基于D类放大器的固态射频电源研究

孙小孟，崔 晨，林亭廷，赵丽莉，李勇滔

(1.中国科学院微电子研究所，北京 100029；2.北京泰龙电子技术有限公司，北京 100029)

随着半导体设备技术的发展以及生产过程自动化程度的提高，对大功率、体积小、转化效率高、可靠性高的射频电源应用越来越广泛。目前半导体设备以进口电源为主，不仅价格高，也不利于设备国产化。射频电源采用D类功率放大模式，主要由驱动电路、功率放大电路、阻抗匹配网络、定向耦合器、可调开挂电源、控制系统等组成，如图1所示。晶振产生的13.56MHz的信号经过驱动电路对功率放大电路进行驱动，经过放大的信号经由谐振网络、阻抗匹配网络后波形为标准正弦波，功率计将检测到的电压信号反馈给单片机控制系统，通过调节可调直流电源的电压控制信号进行控制直流输出，进而控制射频电源的功率输出。

1 功率驱动级

对于本论文所论述的射频电源的驱动级来说，就是要产生频率13.56MHz、占空比为50%驱动信号对功率放大级MOS管的栅极驱动，13.56MHz的信号源接驱动芯片MRF150的栅极，其特性参数如表1所示，漏级接偏置电源，使驱动芯片处于开关状态，驱动信号的好坏会影响射频电源功率放大级的转换效率与功率输出的稳定性[1]。如图2所示，直流电源通过电容滤波、78L05稳压后输出稳定的5V电压作为有源晶振的输入电源，晶振产生的13.56MHz驱动型号对驱动芯片的栅极进行驱动。由图3可以看出晶振输出的信号不太规整，波形上很多毛刺，经过三极管信号放大、变压器降压、电容滤波后波形上的噪声明显改善，如图4所示。……