[实用新型]一种直流磁控溅射镀膜电源快速可靠助燃电路

说明书

本实用新型属于自动控制技术和电力电子技术领域，具体涉及一种直流磁控溅射镀膜电源快速可靠助燃电路，通过增加助燃电路，助燃电路输出的电压叠加上高频逆变开关电源的高频整流桥输出的电压，以达到助燃启辉电压的幅值，当启辉成功后，直流磁控溅射电源输出电流超过启辉成功判断阈值，或者直流磁控溅射电源输出电压低于主电源空载电压判断阈值，助燃电路停止工作，这时直流磁控溅射工艺需要的电压和电流由直流磁控溅射电源的主电路供给；一但辉光熄灭，助燃电路启动输出，电源的输出电压又达到助燃启辉电压的幅值，确保镀膜工艺连续性；减小电弧能量，提高镀膜质量。

技术领域

本实用新型属于自动控制技术和电力电子技术领域，具体涉及一种直流磁控溅射镀膜电源快速可靠助燃电路。

背景技术

直流磁控城射是重要的物理气相沉积技术,广泛应用在工业生产和科学研究中。直流磁控溅射具有沉积速率高，基片温度低等优点。溅射所获得的薄膜纯度高、致密性好且与基片结合较好，溅射工艺可重复性好，膜厚可控制，同时可在大面积基片上获得厚度均匀的薄膜。

在直流磁控溅射镀膜工艺流程中，电源的运行状态分为助燃启辉和溅射镀膜两个阶段。助燃启辉阶段：直流磁控溅射电源的空载启辉电压一般约800V～1000V左右(视具体镀膜工艺而定)，在一些特殊应用领域空载启辉电压达到2000V左右，启辉电流一般较小，几安培左右(与靶的机械物理设计和送气量等因素有关)。溅射镀膜阶段：助燃启辉成功后，溅射电压一般约在300V～600V左右(视具体镀膜工艺而定)，溅射电流从几安培升到几十安培不等(视具体镀膜工艺而定)。

目前解决直流磁控溅射镀膜工艺中高助燃启辉电压的常态方法是采用增大升压主变压器的副边与原边绕组匝数比，来满足直流磁控溅射的高空载启辉电压要求；另外，在实际运行过程中，助燃启辉阶段时间非常短，溅射镀膜阶段时间非常长。因此给高频逆变开关电源的主电路设计带来不利因素：高频升压变压输出电压高，存在绝缘赖压问题；高频整流桥的每个桥臂采用多只快恢复二极管串联来解决赖压问题，二极管串联的数量越多，二极管的串联均压问题越难解决；直流磁控溅射电源输出相同电压和电流的情况下，升压变压副边与原边绕组匝数比越大，原边脉冲电流越大，逆变全桥将采用额定电流等级更大的开关管；尤其是在要求特别高的助燃点火直流电压应用领域，这些问题会导致电源的材料成本增加，可靠性、安全性和稳定性降低，进一步影响镀膜工艺的稳定性。

直流磁控溅射镀膜靶材容易中毒拉弧，靶材中毒后要求更高的助燃启辉电压，另外镀膜工艺中气氛变化导致灭辉后需要更高的助燃启辉电压，而难于助燃启辉的问题，对于助燃启辉电压要求较高的镀膜工艺应用领域，靶材长时间或频繁的处于不能正常启辉放电的状态将影响到镀膜工艺的连续性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直流磁控溅射镀膜电源快速可靠助燃电路，以解决上述缺陷和问题。通过增加助燃电路，助燃电路输出的电压叠加上高频逆变开关电源的高频整流桥输出的电压，以达到助燃启辉电压的幅值，当启辉成功后，直流磁控溅射电源输出电流超过启辉成功判断阈值，或者直流磁控溅射电源输出电压低于主电源空载电压判断阈值，助燃电路停止工作，这时直流磁控溅射工艺需要的电压和电流由直流磁控溅射电源的主电路(AC三相电源、工频整流滤波电路、逆变全桥、高频变压器和高频整流桥和LC滤波电路)供给；一但辉光熄灭，助燃电路启动输出，电源的输出电压又达到助燃启辉电压的幅值，确保镀膜工艺连续性；减小电弧能量，提高镀膜质量。

本实用新型的技术方案如下：

一种直流磁控溅射镀膜电源快速可靠助燃电路，包括AC三相电源、工频整流滤波电路、逆变全桥电路、高频变压器、双管正激斩波电路、高频整流桥、带两个隔离绕组的滤波电感T₁、滤波电容C₂、DSP和CPLD控制电路、人机交互界面、霍尔电流传感器LEM₁、霍尔电流传感器LEM₂、电压取样和线性隔离电路、第一电流取样电路、第二电流取样电路、第一驱动隔离电路、第二驱动隔离电路；