抗高压脉冲高稳定度灯丝电源

    它的基本电路结构框图如图4所示。缓起动电路的作用是对VAdj进行控制，使输出电压逐步形成一个上升的曲线，上升时间的长短可以借助R3C3参数的调整，在较大的范围内改变，刚开机时PNP晶体管导通，Adj的电位被Vces箝位得很低，使输出电压不能瞬间建立，随着电容C3的充电，PNP晶体管最终达到截止，这时输出电压Vo=VAdj+Vces。达到了缓起动的目的，起到了对灯丝电源的稳流控制。

1．3 大功率扼流圈
    由于低压开关电源的输出工作电流达到了1．6 A，因此要求扼流圈自身的直流阻抗很小，使其自身的直流压降很小；同时为了增加脉冲高压在它上面的压降，又要求它的交流阻抗要很大。为了得到较高的交流阻抗，在选择扼流圈磁芯时，要优选导磁率高的磁芯。
    工作频率远高于截止频率时，电阻增量远大于电抗增量，阻抗增量接近电阻增量，此时扼流圈接近于一个电阻器，它不仅能抑制而且能吸收反馈脉冲的能量。
    按图5所示电路连接，L为用2 m长的φ1 mm的高强度漆包线，分别在μ0=2 kH／m和μ0=7 kH／m的磁芯(φ50 mm×30 mm×20 mm)上绕制的扼流圈(自制)。当输入电压为5 V的正弦波信号时，通过测量输出的电压值，就可以得到L上交流阻抗的压降大小。因为主脉冲的脉宽为10μs，频率应选用100 kHz，但仅有的SG503信号源没有100 kHz档，所以只能利用信号源现有的50 kHz和220 kHz档来做实验。实验数据见表1。

    若交流阻抗高，L上的压降就大，输出的电压值Vo就低。通过实验数据比较可以看出，在试验的频段内μ0=7 kH／m的磁芯的交流阻抗，优于μ0=2 kH／m的磁芯的交流阻抗。
 

1．4 抗干扰技术
    (1)低压开关电路的输出直流电流达1．6 A，因此要求高压脉冲扼流圈的直流电阻要很小，以使其直流压降很小；为了增加反馈高压脉冲在它上面的压降，又要求它的交流阻抗很大。为了得到较高的交流阻抗，在扼流圈磁芯的选材上，要选磁导率高的磁芯。
    (2)在低压开关电路与氢闸管灯丝之间串入电感量为10 mH的并行双扼流圈，使100 kHz的频率信号能形成约6．3 kΩ的阻抗。因而高压触发反馈脉冲就有约3／4的峰值压降在了高压脉冲扼流圈上。
    (3)在低压开关电路的输入／输出线间，以及输入／输出与地之间，大量使用了高压旁路电容，组成了抗高压组件，遏制和泄放高压反馈脉冲的冲击，以防止在低压开关电路上形成过高的峰值电压，损坏低压开关电源的器件。同时接地也采用"浮地"的方法来抑制环境的干扰。
    (4)高压隔离变压器在绕制时将初级和次级分开绕制，并加屏蔽来减少其分布电容，以提高抗干扰能力。在220 V交流电源通过隔离变压器后又加装了滤波电路。这种滤波器对滤掉干扰频率有一定效果。因为L对较高频率有一定的阻抗，从电容C来说，对高频阻抗小，因此可以为干扰频率提供回路，这对滤除干扰有效。

    大电流开关在动作时，高压隔离变压器等效为大电容C；由于高压电容的旁路作用，此时的低压开关电源模块交流阻抗趋于零；高压脉冲扼流圈等效为电感L。总之，要使整个回路的交流阻抗尽可能大，使流入的高压峰值电流趋于零。整个回路可以等效为Γ型滤波电路，见图6。

2 实验验证
    采用本文的抗干扰技术进行了实验。其结果：
    (1)并行双扼流圈：测量得到扼流圈两端的高压分别是16 kV和6 kV，因而高压触发反馈脉冲就有约10 kV的峰值电压降在了高压脉冲扼流圈上。
    (2)旁路电路：测量得到低压电源上的高压已经泄放到几百伏，通过对低压电源器件耐压参数的冗余设计，保证了灯丝电压在高压强流特殊的应用环境下正常工作，满足了可靠性设计和使用要求。
    为了提高电源的可靠性，还采取了关键器件筛选老化、防高压打火、电磁屏蔽、高频高压隔离和系统稳定性设计等技术，以保证该电源的稳定性和可靠性。同时在整机设计上，采用合理的电路及工艺，特别是接地、电磁屏蔽等，以隔离后级产生的高压脉冲对前级仪器的干扰影响。

3 结语
    由于使用环境的特殊性，因此要求灯丝电源装置，不光要提供4路独立可调、高稳定度的直流输出；还要让其本身能抗住和隔离30 kV峰值电压的冲击。经实际应用证明，在高压强流特殊的应用环境下，灯丝电源具有稳定性好，抗高压反馈干扰，强电流冲击能力强等特性，为处在高压强流环境(尤其是单次高压强流环境)中的仪器设备提供了一种可靠的抗高压强流冲击直流电源。