基于D類放大器的固態射頻電源研究

孫小孟，崔 晨，林亭廷，趙麗莉，李勇滔

(1.中國科學院微電子研究所，北京 100029；2.北京泰龍電子技術有限公司，北京 100029)

隨著半導體設備技術的發展以及生產過程自動化程度的提高，對大功率、體積小、轉化效率高、可靠性高的射頻電源應用越來越廣泛。目前半導體設備以進口電源為主，不僅價格高，也不利于設備國產化。射頻電源采用D類功率放大模式，主要由驅動電路、功率放大電路、阻抗匹配網絡、定向耦合器、可調開掛電源、控制系統等組成，如圖1所示。晶振產生的13.56MHz的信號經過驅動電路對功率放大電路進行驅動，經過放大的信號經由諧振網絡、阻抗匹配網絡后波形為標準正弦波，功率計將檢測到的電壓信號反饋給單片機控制系統，通過調節可調直流電源的電壓控制信號進行控制直流輸出，進而控制射頻電源的功率輸出。

1 功率驅動級

對于本論文所論述的射頻電源的驅動級來說，就是要產生頻率13.56MHz、占空比為50%驅動信號對功率放大級MOS管的柵極驅動，13.56MHz的信號源接驅動芯片MRF150的柵極，其特性參數如表1所示，漏級接偏置電源，使驅動芯片處于開關狀態，驅動信號的好壞會影響射頻電源功率放大級的轉換效率與功率輸出的穩定性[1]。如圖2所示，直流電源通過電容濾波、78L05穩壓后輸出穩定的5V電壓作為有源晶振的輸入電源，晶振產生的13.56MHz驅動型號對驅動芯片的柵極進行驅動。由圖3可以看出晶振輸出的信號不太規整，波形上很多毛刺，經過三極管信號放大、變壓器降壓、電容濾波后波形上的噪聲明顯改善，如圖4所示。……