固态射频电源输出保护装置的制作方法

本实用新型涉及固态射频电源辅助保护装置改进技术，属于icp技术领域，尤其是固态射频电源输出保护装置。

背景技术：

网络内容服务商英文为internetcontentprovider简写为icp，即向广大用户综合提供互联网信息业务和增值业务的电信运营商。固态射频电源主要应用于icp的保护电路设计中，通过该设计可以检测固态电源输出的反射功率的大小，同时通过监测反射功率的大小，判断出固态电源和负载的匹配状态。

固态射频电源一般应用于激发等离子体装置的rf源，通过与负载系统进行匹配，将能量用于等离子体激发，形成等离子体炬，应用于电镀、光谱仪等行业，然而对仪器进行实时状态监测保护就至关重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供固态射频电源输出保护装置，解决现有技术问题。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括固态射频电源、反向功率检测系统、匹配负载和硬件控制系统；固态射频电源连接反向功率检测系统，反向功率检测系统同时连接匹配负载和硬件控制系统，硬件控制系统再连接回固态射频电源；其中，固态射频电源中安装有通讯接口、功率放大器、驱动级电路板和功率放大级电路板；反向功率检测系统中安装有定向耦合器和检波器；硬件控制系统中安装有中央处理单元、存储器、电源、操作输入装置、输入/输出i/o回路模件、继电器柜和数字交换机。

尤其是，定向耦合器有二个，而且二个定向耦合器一正一反两个串联。

尤其是，定向耦合器有二个，两个耦合器集成固定在一起。

尤其是，数字交换机同时连接上位机和下位机。

尤其是，匹配负载包括波导匹配负载、三板线匹配负载或同轴线匹配负载。

尤其是，固态射频电源安装class-e类功率放大器。

尤其是，硬件控制系统采用一类可编程的存储器。

本实用新型的优点和效果：由定向耦合器和硬件控制系统对icp固态射频电源进行保护控制。自动匹配阻抗，功率调谐自动化，射频功率和设备温度实时显示，对固态电源输出状态进行实时监测，频率稳定，体积小，高效保护安全节能。

附图说明

图1为本实用新型实施例1结构示意图。

附图标记包括：

1-固态射频电源、2-反向功率检测系统、3-匹配负载、4-硬件控制系统；11-通讯接口、12-功率放大器、13-驱动级电路板、14-功率放大级电路板；21-定向耦合器、22-检波器；41-中央处理单元、42-存储器、43-电源、44-操作输入装置、45-输入/输出i/o回路模件、46-继电器柜、47-数字交换机。

具体实施方式

本实用新型原理在于，通过反向功率检测系统2的定向耦合器21对固态射频电源1输出反射功率大小进行监测，同时将检测信号大小反馈给主控系统，或者由硬件控制系统4进行保护，当反射功率超过一定值时，由保护系统发出一个控制信号，直接硬件关闭电源工作系统。

本实用新型包括：固态射频电源1、反向功率检测系统2、匹配负载3和硬件控制系统4。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如附图1所示，固态射频电源1连接反向功率检测系统2，反向功率检测系统2同时连接匹配负载3和硬件控制系统4，硬件控制系统4再连接回固态射频电源1；其中，固态射频电源1中安装有通讯接口11、功率放大器12、驱动级电路板13和功率放大级电路板14；反向功率检测系统2中安装有定向耦合器21和检波器22；硬件控制系统4中安装有中央处理单元41、存储器42、电源43、操作输入装置44、输入/输出i/o回路模件45、继电器柜46和数字交换机47。

前述中，定向耦合器21有二个，而且二个定向耦合器21一正一反两个串联。

前述中，定向耦合器21有二个，两个耦合器21集成固定在一起。

前述中，数字交换机47同时连接上位机和下位机。

前述中，匹配负载3包括波导匹配负载、三板线匹配负载或同轴线匹配负载。

本实用新型实施例中，固态射频电源1系统过热保护和上电自动检测工作状态和故障报警功能，具有通讯接口11可以遥测控制，生产参数由计算机存储和控制，实现精密闭环控制。固态射频电源1安装class-e类功率放大器12，驱动级电路板13与功率放大级电路板14进行测试与调试。在调试时，驱动级电路板13与功率放大级电路板14的散热对于射频电源的稳定性与功率输出影响比较大。

本实用新型实施例中，固态射频电源1射频信号是矢量信号，正向即为向前的发出的信号，即为有用的信号，反向功率即为反射回来的功率，一般会被接头、线路或管子吸收。反射功率检测系统2主要是由定向耦合器21和检波器22组成，固态射频电源1输出功率线，经过定向耦合器21系统，将检测的反射功率信号进行衰减处理，通过硬件电路设计，将信号进行1/n倍的衰减，将0-500w信号反馈输出0-5v直流信号，通过运算电路将信号反馈给固态电源硬件控制系统4。反向功率检测系统2检测向系统输送有用功。反向功率检测系统电路的核心包括定向耦合器21和检波器22。其中，定向耦合器21对于前向功率有一定的耦合度(例如-30db)，而对于反向传输的功率具有一定的隔离特性(例如耦合度为-60db)，这二者之间的差为定向耦合器21的方向性(例中的方向性为30db)。一正一反两个串联的定向耦合器21可以分别用来检测前向功率和反向功率。也可以将两个耦合器21做在一起的，以减小体积。

本实用新型实施例中，硬件控制系统4采用一类可编程的存储器42，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过输入/输出i/o回路模件45以数字或模拟式控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。继电器柜46用于执行dpu的指令，如设备启停等；数据高速公路，同轴电缆或双绞线，用于数据传输；数字交换机47用于联系上位机和下位机的枢纽。

本实用新型实施例中，对于固态射频电源1，理想匹配工作状态下，反射功率输出为0v，匹配异常情况下，反射功率将超过300w，一段时间这样情况下工作，会对固态射频电源1内部功率器件造成不可逆的损坏，将直接缩减射频电源的使用寿命。硬件控制系统4，根据检测信号大小，判断固态射频电源1的匹配工作的状态，一旦信号超过300w(对应检测信号大于3v)时，及时发出控制信号，停止固态射频电源1工作。

本实用新型实施例中，匹配负载3是吸收全部入射波功率的终端器，因此，它相当于接在终端的特性阻抗线。匹配负载3包括波导匹配负载和三板线匹配负载。相对于衰减器的部分吸收能量，匹配负载是吸收全部能量，而且频带足够宽。同轴匹配负载的电阻值通常为50ω。匹配负载3的要求包括：(1)驻波比小；(2)工作频带宽；(3)功率容量大(耐热)；(4)不易击穿；(5)不容易泄漏高频能量；(6)耐震动；(7)性能稳定，不会因为升温，潮湿或者衰老而改变性能。

技术特征：

1.固态射频电源输出保护装置,包括固态射频电源(1)、反向功率检测系统(2)、匹配负载(3)和硬件控制系统(4)；其特征在于，固态射频电源(1)连接反向功率检测系统(2)，反向功率检测系统(2)同时连接匹配负载(3)和硬件控制系统(4)，硬件控制系统(4)再连接回固态射频电源(1)；其中，固态射频电源(1)中安装有通讯接口(11)、功率放大器(12)、驱动级电路板(13)和功率放大级电路板(14)；反向功率检测系统(2)中安装有定向耦合器(21)和检波器(22)；硬件控制系统(4)中安装有中央处理单元(41)、存储器(42)、电源(43)、操作输入装置(44)、输入/输出i/o回路模件(45)、继电器柜(46)和数字交换机(47)。

2.如权利要求1所述的固态射频电源输出保护装置，其特征在于，定向耦合器(21)有二个，而且二个定向耦合器(21)一正一反两个串联。

3.如权利要求1所述的固态射频电源输出保护装置，其特征在于，定向耦合器(21)有二个，两个耦合器(21)集成固定在一起。

4.如权利要求1所述的固态射频电源输出保护装置，其特征在于，数字交换机(47)同时连接上位机和下位机。

5.如权利要求1所述的固态射频电源输出保护装置，其特征在于，匹配负载(3)包括波导匹配负载、三板线匹配负载或同轴线匹配负载。

6.如权利要求1所述的固态射频电源输出保护装置，其特征在于，固态射频电源(1)安装class-e类功率放大器(12)。

7.如权利要求1所述的固态射频电源输出保护装置，其特征在于，硬件控制系统(4)采用一类可编程的存储器(42)。

技术总结
固态射频电源输出保护装置,包括固态射频电源(1)、反向功率检测系统(2)、匹配负载(3)和硬件控制系统(4)；通过反向功率检测系统2的定向耦合器21对固态射频电源1输出反射功率大小进行监测，同时将检测信号大小反馈给主控系统，或者由硬件控制系统4进行保护，当反射功率超过一定值时，由保护系统发出一个控制信号，直接硬件关闭电源工作系统。由定向耦合器和硬件控制系统对ICP固态射频电源进行保护控制。自动匹配阻抗，功率调谐自动化，射频功率和设备温度实时显示，对固态电源输出状态进行实时监测，频率稳定，体积小，高效保护安全节能。

技术研发人员：叶辉;吴华华;谢道祥;何艳芬
受保护的技术使用者：上海美析仪器有限公司
技术研发日：2020.01.09
技术公布日：2020.08.07