在运动控制领域,电流控制型功率放大器将参考电压信号变换成电流信号,驱动电机,实现功率放大的功能。在光刻机中,工件台和掩模台为实现纳米级定位精度,对功率放大器提出了高动态(带宽数千赫兹以上)和高精度(电流精度万分之几以下)的要求。采用软开关技术,可解决高开关频率下开关损耗大和EMI噪声大的问题,实现高动态要求。在满足最低带宽要求基础上,功率放大器输出电流精度则成为工件台和掩模台实现纳米级定位精度的关键因素。随着集成电路制程工艺突破10nm,由于功率放大器电流精度不够引起电机输出推力波动,导致工件台和掩模台定位精度较低的问题日益突出。因此本文以一种峰值电压电流小的软开关拓扑——辅助谐振缓冲电流控制型功率放大器(Auxiliary resonant snubber-based current-controlled power amplifier,ARSCPA)为研究对象,以音圈电机为负载,研究ARSCPA输出电流精度的影响因素和提高方法。ARSCPA在传统辅助谐振缓冲逆变器电路基础上,增加了LC滤波器减小输出电流纹波,加入了箝位二极管解决辅助开关器件过压问题。由于电路的改进,改变了ARSCPA的工作原理,因此本文首先分析了ARSCPA的工作模式,对不同工作模式进行了解析计算,得到工作模式的界定条件;其次分析了辅助开关器件过压的机理,并提出了加入箝位二极管抑制过压问题的ARSCPA电路。通过工作机理的分析,为后续研究奠定基础。功率放大器中,输出电流非线性误差(输出线性度)是影响工件台和掩模台位置跟踪定位精度最大因素。在ARSCPA中,输出电流纹波将增大输出电流的谐波含量;死区效应产生输出电压误差,从而增大输出电流误差和输出电流谐波;开关器件的导通电阻和结电容将分别产生压降和开关延迟,引起输出电流失真。针对以上问题,本文围绕输出电流纹波、死区效应和开关器件非理想特性三个方面展开ARSCPA输出线性度分析。首先对ARSCPA的电流纹波特性进行了分析,推导了电流纹波解析表达式;其次对ARSCPA的死区效应进行分析,对传统固定Ir_A控制下死区效应产生的输出电压误差表达式进行了推导,在此基础上提出了一种基于辅助回路电流控制的死区效应抑制方法,减小了输出非线性失真;随后分析了开关器件的非理想特性对ARSCPA输出线性度的影响,得到了导通电阻和结电容对输出线性度的影响规律,为实际系统的器件选型提供了理论依据。辅助初始谐振电流为谐振初始时刻谐振电容的充放电电流,其大小会影响桥臂中点电压的变化速度,从而影响输出精度。在ARSCPA中,辅助初始谐振电流为开环控制,因此通常存在控制误差,同时传统辅助回路电流控制方法忽略了电感电流纹波,该方法对电路实现软开关与否影响较小,但会降低输出精度,因此本文研究了ARSCPA的辅助初始谐振电流控制策略,分析了辅助初始谐振电流误差对ARSCPA输出线性度的影响,针对忽略滤波电感电流纹波控制问题,提出了一种考虑电流纹波的辅助初始谐振电流控制方法,提高了输出精度,同时减小了辅助回路峰值电流,扩大了占空比范围。为实现ARSCPA的高精度电流输出,需对负载电流进行闭环控制。工件台和掩模台在扫描运动中,为提高定位精度,对ARSCPA提出了消除斜坡电流稳态误差的要求;ARSCPA中存在输出LC滤波器,如果直接采用常规的输出电流单闭环控制,易造成系统不稳定。针对以上问题和目标,提出了基于双PI和滤波电容电流反馈的双闭环控制方法,采用基于滤波电容电流反馈的有源阻尼补偿方法增加系统稳定性,采用双PI控制消除斜坡电流稳态误差,在此基础上,提出了以开环截止频率和相角裕度为设计指标的双闭环控制参数设计方法,该方法采用解析计算,简化了设计过程。最后制作了800W、输出电流10A的ARSCPA样机,实现了以下指标:电流带宽10k Hz,直流输出时电流误差2.575m A,峰值电流10A、频率160Hz以下交流电流输出的THD小于0.017%,10A电流输出的效率为92.5%,实现了高精度高动态要求。