專利名稱：一種基于mos管的高重頻、低功耗雙開關(guān)柵控行波管調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電真空管柵控調(diào)制器技術(shù)，是一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關(guān)柵控行波管調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著柵控行波管發(fā)射機(jī)不斷向高重頻、寬脈寬的方向發(fā)展，其對調(diào)制器也提出了更高的要求，既要滿足高重頻、寬脈寬的工作要求，又要減小調(diào)制器的自身損耗，以提高調(diào)制器以及發(fā)射機(jī)的可靠性。雙開關(guān)型柵控調(diào)制器是最常用的一種柵控行波管調(diào)制器，其調(diào)制脈沖的前、后沿分別由“起始”、“截尾”開關(guān)管單獨(dú)控制，因而可以獲得較小的脈沖前、后沿。普通的雙開關(guān)柵控調(diào)制器中，“起始”、“截尾”開關(guān)管處于輪流導(dǎo)通和短時(shí)間直通的工作狀態(tài)，通過“起始”、“截尾”開關(guān)管短時(shí)間直通形成“對拉”狀態(tài)，以減少柵調(diào)脈沖后沿時(shí)間。通常使用雙極型晶體管或IGBT時(shí)，“對拉”時(shí)間達(dá)到μ s量級(jí)，“對拉”時(shí)正、負(fù)偏壓電源基本處于短路狀態(tài)(為了保證好的柵調(diào)脈沖前后沿，所串接的限流電阻阻值很小)，開關(guān)管中會(huì)流過較大的電流，開關(guān)管上的損耗較大，隨著調(diào)制脈沖重復(fù)頻率的提高，開關(guān)管和限流電阻熱耗會(huì)大幅增加而導(dǎo)致燒壞。因此，普通的雙開關(guān)柵控調(diào)制器只能應(yīng)用在低重頻(約幾kHz)、窄脈寬的場合。又由于受耐壓的限制，開關(guān)管由數(shù)個(gè)雙極型晶體管或IGBT串聯(lián)使用，所需的均壓電路和隔離驅(qū)動(dòng)電路，使得開關(guān)管的外圍電路比較復(fù)雜。本發(fā)明的思路是采用高反壓的MOS單管作為“起始”、“截尾”開關(guān)管，結(jié)合開關(guān)管連接方式的改變，提高調(diào)制器輸出波形的前后沿指標(biāo)，降低調(diào)制器自身的功耗，簡化開關(guān)管外圍電路，以實(shí)現(xiàn)高重頻(可達(dá)IOOkHz以上)、低功耗、高可靠性的柵控行波管調(diào)制器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關(guān)柵控行波管調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)方法。利用高頻開關(guān)特性好的高反壓MOS管作為開關(guān)器件，使得調(diào)制器在窄脈沖輸出時(shí)有較好的脈沖前沿；同時(shí)改變“起始”、“截尾”開關(guān)管的連接方式，改變了傳統(tǒng)的通過 “起始”、“截尾”開關(guān)管短時(shí)間直通形成“對拉”狀態(tài)以減少柵調(diào)脈沖后沿時(shí)間的方式，極大地降低了調(diào)制器開關(guān)管上的損耗，使得調(diào)制器在極高的重復(fù)頻率下能穩(wěn)定、可靠工作；單只高反壓MOS管基本適應(yīng)了大多數(shù)行波管柵控脈沖幅度的耐壓要求，省去了開關(guān)管串聯(lián)使用所需的均壓電路和隔離驅(qū)動(dòng)電路，使得調(diào)制器電路得到簡化；設(shè)置了管擊穿保護(hù)電路，有效防止在“起始”開關(guān)管擊穿時(shí)， 正偏壓一直加在行波管柵極上，以保護(hù)行波管。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為產(chǎn)生的調(diào)制脈沖前后沿陡、重復(fù)頻率高、寬度寬，調(diào)制器自身功耗低，電路簡單，可靠性高。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)解決方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關(guān)柵控行波管調(diào)制器原理框圖。圖2是一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關(guān)柵控行波管調(diào)制器電原理圖。
具體實(shí)施例方式參見圖2，起始驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)MOS管V2導(dǎo)通，600V的正偏壓通過V2、KljPR4加到行波管柵極上。電阻R4為正偏壓限流電阻，R4的取值不能大，否則會(huì)影響柵調(diào)脈沖的前沿特性。V2取型是IXBH16N170，耐壓為1700V的MOS管；V3為瞬態(tài)抑制二極管，取值為1200V， 對V2起過壓保護(hù)作用。截尾驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)MOS管V5導(dǎo)通，將V2的柵極電壓強(qiáng)制拉到低電平，關(guān)斷V2。此時(shí)，500V的負(fù)偏壓通過V5導(dǎo)通回路迅速地將行波管柵陰間的電容充電到負(fù)偏壓值。電阻 R5起限流作用，選擇合適的Cl、R2及R5的值，可得到較好的柵調(diào)脈沖后沿。V5及V6的選型與V2及V3相同。當(dāng)V2關(guān)斷后，負(fù)偏壓通過限流電阻R6加到行波管的柵陰極間，直到下一個(gè)起始驅(qū)動(dòng)脈沖的到來。由以上工作過程可以看出，因MOS管良好的高頻特性，且開關(guān)管V5導(dǎo)通提供負(fù)偏壓充電回路的同時(shí)，迅速將V2關(guān)斷，此過程中，正、負(fù)偏壓之間和V2、V5之間不存在直通的工作狀態(tài)，即調(diào)制器不存直通損耗。由于MOS管具有較小的導(dǎo)通電阻，V2、V5的導(dǎo)通損耗大大降低，功耗極低。因而調(diào)制器可工作在極高重頻狀態(tài)，同時(shí)具有較高的可靠性。當(dāng)某種原因引起起始開關(guān)管V2擊穿短路時(shí)，正偏壓就會(huì)一直加在行波管柵極。 V7、V9、Kl等構(gòu)成管擊穿采樣與保護(hù)電路，V2擊穿時(shí)，三極管V9導(dǎo)通，使得繼電器Kl動(dòng)作且自鎖，切斷正偏壓供電。
權(quán)利要求
1.一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關(guān)柵控行波管調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于采用高反壓MOS管作為開關(guān)器件，提高開關(guān)速度，簡化電路；通過改進(jìn)“起始”、“截尾”管的連接形式，使調(diào)制器不存直通損耗。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的相關(guān)電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于①V2、V5采用高反壓MOS管，單管就能滿足1100V柵調(diào)脈沖的耐壓要求，簡化了電路， 同時(shí)提高了開關(guān)速度；②V5導(dǎo)通的同時(shí)迅速關(guān)斷V2，降低了直通損耗，提高了調(diào)制器工作重頻；③設(shè)置了簡單有效的管擊穿保護(hù)電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關(guān)柵控行波管調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)方法，在傳統(tǒng)的雙開關(guān)柵控調(diào)制器電路中，利用高頻開關(guān)特性好的高反壓MOS管作為開關(guān)器件，使得調(diào)制器在窄脈沖輸出時(shí)有較好的脈沖前沿；改變了傳統(tǒng)的通過“起始”、“截尾”開關(guān)管短時(shí)間直通形成“對拉”狀態(tài)以減少柵調(diào)脈沖后沿時(shí)間的方式，極大地降低了調(diào)制器開關(guān)管上的損耗，使其在極高的重復(fù)頻率下能穩(wěn)定、可靠工作；單只高反壓MOS管基本適應(yīng)耐壓要求，省去均壓電路和隔離驅(qū)動(dòng)電路使電路簡化；設(shè)置了保護(hù)行波管電路，防止在“起始”開關(guān)管擊穿時(shí)，正偏壓一直加在行波管柵極上。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)高性能、低功耗的柵控調(diào)制器，研制高重頻柵控行波管發(fā)射機(jī)提供了有效的技術(shù)途徑。
文檔編號(hào)H01J23/00GK102568983SQ20111036710
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者崔海安, 楊鈺輝 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所