阅读说明：本技术 一种高效散热的大功率微波电源 (High-power microwave power supply capable of efficiently dissipating heat ) 是由 高龙 王炜 印长豹 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及微波电源,具体涉及一种高效散热的大功率微波电源,包括用于接入输入信号并对输入信号进行整流滤波的第一整流滤波模块,第一整流滤波模块与用于产生交变信号的谐振半桥电路模块相连,谐振半桥电路模块的输出端连接高频变压器的原边绕组,高频变压器的副边绕组与用于进行整流滤波的第二整流滤波模块相连,谐振半桥电路模块与驱动模块相连,谐振半桥电路模块包括第一开关Q1、第二开关Q2,驱动模块驱动第一开关Q1、第二开关Q2导通或关断在高频变压器的原边绕组上产生交变信号；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的针对高频变压器的散热性能较差的缺陷。(The invention relates to a microwave power supply, in particular to a high-efficiency heat-radiating high-power microwave power supply, which comprises a first rectifying and filtering module, a second rectifying and filtering module and a driving module, wherein the first rectifying and filtering module is used for accessing an input signal and rectifying and filtering the input signal and is connected with a resonant half-bridge circuit module used for generating an alternating signal, the output end of the resonant half-bridge circuit module is connected with a primary winding of a high-frequency transformer, a secondary winding of the high-frequency transformer is connected with the second rectifying and filtering module used for rectifying and filtering, the resonant half-bridge circuit module is connected with the driving module, the resonant half-bridge circuit module comprises a first switch Q1 and a second switch Q2, and the driving module drives the first switch Q1 and the second switch Q2 to be switched on or switched off to generate; the technical scheme provided by the invention can effectively overcome the defect of poor heat dissipation performance of the high-frequency transformer in the prior art.)

一种高效散热的大功率微波电源

技术领域

本发明涉及微波电源，具体涉及一种高效散热的大功率微波电源。

背景技术

微波是指频率为300MHz～3000GHz、波长为0.1mm～1m的电磁波，其具有穿透性高、热惯性小、加热均匀、热效率高等特点，因此被广泛应用于微波加热等领域。一套完整的微波系统主要包括微波电源、磁控管、波导元件、传感器、控制器以及负载等几部分；其中，微波电源与磁控管是微波系统的核心，微波电源与磁控管的性能直接影响微波系统的性能。

微波源、微波功率源和微波电源通过三相交流电输入，整流后由变压器升为高压电，高压电激励磁控管在高温中产生电子，并在磁控管内形成稳定的微波震荡，即产生微波能。微波源、微波功率源和微波电源在雷达系统、食品工业、木材加工、橡胶工业等领域有着广泛的应用。

微波的产生过程伴随着能量转换，微波源、微波功率源和微波电源内的逆变散热器、高频变压器、磁控管、环形器、水负载、电磁铁等都会产生热量，而高频变压器是高压器件，对工作环境的温度有较高的要求。

然而，现有微波电源针对高频变压器的散热性能较差，导致高频变压器长时间在较高的温度环境内工作，容易使得高频变压器损坏，微波电源无法正常使用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种高效散热的大功率微波电源，能够有效克服现有技术所存在的针对高频变压器的散热性能较差的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高效散热的大功率微波电源，包括用于接入输入信号并对输入信号进行整流滤波的第一整流滤波模块，所述第一整流滤波模块与用于产生交变信号的谐振半桥电路模块相连，所述谐振半桥电路模块的输出端连接高频变压器的原边绕组，所述高频变压器的副边绕组与用于进行整流滤波的第二整流滤波模块相连，所述谐振半桥电路模块与驱动模块相连；

所述谐振半桥电路模块包括第一开关Q1、第二开关Q2，所述驱动模块驱动所述第一开关Q1、第二开关Q2导通或关断在所述高频变压器的原边绕组上产生交变信号；

所述高频变压器外部设有导热壳体，所述导热壳体内部固定有隔板，所述高频变压器通过导热硅胶层与所述导热壳体内壁、隔板固定，所述隔板与所述导热壳体内壁之间固定有水箱，所述水箱下方设有水泵，所述水箱顶部连通有螺旋散热管，所述导热壳体顶部与所述螺旋散热管相对处安装有散热风扇，所述水泵出水端与贯穿所述隔板的出水管连通，所述螺旋散热管端部与贯穿所述隔板的进水管连通，所述出水管与所述进水管之间连通有曲折贯穿所述导热硅胶层的导热管，所述水泵进水端通过连管与所述水箱连通。

优选地，所述第一整流滤波模块、第二整流滤波模块均包括桥式整流电路、电容滤波电路。

优选地，所述驱动模块输出的驱动信号为PWM信号。

优选地，所述导热管位于所述导热硅胶层内部的部分呈“之”字形曲折贯穿所述导热硅胶层。

优选地，所述导热壳体侧壁与所述螺旋散热管相对处开设有散热孔。

优选地，所述散热风扇进风侧固定安装有滤尘网。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种高效散热的大功率微波电源，具有以下有益效果：

1、第一整流滤波模块接入输入信号并对输入信号进行整流滤波，振半桥电路模块产生交变信号，谐振半桥电路模块的输出端连接高频变压器的原边绕组，驱动模块驱动第一开关Q1、第二开关Q2导通或关断在高频变压器的原边绕组上产生交变信号，高频变压器的副边绕组与用于进行整流滤波的第二整流滤波模块相连，第二整流滤波模块输出端接入负载磁控管；

2、利用导热硅胶层将高频变压器工作热量导出，水泵将水箱中的冷却水通过出水管抽入曲折贯穿导热硅胶层的导热管中，借助冷却水将导热硅胶层中的热量带出，再经过散热风扇和螺旋散热管的散热将热量排出导热壳体，从而能够针对高频变压器进行有效散热，形成对高频变压器的有效保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统示意图；

图2为本发明中谐振半桥电路模块电路示意图；

图3为本发明中高频变压器外部散热结构示意图；

图中：

1、高频变压器；2、导热壳体；3、隔板；4、导热硅胶层；5、水箱；6、水泵；7、螺旋散热管；8、散热风扇；9、出水管；10、导热管；11、进水管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种高效散热的大功率微波电源，如图1至图3所示，包括用于接入输入信号并对输入信号进行整流滤波的第一整流滤波模块，第一整流滤波模块与用于产生交变信号的谐振半桥电路模块相连，谐振半桥电路模块的输出端连接高频变压器1的原边绕组，高频变压器1的副边绕组与用于进行整流滤波的第二整流滤波模块相连，谐振半桥电路模块与驱动模块相连；

谐振半桥电路模块包括第一开关Q1、第二开关Q2，驱动模块驱动第一开关Q1、第二开关Q2导通或关断在高频变压器1的原边绕组上产生交变信号；

高频变压器1外部设有导热壳体2，导热壳体2内部固定有隔板3，高频变压器1通过导热硅胶层4与导热壳体2内壁、隔板3固定，隔板3与导热壳体2内壁之间固定有水箱5，水箱5下方设有水泵6，水箱5顶部连通有螺旋散热管7，导热壳体2顶部与螺旋散热管7相对处安装有散热风扇8，水泵6出水端与贯穿隔板3的出水管9连通，螺旋散热管7端部与贯穿隔板3的进水管11连通，出水管9与进水管11之间连通有曲折贯穿导热硅胶层4的导热管10，水泵6进水端通过连管与水箱5连通。

第一整流滤波模块、第二整流滤波模块均包括桥式整流电路、电容滤波电路。

驱动模块输出的驱动信号为PWM信号。

导热管10位于导热硅胶层4内部的部分呈“之”字形曲折贯穿导热硅胶层4。

导热壳体2侧壁与螺旋散热管7相对处开设有散热孔。

散热风扇8进风侧固定安装有滤尘网。

第一整流滤波模块接入输入信号并对输入信号进行整流滤波，振半桥电路模块产生交变信号，谐振半桥电路模块的输出端连接高频变压器1的原边绕组，驱动模块驱动第一开关Q1、第二开关Q2导通或关断在高频变压器1的原边绕组上产生交变信号，高频变压器1的副边绕组与用于进行整流滤波的第二整流滤波模块相连，第二整流滤波模块输出端接入负载磁控管。

谐振半桥电路模块工作过程分析如下：

Q1关断、Q2导通。此时，谐振电感Lr上的电流为负，方向流向Q2。在此阶段，变压器漏感Lm不参加谐振，Cr、Lr组成了谐振频率，输出能量来自于Cr、Lr，这个阶段随着Q2关断而结束。

Q1关断、Q2关断。此时为半桥电路死区时间，谐振电感Lr上的电流仍为负，谐振电流对Q1的输出电容进行放电，并且对Q2的输出电容进行充电，直到Q2的输出电容电压等于输入端Vin，为Q1下次导通创造零电压导通条件。由于Q1中二级管处于正向偏置，而Q2中二级管处于反相偏置，两个电感上的电流相等，输出电压比变压器二次侧电压高，D1、D2处于反偏状态，所以输出端与变压器脱离。此阶段Lm、Lr、Cr一同参加谐振，随着Q1导通，此阶段结束。

Q1导通、Q2关断。此时，谐振电感Lr上的电流仍旧为负，电流经Q1中二级管流回输入端Vin，同时输出整流二级管D1导通，为输出端提供能量，变压器漏感Lm在此阶段被持续充电，只有Lr和Cr参与谐振。一旦谐振电感Lr上的电流为零时，此阶段结束。

Q1导通、Q2关断。谐振电感Lr电流开始从输入端Vin经Q1流向地，变压器漏感Lm此时被此电流充电，因此参加谐振的器件只有Lr和Cr，输入端Vin仍由输出整流二级管D1来传输能量。随着Q1关断，此阶段结束。

Q1关断，Q2关断。此阶段为半桥电路死区时间，谐振电感Lr电流对Q1的输出电容进行充电，并对Q2的输出电容进行放电，直到Q2上输出电容电压为零，导通Q2中二级管，为Q2零电压导通创造条件。在此期间，变压器二次侧脱离初级侧，变压器漏感Lm参与谐振。此阶段随着Q2导通而结束。

Q1关断，Q2导通。由于上个阶段中Q2的输出电容已经被放电至零，此阶段Q2以零电压导通，能量由谐振电感Lr经Q2续流，输出端由输出整流二级管D2提供能量。此时，Lm不参与Lr和Cr的谐振，此阶段随着谐振电感Lr电流变为零而结束。重复上述各个工作阶段。

利用导热硅胶层4将高频变压器1工作热量导出，水泵6将水箱5中的冷却水通过出水管9抽入曲折贯穿导热硅胶层4的导热管10中，借助冷却水将导热硅胶层4中的热量带出，再经过散热风扇8和螺旋散热管7的散热将热量排出导热壳体2，从而能够针对高频变压器1进行有效散热，形成对高频变压器1的有效保护。

导热管10位于导热硅胶层4内部的部分呈“之”字形曲折贯穿导热硅胶层4。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。