爐用磁控管的陽(yáng)極電壓電流波形與輸出頻譜特性

　　本文討論兩種不同整流電源(即半波倍壓及全波整流不濾波電源)在不同負載情況下，微波爐用連續波磁控管陽(yáng)極電壓與陽(yáng)極電流及輸出頻譜的各種波形，分析了不同電源時(shí)電流導通角及頻譜的變化。提出了兩種不同電源都具有不同于連續波及脈沖波的突特的多基頻特性及其成因。

1、半波倍壓整流電源磁控管的陽(yáng)極電壓及電流與輸出頻譜波形

　　半波倍壓整流電源電路如圖1所示，這是微波爐中目前釆用最多的電源，結構簡(jiǎn)單，成本低廉�？蛰d時(shí)的幾種典型情況的電壓波形如圖2所示。

圖1　半波倍壓整流電路

圖2　電容器上電荷全部泄放、被充電荷無(wú)處泄放和被充電荷部分泄放時(shí)兩極管兩端電壓波形

　　負載匹配時(shí)磁控管陽(yáng)極電壓與電流及頻譜波形如圖3和圖4所示。

4、結論

　　(1)盡管輸入電壓在200～240V變化時(shí)，空載高壓峰值達6.0～7.5kV，但管子一旦起振，則陽(yáng)極峰值電壓均在4.0kV 左右，這一電壓也與負載駐波比關(guān)系不大。同時(shí)，陽(yáng)極平均電流Ib也與負載影響不大。產(chǎn)生上述現象的原因有：①磁控管的低動(dòng)態(tài)電阻(數十歐姆量級)；②漏感變壓器(非線(xiàn)性電感)與電容組成的自穩定(電壓與電流)電路。

　　(2)小電流時(shí)直到振蕩穩定前存在模式不穩定現象：包括主模與寄生模的競爭，主模的起振與停振，浪湧電壓導致的高模起振等。這從電壓波形中可以清楚地看到，還可從陽(yáng)極脈動(dòng)電流波中看到這些毛刺。

　　(3)兩種不同整流電源的電流導通角存在微小差別，在-個(gè)周期內，全波總導通角(2*5=10ms)大于半波的導通角(7ms)，但由于電流波形存在差異，對整個(gè)波形積分后計算平均值時(shí)其差異較小，因此其平均電流比較接近。

　　(4)負載匹配(VSWR=1.0)時(shí)，輸出頻譜主頻較為明顯，其它基頻都小于主頻10～20dB以上，但不同Ib還是存在一定差別的。

　　(5)負載失配(VSWR>1.0)時(shí)，輸出頻譜包絡(luò )出現雙峰或多峰現象，兩個(gè)主峰相差23～35MHz。這就是可從燈絲電源線(xiàn)上輸出的低頻嗓聲(Line conductive　noise)，它是多基頻互調后的產(chǎn)物。

　　(6)多基頻振蕩是微波爐中磁控管管內特殊結構產(chǎn)生的，原則上講是無(wú)法消除的，除非改變管子結構。輸出頻譜與供電電路形式關(guān)系不大，例如半波倍壓，全波橋式不濾波電路。

　　而目前采取的對策：

　　(1)輸出端設置高次諧波抑制器，以防止高次諧波從天線(xiàn)端送入微波爐中，再通過(guò)爐門(mén)向外輻射；

　　(2)在燈絲引出線(xiàn)處加裝低通濾波器，以抑制數十至數百兆赫的低端寄生嗓聲輸出，干擾無(wú)繩電話(huà)、電視、電腦及其它無(wú)線(xiàn)電設備。

5、磁控管EMC的今后努力方向

　　(1)改進(jìn)磁控管設計，提高主瓣頻譜純度，將多基頻帶寬壓縮至最低限度。

　　(2)抑制高次諧波輸出，特別是2，3，4，5等幾次諧波。

　　(3)消除100kHz～1GHz的低端電源線(xiàn)噪聲，取消濾波盒，降低成本。

　　(4)采用新型電源，取代漏感變壓器構成的倍壓電路。

　　(5)其它降低或消除寄生噪聲的措施。