΩ，

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。