CN106169881A - 一种基于dds的碰撞反应池射频电源 - Google Patents
一种基于dds的碰撞反应池射频电源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106169881A CN106169881A CN201610603012.2A CN201610603012A CN106169881A CN 106169881 A CN106169881 A CN 106169881A CN 201610603012 A CN201610603012 A CN 201610603012A CN 106169881 A CN106169881 A CN 106169881A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- dds
- signal
- frequency
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/4807—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode having a high frequency intermediate AC stage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/022—Circuit arrangements, e.g. for generating deviation currents or voltages ; Components associated with high voltage supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/4826—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode operating from a resonant DC source, i.e. the DC input voltage varies periodically, e.g. resonant DC-link inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/4815—Resonant converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
一种基于DDS的碰撞反应池射频电源,属于测试分析仪器射频电源领域。包括控制电路、直流电源、DDS信号发生电路、驱动电路、放大电路、LC谐振电路。所述基于DDS的碰撞反应池射频电源,由控制电路控制DDS信号发生电路产生特定频率的信号,该信号经驱动电路和放大电路后,通过线圈耦合至LC谐振电路,LC谐振电路的电路参数由DDS信号的频率和最终输出信号的幅值确定。最终输出两路幅值相等、相位相差180度的射频信号,其频率可从几百kHz到几MHz,频率分辨率可达1Hz,幅值可从零到上千伏特。该射频电源适用于质谱仪的多极杆碰撞反应池或者其它基于多极杆的离子整形装置。
Description
技术领域
本发明属于测试分析仪器射频电源领域,特别涉及一种基于DDS的碰撞反应池射频电源。该射频电源适用于质谱仪的多极杆碰撞反应池或者其它基于多极杆的离子整形装置。
背景技术
目前,质谱仪在快速检测领域得到了广泛应用,几乎可以检测元素周期表中所有的元素。而六极杆碰撞反应池、八极杆碰撞反应池以及其它多极杆碰撞反应池技术的应用,又使得其在同位素测试领域中占有独一无二的地位。
在质谱仪的多极杆碰撞反应池中,等离子体和碰撞气发生剧烈碰撞,碰撞之后,离子的动能分布从几eV降低到0.1eV左右,这将使得碰撞后的离子传输效率大大增加,同质异位素干扰被明显降低,同位素比值测试精度和检出限能被显著改善。而提供这种碰撞所需的动力源来自于碰撞反应池射频电源,实验表明,碰撞反应池射频电源质量的好坏直接影响质谱仪的检测结果,其中频率和幅值是衡量碰撞反应池射频电源的重要指标,而传统的碰撞反应池射频电源通常利用自谐振电路产生射频信号。有实验结果表明碰撞反应池射频电源的频率对离子通过率具有很大的影响。但是,由于碰撞反应池中多极杆负载的不断变化,单纯地依靠自谐振产生射频信号,很难保证振荡频率的一致性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于DDS的碰撞反应池射频电源,解决了上述现有技术中的由于碰撞反应池中多极杆负载的不断变化,单纯地依靠自谐振产生射频信号,很难保证振荡频率的一致性等问题;可以很好地保证碰撞反应池射频电源信号频率的一致性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明包括控制电路1,直流电源2,DDS信号发生电路3,驱动电路4,放大电路5以及LC谐振电路6。控制电路1连接直流电源2和DDS信号发生电路3,DDS信号发生电路3连接驱动电路4,驱动电路4连接放大电路5,放大电路5连接LC谐振电路6。LC谐振电路6是磁环变压器先并联电容器、再串联电感器的结构。DDS信号发生电路3产生300KHz~3MHz的正弦信号,该信号经驱动电路4和放大电路5后通过线圈耦合至LC谐振电路6,LC谐振电路6的电路参数由DDS信号的频率和最终输出信号的幅值确定。最终输出两路幅值相等、相位相差180度的射频信号,其频率可从几百kHz到几MHz,频率分辨率可达1Hz,幅值范围为0~1KV。
本发明所述的控制电路1控制各个模块的电压输出以及DDS信号的产生。
本发明所述的直流电源2为DDS信号发生电路3、驱动电路4、放大电路5、LC谐振电路6提供直流工作电压。
本发明所述的DDS信号的频率决定了多极杆射频电源的工作频率。
本发明所述的驱动电路4放大DDS产生的信号以驱动后级的功率放大电路。
本发明所述放大电路5采用MOSFET,以电压控制输出电流,产生一定功率的输出信号,进而控制LC谐振电路输出信号的幅值。
本发明所述的LC谐振电路6谐振于DDS信号频率附近。最终输出两路幅值相等、相位相差180度的射频信号,其频率可从几百kHz到几MHz,频率分辨率可达1Hz,幅值可从零到上千伏特。
有益效果
本发明对已有技术具有以下创新点:
1、将DDS技术与现有的碰撞反应池射频电源技术相结合;
2、频率控制更加精准,其频率特性明显优于传统的自谐振方式的碰撞反应池射频电源;
3、采用大功率驱动电路,可以使输出信号的幅值达上千伏特。
本发明对已有技术具有以下显著优点:
1、DDS技术的运用解决了传统自谐振碰撞反应池射频电源频率不一致的问题;
2、基于DDS高精度,频率可调节的特点,可以在不改变电路结构的情况下,只改变DDS输出的信号频率来满足实际工程中的需要;
3、输出信号幅值范围大,可从零到上千伏特。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能更清楚地了解本发明的技术手段,并可依照说明书内容予以实施,以下配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的一个实施例的总体框架图。
图2为本发明的一个实施例图1的DDS信号发生电路的一个实施例的框图。
图3为本发明的一个实施例图1的驱动电路和放大电路的一个实施例的示意图。
图4为本发明的一个实施例图1的LC谐振电路的一个实施例的示意图。
图5为本发明的一个实施例的测试结果图1。
图6为本发明的一个实施例的测试结果图2。
图中:控制电路1、直流电源2、DDS信号发生电路3、驱动电路4、放大电路5、LC谐振电路6、MCU控制器7、DDS芯片8(DDS芯片AD9850)、椭圆低通滤波电路9、电源管理10、参考时钟11;电阻R1~R9,电容器C1~C7,电感L1~L7,NPN型三极管Q1~Q4,MOSFET功放管Q5,变压器T1,偏置电平RF-LEVEL,六极杆偏置电压HexDC,六极杆两路输出信号Hex1~Hex2,DDS输出信号DDS-OUT,MOSFET功放管输出信号RFOUT,接地端GND。相同的附图标记指的是遍及附图的对应部分。
具体实施方式
本发明涉及碰撞反应池射频电源技术的改进。提供具体实施例说明是为了使本领域的普通技术人员能够制造和使用本发明,并且以下说明是在专利申请及其权利要求的范围内提出的。对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造劳动性的前提下,还可以根据附图获得其他的设计。因此,本发明不限于所要具体说明的实施例,而是与在此所描述的原理和特征的最宽范围相一致。
本发明的碰撞反应池射频电源适用于六极杆碰撞反应池、八极杆碰撞反应池以及其它多极杆碰撞反应池。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明的一个实施例--基于DDS的六极杆碰撞反应池射频电源对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参照图1所示,一种基于DDS的六极杆碰撞反应池射频电源框图,包括控制电路1,直流电源2,DDS信号发生电路3,驱动电路4,放大电路5以及LC谐振电路6。所述基于DDS的六极杆碰撞反应池射频电源的各个模块的直流电压由直流电源2提供,控制电路1控制各个模块电压的输出以及DDS信号的产生,主要是控制DDS信号发生电路的信号频率。DDS信号发生电路3产生的信号经驱动电路4初步放大后进入放大电路5,驱动电路4的驱动信号是可调的。经放大电路5放大的信号经由LC谐振电路6输出两路幅值相等、相位相差180度的射频信号,其频率可从几百kHz到几MHz,频率分辨率可达1Hz,幅值可从零到上千伏特。
下面结合图2到图6对基于DDS的六极杆碰撞反应池射频电源作进一步说明。
如图2所示,为DDS信号发生电路的框图,包括MCU控制器7,DDS芯片AD98508,椭圆低通滤波器9,以及电源管理模块10和DDS参考时钟11。电源管理模块10为MCU控制器7和芯片AD9850 8提供工作电压,参考时钟11为AD9850提供工作的参考时钟,一般为温度补偿晶振,MCU控制器7控制AD9850产生特定频率的信号,该信号经椭圆低通滤波器9滤除谐波后进入驱动电路4。在替代实施例中,可以根据需要选择不同内核的控制器,DDS芯片以及这些组件和配置之外的组件和配置来实现。
如图3所示,为驱动电路4和放大电路5的示意图,本实施例中采用四只NPN型三极管Q1~Q4作为驱动电路,驱动大功率MOSFET Q5。DDS信号发生电路3产生信号DDS-OUT经由驱动电路4后进入放大电路5进行放大并输出信号RF-OUT,驱动电路输入到放大电路5的信号大小由偏置电平RF-LEVEL决定。在替代实施例中,可以根据需要选择不同数量不同类型的三极管,MOSFET芯片以及这些组件和配置之外的组件和配置来实现。
如图4所示,为LC谐振电路示意图,本实施例中采用一个变压器T1、六个电感L2~L7以及四个电容C4~C7组成LC谐振电路,它们的取值由DDS输出信号的频率决定,变压器的绕制方式决定了输出的两路信号的相位和大小。在本实施例中,变压器的两组次级绕组,绕制方向相反,匝数相同,输出的两路六极杆信号Hex1和Hex2幅值相同,相位相反。在替代实施例中,可以根据需要选择不同数量不同取值的电感和电容,采取不同的变压器绕制方式,以及这些组件和配置之外的组件和配置来实现。
如图5和图6所示,为两组不同条件下基于DDS的六极杆碰撞反应池射频电源的输出信号测试结果图。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域内的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于DDS的碰撞反应池射频电源,其特征在于,包括控制电路,直流电源,DDS信号发生电路,驱动电路,放大电路、LC谐振电路;控制电路(1)连接直流电源(2)和DDS信号发生电路(3),DDS信号发生电路(3)连接驱动电路(4),驱动电路(4)连接放大电路(5),放大电路(5)连接LC谐振电路(6);LC谐振电路(6)是磁环变压器先并联电容器、再串联电感器的结构;DDS信号发生电路(3)产生300KHz~3MHz的正弦信号,该信号经驱动电路(4)和放大电路(5)后通过线圈耦合至LC谐振电路(6),LC谐振电路(6)的电路参数由DDS信号的频率和最终输出信号的幅值确定。
2.根据权利要求1基于DDS的碰撞反应池射频电源,其特征在于,所述的控制电路(1)控制各个模块的电压输出以及DDS信号的产生。
3.根据权利要求1基于DDS的碰撞反应池射频电源,其特征在于,所述的直流电源(2)为DDS信号发生电路(3)、驱动电路(4)、放大电路(5)、LC谐振电路(6)提供直流工作电压。
4.根据权利要求1基于DDS的碰撞反应池射频电源,其特征在于,所述的DDS信号的频率决定了多极杆射频电源的工作频率。
5.根据权利要求1基于DDS的碰撞反应池射频电源,其特征在于,所述的驱动电路(4)放大DDS产生的信号以驱动后级的功率放大电路。
6.根据权利要求1基于DDS的碰撞反应池射频电源,其特征在于,所述放大电路(5)采用MOSFET,以电压控制输出电流,产生一定功率的输出信号,进而控制LC谐振电路输出信号的幅值。
7.根据权利要求1基于DDS的碰撞反应池射频电源,其特征在于,所述的LC谐振电路(6)谐振于DDS信号频率附近;最终输出两路幅值相等、相位相差180度的射频信号,其频率几百kHz到几MHz,频率分辨率达1Hz,幅值从零到上千伏特。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610603012.2A CN106169881B (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 一种基于dds的碰撞反应池射频电源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610603012.2A CN106169881B (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 一种基于dds的碰撞反应池射频电源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106169881A true CN106169881A (zh) | 2016-11-30 |
CN106169881B CN106169881B (zh) | 2019-09-27 |
Family
ID=58064999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610603012.2A Active CN106169881B (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 一种基于dds的碰撞反应池射频电源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106169881B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108008202A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-08 | 江苏天瑞仪器股份有限公司 | 一种质谱用多极杆电容的测量方法 |
CN110098103A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-06 | 天津国科医工科技发展有限公司 | 一种用于四极杆质谱仪的射频发生系统及控制方法 |
CN112671352A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-16 | 钢研纳克检测技术股份有限公司 | 一种便携式质谱仪的离子漏斗射频驱动电源 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100301952A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Micromass Uk Limited | Method For The Production Of High Amplitude RF Voltages With Control Of The Phase Angle Between Outputs |
CN103543681A (zh) * | 2013-10-29 | 2014-01-29 | 天津工业大学 | 一种应用于wpt系统的dds信号发生器 |
CN204761297U (zh) * | 2015-04-22 | 2015-11-11 | 华南理工大学 | 基于碳化硅器件的大功率宽频带超声波电源 |
CN105591528A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-05-18 | 钢研纳克检测技术有限公司 | 一种用于四极杆质谱仪的射频电源 |
-
2016
- 2016-07-27 CN CN201610603012.2A patent/CN106169881B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100301952A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Micromass Uk Limited | Method For The Production Of High Amplitude RF Voltages With Control Of The Phase Angle Between Outputs |
CN103543681A (zh) * | 2013-10-29 | 2014-01-29 | 天津工业大学 | 一种应用于wpt系统的dds信号发生器 |
CN204761297U (zh) * | 2015-04-22 | 2015-11-11 | 华南理工大学 | 基于碳化硅器件的大功率宽频带超声波电源 |
CN105591528A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-05-18 | 钢研纳克检测技术有限公司 | 一种用于四极杆质谱仪的射频电源 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
刘永谦: "电容式射频热疗的加热机制及自稳幅射频功率电源的研究", 《万方学位论文数据库》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108008202A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-08 | 江苏天瑞仪器股份有限公司 | 一种质谱用多极杆电容的测量方法 |
CN110098103A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-06 | 天津国科医工科技发展有限公司 | 一种用于四极杆质谱仪的射频发生系统及控制方法 |
CN110098103B (zh) * | 2019-05-10 | 2024-03-12 | 威高国科质谱医疗科技(天津)有限公司 | 一种用于四极杆质谱仪的射频发生系统及控制方法 |
CN112671352A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-16 | 钢研纳克检测技术股份有限公司 | 一种便携式质谱仪的离子漏斗射频驱动电源 |
CN112671352B (zh) * | 2020-11-26 | 2024-05-24 | 钢研纳克检测技术股份有限公司 | 一种便携式质谱仪的离子漏斗射频驱动电源 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106169881B (zh) | 2019-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106169881A (zh) | 一种基于dds的碰撞反应池射频电源 | |
Li et al. | Electromagnetic induction position sensor applied to anti-misalignment wireless charging for UAVs | |
CN206020511U (zh) | 一种基于罗氏线圈的电流传感器 | |
CN101253415A (zh) | 功率放大器 | |
CN110098103A (zh) | 一种用于四极杆质谱仪的射频发生系统及控制方法 | |
CN207515991U (zh) | 一种振动试验系统及基于振动试验系统的励磁电源装置 | |
CN103166330B (zh) | 一种产生多极场的可调式射频电源 | |
CN108696161A (zh) | 一种适用于四级杆质谱仪的射频电源电路 | |
CN108051721A (zh) | 一种基于同轴电阻的igbt可靠性测试方法及系统 | |
CN203706429U (zh) | 一种环形线圈车辆检测器的模拟测试系统 | |
CN206992977U (zh) | 一种适用于四级杆质谱仪的射频电源电路 | |
CN102447410B (zh) | Ac-dc电源转换器及其环路补偿电路 | |
Liren et al. | Design and simulation of DC current comparator demodulation circuit | |
EP0422761A2 (en) | Electron spin resonance system | |
Feng et al. | The modeling analysis of wireless power transmission under the basic topology structure | |
CN104578721B (zh) | 过零软关断控制电路 | |
Wang et al. | Design of Current Ripple Measurement System for Highly Stabilized Magnet Power Supply | |
CN218917532U (zh) | 一种新型磁场抗扰度测试的试验系统 | |
CN108008202A (zh) | 一种质谱用多极杆电容的测量方法 | |
CN112230050B (zh) | 一种金属软磁功率损耗测量改进装置及其工作方法 | |
CN209803220U (zh) | 一种基于罗氏线圈的零序电流测量装置 | |
CN113776426B (zh) | 一种感应式传感器激励信号产生方法 | |
CN220983377U (zh) | 一种双电子枪的束流采样电路 | |
CN112671352B (zh) | 一种便携式质谱仪的离子漏斗射频驱动电源 | |
CN215010194U (zh) | 一种优化的铁氧体移相器驱动电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100081 Beijing sorghum Bridge ramp street, No. 13, No. Applicant after: The detection technology of NCS Limited by Share Ltd Address before: 100081 Beijing sorghum Bridge ramp street, No. 13, No. Applicant before: NCS Testing Technology Co., Ltd. |
|
CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |