新型ICP高频功率源的设计

　　一、新型高频功率源的原理

　　晶振源选用27M石英晶体振荡器;大功率直流电源选用电压4o-8ov可调，最大输出电流60A(此电源只作为样机使用阶段):带有外控开关机及电流采样的开关电源;负载为高频感应线圈和炬管、雾化器、雾室组成的等离子体产生部件;步进电机最大静转矩为30N, cm，可以轻松带动真空电容和空气电容。下面主要介绍新型功率源的核心部分:高频功放、匹配箱、祸合取样及保护。

　　二、新型高频功率源放大及保护部分设计

　　2. 1末级功率放大

　　末级功放是最核心的一部分，考虑到要求功放的最终输出要高于1000W，我们选择的射频功率晶体管，其典型输出功率600W，由双管通过推挽输出功率能够达到1200W，功率增益21DB，最高频率可达80M，漏源极电源最大值为125Vo

　　集成电路用于产生6V，对射频功率管提供静态电压，温度继电器起到保护作用，如果散热器的温度超过70 0C，则温度继电器就断开24V，切断功率管的静态电压。各个变压器的设计和制作非常关键，因为阻抗变换变压器可以完成信号源与功率放大管输入端或输出端之间的阻抗匹配，可以最大限度地利用管子本身的潜能。由于我们设计了推挽式输出，因此初级线圈的输入与次级线圈的输出要尽可能保持对称。

　　电路中使用的射频晶体管属于 MOS管，价格昂贵，由于其抗静电性能非常差，稍不留神就会因为焊接设备上的静电把管子烧坏，因此管子安装时要特别小心。在调试时，尽可能先调试每个管子的静态工作电压，千万不要动态改变静态工作点。调试完成后首先要在50欧同轴大功率衰减器土试验，此时由于驻波比小(要求驻波比不大于1. 1)，不会出异常后才能接匹配箱。

　　2. 2前级功率放大

　　前级功率放大最大输出100W。实际点火时前级功放只用到30W，维持等离子体只需要20W左右。晶振输出的正弦波首先经过串联的电容电阻整形，再通过II型电阻网络衰减，送到第一级放大，功率管输出标准的正弦波其峰峰值可达30V，该正弦波通过一分二变压器输出两个反相的正弦波，经阻抗变换变压器送到功率管进行推挽输出，再经过变压器阻抗变换，最后由变压器合成，最终输出峰峰值200V的正弦波。两个变压器和一个二极管组成藕合取样，取样信号通过比较器和D触发器来实现前级功放的驻波比失调保护。同时该电路还设计了两个功率管的过热保护功能，通过切除功率管的静态电压来完成保护。

　　2. 3定向祸合器设计

　　定向祸合器主要用于射频功率取样，其作用是为了检测射频馈线上的正向功率和反向功率，通过检波提供相应的直流电平，送到控制保护单元起到正反向功率过大保护、自动增益控制〔’{和驻波比保护等功能。其主要由电流互感器(由磁心和漆包线绕制而成)、检波二极管和分压电阻构成。