4-20 抗30kV高压脉冲的灯丝电源装置

陈 静 陈敏德

　　大电流开关在动作时，将输出一个幅度近30kV、脉宽约为10ms的高压触发脉冲，此时灯丝电源装置将成为它的负载。若不采取措施，不仅灯丝电源装置要损坏，而且所形成的短路通路还可能损坏大电流开关，同时高压脉冲会串入市电而影响周围测试仪器的正常工作。由于使用环境的特殊性，提出的灯丝电源装置不仅能提供四路高稳定度的电源输出，为大电流开关提供灯丝加热；并具有抗30kV高压脉冲的冲击，隔离与市电（220V）的相互干扰等特性。

　　图1中高压隔离变压器的设计，是利用高压隔离变压器的初次极间的电容所形成的交流阻抗来隔离高压脉冲的冲击。实验表明现采用的高压隔离变压器的初次极间的电容约为800pF，对100kHz频率信号能够形成约2kW 阻抗，能够隔离高压脉冲对周围测试仪器的冲击。在低压电源的输入输出线间，及输入输出与电源地（外壳）间大量地使用了高压旁路电容，以防止在低压电源上所形成的过高的峰值电压，损坏电源内的器件。

　　因为有高压触发反馈脉冲，于是在低压电源与大电流开关之间串入了高压脉冲扼流圈，以它来尽量阻遏高压峰电流的流入。串入电感量为10mH的并行双扼流圈，对100kHz频率信号能形成约6.3kW的阻抗，因而高压脉冲就有约3/4的峰压降在了高压脉冲扼流圈上。这样，就大大地减低了对低压电源和高压隔离变压器的峰压。

　　大电流开关在动作时，高压隔离变压器等效为800pF的大电容C；由于高压电容的旁路作用，低压电源上交流阻抗趋于零；高压脉冲扼流圈等效为10mH的电感L。从输出端返回的是幅度约为30kV、脉宽约为10ms、基波频率为100kHz的高压触发反馈脉冲，因此，高压隔离变压器能够形成约2kW 阻抗，高压脉冲扼流圈能形成约6.3kW 的阻抗。总之，就是要使整个回路的交流阻抗尽可能大，使流入的高压峰电流趋于零。整个回路可以等效为Γ型滤波电路，如图2所示。

　　在设计中把全部电路与地（机壳）悬浮和机箱面板采用绝缘材料等抗高压脉冲冲击的措施。系统多次联试的结果表明，灯丝电源装置达到了设计和使用要求。