[发明专利]用于保护连接到射频发生器的无源组件的方法和装置有效

专利信息
申请号: 201280042209.3 申请日: 2012-07-25
公开(公告)号: CN103875056B 公开(公告)日: 2017-04-12
发明(设计)人: C·弗里奇;E·曼;G·塞弗特 申请(专利权)人: 通快许廷格两合公司
主分类号: H01J37/32 分类号: H01J37/32
代理公司: 永新专利商标代理有限公司72002 代理人: 张扬,王英
地址: 德国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 保护 接到 射频 发生器 无源 组件 方法 装置
【说明书】:

发明涉及用于保护连接到高频发生器的无源组件的方法。本发明还涉及具有HF源和第一控制电路的高频发生器,所述HF源在基频处产生高频功率信号,所述第一控制电路馈入有与通过所述高频发生器与负载之间的高频电缆所输送的HF功率相关的信号。

高频电缆,特别是同轴电缆,被用于从高频发生器向匹配网络(匹配箱)输送在基频(也称为工作频率)处所产生的高频功率。高频功率从匹配网络被输送到负载,例如被输送到等离子体腔。如果匹配网络不能将高频发生器的输出阻抗与负载阻抗相匹配,则由于不匹配,一些功率将反射在负载上。在这种情况下,在基频的谐波频率处产生了功率。这些频率处的功率经过匹配网络和高频电缆并到达高频发生器。

在谐波频率的情况下,负载(等离子体)、电极、匹配网络、高频电缆和高频发生器的输出电路充当具有高固有品质的电抗元件。由负载上的反射引起的谐波的激励(例如100W有效功率的谐波在工作频率处具有10kW功率)可以因此引起具有高无功功率(例如10kVA)的谐振。该无功功率表示了在高频发生器与匹配网络之间的高频电缆上的附加负载。这一问题适用于特别是所谓的双频率系统,因为这些系统具有特别多的电抗元件(两个高频发生器、HF电缆和具有滤波器的阻抗匹配网络)。加载具有无功功率的高频电缆会导致高频电缆的故障。

因此,本发明的目的在于提供通过其可以避免上述问题的方法和高频发生器。

该目的是通过用于保护连接到高频发生器的无源组件特别是高频电缆的方法来实现的,所述方法包括以下步骤:

a.利用高频发生器在基频处产生高频功率;

b.通过高频电缆向负载输送所述高频功率;

c.确定与所述高频负载相关的变量,特别是在不同于所述基频的至少

一个频率处、在连接到所述高频发生器的至少一个无源组件上、特别

是在高频电缆上;

d.将所确定的变量与描述至少一个连接的无源组件上的最大负载(最

大允许负载)的参考变量进行比较;

e.基于所述比较结果来调整由所述高频发生器在所述基频处产生的所

述高频功率。

通过检测所输送的高频功率或与无源组件特别是所述高频电缆(HF电缆)的高频负载相关的变量,可以减少所述发生器功率以防止所述无源组件特别是所述高频电缆的过载。因此可以基于所述无源组件特别是检测到的HF电缆上的所述高频负载来控制(开环或闭环控制)由所述高频发生器在所述基频处产生的功率。可以确定在基频处和/或在从不同于其的一个或多个频率处所输送的高频功率或与其有关的变量。例如,无源组件可以是高频电缆、连接元件(插座)、测量器件、电极、等离子体腔等。当HF功率产生在1至100MHz范围内的基频处以及在1kW至100kW范围内的瓦数下时以及在等离子体生成和激光激励系统中,优选使用所述方法。

由高频发生器在基频处产生的高频功率可以由开环控制或特别是基于比较结果由闭环控制来进行控制。因此,不仅开环控制而且闭环控制是可以的。具体地说,可以执行限制性的控制。

此外,可以确定与通过高频电缆在基频处所输送的高频功率相关的变量,将所确定的变量与高频功率的设定值进行比较,以及基于比较结果来调整由高频发生器在基频处产生的高频功率。因此,可以根据两个准则来调整由高频发生器在基频处产生的高频功率。首先,注意无源组件特别是高频电缆上的高频负载没有变得过大。其次,可以检测到向负载提供的功率并且可以相应地调整所产生的功率以尽可能有效地获得在基频处向负载供给的功率的设定值。具体地说,可以根据额定功率来调节功率。在这一方面,对于调整由高频发生器在基频处产生的高频功率,使用比较结果是可以的,其导致高频功率相对较大的降低。因此,在一方面有效地抵消了无源组件特别是高频电缆的负载以及在另一方面防止了向负载供给过量的功率。

可以确定通过高频电缆在不同于基频的频率处所输送的功率。当确定了在不同于基频的频率处所输送的功率时或当确定了与其相关的变量时,则特别容易确定高频电缆上或无源组件上的高频负载。具体地说,可以利用谐波来确定负载。

还可以提供的是确定通过高频电缆朝一个方向所输送的全部功率。在这一方面,不管是全部功率、朝正向(即从高频发生器向负载)所输送的功率还是反射在负载上的功率可以被确定。还可以确定对于每个方向输送的是哪一个功率。

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