一种新型的A2K等离子体源

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工业应用中离子渗工艺对电源的要求在不断提高,传统的离子渗电源在应用上已无法满足。为了改进离子渗工艺成膜质量,提高电源效率,本文从离子渗电源的拓扑结构上加以改进,采用了模块化结构,引进了第三电极,提出了一种新型的A2K等离子体源设计方案。  离子渗工艺处理一般工作在辉光放电区,为了保护工件,要防止其转向弧光放电。结合传统的离子渗电源的灭弧措施,本电源采用了主动灭弧的方法。通过逆变、变压器耦合、整流得到大功率的单向主脉冲,在脉冲的死区时间内,通过引入的第三电极,给等离子体负载加入可调的间歇式反向脉冲。这样既达到了灭弧的目的,在不影响成膜质量的情况下,整体上比较灵活地实现非对称双极性脉冲源,使得反脉冲的能量最少。  主功率部分采用了模块化结构,可根据所需功率的大小来选取模块的个数,节约了电源的非必要成本。同时,功率的传输是通过变压器耦合得到的,变压器的次边整流相互独立,互不影响,同相位的模块可以通过串联来提高输出脉冲的电压。相位相差180?的模块与之并联,可以实现输出脉冲的倍频。这种模块化结构的设计,使得功率开关管和整流二极管都可以采用常规晶体管来实现,成本低廉。  本文还给出了控制电路的详细设计方案,包括控制芯片的选择,脉冲信号的变换与整形,驱动方案的选择及驱动电路的设计,过温、过流保护电路的设计。  根据以上设计方案搭建电路制作了新型的A2K等离子体源样机,并对其进行实验调试,得到了大量的实验数据和实测波形,给出了调试中遇到的问题和解决方案。使用模拟负载测试,验证了该方案的可行性,功能基本达到了设计目标。
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