高压脉冲型磁控管电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及脉冲型直流电供电技术领域，具体涉及一种高压脉冲型磁控管电源。
【背景技术】
[0002]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。而微波功率设备中的核心部件是驱动微波源的开关电源，它的工作效率和稳定性直接影响着微波设备的整体性能。
[0003]传统的磁控管驱动电源有两种方式，一种是线性电源，采用工频变压器、二极管、电容组成的倍压电路产生阳极高压。该结构利用工频变压器升压产生高压，但由于频率较低，所以该类结构体积大、笨重、损耗大，对电网谐波污染严重，而且供电电源的供电功率不可调，功率因数低。由于输出功率的不可调，微波炉只能采取间断性供电的方法给磁控管进行供电，来改变微波炉的平均输出功率，这种频繁开启、关闭的方法会严重的影响磁控管的使用寿命。
[0004]除了线性电源的供电方式外，随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地发展创新，由于其具有小型、轻量和高效率的特点，所以磁控管电源中也越来越多地应用了开关电源结构。但是由于连续磁控管正常的工作条件不是直流高压，现有的开关电源绝大多数输出的都为直流电压，因此一般的开关电源拓扑结构会在输出端加上开关，通过开关的开通和关断来控制电压输出。虽然此举虽基本能够满足磁控管的供电要求，但是由于磁控管的工作电压为4K多伏的电压，因此输出端的开关要承受很高的电压应力。这种供电方法不仅增加了元器件，而且在高压下控制开关，存在很大的安全隐患。
[0005]鉴于现有的这两种磁控管驱动电源存在上述缺陷，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。
【发明内容】
[0006]本发明旨在解决现有的磁控管电源结构复杂、性能不稳定、存在极大安全隐患的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0008]设计一种高压脉冲型磁控管电源，包括整流滤波模块、主电路模块、取样反馈模块以及控制驱动模块，所述主电路模块包括LLC谐振模块、高频变压器Tl和高压整流模块，所述整流滤波模块的输入端与市电相连接、输出端与所述LLC谐振模块相连接，所述LLC谐振模块通过所述高频变压器与所述高压整流模块相连接；
[0009]所述取样反馈模块从所述高压整流模块的输出端取样，其信号输出端与所述控制驱动模块的输入端相连接，所述控制驱动模块的输出端连接所述LLC谐振模块；
[0010]对应的市电通过整流滤波模块，输入到所述主电路模块，再由所述主电路模块向阴极提供高电压，通过所述控制驱动模块使得输出的波形为脉冲型直流电压，实现高压脉冲输出，供给对应的磁控管。
[0011 ] 优选的，所述LLC谐振电路包括电阻R2、电阻R3、电力MOSFET Ql、Q2、电感LRl、变压器励磁电感Lm和电容CR4，其中，所述电阻R2、R3分别并联到所述电力MOSFET Q1、Q2的栅极和源极，所述电力MOSFET QU Q2相互串联，接到输入电压上，所述电感LR1、电容CR1、和变压器励磁电感Lm共同组成LLC谐振网络连接到所述高频变压器Tl的原边输出，所述高频变压器Tl的原边输入为所述LLC谐振电路的输出电压。
[0012]所述高压整流模块包括二极管DRl、DR2，电容CR2、CR3，其中，所述二极管DRl的阴极与电容CR2相连，所述二极管DRl阳极与二极管DR2的阴极相连，所述二极管DR2阳极接电容CR3，所述电容CRl与CR2串联；
[0013]所述主电路模块通过所述高频变压器进行初级升压，再经过所述高压整流模块再次升压后向阴极提供高电压。
[0014]优选的，所述控制驱动模块包括低频调制电路和驱动电路，所述低频调制电路包括555定时器、二极管Dl、D2、电位器R2、电阻Rl、R4、稳压芯片Z4040-5以及电容Cl、C2 ;
[0015]其中，所述稳压芯片Z4040-5的2脚与3脚相连，I脚通过电阻R4接入VCC，NE555的8脚接5伏电压，5脚通过所述电容Cl与I脚相连接地，6脚与2脚相连之后接到二极管Dl的阴极也就是D2的阳极，7脚接Dl的阳极及电位器R2的输入端，3脚接入SG3525的10脚，4脚接5伏的电压及Z4040-5的I脚，RU R2、R3串联之后接到D2的阴极，电容Cl、C2串联之后接到二极管D2的阳极。
[0016]优选的，所述驱动电路包括控制芯片SG3525、驱动芯片IR2110、电阻R4、R5、R7、R8，以及电容 C2、C3、C5、C6、C7，
[0017]其中，电源VCC接入所述控制芯片SG3525的15、13引脚，以及所述驱动芯片IR2110的11、13引脚，分别为所述控制芯片SG3525和所述驱动芯片IR2110供电；所述控制芯片SG3525的5引脚与GND间并联电容C2，6引脚与GND并联电阻R4，5引脚和7引脚间串入电阻R5，9引脚和I引脚间直接相连，2引脚接VSE端，而VSE接入16引脚，10引脚接在NE555的输出引脚上，8引脚通过电容C3接GND，2、12引脚接GND ;电容C5、C6并联接在VCC和GND之间，所述驱动芯片IR2110的12、13引脚分别接在所述控制芯片SG3525的输出11、14引脚，所述驱动芯片IR2110的13,15引脚共同接到GND上，3、4、16引脚不接，二极管Dl串联在VCC和7脚之间，其中阳极接VCC，阴极接7引脚，6引脚和7引脚之间并入电容C7，8引脚串入电阻R7后送给所述MOSFET Ql，6引脚接入Ql的源极，I引脚通过电阻R8输出给所述MOSFET Q2。
[0018]本发明的有益效果在于:
[0019]1.摒弃了传统的微波电源结构，采用开关电源拓扑结构。本发明使用高频开关电源代替传统工频变压器升压式电源，可为磁控管负载提供连续可调的供电电压，在提高输出效率的同时，可减小其体积及重量，由于避免了磁控管的频繁启动和停止，可大大延长磁控管的使用寿命。
[0020]2.采用谐振网络降低损耗。本发明采用谐振网络实现开关的软启动，降低开关损耗，提高了电源的效率。
[0021]3.通过调节低频脉冲信号的脉宽，可以方便地调节输出功率，使得微波设备更加智能化。
[0022]4.控制驱动模块控制磁控管的非直流输出电压。本发明采用的低频控制输出的低频调制电路满足了磁控管对输出波形的特殊要求，保证了磁控管的正常工作。该低频调制电路利用低频脉冲信号控制高频的输出脉冲，使得提供给驱动电路的信号为间歇性的工作脉冲，从而使得输出电压为脉冲型的直流电压。这一结果省去了传统磁控管电源输出回路的高压开关，避免了高压环境下开关切换的安全隐患。
【附图说明】
[0023]图1为本发明高压脉冲型磁控管电源的模块结构示意图。
[0024]图2为主电路模块的电路结构示意图。
[0025]图3为低频调制电路的结构示意图。
[0026]图4为驱动电路的结构示意图。
[0027]其中，101为LLC谐振模块；102为高频变压器Tl ；103为高压整流模块。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例来说明本发明的【具体实施方式】，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
[0029]实施例1:一种高压脉冲型磁控管电源，包括整流滤波模块、主电路模块、取样反馈模块以及控制驱动模块，主电路模块包括LLC谐振模块、高频变压器Tl和高压整流模块，整流滤波模块的输入端与市电相连接、输出端与LLC谐振模块相连接，LLC谐振模块通过高频变压器与高压整流模块相连接。
[0030]取样反馈模块从高压整流模块的输出端取样，其信号输出端与控制驱动模块的输入端相连接，控制驱动t吴块的输出端连接LLC谐振t吴块。
[0031]市电首先通过一定升压比的整流滤波模块，得到330V的直流电压，然后输入给主电路模块，缓解了主电路模块中高频变压器的升压压力。主电路模块通过LLC谐振模块得到2千多伏的负电压，经过高压整流模块升压后提供给阴极的电压达到4千多伏，控制驱动电路通过控制MOSFET的开通和关断，使得输出波形为脉冲型的直流电压，以实现高压脉冲输出功能，保证磁控管