功率转换系统的制作方法

本申请是2016年7月21日提交的美国临时专利申请no.62/493,967的非临时专利申请并要求该美国临时专利申请的优先权，通过将该美国临时专利申请的全部内容引用结合于此。

本公开一般涉及电子设备，并且更具体地说，涉及将一个或更多个设备的交流(ac)线电压转换为射频(rf)能量的功率转换系统。

背景技术：

从ac线电压产生rf功率的传统功率转换系统通常包括全波桥式整流器。然而，全波桥式整流器提供的功率因数较差，使得全波桥式整流器不是有效的功率解决方案。

技术实现要素：

为了提供50w至数千瓦的rf功率源以用于诸如干燥器、烹饪装置、工业加热器、介电加热器、医疗rf消融系统、感应加热器或无线电发射器的装置，功率转换系统以100khz到100mhz之间的频率操作，重点是13.56mhz、27.12mhz或40.68mhz的ism频段。功率转换系统可以包括移相器或脉冲宽度控制器，以控制用作装置的rf源的rf功率放大器的输出。rf功率放大器由整流器供电。具体地说，rf功率放大器可以由填谷整流器供电。rf放大器的输出在至少10db范围内可调节。

一般而言，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以在这样一种功率转换系统中实现，所述功率转换系统包括：整流器，所述整流器被配置为将输入电压转换为输出电压并且包括联接到浮动接地的输出节点；射频rf功率放大器，所述rf功率放大器联接到所述整流器并且被配置为基于rf时钟和所述输出电压来产生负载电压；检测器，所述检测器联接到所述rf功率放大器并且被配置为检测所述rf功率放大器的所述负载电压；积分器，所述积分器联接到所述检测器并且被配置为基于检测到的所述负载电压来产生直流dc电压；以及控制器，所述控制器联接到所述积分器并且被配置为基于所述dc电压来产生控制信号以调节所述rf功率放大器的一个或更多个特征。

前述和其他实现方式中可以各自单独地或组合地任选包括以下特征中的一个或更多个。具体地说，一种实现方式包括组合的所有以下特征。所述功率转换系统还包括：参考电压发生器，所述参考电压发生器被配置为产生参考电压，其中，所述控制器被配置为：将所述dc电压与所述参考电压进行比较，基于所述dc电压与所述参考电压的比较，产生所述控制信号。所述参考电压表示所述功率转换系统的期望rf输出功率。所述功率转换系统还包括：耦合器，所述耦合器联接到所述rf功率放大器并且被配置为将所述rf功率放大器的输出传送到所述检测器。所述耦合器是被配置为感测所述rf功率放大器的被输送到rf负载的输出的定向耦合器。所述rf功率放大器的所述负载电压被提供给rf负载。所述rf负载包括一个或更多个电阻器。所述功率转换系统还包括：rf时钟发生器，所述rf时钟发生器联接到所述rf功率放大器并且被配置为向所述rf功率放大器提供rf时钟。所述rf时钟的频率是所述功率转换系统的操作频率。所述控制器被配置为：基于所述dc电压，产生所述控制信号以调节所述rf时钟的相位。所述rf功率放大器包括移相器，所述移相器被配置为：从所述控制器接收所述控制信号；以及基于所述控制信号，调节所述rf时钟的相位。所述rf功率放大器包括：第一开关单元，所述第一开关单元被配置为接收所述rf时钟；第二开关单元，所述第二开关单元被配置为接收所述rf时钟；第三开关单元，所述第三开关单元被配置为通过所述移相器接收所述rf时钟；以及第四开关单元，所述第四开关单元被配置为通过所述移相器接收所述rf时钟，其中，所述移相器被配置为调节所述rf时钟的相位并且将经相位调节后的rf时钟提供给所述第三开关单元和所述第四开关单元。所述第二开关单元和所述第三开关单元联接到浮动接地。所述rf功率放大器还包括：具有第一谐振频率的谐振电路，并且其中，所述rf功率放大器的操作频率与所述第一谐振频率相同。所述rf功率放大器的操作频率在100khz到100mhz之间。所述rf功率放大器包括：第五开关单元，所述第五开关单元被配置为接收所述rf时钟；以及第六开关单元，所述第六开关单元被配置为接收所述rf时钟，并且其中，所述移相器被配置为调节所述rf时钟的相位并且将经相位调节后的rf时钟提供给所述第五开关单元和所述第六开关单元。所述第五开关单元和所述第六开关单元联接到浮动接地。所述rf功率放大器还包括：具有第一谐振频率的谐振电路，并且其中，所述rf功率放大器的操作频率与所述第一谐振频率相同。所述rf功率放大器的操作频率在100khz到100mhz之间。所述控制器被配置为：基于所述dc电压，产生所述控制信号以调节所述rf时钟的脉冲宽度。所述rf功率放大器包括脉冲宽度控制器，所述脉冲宽度控制器被配置为：从所述控制器接收所述控制信号；以及根据所述控制信号，调节所述rf时钟的脉冲宽度。所述rf功率放大器包括：第一开关单元，所述第一开关单元被配置为通过所述脉冲宽度控制器接收所述rf时钟；第二开关单元，所述第二开关单元被配置为通过所述脉冲宽度控制器接收所述rf时钟；第三开关单元，所述第三开关单元被配置为通过所述脉冲宽度控制器接收所述rf时钟；以及第四开关单元，所述第四开关单元被配置为通过脉冲宽度控制器接收rf时钟，其中，所述脉冲宽度控制器被配置为调节所述rf时钟的脉冲宽度并且将经脉冲宽度调节后的rf时钟提供给所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元和所述第四开关单元。所述第二开关单元和所述第三开关单元联接到浮动接地。所述rf功率放大器还包括：具有第一谐振频率的谐振电路，并且其中，所述rf功率放大器的操作频率与所述第一谐振频率相同。所述rf功率放大器的操作频率在100khz到100mhz之间。所述rf功率放大器包括：第五开关单元，所述第五开关单元被配置为接收所述rf时钟；以及第六开关单元，所述第六开关单元被配置为接收所述rf时钟，并且其中，所述脉冲宽度控制器被配置为调节所述rf时钟的脉冲宽度并且将经脉冲宽度调节后的rf时钟提供给所述第五开关单元和所述第六开关单元。所述第五开关单元和所述第六开关单元联接到浮动接地。所述rf功率放大器还包括：具有第一谐振频率的谐振电路，并且其中，所述rf功率放大器的操作频率与所述第一谐振频率相同。所述rf功率放大器的操作频率在100khz到100mhz之间。所述整流器是填谷整流器。所述rf功率放大器的操作频率在13mhz到43mhz之间。

本说明书中描述的主题可以在特定的实现方式中实现，以便实现以下优点中的一个或更多个。与传统的功率转换系统相比，上述功率转换系统使ac线路到rf功率输出转换效率最大化。所述功率转换系统还最大化ac输入功率因数(pf)，使得rf功率放大器可以在标准ac线路电流保护装置的额定值内输送最大rf输出功率并满足装置功率因数的国际标准。此外，rf功率放大器被设计成在电源输送峰值输出电压时最大限度地减少所使用的rf功率金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)或其他开关器件的加热，从而最大化rf功率mosfet和开关器件的寿命。此外，该功率转换系统提供了成本有效的解决方案。

在附图和以下描述中阐述了一个或更多个公开的实现方式的细节。根据说明书、附图和权利要求，其他特征、方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1a是例示示例功率转换系统的图。

图1b是例示另一示例功率转换系统的图。

图2a是例示包括移相器127的示例rf功率放大器的图。

图2b是例示包括移相器的另一示例rf功率放大器的图。

图2c是例示示出图2b中的晶体管的栅极处的电压电平和变压器两端的电压的示例时序图的图。

图3a是例示包括脉冲宽度控制器的示例rf功率放大器的图。

图3b是例示包括脉冲宽度控制器的另一示例rf功率放大器的图。

图3c是例示示出图3b中的晶体管的栅极处的电压电平和变压器两端的电压的示例时序图的图。

图4a是例示包括移相器的另一示例rf功率放大器的图。

图4b是例示包括移相器的另一示例rf功率放大器的图。

图5a是例示包括脉冲宽度控制器的另一示例rf功率放大器的图。

图5b是例示包括脉冲宽度控制器的另一示例rf功率放大器的图。

各个附图中的相同附图标记和名称表示相同的元件。

具体实施方式

图1a例示了示例功率转换系统100。功率转换系统100包括整流器110、rf时钟发生器112、射频(rf)功率放大器120、耦合器(coupler)130、检测器140、rf负载150、参考电压发生器160和控制器170。功率转换系统100可以用集成电路或集成电路和/或单独的分立元件的组合来实现。功率转换系统100可以包括在各种电子系统中，这些电子系统包括但不限于干燥器、烹饪装置、工业加热器、介电加热器、医疗rf消融系统、感应加热器或无线电发射器。

整流器110将输入电压(vin)转换为输出电压(vout)。整流器110的输入联接到具有特定频率(例如60hz)的ac电力线。在一些实现方式中，整流器110可以是单相整流器或(诸如三相整流器的)多相整流器。在一些实现方式中，整流器110可为全波桥式整流器。全波桥式整流器可提供出色的功率效率。在一些其他实现方式中，整流器110可以是填谷(valleyfill)整流器。填谷整流器可提高功率因数和功率效率。此外，填谷整流器具有成本效益。

在一些实现方式中，整流器110不需要以ac电力线频率操作的变压器。因此，整流器110不与ac电力线隔离。在一些实现方式中，为了防止安全危险，整流器110的元件和在整流器110的输出之后的元件联接到浮动接地(floatingground)而不是机壳接地(chassisground)。例如，浮动接地可以是参考功率转换系统100中的其他电压而不是与底盘或地面相连的公共节点。

在rf功率放大器120的操作期间，rf时钟发生器112向rf功率放大器120提供rf时钟。rf时钟发生器112联接到浮动接地。功率转换系统100的rf输出频率由rf时钟的频率确定。

rf功率放大器120联接到整流器110的输出。整流器110的输出联接到rf功率放大器120的输入。rf功率放大器120中的地与机壳接地隔离。需要在rf功率放大器120中接地的一个或更多个电路元件联接到浮动接地。rf功率放大器120由rf时钟驱动。在一些实现方式中，rf功率放大器120可为具有各种拓扑的d类、de类、e类或f类的rf功率放大器。例如，推挽和全桥拓扑为需要控制rf输出功率的rf功率放大器提供了特殊优势。rf功率放大器120通过耦合器130向rf负载150提供电力。rf负载150两端的负载电压(vl)可以是功率转换系统100的输出电压。在一些实现方式中，rf负载150可以包括一个或更多个电阻器。在一些实现方式中，rf功率放大器120包括变压器。在rf功率放大器120包括变压器的情况下，rf负载150与rf功率放大器120的输入隔离。因此，rf负载150可以联接到机壳接地。

耦合器130还将rf功率放大器120的输出传送到检测器140。在一些实现方式中，耦合器130可以是定向耦合器。也就是说，耦合器130检测在一个方向(例如，从rf功率放大器120到rf负载150的方向)上流动的rf信号。

检测器140联接到耦合器130的输出。检测器140检测rf功率放大器120的输出电压并产生输出信号(outputsignal)。检测器140将输出信号(outputsignal)提供给积分器180。积分器180将输出信号(outputsignal)转换为dc电压，该输出信号可以是复杂波形。积分器180将转换后的dc电压提供给控制器170。

参考电压发生器160产生参考电压(vref)并将参考电压(vref)提供给控制器170。参考电压(vref)表示功率转换系统100的期望输出功率电平。

控制器170接收来自积分器180的dc电压和来自参考电压发生器160的参考电压(vref)作为输入。控制器170将dc电压与参考电压(vref)进行比较。基于dc电压与参考电压(vref)的比较，控制器170产生控制信号以控制功率转换系统100的rf功率输出。例如，控制器170可以计算dc电压与参考电压(vref)之间的差值。控制器170确定差值是否满足阈值，例如，差值高于阈值或低于阈值。基于差值满足阈值的确定，控制器170可以产生控制信号以控制功率转换系统100的rf功率输出。

由控制器170产生的控制信号调节rf功率放大器120的一个或更多个特征以控制功率转换系统100的rf功率输出。在一些实现方式中，由控制器170产生的控制信号可以调节rf功率放大器120内的rf时钟的相位以控制负载电压(vl)。在一些其它实现方式中，由控制器170产生的控制信号可调节rf功率放大器120内的rf时钟的脉冲宽度以控制负载电压(vl)。通过控制负载电压(vl)，功率转换系统100可以降低功率转换系统100的功率消耗。

图1b例示了另一示例功率转换系统100。在图1b中，积分器180包括电容器c0、电阻器r0和运算放大器op。电阻器r0联接在节点n3与节点n4之间，并且电容器c0联接在节点n4与节点n5之间。节点n3联接到检测器140的输出，节点n4联接到运算放大器op的第一反相输入端。运算放大器op的第二非反相输入端联接到浮动接地。积分器180将来自检测器140的输出信号(outputsignal)转换为dc电压。转换后的dc电压被提供给控制器170。控制器170的操作与图1a中所示的控制器170相同。

图2a例示了包括移相器127的示例rf功率放大器120。在一些实现方式中，移相器127可以是模拟移相器。在一些其它实现方式中，移相器127可为数字移相器。rf功率放大器120包括第一开关单元121、第二开关单元122、第三开关单元123、第四开关单元124、变压器125、谐振器126和移相器127。开关单元121-124可以用各种类型的晶体管实现，包括但不限于：p沟道mosfet、n沟道mosfet、ldmos晶体管、硅mosfet、碳化硅mosfet、硅双极晶体管、硅igbt、硅jfet、碳化硅jfet、氮化镓高电子迁移率晶体管(ganhemt)、gaasmesfet或任何合适类型的晶体管。

在一些实现方式中，开关单元121-124可分别由合适的高电流驱动器d1-d4驱动，以对开关单元121-124的输入电容充电或放电。例如，合适的高电流驱动器可以在rf信号周期的5％内对输入电容充电。高电流驱动器可由晶体管-晶体管逻辑(ttl)或cmos信号控制。结果，功率转换系统100可以具有到移相器127或脉冲宽度控制器128的数字或模拟控制的简单接口。

在一些实现方式中，开关单元121-124是相同类型的晶体管。例如，开关单元121-124是n沟道硅mosfet。在这些实现方式中，rf功率放大器120可以包括用于第二开关单元122和第四开关单元124的反相器。另选地，rf功率放大器120可以包括用于第一开关单元121和第三开关单元123的反相器。在一些其他实现方式中，第一开关单元121和第三开关单元123是相同类型的晶体管，并且第二开关单元122和第四开关单元124是相同类型的晶体管。例如，第一开关单元121和第三开关单元123是n沟道硅mosfet，第二开关单元122和第四开关单元124是p沟道硅mosfet。在这些实现方式中，rf功率放大器120不包括反相器。下面更详细地描述开关单元121-124的操作。

第一开关单元121联接在节点n1与节点n9之间。第一开关单元121响应于rf时钟而导通或截止。例如，当rf时钟为高时，第一开关单元121导通。当rf时钟为低时，第一开关单元121截止。在一些实现方式中，rf功率放大器120另外包括驱动器d1，该驱动器d1联接在节点n10和第一开关单元121之间以驱动第一开关单元121。

第二开关单元122联接在节点n9与节点n2之间。第二开关单元122响应于rf时钟而导通或截止。例如，当rf时钟为高时，第二开关单元122截止。当rf时钟为低时，第二开关单元122导通。在一些实现方式中，rf功率放大器120可以包括在节点n10与第二开关单元122之间的反相器in1。在这些实现方式中，第一开关单元121和第二开关单元122是相同类型的晶体管。在一些实现方式中，第二开关单元122可以是与第一开关单元121不同类型的晶体管。例如，如果第一开关单元121是p沟道硅mosfet，则第二开关单元122是n沟道硅mosfet。在这些实现方式中，rf功率放大器120不包括反相器。在一些实现方式中，rf功率放大器120另外包括驱动器d2，该驱动器d2在节点n10与第二开关单元122之间以驱动第二开关单元122。

第三开关单元123联接在节点n2与节点n11之间。第三开关单元123响应于rf时钟而导通或截止。例如，在移相器127没有使rf时钟的相位移位(shift)的情况下，当rf时钟为高时，第三开关单元123导通。当rf时钟为低时，第三开关单元123截止。作为另一示例，在通过移相器127使rf时钟的相位移位的情况下，当rf时钟为高时，可以基于rf时钟的相位移位多少来使得第三开关单元123导通或截止。当rf时钟为低时，可以基于rf时钟的相位移位多少来使得第三开关单元123导通或截止。在一些实现方式中，rf功率放大器120另外包括驱动器d3，该驱动器d3联接在移相器127与第三开关单元123之间以驱动第三开关单元123。

第四开关单元124联接在节点n11与节点n1之间。第四开关单元124响应于rf时钟而导通或截止。例如，在移相器127没有使rf时钟的相位移位的情况下，当rf时钟为高时，第四开关单元124截止。当rf时钟为低时，第四开关单元124导通。作为另一示例，在通过移相器127使rf时钟的相位移位的情况下，当rf时钟为高时，可以基于rf时钟的相位移位多少来使得第四开关单元124导通或截止。当rf时钟为低时，可以基于rf时钟的相位移位多少来使得第四开关单元124导通或截止。在一些实现方式中，rf功率放大器120可以包括在移相器127与第四开关单元124之间的反相器in2。在这些实现方式中，第三开关单元123和第四开关单元124是相同类型的晶体管。在一些其他实现方式中，第四开关单元124可以是与第三开关单元123不同类型的晶体管。例如，如果第三开关单元123是p沟道硅mosfet、则第四开关单元124可以是n沟道硅mosfet。在这些实现方式中，rf功率放大器120不包括反相器。在一些实现方式中，rf功率放大器120另外包括驱动器d4，该驱动器d4在移相器127与第四开关单元124之间以驱动第四开关单元124。

变压器125联接在节点n9与节点n11之间。变压器125包括初级线圈和次级线圈。由于初级线圈与次级线圈分离，因此变压器125将rf负载150与功率转换系统100的rf功率放大器120隔离。在一些实现方式中，变压器125的次级线圈、谐振器126和rf负载150可以连接到机壳接地。在一些实现方式中，在整流器110是填谷整流器的情况下，当整流器110输送峰值输出电压并且功率转换系统100的rf功率输出最大时，开关单元121-124耗散最大功率。

变压器125将rf功率从初级线圈输送到次级线圈。变压器125的次级线圈联接到谐振器126。谐振器126联接到机壳接地。从初级线圈传送到次级线圈的功率被传送到谐振器126和rf负载150。在谐振器126的谐振频率与rf功率放大器120的操作频率相同的情况下，谐振器126具有低阻抗(例如，小于1欧姆)。因此，几乎所有从初级线圈传送到次级线圈的功率都被传送到了rf负载150。

移相器127将节点n10联接到第三开关单元123和第四开关单元124两者。响应于从控制器170接收到的控制信号，移相器127调节rf时钟的相位并且向第三开关单元123和第四开关单元124两者来提供经经相位调节后的rf时钟，使得rf功率放大器120的输出功率从零平滑地调节到最大值。将参照图2c更详细地描述调节rf功率放大器120的输出功率。

图2b例示了包括移相器127的另一示例rf功率放大器100。在此示例中，使用n沟道硅mosfett1-t4来实现开关单元121-124。各个开关单元121-124可以另外包括任何合适的电路元件。在一些实现方式中，可使用不同类型的晶体管或其它电路元件来实现开关单元121-124。

参照图2b，晶体管t1的漏极联接到节点n1，晶体管t1的栅极联接到节点12，晶体管t1的源极联接到节点n9。响应于rf时钟，晶体管t1导通或截止。当rf时钟为高时，晶体管t1导通。当rf时钟为低时，晶体管t1截止。

晶体管t2的漏极联接到节点n9，晶体管t2的栅极联接到节点13，并且晶体管t2的源极联接到节点n2。rf时钟由反相器in1反相，由驱动器d1驱动，然后被提供给晶体管t2的栅极以使得晶体管t2导通或截止。当rf时钟为高时，晶体管t2截止。当rf时钟为低时，晶体管t2导通。

晶体管t3的漏极联接到节点n11，晶体管t3的栅极联接到节点n14，并且晶体管t3的源极联接到节点n2。响应于由驱动器d3驱动的rf时钟，晶体管t3导通或截止。当rf时钟为高时，晶体管t3导通。当rf时钟为低时，晶体管t3截止。

晶体管t4的漏极联接到节点n1，晶体管t4的栅极联接到节点15，并且晶体管t4的源极联接到节点n11。rf时钟由反相器in2反相，由驱动器d4驱动，然后被提供给晶体管t4的栅极以使得晶体管t4导通或截止。当rf时钟为高时，晶体管t4截止。当rf时钟为低时，晶体管t4导通。

变压器125包括初级线圈l1和次级线圈l2，以将节点n9与节点n11之间的电压(vl1)输送到负载电压(vl)。变压器125包括两个隔离线圈l1、l2。如上所述，变压器125的这些线圈l1、l2将rf负载150与功率转换系统100的rf功率放大器120隔离。谐振器126包括含有电感器l1和电容器c1的谐振电路。rf负载150联接到谐振器126。在一些实现方式中，电感器l1和电容器c1具有任何合适的电感和电容值，使得谐振器126的谐振电路具有与由rf时钟确定的rf功率放大器120的操作频率相同的谐振频率。例如，谐振器126的谐振频率和rf功率放大器120的操作频率可以是13.56mhz。在谐振频率与rf功率放大器120的操作频率相同的情况下，谐振器126具有低阻抗，例如小于1欧姆，并且来自变压器的次级线圈的几乎所有功率都被输送到rf负载150。在一些实现方式中，参照图1a和图1b描述的耦合器130可以联接在谐振器126与rf负载150之间。

移相器127联接在节点n14和节点n15两者与节点n10之间。响应于从控制器170接收到的控制信号，移相器127调节rf时钟的相位并将相位调节后的rf时钟提供给晶体管t3的栅极和晶体管t4的栅极两者，使得rf功率放大器120的输出功率从零平滑地调节到最大值。

图2c例示了示出图2b中的电压(vl1)和晶体管的栅极处的电压电平的示例时序图。参照图2b，节点12联接到晶体管t1的栅极，节点13联接到晶体管t2的栅极，节点n14联接到晶体管t3的栅极，节点15是联接到晶体管t4的栅极。当相位没有移位(即0度相移)时，作为变压器125的初级线圈l1两端的电压的电压(vl1)在rf时钟转变的相同时刻转变。当移相器127将rf时钟的相位移位90度时，节点n12、n13处的电压不移位，但节点n14、n15处的电压移位90度。结果，与具有0度相移的rms电压(vl1)相比，rms电压(vl1)减小了。当移相器127将rf时钟的相位移位180度时，节点n12、n13处的电压不移位，但节点n14、n15处的电压移位180度。结果，电压(vl1)具有零输出。因此，通过调节rf时钟的相位，rf功率放大器120可以减小rf功率放大器120的输出(即电压(vl1))，使得rf功率放大器120的输出从零平滑地调节到最大值。流过变压器125的次级线圈l2的电流通过谐振器126滤波，该谐振器126只能通过rf时钟频率。因此，rf负载150两端的负载电压(vl)变为符号波。

图3a例示了包括脉冲宽度控制器的示例rf功率放大器。除了移相器127之外，rf功率放大器120可以包括与参照图2a描述的元件相同的元件。代替移相器127，图3a中的rf功率放大器120包括脉冲宽度控制器128。脉冲宽度控制器128控制rf时钟的脉冲宽度。在一些实现方式中，脉冲宽度控制器128可为模拟脉冲宽度控制器。在一些其它实现方式中，脉冲宽度控制器128可为数字脉冲宽度控制器。在图2a中的移相器127联接到第三开关单元123和第四开关单元124但未联接到第一开关单元121和第二开关单元122的情况下，图3a中的脉冲宽度控制器128联接到所有开关单元121-124。脉冲宽度控制器128接收rf时钟作为输入，并将经脉冲宽度调节后的rf时钟提供给节点n10。具体地说，响应于从控制器170接收到的控制信号，脉冲宽度控制器128调节rf时钟的脉冲宽度，并将经脉冲宽度调节后的rf时钟提供给所有开关单元121-124，使得rf功率放大器120的输出功率基于脉冲宽度的调节而被从零平滑地调节到最大值。将参照图3c更详细地描述通过调节rf时钟的脉冲宽度实现的功率输出调节。

图3b例示了包括脉冲宽度控制器的另一示例rf功率放大器。在该示例中，开关单元121-124使用n沟道硅mosfett1-t4来实现。各个开关单元121-124可以另外包括任何合适的电路元件。在一些实现方式中，可使用不同类型的晶体管或其它电路元件来实现开关单元121-124。

除了移相器127之外，rf功率放大器120可以包括与参照图2b描述的元件相同的元件。代替移相器127，图3b中的rf功率放大器120包括脉冲宽度控制器128。在图2b中的移相器127联接到晶体管t3的栅极和晶体管t4的栅极但未联接到晶体管t1的栅极和晶体管t2的栅极的情况下，脉冲宽度控制器128分别联接到晶体管t1-t4的所有栅极。脉冲宽度控制器128接收rf时钟作为输入，并将经脉冲宽度调节后的rf时钟提供给节点n10。具体地说，响应于从控制器170接收到的控制信号，脉冲宽度控制器128调节rf时钟的脉冲宽度，并将经脉冲宽度调节后的rf时钟提供给所有晶体管t1-t4，使得输出功率rf功率放大器120的输出从零平滑地调节到最大值。将参照图3c更详细地描述由rf时钟的脉冲宽度实现的输出功率调节。

图3c例示了图3b中的电压(vl1)和晶体管t1-t4的栅极处的电压电平的示例时序图。参照图3b，节点12联接到晶体管t1的栅极，节点13联接到晶体管t2的栅极，节点n14联接到晶体管t3的栅极，节点15是联接到晶体管t4的栅极。当不调节rf时钟的脉冲宽度时，作为变压器125的初级线圈l1两端的电压的电压(vl1)在rf时钟转变的相同时刻转变。当脉冲宽度控制器128将rf时钟的脉冲宽度调节(即减小)为50％时，分别调节节点n12-n15处的电压。结果，与不调节rf时钟的脉冲宽度时的电压(vl1)相比，电压(vl1)减小了50％。当脉冲宽度控制器128将rf时钟的脉冲宽度调节(即减小)为零时，电压(vl1)具有零输出。因此，通过调节rf时钟的脉冲宽度，rf功率放大器120可以减小rf功率放大器120的输出，(即电压(vl1))，使得rf功率放大器120的输出功率从零平滑地调节到最大值。

图4a例示了包括移相器的示例rf功率放大器。除了rf功率放大器120包括两个开关单元(即第五开关单元221和第六开关单元222)而不是开关单元121-124之外，rf功率放大器120可以包括与参照图2a描述的元件相同的元件。开关单元221、222可以以各种类型的晶体管来实现，包括但不限于：p沟道mosfet、n沟道mosfet、ldmos晶体管、硅mosfet、碳化硅mosfet、硅双极晶体管、硅igbt、硅jfet、碳化硅jfet、氮化镓高电子迁移率晶体管(ganhemt)、gaasmesfet或任何合适类型的晶体管。在一些实现方式中，开关单元221、222是相同类型的晶体管。例如，开关单元221、222是n沟道硅mosfet。在这些实现方式中，rf功率放大器120可以包括用于第五开关单元221的反相器。另选地，rf功率放大器120可以包括用于第六开关单元222的反相器。在一些其他实现方式中，第五开关单元221是与第六开关单元222不同类型的晶体管。例如，第五开关单元221包括p沟道硅mosfet，第六开关单元222包括n沟道硅mosfet。在这些实现方式中，rf功率放大器120不包括反相器。下面更详细地描述开关单元221-222的细节。

第五开关单元221联接在节点n9与节点n2之间。第五开关单元221响应于rf时钟而导通或截止。例如，当rf时钟为高时，第五开关单元221截止。当rf时钟为低时，第五开关单元221导通。在一些实现方式中，rf功率放大器120可以包括在节点n10与第五开关单元221之间的反相器in3。在这些实现方式中，第五开关单元221和第六开关单元222是相同类型的晶体管。在一些实现方式中，第六开关单元222可以是与第五开关单元221不同类型的晶体管。例如，在第五开关单元221是n沟道硅mosfet的情况下，第六开关单元222是p沟道硅mosfet。在这些实现方式中，rf功率放大器120不包括反相器in3。在一些实现方式中，rf功率放大器120另外包括驱动器d5，该驱动器d5在节点n10与第五开关单元221之间以驱动第五开关单元221。

第六开关单元222联接在节点n2与节点n11之间。第六开关单元222响应于rf时钟而导通或截止。例如，当rf时钟为高时，第六开关单元222导通。当rf时钟为低时，第六开关单元222截止。在一些实现方式中，rf功率放大器120另外包括驱动器d6，该驱动器d6联接在移相器127与第六开关单元222之间以驱动第六开关单元222。

变压器125联接在节点n9与节点n11之间。变压器125包括联接在节点n9与节点n11之间的初级线圈以及联接到谐振器126的次级线圈。rf负载150联接到谐振器126。节点n1联接到变压器125的一部分。具体地说，节点n1可以联接到变压器125的初级线圈的中心。变压器125将功率从初级线圈输送到次级线圈，并且传送到次级线圈的功率被传送到谐振器126和rf负载150。在该示例中，谐振器126联接到机壳接地。在谐振器126的谐振频率与rf功率放大器120的操作频率相同的情况下，谐振器126具有低阻抗(例如小于1欧姆)。因此，几乎所有从初级线圈传送到次级线圈的功率都被传送到rf负载150。

移相器127将节点n10联接到第六开关单元222。响应于从控制器170接收到的控制信号，移相器127调节rf时钟的相位并将经相位调节后的rf时钟提供给第五开关单元221和第六开关单元222两者，使得rf功率放大器120的输出功率基于相位的调节而从零平滑地调节到最大值。

图4b例示了包括移相器的另一示例rf功率放大器。在该示例中，使用n沟道硅mosfett5、t6来实现开关单元221、222。各个开关单元221、222可以另外包括任何合适的电路元件。在一些实现方式中，可使用不同类型的晶体管或其他电路元件来实现开关单元221、222。

参照图4b，晶体管t5的漏极联接到节点n9，晶体管t2的栅极联接到节点13，并且晶体管t2的源极联接到节点n2。rf时钟由反相器in3反相，由驱动器d5驱动，然后被提供给晶体管t5的栅极以使得晶体管t5导通或截止。例如，当rf时钟为高时，晶体管t5截止。当rf时钟为低时，晶体管t5导通。

晶体管t6的漏极联接到节点n11，晶体管t6的栅极联接到节点n14，并且晶体管t6的源极联接到节点n2。响应于由驱动器d6驱动的rf时钟，晶体管t6导通或截止。例如，在移相器127没有使rf时钟的相位移位的情况下，当rf时钟为高时，晶体管t6导通。当rf时钟为低时，晶体管t6截止。作为另一示例，在rf移相器使得rf时钟的相位移位的情况下，当rf时钟为高时，可以基于rf时钟的相位移位多少来使得晶体管t6导通或截止。当rf时钟为低时，可以基于rf时钟的相位移位多少来使得晶体管t6导通或截止。

变压器125包括初级线圈l1和次级线圈l2，以将节点n9与节点n11之间的电压(vl1)输送到负载电压(vl)。变压器125包括两个隔离线圈l1、l2。如上所述，变压器125的这些线圈l1、l2将rf负载150与功率转换系统100的rf功率放大器120隔离。谐振器126包括含有电感器l1和电容器c1的谐振电路。rf负载150联接到谐振器126。在一些实现方式中，电感器l1和电容器c1具有任何合适的电感和电容值，使得谐振器126的谐振电路具有与rf功率放大器120的操作频率相同的谐振频率。例如，谐振器126的谐振频率和rf功率放大器120的操作频率可以是13.56mhz。在谐振频率与rf功率放大器120的操作频率相同的情况下，谐振器126具有低阻抗(例如小于1欧姆)，并且来自变压器的次级线圈的几乎所有功率都被输送到rf负载150。在一些实现方式中，参照图1a和1b描述的耦合器130可以联接在谐振器126与rf负载150之间。

移相器127联接在节点n10与节点n14之间。响应于从控制器170接收到的控制信号，移相器127调节rf时钟的相位并将经相位调节后的rf时钟提供给晶体管t5的栅极和晶体管t6的栅极两者，使得rf功率放大器120的输出功率从零平滑地调节到最大值。

图5a例示了包括脉冲宽度控制器的另一示例rf功率放大器的图。除了移相器127之外，rf功率放大器120可以包括与参照图4a描述的元件相同的元件。代替移相器127，图5a中的rf功率放大器120包括脉冲宽度控制器128。脉冲宽度控制器128可以是参照图3a描述的脉冲宽度控制器。图5a中的脉冲宽度控制器128联接到第五开关单元221和第六开关单元222两者。脉冲宽度控制器128接收rf时钟作为输入并在节点n10处提供经脉冲宽度调节后的rf时钟。具体地说，响应于从控制器170接收到的控制信号，脉冲宽度控制器128调节rf时钟的脉冲宽度，并将经脉冲宽度调节后的rf时钟提供给所有开关单元221、222，使得rf功率放大器120的输出功率基于脉冲宽度的调节而从零平滑地调节到最大值。

图5b例示了包括脉冲宽度控制器的另一示例rf功率放大器。在该示例中，使用n沟道硅mosfett5、t6来实现开关单元221、222。各个开关单元221、222可以另外包括任何合适的电路元件。在一些实现方式中，可使用不同类型的晶体管或其他电路元件来实现开关单元221、222。

除了移相器127之外，rf功率放大器120可以包括与参照图4b描述的元件相同的元件。代替移相器127，图5b中的rf功率放大器120包括脉冲宽度控制器128。脉冲宽度控制器128分别联接到晶体管t5、t6的所有栅极。脉冲宽度控制器128接收rf时钟作为输入，并在节点n10处提供经脉冲宽度调节后的rf时钟。具体地说，响应于从控制器170接收到的控制信号，脉冲宽度控制器128调节rf时钟的脉冲宽度并将经脉冲宽度调节后的rf时钟提供给所有晶体管t5、t6，使得rf功率放大器120的输出功率基于脉冲宽度的调节而从零平滑地调节到最大值。

虽然本文档包含许多具体的实现细节，但是这些不应被解释为对可以要求保护的范围的限制，而是作为可以具体到特定的实现方式的特征的描述。在单独实现方式的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实现方式中组合实现。相反，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现方式中单独地实现或者以任何合适的子组合实现。此外，尽管上面的特征可以描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此声明的那样，但是在某些情况下，来自所要求保护的组合的一个或更多个特征可以从该组合中被删除，并且所要求保护的组合可以被引导到子组合或子组合的变型。