一种射频电源调整电路模块及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种射频电源调整电路模块及其控制方法。其中射频电源调整电路模块，包括控制单元以及与所述控制单元连接的n级调整单元；每级调整单元包括：射频驱动电路、射频耦合电路、第一双端转单端变压器监测电路和第二双端转单端变压器监测电路、以及模数转换器。本发明专利技术通过具有n级射频电源的仪器正常运行过程中，射频驱动电路能够实时识别射频电源的输出功率，通过检测射频电源的幅值差异以调整射频驱动电路输出信号实现实时调整输出电压，本发明专利技术可以进行自我智能调整，提高仪器的长期可靠性和稳定性。

A Module of RF Power Supply Adjustment Circuit and Its Control Method

The invention provides a radio frequency power supply adjustment circuit module and a control method thereof. The RF power supply adjusting circuit module includes the control unit and the n-stage adjusting unit connected with the control unit, and each stage adjusting unit includes the RF driving circuit, the RF coupling circuit, the first two-end to one-end transformer monitoring circuit, the second two-end to one-end transformer monitoring circuit, and the analog-to-digital converter. The invention realizes real-time adjustment of output voltage by detecting the amplitude difference of the radio frequency power supply to adjust the output signal of the radio frequency drive circuit. The invention can adjust itself intelligently and improve the long-term reliability and stability of the instrument.

【技术实现步骤摘要】
一种射频电源调整电路模块及其控制方法
本专利技术涉及一种利用射频(RF)波生成的等离子体的
，特别是涉及一种射频电源调整电路模块及其控制方法。
技术介绍
在进行等离子体质谱分析时，气体进入射频电感线圈，射频电压将气体电离，在射频电感线圈中间形成气体电离后的等离子体，理想的等离子体应该在线圈中间，而实际上等离子体并非在电感线圈中间，造成偏差的原因有很多，比如气体流速不稳定、连接器的接触电阻变化、结构件阻抗特性、耦合电容性能、驱动巴伦变压器的功率管差异等因素，而偏差导致的结果表现为气体电离效果变差，导致测量灵敏度降低。同时由于样品进样的差异性，会使离子化效率降低，导致输出功率发生变化，最坏的影响是导致等离子体熄火。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有不能实施调整射频电源的正电压幅值和负电压幅值的大小，提供了一种射频电源调整电路模块及其控制方法，通过具有n级射频电源的仪器正常运行过程中，射频驱动电路能够实时识别射频电源的输出功率，通过检测射频电源的幅值差异以调整射频驱动电路输出信号实现实时调整输出电压，本专利技术可以进行自我智能调整，提高仪器的长期可靠性和稳定性。为此，本专利技术提供了一种射频电源调整电路模块，包括控制单元以及与所述控制单元连接的n级调整单元；每级调整单元包括：射频驱动电路，实时识别n级射频电源的输出功率且与控制单元连接；射频耦合电路，与所述射频驱动电路连接，所述射频耦合电路检测射频电源的输出电压不平衡且分别输出射频电源的正电压幅值和负电压幅值；第一双端转单端变压器监测电路和第二双端转单端变压器监测电路，分别与所述射频耦合电路和模数转换器连接，所述第一双端转单端变压器监测电路和第二双端转单端变压器监测电路分别采集射频电源的正电压幅值和负电压幅值并把射频电源的正电压幅值和负电压幅值分别转成射频电源的正电压直流信号和负电压直流信号；模数转换器，与控制单元连接，所述模数转换器把射频电源的正电压直流信号和负电压直流信号分别转化为射频电源的正电压数字信号和负电压数字信号；其中所述控制单元经差值算法使得射频电源的正电压数字信号和负电压数字信号的幅值差异是一个固定值或控制在一定范围内并把所述幅值差异输入所述射频驱动电路，所述射频驱动电路根据幅值差异实时对前一级的射频电源进行信号增益调整，其中n为≥1。进一步地，所述射频耦合电路包括连接有负载的巴伦变压器、均与巴伦变压器连接的第一开关和第二开关、设置在巴伦变压器上的电感耦合线圈以及连接在巴伦变压器和电感耦合线圈之间的匹配电容；其中所述第一双端转单端变压器检测电路和第二双端转单端变压器检测电路分别与巴伦变压器的两端连接。进一步地，所述第一开关和第二开关均为P型晶体管开关。进一步地，所述巴伦变压器的两端分别与第一开关的漏极和第二开关的漏极连接，第一开关的栅极和第二开关的栅极均与射频驱动电路连接，第一开关的源极和第二开关的源极与一增益调节电路连接。进一步地，所述第一双端转单端变压器监测电路包括与所述巴伦变压器一端连接的第一双端转单端变压器和与第一双端转单端变压器连接的第一射频电压幅度控制电路；所述第二双端转单端变压器监测电路包括与所述巴伦变压器另一端连接的第二双端转单端变压器和与第二双端转单端变压器连接的第二射频电压幅度控制电路。进一步地，所述第一射频电压幅度控制电路包括与第一双端转单端变压器连接的第一匹配电路以及与第一匹配电路连接的第一整流电路；所述第二射频电压幅度控制电路包括与第二双端转单端变压器连接的第二匹配电路以及与第二匹配电路连接的第二整流电路，所述第一整流电路和第二整流电路均与所述模数转换器连接。为此，本专利技术还提供了一种射频电源调整控制方法，包括如下步骤：S1：负载与对应第m级的射频耦合电路连接；S2：第m级的射频驱动电路实时识别第m级的射频电源的输出功率；S3：根据射频驱动电路实时识别的射频电源的输出功率，第m级的射频耦合电路检测射频电源的输出电压不平衡且分别输出第m级的射频电源的正电压幅值和负电压幅值；S4：第m级的第一双端转单端变压器监测电路和第二双端转单端变压器监测电路分别采集第m级的射频电源的正电压幅值和负电压幅值并把第m级的射频电源的正电压幅值和负电压幅值分别转成第m级的射频电源的正电压直流信号和负电压直流信号，第m级的第一双端转单端变压器监测电路和第二双端转单端变压器监测电路分别将第m级的射频电源的正电压直流信号和负电压直流信号输入第m级的模数转换器；S5：第m级的模数转换器将第m级的射频电源的正电压直流信号和负电压直流信号分别转化为射频电源的正电压数字信号和负电压数字信号，第m级的模数转换器均将第m级的射频电源的正电压数字信号和负电压数字信号输入至控制单元；S6：控制单元经差值算法使得第m级的射频电源的正电压数字信号和负电压数字信号的幅值差异是一个固定值或控制在一定范围内；S7：控制单元输出所述幅值差异经第m-1级的射频驱动电路至第m-1级的射频耦合电路，第m-1级的射频耦合电路根据所述负幅值差异调整第m-1级的射频电源的信号增益并使得第m-1级的射频电源输出正电压幅值和负电压幅值的大小；S8：第m+1级的射频驱动电路实时识别第m+1级的射频电源的输出功率并重复步骤S3至S8；其中m+1≤n，m-1≥1。进一步地，步骤S3的具体方法为：第m级的射频耦合电路的匹配电容与负载匹配后检测射频电源的输出电压不平衡且分别输出射频电源的正电压幅值和负电压幅值。进一步地，步骤S3的具体方法为：S41：第m级的第一双端转单端变压器监测电路的第一双端转单端变压器采集第m级的射频电源的正电压幅值，第m级的第二双端转单端变压器监测电路的第二双端转单端变压器采集第m级的射频电源的负电压幅值；S42：第m级的第一双端转单端变压器监测电路的第一匹配电路和第一双端转单端变压器监测电路的第一整流电路将第m级的射频电源的正电压幅值转成射频电源的正电压直流信号，第m级的第二双端转单端变压器监测电路的第二匹配电路和第二双端转单端变压器监测电路的第二整流电路将第m级的射频电源的负电压幅值转成射频电源的负电压直流信号。进一步地，步骤S7的信号增益调整的具体方法是：控制增益调节电路输出幅值差异给第m-1级射频耦合电路的第一开关和第二开关，调整第一开关和第二开关的静态工作点和调整第m-1级射频电源的输出正电压幅值和负电压幅值的大小。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本专利技术一个实施例的射频电源调整电路模块的示意性框图。具体实施方式图1是根据本专利技术一个实施例的射频电源调整电路模块的示意性框图和示意性结构图。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种射频电源调整电路模块，射频电源调整电路模块用于射频电源的输出幅值差异可调。具体地，该射频电源调整电路模块包括控制单元(MCU)1以及与控制单元(MCU)1连接的n级调整单元。每级调整单元包括与控制单元1连接的模数转换器(ADC，Analog-to-DigitalConverter本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频电源调整电路模块，其特征在于：包括控制单元以及与所述控制单元连接的n级调整单元；每级调整单元包括：射频驱动电路，实时识别n级射频电源的输出功率且与控制单元连接；射频耦合电路，与所述射频驱动电路连接，所述射频耦合电路检测射频电源的输出电压不平衡且分别输出射频电源的正电压幅值和负电压幅值；第一双端转单端变压器监测电路和第二双端转单端变压器监测电路，分别与所述射频耦合电路和模数转换器连接，所述第一双端转单端变压器监测电路和第二双端转单端变压器监测电路分别采集射频电源的正电压幅值和负电压幅值并把射频电源的正电压幅值和负电压幅值分别转成射频电源的正电压直流信号和负电压直流信号；模数转换器，与控制单元连接，所述模数转换器把射频电源的正电压直流信号和负电压直流信号分别转化为射频电源的正电压数字信号和负电压数字信号；其中所述控制单元经差值算法使得射频电源的正电压数字信号和负电压数字信号的幅值差异是一个固定值或控制在一定范围内并把所述幅值差异输入所述射频驱动电路，所述射频驱动电路根据幅值差异实时对前一级的射频电源进行信号增益调整，其中n为≥1。

【技术特征摘要】
1.一种射频电源调整电路模块，其特征在于：包括控制单元以及与所述控制单元连接的n级调整单元；每级调整单元包括：射频驱动电路，实时识别n级射频电源的输出功率且与控制单元连接；射频耦合电路，与所述射频驱动电路连接，所述射频耦合电路检测射频电源的输出电压不平衡且分别输出射频电源的正电压幅值和负电压幅值；第一双端转单端变压器监测电路和第二双端转单端变压器监测电路，分别与所述射频耦合电路和模数转换器连接，所述第一双端转单端变压器监测电路和第二双端转单端变压器监测电路分别采集射频电源的正电压幅值和负电压幅值并把射频电源的正电压幅值和负电压幅值分别转成射频电源的正电压直流信号和负电压直流信号；模数转换器，与控制单元连接，所述模数转换器把射频电源的正电压直流信号和负电压直流信号分别转化为射频电源的正电压数字信号和负电压数字信号；其中所述控制单元经差值算法使得射频电源的正电压数字信号和负电压数字信号的幅值差异是一个固定值或控制在一定范围内并把所述幅值差异输入所述射频驱动电路，所述射频驱动电路根据幅值差异实时对前一级的射频电源进行信号增益调整，其中n为≥1。2.根据权利要求1所述的射频电源调整电路模块，其特征在于，所述射频耦合电路包括连接有负载的巴伦变压器、均与巴伦变压器连接的第一开关和第二开关、设置在巴伦变压器上的电感耦合线圈以及连接在巴伦变压器和电感耦合线圈之间的匹配电容；其中所述第一双端转单端变压器检测电路和第二双端转单端变压器检测电路分别与巴伦变压器的两端连接。3.根据权利要求2所述的射频电源调整电路模块，其特征在于，所述第一开关和第二开关均为P型晶体管开关。4.根据权利要求3所述的射频电源调整电路模块，其特征在于，所述巴伦变压器的两端分别与第一开关的漏极和第二开关的漏极连接，第一开关的栅极和第二开关的栅极均与射频驱动电路连接，第一开关的源极和第二开关的源极与一增益调节电路连接。5.根据权利要求2所述的射频电源调整电路模块，其特征在于，所述第一双端转单端变压器监测电路包括与所述巴伦变压器一端连接的第一双端转单端变压器和与第一双端转单端变压器连接的第一射频电压幅度控制电路；所述第二双端转单端变压器监测电路包括与所述巴伦变压器另一端连接的第二双端转单端变压器和与第二双端转单端变压器连接的第二射频电压幅度控制电路。6.根据权利要求5所述的射频电源调整电路模块，其特征在于，所述第一射频电压幅度控制电路包括与第一双端转单端变压器连接的第一匹配电路以及与第一匹配电路连接的第一整流电路；所述第二射频电压幅度控制电路包括与第二双端转单端变压器连接的第二匹配电路以及与第二匹配电路连接的第二整流电路，所述第一整流电路和第二整流电路均与所述模数转换器连接。7.一种射频电源调整控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：负...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，朱小炜，王再生，商思为，俞晓峰，
申请(专利权)人：聚光科技杭州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33