研究了用于真空濺射沉積射頻電源的功率轉(zhuǎn)換效率和頻率穩(wěn)定性的影響因素，分析了E類(lèi)功率放大器和射頻驅(qū)動(dòng)級(jí)電路的工作特性。推演了最大輸出功率公式，運(yùn)用matlab對(duì)其歸一化處理，得出最優(yōu)占空比;在最優(yōu)占空比條件下，根據(jù)射頻電源功率放大器對(duì)射頻驅(qū)動(dòng)級(jí)電路的要求，設(shè)計(jì)了射頻驅(qū)動(dòng)級(jí)電路，提高了射頻電源功率輸出頻率的穩(wěn)定度。經(jīng)電路實(shí)驗(yàn)測(cè)試，其結(jié)果顯示，波形規(guī)整、穩(wěn)定。

　　20世紀(jì)60年代，射頻電源開(kāi)始用于射頻濺射沉積制取薄膜。隨著自動(dòng)化生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，射頻電源越來(lái)越向小型化、集成化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高效的、穩(wěn)定運(yùn)行的射頻電源越來(lái)越重要。目前，我國(guó)常用的射頻電源技術(shù)水平與國(guó)外相比相對(duì)落后，尤其是效率轉(zhuǎn)換低，工作穩(wěn)定度差。所以，急需一種高效率、穩(wěn)定性好的射頻電源來(lái)滿(mǎn)足現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需求。

　　射頻功率放大器是射頻電源的核心部件，影響射頻電源的功率轉(zhuǎn)換效率，射頻電源驅(qū)動(dòng)級(jí)是功率放大級(jí)的基礎(chǔ)，其驅(qū)動(dòng)信號(hào)的好壞決定了射頻輸出功率的頻率穩(wěn)定性。1975年至今，由Sokal等幾位科學(xué)家提出的E類(lèi)功率放大器，有效地解決了功率轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題。本文主要研究了射頻電源的功率轉(zhuǎn)換效率和頻率穩(wěn)定性的影響因素，分析了E類(lèi)功率放大器的工作特性，推演了最大輸出功率;設(shè)計(jì)了射頻電源驅(qū)動(dòng)級(jí)電路，并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

1、理論分析

　　1.1、工作特性

　　E類(lèi)功率放大器電路主要由有源器件(理想開(kāi)關(guān)S)、并聯(lián)電容CP、LS-CS諧振網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載R組成，電路圖如圖1所示。

圖1 E類(lèi)功率放大器

　　若在有源器件S和負(fù)載R上沒(méi)有功率損耗，作如下假設(shè)：

　　(1)有源器件兩端電流導(dǎo)通瞬間，電壓為零(ZVS);

　　(2)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通瞬間，電壓斜率為零(ZVDS)。

　　所有器件都處于理想狀態(tài)下，假定LS-CS諧振網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因數(shù)足夠大，使負(fù)載R上獲得一個(gè)理想的正弦電壓。若電流iL(θ)流過(guò)負(fù)載R為一個(gè)正弦波：iL(t)=IRFsin(θ)，則總電流為i(θ)=IDC+iL(θ)，繪出直流偏置總電流的波形，如圖2所示。

圖2 直流偏置電流波形圖

4、結(jié)論

　　通過(guò)射頻電源特性的研究、分析與計(jì)算，得到了E類(lèi)功率放大器的最優(yōu)占空比，實(shí)現(xiàn)了功率的最大輸出，可以提高射頻電源的功率轉(zhuǎn)換效率。優(yōu)化設(shè)計(jì)了射頻驅(qū)動(dòng)級(jí)電路，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，輸出波形規(guī)整、穩(wěn)定，證明了射頻電源驅(qū)動(dòng)級(jí)電路設(shè)計(jì)是合理有效的，為射頻電源的電路設(shè)計(jì)提供了參考。