专利名称：低频半导体器件的高频应用技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及低频半导体器件的髙频应用技术。 背来技术近一个世纪以来电子管在大功率髙频阵地一直发挥着不可替代的作用， 但是电子管毕竟成本高，制选繁，体积大，耗电多，寿命短，自从有了晶体管 后，在大多数领域中逐渐用晶体管取代电子管，可以做到体积小，重量轻，牢 固可靠，省电等一系列优点，在国防现代化和工业现代化及经济建设中起着举 足轻重的作用，但是在大功率高频领域还是用电子管。 发明内容本发明的目的是用低频半导体器件实现卫星电站中的微波大功率发生 器，它寿命长，造价低，性能稳定可靠，效率髙，频率髙，功率大，体积小， 重量轻。用低频半导体器件做高频工作，现以卫星电站大功率微波发生器的设计原理作以说明对照图2、
图10、图11、图12、图13、图14、图9作以说 明先由Ds、 D6、 D7、 D8组成第一个整流桥，由D" D2、 D3、 04组成第二个整流 桥，第一个整流桥的桥壁接口 ll连接整流滤波电路(C)，输出供给振荡输出 电路(F)正偏电压，再由第一整流桥、第二整流桥的共同桥壁接口 12接到 整流滤波(B)，通过电感器接口 5输入到振荡输出电路(F)反偏电压，外接 稳压电源输入到低频矩波逆变器中，供给整个电路电源，开始工作。其中整流滤波(C)，整流滤波(B)，放大吸收电路(E)、放大吸收电路 (D)、振荡输出电路(F)分别如图10、图11、图12、图13、图14所示。直接用低频半导体器件做髙频工作是行不通的，而必须提供一种特定条件，下面以太阳能卫星电站中的大功率微波发生器的设计原理作为说明，图中 及YG2是由低频功率电力半导体器件构成的全控有源逆变桥，有源逆变角为 180。，低频功率器件在其中以低频开关状态连续吸收电路中的富裕电能，并且 YGi的有源电压为lnv，YG2的有源电压为2nv， Dd是由矩波电源提供的2nv整 流滤波输出，供给电路直流电能，DC2也是一样输出了 3nv的直流电能。L产L 为换向电感，C" C2为换向电容。由于Dd输出的2nv电能由Li及L2供给YG2， 而YG2的有源电压(低频矩波电压)也为2nv，是等电位，故直流输入电流为 零。所以，2nv通过L2，经接口 7、 8， YG2上各衰落lnv的电源能量给接口 7、 8提供lnv的正偏电压，同理DC2的3nv电压经接口 8、 7、 L,、 YG2给接口7、 8提供lnv的反偏电压。当电路接通电源的瞬间由于冲击和正反向偏压的一个微小差值使系统进 入放大与振荡状态，由于正反向最大电压U-lnv，故放大振荡的髙频正弦波的 最大值在L。.两端为lnv，并由Q 、 P端输出。调整L。或C。的大小，即可改变Q、 P的输出频率。由于振荡每正、负半周电源都提供l/2Imlnv的放大能量，故谐振频率不能直接用经典f>l/2 7T《LC理论公式计算，而为f=kf。=k/2 7T vXc，同样特性阻抗也不能用P。 -vOVc计算，而为p-p。/ k' -《L/C /k、经初步测量k 约在17. 93-45. 8之间，K约在23. 7左右，值得指出的是在电压一定的情况下。(试验表明供电电压升高或降低将引起输出频率的升髙与降低)，换向电感 L产L,当同时增大或减少L""的电感量时，k及k'的数值也将发生变化。 如果K-4 5.8， f。-30mHz，p。-1000Q， K' =23.7则此时f=kf。=45. 8 x 30mHz-1. 374GHz p = p。 /K' -1000Q/23. 7 此时L-5. 3uH， C=5. 3P由手接口 8、 7谐振电路电能损失很小，且富裕能量由Y仏,YG2回授给矩波 电源中，由上述结果L=5. 3UH，C=5. 3P可知，接口 8、 7谐振频为1. 374GHz， 并为集中参数的电容电感，故理想效率为90%左右，这样髙的效率和频率在集 中参数方面，这是经典理论无法实现的。(半导体方面，现在全世界做到GHz 最髙效率为36%，并且功率做不大)，本技术由于用的全是低频电力电子器件， 可并联，故功率要做多大可做多大，不受功率限制，且造价很低，寿命很长， 性能稳定可靠，以解决能源安全及危机等方面的实际要求。如果现有分布参数的电感电容的频率可做到300GHz (f。)，则用这一新技 术即可将频率提升45.8倍，即提升到13740GHz，这在军事及通讯等领域意义 重大。各种发电机大功率髙频模块或集成电路原理如图1所示，图3到图9是 图1的分图。先由Ds、 D6、 D7、 Ds组成第一个整流桥，由"、D2、 D3、 D4组成第 二个整流桥，第一个整流桥的桥壁接口 ll连接整流滤波(C)，然后再连接接 口 S输出供给振荡切换电路(F)正偏电压inv，再由第一个、第二个整流桥的共同桥壁接口 12接到整流滤波(B)，由接口 7给振荡切换电路(F)提供反 偏电压，由外接稳压电源输入到低频矩波逆变器(A)中，供给整个电路电源， 开始工作。当TFsr为视频信号时，则音频调频控制器TPL开关按音频信号切 换电容完成，可实现音频调频、视频信号调幅的射频髙频要求，各种电视发射机就是这种模式；当TFsr为音频，TPL为跳频模式时，则射频'为调幅跳频发射，为中短波 等波段的闭密通信模式。当TPL、 TP^都不用，则将TFsr改为脉冲输入时为雷达发射机，为各种雷达发射机模式。所以这一技术可覆盖整个无线电领域及工业上的髙频感应加热、焊接、 介质加热等领域，可以实现髙效率，高频率、强功率。 低频半导体器件的髙频应用技术应用在两方面一、 在各种发射机大功率髙频模块或集成电路中的应用图1为各种发射机大功率髙频模块或集成电路中应用的原理图，整流滤波(C)、 整流滤波(B)、调幅电感变压器(BT)、放大吸收隔离(E)、放大吸收隔离(D)、 振荡切换电路(F)、低频矩波逆变器(A)分别如图3、图4、图5、图6 、 图7、图8和图9所示。先由Ds、 D6、 D7、 Ds组成第一个整流桥，由D,、 D2、 D3、 D4组成第二整流桥，第一个整流桥的桥壁接口 ll连接整流滤波(C)，然后再 接接口 8输出供给振荡切换电路(F)正偏电压lnv，再由第一个整流桥、第二 个整流桥的共同桥壁接口 12接到整流滤波(B)，由接口 7给振荡切换电斷F ) 提供反偏电压，由外接稳压电源输入到低频矩波逆变器(A)中，供给整个 电路电源，开始工作。二、 在能源，感应加热，介质加热，髙频焊接中的应用。 图2是在能源，感应加热，介质加热，高频焊接中应用的原理图，图2中的整流滤波(C )、整流滤波(B )、放大吸收电路(E )、放大吸收电路(D )、 振荡输出电路(F )分别如图1 0、图11、.图12、图13、图1 4所示。先由Ds、 D6、 D7、 Ds组成第一个整流桥，由Dh D2、 D3、 04组成第 二个整流桥，第一个整流桥的桥壁接口 1 l连接整流滤波电路(C )，输出供 给振荡输出电路(F)正偏电压，再由第一整流桥、第二整流桥的共同桥壁 接口 1 2接到整流滤波(B )，通过电感器接口 5输入到振荡输出电路(F ) 反偏电压，外接稳压电源输入到低频矩波逆变器U)中，供给整个电路电源， 开始工作。本发明的优点是用低频半导体器件实现卫星电站中的微波大功率发生 器，它寿命长，造价低，性能稳定可靠，效率高，频率高，功率大，体积小， 重量轻。 附困说明图i是在各种发射机大功率高频模块或集成电路中应用原理图；图2是在能源，感应加热，介质加热，高频焊接中应用原理图；图3是整流滤波(C)图；图4是整流滤波(B)图；图5是调幅电感变压器(Bt)图；图6是放大吸收隔离(E)图；图7是放大吸收隔离(D)图；图8是振荡切换电路(F)图；图9是低频矩波逆变器(A)图；图IO是整流滤波(C)图；图ll是整流滤波(B)图；图12是放大吸收电路(E)图；图13是放大吸收电路(D)图； 图14是振荡输出电路(F)图。其中图3到图9为图1的分图，图9到图14为图2的分图。 图l、图2中的数字标号1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13 为电路与外电路的接口，^为YG" YG2的符号表示。
具体实施方式
实施例一低频半导体器件的高频应用技术应用在高频感应加热。 对照图2及图2的图9到图14的分图加以说明具体实施方式
。 先由D" D6、 D7、 D8组成第一个整流桥，由Di、 D2、 D3、 1)4组成第二个整流桥， 第一个整流桥的桥壁接口 ll连接整流滤波(C)，输出供给振荡输出电路(F) 矩波正偏电压，再由第一整流桥、第二整流桥的共同桥壁接口 12接到整流滤 波(B)，通过电感器接口 5输入到振荡输出电路(F)反偏电压，外接稳压电 源，输入到低频矩波逆变器(A)中，供给整个电路电源，开始工作，由振荡 输出电路(F)中的Q、 P端输出高频电能。实施例二，低频半导体器件的髙频应用技术应用在跳频发射机。 对照图1及图1的图3到图9的分图加以说明具体实施方式
。 先由Ds、 D6、 D7、 D8组成第一个整流桥，由Di、 D2、 D3、 04组成第二个整流桥， 第一个整流桥的桥壁接口 ll连接整流滤波(C),然后再接接口 8输出供给振 荡切换电路(F)正偏电压lnv，再由第一个整流桥、第二个整流桥的共同桥壁 接口 12接到整流滤波(B)，由接口 7给振荡切换电路(F)提供反偏电压， 图(8)中Kr--Ks，d—C、.由外接稳压电源输入到低频矩波逆变器(A)中，供 给整个电路电源，开始工作，由Q、 P端输出跳频调频高频电能。
权利要求
1. 低频半导体器件的高频应用技术，其特征在于频率的计算方法与波阻的计算方法为f＝kf0＝k/2π√Lc，ρ＝ρo/k′＝√L/c/k′，k及k′为经验系数，L、C为接口谐振电路的实际参数，改变L、C的数值即可改变频率f，波阻ρ的数值。
2、 低频半导体器件的高频应用技术在能源，感应加热，介质加热，髙频 焊接中的应用，其特征在于，由D" D6、 D7、 Ds组成第一个整流桥，Di、 D2、 D3、 D4组成第二个整流桥，第一个整流桥的桥壁接口 ll与整流滤波(C)连接，输 出接到振荡输出电路(F)的接口 8，第一个整流桥、第二个整流桥的共同桥 壁接口 12与整流滤波(B)连接，输出给电感器接口 5,由振荡输出电路(F) 输出高频能量；振荡输出电路(F)由接口 5经电杆L连接到接口 7，再由接口 7连接到 L的接口 3端，电容C。的一端接口 8与外电路连接，另一端连接L。到电杆器 的接口 7端；放大吸收电路(D)由Yk与C2组成，接口 4与接口 IO端与外电路连接， 其中Y化的电压为2nv;放大吸收电路(E)由YGi与C2组成，接口 9和接口 6端与外电路连接， 其中YGi的电压为lnv;由低频矩波逆变器(A)提供能量，输出给YGi的lnv的电压，输出给YG2 的2nv的电压，整流滤波(C)由a、 b端输出，整流滤波(B)由c、 d端输 出2nv的电压。
3、 低频半导体器件的髙频应用技术在各种发射机大功率高频模块或集成 电路中的应用，其特征在于，由Ds、 D6、 D7、 Ds组成第一个整流桥，"、D2、 D3、D4组成第二个整流桥，第一个整流桥的的桥壁接口 ll与整流滤波电路(C)连 接，输出接到振荡切换电路(F)的接口 8，第一个整流桥、第二个整流桥共 同桥壁接口 12与整流滤波(B)连接到接口 7,由振荡切换电路(F)输出射 频功率；其中第一个整流桥内的接口 10、 3连接的是放大吸收隔离(D)，由D。2连 接YG2、 C2，由接口10连接外电路，YG2的电压为2nv;第二个整流桥内的接口 5、9连接的是放大吸收隔离(E),由^连接YG,、 d，由接口9连接外电路，Yd的电压为lnv;第一个整流桥内的调幅电感变压器(BT)和第二个整流桥内的调幅电感变 压器(BT)是一个变压器，接口 4为正极，接口 3为负极，接口 6为正极，接 口5为负极，通过磁心到初级TFsr;接口 8连接振荡切换电路(F )，其中C。连接电杆L， C。并通过b到kn，并连d到Cn,由输出电路Q、 P的P端连接电容切换电路，b到kn， d到C"并由Q、P端输出射频功率；由低频矩波逆变器(A)提供能量，输出给Yd的lnv的电压，输出给YG2的 2nv的电压，整流滤波(C)由a、 b输出，整流滤波(B)由c、 d输出2nv 的电压。
全文摘要
本发明给出了低频半导体器件的高频应用技术，波频和波阻的计算方法为f＝kf<sub>0</sub>＝k/2π√Lc，ρ＝ρ<sub>o</sub>/k′＝√L/c/k′在各种发射机大功率高频模块或集成电路中应用时，先组成两个整流桥，第一整流桥连接整流滤波(C)，输出供给振荡切换电路(F)正偏电压1nv，再由两个整流桥的共同桥壁接到整流滤波(B)，由振荡切换电路(F)提供反偏电压。在能源、感应加热，介质加热，高频焊接中应用时，先组成两个整流桥，第一个整流桥连接整流滤波电路(C)，输出供给振荡输出电路(F)正偏电压，再由两个整流桥的共同桥壁接到整流滤波(B)，通过电感器输入到振荡输出电路(F)反偏电压。本产品寿命长，造价低，性能稳定可靠，效率高，频率高，功率大，体积小，重量轻。
文档编号H02M1/00GK101237218SQ20071001734
公开日2008年8月6日 申请日期2007年2月2日 优先权日2007年2月2日
发明者郭宝安 申请人:郭宝安