一种光源射频驱动器[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 206294409 U(45)授权公告日 2017.06.30

(21)申请号 201720016317.3(22)申请日 2017.01.06

(73)专利权人 广州莱肯信息科技有限公司

地址 510000 广东省广州市高新技术产业

开发区科学城南翔一路68号第（1）栋三楼(72)发明人 潘栓龙　李振宝　施理　(74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限

公司 44102

代理人 林瑞云　彭东梅(51)Int.Cl.

H05B 37/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

CN 206294409 U(54)实用新型名称

一种光源射频驱动器(57)摘要

本实用新型涉及一种光源射频驱动器，包括频率发生器，功率放大器模块、检测控制电路和MCU（微控制单元），所述的频率发生器、功率放大器模块、检测控制电路和MCU依次首尾连接组成一个电路回路，所述的功率放大器模块包括预驱动功率放大器、驱动功率放大器、末级功率放大

驱动功率放大器、器，所述的预驱动功率放大器、

末级功率放大器依次连接，所述的MCU与所述的预驱动功率放大器控制连接。该射频驱动源可以根据需要工作在连续和脉冲信号两种状态下，该电路设计简单、实用方便，解决了现有射频驱动源功耗大、可靠性低、结构散热设计难、系统重量太大等问题，为等离子体激发及光源应用等方面提供了高性能易实现的脉冲射频驱动源。

CN 206294409 U

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种光源射频驱动器，其特征在于，包括频率发生器，功率放大器模块、检测控制电路和MCU，所述的频率发生器、功率放大器模块、检测控制电路和MCU依次首尾连接组成一个电路回路，所述的功率放大器模块包括预驱动功率放大器、驱动功率放大器、末级功率放大器，所述的预驱动功率放大器、驱动功率放大器、末级功率放大器依次连接，所述的MCU与所述的预驱动功率放大器控制连接。

2.根据权利要求1所述的光源射频驱动器，其特征在于，还包括可调多谐震荡器，所述的可调多谐震荡器连接MCU及预驱动功率放大器。

3.根据权利要求1所述的光源射频驱动器，其特征在于，所述的检测控制电路包括正反向微带耦合器及检波器，所述的正反向微带耦合器与所述的末级功率放大器连接，所述的检波器连接正反向微带耦合器及MCU。

4.根据权利要求3所述的光源射频驱动器，其特征在于，所述的检波器包括第一检波器和第二检波器，第一检波器和第二检波器形成并联关系。

5.根据权利要求1所述的光源射频驱动器，其特征在于，还包括LDO、所述的LDO与预驱动功率放大器连接。

6.根据权利要求1所述的光源射频驱动器，其特征在于，还包括高速运算放大器，所述的高速运算放大器连接所述的MCU和预驱动功率放大器。

2

CN 206294409 U

说　明　书一种光源射频驱动器

1/3页

技术领域[0001]本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种光源射频驱动器。

背景技术[0002]射频驱动器主要应用于通信干扰机、等离子体激发、光源驱动等方面，连续波微波射频驱动器在高功率应用时存在热耗过高的问题给系统散热、可靠性及结构的设计带来很多实际的问题，所以为了降低热耗有必要采用脉冲的高功率射频频源。[0003]现有射频驱动源，如图1所示，主要由高频振荡器、高频放大器、功率放大器及耦合匹配器组成实现，例如，《一种射频激励激光器》、发明人华中科技大学，申请号201120399496.6，该实用新型公开了一种射频激励气体激光器，通过使用射频电源，使放电过程更加稳定，更大功率的激光输出，但是由于射频驱动源的功耗大、可靠性低、结构散热设计难，导致系统重量太大。发明内容[0004]针对现有技术中光源射频驱动器功耗过大等问题，本实用新型提供一种光源射频驱动器，包括频率发生器，功率放大器模块、检测控制电路和MCU（微控制单元），所述的频率发生器、功率放大器模块、检测控制电路和MCU依次首尾连接组成一个电路回路，所述的功率放大器模块包括预驱动功率放大器、驱动功率放大器、末级功率放大器，所述的预驱动功率放大器、驱动功率放大器、末级功率放大器依次连接，所述的MCU与所述的预驱动功率放大器控制连接。[0005]其中，还可以包括可调多谐震荡器，所述的可调多谐震荡器连接MCU及预驱动功率放大器。可调多谐震荡器可降低MCU选型要求，同时亦可以降低系统成本。[0006]更进一步，所述的检测控制电路包括正反向微带耦合器及检波器，所述的正反向微带耦合器与所述的末级功率放大器连接，所述的检波器连接正反向微带耦合器及MCU。[0007]更进一步，所述的检波器包括第一检波器和第二检波器，第一检波器和第二检波器形成并联关系。[0008]更进一步，还包括LDO（低压差线性稳压器）、高速运算放大器，所述的LDO与预驱动功率放大器连接，所述的高速运算放大器连接所述的MCU和预驱动功率放大器。[0009]频率发生器主要是用来产生频率，LDO用来给预驱动放大器线性供电，高速运放用于放大脉冲信号、功率放大器将某一特定频率的射频电平放大到额定值，正反向功率检测电路的功能是对功放进行输出/反射功率检测并将检测结果送入MCU，MCU 主要是对频率发生器、功率放大器模块、LDO进行控制，使其工作在最优负载对应频率下。[0010]频率发生器（VCO/PLL）在某一频率产生一定功率的射频信号，射频信号进入功率放大器，经功率放大器放大达到额定功率输出至正反向耦合器，然后经过正反向藕合器输出给负载，正反向耦合器经过正向藕合端藕合输出信号作为功率放大器输出功率的采样信号送入第一检波器；正反向耦合器经过反向藕合端藕合由负载反射的信号作为功率放大器

3

CN 206294409 U

说　明　书

2/3页

反射功率的采样信号送入第二检波器；第一、第二检波器输出直流电压V1和V2送入MCU，MCU 根据 V1和V2的值重新设定频率发生器和功率放大器的工作频率，以满足系统在最优负载条件下工作。[0011]本实用新型的有益效果：[0012]1）可根据负载特性自适应调整射频驱动装置的功率、频率；[0013]2）在最佳负载下工作，射频功率损耗小，系统效率高；[0014]3）系统体积和重量可有效减小，且系统具有非常高的可靠性。[0015]附图说明（为了减少附图文字，附图标注均采用简写方式）[0016]图1 现有射频驱动源方案；[0017]图2 本实用新型技术方案原理；[0018]图3 本实用新型实施案例原理图；[0019]图4 本实用新型方案2原理框图。具体实施方式[0020]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。[0021]如图2所示，提供一种光源射频驱动器，包括频率发生器，功率放大器模块、检测控制电路和MCU（微控制单元），所述的频率发生器、功率放大器模块、检测控制电路和MCU依次首尾连接组成一个电路回路，所述的功率放大器模块包括预驱动功率放大器、驱动功率放大器、末级功率放大器，所述的预驱动功率放大器、驱动功率放大器、末级功率放大器依次连接，所述的MCU与所述的预驱动功率放大器控制连接。MCU可以通过运算放大器U2与预驱动功率放大器连接。此时MCU产生PWM（脉冲宽度调制）控制运算放大器U2。[0022]微波等离子体功率源具体工作步骤如下:[0023]第一步： 系统上电初始化，MCU控制预驱动功放在线性供电下正常工作，关闭连接运算放大器同相输入端PWM输出；[0024]第二步： MCU控制频率发生器产品初始频率为f1，射频功率为P1的射频功率；[0025]第三步：功率放大器在频率f1下将频率发生器输出功率由P1放大到P2并输出至负载此时反射功率为P3；[0026]第四步：MCU根据V1和V2计算功放输出端驻波S1 ；[0027]第五步： MCU设定驻波门限，并判断本次驻波值是否小于门限值；[0028]第六步：若本次检测驻波值小于门限值，MCU将锁定此时频率发生器的频率；[0029]第七步： MCU控制功放输出功率到额定输出，打开连接高速运放同相输入端的PWM输出；[0030]第八步：若本次检测驻波值大于门限值，MCU将改变频率发生器的频率，返回第一步，频率变化步进为Δf,且为单调变化 ；[0031]第九步： MCU累计设置N次频率，功放驻波值任然大于门限值，判断为结束扫描程序，检查硬件。[0032]实施例1：具体的连接方式如图3所示，系统主要包括：压控震荡器VCO，高速运算放大器U2，作为一种具体的实施方案，高速运算放大器U2选择LM7171，此时，保证速运算放大

4

CN 206294409 U

说　明　书

3/3页

器U2正常工作的电阻R1和R2可取值为R1=150K，R2=15K；线性稳压电源LDO，LDO可选择LP2951，微处理器MCU，作为一种具体的实施方案，微处理器MCU 可选择STM32F-051K4T6，预驱动功能放大器选择2SC2026+AH128两级串联，驱动功能放大器选择MW6S004NT1,，末级功能放大器选择 BLC10M6XS200 ，检测电路包括30dB正反向微带耦合器及两个检波电路，两个检波电路可由两个HSMS-2850检波器实现，具体的连接方式可参考附图3，具体实施过程如下：[0033]1）系统上电初始化以后，STM32F051K4T6控制LDO使能为预驱动功放线性供电，关闭连接高速运放同相输入端PWM输出[0034]2）STM32F051K4T6控制VCO-S-A22输出工作频率425MH的射频信号；[0035]3）射频信号经过2SC2026、AH128、MW6S004NT1和 BLC10M6XS200 功率放大器，（BLC10M6XS200此LDMOS功率放大器工作在C类偏置条件，以便提高功放的效率， STM32F051K4T6对功放增益进行控制，保证其输出功率恒定。）功放输出功率首先经过正反向30dB耦合器，由耦合器前向藕合端进行采样，进而由HSMS -2850检波，得到功放输出功率对应的直流电压为V1=1.2V，电压值直接由STM32F051K4T6进行采集；[0036]4）经过正反向耦合器的直通输出功率直接输出给负载，该输出功率在传输给负载时，有一部份反射功率，由正反向耦合器的反向藕合端进行采样，进而由HSMS -2850检波，得到相应的反射功率的直流电压V2=0 .8V 并，做为差分比例电路的反向输入；[0037]5）STM32F051K4T6计算V2/V1=0.67，大于预设电压0.25V，则STM32F051K4T6控制VCO-S-A22输出工作频率427MHz，经过上述步骤后得到V2/V1=0.42,依然大于0.25的门限要求；[0038]6）然后经过7次设置VCO，其输出频率为441MHz时对应V2/V1=0.2，达到预设门限，此时VCO输出频率被STM32F051K4T6锁定。[0039]7）STM32F051K4T6控制功放输出功率到额定输出，打开连接高速运放同相输入端的PWM输出，系统保持稳定工作。[0040]本实用新型设计了一种低成本并且方便实用的射频驱动源，且该射频驱动源可以根据需要工作在连续和脉冲信号两种状态下，该电路设计简单、实用方便，解决了现有射频驱动源功耗大、可靠性低、结构散热设计难、系统重量太大等问题，为等离子体激发及光源应用等方面提供了高性能易实现的脉冲射频驱动源。[0041]实施例2：[0042]如图4所示，在图2的基础上增加可调多谐震荡器，可调多谐震荡器连接MCU及预驱动功率放大器。即利用可调多谐震荡器产生PWM信号，可调多谐震荡器可以降低MCU选型要求，可以降低系统成本，另外在要求较低的场合可不通过MCU独立使用。[0043]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

5

CN 206294409 U

说　明　书　附　图

1/2页

图1

图2

图3

6

CN 206294409 U

说　明　书　附　图

2/2页

图4

7