[發明專利]用于高頻燈的HF系統

無效

• 申請號: 201280056820.1
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103947298A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: H·霍伊爾曼;阿拉什·薩德法姆
• 申請（專利權）人: 第三專利投資有限兩合公司
• 主分類號: H05B41/24
• 分類號: H05B41/24
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 白云;王漪

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的HF系統、一種根據權利要求14的前序部分所述的信號入耦合裝置、以及一種根據權利要求15的前序部分所述的用于操作HF裝置的方法。

例如，從WO2009/068618A2已知此處討論的類型的HF系統。其具體地用于高效地操作高頻裝置，如高頻率下的高頻燈，具體地在2.45GHz下的ISM頻段中。HF裝置的操作(具體地，HF燈、HF火花塞或類似的HF等離子體應用)以燈的良好高頻適配為前提。燈的適配取決于頻率并且是燈可以占用振蕩器生成的HF信號的什么部分用于燈的操作的一種措施。HF裝置與饋入的HF信號的頻率的適配越大，因此燈反射的信號的部分越小。因此，HF裝置的適配對HF系統的總效率具有顯著的貢獻。具體地在高頻操作節能燈的情況下，操作頻率與幾十MHz數量級的HF系統中的最佳適配頻率的偏差會引起效率降低超過50％。HF裝置與饋入的HF信號的適配取決于多個因素。這些具體地涉及HF裝置的電子器件的制造公差、熱性能和老化引起的變化。此外，點燃HF裝置之后的位置和通常還有適配變化的幅值如從圖1變得明顯。圖1a示出了點燃之前饋送至HF裝置的HF信號的操作頻率f₀的示意圖，并且圖1b示出了HF裝置點燃后的同一信號。變得明顯的是，操作頻率f₀’在點燃HF裝置之后發生偏移，從而使得其不再與HF裝置的最佳操作頻率對應。在這種情況下，HF裝置的適配不再是最佳的并且發生所饋送至HF裝置的HF信號的反射，如上所述，這會大大降低HF裝置的效率。

現有技術披露了被提供用于HF裝置的適配的動態閉環控制的控制電路。所述電路使用例如從放大器開發和MHz等離子體技術領域已知的可變電容器。在這種情況下，為了獲得阻抗變換，使用鏈接到步進電機上的可變電容器。本解決方案能夠實現HF裝置的模擬適配，但必要地提供對閉環控制進行控制并形成單獨設置的微控制器的使用。結果是，首先延長了動態適配時間，并且電路進一步變得相對復雜和成本密集。

此外，眾所周知的是提供更高頻率下的交換網絡，例如在移動無線電領域，其通過不同電感電容元件被接通和關閉能夠實現具有用于動態地使天線適配的離散狀態的適配機構。本解決方案使得可以為負載阻抗的大變化實現離散匹配值。可以實現的離散步驟和可補償負載偏差取決于交換狀態的數量和適配機構的元件。本解決方案還必要地提供微型控制器的使用，這再一次使整個系統復雜和相對昂貴。

因此，本發明的目標是提供一種HF系統，該系統包括一個HF裝置和一個HF信號入耦合裝置，該信號入耦合裝置簡單、成本有效以及高效地實現HF裝置與最佳操作頻率的適配。

提出了包括如權利要求1所述的特征的HF系統用于實現上述目標。根據本發明的HF系統包括一個HF裝置(具體地，HF燈、HF火花塞或類似HF的等離子體應用)和一個用于操作該HF裝置的HF信號入耦合裝置，其中，該HF信號入耦合裝置包括一個用于生成用于操作該HF裝置的HF信號的振蕩器。該HF系統特征在于在該振蕩器生成的HF信號和該HF裝置反射的信號的基礎上生成與該HF裝置的適配程度成比例的一個電壓信號，并且特征在于一個優選地沒有微處理器的裝置，用于在與該HF裝置的適配程度成比例的電壓信號的基礎上生成一個用于使該振蕩器的輸出頻率適配的控制信號。

因此，本發明的本質點在于，在點燃時刻和操作過程中保證HF裝置的最佳適配，這通過將控制信號的頻率動態地控制到HF裝置的最佳適配的頻率的控制電路而發生。這種控制電路可以被設計成為ALL電路(振幅鎖環電路)。因此，根據本發明的HF系統和具體地根據本發明的HF信號入耦合裝置能夠實現HF信號的頻率位置到HF裝置(具體地，節能燈)在節能燈點燃時和在操作過程中兩者的適配的模擬和動態閉環控制。與現有技術中的之前已知的解決方案相比，本發明優選地不需要微控制器，而是僅需要形成控制電路元件所需的邏輯單元的幾個邏輯門。由此，整個HF系統被大大簡化并且可以必要時被實現在單獨半導體IC上。

本發明的本質基本概念是，生成與HF裝置的適配程度成比例的一個電壓信號，并且提供了用于本目的相應裝置，其中，在振蕩器生成的HF信號和HF裝置反射的信號的基礎上生成與HF裝置的適配程度成比例的電壓信號。然后，以如下方式優選地在沒有微處理器的裝置內(具體地，使用至少一個邏輯門)處理與HF裝置的適配程度成比例的該電壓信號：可以輸出一個控制信號用于在極短的時間內使振蕩器的輸出頻率適配。