一种磁控管电源的制作方法

本发明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，insulatedgatebipolartransistor)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：

本发明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。

本发明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为本发明实施例提供的一种磁控管电源的电路图；

图2为本发明实施例提供的驱动同步电路的电路图。

本发明目的的实现、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发明，并不用于限定本发明。

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。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。