多级磁压缩脉冲电源

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1、万方数据多级磁压缩脉冲电源万枫，李孜(上海理工大学光电与计算机学院，上海200093)摘要：阐述用于EUV光刻技术的脉冲功率电源的设计。该脉冲电源由充电电容组。半导体开关(IGBT)，脉冲变压器和四级磁压缩回路组成。解释磁开关的工作原理。提供各关键元件的设计参数。根据磁性材料的物理特性参数。利用Pspice仿真软件建立磁芯模型，构建磁开关和仿真电路。对各级电压和电流波形进行分析，进而设计调整各级磁开关的参数。实验结果表明。该脉冲电源输出峰值为30kV，上升沿为<85as。脉冲宽度<100as的脉冲信号。关

2、键词：脉冲功率；磁压缩；磁开关；Pspice中图分类号：TM154．2文献标识码：A文章编号：1002—087x(2012)01—0118—03DesignofEUVpulsedpowersystemusingmulti—stagemagneticcompressioncircuitWANFeng，LIZi(SchoolofOptical-ElectricalandCompumrEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai

3、200093，c矗ina)Abstract：Thedesignofapulsedpowergeneratorformicrolithographytodischargeproducedplasma(DPP)EUVlightsourcewasexpatiatedinthispaper．Thispowerconsistedofachargeracapacitorbank，asemi-conductorswitch(IGBT)，apulsetransformerand4-stagedmagneticpulsec

4、ompressioncircuit．Theworkingprincipleofmagneticswitchwasintroduced，andthedesignparametersofthekeycomponentswereprovided．Basedonthephysicalpropertiesofthemagneticmaterials，PspicesimulationsoftwarewasusedtoestablishthecoremodelandMPC。alllevelsofthevoltagesa

5、ndcurrentswaveformswereanalyzed，andthenthelevelsofthedesignparametersofthemagneticswitchwereadjusted．Theexperimentresultsshowthat，theoutputpeakvoltageOfthepulsedpoweriS30kV．therisetimeislessthan85nsandthepulsewidthisunder100nS．Keywords：pulsedpower；magneti

6、ccompression；saturableinductor；Pspice脉冲功率技术在国防科研和高新技术领域有着极为重要的应用，而且现在已经越来越多地应用于工业和民用部门。近年，磁开关脉冲压缩技术能有效地陡化和压缩脉冲，克服其他大功率开关的不足，而且无触点闭合动作，有较强的可重复性，有利于提高放电频率。并且使用寿命长、高耐压、高耐流，所以大大提高了脉冲形成单元的性能【l-4]。作为EUV光源的受激准分子激光器必须能够高重复率、稳定产生短波长脉冲，并且自身的使用寿命要长。传统EUV产生方法有二种，一种是L

7、PP系统，另一种是DPP系统。但是LPP系统价格过高，DDP系统效率太低【II。利用MPC和半导体开关研制而成的受激准分子激光器，克服传统技术的缺点，具有高重复率、高稳定性和长寿命的特点。1磁压缩脉冲电源1．1脉冲电源的结构高重复率的脉冲发生器原理图如图1所示。脉冲发生器收稿日期：2011-07—04基金项目：上海市教育委员会科研创新项目基金(5310302201)作者简介：万枫(1985一)。男。湖北省人。硕士，主要研究方向为脉冲电源研究。2012．1V01．36No．118由高压IGBT开关、二极管、

8、电容器组c0和4级磁压缩回路(MPC)组成。厶的磁辅助作用能有效减少IGBT在开通和关断时的损耗。MPC回路由町饱和电感(跚、％、踞、S厶)，低电感电容(cl、c2、G、('4)和负载组成。脉冲变压器PT起升压作用，正副边m数比为2：32。磁开关的磁芯由纳米软磁合金材料制做而成。G的大小为2mF，初始充电电压为lkV。电容c1、G、c3、G大小分别为8廿、32nF、32IlF、32nF。图1脉冲功率发生器的原理1．2磁开关利用