[实用新型]一种调制型直流脉冲电源

说明书

本实用新型属于电学技术领域，更进一步涉及交流～直流～交流之间转换的一种调制型直流脉冲电源。

等离子体增强型表面处理工艺，已在半导体、光学、机械工业等领域获得越来越广泛的应用。该工艺在过去所使用的电源为直流电源；直流电源的最大缺点是耗散功率大，即大部分能量使工件温度升高，限制了参数调整的独立性，见文献B.Shizhi，H.Wu，Y.Hongshun and W.Zhongshu，″PlasmaChem.Plasma Process，4(1984)147.及P.Mayr and H.-R.Stock，″J.Vac.Sci.Technol.A″，4(1986)2726.等。为了克服上述缺点，改善工件处理过程中的空心阴极效应，提高离化率，近年来人们逐渐使用脉冲电源，这些脉冲电源都有下列不足，一是在处理过程中电压和电流不稳定，在一个范围内波动；二是虽然能使工件处理温度降低，但不能达到最佳的低温度点；见文献K.-T.Rie et al.″Surf.Coat.Technol.，60(1993)385.及R.Hochreiter et al，″Surf.Coat.Technol.″，74-75(1995)443-449.等。随着表面技术的发展，对表面性能的要求愈来愈高，对处理工艺的要求也越严格，现迫切需要一种脉冲电源，能够提高离化率且恒定可控，进而使处理温度能更低，然而这在目前国内外还没有很好的解决。

本实用新型的目的在于提供一种在基波频率基础之上调制的高频直流脉冲电源，即在占空比可控的几十Hz到几千Hz可调范围内的低频脉冲基础之上，再迭加上30KHz到300KHz之间的某个固定高频脉冲；即在低频脉冲高电平持续期间产生高压高频脉冲并实现稳流，以提高和恒定离化率，在低频脉冲低电平期间截止高频脉冲输出，以降低处理温度。

本实用新型包括三相整流滤波电路、IGBT斩波电路、输出整流电路、输出取样电路、辅助电源电路、过流保护电路、反馈控制单元；三相整流滤波电路的输入端接外380V交流电源，其输出端经IGBT斩波电路到输出整流电路；输出整流电路的输出端接取样电路；取样电路输出连至反馈控制单元的一输入高；辅助电源电路的输入接外部380V电源，输出送反馈控制单元、时基发生器电路的电源端；过流保护电路的输入来自IGBT斩波电路的供电回路，输出送至反馈控制单元的又一输入端；反馈空制单元接受上述各输入信号、其输出送IGBT斩波电路的控制端。

下面结合附图对实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型的方框图。

图2为调制型直流脉冲电源的输出电压波形示意图。

图3为调制型直流脉冲电源的电原理图。

图1为调制型直流脉冲电源的原理方框图。它是由三相整流滤波电路1、IGBT斩波电路2、输出整流电路3、输出取样电路4、辅助电源电路5、过流保护电路6、反馈控制单元7、时基发生电路8等组成。

图2为该电源的输出波形示意图，图中T为基波电压的周期，t为基波电压的脉冲宽度，t/T为基波电压的占空比，调节此占空比即可改变处理时工件的温度；此基波电压由时基发生器电路8产生，并能通过该时基发生器电路8随意改变其周期T和占空比t/T；图中P为高频输出脉冲电压的周期，p为高频输出脉冲电压的高电平宽度，此高频输出脉冲电压由反馈控制单元7中的高频脉冲发生电路产生，其频率可从30KHz到300KHz变化，占空比则按人们要求的离化率而自动变化；图中U为高频输出脉冲电平的高度，它的最高限制点受输出取样电路4和反馈控制单元的控制。

图3为该调制型直流脉冲电源的电原理图；它由三相整流桥70MT160或其它型号的三相整流桥和电解电容器C1组成三相整流滤波电路1，三相桥的三个AC输入端分别和外部的三相380V交流电源线相接，它的正、负输出端经电容C1滤波后送往IGBT斩波电路2。

IGBT斩波电路2由图3中的四个IGBT管、标号分别为I1、I2、I3、I4组成，其中I1和I3的c极相连后和三相整流滤波电路1的+输出端相接，I2和I4的e极相连后通过过流保护电路6和三相整流滤波电路1的一输出端相接，I1的e极和I2的c极相连、I3的e极和I4的c极相连后构成IGBT斩波电路，它的二个输出端送往输出整流电路3的输入端，I1、I2、I3、I4的g-e极控制回路分别和反馈控制单元7的高频控制变压器的四组次级相联，其中I1、I4为同名端相连，I2、I3为和和前述同名端反相的同名端相连。