[发明专利]一种直流磁控溅射镀膜电源快速灭弧电路

说明书

技术领域

本发明涉及直流磁控溅射镀膜领域,特别是一种直流磁控溅射镀膜电源快速灭弧电路。 

背景技术

在镀膜工艺的各个阶段常常可以在真空镀膜腔体内观察到打弧现象，由于打弧时的电流比正常工作电流大许多，强弧电流的峰值往往数倍于正常工作电流，电源的输出接近短路状态，严重威胁了电源的安全运行。因此目前现有的电源都是针对放电室打弧为常态的工作特性，设计电源的输出端串联大容量电感来抑制弧电流对电源的冲击，同时设计弧流检测电路，当弧流产生时关断逆变器的大功率开关管，以保护电源的安全。但是电路的杂散电感，变压器的漏感，输出限流电感等储能电路在逆变器开关管关断的瞬间其反向能量向放电室释放会产生更强的弧光，所以现有电源在设计上不具备灭弧的功能，当打弧频繁发生时几乎不能正常工作，在打弧工作状态下薄膜的质量受到了很大影响。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种直流磁控溅射镀膜电源快速灭弧电路，降低打弧的能量，从而提高溅射沉积薄膜的质量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种直流磁控溅射镀膜电源快速灭弧电路，包括第一功率开关管和第二功率开关管，所述第一功率开关管串联在直流电源输出端上，所述第二功率开关管与所述直流电源的输出端并联，且所述第二功率开关管一端并联接到所述第一功率开关管和所述直流电源的输入端之间；所述第二功率开关管与缓冲储能电路并联；所述第一功率开关管和第二功率开关管的控制极均与控制驱动器连接；当发生打弧现象时，所述控制驱动器控制第一功率开关管关断，所述直流电源电感产生的能量转移到所述缓冲储能电路中然后开通第二功率开关管，待所述缓冲储能电路放电结束后，所述控制驱动器控制所述第二功率开关管关断，并开通所述第一功率开关管。

所述缓冲储能电路包括二极管和与所述二极管并联的电阻，所述二极管的阴极与电容一端串联，所述二极管的阳极接所述第二功率开关管的集电极，所述电容器的另一端接第二功率开关管的发射极。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明电路结构简单，体积小，实时性强，方便现有电源加装改造。本发明可以使电源工作于频繁产生打弧的工艺条件下，极大地降低打弧的能量，从而提高溅射沉积薄膜的质量。

附图说明

图1为本发明一实施例电路原理图；

图2为本发明一实施例应用示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一实施例包括第一功率开关管V1和第二功率开关管V2，所述第一功率开关管串联在直流电源输出端上，所述第二功率开关管与所述直流电源的输出端并联，且所述第二功率开关管一端并联接到所述第一功率开关管和所述直流电源的输入端之间；所述第二功率开关管与缓冲储能电路并联；所述第一功率开关管和第二功率开关管的控制极均与控制驱动器连接；所述缓冲储能电路包括由二极管V3和限流电阻R1并联与储能电容C1串联。

图1中：V1为IGBT模块或功率场效应管，作电子灭弧开关；V2为IGBT模块或功率场效应管，作电子泄放开关；V3为快恢复二极管，作C1的快速充电通路；R1为大功率限流电阻，当V2导通时限制C1的放电电流；C1为高压电容，存储电路电感泄放的能量。

本发明中，功率开关管可以采用IGBT模块或功率场效应管；二极管V3为大电流高反压快恢复二极管；限流电阻R1为大功率限流电阻。

如图2所示，本发明工作原理如下：

快速灭弧电路没有发生打弧的工作状态是：V1导通，V2截止，电源电流从电源的正极流出，经阳极（放电室外壳）流向阴极，再流向电源的负极，然后通过V1经电感L1和整流桥的阴极，流回到变压器的次级。

当打弧检测系统判定发生打弧时，关断逆变器开关管，再关断V1以切断弧电流的回路，电路散杂电感、变压器漏感、输出限流电感储存的能量因V1关断不能通过放电室泄放，而是通过V3转移存储在C1中，然后开通V2，把C1中存储的能量经过R1限流再通过V2泄放，待C1放电结束后，关断V2，开通V1，允许逆变器开关管工作，至此完成了一次打弧管理的工作周期。整个灭弧电路的工作周期由控制器，V1，V2及逆变器的开关速度，R1，C1时间常数确定，一般可达25 us。由于灭弧的速度快，并且灭弧时向放电室注射的能量很小，有效地保证薄膜的质量不受打弧的影响。