[发明专利]一种空心阴极电源变换器及其控制系统

权利要求书

1.一种空心阴极电源变换器，其特征在于，包括：主变压器原边电路和主变压器副边整流滤波电路；主变压器副边整流滤波电路包含两路输出：加热电源输出和点火触持电源输出；对主变压器副边整流滤波电路的加热电源输出电压采样形成输出电压环闭环控制，并对加热电源输出电流和点火触持电源输出电流分别进行采样形成相应的输出电流环闭环控制；在空心阴极点火成功前，触持极与基准地呈现高阻抗，加热电源的输出电流环闭环工作，点火触持电源的输出电流环处于开环调节状态；在空心阴极点火瞬间，转变为点火触持电源的输出电流环闭环工作，加热电源的输出电流环闭环不工作；在空心阴极点火成功时，触持极阻抗下降，直到所述主变压器副边整流滤波电路的点火触持电源输出电压被拉低到第二设定值以下时，则判断为空心阴极点火成功；在空心阴极点火成功后，当触持极阻抗进一步降低使得触持极电压降到低于触持电源最高限制电压时，对主变压器副边整流滤波电路的输出电流进行闭环控制，使得触持电源开始工作并限制其输出电流为设定的触持极电流值；所述主变压器为变压器T1，所述主变压器原边电路包括二极管D1、二极管D2、开关管Q1和开关管Q2，所述二极管D1的阴极和开关管Q1的漏极分别与所述电源正极相连接，所述二极管D2的阴极和开关管Q1的源极分别与所述变压器T1原边的一端相连接，所述二极管D1的阳极和开关管Q2的漏极分别与所述变压器T1原边的另一端相连接，所述二极管D2的阳极和开关管Q2的源极分别接地；所述主变压器副边整流滤波电路包括点火触持电源，所述点火触持电源包括二极管D3、二极管D4、电感L1、电容C1和斩波开关管Q3，所述变压器T1副边的一端与所述二极管D3的阳极相连接，所述变压器T1副边的另一端分别与所述二极管D4的阳极、电容C1的一端和地相连接，所述二极管D3的阴极和二极管D4的阴极分别通过电感L1连接至斩波开关管Q3的漏极，所述电容C1的另一端与所述斩波开关管Q3的漏极相连接，所述斩波开关管Q3的源极连接至点火触持电源的输出，所述斩波开关管Q3的栅极连接至点火脉宽控制信号；其中，所述电感L1为主变压器副边整流滤波电路的输出滤波电感；所述二极管D2的阴极和开关管Q1的源极分别与所述变压器T1原边的同名端相连接，所述二极管D1的阳极和开关管Q2的漏极分别与所述变压器T1原边的异名端相连接；所述变压器T1副边的第一同名端与所述二极管D3的阳极相连接，所述变压器T1副边的第一异名端分别与所述二极管D4的阳极、电容C1的一端和地相连接。

2.根据权利要求1所述的空心阴极电源变换器，其特征在于，所述变压器副边整流滤波电路还包括加热电源，所述加热电源包括二极管D5、二极管D6、电感L2和电容C2，所述变压器T1副边的第二同名端分别与所述二极管D6的阴极和电容C2的一端相连接，所述变压器T1副边的第二异名端与所述二极管D5的阴极相连接，所述二极管D5的阳极和二极管D6的阳极分别通过电感L2接地，所述电容C2的另一端接地；将点火触持电源的输出整流部分叠加到加热电源的输出整流部分上面，所述点火触持电源的输出整流部分和加热电源的输出整流部分采用同样的地输出回路。

3.根据权利要求2所述的空心阴极电源变换器，其特征在于，将所述点火触持电源的电感L1和加热电源的电感L2集成为绕制在同一个磁芯上的耦合电感Lc。

4.根据权利要求2所述的空心阴极电源变换器，其特征在于，在空心阴极点火瞬间及其之后， 点火触持电源输出的脉冲高压电压击穿空心阴极电源产生等离子体，使得空心阴极触持极间输出阻抗迅速降低，当空心阴极电源的触持极间的等离子体达到稳定状态，触持极间呈现低阻抗特性；在此过程中，空心阴极电源的触持极等效阻抗迅速下降，斩波开关管Q3通过判断触持极电压迅速下降来判断点火成功后，从而关闭脉冲型斩波方式并使斩波开关管Q3保持长通状态。

5.一种空心阴极电源变换器的控制系统，其特征在于，包括了如权利要求1至4任意一项所述的空心阴极电源变换器，并包括点火控制电路、采样电路和点火可变斩波脉宽控制电路；主变压器原边电路与所述点火控制电路相连接，所述点火控制电路通过采样电路与所述主变压器副边整流滤波电路相连接，所述点火可变斩波脉宽控制电路与所述主变压器副边整流滤波电路相连接。