專利名稱：應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及行波管高壓電源電壓檢測控制領(lǐng)域，具體為一種應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法。
背景技術(shù)：
行波管高壓電源以陰極高壓為參考，而控制電路一般以保護(hù)地(大地)為參考點(diǎn)， 要實(shí)現(xiàn)直流高壓電源的穩(wěn)定控制，必須在電壓反饋取樣電路與控制電路之間進(jìn)行高壓隔離處理實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。通常采用以下幾種隔離取樣方法1、光耦隔離2、磁隔離3、分壓器降壓差分取樣。然而一般的光耦隔離度較低(一般在5kV以下)；磁隔離電路由于放大器及參考基準(zhǔn)都浮動在陰極電壓上，無法滿足電壓程控調(diào)整功能；分壓器降壓差分取樣可將以陰極為參考的高輸出電壓轉(zhuǎn)換為以保護(hù)地為參考的差分信號，該信號可直接反饋高壓輸出，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制。但由于陰極電壓與保護(hù)地在電氣上無法隔離，當(dāng)其它極高壓疊加在陰極上輸出時，其取樣信號通過保護(hù)地勢必構(gòu)成通道，影響高壓取樣輸出。顯然，以上三種方案無法滿足多路程控高壓輸出的穩(wěn)定控制?；谝陨显?，在輸出電壓較高(大于IOkV)的行波管程控高壓電源設(shè)計(jì)中，多采用光纖調(diào)制傳輸控制技術(shù)。該技術(shù)通過取樣器對電壓信號取樣，利用有源器件調(diào)制技術(shù)，將取樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，用電/光轉(zhuǎn)換器件，將數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字光信號，再耦合進(jìn)光纖傳輸。光纖中的光信號由光/電轉(zhuǎn)換器件(光電二極管)轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)數(shù)字解調(diào)， 還原為模擬信號進(jìn)行處理。采用光纖傳輸技術(shù)，改變了傳統(tǒng)電路中利用電纜進(jìn)行信號傳輸?shù)姆椒ǎ行У亟鉀Q了高、低壓側(cè)電氣隔離問題。但是，由于該技術(shù)控制過程復(fù)雜，而且信號在數(shù)字化轉(zhuǎn)換和還原過程中，會產(chǎn)生較大的延時，因此，在高電壓實(shí)時檢測與控制中，響應(yīng)速度不高，無法實(shí)現(xiàn)輸出電壓的快速調(diào)整。基于以上原因，在高性能行波管程控高壓電源的設(shè)計(jì)中，需要采用新的高壓檢測控制技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法， 以解決現(xiàn)有技術(shù)中光纖調(diào)制傳輸控制技術(shù)存在的動態(tài)響應(yīng)慢，控制方式復(fù)雜的問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法，其特征在于采用高壓側(cè)電路采集行波管高壓電源的高壓信號，并將高壓信號轉(zhuǎn)換成線性對應(yīng)的電流信號，采用霍爾電流傳感器對高壓側(cè)電路輸出的電流信號實(shí)現(xiàn)信號隔離后輸出，采用低壓側(cè)電路對霍爾電流傳感器輸出的電壓信號處理后得到電壓輸出控制信號；所述高壓側(cè)電路包括采樣電路和V/I轉(zhuǎn)換電路，所述采樣電路采集行波管高壓電源的高壓信號，并將所述高壓信號輸出至V/I轉(zhuǎn)換電路，所述V/I轉(zhuǎn)換電路將高壓信號轉(zhuǎn)換成線性對應(yīng)的電流信號后輸出至霍爾電流傳感器；所述霍爾電流傳感器采用閉環(huán)的磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器，所述霍爾電流傳感器中的高壓導(dǎo)線引入V/I轉(zhuǎn)換電路輸出的電流信號，所述高壓導(dǎo)線穿過霍爾電流傳感器中的磁芯，利用磁平衡原理，在霍爾電流傳感器中的次級線圈獲得與V/I轉(zhuǎn)換電路輸出的電流信號線性對應(yīng)的電壓信號，霍爾電流傳感器次級線圈上的電壓信號輸出至低壓側(cè)電路；所述低壓側(cè)電路為運(yùn)算放大電路，低壓側(cè)電路將霍爾電流傳感器次級線圈輸出電壓信號放大后，得到電壓輸出控制信號。所述的應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法，其特征在于所述高壓側(cè)電路中，采樣電路由高精度的雙運(yùn)算放大器構(gòu)成，雙運(yùn)算放大器的同相輸入端通過兩個電阻構(gòu)成的分壓器引入行波管高壓電源的高壓信號。所述的應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法，其特征在于所述低壓側(cè)電路為高精度的儀用差分放大器構(gòu)成的運(yùn)算放大電路。直流高壓檢測控制的重點(diǎn)在于實(shí)時、線性地將高壓信號轉(zhuǎn)換為低壓側(cè)控制電壓信號。本發(fā)明通過高壓側(cè)電路中的采樣電路采樣行波管高壓電源的高壓信號，經(jīng)過V/I轉(zhuǎn)換電路完成V/I轉(zhuǎn)換后，將高壓信號轉(zhuǎn)換為線性對應(yīng)的電流信號，通過霍爾電流傳感器，完成信號隔離，霍爾電流傳感器把電流信號傳送至低壓側(cè)電路進(jìn)行信號處理得到電壓輸出控制信號。為獲得快速的響應(yīng)時間和良好的線性度，采用閉環(huán)、磁補(bǔ)償式的零磁通霍爾電流傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣隔離。在霍爾電流傳感器中，使用高壓導(dǎo)線引入V/I轉(zhuǎn)換電路輸出的電流信號，高壓導(dǎo)線穿過霍爾電流傳感器中的磁芯，利用磁平衡原理，在過霍爾電流傳感器次級線圈獲得線性對應(yīng)的電壓信號，以實(shí)現(xiàn)高、低壓側(cè)電氣的高度隔離。顯然本發(fā)明中，在電壓信號取樣傳輸過程中，不需要將模擬信號數(shù)字化處理，從而避免了信號的還原過程，既消除了信號的延遲效應(yīng)，提高了信號傳輸?shù)膶?shí)時性能，又降低了電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明不僅保證了高、低壓側(cè)具有良好電氣隔離性能，而且避免了光纖調(diào)制傳輸中的信號延時問題，同時顯著降低了控制的復(fù)雜性。在控制電路中，沒有信號延遲環(huán)節(jié)，有效提高了電源的動態(tài)響應(yīng)速度(頻率響應(yīng))；控制過程中取消了數(shù)字化變換和解調(diào)還原過程，顯著降低了控制的復(fù)雜性。因此，本發(fā)明在行波管程控高壓電源的設(shè)計(jì)中具有良好的應(yīng)用價值。


圖1是本發(fā)明整體電路原理圖。圖2是閉環(huán)的磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示。Vo+和Vo-分別為行波管高壓電源的正、負(fù)高壓信號，Va為采樣電路利用分壓器降壓和雙運(yùn)算放大器跟隨后得到的直流高壓的電壓取樣信號，Vm為霍爾電流傳感器次級線圈輸出的電壓信號，Vc為低壓側(cè)電路最后輸出的電壓輸出控制信號。高壓側(cè)電路包括采樣電路和V/I轉(zhuǎn)換電路。采樣電路由電阻Rl和電阻R2構(gòu)成的分壓器、雙運(yùn)算放大器m-A構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)電壓取樣和信號緩沖，將高壓信號輸出轉(zhuǎn)化為阻抗匹配的電壓取樣信號Va，作為后級V/I轉(zhuǎn)換電路的參考。V/I轉(zhuǎn)換電路由雙運(yùn)算放大器m-B、取樣電阻R5、功率MOS管V5構(gòu)成，通過閉環(huán)控制，將電壓取樣信號Va轉(zhuǎn)換成線性對應(yīng)的電流信號Ip，同時電流信號Ip流過霍爾電流傳感器Al的初級線圈，可在次級線圈獲得隔離后的電壓信號。顯然，電路在穩(wěn)態(tài)下有下式成立
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法，其特征在于采用高壓側(cè)電路采集行波管高壓電源的高壓信號，并將高壓信號轉(zhuǎn)換成線性對應(yīng)的電流信號，采用霍爾電流傳感器對高壓側(cè)電路輸出的電流信號實(shí)現(xiàn)信號隔離后輸出，采用低壓側(cè)電路對霍爾電流傳感器輸出的電壓信號處理后得到電壓輸出控制信號；所述高壓側(cè)電路包括采樣電路和V/I轉(zhuǎn)換電路，所述采樣電路采集行波管高壓電源的高壓信號，并將所述高壓信號輸出至V/I轉(zhuǎn)換電路，所述V/I轉(zhuǎn)換電路將高壓信號轉(zhuǎn)換成線性對應(yīng)的電流信號后輸出至霍爾電流傳感器；所述霍爾電流傳感器采用閉環(huán)的磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器，所述霍爾電流傳感器中的高壓導(dǎo)線引入V/I轉(zhuǎn)換電路輸出的電流信號，所述高壓導(dǎo)線穿過霍爾電流傳感器中的磁芯，利用磁平衡原理，在霍爾電流傳感器中的次級線圈獲得與V/I轉(zhuǎn)換電路輸出的電流信號線性對應(yīng)的電壓信號，霍爾電流傳感器次級線圈上的電壓信號輸出至低壓側(cè)電路；所述低壓側(cè)電路為運(yùn)算放大電路，低壓側(cè)電路將霍爾電流傳感器次級線圈輸出電壓信號放大后，得到電壓輸出控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法，其特征在于所述高壓側(cè)電路中，采樣電路由高精度的雙運(yùn)算放大器構(gòu)成，雙運(yùn)算放大器的同相輸入端通過兩個電阻構(gòu)成的分壓器引入行波管高壓電源的高壓信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法，其特征在于所述低壓側(cè)電路為高精度的儀用差分放大器構(gòu)成的運(yùn)算放大電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于行波管程控高壓電源的霍爾高壓檢測控制方法，本通過高壓側(cè)電路中的采樣電路采樣行波管高壓電源的高壓信號，經(jīng)過V/I轉(zhuǎn)換電路完成V/I轉(zhuǎn)換后，通過霍爾電流傳感器完成信號隔離，霍爾電流傳感器把電流信號傳送至低壓側(cè)電路進(jìn)行信號處理得到電壓輸出控制信號。本發(fā)明不僅保證了高、低壓側(cè)具有良好電氣隔離性能，而且避免了光纖調(diào)制傳輸中的信號延時問題，同時顯著降低了控制的復(fù)雜性。
文檔編號H01J23/34GK102436995SQ20111032822
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者李斌, 王文廷 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所