Та = lOlg

Уф = lOlg

S, (4.5)

S, (4.6)

где S - относительная спектральная плотность флуктуации анодного напряжения в полосе Af; ф - угол пролета электронов.

Поскольку в выходных приборах средней мощности ф = (10...20)71, то из формул (4.5) и (4.6) следует, что уровень допустимых флуктуации напряжений источника электропитания определяется, в основном, фазовыми шумами. Например, для ограничения в приборах средней мощности допустимого уровня шумов (130...140) дБ/Гц гармонические составляющие ускоряющего напряжения в диапазоне доплеровских частот в заданной полосе не должны превышать 10~Ua. При умеренных требованиях к уровню шумов гармонические составляющие ускоряющего напряжения могут достигать значения 10 *... 10 от Ua.

Выполнение требований по уровню гармонических составляющих может быть обеспечено различными схемотехническими решениями источников электропитания, анализ которых приведен ниже.

4.4.1. Источники электропитания с непрерывными стабилизаторами напряжения

При построении источников электропитания высокого напряжения по схеме с трансформаторным входом и последующим выпрямлением и фильтрацией напряжения пассивным LC-фильтром спектр выходного сигнала СВЧ-прибора определяется низкочастотными составляющими выходного напряжения источника. При синусоидальной форме сетевого напряжения амплитуда к-й составляющей Uk спектра пульсаций на выходе выпрямителя представляется зависимостью:

2mcosk7i cos (Vm)

=-Tlrf-

где m - число фаз выпрямленного напряжения; Пф - амплитуда фазного напряжения.

в радиоэлектронных средствах повышенной мощности обычно применяется система электроснабжения трехфазного тока. В этом случае для схемы выпрямления Ларионова (т = 6) амплитуда Ui первой гармоники составляет 5,4% от Ua- Фильтрация низкочастотных составляющих подобного уровня при большой мощности высоковольтного источника и жестких условиях эксплуатации приводит к завышению массы и объема передающего устройства. Так, при входном напряжении 220 В трехфазного тока частоты 400 Гц, выходной мощности нестабилизирующего источника электропитания 115 кВт, выходном напряжении 30 кВ и допустимом уровне гармоник выходного напряжения не более 10~Ua масса пассивного фильтра составляет 65% от общей массы, а объем - 45% от общего объема источника электропитания. При частоте входного тока 50 Гц масса и объем фильтра возрастут.

Для достижения низкого уровня гармоник выходного напряжения при ограниченных массе и объеме высоковольтные источники электропитания выполняются стабилизирующими. Стабилизаторы напряжения в данном случае используются в качестве активных фильтров. Регулирующий элемент стабилизатора напряжения включается на стороне высокого напряжения или на стороне системы электроснабжения.

Мощные источники электропитания со стабилизацией на стороне системы электроснабжения (первичной обмотки входного высоковольтного трансформатора) обладают более высоким КПД и удельными энергетическими характеристиками по массе и объему по сравнению со схемами стабилизации на стороне высокого напряжения, но имеют худшие динамические свойства и недопустимо высокий уровень пульсаций выходного напряжения. Последний недостаток обусловлен необходимостью применения тиристоров в качестве исполнительных компонентов. Помехи, создаваемые этими тиристорами, передаются через трансформатор во вторичную цепь и требуют применения громоздких фильтров.

Для выполнения жестких требований к качеству выходного напряжения мощного высоковольтного источника электропитания целесообразно применение стабилизатора непрерывного действия на стороне высокого напряжения. В качестве регулирующего компонента такого стабилизатора могут быть использованы электровакуумные приборы или транзисторы. В последнем случае применяется последовательное соединение двух и более транзисторов, количество которых определяется допустимым напряжением эмиттер-коллектор.

На рис. 4.23 показана схема транзисторного регулирующего устройства с последовательным соединением нескольких транзисторов и с делителем напряжения, включенным между входом и выходом.

VT .-1 у

Рис. 4.23. Последовательное соединение регулирующих транзисторов с резистивным делителем напряжения, включенным между входом и выходом

На вход управляющего транзистора VTy поступает сигнал управления от узла обратной связи У ОС, на остальные транзисторы VTl...VTn поступает сигнал с резистивного делителя напряжения Ri...Rn. Резисторы выбираются из условия, чтобы проходящий через них ток превышал ток базы любого из последовательно включенных составных транзисторов более чем в 5 раз. При соответствующем выборе резисторов добиваются равномерного распределения напряжения между последовательно включенными транзисторами. Данная схема позволяет уменьшить напряжения и рассеиваемую мощность на каждом транзисторе, однако она не позволяет построить стабилизатор напряжения с широкими пределами регулирования выходного напряжения, так как пределы регулирования ограничены допустимым напряжением одного транзистора.

На рис. 4.24 и 4.25 показаны регулирующие устройства с последовательным соединением транзисторов и делителем напряжения, включенным параллельно входным выводам, позволяющие разрабатывать стабилизирующие высоковольтные источники с широким диапазоном регулирования выходного напряжения. На рис. 4.24 приведена схема с включением силового перехода управляющего транзистора VTy последовательно с управляемыми транзисторами VTi...VTn и резистивным делителем напряжения, а на рис. 4.25 - схема с включением силового перехода управляющего транзистора VTy в цепь делителя напряжения, выполненного на стабилитронах VD2...VDn.

Выпускаемые в настоящее время высоковольтные транзисторы имеют максимальное допустимое напряжение эмиттер-коллектор порядка 1500 В. С учетом условий эксплуатации (температуры, атмосферного давления и т.д.) допустимое рабочее напряжение ус-