本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种用于真空电子器件灯丝的直流电源。
背景技术：
真空电子器件是将一种形式电磁能量转换为另一种形式电磁能量的器件。具有真空密封管壳和若干电极，管内抽成真空。有些真空电子器件在抽出管内气体后，需要再充入所需成分和压强的气体。真空电子器件广泛的用于广播、通信、电视、雷达、导航、自动控制、电子对抗、计算机终端显示、医学诊断治疗、加热、干燥、灭菌、硫化、解冻、微波等离子装置、污水处理、沥青路面养护、医疗垃圾处理等领域。
真空电子器件的电源是其转化为其它电磁能量的核心配套设备，大部分的真空电子器件都具有产生电子的灯丝，需要配置灯丝电源方能产生电子。传统的灯丝电源，大多数都为交流供电或脉动较大的直流供电，灯丝产生的电子变化量会随着供电波动的变化趋势而变动，影响着真空电子器件所转换为其它电磁能量的输出稳定性，进一步影响后续其它设备的稳定或精度等指标，在有些要求不高的场合，交流供电或脉动较大的直流供电可以使用(如图1、图2)，但目前众多使用场合，已经需要更高输出稳定性，才能使得相关产品的稳定或是精度等技术指标得以满足，那么，灯丝电源的平稳性已经变得尤为重要。
综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决真空电子器件现有的灯丝电源输出波形不够平稳的问题，便于提升后续设备的生产工艺或是输出精度等技术指标，以便满足市场各种高指标的需求。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于：针对现有灯丝电源输出不够平稳的问题，提供了一种用于真空电子器件灯丝的直流电源。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种用于真空电子器件灯丝的直流电源，包括依次电气连接的输入整流滤波电路、llc谐振电路、输出整流滤波电路和buck变换电路。
优选的，在所述输入整流滤波电路的输入侧还设置有emi滤波电路，所述emi滤波电路包括滤波电感和滤波电容。
优选的，所述输入整流滤波电路包括输入桥式整流电路或pfc电路，及第一滤波电路。
优选的，所述输出整流滤波电路包括全桥整流电路或中心抽头整流电路，及第二滤波电路。
优选的，还设置有第一监控单元和第二监控单元；所述第一监控单元与所述输入整流滤波电路和/或所述llc谐振电路电气连接，用于提供各电路所需的控制信号和/或监测各电路的工作状态和/或运行参数；所述第二监控单元与输出整流滤波电路和/或buck变换电路电气连接，用于提供各电路所需的控制信号和/或监测各电路的工作状态和/或运行参数。
优选的，所述第一监控单元与所述第二监控单元通过光纤连接。
优选的，所述第二监控单元还包括灯丝电流检测模块，其信号取样来源于输出侧的电流传感器。
优选的，所述输入整流滤波电路包括可控半导体开关器件和/或不可控半导体开关器件；所述输出整流滤波电路包括可控半导体开关器件或不可控半导体开关器件；所述buck变换电路、所述llc谐振电路均包括可控半导体开关器件。
所述第一监控单元、所述第二监控单元输出的驱动信号对所述可控半导体开关器件进行开关控制。
优选的，所述可控半导体开关器件为绝缘栅双极型晶体管和/或金属-氧化物半导体场效应晶体管和/或晶闸管；所述不可控半导体开关器件为二极管。
优选的，所述buck变换电路包括依次连接的可控半导体开关器件、二极管、电感和滤波电容。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的一种用于真空电子器件灯丝的直流电源的有益效果是：
本实用新型的一种用于真空电子器件灯丝的直流电源，包括依次电气连接的输入整流滤波电路、llc谐振电路、输出整流滤波电路和buck变换电路，及第一监控单元、第二监控单元。通过buck变换电路调节输出增益，克服了llc谐振变换器增益调节范围窄的缺点，使电源可工作在定开关频率或开关频率只做小范围调节的工作状态，在发挥llc谐振电路的优势同时又能满足较宽的输出增益调节，高频率的开关电源使得磁控管灯丝供电波形变得平滑稳定，使得磁控管微波输出变得平稳。buck变换电路在变压器(llc谐振电路含有变压器)次边调压，其电路所选器件的耐压较低(因为灯丝电压一般不高，从几伏到几十伏之间)，buck变换电路电流较大，低耐压器件性价比较高。变压器原/次边隔离电压为几千伏至几十千伏的高压，第一监控单元监控变压器原边的电路，第二监控单元监控变压器次边的电路，高低压分离控制，安全可靠。灯丝电流、电压检测元件更普通，且电路简单，直接与第二监控单元电气连接，电流、电压检测部分成本很低。
附图说明
图1是现有的一种灯丝电源主回路的拓扑连接框图示意图。
图2是现有的另一种灯丝电源主回路的拓扑连接框图示意图。
图3是本实用新型的灯丝电源主回路的拓扑连接框图示意图。
图4是包括第一监控单元、第二监控单元的灯丝电源连接框图示意图。
图5是实施例1中的pfc整流电路示意图。
图6是实施例1中的buck变换电路示意图。
图7是实施例1中的llc谐振电路示意图。
图8是一种带emi电路的灯丝电源连接框图示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图3，一种用于真空电子器件灯丝的直流电源，包括依次电气连接的输入整流滤波电路、llc谐振电路、输出整流滤波电路和buck变换电路；所述输入整流滤波电路输入侧连接输入供电；所述llc谐振电路输入侧连接输入整流滤波电路输出侧；所述llc谐振电路输出侧连接所述输出整流滤波电路输入侧；所述buck变换电路输入侧连接输出整流滤波电路输出侧，其自身输出侧为磁控管灯丝提供平稳的直流工作电源。
如图4，还设置有第一监控单元和第二监控单元；所述第一监控单元与所述输入整流滤波电路和/或所述llc谐振电路电气连接，用于提供各电路所需的控制信号和/或监测各电路的工作状态和/或运行参数；所述第二监控单元与输出整流滤波电路和/或buck变换电路电气连接，用于提供各电路所需的控制信号和/或监测各电路的工作状态和/或运行参数。所述第一监控单元与所述第二监控单元通过光纤连接。所述第二监控单元还包括灯丝电流检测模块，其信号取样来源于输出侧的电流传感器。
所述输入整流滤波电路为pfc电路或桥式整流电路与滤波电路的组合；所述pfc电路中包含有可控半导体开关器件，所述可控半导体开关器件包括绝缘栅双极型晶体管igbt、金属-氧化物半导体场效应晶体管mosfet和晶闸管等类似的可控器件，由来自第一监控单元的驱动信号进行开/关控制。设置为pfc电路，电网侧功率因数高、谐波小，且输出的直流更为稳定平滑，输出电压可以设置与llc谐振电路更为匹配，以便降低llc谐振电路的开关损耗及选用电流更小的半导体器件作为llc谐振电路的开关器件，适于高性能电源的选用；设置为桥式整流电路，电路简单、成本低，适于高性价比电源选用。
所述llc谐振电路由可控半导体开关器件、电感、电容和高频变压器组成。所述可控半导体开关器件包括绝缘栅双极型晶体管igbt、金属-氧化物半导体场效应晶体管mosfet和晶闸管等类似的可控器件，由来自第一监控单元的驱动信号进行开/关控制。llc谐振电路：转换效率高、开关器件损耗小且发热小、可以提升开关频率并使得磁件体积减小及成本降低。与buck变换电路组合使用，即克服了llc谐振电路增益调节范围窄的缺点，并使得llc谐振电路可工作在定开关频率或开关频率只做小范围调节的工作状态，该工作状态使得llc谐振电路工作在效率最优工作点，充分发挥了llc谐振电路的优势。
所述输出整流滤波电路由全桥整流电路或中心抽头整流电路与滤波电路的组合。整流电路由半导体整流器件组成，半导体整流器件可以是不可控器件(例如，二极管)，也可以是可控器件(例如，igbt、mosfet、晶闸管等)，当采用可控器件形成可控整流电路时，需通过第二监控单元向可控整流器件提供开关器件驱动信号。滤波电路由电容和/或电感组成，可以是lc或clc或lcl滤波电路中的一种。全桥整流电路，高频变压器设计简单，适配输出电压偏高的电源；中心抽头整流电路，半导体开关器件数量少，损耗小，适配输出电压偏低的电源。
所述buck变换电路包括依次连接的可控半导体开关器件、二极管、电感和滤波电容，通过调节可控半导体开关器件的开通与关断的占空比从而达到调节输出电压的作用。所述可控半导体开关器件包括绝缘栅双极型晶体管igbt、金属-氧化物半导体场效应晶体管mosfet和晶闸管等类似的可控器件，由来自第二监控单元的驱动信号进行开/关控制。buck降压电路：电路简单、器件少、降压控制变换效率高、增益调节范围宽。
实施例1
一种用于真空电子器件灯丝的直流电源，包括依次电气连接的输入整流滤波电路、llc谐振电路、输出整流滤波电路、buck变换电路，以及第一监控单元、第二监控单元；第一监控单元为llc谐振电路提供驱动信号并检测llc谐振腔电流，第二监控单元为buck变换电路提供驱动信号并检测buck变换电路输出的电压及电流，形成具有全面保护的闭环控制。
如图5，所述输入整流滤波电路为pfc整流电路与滤波电路的组合；所述pfc整流电路中的可控半导体开关器件选用绝缘栅双极型晶体管igbt或金属-氧化物半导体场效应晶体管mosfet，由来自第一监控单元的驱动信号进行开/关控制，使得电源功率因数高、谐波小；并将输出电压设置与llc谐振电路的耐压更为匹配，从而降低了llc谐振电路的开关损耗及选用电流更小的可控半导体器件作为llc谐振电路的开关器件，使得电源成本有所降低。
如图7，所述llc谐振电路由可控半导体开关器件、电感、电容和高频变压器组成，其电路中的部分谐振参数直接利用高频变压器的寄生参数，有利于减少器件使用，从而降低成本、减小电源体积。所述可控半导体开关器件选用绝缘栅双极型晶体管igbt或金属-氧化物半导体场效应晶体管mosfet，由来自第一监控单元的驱动信号进行开/关控制。该电路转换效率高、开关器件损耗小且发热小、可以提升开关频率并使得磁件体积减小及成本降低。该电路与buck变换电路组合使用，即克服了llc谐振电路增益调节范围窄的缺点，并使得llc谐振电路可工作在定开关频率或开关频率只做小范围调节的工作状态，该工作状态使得llc谐振电路工作在效率最优工作点，充分发挥了llc谐振电路的优势。
所述输出整流滤波电路由全桥整流电路与滤波电路的组合。整流电路由四的整数倍数的二极管数量组成，滤波电路由电容组成，使得本电路相对简单，且高频变压器可以设计得相对简单。
如图6，所述buck变换电路包括依次连接的可控半导体开关器件、二极管、电感和滤波电容，电路简单、器件少。通过调节绝缘栅双极型晶体管igbt或金属-氧化物半导体场效应晶体管mosfet的开通与关断的占空比从而达到调节输出电压的作用，降压控制变换效率高、增益调节范围宽。
所述第一监控单元、第二监控单元的控制信号传输可以通过光纤实现。所述第二监控单元还包括灯丝电流检测模块，其信号取样来源于输出侧电流检测的霍尔传感器，通过该信号形成闭环控制，使得输出电流可以根据给定数值始终保持恒定不变，以达到调控输出电流为目的。
实施例2
如图8，一种用于真空电子器件灯丝的直流电源，在输入整流滤波电路输入侧还设置有emi滤波电路，由滤波电感和滤波电容组合形成。emi滤波电路的设置，抑制和/或旁路电网与电源的高频干扰信号和/或阻断电网与电源各自高频干扰信号的相互串扰，避免电网的干扰信号影响电源正常工作，以及避免电源的干扰信号影响电网中其它设备正常工作，非常利于提升电网系统中用电设备的应用可靠性和安全性。
以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换，而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
1.一种用于真空电子器件灯丝的直流电源，其特征在于，包括依次电气连接的输入整流滤波电路、llc谐振电路、输出整流滤波电路和buck变换电路，还设置有第一监控单元和第二监控单元；所述第一监控单元与所述输入整流滤波电路和/或所述llc谐振电路电气连接，用于提供各电路所需的控制信号和/或监测各电路的工作状态和/或运行参数；所述第二监控单元与输出整流滤波电路和/或buck变换电路电气连接，用于提供各电路所需的控制信号和/或监测各电路的工作状态和/或运行参数。
2.根据权利要求1所述的用于真空电子器件灯丝的直流电源，其特征在于，在所述输入整流滤波电路的输入侧还设置有emi滤波电路，所述emi滤波电路包括滤波电感和滤波电容。
3.根据权利要求1所述的用于真空电子器件灯丝的直流电源，其特征在于，所述输入整流滤波电路包括输入桥式整流电路或pfc电路，及第一滤波电路。
4.根据权利要求1所述的用于真空电子器件灯丝的直流电源，其特征在于，所述输出整流滤波电路包括全桥整流电路或中心抽头整流电路，及第二滤波电路。
5.根据权利要求1所述的用于真空电子器件灯丝的直流电源，其特征在于，所述第一监控单元与所述第二监控单元通过光纤连接。
6.根据权利要求1所述的用于真空电子器件灯丝的直流电源，其特征在于，所述第二监控单元还包括灯丝电流检测模块，其信号取样来源于输出侧的电流传感器。
7.根据权利要求1所述的用于真空电子器件灯丝的直流电源，其特征在于，所述输入整流滤波电路包括可控半导体开关器件和/或不可控半导体开关器件；所述输出整流滤波电路包括可控半导体开关器件或不可控半导体开关器件；所述buck变换电路、所述llc谐振电路均包括可控半导体开关器件；
所述第一监控单元、所述第二监控单元输出的驱动信号对所述可控半导体开关器件进行开关控制。
8.根据权利要求7所述的用于真空电子器件灯丝的直流电源，其特征在于，所述可控半导体开关器件为绝缘栅双极型晶体管和/或金属-氧化物半导体场效应晶体管和/或晶闸管；所述不可控半导体开关器件为二极管。
9.根据权利要求1所述的真空电子器件灯丝的直流电源，其特征在于，所述buck变换电路包括依次连接的可控半导体开关器件、二极管、电感和滤波电容。
技术总结