考虑负载补偿的脉冲溅射电源的设计与实现.pdf

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1、第46卷第5期电力电子技术Vo1．46，No．52012年5月PowerElectronicsMay2012考虑负载补偿的脉冲溅射电源的设计与实现邵桂荣，苏世栋，畅福善(运城学院，物理与电子工程系，山西运城044000)摘要：脉冲磁控溅射电源是实现绿色磁控溅射镀膜的关键设备之一，而等离子体负载的非线性特性会直接影响电源的输出性能。此处以TMS320LF2407型DSP芯片为主控制器。研制一款数字化的脉冲磁控溅射电源．介绍了电源的总体设计方案，主电路拓扑结构及控制电路设计思路，设计了电感、电阻及电容的负载补偿电路，该电路有效解决了由于等离

2、子体负载的非线性特性而引起的脉冲电压振荡与上升时间之间的矛盾。系统测试和运行结果证明了电源设计方案的正确性，且电源表现出良好的负载适应能力。关键词：电源：等离子体负载：补偿电路中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)05—0025—03DesignandImplementationofPulsedMagnetronSputteringPowerSupplyConsideringLoad’SCompensationSHAOGui—rong，SUShi—dong，CHANGFu—shan(YunchengU

3、niversity，Yuncheng044000，China)Abstract：Pulsedmagnetronsputteringpowersupplyisoneofthekeyequipmenttoachievethegreenmagnetmnsputteringcoating，however，thenonlinearcharacteristicofplasmaloaddirectlyafectspower’Sperformance．AdigitalpowerbasedonDSPTMS320LF2407asmaincontroller

4、isdesignedanddeveloped．Theoveralldesignofpowersup—ply，themaincircuittopologyandcontrolcircuitareintroduced．Aloadcompensationcircuitconsistingofinductance，resistanceandcapacitanceisdesigned，whichefectivelysolvethecontradictionbetweenpulsedvoltage’Soscillationandrisetimebe

5、causeoftheplasmaload’Snonlinearcharacteristics．Atlast，thesystemtestandoperationresultsshowthatthecorrectnessofthepowersupplydesign，andthepowerhasagoodloadadaptability．Keywords：powersupply；plasmaload；compensationcircuitFoundationProject：SuppoaedbyYunchengUniversityResearc

6、hProgramof2009(N0．jc-2009014)；ShanxiCoUegeScienceandTechnologyDevelopmentProject(No．20101124)1引言设计一款带负载补偿电路的脉冲磁控溅射电源。其设计要求：恒压控制方式，输入电压(380~10％)V，脉冲磁控溅射电源的工作原理是[-]：在脉冲期三相四线，50～6OHz，输出脉冲电压峰值700V，频间起辉溅射，在脉冲间隙时自然灭辉。由于存在自率20kHz，脉冲电压上升时间小于2s，占空比然灭辉的脉冲间隙，能显著提高膜层的致密性和10％～90％连续调节

7、。光洁度。主要用于对膜层质量要求较高的纯金属磁控溅射镀膜。2电源总体设计脉冲磁控溅射电源的等离子体负载具有很强图1示出电源总体结构。的非线性特性【2j．其特性直接影响脉冲电源的输出性能，进而影响镀膜效果。针对这一问题，国内外匿文献研究较多的是溅射过程中工艺参数的优化【．而忽视了等离子体负载自身的特性。基于此，这里通过分析等离子体负载的回路模型及幅频特性．图1电源总体结构框图Fig．1Theoverallblockdiagramofpowersupply基金项目：运城学院研究项目(JC一20090l4)；山西省高等其中。斩波电路将直流电压

8、转换成占空比可学校科技开发项目(20101124)调的脉冲电压：等离子体负载补偿电路保证负载定稿日期：2012—03—29作者简介：邵桂荣(1979一)，女，山西运城人，硕士，研究方上的脉冲电压无振荡且上升