射频电源的制作方法

1.本技术属于电源技术领域，尤其涉及一种射频电源。


背景技术：

2.现有射频电源进行功率输出时，需要采集输出端的功率值，其通过采集输出端的电压信号和电流得到，采集的功率值与用户设置的值作比较，做pid闭环控制。目前对电源的电压、电流的采集分别是采用电流传感器模块采集电流和电压传感器模块采集电压，使得采集的电压、电流数据响应时间不同，得到电源输出功率值的精度低和可靠性差。
3.现有电源给负载供电过程中，需要将电源的内阻与负载的阻抗相匹配，而目前的电源内阻与负载阻抗相匹配采用l型icp阻抗匹配器，但l型icp阻抗匹配器存在着输入到电源线圈腔体的电流大小会随着环境变化而变化的状况，这就会导致线圈腔体输入的能量会有变化，激发出来的等离子体浓度不一，存在均匀性不一致的问题，无法满足用户需求。其中，如图4所示，l型icp阻抗匹配器由串联电感l1、串联可调电容c1、并联电感l2和并联可调电容c2组成。


技术实现要素：

4.本技术的一个实施例提供一种射频电源，以解决现有电源的电流和电压分别采用两个对应传感器采集，存在采集的电压、电流数据响应时间不同，得到电源输出功率值的精度低和可靠性差的问题。
5.第一方面，本技术的一个实施例提供一种射频电源，包括电源本体以及与所述电源本体输出端连接的检测模块，所述检测模块包括与所述电源本体连接的输出电缆以及与所述输出电缆连接的电流检测元件和电压检测元件；
6.所述电流检测元件，用于检测所述输出电缆的电流；
7.所述电压检测元件，用于检测所述输出电缆的电压。
8.可选的，所述电流检测元件包括与所述输出电缆连接的电感线圈、与所述电感线圈连接的第一分压电路以及与所述第一分压电路连接的第一输出端。
9.可选的，所述第一分压电路包括串联连接的第一电阻和第二电阻。
10.可选的，所述电压检测元件包括与所述输出电缆连接的感应电容以及分别与所述感应电容连接的第二分压电路和第二输出端。
11.可选的，所述第二分压电路包括并联连接的第三电感和第二电容。
12.可选的，该射频电源包括屏蔽元件，所述屏蔽元件设置在所述电源本体与所述检测模块之间，所述感应电容为所述屏蔽元件与所述输出电缆之间形成的电容。
13.可选的，该射频电源包括保护壳体，所述检测模块和所述屏蔽元件均设置在保护壳体内。
14.可选的，该射频电源包括与所述电源本体输出端连接的射频匹配器，所述射频匹配器包括射频输入端、与所述射频输入端连接的数字检测元件、与所述射频输入端连接的l
型网络电路、分别与所述l型网络电路连接的辅助调整电路和电流电压检测电路以及射频主输出端；
15.所述数字检测元件，用于检测所述射频输入端输入的电气量
16.所述l型网络电路，用于给负载提供第一阻抗；
17.所述辅助调整电路，用于调整所述第一阻抗使其与所述负载的阻抗相匹配；
18.所述电流电压检测电路，用于检测所述射频主输出端输出的电流、电压。
19.可选的，所述辅助调整电路包括第三十一电容、第四十一电容和射频辅助输出端，所述第三十一电容的第一端与所述l型网络电路的输出端连接，所述第三十一电容的第二端分别与所述第四十一电容的第一端和所述射频辅助输出端，所述四十一电容的第二端接地。
20.可选地，所述电流电压检测电路包括与所述l型网络电路输出端连接的电压检测器和电流检测器，所述电压检测元器和所述电流检测器分别与所述射频辅助输出端连接。
21.本技术的一个实施例提供的射频电源，包括电源本体以及与电源本体输出端连接的检测模块，检测模块包括与电源本体连接的输出电缆以及与输出电缆连接的电流检测元件和电压检测元件；电流检测元件用于检测输出电缆的电流；电压检测元件，于检测输出电缆的电压。该射频电源通过箝在电源本体上设置具有电流检测元件和电压检测元件实现合并了电流和电压检测，使得该射频电源检测的电流和电压无延时，采集数据时间的一致性上得到保证，确保得到射频电源输出功率的精度和可靠性。该射频电源的检测模块电路简化，使得该射频电源模块小型化，解决现有电源的电流和电压分别采用两个对应传感器采集，存在采集的电压、电流数据响应时间不同，得到电源输出功率值的精度低和可靠性差的问题。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术的一个实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对本领域技术人员来说，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。
23.为了更完整地理解本技术及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
24.图1为本技术的一个实施例提供的射频电源检测模块的电路原理示意图。
25.图2为本技术的另一个实施例提供的射频电源检测模块的电路原理示意图。
26.图3为本技术的另一个实施例提供的射频电源射频匹配器的电路原理示意图。
27.图4为现有射频电源中射频匹配器的电路示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本技术的一个实施例中的附图，对本技术的一个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
29.本技术的一个实施例提供一种射频电源，以解决现有电源的电流和电压分别采用两个对应传感器采集，存在采集的电压、电流数据响应时间不同，得到电源输出功率值的精度低和可靠性差的问题。
30.实施例一：
31.本技术的一个实施例提供的射频电源，示例性的，请参阅图1和图2，图1为本技术的一个实施例提供的射频电源检测模块的电路原理示意图。图2为本技术的另一个实施例提供的射频电源检测模块的电路原理示意图。射频电源已广泛应用于半导体工艺设备、led与太阳能光伏产业、科学实验中的等离子体发生、射频感应加热、医疗美容、常压等离子体消毒清洗等行业，此处不做限制泛使用。
32.如图1和图2所示，本技术实用新型提供一种射频电源包括电源本体以及与电源本体输出端连接的检测模块，所检测模块包括与电源本体连接的输出电缆10及与输出电缆10连接的电流检测元件20和电压检测元件30。
33.进一步说明的是，检测模块设置在电路板上。当该射频电源需要采集输出端的功率时，通过电流检测元件20和电压检测元件30能够采集射频电源中输出电缆输出同一时刻的电流、电压，从而实现射频电源输出端功率的采集。
34.在本实用新型中，电流检测元件20主要用于检测输出电缆10的电流，电压检测元件30主要用于检测输出电缆10的电压。
35.进一步说明的是，电流检测元件20可以为电流传感器，电压检测元件30可以为电压传感器，在其他实施例中，电流检测元件20和电压检测元件30也可以为具有电流和电压检测的部件或元件。该射频电源通过在电源本体上设置具有电流检测元件20和电压检测元件30实现合并了电流传感器和电压传感器，使得该射频电源检测的电流和电压无延时，采集数据时间的一致性上得到保证，确保得到射频电源输出功率的精度和可靠性。该射频电源的检测模块电路简化，使得该射频电源模块小型化。
36.本技术的一个实施例提供的射频电源，包括电源本体以及与电源本体输出端连接的检测模块，检测模块包括与电源本体连接的输出电缆以及与输出电缆连接的电流检测元件和电压检测元件；电流检测元件用于检测输出电缆的电流；电压检测元件，于检测输出电缆的电压。该射频电源通过箝在电源本体上设置具有电流检测元件和电压检测元件实现合并了电流和电压检测，使得该射频电源检测的电流和电压无延时，采集数据时间的一致性上得到保证，确保得到射频电源输出功率的精度和可靠性。该射频电源的检测模块电路简化，使得该射频电源模块小型化，解决现有电源的电流和电压分别采用两个对应传感器采集，存在采集的电压、电流数据响应时间不同，得到电源输出功率值的精度低和可靠性差的问题。
37.如图1所示，在本技术实用新型的一实施例中，电流检测元件20包括与输出电缆10连接的电感线圈l10、与电感线圈l10连接的第一分压电路21以及与第一分压电路21连接的第一输出端22。
38.进一步说明的是，第一分压电路21包括串联连接的第一电阻r10和第二电阻r20。在本实施例中，电感线圈l10的原边线圈和副边线圈的匝比优选为1：60。第一电阻r10将输电电缆10输出的电压转换成电流，第二电阻r29为分压电阻，可以调节输出输电电缆10输出的电压。电感线圈l10的原边线圈使用传输导线或结构件代替，简化结构。其中，电流检测元
件20中所有电子元器件均采用无延时器件，以使电子元器件输出响应速度快。
39.如图2所示，在本实用新型的一实施例中，电压检测元件30包括与输出电缆10连接的感应电容c10以及分别与感应电容c10接的第二分压电路31和第二输出端32。
40.进一步说明的是，第二分压电路31包括并联连接的第三电感l31和第二电容c20。在本实施例中，第二分压电路31主要是由第三电感l31和第二电容c20组成，与传统检测电压的霍尔传感器只能选择某个很窄的带宽，无法做到很高的带宽相比，该射频电源通过电流检测元件20的第二电阻r20和电压检测元件30的第三电感l31和第二电容c20实现高带宽和快响应的功能。
41.在本实用新型的一个实施例中，射频电源包括屏蔽元件，屏蔽元件设置在电源本体与检测模块之间，感应电容c10为屏蔽元件与输出电缆10之间形成的电容。
42.进一步说明的是，屏蔽元件可以为法拉第屏蔽圈，也可以为具有屏蔽功能的其他元件。法拉第屏蔽圈与输电电缆10(铜柱)之间感应出一个固定的电容值，在此定义该电容为一个感应电容c10，则感应电容c10实质上为非电容器件，通过屏蔽元件实现该射频电源输出和输入的安全隔离，如图2所示，感应电容c10的一端与电压检测元件30中的第二电容c20连接；电流检测元件20的第一输出端22和电压检测元件30的第二输出端32分别用于检测输出电压与输出电流的值。
43.在本实施例中，屏蔽元件可以减少电感线圈l10当中原边线圈对副边线圈的干扰，即可以减小电流检测元件20中原边绕组与副边绕组的寄生电容量，又不会明显增加漏感。在理想条件下，屏蔽元件可使电流检测元件20和电压检测元件30上的干扰电压为零，从而减少线圈之间的干扰，提高电流检测元件20和电压检测元件30的可靠性和检测精度。
44.在本技术实用新型的一实施例中，该射频电源包括保护壳体，检测模块和屏蔽元件均设置在保护壳体内。
45.进一步说明的是，保护壳体可以为铝块制作的壳体。在本实施例中，铝块壳体包裹在屏蔽元件、电流检测元件20、电压检测元件30的外部，用于防止外部对该射频电源检测电流、电压的干扰，保证电流信号和电压信号的稳定性。其中，该射频电源通过保护壳体将检测模块和屏蔽元件包裹，保证了采样电压和电流的稳定性。
46.图3为本技术的另一个实施例提供的射频电源射频匹配器的电路原理示意图。
47.如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，该射频电源包括与电源本体输出端连接的射频匹配器40，射频匹配器40包括射频输入端41、与射频输入端41连接的数字检测元件42、与数字检测元件42连接的l型网络电路43、分别与l型网络电路43连接的辅助调整电路44和电流电压检测电路45以及射频主输出端46，射频主输出端46与负载连接。
48.进一步说明的是，射频匹配器40可以设置在电源本体输出端与检测模块之间。
49.如图3所示，在本实用新型实施例中，射频输入端41主要用于与电源本体的输出端连接。
50.如图3所示，在本实用新型实施例中，数字检测元件42主要用于检测射频输入端输入的电气量。
51.进一步说明的是，数据检测元件42可以为数字型检测器，数字型检测器属于现有的检测部件，该数据检测元件42能够检测电压、电流灯光电气量，还能够检测计算驻波比、阻抗值等参数。与现有射频匹配器输入端的模拟型检测器相比，数字型检测器能更精准地
读取输入端的参数，同时一些如驻波比，阻抗值也可通过数字型检测器采集的信号运算出来，便于用户监测或使用。
52.如图3所示，在本实用新型实施例中，l型网络电路43主要用于给负载提供第一阻抗。
53.进一步说明的是，l型网络电路43包括第十一电感l11、第十一电容c11、第二十一电感l21和第二十一电容c21，第十一电感l11的第一端和第二十一电感l21的第一端均与射频输入端41连接，第十一电感l11的第二端与第十一电容c11的第一端连接，第十一电容c11的第二端分别与辅助调整电路44和电流电压检测电路42的输入端连接，第二十一电感l21的第二端与第二十一电容c21的第一端连接，第二十一电容c21的第二端接地。在本实施例中，第二十一电容c21和第十一电容c11均为可调电容。
54.如图3所示，在本实用新型实施例中，辅助调整电路44主要用于调整第一阻抗使其与负载的阻抗相匹配。
55.进一步说明的是，辅助调整电路44包括第三十一电容c31、第四十一电容c41和射频辅助输出端47，第三十一电容c31的第一端与l型网络电路43的输出端连接，第三十一电容c31的第二端分别与第四十一电容c41的第一端和射频辅助输出端47，四十一电容c41的第二端接地，射频辅助输出端47与负载连接。在本实施例中，第四十一电容c41为可调电容。该射频电源通过射频匹配器40的辅助调整电路44中第四十一电容c41使得射频电源输出的电流可调，具体地，通过调整辅助调整电路44中第四十一电容c41的容值从而改变射频电源输出电流的大小，从而改变该射频电源与负载匹配的阻抗，与现有射频匹配器相比，该射频匹配器40中的阻抗匹配由原来的两个自由度增加到三个自由度，阻抗匹配更为灵活，改变该射频电源中的电流值实现更为容易。
56.如图3所示，在本实用新型实施例中，电流电压检测电路45主要用于检测射频主输出端46输出的电流、电压。
57.进一步说明的是，电流电压检测电路45包括与l型网络电路43输出端连接的电压检测器451和电流检测器452，电压检测器451和电流检测器452分别与射频辅助输出端46连接。
58.进一步说明的是，电压检测器451和电流检测器452分别用于检测射频辅助输出端46输出的电压和电流的。电压检测器451可以为电压互感器，电流检测器452可以为电流互感器。在本实施例中，射频匹配器40的输出端增加了电流电压检测器451和电流检测器452，射频匹配器40输出端的电流、电压数据能够被测出，再通过辅助调整电路44调整四十一电容的容值，就可以调整该射频电源的电源线圈的输入端与输出端的电流，使其达到一致或者设定的比例，进而保证该射频电源的电源线圈激发的能量是均匀的。
59.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
60.在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
61.以上对本技术的一个实施例所提供的射频电源进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申
请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。