溅射离子泵DC-DC特种高压电源的设计

论文摘要

真空系统是氢原子钟的重要组成部分，氢原子钟工作时内部必须保持在高真空状态。真空的获得和维持，采用溅射离子泵来完成。离子泵电源是离子泵的关键部分，它直接影响离子泵的抽气效果、寿命以及真空系统的各项指标。目前氢原子钟上的离子泵电源为工频稳压电源，体积大、重量重、纹波大，更为关键的问题是，该电源的输入为220V，50Hz交流电，而氢原子钟其它电子设备是由24V直流电源供电，这对直流供电的情况下，给氢原子钟的造成很大的困难。因此离子泵DC-DC开关电源的研制对统一氢原子钟输入直流电源，开发星载氢原子钟具有重要意义。本文首先介绍了现有的两种离子泵电源的结构及其特点，针对一些不足提出了以开关电源作为本课题的研究重点；第二章简要介绍了离子泵工作的基本原理并提出了开关式离子泵电源应具有的功能；第三章对电源的功率、控制以及保护电路做了完整的介绍；第四章给出了实验结果并与原有的电源作了一些比较；第五章对研制完成的电源，存在的一些问题作了一个总结，并对将来开发星载离子泵电源提出一些建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 氢钟电源的结构
• 1.2 溅射离子泵电源的现状
• 1.2.1 电阻分压式电源
• 1.2.2 漏磁变压器式电源
• 1.3 高频开关式离子泵电源
• 1.4 本文的研究内容和意义
• 1.4.1 本文的研究内容
• 1.4.2 本文的主要意义
• 第2章 溅射离子泵的工作原理及泵电源的特殊性
• 2.1 溅射离子泵的结构及工作原理
• 2.1.1 溅射离子泵的结构
• 2.1.2 溅射离子泵的抽气机理
• 2.1.3 离子泵的极限压强
• 2.1.4 离子泵的抽速
• 2.1.5 真空度与电流的关系
• 2.2 常见的电源输出特性
• 2.3 离子泵电源的特殊性
• 2.4 离子泵电源设计框图
• 第3章 溅射离子泵负阻性开关电源的研制
• 3.1 常用隔离式DC/DC开关电源的拓扑结构
• 3.1.1 单端反激变换器
• 3.1.2 单端正激变换器
• 3.1.3 双晶正激变换器
• 3.1.4 半桥变换器
• 3.1.5 全桥变换器
• 3.1.6 推挽变换器
• 3.2 推挽变换器的工作原理
• 3.3 偏磁的可能性及预防措施
• 3.4 电源主控芯片TL494（PWM）简介
• 3.4.1 TL494的特性
• 3.4.2 工作原理概述
• 3.5 溅射离子泵电源功率主电路的设计
• 3.5.1 变压器的设计
• 3.5.2 开关驱动电路及缓冲电路的设计
• 3.5.3 输出滤波器的设计
• 3.5.4 输入滤波器的设计
• 3.5.5 高压电路的安全规范设计
• 3.6 溅射离子泵电源控制电路的设计
• 3.6.1 线性光耦电路的设计
• 3.6.2 反馈环路稳定性设计
• 3.6.3 软启动和过压过流保护电路的设计
• 第4章 实验结果及比较
• 4.1 实测数据
• 4.1.1 24V输入时的实测输出特性
• 4.1.2 不同输入电压下的输出特性
• 4.1.3 兼容性测试
• 4.2 电源的实际使用
• 4.3 与其它两种电源的比较
• 4.3.1 输出特性比较
• 4.3.2 输出纹波比较
• 第5章 总结和展望
• 5.1 存在的问题
• 5.2 展望
• 附录 A 电路原理图和电源实物图
• 附录 B 个人简历及发表论文