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随着电力电子技术和半导体技术的发展,射频电源的应用领域得到了推广。为克服大功率电子管射频电源体积大、效率低等缺点以及射频功率管射频电源价格昂贵的缺点,本文选用普通MOSFET器件作为固态射频电源的功率器件,采用全桥逆变器与三次谐波谐振电路的拓扑结构,设计出了2 MHz/2 kW的固态射频电源,满足大功率输出和小型化的要求。本文提出了三次谐波谐振电路的控制方式,改善普通MOSFET器件的开关速度和开关损耗,使其适用于更高的工作频率。其主要内容如下:首先,阐述固态射频电源拓扑结构,对全桥式串联谐振固态射频电源的工作原理进行简要介绍,分析其工作状态和串联谐振元件参数的设计以及开关管死区设置。根据固态射频电源的拓扑结构,提出了全桥式三次谐波谐振控制策略,以改善开关管的工作状态,并对三次谐波谐振电路控制原理进行分析。其次,介绍全桥式三次谐波谐振固态射频电源的整机方案和工作原理,对该固态射频电源主电路的工作原理进行分析及主电路各元件参数的设计。具体阐述了辅助及驱动电源、隔离驱动电路和锁相环控制电路等的设计。再次,利用ORCAD PSPICE仿真平台建立全桥式固态射频电源主电路系统,设置电路参数,分别对未接入三次谐波谐振电路的射频电源和接入三次谐波谐振电路的射频电源进行对比仿真分析。再对全桥式三次谐波谐振固态射频电源进行试验验证,对其锁相环控制电路和系统试验结果进行分析。仿真实验表明:桥式三次谐波谐振固态射频电源确实改善了普通MOSFET的开关性能(其漏源电压Vds上升或下降时间由44 ns减少至24 ns),有利于普通MOSFET器件工作于更高的频率,同时降低了开关管的开关损耗;但是其输出功率因数由0.96降低至0.9。最后,对比分析普通MOSFET和RF MOSFET的特性,并对射频电源设计中的电磁干扰和处理措施,以及该射频电源的PCB布局布线进行总结。本文通过对2 MHz/2 kW固态射频电源的研究,完成了全桥式三次谐波谐振固态射频电源的理论分析、系统仿真和硬件电路设计,希望对高功率固态射频电源的研制做出有意义的探索。