高频振荡电路制造技术

本发明专利技术涉及高频振荡电路。在用于ICP发光分析装置的等离子体生成用途等的大功率用的自激式高频振荡电路中，以低廉的成本来稳定地使自激振荡产生。在包括感应线圈(9)、电容器(36)等的LC共振电路(30)中，配置启动用变压器的次级绕组(38)，对与该绕组(38)磁耦合的初级绕组(5)连接由克拉普振荡电路等构成的启动部(6)。仅在启动时的一定期间内，使启动部(6)动作而通过初级绕组(5)、次级绕组(38)在LC共振电路(30)中感应出高频电流。由此，在与初级绕组(32、33、34、35)磁耦合的全桥驱动电路(10)中的各次级绕组(11、14、17、20)中流过电流，在MOSFET(13、16、19、22)的栅极-源极之间产生电压，MOSFET(13、16、19、22)的导通/截止动作开始，自激振荡开始。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及尚频振荡电路，进一步详细来说，涉及大功率用的尚频振荡电路的启动方法。本专利技术的高频振荡电路在电感耦合等离子体(ICP)发光分析装置、等离子体CVD装置等利用等离子体的分析装置、制造/加工处理装置中，适合作为用于生成并维持等离子体的高频电源。
技术介绍
在电感耦合等离子体(ICP)发光分析装置中，通过对感应线圈供给高频电力而形成的电磁场，使诸如氩等的等离子体生成用气体电离而生成/维持等离子体，在该等离子体中导入样本原子。样本原子通过等离子体而被激发，在该激发了的原子回到低的能级时，发射原子特有的波长光。因此，通过对该光进行分光测定来进行样本的定性以及定量。在ICP发光分析装置中，为了对等离子体供给高频电力，通过例如以27MHz的频率供给几百W?几千W的高频电力的高频电源来驱动由感应线圈与电容器形成的LC共振电路的结构被广泛利用。在这样的尚频振荡电路中，为了广生效率尚的振荡，优选的是，从尚频电源一侧观察到的负载的阻抗恒定并且取得阻抗匹配。然而，当利用在感应线圈中流过高频电流来生成等离子体时，通过由于带电粒子移动而产生的感应电流的作用，感应线圈的阻抗发生变化。另外，根据等离子体生成用气体、作为分析对象的样本的状态、向等离子体供给的电力量等，等离子体的状态发生变化，伴随着该变化，感应线圈的阻抗发生变化。当感应线圈的阻抗这样变化时，从高频电源一侧观察到的负载阻抗发生变化，阻抗匹配从最佳的状态偏离。因此，一般来说，利用了通过包括开关元件的半桥电路或者全桥电路等开关电路来驱动由感应线圈与电容器形成的LC共振电路，使LC共振电路的电流经由变压器等而正反馈到该开关元件的控制端子的自激方式的振荡电路(参照专利文献I?3)。在这样的自激振荡电路中，当根据等离子体的状态的变化而感应线圈的阻抗发生变化时，LC共振电路的共振频率自动地变化。因此，无需从外部进行任何特别的控制、指示，能够使得从开关电路一侧观察到的负载阻抗始终保持于最佳，并且高效率地持续振荡。在一般的小功率用的自激振荡电路中，当通过接通电源来开始对高频LC振荡电路供给电力时，直流电源、共振电路中的微小噪声通过正反馈环路被放大，从而振荡持续开始。在上述等离子体生成用的自激方式的高频振荡电路中，持续振荡的原理也相同，但振荡启动时的情况不同。这是由于，在小功率用的自激振荡电路中，MOSFET等开关元件在较接近于线性区域的动作区域中被驱动，所以导通/截止动作容易开始，与此相对地，在输出几千W的大功率的自激振荡电路中，开关元件在接近于饱和区域的动作区域中被驱动，所以为了使导通/截止动作开始，需要大的电力。因此，在多数情况下，在仅仅接通电源的情况下，达不到振荡状态。即，为了启动振荡电路，需要一些方法。对于这样的问题，在专利文献I?3所述的高频振荡电路中，采用如下方法，即，对开关元件的控制端子连接直流偏置电路，在接通主电源后，监控电源电流，使直流偏置电压缓慢地增加直到检测到振荡开始为止。然而，如果使直流偏置电压过大，则开关元件完全导通而流过大电流，有可能导致元件损坏。因此，期望根据开关元件的增益、输入阈值电压等特性进行控制，以使得直流偏置电压不怎么过大，但这样的特性的元件的各自的偏差大，所以，为了稳定地启动高频振荡电路，需要复杂的控制。另外，在如专利文献2那样通过全桥电路来驱动LC共振电路的结构的情况下，对于4个开关元件来说，分别需要直流偏置电路。而且，其中的2个需要采用从接地电位提升了的直流偏置电路，所以还存在成本变得非常高的问题。另一方面，作为其他的启动方法，还考虑与在稳态的振荡动作时进行动作的开关元件并联地连接启动专用的开关元件，通过仅在启动时的恒定时间内驱动该启动专用开关元件来强制性地开始振荡的方法。根据该启动方法，虽然不产生由于附加直流偏置电路所致的上述问题，但将启动专用开关元件与原来的开关元件并联地连接，其结果，开关元件的输出电容等价地变大。开关元件的频率特性在较大程度上依赖于其输出电容，所以当输出电容变大时，有可能导致频率特性的劣化，高频区域中的增益下降而难以确保足够的振荡振幅。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平10-214698号公报专利文献2:日本特表2009-537829号公报专利文献3:美国专利第7852471号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种无需设置对开关元件的控制端子施加直流偏置电压的直流偏置电路，并且也无需与开关元件并联地设置启动用的开关兀件，就能够成本低廉且稳定地开始自激振荡的尚频振荡电路。解决技术问题的技术手段为了解决上述问题而完成的本专利技术涉及一种自激方式的高频振荡电路，该高频振荡电路具备:直流电压源、包括线圈与电容器的LC共振电路、包括对从所述直流电压源供给的直流电力进行切换施加到所述LC共振电路的开关元件的开关电路、以及由在所述LC共振电路中包括的初级绕组与为了使所述开关元件导通/截止而连接到该开关元件的控制端子的次级绕组所构成的变压器，所述高频振荡电路的特征在于，具备:a)启动用变压器，在所述LC共振电路中连接了次级绕组；以及b)启动单兀，为了使该尚频振荡电路的自激振荡开始，在启动时的一定期间内，对所述启动用变压器的初级绕组供给接近于所述LC共振电路的共振频率的频率的高频电流。在本专利技术的高频振荡电路用于ICP发光分析装置的等离子体生成的情况下，在上述LC共振电路中包括的线圈是等离子体生成用的感应线圈。另外，在本专利技术的高频振荡电路中，开关电路是例如使用了多个的开关元件的半桥驱动电路或者全桥驱动电路。另外，开关元件通常是半导体开关元件，典型的是MOSFET。另外，上述启动单元LC只要能够产生接近于共振电路的共振频率的频率的信号，则可以是任何结构，能够采用例如将启动用变压器的初级绕组装入到共振电路的克拉普振荡电路等。S卩，在本专利技术的高频振荡电路中，例如与装入了等离子体生成用的感应线圈的主LC共振电路独立地，设置与该LC共振电路的一部分磁耦合的、换而言之电绝缘了的振荡电路，作为启动单元。然后，仅在启动时的一定期间内使该振荡电路动作，由此，对主LC共振电路供给高频电流，促进自激振荡。如果通过主LC共振电路以及开关电路而达到稳定的振荡状态，则使启动单元中的振荡停止而将该单元实质地分离即可。此外，当通过启动单元所进行的启动动作而在该高频振荡电路中开始自激振荡时，由于通过该自激振荡而在主LC共振电路中流过的电流，相反地经由启动用变压器而在启动单元的振荡电路中感应出过大的电流，有可能导致该振荡电路中的元件损坏。因此，为了避免这种情况，将所述启动单元设成以所述启动用变压器的初级绕组作为共振电路的一部分的尚频LC振荡电路，还包括将所述尚频LC振荡电路内的共振电路的电阻值在自激振荡开始后切换成比之前更大的值的电阻值切当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自激方式的高频振荡电路，该高频振荡电路具备：直流电压源、包括线圈与电容器的LC共振电路、包括对从所述直流电压源供给的直流电力进行切换施加到所述LC共振电路的开关元件的开关电路、以及由在所述LC共振电路中包括的初级绕组、与为了使所述开关元件导通/截止而连接到该开关元件的控制端子的次级绕组所构成的变压器，所述高频振荡电路的特征在于，具备：a)启动用变压器，在所述LC共振电路中连接了次级绕组；以及b)启动单元，为了使该高频振荡电路的自激振荡开始，在启动时的一定期间内，对所述启动用变压器的初级绕组供给接近于所述LC共振电路的共振频率的频率的高频电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：土生俊也，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP