大功率激光射频电源电子管栅极和阴极回路研究

论文摘要

大功率电子管是自激式射频激光电源的核心器件。电子管灯丝电流的大小和稳定性,电子管栅极电流以及电子管的冷却决定了整个射频电源是否能正常工作。本论文旨在深入研究大功率电子管栅极和阴极回路特性,达到工程化应用水平。主要内容包括:(1)分析了射频电源的整体结构和功能。根据电子管灯丝电流的要求,设计出了合理的高精度、高稳定性、大电流的灯丝变压器,为电子管灯丝提供稳定电流源。(2)设计了高精度的灯丝稳流装置。根据灯丝电流稳定度和可调性的要求,开发了可以调节灯丝电流的稳流板。通过对灯丝变压器的初级端的电压控制达到控制灯丝变压器次级即灯丝电流的大小。根据可控硅调压模块的输出端受控制信号控制的作用,使可控硅的输出端可以在300~380V可调。可控硅的控制信号使用积分比较电路,实现输出的控制信号与给定的信号相同,达到控制信号可调的目的。(3)研究了射频电源电子管栅极元器件的特性。根据射频电源电子管栅极电流以及栅极信号滤波的要求,设计出了合理的栅极限流电阻,栅极滤波电感以及保护电路的参数。使用PSpice软件对电感的滤波效果进行了模拟仿真。(4)设计了合理的电子管冷却系统。通过对射频电源电子管的损耗分析,设计出了风冷和水冷系统。风冷系统主要针对电子管外围电路中的冷却,水冷系统针对电子管内部的冷却。在水冷系统中还分析了水质量对射频电源的影响。本论文开发的大功率射频电源质量和稳定性对于射频板条CO2激光器的输出光功率及其稳定性具有决定性作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 大功率射频电源分类及发展
• 1.2 大功率电子管应用与发展
• 1.3 本论文研究的主要内容和意义
• 2 射频电源电子管灯丝阴极特性
• 2.1 射频电源的结构与工作原理
• 2.2 大功率电子管的结构原理及其参数特性
• 2.3 灯丝变压器设计
• 2.4 本章小结
• 3 灯丝电流稳流电路
• 3.1 灯丝阴极稳流电路的整体设计
• 3.2 电路供电电源电路
• 3.3 反馈回路
• 3.4 给定信号电路
• 3.5 积分比较电路
• 3.6 电路调试
• 3.7 本章小结
• 4 电子管栅极元器件特性分析
• 4.1 电子管栅极电路结构
• 4.2 栅极限流电阻选择
• 4.3 电感L 的选择
• 4.4 栅极保护元件特性分析
• 4.5 本章小结
• 5 大功率电子管冷却特性研究
• 5.1 冷却系统整体设计
• 5.2 热交换原理
• 5.3 电子管风冷系统特性
• 5.4 电子管冷却水对电子管性能的影响
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献