一种射频电源的推挽式并联驱动输出系统的制作方法

本发明涉及射频，尤其涉及一种射频电源的推挽式并联驱动输出系统。

背景技术：

1、射频等离子体电源系统被广泛应用于pecvd化学气相沉积、反应离子刻蚀等领域。整体射频等离子体电源系统的架构包括射频电源、匹配器与腔室负载，射频电源将功率信号输出至匹配器，匹配器进行阻抗匹配与转送功率信号至腔室负载。其中，射频电源输出端进行v/i量测，反馈至内部主板进行输出功率的调整(如通过pid运算调整功率无限趋近建议参考值pset)，匹配器亦是依据输入/输出的功率信号进行输入阻抗(匹配器与腔室负载的合并阻抗)的计算与阻抗匹配(匹配器自身调变)的运作，使得功率信号能较高效益的输入至腔室负载。

2、实际应用过程中，对射频功率输出要求较高，如何提供定频大功率的射频功率输出，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种射频电源的推挽式并联驱动输出系统，用以解决现有技术缺乏定频大功率的射频功率输出设计方案的问题。

2、本发明公开了一种射频电源的推挽式并联驱动输出系统，所述系统包括：多组d类推挽式隔离逆变驱动电路、平衡电阻和一阶lc滤波器，以及，射频稳定器；其中，

3、每组d类推挽式隔离逆变驱动电路的信号输出端分别连接各自平衡电阻的一端，所有平衡电阻的另一端与一个共同的中心点相连，形成星型结构；

4、每组d类推挽式隔离逆变驱动电路的信号输出端还分别连接相应一阶lc滤波器的输入端，所有一阶lc滤波器的输出端相连形成汇流输出端口，汇流输出端口与射频稳定器相连；

5、将所述汇流输出端口作为所述系统的射频信号输出端。

6、优选地，在上述方案的基础上，本发明还做出了如下改进：

7、进一步，所述系统还包括隔直器；此时，

8、所述汇流输出端口还连接隔直器的输入端，并将所述隔直器的输出端作为所述系统的射频信号输出端。

9、进一步，所述系统还包括高阶lc滤波电路；此时，

10、所述汇流输出端口还连接高阶lc滤波电路的输入端，将高阶lc滤波电路的输出端作为所述系统的射频信号输出端。

11、进一步，所述系统还包括高阶lc滤波电路和隔直器；此时，

12、所述汇流输出端口还连接高阶lc滤波电路的输入端，所述高阶lc滤波电路的输出端连接隔直器的输入端，并将所述隔直器的输出端作为所述系统的射频信号输出端。

13、进一步，所述高阶lc滤波电路为二阶lc滤波器，或者，依次串联的二阶lc滤波器和三阶lc滤波器。

14、进一步，所述d类推挽式隔离逆变驱动电路包括变压器、第一开关管、第二开关管、第一嵌位防逆流模块和第二嵌位防逆流模块；其中，

15、第一方波直流源、第二方波直流源分别输入到变压器的初级线圈的异名端、同名端；第一方波直流源和第二方波直流源交替为高电平；

16、变压器的第一次级线圈的异名端连接第一嵌位防逆流模块的输入端，第一嵌位防逆流模块的输出端连接第一开关管的栅极；第一次级线圈的同名端、第一嵌位防逆流模块的嵌位端与第一开关管的源极均接地；

17、变压器的第二次级线圈的同名端连接第二嵌位防逆流模块的输入端，第二嵌位防逆流模块的输出端连接第二开关管的栅极，第二开关管的漏极连接电源；第二次级线圈的异名端、第二嵌位防逆流模块的嵌位端、第二开关管的源极与第一开关管的漏极相连，并将第一开关管的漏极作为所述d类推挽式隔离逆变驱动电路的信号输出端。

18、进一步，所述第一嵌位防逆流模块和第二嵌位防逆流模块的结构相同，均包括二极管、第三开关管和第一电阻；其中，

19、第三开关管的栅极连接二极管的阳极，第三开关管的源极连接二极管的阴极，第三开关管的漏极连接第一电阻的一端；

20、将第一电阻的另一端作为第一嵌位防逆流模块或第二嵌位防逆流模块的嵌位端；将第三开关管的栅极作为第一嵌位防逆流模块或第二嵌位防逆流模块的输入端；将第三开关管的源极作为第一嵌位防逆流模块或第二嵌位防逆流模块的输出端。

21、进一步，所述d类推挽式隔离逆变驱动电路还包括第一rc滤波模块和第二rc滤波模块；其中，

22、第一次级线圈的同名端和异名端之间并联第一rc滤波模块；

23、第二次级线圈的同名端和异名端之间并联第二rc滤波模块。

24、进一步，所述第一开关管和第二开关管采用nmos管；所述第三开关管采用pmos管。

25、进一步，当第一方波直流源为低电平、第二方波直流源为高电平时，所述d类推挽式隔离逆变驱动电路的信号输出端的电位等于所述电源的电位；

26、当第一方波直流源为高电平、第二方波直流源为低电平时，所述d类推挽式隔离逆变驱动电路的信号输出端的电位等同接地或零电位。

27、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

28、本发明提供的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，提供了一种定频大功率的射频功率输出设计方案，通过采用多组d类推挽式隔离逆变驱动电路结合相关谐振拓扑，从而使得输出的射频信号功率增加、电压恒定，有效扩展了射频电源的推挽式并联驱动输出系统可提供的射频信号的功率范围，丰富了其应用场景。

29、同时，本发明还给出了一种d类推挽式隔离逆变驱动电路的优选设计方式，通过限制第一方波直流源和第二方波直流源交替为高电平，并在变压器的第一次级线圈、第二次级线圈的输出端设置第一嵌位防逆流模块、第二嵌位防逆流模块，对后续推挽管的开通形成限压和限流，有效控制了推挽式隔离逆变驱动电路的输出信号，很好地解决现有线性rf脉冲功率放大器容易出现动态非线性和增益失衡现象。同时，第一嵌位防逆流模块和第二嵌位防逆流模块可防止线圈短路瞬时高压烧毁推挽管，同时避免逆电流冲击线圈造成线圈高压烧毁。此外，由于d类推挽式隔离逆变驱动电路的信号输出端的输出电位与输出功率的调变通过电源vs的电位变化而定，只要两输入信号的频率稳定，其输出的交流信号频率亦会相对稳定，达到定频调变功率的效果，从而满足定频环境下调整功率的需求。

30、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，所述系统包括：多组d类推挽式隔离逆变驱动电路、平衡电阻和一阶lc滤波器，以及，射频稳定器；其中，

2.根据权利要求1所述的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，所述系统还包括隔直器；此时，

3.根据权利要求1所述的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，所述系统还包括高阶lc滤波电路；此时，

4.根据权利要求1所述的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，所述系统还包括高阶lc滤波电路和隔直器；此时，

5.根据权利要求3或4所述的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，所述高阶lc滤波电路为二阶lc滤波器，或者，依次串联的二阶lc滤波器和三阶lc滤波器。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，所述d类推挽式隔离逆变驱动电路包括变压器、第一开关管、第二开关管、第一嵌位防逆流模块和第二嵌位防逆流模块；其中，

7.根据权利要求6所述的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，所述第一嵌位防逆流模块和第二嵌位防逆流模块的结构相同，均包括二极管、第三开关管和第一电阻；其中，

8.根据权利要求7所述的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，所述d类推挽式隔离逆变驱动电路还包括第一rc滤波模块和第二rc滤波模块；其中，

9.根据权利要求8所述的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管采用nmos管；所述第三开关管采用pmos管。

10.根据权利要求9所述的射频电源的推挽式并联驱动输出系统，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种射频电源的推挽式并联驱动输出系统，属于射频技术领域，解决了现有技术缺乏定频大功率的射频功率输出设计方案的问题。该系统包括：多组D类推挽式隔离逆变驱动电路、平衡电阻和一阶LC滤波器，以及，射频稳定器；其中，每组D类推挽式隔离逆变驱动电路的信号输出端分别分别连接各自平衡电阻的一端，所有平衡电阻的另一端与一个共同的中心点相连，形成星型结构；每组D类推挽式隔离逆变驱动电路的信号输出端还分别连接相应一阶LC滤波器的输入端，所有一阶LC滤波器的输出端相连形成汇流输出端口，汇流输出端口与射频稳定器相连；将所述汇流输出端口作为所述系统的射频信号输出端。

技术研发人员：林伟群,毛元韬,乐卫平
受保护的技术使用者：深圳市恒运昌真空技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19