[发明专利]一种直驱射频电源

说明书

一种直驱射频电源，包括依次连接的信号源、电压调理电路和三个并行的高压放大电路，信号源提供两路相互独立且幅度、频率与相位均可调的5V以内低压正弦波信号RF和AC；电压调理电路接收RF和AC并进行处理以得到RF‑’信号、RF+AC+耦合信号以及RF+AC‑耦合信号三路信号并分别输出至三个高压放大电路进行处理，得到双边差分输出电压1000V以内可调且频率900kHz以内可调的三路高压信号，可供给负载使用。其中高压放大电路由分立元件建立，包括依次连接的差分校正电路、驱动升压电路、功率放大电路以及连接于差分校正电路的输入端和功率放大电路的输出端之间的反馈电路。本发明具有成本低、输出电压高、频率可调且频带宽的优点。

技术领域

本发明涉及射频电源，具体是一种高频高压直驱射频电源。

背景技术

射频电源作为质谱仪的重要组成部件，加载在矩形离子阱、四级杆、多级杆或者离子漏斗上，用于控制离子在矩形离子阱、四级杆、多级杆或者离子漏斗中的运动。射频电源的输出电压和工作频率影响质谱仪能检测物质的范围，其稳定性和线性性影响质谱仪的准确性和稳定性。现有的质谱仪用射频电源主要采用线圈谐振的方式来实现上千伏高压输出，电路只能工作于谐振频率点上，造成频率参数无法改变，极大地限制了应用方式的灵活性；而且线圈谐振式射频电源由于负载是谐振回路的一部分，造成负载只能输出正弦波，对共振激发模式下的RF与AC的耦合造成了很大的阻碍。

为克服线圈谐振式射频电源的上述缺陷，有人通过集成器件的方案设计了频率在0Hz～1MHz范围内可连续调节，双边差分输出电压0V～600V可调的直驱射频电源，但其所使用的的集成器件成本非常昂贵，需要接近5000元人民币的芯片成本，并且输出电压仍偏低。

发明内容

本发明的主要目的在于通过分立元件建立一种低成本、输出电压高的非线圈谐振式直驱射频电源，以解决上述现有的直驱射频电源所存在的成本高昂、输出电压偏低的问题。

本发明为达上述目的提出的技术方案如下：

一种直驱射频电源，包括：

信号源，提供两路相互独立且幅度、频率与相位均可调的5V以内低压正弦波信号，分别作为RF信号和AC信号；

电压调理电路，连接于所述信号源，通过两个输入端口分别接收RF信号和AC信号，并分别进行差分输出以获得RF+、RF-、AC+和AC-四路信号，然后对所述四路信号进行以下处理：将RF+信号经一反相放大器输出得到RF+’信号、将RF-信号与AC+信号通过反相加法器进行相加得到RF-AC+耦合信号以及将RF-信号与AC-信号通过反相加法器相加得到RF-AC-耦合信号，通过三个输出端口分别将RF+’信号、RF-AC+耦合信号以及RF-AC-耦合信号输出；或者对所述四路信号进行以下处理：将RF-信号经一反相放大器输出得到RF-’信号、将RF+信号与AC+信号通过反相加法器进行相加得到RF+AC+耦合信号以及将RF+与AC-信号通过反相加法器相加得到RF+AC-耦合信号，通过三个输出端口分别将RF-’信号、RF+AC+耦合信号以及RF+AC-耦合信号输出；

三个相同的高压放大电路，各高压放大电路包括依次连接的差分校正电路、驱动升压电路、功率放大电路以及连接于差分校正电路的输入端和功率放大电路的输出端之间的反馈电路；三个高压放大电路分别连接到所述电压调理电路的所述三个输出端口，以对电压调理电路的输出进行以下处理：

先通过差分校正电路将电压调理电路的输出与反馈电路的反馈信号进行差分比较，比较后的输出再经驱动升压电路升压形成双边差分输出电压1000V以内可调且频率900kHz以内可调的高压信号，所述高压信号再经功率放大电路进行电流放大后输出。

本发明提出的上述技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)整个射频电源的电路结构紧凑，采用分立元件实现高压放大电路大大降低了成本，仅需200元的芯片成本；