一种大功率射频电源的制作方法

1.本发明涉及射频电源，尤其涉及一种大功率射频电源。


背景技术：

2.射频电源是一种可以产生所需频率的脉冲、频率在射频范围（约300khz～300ghz）内、具有一定功率的电源。射频电源已广泛应用于半导体蚀刻、半导体薄膜制备、去胶、led生产、太阳能光伏产业、医疗美容、常压等离子体消毒清洗等各种行业中。
3.随着工业不断发展，各种工艺所需的电源功率不断增大，因此对单体射频电源的输出功率要求也随之增大，通常要求单体射频电源的输出功率达到数千瓦甚至是数十千瓦。但是单体射频电源受限于腔体的匹配等限制，大功率射频电源（尤其是输出功率在3000w以上的射频电源）十分容易发生过载，功率过载后不仅射频电源本身会被烧毁产生损失，燃烧过程中会产生烟雾，甚至可能会引发使用射频电源场合火灾。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是提供一种兼顾快速高效率完成额定输出功率和安全的大功率射频电源。
5.技术方案：本发明所述的一种大功率射频电源，包括射频输入端和射频输出端，所述射频输入端和射频输出端之间并联设置至少两组功率模组，每个所述功率模组内串联设置滤波器、降压器和功率放大器。降压器的作用是将输入的高电压降成低电压，此处的低电压指的是100v以下的电压。
6.进一步地，所述降压器内设置转换器，所述转换器与转换控制器相连接，所述转换控制器与滤波器相连接，转换控制器还与功率放大器相连接。转换器的作用是将输入降压器的交流电转变为直流电。转换控制器用于控制转换器工作。
7.进一步地，所述转换控制器内设置cpu和脉冲发生器，所述cpu通过信号线与脉冲发生器相连接，脉冲发生器的输出端分别与转换器及功率放大器相连接。
8.进一步地，所述至少两组功率模组的输出端与射频输出端通过耦合器耦合。耦合器能够将射频输入端和射频输出端隔离，防止射频输出端电路发生短路导致功率模组发生损坏，耦合器也起到减少并联的各功率模块之间的相互干涉，并且将并联的若干组功率模组的输出功率叠加至射频输出端。
9.进一步地，所述至少两组功率模组的输出端和与射频输出端之间串联设置阻抗调整单元和射频滤波单元。所述阻抗调整单元用来调整输出阻抗，使得射频电源的输出阻抗为一个固定值，负载端（也有人叫腔室或者腔体，英文名为chamber）的匹配器更容易与射频电源匹配。
10.进一步地，所述滤波器的输入端和输出端分别设置若干个功率因数改善组件。所述功率因数改善组件起到使得输入交流电压和输入交流电流同步，以此改善整个射频电源的功率效率，功率因数改善组件可以是电感器、电容器中的一种，也可以是电感器与电容器
的组合。
11.有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明采用至少两组功率模组并联设计，每组功率模组内设置的降压器将输出电压降至100v以下的低电压，降低因短路而造成的风险，因此本发明能够兼顾保证快速高效率完成额定输出功率和安全。
附图说明
12.图1为本发明的模块化示意图；图2为本发明的实施例的示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
14.参见附图1，本发明的一种大功率射频电源，包括射频输入端和射频输出端，射频输入端和射频输出端之间并联设置至少两组功率模组1，每个功率模组1内串联设置滤波器12、降压器14和功率放大器16，功率放大器16的最大输出功率大于其额定输出功率的1.3倍，降压,14为功率放大器16的功率源，降压器14提供给功率放大器16的最大功率大于功率放大器16额定功率的1.3倍；滤波器12的输入端和输出端分别设置若干个（既可以是0个也可是任意自然数个）功率因数改善组件，功率因数改善组件可以是电感器11、电容器中的一种，也可以是电感器11与电容器的组合；转换控制器13与滤波器12的相连接，转换控制器13内设置cpu131和脉冲发生器132，cpu131通过信号线与脉冲发生器132相连接，降压器14内设置转换器15，脉冲发生器132与转换器15、脉冲发生器132与功率放大器16分别相连接；脉冲发生器132产生的脉冲信号一路进入转换器15以控制转换器15工作，脉冲发生器132产生的脉冲信号另一路进入功率放大器16产生直流低电压脉冲输出；降压器14的作用是将输入的高电压降成低电压，此处的低电压指的是100v以下的电压；转换器15的作用是将输入降压器14的交流电转变为直流电；至少两组功率模组1的输出端与射频输出端通过耦合器2耦合；耦合器2和与射频输出端之间串联设置阻抗调整单元3和射频滤波单元4；阻抗调整单元3用来调整输出阻抗，使得负载端的匹配器更容易与射频电源匹配。
15.参见附图2，本发明的一种大功率射频电源，包括射频输入端和射频输出端，三相208v、50a的交流电从射频输入端输入，射频输入端和射频输出端之间并联设置三组功率模组1，每个功率模组1内串联设置滤波器12、降压器14和功率放大器16，功率放大器16的最大输出功率为其额定输出功率的1.5倍，降压,14为功率放大器16的功率源，降压器14提供给功率放大器16的最大功率为功率放大器16额定功率的1.5倍，降压器14的额定功率为3kw，功率放大器16的额定功率为1.5kw；滤波器12的输入端和输出端分别串联设置1个电感器11；转换控制器13与滤波器12的相连接，转换控制器13内设置cpu131和脉冲发生器132，cpu131通过信号线受信号控制及运算器5控制，cpu131通过信号线与脉冲发生器132相连接，降压器14内设置转换器15，脉冲发生器132与转换器15、脉冲发生器132与功率放大器16分别相连接；脉冲发生器132产生的脉冲信号一路进入转换器15以控制转换器15工作，脉冲发生器132产生的脉冲信号另一路进入功率放大器16生成直流低电压脉冲输出；降压器14的作用是将输入的高电压降成低电压，转换器15的作用是将输入降压器14的交流电转变为直流电，本实施例中降压器14的输入端为220v的高压交流电，经过降压器14后输出的是65v
的低压直流电；三组功率模组1的输出端与射频输出端通过耦合器2耦合；耦合器2和与射频输出端之间串联设置阻抗调整单元3和射频滤波单元4；65v的低电压脉冲经过功率放大器16放大及、耦合器2耦合、阻抗调整单元3调整和射频滤波单元4滤波后形成额定功率为3kw的射频功率输出。


技术特征：
1.一种大功率射频电源，包括射频输入端和射频输出端，其特征在于：所述射频输入端和射频输出端之间并联设置至少两组功率模组（1），每个所述功率模组（1）内串联设置滤波器（12）、降压器（14）和功率放大器（16）。2.根据权利要求1所述的一种大功率射频电源，其特征在于：所述降压器（14）内设置转换器（15），所述转换器（15）与转换控制器（13）相连接，所述转换控制器（13）与滤波器（12）相连接，转换控制器（13）还与功率放大器（16）相连接。3.根据权利要求2所述的一种大功率射频电源，其特征在于：所述转换控制器（13）内设置cpu（131）和脉冲发生器（132），所述cpu（131）通过信号线与脉冲发生器（132）相连接，脉冲发生器（132）分别与转换器（15）及功率放大器（16）相连接。4.根据权利要求1所述的一种大功率射频电源，其特征在于：所述至少两组功率模组（1）的输出端与射频输出端通过耦合器（2）耦合。5.根据权利要求1所述的一种大功率射频电源，其特征在于：所述至少两组功率模组（1）的输出端和与射频输出端之间串联设置阻抗调整单元（3）和射频滤波单元（4）。6.根据权利要求1所述的一种大功率射频电源，其特征在于：所述滤波器（12）的输入端和输出端分别设置若干个功率因数改善组件。

技术总结
本发明公开了一种大功率射频电源，包括射频输入端和射频输出端，射频输入端和射频输出端之间并联设置至少两组功率模组，每个功率模组内串联设置滤波器、降压器和功率放大器。本发明能够提供一种兼顾快速高效率完成额定输出功率和安全的大功率射频电源。出功率和安全的大功率射频电源。出功率和安全的大功率射频电源。


技术研发人员：张翔
受保护的技术使用者：张翔
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2022/6/1