空投型雷达发射机阴极高压电源设计
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1．2．1 全桥控制保护电路
使用SG1525加驱动脉冲变压器作为全桥PWM控制电路，对阴极高压输出采用高压电阻分压器取样，对高频隔离变压器的初级电流取样，并把取样信号送往SG1525进行反馈闭环控制。同时，还设置了有效的阴极电流检测和过流故障保护电路，确保行波管安全工作。在所有开关电源逆变拓扑中，全桥逆变电路功率输出大，且逆变电压高，可减少高频变压器的初级匝数。
1．2．2 减小阴极高压电源高频纹波
雷达发射机频谱的寄生调制边带，会造成检测电路中出现虚假目标，降低雷达系统在杂波背景下的可见度。行波管各极电源相位调制灵敏度中，阴极电源的相位调制灵敏度最大。也就是说，阴极电源纹波对行波管放大器频谱纯度的影响最大。因此，滤除阴极高压电源的高频纹波是关键。这可以通过两个有效方法实现：一是增大储能滤波电容；二是提高逆变频率。为消除纹波，经常使用大容量的电容器进行滤波，但必须权衡电容器的容量上限，以确保放电能量低于行波管的最大承受能量值。
另外，从发射机测试的频谱来看，寄生输出处正是高压电源的逆变频率。由于行波管电源纹波的频率取决逆变频率，逆变频率采用100 kHz，其相位噪声峰将相隔200 kHz，离开载频距离很远，对整体来说相位噪声则小得多。因此，在器件性能和工作条件许可的条件下，提升阴极高压电源的逆变频率，可以改善发射机频谱纯度，且利于阴极高压电源的小型化和逆变效率提高。
1．2．3 全桥逆变器的软开关谐振
高压开关电源的开关管工作在开关状态，大幅提高开关频率，就可以提高变换效率。在原20 kHz左右硬开关工作方式时，开关损耗较小，在开关频率提高后，已变得十分严重。将传统的PWM技术与谐振技术相互结合，采用软开关谐振变换技术，实现了零电压状态的开关变换，有效解决了高频条件下的开关损耗问题，极大地减小阴极高压电源的体积、减轻重量，并减少对散热系统的技术压力，为发射机的小型化提供必要的基础。文中采用变压器的漏感和MOSFET的结电容以及谐振电感构成谐振电路。
1．2．4 串级式输出高压
以往高压电源的高压隔离变压器通常只有一个次级，随着输出电压增高，次级绕组电压变得更高，同时高耐压的高压电路元件稀少且昂贵，这些都增大了设计难度。而阴极高压电源采用新的串级式倍压输出形式，即采用一个高压变压器输出多个串联的次级绕组，每个次级绕组可以选用较大功率的整流电路，然后将它们的输出端串接在一起，相当于将多个高压电源串接在一起，这样每一路都可选用耐压要求低的元器件，容易在货架产品中选型。此外，高压变压器次级为多个串联绕组，每个绕组耐压要求低，也简化了高压绝缘要求。这为解决大功率高输出和对发射机占空比适应性宽提供了很好的解决途径。串级式输出阴极高压电源的效率高、功率密度大，对发射机占空比适应性宽，研制周期短，有利于提高发射机的系统性能。
2 阴极高压电源的工程实现
2．1 主电路关键元件的选定
(1)半导体功率开关器件的选定。阴极高压电源逆变频率较高，因此全桥电路中功率开关器件选择MOSFET。根据峰值功率估算谐振回路中的峰值电流和平均电流并考虑到足够的余量，选用IR公司峰值电流500 V／20 A的IRF460，就能够满足阴极高压电源功率转换电路可靠工作的需要。
(2)谐振电感。根据对全桥电路的分析，要提高阴极高压电源的效率，就必须减小开关损耗，实现MOSFET的软开关，于是谐振回路的谐振电感量就成为关键因素。要实现MOSFET软开关的必要条件是，储存在谐振电感中能量，必须要大于在最大过渡时间内储存在MOSFET输出电容和变压器初级绕组电容中的能量的总和，谐振回路中的能量转换可表示为
其中，Cmos为MOSFET的结电容，已知IR460的结电容为860 pF，可以求得谐振电感为
实际取谐振电感240μH。
(3)高频隔离变压器。阴极高压电源的高频隔离变压器，采用相应功率容量大且损耗低的高频非晶矩形磁芯。初级绕组匝数
取整数为11匝，考虑到变压器的损耗以及在电网电压最低时也应当保证高压输出值保持在15 kV，选择初级绕组匝数为16匝。因为采用串级式高压电路，由5个二倍压电路串联输出高压，所以次级绕组可以分为5个相同并互相隔离的次级小绕组，以其中一个小绕组匝数的计算为例。
高频隔离变压器的处的工作频率较高，为减少集肤效应产生的铁损，减低铁芯温升，因此选用0．2 mm的铜箔制作初级绕组，共15匝；次级绕组选用0．2 mm的漆包线绕制5个相同并互相隔离的小绕组，每个105匝。
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