一种射频电源采样及控制电路及方法、射频电源与流程

本发明涉及电力电子，具体而言，涉及一种射频电源采样及控制电路及方法、射频电源。

背景技术：

1、相关技术中，射频电源采用入射功率闭环控制射频输出功率，并设置反射功率保护支路，在负载失配导致反射功率超过保护阈值时，通过反射功率保护支路对主控制环路的给定节点、误差输入节点或功率控制节点进行钳位，从而降低射频输出功率。

2、然而，在上述控制方式中，入射功率控制支路和反射功率保护支路可能采用不同的信号处理方式，并具有不同的增益特性和动态响应特性。在部分方案中，反射功率保护支路主要在反射功率超过保护阈值后直接介入主控制环路，入射功率控制支路与反射功率保护支路之间缺乏协调的连续调节关系，容易造成主控制环路的输入信号或输出控制信号发生突变。当射频电源在负载正常状态与负载失配状态之间切换时，可能出现输出功率波动、环路调节震荡或者反射功率限制响应不平稳等情况。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是：如何实现射频电源入射功率控制与反射功率限制之间的快速、平稳切换。

2、为解决上述问题，本发明提供一种射频电源采样及控制电路及方法、射频电源。

3、第一方面，本发明提供了一种射频电源采样及控制电路，包括：

4、采样单元，其用于根据射频电源的输出信号生成表征入射功率的第一反馈信号和表征反射功率的第二反馈信号；

5、第一调节支路，其用于接收第一给定信号和所述第一反馈信号，并根据所述第一给定信号与所述第一反馈信号之间的偏差进行连续时间模拟调节，生成第一调节信号；

6、第二调节支路，其用于接收第二给定信号和所述第二反馈信号，并根据所述第二给定信号与所述第二反馈信号之间的偏差进行连续时间模拟调节，生成第二调节信号；

7、交叉限幅电路，其包括与所述第一调节支路连接的第一限幅支路以及与所述第二调节支路连接的第二限幅支路，所述第一限幅支路的输出端和所述第二限幅支路的输出端分别连接至幅度控制节点；所述交叉限幅电路用于在所述第二反馈信号不满足反射限幅条件时，使所述第一限幅支路根据所述第一调节信号调节所述幅度控制节点处的信号，并在所述第二反馈信号满足所述反射限幅条件时，使所述第二限幅支路根据所述第二调节信号对所述幅度控制节点处的信号进行钳位，以生成用于调节射频功放输出功率的幅度控制信号。

8、可选地，所述第一给定信号用于表征目标入射功率，所述第二给定信号用于表征反射功率限制值；所述反射限幅条件包括所述第二反馈信号所表征的反射功率大于或等于所述反射功率限制值。

9、可选地，所述第一调节支路包括第一误差比较电路和第一比例积分调节电路，所述第一误差比较电路用于根据所述第一给定信号和所述第一反馈信号生成第一偏差信号，所述第一比例积分调节电路用于根据所述第一偏差信号生成所述第一调节信号；

10、和/或，所述第二调节支路包括第二误差比较电路和第二比例积分调节电路，所述第二误差比较电路用于根据所述第二给定信号和所述第二反馈信号生成第二偏差信号，所述第二比例积分调节电路用于根据所述第二偏差信号生成所述第二调节信号。

11、可选地，所述第一限幅支路包括第一晶体管限幅电路和第一交叉限幅二极管，所述第二限幅支路包括第二晶体管限幅电路和第二交叉限幅二极管；

12、所述第一交叉限幅二极管的阳极与所述第一晶体管限幅电路的输出端连接，所述第一交叉限幅二极管的阴极与所述第二比例积分调节电路的输出端连接；

13、所述第二交叉限幅二极管的阳极与所述第二晶体管限幅电路的输出端连接，所述第二交叉限幅二极管的阴极与所述第一比例积分调节电路的输出端连接。

14、可选地，所述第一交叉限幅二极管的两端并联连接有第一旁路电阻，所述第二交叉限幅二极管的两端并联连接有第二旁路电阻。

15、可选地，所述射频电源采样及控制电路还包括信号调制单元，所述信号调制单元用于接收所述幅度控制信号和射频基准信号，并根据所述幅度控制信号调节所述射频基准信号的幅度，生成用于控制所述射频功放输出功率的射频控制信号。

16、可选地，所述第一给定信号包括在不同时间区间内分别保持对应功率给定值、并在相邻所述时间区间之间发生阶跃变化的功率给定信号；

17、在所述第二反馈信号不满足所述反射限幅条件时，所述第一调节支路用于根据所述功率给定信号与所述第一反馈信号之间的偏差连续调节所述第一调节信号，以使所述第一反馈信号所表征的入射功率在各所述时间区间内跟随对应的所述功率给定值变化。

18、可选地，所述采样单元包括电流采样单元、电压采样单元、校准单元和检波单元；

19、所述电流采样单元用于采集所述射频电源输出回路中的射频电流，并生成射频电流采样信号；

20、所述电压采样单元用于采集所述射频电源输出回路中的射频电压，并生成射频电压采样信号；

21、所述校准单元用于校准所述射频电流采样信号与所述射频电压采样信号之间的相位关系和幅值关系中的至少一者；

22、所述检波单元用于根据经校准的所述射频电流采样信号和所述射频电压采样信号进行检波处理，生成所述第一反馈信号和所述第二反馈信号。

23、第二方面，本发明还提供一种射频电源，包括如第一方面所述的射频电源采样及控制电路。

24、第三方面，本发明还提供一种射频电源采样及控制方法，包括：

25、根据射频电源的输出信号生成表征入射功率的第一反馈信号和表征反射功率的第二反馈信号；

26、根据第一给定信号与所述第一反馈信号之间的偏差进行连续时间模拟调节，生成第一调节信号；

27、根据第二给定信号与所述第二反馈信号之间的偏差进行连续时间模拟调节，生成第二调节信号；

28、基于所述第一调节信号和所述第二调节信号，对幅度控制节点处的信号进行交叉限幅处理；

29、其中，所述交叉限幅处理包括：

30、在所述第二反馈信号不满足反射限幅条件时，通过第一限幅支路根据所述第一调节信号调节所述幅度控制节点处的信号；在所述第二反馈信号满足所述反射限幅条件时，通过第二限幅支路根据所述第二调节信号对所述幅度控制节点处的信号进行钳位，以生成用于调节射频功放输出功率的幅度控制信号。

31、本发明的射频电源采样及控制电路及方法的有益效果是：本发明的射频电源采样及控制电路通过采样单元生成表征入射功率的第一反馈信号和表征反射功率的第二反馈信号，并通过第一调节支路和第二调节支路分别根据对应给定信号与反馈信号之间的偏差进行连续时间模拟调节，生成第一调节信号和第二调节信号。第一调节信号和第二调节信号分别经第一限幅支路和第二限幅支路作用于同一幅度控制节点：在第二反馈信号不满足反射限幅条件时，第一限幅支路根据第一调节信号调节幅度控制节点处的信号，以实现射频电源入射功率的闭环调节；在第二反馈信号满足反射限幅条件时，第二限幅支路根据第二调节信号优先对幅度控制节点处的信号进行钳位，以限制射频功放的输出功率。由此，入射功率控制和反射功率限制能够围绕同一幅度控制信号进行协调，在负载正常时稳定调节入射功率，在负载失配时及时限制射频功放的输出功率，有利于降低两种控制状态切换过程中幅度控制信号发生突变的可能性，减少输出功率波动及环路调节震荡，提高反射功率限制的响应及时性，实现入射功率控制与反射功率限制之间的快速、连续及平稳切换，并降低负载失配对射频功放造成损坏的风险。