本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種射頻發(fā)生器控制電路及射頻發(fā)生器。

背景技術(shù)：

射頻發(fā)生器是等離子體配套電源，它是由信號發(fā)生器，阻抗匹配器以及阻抗功率計等組成，射頻發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域是八十年末期在我國新興的高科技領(lǐng)域。射頻發(fā)生器的應(yīng)用廣泛，主要的具體領(lǐng)域為：半導體生產(chǎn)領(lǐng)域、等離子刻蝕、真空鍍膜、PECVD、等離子清洗、物理氣象沉積（PVD）、化學氣象沉積（CVD）、射頻濺射等等。

現(xiàn)代的射頻發(fā)生器有了長足發(fā)展，由八十年代的電子管電源一步步的發(fā)展成現(xiàn)在的晶體管射頻發(fā)生器，功率由瓦、百瓦、千瓦、到兆瓦，頻率有2Mhz/13.56Mhz/27.12Mhz/40.68Mhz等，而應(yīng)用也從以前的真空領(lǐng)域擴展到其他領(lǐng)域，半導體、美容等。

射頻發(fā)生器中的信號產(chǎn)生及控制電路是射頻發(fā)生器的核心電路。射頻發(fā)生器中的信號產(chǎn)生及控制電路對射頻發(fā)生器的技術(shù)指標影響很大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本專利給出一種射頻發(fā)生器中的信號產(chǎn)生及控制電路，該電路通過直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesis）DDS改變工作頻率，采用移相波形疊加方法實現(xiàn)功放供電電壓的改變，從而改變射頻發(fā)生器的輸出功率。實現(xiàn)對射頻發(fā)生器的設(shè)置，控制，監(jiān)測等功能。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種射頻發(fā)生器控制電路，包括控制模塊、變換器模塊和功放模塊，所述控制模塊設(shè)有DDS電路和比較器，DDS電路產(chǎn)生射頻正弦信號，射頻正弦信號通過比較器轉(zhuǎn)換為方波信號輸送到功放模塊；

控制模塊連接變換器模塊，變換器模塊中包括V/F波形產(chǎn)生模塊、高功率MOSFET管、耦合變壓器和整流橋

控制模塊控制變換器模塊中的V/F波形產(chǎn)生模塊產(chǎn)生兩路單極性波形，兩路單極性波形通過高功率MOSFET管、耦合變壓器和整流橋后形成直流電壓；所述直流電壓為功放模塊供電，功放模塊即輸出功率可調(diào)的射頻電流。

進一步的改進，所述控制模塊包括ARM芯片和FPGA芯片，ARM芯片用于控制DDS電路，F(xiàn)PGA芯片用于向變換器模塊發(fā)送波形信號。

進一步的改進，所述FPGA芯片連接有檢測電路，功放模塊通過檢測電路向FPGA芯片反饋功率信號，形成閉環(huán)控制。

進一步的改進，所述ARM芯片上連接有顯示按鍵接口、參數(shù)設(shè)置接口、監(jiān)測量AD采樣接口和通信接口。

一種射頻發(fā)生器，包括控制模塊、變換器模塊和功放模塊，所述設(shè)備發(fā)生器包括電源模塊，電源模塊對輸入的三相電進行處理并為其他模塊供電；

所述控制模塊設(shè)有DDS電路和比較器，DDS電路產(chǎn)生射頻正弦信號，射頻正弦信號通過比較器轉(zhuǎn)換為方波信號輸送到功放模塊；

控制模塊連接變換器模塊，控制模塊控制變換器模塊產(chǎn)生兩路單極性波形，變換器模塊對兩路單極性波形疊加、處理后形成直流電壓；所述直流電壓為功放模塊供電，功放模塊即輸出功率可調(diào)的射頻電流；

功放模塊連接有測量模塊，測量模塊測量功放模塊的輸出功率，并反饋給控制模塊；

控制模塊還連接有顯示設(shè)備和人機交互設(shè)備。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本專利可應(yīng)用于各型射頻發(fā)生器，本專利給出的信號產(chǎn)生及控制電路，利用直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesis）DDS改變工作頻率，采用移相波形疊加方法實現(xiàn)功放供電電壓的改變，從而改變射頻發(fā)生器的輸出功率。實現(xiàn)對射頻發(fā)生器的設(shè)置，控制，監(jiān)測等功能。

附圖說明

圖1射頻發(fā)生器原理框圖;

圖2信號產(chǎn)生及控制電路原理圖;

圖3單極性V/F信號波形;

圖4驅(qū)動信號波形;

圖5高功率MOSFET輸出信號波形;

圖6兩路MOSFET信號相差180°經(jīng)變壓器耦合輸出;

圖7兩路MOSFET信號相差超過180°經(jīng)變壓器耦合輸出;

圖8整流橋整流后，輸出正極性脈沖波形;

圖9濾波電路后輸出直流電壓信號;

圖10輸出功率自動閉環(huán)控制。

具體實施方式

實施例1

圖1為射頻發(fā)生器的原理框圖，本發(fā)明中的射頻發(fā)生器包括：

電源模塊：電源模塊將三相電整流產(chǎn)生其他各個模塊所需要的供電電源。

變換器模塊：變換器模塊把電源模塊整流后的±150V直流電源變換成射頻功放需要的電源電壓。變換器模塊包括：V/F波形產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生兩路單極性波形；高功率MOSFET管，用于放大兩路單極性波形的電壓；耦合變壓器，用于將兩路單極性波形耦合成脈沖波；整流橋，用于將耦合后的耦合后的脈沖波轉(zhuǎn)換為直流電壓信號。

功放模塊：功放模塊將控制模塊送來的信號進行功率放大。

控制模塊：控制模塊中的芯片對DDS的配置設(shè)置，產(chǎn)生需要頻率和幅度的正弦波信號源，實現(xiàn)對變換器驅(qū)動信號相位的控制。并對射頻發(fā)生器整機各部分的監(jiān)控，實現(xiàn)監(jiān)測量的循環(huán)采集監(jiān)視，工作參數(shù)的設(shè)置，人機交互等。

測量模塊：測量模塊提供前向功率與反射功率監(jiān)測模擬量。

交互、顯示模塊：交互、顯示模塊通過串口與控制板通信，控制前面板鍵盤與LCD屏顯示。

圖2為控制模塊原理圖，其中ARM芯片部分主要實現(xiàn)對DDS的配置，產(chǎn)生需要的射頻正弦信號，經(jīng)比較器輸出方波信號。FPGA芯片主要功能是使用移相波形疊加方法，通過變換器模塊實現(xiàn)功放供電電壓的改變，從而改變射頻發(fā)生器的輸出功率。

圖3—圖9為變換器模塊輸出電壓原理圖：

變換器V/F波形產(chǎn)生模塊可根據(jù)FPGA芯片的信號輸出如圖3所示的相位相差180°的兩路單極性波形。圖4為單極驅(qū)動信號波形。

驅(qū)動信號推動高功率MOSFET管，產(chǎn)生如圖5所示的雙極性高壓信號波形。兩路高功率MOSFET輸出信號經(jīng)變壓器耦合后輸出，當兩路信號相位相差180°時，變壓器耦合輸出為0V，如圖6所示。

當兩路信號相位相差超過180°時，變壓器耦合輸出雙極性脈沖信號，脈沖信號寬度隨相位差的增大而增大。如圖7所示。

變壓器耦合輸出雙極性脈沖信號經(jīng)整流橋整流后，輸出正極性脈沖波形,如圖8所示。輸出正極性脈沖波形再經(jīng)濾波電路后輸出直流電壓信號,如圖9所示。該直流電壓即可向功放模塊供電。

因此FPGA芯片通過改變兩路單極性波形之間的相位差，即可控制變換器模塊最終輸出的直流電壓。該直流電壓會影響功放模塊最終輸出的功率，實現(xiàn)功率的可調(diào)。

檢測模塊可以實現(xiàn)設(shè)備的閉環(huán)控制，其原理如圖10所示：功放輸出信號經(jīng)測量電路后反饋功率信號給PWM檢測電路。該電路根據(jù)反饋功率信號的大小變化產(chǎn)生寬度變化的脈沖信號，F(xiàn)PGA內(nèi)根據(jù)該脈沖信號的寬度變化改變變換器V/F輸出波形的相位，從而改變功放電源的直流電壓，起到改變輸出功率的作用。至此，形成功率調(diào)整的一個閉環(huán)控制。