著重討論如何解決當(dāng)桌大功率裝置的大電流開關(guān)動(dòng)作時(shí)，燈絲電源裝置抗30 kV的高壓反饋脈沖的沖擊問題，通過抗高壓和強(qiáng)電流沖擊的設(shè)計(jì)，以低壓電源為大電流開關(guān)的燈絲提供高穩(wěn)定度的電源輸出;以高壓隔離變壓器來隔離高壓觸發(fā)反饋脈沖通過電源對(duì)周圍儀器的影響;用扼流圈來阻遏反饋高壓峰電流的流入，有效地減少了大功率裝置放電后的瞬時(shí)強(qiáng)電流對(duì)燈絲加熱電源的損害;在高壓強(qiáng)流環(huán)境中，為大電流開關(guān)燈絲的加熱提供了可靠的抗高壓強(qiáng)流的直流加熱電源。

　　為了確保燈絲加熱電源能夠正常的工作，燈絲加熱電源本身必須具有抗高壓、強(qiáng)電流沖擊等功能。這就要求燈絲加熱電源，不僅要為大功率裝置大電流開關(guān)的燈絲加熱提供4路高穩(wěn)定度的電源輸出，還必須具有抗大電流開關(guān)的反饋脈沖高壓及強(qiáng)電流的沖擊，并隔離與市電(220 V)的相互干擾等特性。

　　1 燈絲電源裝置的設(shè)計(jì)思想

　　抗高壓高精度燈絲電源應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

　　(1)因?yàn)闊艚z電壓的高低直接影響到大電流開關(guān)的觸發(fā)質(zhì)量，如：燈絲電壓太低，陰極發(fā)射能力不足，增益會(huì)降低;燈絲電壓太高，陰極活性物過分蒸發(fā)，會(huì)導(dǎo)致大電流開關(guān)壽命縮短。因此要求燈絲電源必須提供高穩(wěn)定度的電壓輸出。

　　(2)大電流開關(guān)的燈絲具有冷態(tài)電阻小，熱態(tài)電阻大的特點(diǎn)，燈絲電源在開機(jī)的瞬間易受浪涌電流(十幾安培)的沖擊，會(huì)影響其壽命。因此燈絲電源要具有抗大電流沖擊的能力。

　　(3)大電流開關(guān)觸發(fā)后，會(huì)反饋回一個(gè)幅度近30 kV脈沖電壓和100 kA脈沖電流的高壓脈沖，會(huì)直接損壞電源本身及影響周圍其他儀器。因此燈絲電源還要具有抗高壓反饋脈沖沖擊的能力。

　　為滿足以上要求，抗高壓高精度燈絲電源采用圖1的方法加以研究。

　　1.1 隔離高壓觸發(fā)反饋脈沖干擾技術(shù)

　　高壓隔離變壓器的設(shè)計(jì)是利用高壓隔離變壓器初次極間的電容所形成的交流阻抗并且斷開地環(huán)路來隔離高壓脈沖的沖擊。同時(shí)在高壓隔離變壓器的輸入端也接入高壓旁路電容，這樣就可以隔離高壓觸發(fā)反饋脈沖通過電源對(duì)后面測(cè)試儀器的影響。

　　將電源和儀器之間加入高壓隔離變壓器，可以起到阻斷耦合路徑的作用。接入高壓隔離變壓器后可以斷開地環(huán)路，如圖2所示。而且這種連接對(duì)正常傳輸電流的阻抗是很低的，但對(duì)縱向的噪聲電流來說，它卻有著很高的阻抗，即50 Hz的基波成分幾乎可以暢通無阻地通過，而高頻成分卻被削弱，所以在燈絲電源裝置中，高壓隔離變壓器是必不可少的。

　　接入高壓隔離變壓器把設(shè)備電源與進(jìn)線電源隔離開來，把噪聲于擾的路徑切斷，從而達(dá)到抑制噪聲干擾的效果。可以有效地抑制竄入交流電源中的噪聲干擾。隔離變壓器屬于感性負(fù)載，能抑制電流的突變，能有效地減少浪涌電流，減小電壓高低的突變性及電源波動(dòng)等，抑制從電源線引入的高壓脈沖對(duì)電源產(chǎn)生干擾;能從根本上防止由于地電位擾動(dòng)所引起的電源工作失常。

　　1.2 抗大電流沖擊、高穩(wěn)定度電源的技術(shù)

　　大電流開關(guān)的燈絲具有冷態(tài)電阻小，熱態(tài)電阻通電后逐漸增大的特點(diǎn)，因此在開機(jī)時(shí)直流電源易受浪涌電流(十幾安培)的沖擊，會(huì)影響到燈絲加熱電源的壽命和可靠性。同時(shí)為保證大電流開關(guān)的可靠性，穩(wěn)定觸發(fā)及其壽命，要求燈絲加熱電源提供高穩(wěn)定度的電壓輸出。

　　為此，低壓電源部分采用緩起動(dòng)和集成穩(wěn)壓技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。以集成穩(wěn)壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)為大電流開關(guān)的燈絲提供高穩(wěn)定度的電源輸出;以緩啟動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)阻遏開機(jī)瞬間浪涌電流(大于10A)對(duì)低壓電源的沖擊。

　　為了減小浪涌電流的沖擊，避免低壓開關(guān)電源提前損壞，在低壓開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)上采取措施，即將低壓開關(guān)電源電路與緩起動(dòng)電路設(shè)計(jì)相接合。使燈絲電壓緩慢增加至額定值，使電流亦緩慢增加，從而避免了浪涌電流的沖擊。緩起動(dòng)電路采取從零開始平滑提升的辦法，利用其輸出電壓相應(yīng)改變的原理，達(dá)到了輸出電壓從零平滑升高的目的(見圖3)。

　　它的基本電路結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。緩起動(dòng)電路的作用是對(duì)VAdj進(jìn)行控制，使輸出電壓逐步形成一個(gè)上升的曲線，上升時(shí)間的長(zhǎng)短可以借助R3C3參數(shù)的調(diào)整，在較大的范圍內(nèi)改變，剛開機(jī)時(shí)PNP晶體管導(dǎo)通，Adj的電位被Vces箝位得很低，使輸出電壓不能瞬間建立，隨著電容C3的充電，PNP晶體管最終達(dá)到截止，這時(shí)輸出電壓Vo=VAdj+Vces。達(dá)到了緩起動(dòng)的目的，起到了對(duì)燈絲電源的穩(wěn)流控制。