一种四极杆射频电源制造技术

本实用新型专利技术的一种四极杆射频电源至少包括：线性电压调节模块、射频电压产生模块、变压器模块及射频信号采样模块，其中，基于第五电容形成E类射频拓扑，能够实现高于87％的效率。具有串联谐振和并联谐振的双谐振补偿，增加了输出的射频信号频带宽度，得到频带宽度为1.45Mhz～2.55Mhz(中心频率2Mhz，带宽1.1Mhz)或者更宽的射频信号频带宽度。通过调节线性电压调节模块中的设定值实现对四极杆射频信号的全范围调节，通过变压器模块实现500V或者更高的射频电压。使用功率型镍锌铁氧体变压器或镍锌低温型变压器解决了使用空气作为磁芯的变压器体积较大的问题。变压器体积较大的问题。变压器体积较大的问题。

A quadrupole RF power supply

【技术实现步骤摘要】
一种四极杆射频电源


[0001]本技术涉及一种电子仪器
，特别是涉及一种四极杆射频电源。

技术介绍

[0002]四极杆质谱仪是由直流电压(U)叠加射频电压(V cos(ωt))的准确平行杆构成。相对的极杆电位相等U+V cos(ωt)，相邻的极杆电位相反
‑
(U+V cos(ωt))。根据马修方程第一稳域定公式可知，施加的直流电压U和交流电压V，分别对应于a和q。通过控制扫描线V/U(交直比)能够实现对不同质量的离子进行筛选。
[0003]射频电源V cos(ωt)(简称：射频电源V)，作为四极杆质谱仪的重要组成部件，在四极杆工作过程中分别输出+V和
‑
V。四级杆在质量扫描过程中，会要求射频电源V根据扫描质量的变化而变化。在现有四级杆射频电源的技术中，射频电源V使用C类功放拓扑较多，C类拓扑的对驱动技术要求较高，一般使用高性能DDS(Direct Digital Synthesis，直接数字频率合成)器件，但是价格昂贵，且供货容易受产能制约；不仅如此，C类功放拓扑效率较低；而且C类拓扑一般是单谐振补偿，带宽较窄，量产时一致性较差，需要繁琐的标校工作，并且对四极杆的匹配要求较高，使得产品的维护变得困难；C类拓扑所需的隔离升压变压器一般使用空气作磁芯，导致变压器体积较大，导致一些便携式设备的体积较大。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种四极杆射频电源，用于解决现有技术中射频电源效率不足、输出射频电压值与精度较低、闭环调节困难、输出的射频信号频带宽度过窄的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种四极杆射频电源，所述四极杆射频电源至少包括：线性电压调节模块、射频电压产生模块、变压器模块及射频信号采样模块，其中：
[0006]所述线性电压调节模块接收直流电压与反馈信号，基于所述反馈信号进行反馈调节，输出稳定的线性电压；
[0007]所述射频电压产生模块连接于所述线性电压调节模块的输出端，将所述线性电压经调制、谐振，输出稳定的射频信号；
[0008]所述变压器模块的输入端连接于所述射频电压产生模块的输出端，输出四极杆射频信号，其中，所述四极杆射频信号包括四极杆射频正电压和四极杆射频负电压；
[0009]所述射频采样模块连接于所述变压器模块的输出端与所述线性电压调节模块之间，对所述四极杆射频信号采样并转换输出所述反馈信号。
[0010]可选地，所述线性电压调节模块包括：调整单元、反馈单元及第一防过压单元，其中：所述反馈单元接收设定值与所述反馈信号，基于所述设定值与所述反馈信号的比较结果输出控制信号；所述调整单元接收第一驱动信号、所述直流电压及所述控制信号，基于所述第一驱动信号稳定所述调整单元的输出信号，基于所述控制信号对所述直流电压进行反
馈调节，输出所述线性电压；所述第一防过压单元连接于所述调整单元的输出端，用于防止过电压。
[0011]可选地，所述调整单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管及第一功率管，其中：所述第一功率管的漏极连接于所述直流电压；所述第一电阻的第一端与所述第一功率管的源极，第二端输出所述线性电压；所述第二电阻的第一端连接第一驱动信号，第二端连接于所述第一功率管的栅极；所述第三电阻连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间；所述第一二极管的正极与所述第一电阻的第一端连接；所述第二二极管的负极与所述第一二极管的负极连接，正极与所述第二电阻的第二端连接。
[0012]可选地，反馈单元包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容、三极管及第一运算放大器，其中：所述第一运算放大器的同相端连接所述设定值，反相端经所述第九电阻与所述可调电压连接，正压端接供电电压，负压端接工作电压；所述第十电阻的第一端与所述第一运算放大器的输出端连接；所述第三电容连接于所述第十电阻的第二端与所述第一运算放大器的反相端之间；所述第六电阻与所述第八电阻串联，连接于供电电压与地之间；所述第七电阻连接于所述第一运算放大器的输出端与所述第六电阻及所述第八电阻的串联连接点之间；所述三极管的基极经所述第七电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，发射极接地，集电极经所述第四电阻输出所述控制信号；所述第一电容连接于所述三极管的集电极与所述第一运算放大器的同相端之间；所述第五电阻第一端与所述三极管的集电极连接；所述第二电容连接于所述第五电阻的第二端与所述第一运算放大器的同相端之间。
[0013]可选地，所述第一防过压单元包括：第十一电阻及第四电容，其中，所述第四电容连接于所述调整单元的输出端与地之间；所述第十一电阻与所述第四电容并联。
[0014]可选地，所述射频电压产生模块包括：第一电感、第二电感、第三电感、第五电容、第六电容、第二功率管及第十二电阻，其中：所述第二功率管的漏极接收经所述第一电感传输的所述线性电压，栅极经所述第十二电阻接收第二驱动信号，源极接地，其中，所述第二驱动信号用于设定谐振频率；所述第二电感连接于所述第二功率管的栅极与源极之间；所述第五电容连接于所述第二功率管的漏极与地之间；所述第六电容的上极板与所述第二功率管的集电极连接；所述第三电感与所述第六电容的下极板连接，输出所述射频信号。
[0015]可选地，所述第一电感为高频扼流圈。
[0016]可选地，所述变压器模块包括：第七电容、第八电容及变压器，其中：所述变压器的原边接收所述射频信号；所述第七电容与所述变压器第一副边并联；所述第八电容与所述变压器的第二副边并联。
[0017]可选地，所述变压器为功率型镍锌铁氧体变压器或镍锌低温型变压器。
[0018]可选地，所述变压器的原边数量大于等于1匝。
[0019]可选地，所述射频信号采样模块包括：第九电容、第十电容、第四电感、第五电感、第十三电阻、第十四电阻、整流桥、第二防过压单元、滤波单元及差分放大单元，其中：所述第九电容的上极板接收所述四极杆射频正电压；所述第十三电阻的第一端经所述第四电感与所述第九电容的下极板连接；所述第十电容的上极板接收所述四极杆射频负电压；所述第十四电阻的第一端经所述第五电感与所述第十电容的下极板连接；所述整流桥的输入端连接于所述第十三电阻的第二端及所述第十四电阻的第二端；所述第二防过压单元连接于
所述整流桥的输出端；所述滤波单元的输入端与所述第二防过压单元连接，对所述第二防过压单元的输出信号进行滤波；所述差分放大单元的输入端连接于所述滤波单元的输出端，经差分放大输出所述反馈信号。
[0020]可选地，所述整流桥包括：第三二极管、第四二极管、第五二极管及第六二极管，其中：所述第三二极管的正极连接于所述第十三电阻的第二端；所述第五二极管的正极连接于所述第十四电阻的第二端，负极与所述第三二极管的负极连接；所述第四二极管的负极与所述第三二极管的正极连接，正极接地；所述第六二极管的负极与所述第五本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四极杆射频电源，其特征在于，所述四极杆射频电源至少包括：线性电压调节模块、射频电压产生模块、变压器模块及射频信号采样模块，其中：所述线性电压调节模块接收直流电压与反馈信号，基于所述反馈信号进行反馈调节，输出稳定的线性电压；所述射频电压产生模块连接于所述线性电压调节模块的输出端，将所述线性电压经调制、谐振，输出稳定的射频信号；所述变压器模块的输入端连接于所述射频电压产生模块的输出端，输出四极杆射频信号，其中，所述四极杆射频信号包括四极杆射频正电压和四极杆射频负电压；所述射频信号采样模块连接于所述变压器模块的输出端与所述线性电压调节模块之间，对所述四极杆射频信号采样并转换输出所述反馈信号。2.根据权利要求1所述的四极杆射频电源，其特征在于：所述线性电压调节模块包括：调整单元、反馈单元及第一防过压单元，其中：所述反馈单元接收设定值与所述反馈信号，基于所述设定值与所述反馈信号的比较结果输出控制信号；所述调整单元接收第一驱动信号、所述直流电压及所述控制信号，基于所述第一驱动信号稳定所述调整单元的输出信号，基于所述控制信号对所述直流电压进行反馈调节，输出所述线性电压；所述第一防过压单元连接于所述调整单元的输出端，用于防止过电压。3.根据权利要求2所述的四极杆射频电源，其特征在于：所述调整单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管及第一功率管，其中：所述第一功率管的漏极连接于所述直流电压；所述第一电阻的第一端与所述第一功率管的源极，第二端输出所述线性电压；所述第二电阻的第一端连接第一驱动信号，第二端连接于所述第一功率管的栅极；所述第三电阻连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间；所述第一二极管的正极与所述第一电阻的第一端连接；所述第二二极管的负极与所述第一二极管的负极连接，正极与所述第二电阻的第二端连接。4.根据权利要求2所述的四极杆射频电源，其特征在于：反馈单元包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容、三极管及第一运算放大器，其中：所述第一运算放大器的同相端连接所述反馈信号，反相端经所述第九电阻与所述设定值连接，正压端接供电电压，负压端接工作电压；所述第十电阻的第一端与所述第一运算放大器的输出端连接；所述第三电容连接于所述第十电阻的第二端与所述第一运算放大器的反相端之间；所述第六电阻与所述第八电阻串联，连接于供电电压与地之间；所述第七电阻连接于所述第一运算放大器的输出端与所述第六电阻及所述第八电阻的串联连接点之间；所述三极管的基极经所述第七电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，发射极接地，集电极经所述第四电阻输出所述控制信号；所述第一电容连接于所述三极管的集电极与所述第一运算放大器的同相端之间；所述第五电阻第一端与所述三极管的集电极连接；所述第二电容连接于所述第五电阻的第二端与所述第一运算放大器的同相端之间。5.根据权利要求2所述的四极杆射频电源，其特征在于：所述第一防过压单元包括：第十一电阻及第四电容，其中，所述第四电容连接于所述调整单元的输出端与地之间；所述第十一电阻与所述第四电容并联。6.根据权利要求1所述的四极杆射频电源，其特征在于：所述射频电压产生模块包括：
第一电感、第二电感、第三电感、第五电容、第六电容、第二功率管...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨富斌，黄翌敏，朱伟平，
申请(专利权)人：奕瑞影像科技成都有限公司，
类型：新型
国别省市：