一种可重构积分减法电路实现的射频电源输出控制装置

技术领域

本发明涉及射频电源，尤其是涉及一种可重构积分减法电路实现的射频电源输出控制装置。

背景技术

射频电源是一种特殊电源，广泛应用于等离子行业。目前市场上的射频电源大多数存在工作寿命短，需要频繁修理更换器件，其原因在于射频电源开机时，存在过冲现象，瞬间功率极高，同时匹配器未能及时工作，导致瞬间反射功率过大，经过多次长时间运行后，难免造成射频源损坏。过冲现象本质是由于内部控制信号处理不当，在开机时有瞬间大电压，目前该问题是射频电源行业急需解决的。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种可重构积分减法电路实现的射频电源输出控制装置，通过继电器实现切换电阻的接入或断开，从而切换运算放大器在积分器状态和减法器状态互相切换，以此保证运算放大器输出信号满足需求，控制输出信号上升沿时间，保证信号输出曲线平滑上升。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可重构积分减法电路实现的射频电源输出控制装置，包括：

射频信号放大模块；

第一可调电源模块，连接至射频信号放大模块的输入端；

减法器-积分器主体模块和用于控制减法器-积分器主体模块工作于减法器状态或积分器状态的切换控制模块；

所述切换控制模块包括继电器，所述减法器-积分器主体模块包括运算放大器、切换电阻和积分器电容，所述继电器的线圈连接至射频信号放大模块，第一组触点的公共端连接至运算放大器的正相输入端，常闭端接地，常开端连接至第三电源的正极，第二组触点的公共端通过切换电阻连接至运算放大器的输出端，常闭端连接至运算放大器的反相输入端，并通过积分器电容连接至运算放大器的输出端，当常闭端导通时，切换电阻接入，运算放大器工作于减法器状态，反之运算放大器工作于积分器状态。

所述切换控制模块还包括第二三极管和第三三极管，所述第二三极管的发射极连接至第四电源的正极，基极连接至射频信号放大模块的输出端，集电极连接至第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极接地，集电极连接至继电器的线圈的一端，所述继电器的线圈的另一端连接至第五电源的正极。

所述切换控制模块还包括指示灯，所述指示灯的正极连接至第五电源的正极，负极连接至第三三极管的集电极。

所述切换控制模块还包括第十三二极管，所述第十三二极管的正极连接至第三三极管的集电极，负极连接至第五电源的正极。

所述射频信号放大模块包括第一三极管，所述第一三极管的基极连接至运算放大器的输出端，集电极连接至第一可调电源模块的输出端。

所述第一三极管的基极和运算放大器的输出端之间设有保护电阻。

所述装置还包括反射过大抑制模块和第二可调电源模块，所述第二可调电源模块连接至反射过大抑制模块，所述反射过大抑制模块连接至运算放大器。

所述指示灯为发光二极管。

所述第四电源的电压为5V。

所述第三电源的电压小于4V。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过继电器实现切换电阻的接入或断开，从而切换运算放大器在积分器状态和减法器状态互相切换，以此保证运算放大器输出信号满足需求，控制输出信号上升沿时间，保证信号输出曲线平滑上升。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种可重构积分减法电路实现的射频电源输出控制装置，如图1和图2所示，包括：

射频信号放大模块3；

第一可调电源模块1，连接至射频信号放大模块3的输入端；

减法器-积分器主体模块5和用于控制减法器-积分器主体模块5工作于减法器状态或积分器状态的切换控制模块6；

切换控制模块6包括继电器，减法器-积分器主体模块5包括运算放大器U5、切换电阻R82和积分器电容C20，继电器的线圈连接至射频信号放大模块3，第一组触点的公共端连接至运算放大器U5的正相输入端，常闭端接地，常开端连接至第三电源的正极，第二组触点的公共端通过切换电阻R82连接至运算放大器U5的输出端，常闭端连接至运算放大器U5的反相输入端，并通过积分器电容C20连接至运算放大器U5的输出端，当常闭端导通时，切换电阻R82接入，运算放大器U5工作于减法器状态，反之运算放大器U5工作于积分器状态。

切换控制模块6还包括第二三极管Q2和第三三极管Q3，第二三极管Q2的发射极连接至第四电源的正极，基极连接至射频信号放大模块3的输出端，集电极连接至第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3的发射极接地，集电极连接至继电器的线圈的一端，继电器的线圈的另一端连接至第五电源的正极。

切换控制模块6还包括指示灯LD1，指示灯LD1的正极连接至第五电源的正极，负极连接至第三三极管Q3的集电极，指示灯为发光二极管。

切换控制模块6还包括第十三二极管D13，第十三二极管D13的正极连接至第三三极管Q3的集电极，负极连接至第五电源的正极，第五电源为24V

射频信号放大模块3包括第一三极管Q1，第一三极管Q1的基极连接至运算放大器U5的输出端，集电极连接至第一可调电源模块1的输出端。

第一三极管Q1的基极和运算放大器U5的输出端之间设有保护电阻R36。

装置还包括反射过大抑制模块4和第二可调电源模块2，第二可调电源模块2连接至反射过大抑制模块4，反射过大抑制模块4连接至运算放大器U5。

在本实施例中，第四电源的电压为5V，第三电源的电压小于4V，即图2中的SET_VALUE。

1、在射频输出信号控制下，SET值在两种状态下分别为0和SET_VALUE，电阻R82在接入电路和不接入电路两种状态间变化。当未给出射频输出开关信号时，继电器JQ1不工作，SET值为0，电阻R82接入电路，FWD值为负，运算放大器1、2、3脚构成了一个减法器，此时由于FWD值为接近于0的负数，减法器输入即U5的2脚输入ui数值很小，则减法器输出即U5的1脚输出u0数值也很小，即三极管基极电压也很小，导致三极管导通不完全，发射极电压较低，VGN信号较低，实际VGN大小在0.3V左右。VGN即为射频输出控制信号，即Q1的发射极，在上述工作状态中，利用电路使VGN保持在电压较低的数值，避免发生开启功率瞬间的过冲现象。

2、当给出射频输出开关信号时，继电器JQ1发生工作，SET值为SET_VALUE，FWD值为采样电路采样到的功率信号经过处理的电压值，电阻R82不接入电路，运算放大器1、2、3脚构成了一个积分器，ui的值为SET和R30、R31、R33交接处的电势差，u0数值在积分器作用下，呈现逐渐上升的曲线，从而VGN射频输出控制信号逐渐上升，减少对设备的冲击。

3、当射频电源从功率输出进入无功率输出状态时，VGN在此作用下逐渐下降至0.3V左右。VGN射频输出控制信号在上述状态下逐渐上升逐渐下降，为此需要控制VGN的上升和下降时间，主要通过调节积分器电路C20大小，改变时间常数，控制上升下降时间。

4、同时，利用两个可调稳压直流电源，对三极管Q1的集电极电压和运算放大器的供电电压进行限制，使三极管Q1的最大输出电压得到控制，来减少过冲最大值。