JPH06310045A - 進行波管ヒータ電源 - Google Patents

進行波管ヒータ電源

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JPH06310045A
JPH06310045A JP10127293A JP10127293A JPH06310045A JP H06310045 A JPH06310045 A JP H06310045A JP 10127293 A JP10127293 A JP 10127293A JP 10127293 A JP10127293 A JP 10127293A JP H06310045 A JPH06310045 A JP H06310045A
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JP
Japan
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transformer
heater
voltage
power supply
choke coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP10127293A
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English (en)
Inventor
Koji Tanaka
宏治 田中
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 進行波管のヒータ電源投入にヒータ電圧を通
常電圧より上げて急速にヒータを温め、送信可能温度に
達したら、ヒータ電圧を通常電圧に戻す様に制御する。 【構成】 電力コンバータ用のトランスの1次側の巻線
比を変えることでトランス2次側の出力電圧を変える。
更に、トランス2次側に設置されたチョークコイルのイ
ンダクタンス値を制御することで、ヒータ電圧を制御す
る。 【効果】 進行波管のヒータフィラメントの温度を急速
に上げることができるので、ヒータ電流投入後すぐに送
信状態に移ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、進行波管のヒータ電極
の電圧を可変方式にすることで、ウォームアップタイム
を短縮し、ヒータ電源投入後状態から送信モードに短時
間に切り換えられることを目的とした進行波管ヒータ電
源の構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来の進行波管ヒータ電源の構
成の一例を示す図である。図において、1は安定化電
源、2はトランス、3はゲート信号と出力するゲートド
ライバー回路、4は電界効果トランジスタ(以後FET
と略す)、5はFET、6は整流ダイオード、7は整流
ダイオード、8はチョークコイル、9はコンデンサ、1
0はサージ吸収用のツェナーダイオード、11はカソー
ド電極、12はヒータ電極である。
【0003】次に動作について説明する。安定化電源か
らのエネルギーはトランス2の1次側センタータップに
入力し、ゲートドライバー回路3でプッシュプル動作す
る様にオン/オフ制御されたFET4とFET5を通っ
て電流はグランドに流れる。この時の図8のA点とB点
の電圧は図9(a)及び(b)によって示す波形とな
る。電流がトランス2、FET4又はFET5を流れる
時にエネルギーがトランス2に蓄積され、1次側巻線と
2次側巻線比n2/n1を1次側の電圧に掛け合せた電
圧が2次側に出力される。例えば、FET4がオンの時
にC点とA点の間には安定化電源Viが発生し、この時
E点とF点の間にVi・(n2/n1)の電圧が出力
し、整流ダイオード6が導通する。同様にFET5がオ
ンの時にD点とF点の間にVi・(n2/n1)の電圧
が出力され、整流ダイオード7が導通する。従って、G
点での電圧は図9(c)に示す波形となる。この電圧波
形はチョークコイル8とコンデンサ9で形成されるフィ
ルタにより高周波成分は除去され、ヒータ電極に図9
(d)に示す直流電圧が出力される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の進行波管ヒータ
電源は以上の様に構成されており、ある一定の電圧を印
加することでカソード電極の傍に存在するヒータフィラ
メントをあたため、カソード電極の電子が放出しやすく
する。しかしながら、従来の方式ではヒータ電源が入
り、フィラメントが十分に温まるまでのウォームアップ
時間がしばらくかかることが多く、防衛機器や通信機器
では、しばしばこれが致命的欠陥となる問題点があっ
た。
【0005】この発明は、上記の様な課題を解決するた
めになされたもので、ヒータ電源出力電圧を可変方式に
することで、ウォームアップ時間を短縮することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる進行波
管ヒータ電源は、ヒータ電源投入直後は通常のヒータ電
源出力電圧よりも高い直流電圧を出力し、フィラメント
が十分温まった後に、通常の直流電圧に戻る様に制御す
る機能を組み備えたものである。
【0007】また、進行波管ヒータ電源は交流電圧で使
用できるものもあり、ヒータ電源投入直後は通常のヒー
タ電源出力よりも高い交流電圧を出力し、フィラメント
が十分温まった後に、通常の交流電圧に戻る様に制御す
る機能と組み備えたものである。
【0008】
【作用】この発明に係わる進行波管ヒータ電源は、電源
投入直後は通常の電圧よりも高い電圧を出力すること
で、ヒータフィラメントの温度を急速に上昇させること
ができるので、ウォームアップ時間を短縮することがで
き、ヒータ電源投入後からすぐに送信することが可能と
なる。ヒータ電圧とフィラメント温度の関係を図10に
示す。図10の曲線(a)は従来の方式による関係であ
り、曲線(b)はこの発明による関係を示す。
【0009】さらに、この発明に係わる進行波管ヒータ
電源は、通常の電圧と通常の電圧よりも高い電圧を供給
する2つのトランスを構成する必要がなく、1つのトラ
ンスで2種の電圧を出力することができ、進行波管ヒー
タ電源の小型化、低価格化につながる。
【0010】
【実施例】
実施例1 図1はこの発明の1実施例の進行波管ヒータ電源の構成
を示すブロック図である。図において、1,6〜12
は、上記従来装置と同一のものである。13は1次側が
3つの巻線、2次側が1つの巻線から構成されるトラン
ス、14はFET、15はFET、16は逆電流防止用
のダイオード、17はゲートドライバー制御回路であ
る。
【0011】次に動作について説明する。出力電圧がV
iの安定化電源からのエネルギーはトランス13のセン
タータップに入力する。ヒータ電源投入直後は、ゲート
ドライバー制御回路からFET14のゲート信号を出力
する。従って、センタータップから入力した電流は巻線
n2とFET14を通りグランドに流れる。この時のト
ランス13の2次側のI点とJ点の間の巻数をn4とす
ると、(n4/n2)・Viの電圧がI点とJ点の間に
発生する。この時、整流ダイオード6が導通する。従っ
て、ゲートドライバー制御回路17からFET14のゲ
ート信号がオフすると、トランス13をリセットする必
要があり、ダイオード16と巻線n3はこの為に設けら
れている。FET14がオフすると巻線n2に蓄積され
た励磁エネルギーは巻線n3に移り、巻線n3の励磁電
流は次式で表わされる。
【0012】
【数1】
【0013】同時に、ダイオード16は導通し、グラン
ド、ダイオード16、巻線n3、を通って励磁エネルギ
ーを入力電源に回生し、トランス13はリセットされ
る。この時、トランス13の飽和防止のために、FET
14がオンしている比率は次式で制限される。
【0014】
【数2】
【0015】FET14がオフしている間にはトランス
13の2次側には電圧は出ないので、図1のK点の電圧
とFET14のゲートドライブ信号の関係は、図4
(a)及び(b)に示す様になる。K点に出力する電圧
はチョークコイル8とコンデンサ9で構成されるフィル
タにより平滑化され、ヒータ電極12とカソード電極1
1の間には図4(c)に示す波形となる。次に、ヒータ
が十分に温まった後に、ゲートドライバー制御回路17
からはFET15のゲートドライブ信号が出力され、F
ET14のゲートドライブ信号は以後オフになる。つま
り安定化電源からの電流は、巻線n2とn3、そしてF
ET15を通りグランドへ流れる。この時、トランス1
3の2次側のI点とK点の間には(n4/n1+n2)
・Viの電圧が発生する。この時、整流ダイオード6が
導通する。トランス13の飽和防止のためにFET15
がオンしている比率は次式で制限される。
【0016】
【数3】
【0017】以後は上記の同様の動作となる。図5
(a)(b)及び(c)でこれらの関係を示す。例え
ば、巻線n1とn2が等しい時、FET14がオンして
いる間には出力側は(n4/n1)・Viの電圧が得ら
れ、FET15のオンしている間は(n4/n1・2)
・Viの電圧が得られるので、FET14がオンしてい
る時は約4倍のパワーをヒータに供給でき、ヒータのウ
ォームアップを高速化することができる。
【0018】実施例2 図2はこの発明の他の実施例の進行波管ヒータ電源の構
成を示すブロック図である。この実施例はヒータ電源が
交流の場合のものであり、図において、1,3〜5、1
1、12は従来の装置と同一のものである。18はトラ
ンス、19はチョークコイル、20は制御回路である。
【0019】次に、動作について説明する。安定化電源
1からのエネルギーはトランス18のセンタータップに
入力する。ゲートドライバー回路3は、FET4とFE
T5を交互にオンする様にゲートドライブ回路を出力
し、トランス18をプッシュプル動作させる。安定化電
源出力電圧をVi、トランス18のセンタータップと両
端の間の巻数をn1、2次側巻線をn2、ゲートドライ
ブ信号の周波数をfsとすると、トランス18の2次側
の電圧は、+(n2/n1)・Viと−(n2/n1)
・Viの間を振幅する周波数fsのパルス信号となる。
この関係を図6に示す。ヒータ電源直後、制御回路20
から、チョークコイル19を飽和させるのに十分な直流
電圧が出力され、チョークコイル19は空芯状態とな
り、インダクタンス成分はなくなる。従ってトランス1
8の2次側に現れる交流電圧は、そのままヒータ電極と
カソード電極の間に出力される。次に、ヒータが十分に
温まった後に、ヒータ電源は通常の電圧を出力する様に
制御される。制御回路20から出力していた直流電圧は
オフし、チョークコイル19のインダクタンス成分Lが
現れる。この時のチョークコイル19のインピーダンス
は次式で表される。
【0020】
【数4】
【0021】従って、ヒータの負荷をRhとすると、ヒ
ータ電極に出力される電圧の振幅は次式で表される。
【0022】
【数5】
【0023】制御回路20の出力と、ヒータ電圧の関係
を図7に示す。例えば、数式5においてチョークコイル
19のインピーダンスとヒータ負荷が等しくなるように
インダクタンスまたは周波数を調整した場合、ヒータ電
源投入直後の電圧は、通常時の電圧の2倍となり、ヒー
タに4倍のパワーを供給することができ、ヒータのウォ
ームアップを高速化できる。
【0024】実施例3 図3はこの発明の他の実施例の進行波管ヒータ電源の構
成を示すブロック図である。この実施例はヒータ電源が
交流の場合のものであり、図において、1,3〜5、1
1、12は従来の装置と同一のものである。18はトラ
ンス、19はチョークコイル、20は制御回路、21は
温度検出回路である。
【0025】次に動作について説明する。動作は実施例
2と類似しているが、ヒータ電極の傍らに温度検出回路
21が設置されている点に特徴がある。実施例2と同様
にヒータ電源投入直後はヒータを速く温める為にチョー
クコイル19を飽和させインダクタンス成分を消すよう
に制御回路20から直流電圧が印加され、急速に温めら
れたヒータの温度は温度検出回路21によって検知さ
れ、その温度に応じて制御回路からの直流電圧を制御す
ることでチョークコイル19のインダクタンスを制御す
る。送信可能温度に達した時点で制御回路20からの直
流電圧はオフされ、チョークコイル19のインダクタン
ス成分が現れ、ヒータ電源は通常電圧に戻る。温度検出
回路21を設置することで、スイッチング周波数やイン
ダクタンスLに係わらずにヒータ温度が送信可能温度に
達する時点で通常電圧に戻す制御を自動的に行うことが
できると共に、ヒータの過熱防止することができる。
【0026】
【発明の効果】この発明の実施例3では、ヒータの温度
検出回路で温度を検知しながら、ヒータ電源の電圧を制
御しているために、ヒータ温度が、送信可能温度以上に
なった時点で直ちに電圧を落とす様に制御ができ、無駄
な電力を消費することがなく、また過熱防止することが
でき、ヒータフィラメント等を壊す恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の1実施例による進行波管ヒータ電源
の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の別の実施例による進行波管ヒータ電
源の構成を示すブロック図である。
【図3】この発明の別の実施例による進行波管ヒータ電
源の構成を示すブロック図である。
【図4】この発明の実施例1の進行波管ヒータ電源のF
ET14のゲート信号、トランス13の2次側電圧、ヒ
ータ電圧の関係を示す図である。
【図5】この発明の実施例1の進行波管ヒータ電源のF
FT15のゲート信号、トランス13の2次側電圧、ヒ
ータ電圧の関係を示す図である。
【図6】この発明の実施例2のFET4とFET5のゲ
ート信号、トランス18の2次側電圧の関係を示す図で
ある。
【図7】この発明の実施例2のチョークコイル19の制
御信号とヒータ電圧の関係を示す図である。
【図8】従来の進行波管ヒータ電源の構成を示すブロッ
ク図である。
【図9】従来の進行波管ヒータ電源のFET4のドレイ
ン電圧、FET5のドレイン電圧、トランス2の2次側
電圧、ヒータ電圧の関係を示す図である。
【図10】ヒータ電圧とヒータフィラメント温度の関係
を示す図である。
【符号の説明】
1 安定化電源 2 トランス 3 ゲートドライバ回路 4 FET 5 FET 6 整流ダイオード 7 整流ダイオード 8 チョークコイル 9 コンデンサ 10 ツェナーダイオード 11 カソード電極 12 ヒータ電極 13 トランス 14 FET 15 FET 16 ダイオード 17 ゲートドライバ制御回路 18 トランス 19 チョークコイル 20 制御回路 21 温度検出回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次側の3つの巻線と2次側の1つの巻
    線とから構成されるトランスと、上記トランスの1次側
    センタータップに接続した安定化電源と、上記トランス
    の1次側インタータップに接続した電界効果トランジス
    タと、上記トランスの1次側エッジタップに接続した電
    界効果トランジスタと、上記トランスの他のエッジタッ
    プに接続した逆電流防止用のダイオードと、上記の2つ
    の電界効果トランジスタのゲート信号を出力するゲート
    ドライバー制御回路と、上記トランスの2次側に接続し
    た2個の整流ダイオードと、上記整流ダイオードに接続
    したチョークコイルと、このチョークコイルに接続した
    コンデンサと、サージ吸収用のツェナーダイオードと上
    記コンデンサの一端に接続したカソード電極と、このコ
    ンデンサの他の一端に接続したヒータ電極を有すること
    を特徴とした進行波管ヒータ電源。
  2. 【請求項2】 1次側の2つの巻線と2次側の1つの巻
    線とから構成されるトランスと、上記トランスの1次側
    センタータップに接続した安定化電源と、上記トランス
    の1次側エッジタップに接続した電界効果トランジスタ
    と、上記トランスの他のエッジタップに接続した電界効
    果トランジスタと、上記の2つの電界効果トランジスタ
    のゲート信号を出力するゲートドライバー回路と、上記
    トランスの2次側に接続したチョークコイルと、上記チ
    ョークコイルに接続した制御回路と、上記チョークコイ
    ルに接続したヒータ電極と、カソード電極を有すること
    を特徴とした進行波管ヒータ電源。
  3. 【請求項3】 1次側の2つの巻線と2次側の1つの巻
    線とから構成されるトランスと、上記トランスの1次側
    センタータップに接続した安定化電源と、上記トランス
    の1次側エッジタップに接続した電界効果トランジスタ
    と、上記トランスの他のエッジタップに接続した電界効
    果トランジスタと、上記の2つの電界効果トランジスタ
    のゲート信号を出力するゲートドライバー回路と、上記
    トランスの2次側に接続したチョークコイルと、上記チ
    ョークコイルに接続したヒータ電極と、カソード電極
    と、ヒータフィラメントの温度を検知する温度検出回路
    と、この温度検出回路と上記チョークコイルに接続した
    制御回路を有することを特徴とした進行波管ヒータ電
    源。
JP10127293A 1993-04-27 1993-04-27 進行波管ヒータ電源 Pending JPH06310045A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1973138A2 (en) 2007-03-19 2008-09-24 NEC Microwave Tube, Ltd. Power supply unit, high-frequency circuit system and heater voltage control method

Cited By (4)

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