全桥D类放大电路、级联功率模块及大功率射频电源制造技术

本发明专利技术公开全桥D类放大电路、级联功率模块及大功率射频电源。该全桥D类放大电路包括：左侧半桥，包括左上MOS管和左下MOS管，其具有居中点，其两端分别与电源节点和地节点耦合；右侧半桥，包括右上MOS管和右下MOS管，其具有居中点，其两端分别与电源节点和地节点耦合；变压器，所述变压器的原边的两端分别耦合于所述左侧半桥的居中点和右侧半桥的居中点。该电路使得从电源节点与地节点之间引入的电能被转换为方波电压波形后经变压器的副边输出，其中，所述方波电压波形具有预先设定的射频频率。该全桥D类放大电路的反向电压低，效率高，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
全桥D类放大电路、级联功率模块及大功率射频电源
本专利技术属于电子电路
，具体涉及全桥D类放大电路、级联功率模块及大功率射频电源。
技术介绍
长期以来，半导体技术一直由欧美国家掌握控制。国内半导体行业发展缓慢，作为半导体装备核心部件的射频电源基本要依赖进口。射频电源是用于产生射频功率信号的装置。所有产生等离子体进行材料处理的半导体装备都需要由射频电源提供能量。如，在集成电路、太阳能电池和发光二极管LED的工艺制造设备，例如刻蚀机、物理气相沉积PVD、等离子体增强化学气相沉积PECVD、原子层沉积ALD等设备中，均装备有不同功率规格的射频电源。射频电源一般由射频信号发生器、射频功率放大电路、供电线路等组成。近年来，国内在射频电源领域已取得了一些进展，但是国内射频电源效率低、体积大、可靠性不足，尚不能满足半导体装备的需求。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术提供全桥D类放大电路、级联功率模块及大功率射频电源，以解决现有技术中射频电源存在的效率低、可靠性不足等问题。第一方面，本专利技术提供一种全桥D类放大电路，包括：左侧半桥，包括左上MOS管和左下MOS管，其具有居中点，其两端分别与电源节点和地节点耦合；右侧半桥，包括右上MOS管和右下MOS管，其具有居中点，其两端分别与电源节点和地节点耦合；变压器，所述变压器的原边的两端分别耦合于所述左侧半桥的居中点和右侧半桥的居中点；通过分别控制第一组内的左上MOS管与右下MOS管与第二组内的左下MOS管与右上MOS管在组内同步地切换工作状态，使得从电源节点与地节点之间引入的电能被转换为方波电压波形后经变压器的副边输出，其中，所述方波电压波形具有预先设定的射频频率。进一步地，所述的电路，左侧半桥中，左上MOS管的漏极节点与电源节点耦合，左下MOS管的源极节点与地节点耦合；左上MOS管的源极节点与左下MOS管的漏极节点分别位于左侧半桥的居中点的两侧；右侧半桥中，右上MOS管的漏极节点与电源节点耦合，右下MOS管的源极节点与地节点耦合；右上MOS管的源极节点与右下MOS管的漏极节点分别位于右侧半桥的居中点的两侧。进一步地，所述的电路，还包括：左上钳位二极管，其两端分别耦合于左上MOS管的源极节点和地节点，其导通方向指向左上MOS管的源极节点；左下钳位二极管，其两端分别耦合于左下MOS管的漏极节点和电源节点，其导通方向指向电源节点。进一步地，所述的电路，还包括：右上钳位二极管，其两端分别耦合于右上MOS管的源极节点和地节点，其导通方向指向右上MOS管的源极节点；右下钳位二极管，其两端分别耦合于右下MOS管的漏极节点和电源节点，其导通方向指向电源节点。进一步地，所述的电路，还包括：左上续流二极管，其位于左侧半桥的居中点的一侧；左下续流二极管，其位于左侧半桥的居中点的另一侧；所述左上续流二极管的一端耦合于左上MOS管的源极节点，另一端耦合于左下续流二极管，其导通方向指向左下续流二极管；所述左下续流二极管的一端耦合于左下MOS管的漏极节点，另一端耦合于左上续流二极管，其导通方向指向左下MOS管的漏极节点。进一步地，所述的电路，还包括：右上续流二极管，其位于右侧半桥的居中点的一侧；右下续流二极管，其位于右侧半桥的居中点的另一侧；所述右上续流二极管的一端耦合于右上MOS管的源极节点，另一端耦合于右下续流二极管，其导通方向指向右下续流二极管；所述右下续流二极管的一端耦合于右下MOS管的漏极节点，另一端耦合于右上续流二极管，其导通方向指向右下MOS管的漏极节点。进一步地，所述的电路，还包括：滤波电路，其在输入端与变压器的副边耦合，其在输出端与负载耦合；所述滤波电路将变压器的副边输出的方波电压波形调整为同频的正弦电压波形后输出至负载。进一步地，所述的电路，还包括：解耦电路，其耦合于电源节点与地节点之间；所述解耦电路用于抑制因左侧半桥及右侧半桥的反向电压导致的纹波，或因负载的反射电压在电源侧导致的纹波。第二方面，本专利技术提供一种级联功率模块，包括：至少两个在第一方面中说明的全桥D类放大电路；所述至少两个全桥D类放大电路中，各全桥D类放大电路的变压器的副边依次串联。第三方面，本专利技术提供一种大功率射频电源，包括：在第一方面中说明的全桥D类放大电路，或在第二方面中说明的级联功率模块；滤波电路，其在输入端与变压器的副边耦合，其在输出端与负载耦合；所述滤波电路将变压器的副边输出的方波电压波形调整为同频的正弦电压波形后输出至负载；解耦电路，其耦合于电源节点与地节点之间；所述解耦电路用于抑制因各左侧半桥及各右侧半桥的反向电压导致的纹波，或因负载的反射电压在电源侧导致的纹波。本专利技术提供的全桥D类放大电路，通过分别控制第一组内的左上MOS管与右下MOS管与第二组内的左下MOS管与右上MOS管在组内同步地切换工作状态，使得从电源节点与地节点之间引入的电能被转换为以预先设定射频频率的方波电压波形后经变压器的副边输出，该方波电压波形具有高电压和大电流，可满足射频电源的负载的功率需求，且效率高，可靠性高。本专利技术提供的级联功率模块包括多组在变压器的副边串联的全桥D类放大电路，能够提供更大的输出功率且减小了功率开关器件的反向电压，效率高，可靠性高。本专利技术提供的大功率射频电源，包括一个全桥D类放大电路或多个在各自的变压器的副边串联的全桥D类放大电路，各全桥D类放大电路共用解耦电路和滤波电路，能够提供更大的输出功率且减小了功率开关器件的反向电压，效率高，可靠性高。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本专利技术的示例性实施方式：图1为本专利技术实施例的全桥D类放大电路、级联功率模块及大功率射频电源的组成示意图；图2为本专利技术实施例的全桥D类放大电路、级联功率模块及大功率射频电源的变压器副边的电压波形示意图。具体实施方式现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。本领域技术人员了解本公开内容中所使用相关于微电子的用词以及基本观念，例如：“电压”、“信号”、“差分信号”、“共模式”、“电容器”、“电感器”、“电阻器”、“晶体管”、“MO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全桥D类放大电路，其特征在于，包括：/n左侧半桥，包括左上MOS管和左下MOS管，其具有居中点，其两端分别与电源节点和地节点耦合；/n右侧半桥，包括右上MOS管和右下MOS管，其具有居中点，其两端分别与电源节点和地节点耦合；/n变压器，所述变压器的原边的两端分别耦合于所述左侧半桥的居中点和右侧半桥的居中点；/n通过分别控制第一组内的左上MOS管与右下MOS管与第二组内的左下MOS管与右上MOS管在组内同步地切换工作状态，使得从电源节点与地节点之间引入的电能被转换为方波电压波形后经变压器的副边输出，其中，所述方波电压波形具有预先设定的射频频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种全桥D类放大电路，其特征在于，包括：
左侧半桥，包括左上MOS管和左下MOS管，其具有居中点，其两端分别与电源节点和地节点耦合；
右侧半桥，包括右上MOS管和右下MOS管，其具有居中点，其两端分别与电源节点和地节点耦合；
变压器，所述变压器的原边的两端分别耦合于所述左侧半桥的居中点和右侧半桥的居中点；
通过分别控制第一组内的左上MOS管与右下MOS管与第二组内的左下MOS管与右上MOS管在组内同步地切换工作状态，使得从电源节点与地节点之间引入的电能被转换为方波电压波形后经变压器的副边输出，其中，所述方波电压波形具有预先设定的射频频率。


2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，
左侧半桥中，左上MOS管的漏极节点与电源节点耦合，左下MOS管的源极节点与地节点耦合；
左上MOS管的源极节点与左下MOS管的漏极节点分别位于左侧半桥的居中点的两侧；
右侧半桥中，右上MOS管的漏极节点与电源节点耦合，右下MOS管的源极节点与地节点耦合；右上MOS管的源极节点与右下MOS管的漏极节点分别位于右侧半桥的居中点的两侧。


3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括：
左上钳位二极管，其两端分别耦合于左上MOS管的源极节点和地节点，其导通方向指向左上MOS管的源极节点；
左下钳位二极管，其两端分别耦合于左下MOS管的漏极节点和电源节点，其导通方向指向电源节点。


4.如权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括：
右上钳位二极管，其两端分别耦合于右上MOS管的源极节点和地节点，其导通方向指向右上MOS管的源极节点；
右下钳位二极管，其两端分别耦合于右下MOS管的漏极节点和电源节点，其导通方向指向电源节点。


5.如权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括：
左上续流二极管，其位于左侧半桥的居中点的一侧；
左下续流二极管，其位于左侧半桥的居中点的另一侧；
所述左上续流二极管的一端耦合于左上MOS管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓峰，胡琅，胡强，徐平，侯立涛，黄丽玲，何斌，黎天韵，郭远军，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44