低頻半導體器件的高頻應用技術的製作方法

2023-05-13 12:21:51

專利名稱：低頻半導體器件的高頻應用技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及低頻半導體器件的髙頻應用技術。 背來技術近一個世紀以來電子管在大功率髙頻陣地一直發揮著不可替代的作用， 但是電子管畢竟成本高，制選繁，體積大，耗電多，壽命短，自從有了電晶體 後，在大多數領域中逐漸用電晶體取代電子管，可以做到體積小，重量輕，牢 固可靠，省電等一系列優點，在國防現代化和工業現代化及經濟建設中起著舉 足輕重的作用，但是在大功率高頻領域還是用電子管。 發明內容本發明的目的是用低頻半導體器件實現衛星電站中的微波大功率發生 器，它壽命長，造價低，性能穩定可靠，效率髙，頻率髙，功率大，體積小， 重量輕。用低頻半導體器件做高頻工作，現以衛星電站大功率微波發生器的設計原理作以說明對照圖2、

圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖9作以說 明先由Ds、 D6、 D7、 D8組成第一個整流橋，由D" D2、 D3、 04組成第二個整流 橋，第一個整流橋的橋壁接口 ll連接整流濾波電路(C)，輸出供給振蕩輸出 電路(F)正偏電壓，再由第一整流橋、第二整流橋的共同橋壁接口 12接到 整流濾波(B)，通過電感器接口 5輸入到振蕩輸出電路(F)反偏電壓，外接 穩壓電源輸入到低頻矩波逆變器中，供給整個電路電源，開始工作。其中整流濾波(C)，整流濾波(B)，放大吸收電路(E)、放大吸收電路 (D)、振蕩輸出電路(F)分別如圖10、圖11、圖12、圖13、圖14所示。直接用低頻半導體器件做髙頻工作是行不通的，而必須提供一種特定條件，下面以太陽能衛星電站中的大功率微波發生器的設計原理作為說明，圖中 及YG2是由低頻功率電力半導體器件構成的全控有源逆變橋，有源逆變角為 180。，低頻功率器件在其中以低頻開關狀態連續吸收電路中的富裕電能，並且 YGi的有源電壓為lnv，YG2的有源電壓為2nv， Dd是由矩波電源提供的2nv整 流濾波輸出，供給電路直流電能，DC2也是一樣輸出了 3nv的直流電能。L產L 為換向電感，C" C2為換向電容。由於Dd輸出的2nv電能由Li及L2供給YG2， 而YG2的有源電壓(低頻矩波電壓)也為2nv，是等電位，故直流輸入電流為 零。所以，2nv通過L2，經接口 7、 8， YG2上各衰落lnv的電源能量給接口 7、 8提供lnv的正偏電壓，同理DC2的3nv電壓經接口 8、 7、 L,、 YG2給接口7、 8提供lnv的反偏電壓。當電路接通電源的瞬間由於衝擊和正反向偏壓的一個微小差值使系統進 入放大與振蕩狀態，由於正反向最大電壓U-lnv，故放大振蕩的髙頻正弦波的 最大值在L。.兩端為lnv，並由Q 、 P端輸出。調整L。或C。的大小，即可改變Q、 P的輸出頻率。由于振蕩每正、負半周電源都提供l/2Imlnv的放大能量，故諧振頻率不能直接用經典f>l/2 7T《LC理論公式計算，而為f=kf。=k/2 7T vXc，同樣特性阻抗也不能用P。 -vOVc計算，而為p-p。/ k' -《L/C /k、經初步測量k 約在17. 93-45. 8之間，K約在23. 7左右，值得指出的是在電壓一定的情況下。(試驗表明供電電壓升高或降低將引起輸出頻率的升髙與降低)，換向電感 L產L,當同時增大或減少L""的電感量時，k及k'的數值也將發生變化。 如果K-4 5.8， f。-30mHz，p。-1000Q， K' =23.7則此時f=kf。=45. 8 x 30mHz-1. 374GHz p = p。 /K' -1000Q/23. 7 此時L-5. 3uH， C=5. 3P由手接口 8、 7諧振電路電能損失很小，且富裕能量由Y仏,YG2回授給矩波 電源中，由上述結果L=5. 3UH，C=5. 3P可知，接口 8、 7諧振頻為1. 374GHz， 並為集中參數的電容電感，故理想效率為90%左右，這樣髙的效率和頻率在集 中參數方面，這是經典理論無法實現的。(半導體方面，現在全世界做到GHz 最髙效率為36%，並且功率做不大)，本技術由於用的全是低頻電力電子器件， 可並聯，故功率要做多大可做多大，不受功率限制，且造價很低，壽命很長， 性能穩定可靠，以解決能源安全及危機等方面的實際要求。如果現有分布參數的電感電容的頻率可做到300GHz (f。)，則用這一新技 術即可將頻率提升45.8倍，即提升到13740GHz，這在軍事及通訊等領域意義 重大。各種發電機大功率髙頻模塊或集成電路原理如圖1所示，圖3到圖9是 圖1的分圖。先由Ds、 D6、 D7、 Ds組成第一個整流橋，由"、D2、 D3、 D4組成第 二個整流橋，第一個整流橋的橋壁接口 ll連接整流濾波(C)，然後再連接接 口 S輸出供給振蕩切換電路(F)正偏電壓inv，再由第一個、第二個整流橋的共同橋壁接口 12接到整流濾波(B)，由接口 7給振蕩切換電路(F)提供反 偏電壓，由外接穩壓電源輸入到低頻矩波逆變器(A)中，供給整個電路電源， 開始工作。當TFsr為視頻信號時，則音頻調頻控制器TPL開關按音頻信號切 換電容完成，可實現音頻調頻、視頻信號調幅的射頻髙頻要求，各種電視發射機就是這種模式；當TFsr為音頻，TPL為跳頻模式時，則射頻'為調幅跳頻發射，為中短波 等波段的閉密通信模式。當TPL、 TP^都不用，則將TFsr改為脈衝輸入時為雷達發射機，為各種雷達發射機模式。所以這一技術可覆蓋整個無線電領域及工業上的髙頻感應加熱、焊接、 介質加熱等領域，可以實現髙效率，高頻率、強功率。 低頻半導體器件的髙頻應用技術應用在兩方面一、 在各種發射機大功率髙頻模塊或集成電路中的應用圖1為各種發射機大功率髙頻模塊或集成電路中應用的原理圖，整流濾波(C)、 整流濾波(B)、調幅電感變壓器(BT)、放大吸收隔離(E)、放大吸收隔離(D)、 振蕩切換電路(F)、低頻矩波逆變器(A)分別如圖3、圖4、圖5、圖6 、 圖7、圖8和圖9所示。先由Ds、 D6、 D7、 Ds組成第一個整流橋，由D,、 D2、 D3、 D4組成第二整流橋，第一個整流橋的橋壁接口 ll連接整流濾波(C)，然後再 接接口 8輸出供給振蕩切換電路(F)正偏電壓lnv，再由第一個整流橋、第二 個整流橋的共同橋壁接口 12接到整流濾波(B)，由接口 7給振蕩切換電斷F ) 提供反偏電壓，由外接穩壓電源輸入到低頻矩波逆變器(A)中，供給整個 電路電源，開始工作。二、 在能源，感應加熱，介質加熱，髙頻焊接中的應用。 圖2是在能源，感應加熱，介質加熱，高頻焊接中應用的原理圖，圖2中的整流濾波(C )、整流濾波(B )、放大吸收電路(E )、放大吸收電路(D )、 振蕩輸出電路(F )分別如圖1 0、圖11、.圖12、圖13、圖1 4所示。先由Ds、 D6、 D7、 Ds組成第一個整流橋，由Dh D2、 D3、 04組成第 二個整流橋，第一個整流橋的橋壁接口 1 l連接整流濾波電路(C )，輸出供 給振蕩輸出電路(F)正偏電壓，再由第一整流橋、第二整流橋的共同橋壁 接口 1 2接到整流濾波(B )，通過電感器接口 5輸入到振蕩輸出電路(F ) 反偏電壓，外接穩壓電源輸入到低頻矩波逆變器U)中，供給整個電路電源， 開始工作。本發明的優點是用低頻半導體器件實現衛星電站中的微波大功率發生 器，它壽命長，造價低，性能穩定可靠，效率高，頻率高，功率大，體積小， 重量輕。 附困說明圖i是在各種發射機大功率高頻模塊或集成電路中應用原理圖；圖2是在能源，感應加熱，介質加熱，高頻焊接中應用原理圖；圖3是整流濾波(C)圖；圖4是整流濾波(B)圖；圖5是調幅電感變壓器(Bt)圖；圖6是放大吸收隔離(E)圖；圖7是放大吸收隔離(D)圖；圖8是振蕩切換電路(F)圖；圖9是低頻矩波逆變器(A)圖；圖IO是整流濾波(C)圖；圖ll是整流濾波(B)圖；圖12是放大吸收電路(E)圖；圖13是放大吸收電路(D)圖； 圖14是振蕩輸出電路(F)圖。其中圖3到圖9為圖1的分圖，圖9到圖14為圖2的分圖。 圖l、圖2中的數字標號1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13 為電路與外電路的接口，^為YG" YG2的符號表示。
具體實施方式
實施例一低頻半導體器件的高頻應用技術應用在高頻感應加熱。 對照圖2及圖2的圖9到圖14的分圖加以說明具體實施方式
。 先由D" D6、 D7、 D8組成第一個整流橋，由Di、 D2、 D3、 1)4組成第二個整流橋， 第一個整流橋的橋壁接口 ll連接整流濾波(C)，輸出供給振蕩輸出電路(F) 矩波正偏電壓，再由第一整流橋、第二整流橋的共同橋壁接口 12接到整流濾 波(B)，通過電感器接口 5輸入到振蕩輸出電路(F)反偏電壓，外接穩壓電 源，輸入到低頻矩波逆變器(A)中，供給整個電路電源，開始工作，由振蕩 輸出電路(F)中的Q、 P端輸出高頻電能。實施例二，低頻半導體器件的髙頻應用技術應用在跳頻發射機。 對照圖1及圖1的圖3到圖9的分圖加以說明具體實施方式
。 先由Ds、 D6、 D7、 D8組成第一個整流橋，由Di、 D2、 D3、 04組成第二個整流橋， 第一個整流橋的橋壁接口 ll連接整流濾波(C),然後再接接口 8輸出供給振 蕩切換電路(F)正偏電壓lnv，再由第一個整流橋、第二個整流橋的共同橋壁 接口 12接到整流濾波(B)，由接口 7給振蕩切換電路(F)提供反偏電壓， 圖(8)中Kr--Ks，d—C、.由外接穩壓電源輸入到低頻矩波逆變器(A)中，供 給整個電路電源，開始工作，由Q、 P端輸出跳頻調頻高頻電能。
權利要求
1. 低頻半導體器件的高頻應用技術，其特徵在於頻率的計算方法與波阻的計算方法為f＝kf0＝k/2π√Lc，ρ＝ρo/k′＝√L/c/k′，k及k′為經驗係數，L、C為接口諧振電路的實際參數，改變L、C的數值即可改變頻率f，波阻ρ的數值。
2、 低頻半導體器件的高頻應用技術在能源，感應加熱，介質加熱，髙頻 焊接中的應用，其特徵在於，由D" D6、 D7、 Ds組成第一個整流橋，Di、 D2、 D3、 D4組成第二個整流橋，第一個整流橋的橋壁接口 ll與整流濾波(C)連接，輸 出接到振蕩輸出電路(F)的接口 8，第一個整流橋、第二個整流橋的共同橋 壁接口 12與整流濾波(B)連接，輸出給電感器接口 5,由振蕩輸出電路(F) 輸出高頻能量；振蕩輸出電路(F)由接口 5經電桿L連接到接口 7，再由接口 7連接到 L的接口 3端，電容C。的一端接口 8與外電路連接，另一端連接L。到電桿器 的接口 7端；放大吸收電路(D)由Yk與C2組成，接口 4與接口 IO端與外電路連接， 其中Y化的電壓為2nv;放大吸收電路(E)由YGi與C2組成，接口 9和接口 6端與外電路連接， 其中YGi的電壓為lnv;由低頻矩波逆變器(A)提供能量，輸出給YGi的lnv的電壓，輸出給YG2 的2nv的電壓，整流濾波(C)由a、 b端輸出，整流濾波(B)由c、 d端輸 出2nv的電壓。
3、 低頻半導體器件的髙頻應用技術在各種發射機大功率高頻模塊或集成 電路中的應用，其特徵在於，由Ds、 D6、 D7、 Ds組成第一個整流橋，"、D2、 D3、D4組成第二個整流橋，第一個整流橋的的橋壁接口 ll與整流濾波電路(C)連 接，輸出接到振蕩切換電路(F)的接口 8，第一個整流橋、第二個整流橋共 同橋壁接口 12與整流濾波(B)連接到接口 7,由振蕩切換電路(F)輸出射 頻功率；其中第一個整流橋內的接口 10、 3連接的是放大吸收隔離(D)，由D。2連 接YG2、 C2，由接口10連接外電路，YG2的電壓為2nv;第二個整流橋內的接口 5、9連接的是放大吸收隔離(E),由^連接YG,、 d，由接口9連接外電路，Yd的電壓為lnv;第一個整流橋內的調幅電感變壓器(BT)和第二個整流橋內的調幅電感變 壓器(BT)是一個變壓器，接口 4為正極，接口 3為負極，接口 6為正極，接 口5為負極，通過磁心到初級TFsr;接口 8連接振蕩切換電路(F )，其中C。連接電桿L， C。並通過b到kn，並連d到Cn,由輸出電路Q、 P的P端連接電容切換電路，b到kn， d到C"並由Q、P端輸出射頻功率；由低頻矩波逆變器(A)提供能量，輸出給Yd的lnv的電壓，輸出給YG2的 2nv的電壓，整流濾波(C)由a、 b輸出，整流濾波(B)由c、 d輸出2nv 的電壓。
全文摘要
本發明給出了低頻半導體器件的高頻應用技術，波頻和波阻的計算方法為f＝kf0＝k/2π√Lc，ρ＝ρo/k′＝√L/c/k′在各種發射機大功率高頻模塊或集成電路中應用時，先組成兩個整流橋，第一整流橋連接整流濾波(C)，輸出供給振蕩切換電路(F)正偏電壓1nv，再由兩個整流橋的共同橋壁接到整流濾波(B)，由振蕩切換電路(F)提供反偏電壓。在能源、感應加熱，介質加熱，高頻焊接中應用時，先組成兩個整流橋，第一個整流橋連接整流濾波電路(C)，輸出供給振蕩輸出電路(F)正偏電壓，再由兩個整流橋的共同橋壁接到整流濾波(B)，通過電感器輸入到振蕩輸出電路(F)反偏電壓。本產品壽命長，造價低，性能穩定可靠，效率高，頻率高，功率大，體積小，重量輕。
文檔編號H02M1/00GK101237218SQ20071001734
公開日2008年8月6日 申請日期2007年2月2日 優先權日2007年2月2日
發明者郭寶安 申請人:郭寶安