[发明专利]射频放大器及提高其效率的方法、以及射频电源供应器

说明书

本发明公开了一种射频电源供应器、射频放大器及提高射频放大器效率的方法，该射频放大器包括一输入回路，一输出回路，且转换一输入电压为一输出电压，该方法包括：(a)设定一组预定参数；(b)依据该组预定参数计算一总电路参数；(c)依据该组预定参数与该总电路参数计算该功率开关的一开关应力，且依据占空比与该开关应力，做成一第一曲线图；(d)依据该组预定参数与该总电路参数计算该射频放大器的效率，且依据占空比与该射频放大器的效率，做成一第二曲线图；(e)依据该第一曲线图选定一占空比数值，且依据该第二曲线图得到该占空比数值所对应的效率。

技术领域

本发明是有关一种射频电源供应器、射频放大器及提高射频放大器效率的方法，尤指一种应用一射频放大器电路设计流程设计的射频电源供应器、射频放大器及提高射频放大器效率的方法。

背景技术

为了因应政府与环保单位要求未来几年内半导体设备商减低排碳量，提升优化电源供应器的效率已是一个重要的议题。请参阅图1为现有射频电源供应器的电路方块图，现有应用于半导体设备的射频电源供应器100A包括：一功因校正单元10A、一转换单元20A以及一射频放大器30A，该转换单元20A连接该功因校正单元10A与该射频放大器30A之间，且转换一交流输入电压Vac为一输出电压Vorf。

复而参阅图1，其中第三级的射频放大器30A切换频率为高频率(400kHz～40MHz)，其射频放大器30A内部的功率开关(图未示)切换时所造成的切换损失(Switching Loss)是射频电源供应器100A效率最大的问题与障碍。因此，在此高开关切换频率下，选择电路架构上能达到零电压切换以降低切换损失，所常用架构为D类与E类射频放大器30A。其中，E类射频放大器相较于D类类射频放大器差别在于使用单臂开关切换，虽然E类射频放大器30A开关元件与驱动电路成本较低，但由于且E类射频放大器30A电路的内部元件较多，造成于高输出功率时(约2000W～3000W)，E类射频放大器30A电路的内部元件的功率损耗，以及功率开关导通损失(conduction losses)较高，造成E类射频放大器30A设计复杂且功率应用率低落，故E类射频放大器30A还是广泛地使用于中低瓦数应用。因此，上述该些现有的应用E类射频放大器的射频电源供应器，存在有以下的缺陷：

1、无法有效提升E类射频放大器的效率：由于现有的E类射频放大器应用于中高输出功率(约2000W～3000W)，且处于高频切换(400kHz～40MHz)时，E类射频放大器内部元件的功率损失过大，而造成效率低落；

2、使用尝试法选择E类射频放大器的功率开关：由于现有的调整E类射频放大器的效率的方法，大多以尝试法选择合适的功率开关以及电路元件。此方法首先需最大化E类射频放大器的散热系统的散热效率，在周而复始地更换功率开关以及电路元件后，测试该E类射频放大器的效率，以调整E类射频放大器的效率。其大多最终所能调整的最高效率，通常仅能于80％左右；及

3、未有一套有效的E类射频放大器电路设计流程：由于现有的E类射频放大器的调整方法大多皆使用上述的尝试法，而未有一套有效的电路参数调整流程。因此，需耗费冗长的时间于调整功率开关以及电路元件的参数中。

因此，如何设计出一种射频电源供应器、射频放大器及其电路设计方法，设计出应用于中高功率(100～3000W)，且可维持高效率的射频电源供应器、射频放大器及其电路设计方法，乃为本案创作人所欲行克服并加以解决的一大课题。

发明内容