本实用新型涉及保护电路技术领域，具体涉及一种超高压行波管供电电源用打火保护装置。
背景技术：
行波管作为微波放大器件具有放大增益高、峰值功率大、工作带宽宽等优点，作为雷达、通信等场合常用的末级放大器件。随着峰值功率越来越大，要求行波管的工作电压也越来越高，现有产品已经达到50kv以上，如此高的电压引起的阴极电源储能达几百j以上，对行波管带来损坏的危险。
按螺旋线行波管打火能量小于10j，耦合腔行波管打火能量小于50j的通用参数，现有打火保护电路有阴极回路串联高压电阻、采用冷阴极触发管旁路等。但这些措施基本只适用于30kv以下的行波管，对于再高电压的的行波管高压电源，现有抗打火保护电路存在体积大、电压稳定度低，可靠性差等缺点。
技术实现要素：
本实用新型提出的一种超高压行波管供电电源用打火保护装置，可靠性高、小型化、输出电压稳定度高。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种超高压行波管供电电源用打火保护装置，包括：
包括fpga控制模块、igbt驱动部分、igbt开关板依次相连，其
所述fpga控制模块的光纤接收端连接打火监测板，其光纤发射端向igbt驱动部分发送驱动信号；
所述igbt开关板的输入端和高压电源的高压输出端相连，igbt开关板的输出端和行波管的阴极相连；
打火监测板设置有霍尔电流互感器，行波管外壳到大地之间的线缆穿过霍尔电流互感器。
进一步的，所述fpga控制模块的输入输出端通过光纤分别与打火监测板和igbt驱动部分的输入输出端相连。
进一步的，所述igbt开关板采用固态开关，通过高压线串连在高压电源输出端和行波管阴极之间。
进一步的，所述打火监测板采用电流互感器的方式检测行波管外壳和大地之间的电流。
由上可知，本实用新型的一种超高压行波管供电电源用打火保护装置，其中fgpa控制部分在整机不存在任何故障时，通过光纤将开关导通信号发送给开关板驱动电路低压部分，进而控制开关板处于导通状态。当行波管高压电源需要工作时，fpga控制部分发送开机使能信号给高压电源部分，高压电源输出端通过igbt开关板给行波管输出高压，当行波管发生打火现象时，主回路电流迅速增大，当电流超过保护阈值后，打火信号检测板立即将故障信号传递给fpga控制部分，fpga控制部分接收到故障信号后，立即关断高压使能信号和igbt开关导通信号。高压使能信号信号关断以后，高压电源不再向高压储能电容充电；igbt开关板关断，保证高压储能电容里面的能量不会立即流行行波管，保证行波管的安全。
本实用新型通过霍尔电流互感器检测主回路电流信号，当主回路电流超过保护点时，迅速关断行波管和高压电源之间的连接点，实现了抗打火保护。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于：
1、可靠性高：通过高压隔离的霍尔器件完成管体电流的取样信号，隔离了打火时功率回路和管体电流的取样信号；igbt开关管的驱动信号和关断信号、打火检测板发出的故障信号都是通过光纤传递到igbt控制板的，隔离了fpga控制板和其他电路，提高了控制部分的可靠性。
2、体积小：通过igbt开关板本身体积较小，在正常工作时功耗极低，不用考虑三个问题。用igbt开关板代替大功率的限流电阻，大大减少了行波管高压电源整体的体积。
3、阴极电压稳定度高：采用本套打火保护电路设计，大幅度减小了主回路限流电阻的阻值，从而减小了行波管在不同负载条件时高压电源输出端与串联电阻的压降值，提高了输出电压的稳定度。
4、安全性高：通过高速关断igbt开关板，在发生打火故障时，高压储能电容和行波管之间的连接点迅速切断，保证留经行波管的能量在限定时间内不会超过保护值。
附图说明
图1为本实用新型结构框图；
图2为本实用新型ibgt开关板原理图；
图3、图4为本实用新型的打火保护图形。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例一所述的超高压行波管供电电源用打火保护装置，包括：
包括fpga控制模块1、igbt驱动部分4、igbt开关板3依次相连，所述fpga控制模块1的光纤接收端连接打火监测板6，其光纤发射端向igbt驱动部分4发送驱动信号；
所述igbt开关板3的输入端和高压电源2的高压输出端相连，igbt开关板3的输出端和行波管5的阴极相连；
打火监测板6设置有霍尔电流互感器，行波管5外壳到大地之间的线缆穿过霍尔电流互感器。
其中，所述fpga控制模块1的输入输出端通过光纤分别与打火监测板6和igbt驱动部分4的输入输出端相连。
所述igbt开关板3采用固态开关，通过高压线串连在高压电源2输出端和行波管5阴极之间。
所述打火监测板6采用电流互感器的方式检测行波管外壳和大地之间的电流。
以下具体说明：
fpga控制板部分：通过光纤接收端接收打火保护板送过来的故障信号判断是否发生打火故障，通过光纤发射端向igbt开关驱动板送出导通/关断信号进而驱动igbt开关板导通/关断，通过线缆向高压电源送出开/关使能信号进而控制高压电源输出；即fpga控制部分实现开高压电源使能、开关板导通，当fpga接受到打火信号以后，可以迅速切断高压电源使能信号和开关板导通信号，响应时间不超过1us。
高压电源部分：接受fpga控制板的开使能信号后开始给储能电容充电；接受fpga控制板的关使能信号后停止给储能电容充电；
储能电容部分：通过igbt开关板向行波管输出能量；
开关板及其驱动部分：用一块igbt串联组成的开关板串联在高压输出端和行波管阴极之间，设备正常运转时，igbt开关全导通，保证高压电源可以稳定输出；开关板驱动分高压部分和低压部分：低压部分的驱动板将igbt控制板送过来的开关信号处理以后通过隔离变压器送到高压部分的驱动板，进而控制igbt开关导通和关断；
具体的说，igbt开关板部分：通过磁环接受ibgt开关板驱动部分送过来的导通/关断接好，连接/断开储能电容和行波管直连的回路；
igbt开关驱动板：通过光纤接受fpga控制板送过来的导通/关断信号，进而控制igbt开关板导通/关断回路；
打火保护检测板部分：通过霍尔电流互感器检测主回路上的脉冲电流，当电流值超过保护阈值，立即通过光纤向fpga控制板发送故障信号；即用霍尔传感器串联在主回路上检测电流信号，当脉冲电流信号超过保护阈值，打火保护板在1us时间内将故障信号传递出去；
fpga控制板在无故障的情况下，向igbt开关驱动板发送导通信号，进而控制igbt开关板工作在导通状态，保证整个主回路处于导通状态。正常工作时，行波管高压电源开始不断给储能电容充电，保证储能的电位始终处于额定值。储能电容通过igbt开关板稳定的向行波管输送能量。一旦发生打火现象，打火检测板上的霍尔传感器输出端电位会随着主回路电流值迅速增高，一旦超过高速比较器的阈值，比较器输出端电位会立即翻转，同时，打火检测板上的光纤发射端会立即向fpga控制部分发送打火故障信号。fpga控制部分接收到大伙故障后，立即光端高压电源使能信号，高压电源停止向储能电容充电；同时,fpga控制部分立即向igbt开关驱动板发送关断信号，igbt开关板迅速关断，主回路断开。从发生打火现象到主回路彻底关断，时间在4us左右，如图3所示。
为保证4us时间内，主回路峰值电流不会超过额定值，如图2所示，在igbt开关板控制部分加入负反馈电阻，当主回路电流增大时，负反馈电阻两端的电位也会随之增大，而v1的驱动电压是恒定的，这导致v1的ge两端电压会随之降低。如图3和图4所示，当打火发生1us以后，主回路电流(ch2)上升到90a左右时，由于igbt的ge端的驱动电位拉低到线性区，主回路电流开始下降。由于此时igbt驱动信号还没有及时反转，主回路峰值电流降低到一定值后又开始上升，但始终不会超过之前的峰值，直到4us以后，igbt驱动信号(ch1)彻底关断，主回路立即关断。
通过上述电路连接形式，行波管打火时，主回路只会在短时间内泄放小部分能量，主回路峰值电流被限定在额定值，打火对于整机的低压部分冲级很小。同时由于采用霍尔电流互感器和光纤传输/接受控制信号，保证fpga控制部分和主回路部分充分隔离，进一步提高了电路可靠性。igbt开关板本身体积小，同时在正常工作时，损耗低，散热小，因此在整机设计时，其体积远远小于大功率的限流电阻，有利于减少整机的体积。
通过理论分析和实验证明，本实用新型的行波管高压电源的抗打火保护电路具有可靠性高，小型化、电压稳定度高等特点。
本实用新型提出的行波管高压电源的抗打火电路通过igbt开关板控制了打火时的能量泄放回路，大大减小了打火伙过程中经过行波管的能量，将绝大部分能量限定在储能电容内，大大提高了产品的可靠性和安全性；同时，主回路可以采用阻值更低的限流电阻，减少了整机的体积。本实用新型的行波管高压电源的抗打火保护电路，具有可靠性、小型化、输出电位稳定度高等特点。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种超高压行波管供电电源用打火保护装置，包括fpga控制模块(1)、igbt驱动部分(4)、igbt开关板(3)依次相连，其特征在于：
所述fpga控制模块(1)的光纤接收端连接打火监测板(6)，其光纤发射端向igbt驱动部分(4)发送驱动信号；
所述igbt开关板(3)的输入端和高压电源(2)的高压输出端相连，igbt开关板(3)的输出端和行波管(5)的阴极相连；
打火监测板(6)设置有霍尔电流互感器，行波管(5)外壳到大地之间的线缆穿过霍尔电流互感器。
2.根据权利要求1所述的超高压行波管供电电源用打火保护装置，其特征在于：所述fpga控制模块(1)的输入输出端通过光纤分别与打火监测板(6)和igbt驱动部分(4)的输入输出端相连。
3.根据权利要求1所述的超高压行波管供电电源用打火保护装置，其特征在于：所述igbt开关板(3)采用固态开关，通过高压线串连在高压电源(2)输出端和行波管(5)阴极之间。
4.根据权利要求3所述的超高压行波管供电电源用打火保护装置，其特征在于：所述打火监测板(6)采用电流互感器的方式检测行波管外壳和大地之间的电流。
技术总结