МОЩНАЯ РАДИОТЕХНИКА

Домой

Особенности работы ВЧ генераторов на ионно-плазменные нагрузки

Сначала следует отметить жирным шрифтом очень важный момент для всей без исключения активной ВЧ техники, в число которой входят усилители и генераторы. Они крайне чувствительны к стабильности ВЧ нагрузки, т.е. к отклонению параметров нагрузки от заложенных при расчете ВЧ генератора / усилителя. Фактически это один параметр - входной импеданс (комплексное сопротивление). Конечно, разные варианты изделий, базирующиеся на разных технологиях (линейный тракт, ключевой полумост, Н-мост, с вентилями или без них), по-разному реагируют на колебания нагрузки, но все плохо или очень плохо. В 95% случаев выход из строя ВЧ генераторов вызван неисправностями или сильными отклонениями от заданных параметров ВЧ нагрузки.


Плазменные нагрузки, как и все газоразрядные нагрузки, являются крайне неустойчивыми и для ВЧ генераторов / усилителей представляют наибольшую проблему среди прочих. Их отличает от резистивных следующее:
  • нелинейность;
  • инерционность;
  • проблема пуска;
  • более высокая вероятность дуговых пробоев и срыва плазмы.
Нелинейность нагрузки проявляется в том, что ее входной импеданс зависит от вкладываемой мощности. Так как у любого ВЧ генератора выходная мощность зависит от импеданса нагрузки получаем следующее: изменяется мощность – изменяется импеданс – изменяется мощность… При наличии баланса фаз и амплитуд (вспомним критерий Найквиста) получаем условие для возникновения паразитных колебаний в системе генератор-плазма. /Классическое согласующее устройство с моторным приводом здесь можно не рассматривать, оно ни чего не меняет, т.к. частота релаксаций как правило 1...5 кГц/. Эту проблему решают путем введения в ВЧ генератор системы стабилизации мощности, и тут основной становится вторая особенность плазмы – инерционность, параметры не мгновенно меняются, а с задержкой по времени, что резко уменьшает запас устойчивости петли автомата. Это накладывает серьезные требования к построению стабилизатора. Приходится применять сложные и высокоскоростные системы ПИД-регулирования.
Усугубляется картина еще и тем, что при разных режимах, в разных установках инерционность и нелинейность сильно разнятся и в общем случае неизвестны. Это приводит к тому, что стабилизатор должен быть чрезвычайно универсальным, с "широким захватом".

Проблема пуска (поджига плазмы) обусловлена тем, что импеданс нагрузки без плазмы и с плазмой на некоторых установка различаются очень сильно. Это приводит к тому, что до поджига ВЧ генератор вынужден работать на сильно рассогласованную нагрузку с вытекающими отсюда проблемами надежности, ограничений режимов, частого срабатывания встроенных защит.

Выбор ВЧ генератора по мощности

Серийные ВЧ генераторы выпускаются в диапазоне мощностей от 600W до 5,5kW. Мощности под заказ могут составлять от единиц Ватт до 100kW.
Мощность указанная в кодировке и в номенклатуре является номинальной конструктивной мощностью. Такую мощность ВЧ генератор с технологическим запасом примерно 15% обеспечивает на "идеальную" нагрузку - чисто резистивную (безреактивную), у которой Z = (50 + j0) с отклонением активной части не более +/-5 Ом. Т.е. на нагрузку с КСВн <= 1,1.

Особенность активной ВЧ техники такой как генераторы и усилители состоит в том, что при прочих равных условиях (например, напряжение питания) его выходная мощность зависит от импеданса нагрузки. Степень зависимости определяется схемотехникой выходных каскадов.


Выбор согласующего устройства

Раздел а разработке

Примеры работы ВЧ генераторов серии GLine

Раздел а разработке