觸發(fā)管在高壓開關(guān)電源保護(hù)電路中的應(yīng)用

在閉環(huán)條件下，若增益發(fā)生變化，驅(qū)動(dòng)控制電路會(huì)在下一個(gè)開關(guān)周期開始對(duì)電路的占空比或頻率進(jìn)行調(diào)整，這種調(diào)整過程可能持續(xù)好幾個(gè)開關(guān)周期。開關(guān)電源的穩(wěn)壓控制示意圖如圖3b所示。

圖3a中，工作點(diǎn)A的電壓增益為M1，對(duì)應(yīng)的負(fù)載條件為Q1。如果負(fù)載條件由Q1變?yōu)镼2(負(fù)載電流減小)，在開環(huán)狀態(tài)下，工作點(diǎn)將從A點(diǎn)跳變到B點(diǎn)，電壓增益將明顯增加。但通過開關(guān)電源的反饋控制，f增加，使電路工作在C點(diǎn)，則增益仍保持M1不變。因此正常條件下，即使負(fù)載發(fā)生變化，也不會(huì)出現(xiàn)過壓?jiǎn)栴}。

但反饋電路的調(diào)整功能需要一定時(shí)間。調(diào)整速度首先與開關(guān)電源的工作頻率有關(guān)，調(diào)整過程至少需要一個(gè)甚至多個(gè)完整的工作周期。另外信號(hào)從取樣到調(diào)整完成，中間有一定的延時(shí)。設(shè)調(diào)整時(shí)間TA=nTs+TD，Ts為開關(guān)信號(hào)的周期，TD為取樣到反饋的延時(shí)，n為調(diào)整所需開關(guān)周期數(shù)。

設(shè)從故障出現(xiàn)開始，電壓上升到安全門限的時(shí)間為TK。若TATK，電路故障能自動(dòng)排除，不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)。否則，若TA>TK，輸出端將會(huì)出現(xiàn)過壓，使負(fù)載和電源產(chǎn)生危險(xiǎn)。

如圖4a所示，假設(shè)電路從A點(diǎn)開始出現(xiàn)故障，電壓開始上升，沿A→B→C→D的路徑發(fā)展。如果電路為開環(huán)狀態(tài)，經(jīng)TK后將到達(dá)安全門限(圖中C點(diǎn))，使電路發(fā)生危險(xiǎn)。如果電路為閉環(huán)狀態(tài)，反饋控制電路經(jīng)過TA時(shí)間后，開始將電壓減小，并最終達(dá)到正常值。只要TATK，電路就不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)。

但有些負(fù)載，如行波管，負(fù)載變化速度非常快，以至于TKTA，在反饋電路起作用前，電壓已經(jīng)達(dá)到安全門限，并發(fā)生危險(xiǎn)，如圖4b所示。

在此情況下，觸發(fā)管將很好地解決這個(gè)問題。觸發(fā)管擊穿速度非常快，一般在納秒級(jí)。故障發(fā)生后，觸發(fā)管在遠(yuǎn)小于TK的時(shí)間內(nèi)發(fā)生擊穿，使輸出電壓保持一個(gè)較低的電壓值，并保持到TA以后，如圖4b中A→E路徑。TA以后，開關(guān)電源的穩(wěn)壓控制功能開始起作用，將電壓下降到正常值，觸發(fā)管任務(wù)完成。選擇觸發(fā)管時(shí)，應(yīng)保證至少在TA時(shí)間內(nèi)，觸發(fā)管可一直吸收電源能量而不會(huì)損壞。

5 觸發(fā)管保護(hù)功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)電路原理如圖5所示。實(shí)際行波管故障的發(fā)生具有不確定性，不便于實(shí)驗(yàn)，在此用觸發(fā)管G2模擬行波管負(fù)載。該電路工作原理為：脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖加到G2觸發(fā)極觸發(fā)G2導(dǎo)通，G2導(dǎo)通一次相當(dāng)于發(fā)生了一次行波管高壓擊穿，G2導(dǎo)通后，C2通過G2，R3，R4形成放電回路，在R3上產(chǎn)生一個(gè)高壓脈沖觸發(fā)G1導(dǎo)通，G1導(dǎo)通后可迅速泄放C1上能量，保護(hù)行波管和電源不受損壞。