射頻電源三次諧波諧振控制技術(shù)的研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，射頻電源的應(yīng)用領(lǐng)域得到了推廣。為克服大功率電子管射頻電源體積大、效率低等缺點(diǎn)以及射頻功率管射頻電源價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，本文選用普通 MOSFET器件作為固態(tài)射頻電源的功率器件，采用全橋逆變器與三次諧波諧振電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出了2 MHz/2 kW的固態(tài)射頻電源，滿足大功率輸出和小型化的要求。本文提出了三次諧波諧振電路的控制方式，改善普通 MOSFET器件的開(kāi)關(guān)速度和開(kāi)關(guān)損耗，使其適用于更高的工作頻率。其

2、主要內(nèi)容如下：
　　首先，闡述固態(tài)射頻電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)全橋式串聯(lián)諧振固態(tài)射頻電源的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，分析其工作狀態(tài)和串聯(lián)諧振元件參數(shù)的設(shè)計(jì)以及開(kāi)關(guān)管死區(qū)設(shè)置。根據(jù)固態(tài)射頻電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了全橋式三次諧波諧振控制策略，以改善開(kāi)關(guān)管的工作狀態(tài)，并對(duì)三次諧波諧振電路控制原理進(jìn)行分析。
　　其次，介紹全橋式三次諧波諧振固態(tài)射頻電源的整機(jī)方案和工作原理，對(duì)該固態(tài)射頻電源主電路的工作原理進(jìn)行分析及主電路各元件參數(shù)的設(shè)計(jì)。具體闡述

3、了輔助及驅(qū)動(dòng)電源、隔離驅(qū)動(dòng)電路和鎖相環(huán)控制電路等的設(shè)計(jì)。
　　再次，利用ORCAD PSPICE仿真平臺(tái)建立全橋式固態(tài)射頻電源主電路系統(tǒng)，設(shè)置電路參數(shù)，分別對(duì)未接入三次諧波諧振電路的射頻電源和接入三次諧波諧振電路的射頻電源進(jìn)行對(duì)比仿真分析。再對(duì)全橋式三次諧波諧振固態(tài)射頻電源進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)其鎖相環(huán)控制電路和系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。仿真實(shí)驗(yàn)表明：橋式三次諧波諧振固態(tài)射頻電源確實(shí)改善了普通MOSFET的開(kāi)關(guān)性能(其漏源電壓Vds上升或下

4、降時(shí)間由44 ns減少至24 ns)，有利于普通MOSFET器件工作于更高的頻率，同時(shí)降低了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗；但是其輸出功率因數(shù)由0.96降低至0.9。
　　最后，對(duì)比分析普通MOSFET和RF MOSFET的特性，并對(duì)射頻電源設(shè)計(jì)中的電磁干擾和處理措施，以及該射頻電源的 PCB布局布線進(jìn)行總結(jié)。
　　本文通過(guò)對(duì)2 MHz/2 kW固態(tài)射頻電源的研究，完成了全橋式三次諧波諧振固態(tài)射頻電源的理論分析、系統(tǒng)仿真和硬件電路設(shè)計(jì)，希