路來表示。一般來說，采用電容大的電容器作為旁路電容器2，所以上述假設(shè)是合理的。但是，在圖2中，假設(shè)所有的MOSFET的輸出電容相同。根據(jù)該等價(jià)電路可知，如果將啟動(dòng)部6的振蕩頻率設(shè)定成圖2所示的右方的共振電路的共振頻率附近，則能夠由啟動(dòng)部6在該共振電路中感應(yīng)出大的高頻電流。
[0063]接下來，說明本實(shí)施例的高頻振蕩電路中的從啟動(dòng)到振蕩停止的動(dòng)作。當(dāng)在ICP發(fā)光分析裝置中為了進(jìn)行分析而指示等離子體生成的開始時(shí)，接受到指示的控制部7開始從直流電源I向全橋驅(qū)動(dòng)電路10的直流電力的供給。但是，在僅僅開始了向全橋驅(qū)動(dòng)電路10的直流電力的供給的情況下，在MOSFET13、16、19、22的柵極-源極之間不產(chǎn)生電壓，高頻振蕩電路的自激振蕩不開始。因此，控制部7為了使啟動(dòng)部6動(dòng)作，開始直流電壓VDC的施加。通過直流電壓VDC的施加，在MOSFET63的柵極-源極之間產(chǎn)生電壓，MOSFET63被驅(qū)動(dòng)。由此，包括初級(jí)繞組5、電容器70等的共振電路以所設(shè)定的頻率開始振蕩，在初級(jí)繞組5中流過高頻電流。
[0064]由于在初級(jí)繞組5中流過的高頻電流，在次級(jí)繞組38中感應(yīng)出高頻電流。啟動(dòng)部6的振蕩電路的共振頻率與LC共振電路30的共振頻率大致一致，所以在幾周期?10周期左右內(nèi)，LC共振電路30的高頻電流達(dá)到規(guī)定的值。在同一 LC共振電路30中包括的初級(jí)繞組32、33、34、35中也流過高頻電流，所以在與這些繞組磁耦合的次級(jí)繞組11、14、17、20中也感應(yīng)出電流。其結(jié)果，在MOSFET13、16、19、22的柵極-源極之間產(chǎn)生足夠的反饋電壓，MOSFET13、16、19、22開始導(dǎo)通/截止動(dòng)作。由此，從全橋驅(qū)動(dòng)電路10對(duì)LC共振電路30供給高頻電力，即使停止在啟動(dòng)部6中的振蕩，LC共振電路30中的振蕩也穩(wěn)定地持續(xù)。因此，控制部7在從啟動(dòng)起經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間的時(shí)刻，停止向啟動(dòng)部6施加直流電壓VDC，使啟動(dòng)部6的動(dòng)作結(jié)束。通常，使啟動(dòng)部6動(dòng)作的時(shí)間可以非常短，例如10 μ s左右就足夠。
[0065]當(dāng)如上所述地在高頻振蕩電路中產(chǎn)生振蕩時(shí)，在感應(yīng)線圈37中流過高頻電流，在等離子槍9中形成高頻電場(chǎng)。因此，通過未圖示的點(diǎn)火器等來施加對(duì)被導(dǎo)入到等離子槍9中的等離子體生成氣體的電離的觸發(fā)。由此，在等離子槍9中，形成通過等離子體生成氣體的穩(wěn)定的電離而產(chǎn)生的等離子體。另一方面，為了停止等離子槍9中的等離子體，將從直流電源I輸出到全橋驅(qū)動(dòng)電路10的直流電壓設(shè)成零，或者設(shè)成低到MOSFET13、16、19、22不被驅(qū)動(dòng)的程度的電壓即可。由此，在感應(yīng)線圈37中流過的高頻電流減少，在MOSFET13、16、19、22的柵極-源極之間不再產(chǎn)生將MOSFET13、16、19、22切換到導(dǎo)通狀態(tài)所需的足夠的反饋電壓，尚頻振蕩電路的振蕩停止。
[0066]如上所述，在本實(shí)施例的高頻振蕩電路中，通過與包括感應(yīng)線圈37的LC共振電路30中的次級(jí)繞組38磁耦合了的初級(jí)繞組5，在啟動(dòng)時(shí)由啟動(dòng)部6在LC共振電路30中感應(yīng)出高頻電流，促使高頻振蕩電路振蕩。啟動(dòng)部6的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且也不那么花費(fèi)成本，也不損害高頻振蕩電路的頻率特性。因此，能夠成本低廉且穩(wěn)定地啟動(dòng)高頻振蕩電路，并使自激振蕩持續(xù)。
[0067]此外，當(dāng)由于啟動(dòng)部6所進(jìn)行的啟動(dòng)動(dòng)作而高頻振蕩電路開始自激振蕩時(shí)，有時(shí)受到在LC共振電路30中流過的電流的感應(yīng)，在啟動(dòng)用變壓器的初級(jí)繞組5中流過大的電流。當(dāng)啟動(dòng)部6的共振電路中的電阻小時(shí)，被感應(yīng)出的電流過大，有可能破壞MOSFET63等。實(shí)際上，當(dāng)在等離子槍9中形成等離子體時(shí)，感應(yīng)線圈37的阻抗發(fā)生變化，在LC共振電路30中流過的電流的頻率發(fā)生變化，所以在啟動(dòng)用變壓器的初級(jí)繞組5中感應(yīng)出的電流沒有變得那么大。因此，上述問題雖然實(shí)際上不易發(fā)生，但為了更可靠地避免這樣的不良情況，也可以如圖4所示地對(duì)啟動(dòng)部6的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形。在圖4中，對(duì)與上述圖3所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的附圖標(biāo)記。
[0068]S卩，在該變形例中，與啟動(dòng)用變壓器的初級(jí)繞組5串聯(lián)地配置PIN 二極管72，進(jìn)一步地，經(jīng)由電阻73、75、電感器74、以及開關(guān)76而從正電源線VP以及負(fù)電源線VN對(duì)PIN 二極管72施加偏置電壓。如公知的那樣，PIN 二極管在正向偏置了的狀態(tài)時(shí)，電阻低而能夠通過高頻電流，在被反向偏置了的狀態(tài)時(shí)，電阻值變大。因此，可以在啟動(dòng)時(shí)接通開關(guān)76而施加正向偏置電壓，使基于PIN 二極管72的電阻值變小，在從啟動(dòng)起經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間時(shí)，通過斷開開關(guān)76來施加反向偏置電壓，使共振電路的電阻變大。由此，能夠減小經(jīng)過如上所述的啟動(dòng)用變壓器的不希望的感應(yīng)電流，保護(hù)啟動(dòng)部6的電路元件。
[0069]此外，上述實(shí)施例是本發(fā)明的一個(gè)例子，即使在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變形、修正、追加等，也包含于本申請(qǐng)權(quán)利要求書中，這理所當(dāng)然。
[0070]例如，在上述實(shí)施例中，作為驅(qū)動(dòng)LC共振電路的開關(guān)電路，采用全橋驅(qū)動(dòng)電路，但也可以采用使用了半橋驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。另外，啟動(dòng)部6不限于克拉普振蕩電路，雖然穩(wěn)定度惡劣，但也可以采用科耳皮茲振蕩電路等其他方式的振蕩電路。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自激方式的高頻振蕩電路，該高頻振蕩電路具備:直流電壓源、包括線圈與電容器的LC共振電路、包括對(duì)從所述直流電壓源供給的直流電力進(jìn)行切換施加到所述LC共振電路的開關(guān)元件的開關(guān)電路、以及由在所述LC共振電路中包括的初級(jí)繞組、與為了使所述開關(guān)元件導(dǎo)通/截止而連接到該開關(guān)元件的控制端子的次級(jí)繞組所構(gòu)成的變壓器，所述尚頻振蕩電路的特征在于，具備: a)啟動(dòng)用變壓器，在所述LC共振電路中連接了次級(jí)繞組；以及 b)啟動(dòng)單元，為了使該高頻振蕩電路的自激振蕩開始，在啟動(dòng)時(shí)的一定期間內(nèi)，對(duì)所述啟動(dòng)用變壓器的初級(jí)繞組供給接近于所述LC共振電路的共振頻率的頻率的高頻電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻振蕩電路，其特征在于， 所述啟動(dòng)單元是將所述啟動(dòng)用變壓器的初級(jí)繞組作為共振電路的一部分的高頻LC振蕩電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻振蕩電路，其特征在于，還包括: 電阻值切換單元，其將所述高頻LC振蕩電路內(nèi)的共振電路的電阻值在自激振蕩開始后切換成比之前更大的值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及高頻振蕩電路。在用于ICP發(fā)光分析裝置的等離子體生成用途等的大功率用的自激式高頻振蕩電路中，以低廉的成本來穩(wěn)定地使自激振蕩產(chǎn)生。在包括感應(yīng)線圈(9)、電容器(36)等的LC共振電路(30)中，配置啟動(dòng)用變壓器的次級(jí)繞組(38)，對(duì)與該繞組(38)磁耦合的初級(jí)繞組(5)連接由克拉普振蕩電路等構(gòu)成的啟動(dòng)部(6)。僅在啟動(dòng)時(shí)的一定期間內(nèi)，使啟動(dòng)部(6)動(dòng)作而通過初級(jí)繞組(5)、次級(jí)繞組(38)在LC共振電路(30)中感應(yīng)出高頻電流。由此，在與初級(jí)繞組(32、33、34、35)磁耦合的全橋驅(qū)動(dòng)電路(10)中的各次級(jí)繞組(11、14、17、20)中流過電流，在MOSFET(13、16、19、22)的柵極-源極之間產(chǎn)生電壓，MOSFET(13、16、19、22)的導(dǎo)通/截止動(dòng)作開始，自激振蕩開始。
【IPC分類】H03B5/08
【公開號(hào)】CN104883129
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510091978
【發(fā)明人】土生俊也
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社島津制作所
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年2月28日
【公告號(hào)】US20150249429