一种高效率行波管高压电源的设计与实验研究
电子技术应用
刘期辉1，高文雷1，崔瑶1，刘银川1，郝保良2
1.北京真空电子技术研究所；2.中国电波传播研究所
摘要： 针对6~18 GHz 50 W超小型微波功率模块，提出了一种半桥LLC谐振多级高压变换电路。通过对半桥LLC谐振变换器设计和基于改进型3型相位补偿器反馈回路的研究，将低压48 V升压为行波管阴极和三级降压收集极所需的4路稳定高压，整体高压效率相对于同功率量级微波功率模块从92%提升至95%。实测电源在输入电压44~52 V范围内最高效率达到95%，最低效率超过92%，电源在空载和满载之间切换时阴极电压输出变化小于1 V。
中图分类号：TN710 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234530
中文引用格式： 刘期辉，高文雷，崔瑶，等. 一种高效率行波管高压电源的设计与实验研究[J]. 电子技术应用，2024，50(5)：97-101.
英文引用格式： Liu Qihui，Gao Wenlei，Cui Yao，et al. Design and experimental study of a high-efficiency high-voltage power supply for travelling wave tube[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(5)：97-101.
中文引用格式： 刘期辉，高文雷，崔瑶，等. 一种高效率行波管高压电源的设计与实验研究[J]. 电子技术应用，2024，50(5)：97-101.
英文引用格式： Liu Qihui，Gao Wenlei，Cui Yao，et al. Design and experimental study of a high-efficiency high-voltage power supply for travelling wave tube[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(5)：97-101.
Design and experimental study of a high-efficiency high-voltage power supply for travelling wave tube
Liu Qihui1，Gao Wenlei1，Cui Yao1，Liu Yinchuan1，Hao Baoliang2
1.Beijing Vacuum Electronics Research Institute； 2.China Research Institute of Radiowave Propagation
Abstract： This paper presents a half-bridge LLC resonant multistage high voltage converter circuit for 6~18 GHz 50 W ultra-small microwave power module. Through the design of half-bridge LLC resonant converter and the research of improved feedback loop based on type 3 phase compensator, the low-voltage 48 V is boosted to the 4-channel high voltage required by the cathode of the traveling wave tube and the three-stage step-down collector, and the overall high voltage efficiency is improved from 92% to 95% compared with the MPMs of the same power level. The experimental test efficiency reaches 95% in the range of input voltage 44~52 V, and the minimum efficiency exceeds 92%. The change of cathode voltage output is less than 1 V when the power supply switches between no load and full load.
Key words : LLC；high-voltage power supply；TWT；high efficiency；simulation
引言
行波管是一类应用广泛的微波功率放大器件，具有高带宽、高功率和高效率等特点[1]，其中连续波行波管可用于通信系统中的发射机和电子战系统中的干扰机等[2]。行波管高压电源是上述系统中的主要组成部分之一，其性能直接影响系统整体的可靠性、使用寿命和工作效率。L-3公司研制的型号为M1870的Ku波段通信用微波功率模块[3]，输出功率为40 W，其中高压电源功率量级为150 W，效率为91%。随后该公司研制了型号为M1871的Ka波段通信用微波功率模块[4]，输出功率为50 W，其中高压电源功率量级为200 W，效率为91%。电科十二所研制的型号为CKu501的电子战用微波功率模块[5]，输出功率为50 W，其中高压电源功率量级为200 W，采用基于移相全桥变换器的主功率电路，效率为92%。在机载和弹载等体积要求严苛的应用环境中，提高微波功率模块效率，意义重大[6-8]。本文针对某型宽带连续波行波管设计了一款基于半桥LLC谐振变换器的高压电源，额定输入电压为48 V，输入电压范围为44~52 V，额定输出功率为165 W，阴极输出电压对地为-3.1 kV，峰值效率达到95%。
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作者信息：
刘期辉1，高文雷1，崔瑶1，刘银川1，郝保良2
（1.北京真空电子技术研究所，北京 100015；2.中国电波传播研究所，河南 新乡 453000）
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