CN104885349A - 缓冲器系统、装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了一种非耗能缓冲器电路，所述非耗能缓冲器电路被配置为在负载的阻抗快速地上升之后升高施加到所述负载的电压。电压升高从而能够在由所述负载的阻抗上升导致的到所述负载的电力递送的降低之后引起更加快速的电流斜坡变化。尤其地，缓冲器能够包括单向开关、电压倍增器、以及电流限制器的组合。在一些情况下，这些部件能够分别是二极管、电压两倍器、以及电感器。

Description

缓冲器系统、装置和方法
技术领域
本公开总体上涉及电源。具体地，但不以限制的方式，本公开涉及用于限制电源中的电压尖脉冲和电流尖脉冲的系统、方法和装置。
背景技术
图1图示了用于等离子体处理的典型电源系统100的一个范例。电源系统100包括DC电源102，所述DC电源102为开关电路104提供DC电力，所述开关电路104将DC电力转换成脉冲DC并为等离子体负载106提供脉冲DC。当切换时，节点C与D之间的电势经过零的电势，并且在该转变之后的短时间内，等离子体能够消亡或能够暗淡到它变得高电阻并且像未流通的电感器或断路一样起作用的程度。紧接在该转变之后，DC电源102继续为开关电路104提供电力，但是该电力的大部分能够不再被递送到等离子体负载106。替代地，电力主要经过开关电路104，这潜在地对开关电路104造成损坏。
缓冲器108能够用于通过在开关电路104转变通过0V之后的时期期间吸收来自DC电源102的电力来减轻对开关电路104的损坏。然而，现有缓冲器通常是耗能缓冲器和/或消耗显著电力。
对已知电源系统的额外挑战包括缓慢的处理吞吐量和由于电力消耗的进一步低效率。例如并且如在图2A中所见，虽然节点C与D之间的电压能够以可忽略的斜坡时间切换，但是电流以缓慢得多的速度斜坡变化，因此提供比来自DC电源102的电力输出显著更低的平均电力。这导致更长的处理时期和降低的吞吐量，这是因为许多处理只能够在预定的总电力已经被递送时结束。
还存在对增加向等离子体负载106提供的DC脉冲频率的期望，这是因为这会减少电弧发生。然而，以上提及的问题在更高的频率下变得更加严重，如在图2B中所图示的。此外，由于每个脉冲在更高的频率下更短，因此在高频率下的电流可以比在更低的频率下最终变得更大(在电力调整的系统中)。由于电力消耗与I2成比例，因此这些更大的电流导致更大的电力损耗。额外地，在切换的时刻处与电流成比例的切换损耗在更高的频率下被加重，这是因为切换电流更大。
发明内容
下面总结在附图中示出的本发明的示例性实施例。这些实施例和其他实施例在具体实施方式章节中被更加详细地描述。然而，应当理解，不存在将本发明限制于该发明内容中或在具体实施方式中描述的形式的意图。本领域技术人员能够认识到，存在落在本发明的如在权利要求中所表述的精神和范围之内的许多修改、等价方案或备选方案。
本公开的一些实施例能够被表征为一种电力系统，所述电力系统包括DC电源、开关电路、以及缓冲器电路。所述DC电源能够向第一轨道和第二轨道供应DC电力，所述第一轨道和所述第二轨道在所述第一轨道与所述第二轨道之间具有电压。所述开关电路能够经由所述第一轨道和所述第二轨道接收所述DC电力，并且将所述DC电力转换为脉冲DC电压，所述脉冲DC电压被配置为施加到等离子体负载。所述缓冲器电路能够耦合到所述第一轨道和所述第二轨道，使得在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压落在所述缓冲器电路两端。此外，所述缓冲器电路能够包括第一单向开关、电压倍增器、电气节点、以及电流限制器。所述第一单向开关能够被配置为允许来自所述第一轨道的电流通过。所述电压倍增器能够耦合在所述第一单向开关与所述第二轨道之间。所述电压倍增器能够被配置为当所述开关电路观察到的阻抗增加时经由所述第一单向开关吸收并存储来自所述DC电源的能量。所述电压倍增器还能够被配置为借助于吸收并存储来自所述DC电源的所述能量来升高在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压。所述电压倍增器能够被进一步配置为然后当所述开关电路观察到的阻抗降低时将存储的能量的至少部分施加到所述开关电路，并且从而降低在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压。所述电气节点能够被布置在所述第一单向开关与所述电压倍增器之间。所述电流限制器能够耦合在所述电气节点与所述第一轨道之间，并且能够对所述电压倍增器释放到所述开关电路的电流的上升进行限制。
本公开的其他实施例还能够被表征为一种缓冲器电路，所述缓冲器电路包含电压倍增器、第一单向开关、以及第一电流限制器。所述电压倍增器能够耦合在第一电力轨道与第二电力轨道之间，并且所述电压倍增器能够吸收并存储来自所述第一轨道的能量，并且因此升高在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压，并且然后对能量中的至少一些进行释放，并且因降低在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压。所述第一单向开关能够允许来自所述第一电力轨道的电流通到所述电压倍增器，但是能够阻碍电流试图通过所述第一单向开关回到所述第一电力轨道。所述第一电流限制器能够耦合在所述第一电力轨道与所述电压倍增器之间。所述第一电流限制器能够提供从所述电压倍增器到所述第一电力轨道的低电阻电流路径，并且能够对所述电压倍增器释放到所述第一电力轨道的电流的变化速率进行限制。
本公开的其他实施例能够被表征为一种方法，所述方法包括使来自电源的电力通到具有阻抗的负载。所述方法还能够包括当所述负载的阻抗大幅增加时吸收所述电力中的至少一些，并且从而增加到达所述负载的电压和电流。所述方法最后包括当所述负载的阻抗降低时将所吸收的电力中的至少一些释放到所述负载中，使得所述释放基本上不耗能。
本公开的一些实施例可以被表征为一种电力系统，所述电力系统包括DC电源、开关电路、以及缓冲器电路。所述DC电源能够向第一轨道和第二轨道供应DC电力，所述第一轨道和所述第二轨道在所述第一轨道与所述第二轨道之间具有电压。所述开关电路能够经由所述第一轨道和所述第二轨道接收所述DC电力，并且将所述DC电力转换为脉冲DC电压，所述脉冲DC电压被配置为施加到等离子体负载。所述缓冲器电路能够耦合到所述第一轨道和所述第二轨道，使得在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压落在所述缓冲器电路两端。此外，所述缓冲器电路能够包括第一单向开关、电压倍增器、电气节点、以及电流限制器。所述第一单向开关能够被配置为允许来自所述第一轨道的电流通过。所述电压倍增器能够耦合在所述第一单向开关与所述第二轨道之间。所述电压倍增器能够被配置为当所述开关电路观察到的阻抗增加时经由所述第一单向开关吸收并存储来自所述DC电源的能量。所述电压倍增器还能够被配置为借助于吸收并存储来自所述DC电源的能量来升高所述第一轨道所述与第二轨道之间的电压。所述电压倍增器能够被进一步配置为然后当所述开关电路观察到的阻抗降低时将所存储的能量的至少部分施加到所述开关电路，并且从而降低在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压。所述电气节点能够被布置在所述第一单向开关与所述电压倍增器之间。所述电流限制器能够耦合在所述电气节点与所述第一轨道之间，并且能够对所述电压倍增器释放到所述开关电路的电流的上升进行限制。
本公开的其他实施例还可以被表征为一种缓冲器电路，所述缓冲器电路包括电压倍增器、第一单向开关、以及第一电流限制器。所述电压倍增器能够耦合在第一电力轨道与第二电力轨道之间，并且所述电压倍增器能够吸收并存储来自所述第一轨道的能量，并且因此升高在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压，并且然后对所述能量中的至少一些进行释放，并且因此降低在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压。所述第一单向开关能够允许来自所述第一轨道的电流通到所述电压倍增器，但是能够阻碍电流试图通过所述第一单向开关回到所述第一电力轨道。所述第一电流限制器能够耦合在所述第一电力轨道与所述电压倍增器之间。所述第一电流限制器能够提供从所述电压倍增器到所述第一电力轨道的低电阻电流路径，并且能够对所述电压倍增器释放到所述第一电力轨道的电流的变化速率进行限制。
本公开的其他实施例能够被表征为一种方法，所述方法包括使来自电源的电力通到具有阻抗的负载。所述方法还能够包括当所述负载的阻抗大幅增加时吸收所述电力中的至少一些，并且从而增加到达所述负载的电压和电流。所述方法最后包括当所述负载的阻抗降低时将所吸收的电力中的至少一些释放到所述负载中，使得所述释放基本上不耗能。
附图说明
当结合附图考虑时，参考以下具体实施方式和权利要求，本发明的各种目的和优点以及更加完整的理解是明显的且更加容易意识到，在附图中：
图1图示了用于等离子体处理的典型电源系统的一个范例；
图2图示了常规电源系统的电压和电流的曲线；
图3图示了包括DC电源、开关电路、等离子体负载、以及非耗能缓冲器电路的实施例的电源系统；
图4图示了包括DC电源、开关电路、等离子体负载、以及耗能缓冲器电路的另一实施例的电源系统；
图5图示了包括DC电源、开关电路、等离子体负载、以及非耗能缓冲器电路的又另一实施例的电源系统；
图6图示了包括DC电源、开关电路、等离子体负载、以及非耗能缓冲器电路的又另一实施例的电源系统；
图7图示了包括DC电源、开关电路、等离子体负载、以及非耗能缓冲器电路的又另一实施例的电源系统；
图8A和图8B图示了根据本公开的一个实施例的电源系统的电压和电流的曲线；
图9图示了示出电压倍增器的细节的电源系统的实施例；
图10图示了缓冲器的电压倍增器为电压三倍器的实施例；
图11图示了包括DC电源、开关电路、等离子体负载、缓冲器电路的又另一实施例、以及电压倍增器调节器的电源系统；
图12图示了根据本公开的一个实施例的电源系统的电压和电流的曲线；
图13图示了示出电压倍增器调节器的一个实施例的细节的电源系统；
图14图示了示出电压倍增器的和电压倍增器调节器的一个实施例的细节的电源系统；
图15图示了包括DC电源的电源系统，所述DC电源为开关电路提供电力，所述开关电路然后为等离子体负载提供脉冲DC电力；
图16图示了包括DC电源的电源系统，所述DC电源为开关电路提供电力，所述开关电路提然后为等离子体负载提供脉冲DC电力；
图17图示了包括DC电源的电源系统，所述DC电源为开关电路提供电力，所述开关电路提然后为等离子体负载提供脉冲DC电力；
图18图示了刚好在开关电路的0V转变之后的图14的电源系统；
图19图示了在来自缓冲器的电压升高的下降沿期间的图14的电源系统；
图20图示了图14的电源系统在单个电弧事件期间的电流路径和二极管偏置；
图21图示了图14的电源系统在一连串高频电弧期间的电流路径和二极管偏置；
图22图示了电源系统的另一实施例；
图23图示了又另一电源系统；
图24图示了又其他电源系统；
图25A和图25B图示了根据本公开的一个实施例的电源系统的电压和电流的曲线；
图26图示了控制电源系统中的电力的方法；并且
图27示出了以计算机系统的示例性形式的机器的一个实施例的图解表示；
图28图示了电压升高电路的备选拓扑；
图29图示了具有缓冲器功能的电压升高电路的另一实施例；并且
图30图示了包括为等离子体处理室中的四个或更多个非阳极电极提供脉冲DC电力的两个或更多个脉冲DC电源系统的电源系统的实施例。
具体实施方式
本公开总体上涉及电源系统。更具体地，但不进行限制，本公开涉及一种用于在电源系统中使用的非耗能缓冲器。
词语“示例性”在本文中用于意指“充当范例、实例或图示”。在本文中作为“示例性”描述的任何实施例不必被解释为优选于或优于其他实施例。
为了本公开的目的，电流限制器是限制能够经过电流限制器的电流或限制经过电流限制器的电流能够以其上升或下降的速率的任何设备或电路。在一些实施例中，电流限制器能够限制经过电流限制器的电流的增加速率和上边界。电感器、电阻器、JFET、MOSFET、以及IGBT都是电流限制元件的范例，这是因为每个均能够限制电流的变化速率和量。
为了本公开的目的，开关包括当处于关闭或断开状态时停止电流经过的任何电路或设备。例如，晶体管(例如，MOSFET、BJT、IGBT)能够是开关，并且在电流限制器被如此操作以便使电流减小至0A的一些情况下，电流限制器能够是开关。
为了本公开的目的，单向开关包括仅使电流在单个方向经过的任何设备或电路。例如，二极管和晶体管二者能够被考虑为单向开关，取决于操作。
在背景技术中提及的挑战能够经由对在图24中图示的非耗能缓冲器2460的使用来处理，所述非耗能缓冲器2460包括第一单向开关2410、电压倍增器2418、以及第一电流限制器2412。缓冲器2460能够被布置在第一电力轨道2450与第二电力轨道2452之间，其中，电力轨道2450和2452将来自电源2402的电力转移到负载2406(例如，等离子体处理室的等离子体)，并且任选地将所述电力转移通过易损电路2404(例如，开关电路)。第一单向开关2410能够被布置在第一电力轨道2450与电压倍增器2418之间，并且允许来自第一电力轨道2450的电流通到电压倍增器2418(任选地通过电流限制器2408)，但是防止电流在相反路径行进通过单向开关2410。第一电流限制器2412能够将电压倍增器2418耦合到与单向开关2410以并行方式相连的第一电力轨道2450，并且提供从电压倍增器2418到第一电力轨道2450的低损耗电流路径。缓冲器2460可以进一步包括在电压倍增器2418与第一电流限制器2412之间的开关2422，其中，开关2422在大多数操作期间保持接通，但是在电流限制器2412中的电流达到阈值时断开，并且然后当电流限制器2412中的电流降至阈值以下时接通。
缓冲器2460的一个优点是当负载2406的阻抗增加或大幅增加时缓冲器2460从电源2402非耗能地吸收能量的能力。例如，在负载2406是等离子体并且等离子体减弱或消亡的情况下，等离子体阻抗大幅增加。当负载2406阻抗大幅增加时，电源2402继续递送相同的电力，并且该电力将在很大程度上消耗在易损电路2404中。然而，缓冲器2460(并且尤其是电压倍增器2418)吸收该能量的大部分，因此保护易损电路2404。
缓冲器2460的另一优点是避免当负载2406阻抗突然下降时电压倍增器2418中存储的能量的快速释放。例如，在负载2406是等离子体并且等离子体中发生电弧的情况下，电弧为电压倍增器2418中的能量创建低阻抗电流路径。然而，电流限制器2412防止电压倍增器2418的快速释放。在等离子体发生电弧的情况下，这方面有助于防止缓冲器2460加剧电弧。
缓冲器2460的第三优点是升高电源2402向负载2406提供的电压并且随后升高向负载2406提供的电流斜坡变化速率的能力。当电压倍增器2418从电源2402吸收能量时，能够使在电压倍增器2418两端的电压提升到在节点A与B之间由电源2402生成的电压VAB的某个倍数。以这种方式，电压倍增器2418能够升高在负载2406阻抗上升之后向负载2406提供的电压，并且因此升高电流斜坡变化速率。在期望控制或限制电压倍增器2418的倍增效果的情况下(例如，在一个或多个设备具有这样的电压阈值的情况下：即，如果使得电压倍增器能够充分起作用，则能够超过所述电压阈值)，任选的电压倍增器调节器2420能够被利用(参见图11-14)。电压倍增器调节器充当关于由电压倍增器2418提供的电压升高的“控制旋钮”。
电源2402能够通过电流源或其他电流调整电源来实施。在一个实施例中，电源2402能够是具有输出电流的任何电源，所述电源被限制为减慢电流的变化。例如，电源2402能够是具有电感性输出行为的任何电源。电源2402可以能够提升其恒流制输出电压，并且因此提升电压VAB。提升恒流制输出电压并且因此提升电压VAB的能力能够进一步使得单向开关2410能够接通。
缓冲器2460具有对于在等离子体处理期间向等离子体负载提供脉冲DC电力的脉冲DC电力系统的特定应用。例如并且如在图7中所图示的，非耗能缓冲器能够被布置在DC电源702(例如，电源2402)与向等离子体负载706(例如，负载2406)提供脉冲DC电压的开关电路704(例如，易损电路2404)之间。在该应用中，当等离子体负载706阻抗上升使得电力要不然将损坏开关电路704时(例如，紧随开关电路电压转变通过0V之后)，非耗能缓冲器吸收来自DC电源702的能量，在等离子体中的电弧事件期间避免过多电流释放，并且增加在每个电压脉冲期间向等离子体负载706提供的电流的斜坡变化速率。这些优点对于高频脉冲和高电力应用能够是特别有益的。
非耗能缓冲器包括电压倍增器724，所述电压倍增器724暂时升高电压VAB并且因此暂时升高向开关电路704提供的电流，以便增加向等离子体负载706递送的平均电力，从而增加吞吐量并减少由于过多电流引起的损耗。非耗能缓冲器还能够包括电感器712，以当等离子体负载706下降时(例如，在电弧期间)防止电压倍增器724将存储的能量快速地释放到开关电路704和等离子体负载706中。缓冲器电路可以进一步包括在电压倍增器724与电感器712之间的开关726，以有助于停止电感器712中由等离子体中的高频多电弧事件(例如，快速的一连串电弧)引起的失去控制的电流斜坡变化。各种二极管710、714和728以及电容器能够与以上提及的部件交错，以便控制电流在非耗能缓冲器中的方向，并且各种电容器能够用于存储能量。
在一个实施例中，电容器能够代替电压倍增器724(参见图6)。在一个实施例中，电压倍增器724能够是电压两倍器(参见图9)、电压三倍器(参见图10)、或具有整数或者分数倍增效果的任何其他倍增器。
在更加深入地研究图7和图24之前，对这些电路和电力系统的开发的讨论可以是有帮助的。图3图示了电源系统300，所述电源系统300包括DC电源302、开关电路304、等离子体负载306、以及非耗能缓冲器电路的实施例。DC电源302向开关电路304(例如，半桥式开关电路)提供DC电力，所述开关电路304将DC电力转换为然后被提供给等离子体负载306的脉冲DC。为了防止在切换期间对开关电路304造成损坏，当等离子体负载306表现为电容器或断路时，能够实施包括耦合在第一轨道350(正轨道)与第二轨道352(负轨道)之间的电容器308的缓冲器电路。尽管电容器308能够限制开关电路304中的电流尖脉冲和/或电压尖脉冲，但是不幸的是电容器308还将存储的能量快速地释放到等离子体中的电弧中，因此加剧这样的事件。
图4图示了电源系统400，所述电源系统400包括DC电源402、开关电路404、等离子体负载406、以及耗能缓冲器电路的另一实施例。在该实施例中，缓冲器电路包括二极管410、电容器408、以及电阻器412。在开关电路404进行切换期间，当等离子体负载406表现为电容器或断路时，来自DC电源402的大部分电力经过二极管410并给电容器408充电。当等离子体负载406阻抗返回到典型水平时，电容器408能够通过电阻器412将其能量释放到等离子体负载406中的开关电路404。与在图3中图示的缓冲器不同，图4的缓冲器限制电容器408经由电阻器412释放到第一轨道450的电流，所述电阻器412的电阻能够被选择以满足最大电流阈值。然而，当电流经过电阻器412时电力被消耗掉，并且因此这种设计仅仅为耗能缓冲器。
图5图示了电源系统500，所述电源系统500包括DC电源502、开关电路504、等离子体负载506、以及非耗能缓冲器电路的又另一实施例。然而，这种设计利用电感器512来代替图4中的电阻器412，因此使得电容器508能够以非耗能方式对存储的能量进行释放。在这种情况下，当开关电路504对等离子体负载506的切换表现为电容器或断路时，来自DC电源502的电力能够经过二极管510(或任何单向开关)，并给电容器508(或任何电容性电路或设备，例如，电容器)充电。电容器508中存储的能量能够被释放通过电感器512(或任何电感性电路或设备)、开关电路504并被释放到等离子体负载506，而没有由使所述能量经过电阻器遭受的损耗。同时，同电阻器412一样，电感器512限制电流的增加速率，因此防止电容器508在电弧发生事件期间危险地对电容器508的能量进行释放。
在任选的实施例中，缓冲器能够包括被布置在电感器与第一轨道550之间的二极管514(或任何单向开关)，所述二极管514防止电流通过电感器512给电容器508充电。由于电感器512而非二极管610是从第一轨道550到电容器508的最小电阻的路径，因此可以要求该二极管514。电感器—电容器(512—508)组合还能够导致鸣响，并且因此任选的二极管514有助于缓解这种鸣响。
然而，由于电感器512和二极管510(并且任选地，二极管514)被布置在几乎无损耗的电流回路511中，因此电感器512中的电流继续在很少或没有消耗的情况下流动。每当电弧发生时，电容器508通过电感器512以电流的形式释放一些能量，并且然后在电弧之后再进行充电。添加的电流聚积在已经形成回路的电流上，并且如果形成电弧的速率足够高，则电感器512中的电流能够以失去控制的电流斜坡变化来逐步地聚积，直到该回路511中的电流损坏或破坏二极管510和514中的任一个或两个。
在一些实施例中，一组电容器能够代替电容器508，使得更小且更不昂贵的电容器能够用于实现大的电容。
图6图示了电源系统600，所述电源系统600包括DC电源602、开关电路604、等离子体负载606、以及非耗能缓冲器电路的又另一实施例。在这种情况下，开关626能够被布置在电气节点609(在二极管610与电容器608之间)与电感器612之间。开关626能够在正常处理期间维持接通，但是正在电弧事件期间断开，以便切断由电感器612和二极管610(并且任选地，二极管614)形成的几乎无损耗的电流回路。因此，当高频电弧事件发生时，作为从电容器608的每次连续释放的结果，电感器612中的电流可以逐步地上升。当电流达到阈值时，开关626断开，并且电流经由二极管610进入电容器608，因此提供电感器释放通过的电流路径，直到存储在电感器的磁场中的能量下降并且电感器612中的电流降至阈值以下。这防止电感器612中的参考图5描述的失去控制的电流斜坡变化。
任选地，缓冲器能够包括被布置在电气节点613与第二轨道652之间的二极管628(或其他单向开关)。电气节点613被布置在开关626与电感器612之间。当开关626断开时，任选的二极管628被向前偏置，因此提供从第二电力轨道652到电感器612的电流路径，并且因此使得电感器612能够在开关626断开时继续汲取电流。这避免了在电感器612两端的电压尖脉冲。同时，当开关626接通时，二极管628被反向偏置，因此防止电流在经过开关626之后通到第二电力轨道652。
在一些实施例中，一组电容器能够代替电容器608，使得更小且更不昂贵的电容器能够用于实现大的电容。
图7图示了电源系统700，所述电源系统700包括DC电源702、开关电路704、等离子体负载706、以及非耗能缓冲器电路的又另一实施例。这里，电压倍增器724代替在较早的缓冲器实施例中看见的电容器。电压倍增器724被设计为改善系统700的效率，然而仍然能够使得缓冲器从DC电源702吸收电力，并且因此保护开关电路704。
具体地并且回想图2A和图2B，脉冲DC电力系统经常在每个脉冲期间遭受缓慢的电流斜坡变化速率。在开关电路704电压切换之后，电压倍增器724从DC电源702吸收电力，但是也将处理电压V1升高到升高的电压V1+V2，针对每个脉冲的第一部分802，使得电流更快地斜坡变化，如在图8A中所图示的。例如，DC电源702提供充足的电力以使得能够处理电压V1，但是电压倍增器724在每个脉冲的第一部分802期间使该电压升高V2。
该电压升高实际上是紧随开关电路704的0V转变之后缓冲器电路从DC电源702吸收电力的副产物。当切换电压达到0V时，等离子体密度大幅下降，并且与作为低电阻电流路径相比，等离子体更像断路或未流通的电感器一样起作用。DC电源702是经调整的电流或电力，并且因此继续驱动相同的电流水平。缓冲器电路吸收该电力，所述电力要不然将被引导到开关电路704中并损坏该电路。
当电流流入到电压倍增器724中时，能量被存储在电压倍增器724之内，并且与逐渐大于处理电压V2的电压一同累积，直到等离子体中的电流已经充足地斜坡变化，以使等离子体密度升回到能够再次在很大程度上被提供给等离子体负载706而非缓冲器的电力的水平。该时间足够长以至于在电压倍增器724两端的电压聚积到大于处理电压V1，并且因此对于每个DC脉冲的第一部分802，存在如在图8A中所见的电压升高V2。
该增加的电压引起电流比在现有技术(例如，图2A)中看见的更快地斜坡变化。结果，电流在每个脉冲中更早变平，意味着更大的平均电力被递送，并且因此对于给定个处理来说要求更少时间。增加的电流斜坡速率还意味着，电流不上升至与电流将给予更缓慢的斜坡变化速率一样高，这导致更少的总体损耗(成比例于I2)和更少的切换损耗(成比例于在切换时刻的I)。在效率上的这些改善在更高的频率处是特别显著的(参见图8B并且相比于图2B)。
应当注意，图8A是对电压和电流波形的简化，并且实际上，垂直上升和下降可以具有由电容性效应和电感性效应引起的非无限斜率。
如果在第一轨道750与第二轨道752之间的电压降至近似在处理电压V1以下，则电压倍增器724能够部分地进行释放，并补充近似在处理电压V1处从DC电源702提供的电流。
在电弧期间，电压倍增器724还能够通过接通的开关726和电感器712释放电压倍增器724的能量中的一些。几乎无损耗的电流回路711然后可以通过电感器712、二极管710、以及接通的开关726(并且任选地，二极管714)来建立，直到开关726断开，因此迫使电流给电压倍增器724再充电。
在一些实施例中，V2＝V1(例如，电压倍增器724是电压两倍器)。然而，在其他实施例中，V2能够小于或大于处理电压V1。在一些实施例中，V2甚至能够是可变的(参见图11-14)。
在一些实施例中，第一二极管710能够与电流限制器(例如，电感器(未图示))被以串行方式布置，以便不仅限制电流进入到电压倍增器724中的方向，而且限制进入电压倍增器724的电流的量和变化速率。这样的电流限制器可以被实施为防止在电压倍增器724中的电流过载。在本文中公开的缓冲器中的两个或更多个被以并行方式布置的实施例中，电流限制器可以限制进入缓冲器中的每个的电流，使得电压能够保持在合理水平，同时仍向两个或更多个缓冲器中的每个发送电流。
在这样的实施例中，与第一二极管710以串行方式相连的电流限制器能够被选择为使得电流能够快速地进入电压倍增器724并给电压倍增器724充电，而电感器712能够被选择为使得电压倍增器724以更低的电流进行释放。这能够导致在每个DC脉冲开始时电压到V1+V2的快速升高(参见图8A和图8B的第一部分802)，而在每个DC脉冲的更长的第二部分内电压倍增器724以V1补充DC电源702电流。
在一个实施例中，第一轨道750和第二轨道752是不固定的，使得二者都被参考到地。
在LC时间常数为长的情况下，二极管714能够是任选的。“长”LC时间常数是防止电感器712电流反向的LC时间常数。尤其地，在没有任选的二极管714的情况下电感器712是正弦曲线的，并且因此LC时间常数等于开关电路704的切换频率，并且优选地，数量级大于开关电路704的切换频率。LC时间常数能够根据电感器712的电感和电压倍增器724的任何电容来计算。
开关电路704采用来自DC电源702的DC电压或恒定电力，并生成脉冲DC电力。开关电路704的两个非限制性范例是H桥(半桥式或全桥式)或双极双掷开关网络。在实施例中，开关电路704能够包括被以串行方式耦合的两个或更多个半桥式H桥电路或全桥式H桥电路(例如，一对H桥输出供给下一对H桥输入)。
等离子体负载706能够是等离子体处理室的部分，例如，在等离子体溅射中使用的那些。能够经由一个或多个电极(例如，在双磁控管溅射中的那些(也能够使用一个或多个磁控管))向等离子体负载706提供电力。
图9图示了电源系统900的实施例，所述电源系统900示出了电压倍增器924的细节。电压倍增器924包括第一电容器908(或电容器组或任何电容性元件或系统)、第二电容器916、第一二极管918、第二二极管922、以及第三二极管920。当第二二极管922被向前偏置时，第一电容器908和第二电容器916能够被以串行方式充电。当第一二极管918和第三二极管920被向前偏置并且第二二极管922被反向偏置时，第一电容器908和第二电容器916然后能够被以并行方式释放。
图10图示了缓冲器的电压倍增器是电压三倍器的实施例。电压倍增器1024包括第一电容器1002、第二电容器1004、以及第三电容器1006。电压倍增器1024进一步包括第一二极管1008、第二二极管1010、第三二极管1012、第四二极管1014、以及第五二极管1016。电容器1002、1004、1006中的每个能够被充电到接近或大于处理电压，并且因此当所有三个电容器都被充电时，落在所有三个电容器的电压降是处理电压的3倍左右。因此，电压倍增器1024能够以大约3的系数升高跨第一轨道1050和第二轨道1052的电压，并且因此能够被称为电压三倍器。
在一些实施例中，一组电容器能够代替电容器1002、1004和1006，使得更小且更不昂贵的电容器能够用于实现大的电容。
图11图示了电源系统1100，所述电源系统1100包括DC电源1102、开关电路1104、等离子体负载1106、缓冲器电路1124的又另一实施例、以及电压倍增器调节器1130。这里，缓冲器观察到电压倍增器调节器1130的添加，所述电压倍增器调节器1130耦合在第一轨道1150与第二轨道1152之间，并且具有到电压倍增器1124的电气连接。电压倍增器调节器1130能够控制电压倍增器1124对在轨道1150与1152之间的电压VAB的影响。以这种方式，升高电压V2(参见图12)能够被制定到期望的幅度，所述期望的幅度小于电压倍增器1124所能够的最大升高。此外，电压V2能够随着时间而被改变。该实施例具有特定应用，其中，电压倍增器1124具有固定的倍增效果(例如，电压两倍器或电压三倍器)。
在图12中图示了这样的控制的一种应用，其中，电压阈值1202示出了在阈值以上能够损坏电源系统1100中的电路的所述阈值。这样，电压倍增器调节器1130能够用于降低V2，使得脉冲的第一部分802的总电压(V2+V1)保持在电压阈值1202以下。如所见，V2能够被及时调节，只要总和被保持在电压阈值1202以下。
图13图示了示出电压倍增器调节器的一个实施例的细节的电源系统。电压倍增器调节器1330能够包括二极管1334、电感器1332、以及开关1336。电感器1332、开关1336、以及二极管1334的组合能够充当不连续传导模式(DCM)升高变换器，其中，电感器1332电流能够在操作的至少部分内降至零。所述组合还能够充当连续传导模式(CCM)升高变换器，其中，电感器1332电流从不降至零。
电感器1332能够被布置在电压倍增器1324与电气节点1333之间，其中，电气节点1333被布置在二极管1334与开关1336之间。尤其地，电气节点1333能够被布置在二极管1334的节点与开关1336之间。开关1336能够被布置在电气节点1333与第二轨道1352之间。当开关1336接通时，电压倍增器1324中存储的能量通过电感性部件1332和单向开关1334被移除到第一轨道1350，因此降低在电压倍增器1324两端的电压，并且因此降低由电压倍增器1324中的电能存储引起的电压升高V2。
开关1334能够根据占空比被接通和断开，其中，更大的占空比降低来自电压倍增器1324的电压升高V2。例如，0％占空比(开关1334接通100％的时间)允许电压倍增器1324的完全电压升高V2到达开关电路1304。
图14图示了示出电压倍增器1424的和电压倍增器调节器1430的一个实施例的细节的电源系统。电压倍增器调节器1430的细节与在图13中图示的那些相同，并且电压倍增器1424的细节与在图9中图示的那些相同。电压倍增器1124能够包括第一电容器1480、第二电容器1416、第一二极管1418、第二二极管1422、以及任选的第三二极管1420。
在当等离子体负载1406表现为电容器或断路时的开关电路1404的切换期间，来自DC电源1402的电力经过二极管1410并进入到电压倍增器1424中。归因于二极管1418、1422、1420的布置，当经过二极管1410和1422时，电流给以串行方式相连的第一电容器1480和第二电容器1416充电。二极管1418和任选的二极管1420在对第一电容器1408和第二电容器1416的充电期间被反向偏置。
当电压倍增器1424进行释放且电压倍增器模块1430未激活时，第二二极管1422被反向偏置，并且第一二极管1418和任选的第三二极管1420(如果被实施的话)被向前偏置。结果，第一电容器1408和第二电容器1416以并行方式进行释放。第一电容器1408和第二电容器1416均被充电到的电压能够等同于减去落在二极管1410的向前偏置电压降的处理电压V2。换言之，电压倍增器1424近似为由DC电源1402提供的电压的两倍，并且能够被称为电压两倍器。
电压倍增器调节器1430能够控制电压倍增器1424对VAB具有两倍电压效果中的多少。例如，在开关1426具有1700V的电压阈值且V1为1000V的情况下，电压倍增器模块1424将在第一轨道1450上由其自己生成2000V轨道电压，并且因此损坏开关1426。然而，经由对电压倍增器调节器1430的适当控制，电压调节器1424的倍增效果能够被制定为使得VAB被保持在1700V以下，因此避免对开关1426造成损坏。
尤其地，当开关1436接通时，来自电容器1416的能量经由电感器1432和接通的开关1436被移除到第二轨道1452。这样，开关1436接通越经常(例如，更高的占空比)，电容器1416上的电压越低。电压倍增器调节器1430不影响电容器1408上的电压。以此方式，电压倍增器调节器1430能够控制由电压倍增器1424提供的升高电压V2。
当第一电容器1408和第二电容器1416进行释放且电压倍增器调节器1430是激活的时，第一电容器1408经由开关1426、电感器1412、以及任选的二极管1414进行释放。由于电荷已经从第二电容器1416被移除，因此任选的二极管1420被反向偏置，并且当电压倍增器调节器1430被使用时，能够从该电路被移除。第二电容器1416通过电压倍增器调节器1430并且尤其通过电感器1432和二极管1434进行释放。
讨论现在将指向在电源系统的一个实施例的操作的不同相位期间存在于在图14中图示的各种部件上的电流路径、电压、以及向前偏置或反向偏置。DC电源1402能够是电力或电流调整的。在非电弧状况下，电流沿着第一轨道1450从DC电源1402通到开关电路1404。开关1426接通(或开启)，并且二极管1410和1414也是开启的，并且因此电流也在几乎无损耗的回路1411(参见图17)中经过电感器1412、二极管1410、接通的开关1426、以及二极管1414(任选的)。电压VAB在操作的该相位期间等于处理电压。所述处理电压是在被给出稳态等离子体阻抗的等离子体负载1406两端的电压。这在等离子体被引发并被维持并且因此正在传导时发生，但是能够在一定程度上改变，取决于等离子体稳定性和处理状况(例如，当反应气流进入等离子体处理室时)。从电气节点E到电气节点B测量的电压VEB等于处理电压减去落在二极管1410的向前传导电压降(例如，VEB＝VAB–VAE)。
恒定的电流回路1411使二极管1410和1414(任选的)维持在开启状态，因此为第一轨道1450提供到由于任何原因应当使离子体负载阻抗1406上升的电压倍增器1424的立即进入。因此，电压倍增器1424准备好在开关电路1404的每一次0V转变之后以及在由等离子体负载1406中的阻抗尖脉冲引起的任何失灵之后吸收来自DC电源1402的电力。例如，在等离子体室中存在突然使等离子体消亡的泄露的情况下，来自DC电源1402的电力能够被分流到电压倍增器1424中。
图18图示了刚好在开关电路的0V转变之后的图14的电源系统。在0V转变之后，等离子体负载1406阻抗大幅上升，使得针对电流的大部分的最小电阻的路径通过二极管1410、第一电容器1408、二极管1422、以及电容器1416到达第二轨道1452。二极管1418被反向偏置，如果被实施的话，任选的二极管1420也是如此。当电流开始采取该路线时，轨道之间的电压VAB等于处理电压V1。电流给电容器1408和1416充电，并且这样一来，将VAB增加到处理电压V1以上。由于图示的电压倍增器1424(电压两倍器)，VAB能够被升高到基本上为处理电压V1的两倍。在其他实施例中，电压能够被升高到处理电压V1的三倍、四倍或任何整数倍或分数倍。
随着电容器1408和1416被充电，沿着该路径行进的电流以及第一电容器1408和第二电容器1416的对应充电逐渐跌落。最终，电流逐渐减少到可忽略的量，或等离子体中的电流大幅斜坡变化以将等离子体负载1406阻抗向下拉到正常水平，使得电力被再次递送到等离子体负载1406。当这发生时，在电压倍增器两端的电压VEB通常足够大，以向前偏置二极管1418以及任选的二极管1420(如果被实施的话)，并且二极管1422断开。在图19中图示了结果产生的电流和二极管偏置。这里，电容器1408和1416通过接通的开关1426、电感器1412、以及任选的二极管1414以并行方式进行释放，直到电容器1408和1416返回到二极管1418和1420断开的电压(例如，接近处理电压)。
在电压倍增器调节器1430用于移除第二电容器1416上的电荷的某些部分的实施例中，不需要任选的二极管1420，并且在这样的实施例中，即使被实施，任选的二极管1420也被反向偏置。以任一方式，第二电容器1416都经由电感器1432和二极管1434而非经由图示的通过任选的二极管1420的电流路径来进行释放。
如在图8A和图8B中所见，随着电容器1408和1416进行释放，电压VAB从V1+V2降至V1或处理电压。然而，该电流还能够引起电压下降时间是有限的，如在图25A和图25B中所图示的。图25A和图25B图示了图8A和图8B中的曲线，但是包括可归因于在等离子体阻抗降至正常水平之后电容器1408和1416的释放的斜坡电压下降2500的细节。
如所见，二极管1410仍然被向前配置，因此继续为从DC电源1402到电压倍增器1424的电力提供它所需要的立即分流。甚至来自DC电源1402的少量电力能够被引导到电压倍增器1424中，其中，能量聚积直到二极管1418和1420接通并开始使电容器1408和1416进行释放。以这种方式，电容器1408和1416维持在接近处理电压或略微在处理电压以上的电压处。
图20图示了图14的电源系统中在单个电弧事件期间的电流路径和二极管偏置。在电弧期间，等离子体负载阻抗1406下降，引起电压VAB下降。当这发生时，电压VAB通常降至电压VEB以下，这反向偏置二极管1410(被图示为向前偏置)。尽管电压倍增器1424确实将能量释放到电弧中，但是释放不大，这是因为电感器1412限制了电流的上升。在一些情况下，电感器1412能够被选择为如此大，以至于即使在这样的电弧期间，电流也不显著上升。因此，电压倍增器1424不危及加剧电弧。
电流离开缓冲器，并通到开关电路1404以及通回到几乎无损耗的回路1411中。如果两个电弧一个接一个地发生，则归因于来自电压倍增器1424中的电容器的多个释放，电感器1412中的电流可以向上阶跃。快速接连的一系列电弧能够将电流逐步增加到能够损坏二极管1410和1414的水平。因此，当电感器1412中的电流到达阈值时，开关1426断开，如在图21中所见。开关1426的断开切断了几乎无损耗的回路1411，并迫使电感器1412电流释放到电压倍增器1424中。电感器1412电流向下斜坡变化，并且因此开关1426的断开避免几乎无损耗的回路1411中失去控制的逐步的电流斜坡变化。
电流被图示为离开任选的二极管1414并通回到二极管1410或通回到开关电路1404。在一些情况下，两个电流路径都将被使用。然而，在开关电路1404断开的情况下，电流不通到开关电路1404，而是所有电流都经过二极管1410到达电压倍增器1424。在开关电路1404接通且存在电弧的情况下，电流将可以优选到开关电路1404和电弧中的路径。然而，在电弧已经中止或至少变小之后，电流可以在两个路径之间被更相等地分开。
任选的二极管1428能够被包括在电感器1412与第二轨道1452之间，以当开关1426断开时为电感器1412提供电流路径，从而避免电感器1412中的电压尖脉冲。
在等于处理电压V1的升高电压V2被期望的备选实施例中，电压倍增器调节器1430能够经由滞后控制算法用于过电压保护。尽管电压倍增器1424通常在每个脉冲的第一部分期间生成升高的电压V1+V2，但是在一些实例中，可以存在危及电路或基板处理的瞬变电压。为了减轻这样的瞬变，当在第二电容器1416两端的电压上升至最大电压阈值V最大以上时，开关1436能够接通。在备选方案中，开关1436能够开始以定义的占空比进行切换，所述定义的占空比被配置为降低在第二电容器1416两端的电压。备选地，当在第二电容器1416两端的电压上升至最大电压阈值V最大以上时，开关1436可以已经正在切换。在这种情况下，开关1436能够增加其占空比，以便降低在第二电容器1416两端的电压。
无论这些方法中的哪一个被实施，开关1436持续操作(例如，接通、定义的占空比，或增加的占空比)，直到在第二电容器1416两端的电压降至最小电压阈值V最小以下。开关1436然后能够断开或降低其占空比。开关1436能够保持断开或维持降低的占空比，直到电压再次超过最大电压阈值V最大。该过电压滞后控制防止瞬变电压损坏电子器件或在等离子体中生成不想要的高能离子。
值V最大–V最小将开关1436的占空比定义为开关1436的两倍的倍数，这是因为当等离子体具有高阻抗并且因此不能够汲取从DC电源1402、电感器1412、以及电感器1432递送的全部电流时，第一电容器1408和第二电容器1416仅仅在来自开关电路1404的每个脉冲的第一部分期间被充电。
电压传感器(未图示)能够监测在第二电容器1416两端的电压，并向开关1436的控件提供反馈，以控制开关1436的断开和接通或开关1436的占空比。换言之，响应于来自监测在第二电容器1416两端的电压的电压传感器的反馈，开关1436能够断开和接通或者具有占空比。
图15图示了包括DC电源的电源系统，所述DC电源为开关电路提供电力，所述开关电路然后向等离子体负载提供脉冲DC电力。缓冲器1508能够被并入到DC电源1502中，并且电力能够被从缓冲器1508提供到开关电路1504。
图16图示了包括DC电源的电源系统，所述DC电源为开关电路提供电力，所述开关电路然后向等离子体负载提供脉冲DC电力。缓冲器1608能够被并入到DC电源1604中，并且电力能够被从DC电源1604提供到缓冲器1608。
图26图示了控制电源系统中的电力的方法。方法2600能够以电力经由通电操作2602从电源(例如，DC电源)通到负载开始。负载能够具有阻抗，并且阻抗能够随着时间而改变。当阻抗大幅增加时，吸收电力中的至少一些的操作2604能够吸收来自电源的电力中的至少一些。电力的吸收能够引起电压和电流到达负载的升高或增加(例如，图8A、图8B、图12、图25)。在吸收电力之后，方法2600能够包括释放吸收的电力中的至少一些的操作2606，其中，吸收的电力中的至少一些被释放到负载中。该释放能够通过负载阻抗的降低来激活，并且能够以基本上不耗能的方式发生。在释放操作2606之后，方法2600能够结束或返回到通电操作2602。
尽管本公开已经聚焦于缓冲器用于减轻电源系统中并且尤其针对脉冲DC应用的电压尖脉冲(或斜坡变化)和电流尖脉冲(或斜坡变化)的实施例，但是应当预见到所公开的缓冲器能够在多种其他电压和/或电流箝位的情况下使用。
图22图示了电源系统的另一实施例。电源(DC或AC)2002经由第一轨道2050和第二轨道2052为负载2006提供电力。负载2006能够是等离子体负载或任何其他类型的负载(例如，DC或AC电动机)。单个磁电管溅射系统是这样的电源系统的一种实施方式。缓冲器2004能够耦合到在电源2002与负载2006之间的轨道2050和2052，并且能够被配置为当负载2006的阻抗增加时吸收来自电源2002的电力。当负载2006阻抗降低时，缓冲器2004能够将其存储的能量中一些的释放到负载2006中，以补充来自电源2002的电力。由于几乎没有能量被消耗在缓冲器2004中，因此缓冲器能够被称为非耗能缓冲器。
缓冲器2004被进一步配置为再次以非耗能的方式暂时升高从第一轨道2150到第二轨道2152测量的电压。如果电源2002是电力调整的供应，则当电力首次被施加时或当电力在脉冲背景下被再施加时，电压升高将导致更快的电流斜坡变化。对提及的一个范例来说，这能够减少电力接通时间，这在半导体制造应用中能够是有益的。例如，在负载2006存在迫使负载2006阻抗高(例如，等离子体处理室中的等离子体传导性的损耗)的问题的情况下，电力能够在所述问题已经被解决之后比在已知缓冲器的情况下更快速地再施加到负载2006。
图23图示了又另一电源系统。电源(DC或AC)2102经由第一轨道2150和第二轨道2152并且经由易损电路2106为负载2106提供电力。易损电路包括能够被过多电流或电力损坏并且尤其当负载2108的阻抗增加时能够被损坏的任何电路。缓冲器2104能够耦合到在电源2102与易损电路2106之间的轨道2150和2152，并且能够被配置为当负载2108的阻抗增加时吸收来自电源2102的电力。以此方式，缓冲器2104能够防止过多电力或电流经过易损电路2106和损坏在易损电路2106中的部件。
返回到图24，图24图示了又另一电源系统。电源系统2400能够包括电源2402、负载2406、非耗能缓冲器2460、以及任选地易损电路2404。缓冲器2460能够被布置在电源2402与负载2406之间。任选的易损电路2404能够被布置在缓冲器2460与负载2406之间。
缓冲器2460非常像在整个公开中所公开的缓冲器一样起作用。然而，缓冲器2460确实因此使用更普遍的部件，以便示出在脉冲DC环境之外的应用。例如，除二极管之外，缓冲器2460还能够包括单向开关2410、2414、以及2416。缓冲器2460还能够包括与单向开关2410以串行方式相连的任选的电流限制器2408以及与单向开关2414以串行方式相连的电流限制器2412。缓冲器2460包括开关2422和电压倍增器2418。任选地，缓冲器2460能够包括电压倍增器调节器2420。缓冲器2460能够进一步包括任选的单向开关2404，所述任选的单向开关2404被布置在电流限制器2412与第二轨道2452之间。
在一些实施例中，单向开关2410能够被与任选的电流限制器2408(例如，电感器)以串行方式布置，以便不仅限制电流进入到电压倍增器2424中的方向，而且限制进入电压倍增器2424的电流的量和变化速率。这样的任选的电流限制器2408能够被实施为防止电压倍增器2424中的电流过载。在本文中公开的缓冲器2460中的两个或更多个被以并行方式布置的实施例中，任选的电流限制器2408可以限制进入缓冲器中的每个的电流，使得电压能够保持在合理水平，同时仍向两个或更多个缓冲器中的每个发送电流。
在这样的实施例中，与第一单向开关2410以串行方式相连的任选的电流限制器2408能够被选择，使得电流能够快速地进入电压倍增器2418并给电压倍增器2418充电，而电流限制器2412能够被选择，使得电压倍增器2418以更低的电流进行释放。这能够导致在每个DC脉冲开始时电压到V1+V2的快速升高(参见图8A和图8B的第一部分802)，而在每个DC脉冲的更长的第二部分内电压倍增器2418以V1补充电源2402电流。
在一个实施例中，第一轨道2450和第二轨道2452不是固定的，使得二者都被参考到地。在LC时间常数为长的情况下，任选的单向开关2414能够被排除在外。“长”LC时间常数足够长，以防止电流限制器2412电流反转方向。尤其地，在没有任选的单向开关2414的情况下，电流限制器2412中的电流将是正弦曲线的，并且因此LC时间常数优选等于易损电路2404的切换频率，假定易损电路2404包括切换频率。在其他优选实施例中，LC时间常数为大于易损电路2404的切换频率的数量级，假定易损电路2404包括切换频率。LC时间常数能够根据电流限制器2412的电感和电压倍增器2424的任何电容来计算。易损电路2404的两个非限制性范例是H桥(半桥式或全桥式)和双极双掷开关网络。
负载2406能够是等离子体处理室的部分，例如，在等离子体溅射中使用的那些。能够经由一个或多个电极(例如，在双磁控管溅射中的那些(也能够使用一个或多个磁控管))向负载2406提供电力。
在本文中描述的系统和方法能够被实施在除在本文中描述的特定物理设备之外的机器(例如，计算机系统)中。图27示出了以计算机系统2700的示例性方式的机器的一个实施例的图解表示，一组指令能够在所述计算机系统2700中运行，以用于令设备执行或运行本公开的方面和/或方法中的任一个或多个。图27中的部件仅是范例，并非限制实施特定实施例的任何硬件、软件、嵌入的逻辑部件、或两个或更多个这样的部件的组合的用途和功能的范围。
计算机系统2700可以包括处理器2701、存储器2703、以及经由总线2740相互通信以及与其他部件通信的存储装置2708。总线2740还能够链接显示器2732、一个或多个输入设备2733(其例如可以包括小键盘、键盘、鼠标、触笔等)、一个或多个输出设备2734、一个或多个存储设备2735、以及各种有形的存储媒体2736。所有这些元件都可以直接或者经由一个或多个接口或适配器接口连接到总线2740。例如，各种有形的存储媒体2736能够经由存储介质接口2726与总线2740接口连接。计算机系统2700可以具有任何合适的物理形式，包括但不限于一个或多个集成电路(IC)、印刷电路板(PCB)、移动手持设备(例如，移动电话或PDA)、便携式计算机或笔记本计算机、分布式计算机系统、计算网络或服务器。
(一个或多个)处理器2701(或(一个或多个)中央处理单元(CPU))任选地包括高速缓冲存储器单元2702，以用于对指令、数据或计算机地址的暂时本地存储。(一个或多个)处理器2701被配置为辅助计算机可读指令的运行。计算机系统2700可以提供作为(一个或多个)处理器2701运行被实施在一个或多个有形的计算机可读存储媒体(例如，存储器2703、存储装置2708、存储设备2735和/或存储介质2736)中的软件的结果的功能。计算机可读媒体可以存储实施特定实施例的软件，而(一个或多个)处理器2701可以执行所述软件。存储器2703能够通过合适的接口(例如，网络接口2720)从一个或多个其他计算机可读媒体(例如，(一个或多个)大容量存储设备2735、2736)或从一个或多个其他来源读取软件。所述软件可以令(一个或多个)处理器2701执行在本文中描述或图示的一个或多个处理或者一个或多个处理的一个或多个步骤。执行这样的处理或步骤可以包括定义被存储在存储器2703中的数据结构和当受到软件指导时修改数据结构。
存储器2703可以包括各种部件(例如，机器可读媒体)，所述各种部件包括但不限于随机存取存储器部件(例如，RAM 2704)(例如，静态RAM"SRAM"、动态RAM"DRAM等)，只读部件(例如，ROM 2705)、以及它们的任何组合。ROM 2705可以作用为向(一个或多个)处理器2701单向地通信数据和指令，而RAM 2704可以作用为与(一个或多个)处理器2701双向地通信数据和指令。ROM 2705和RAM 2704可以包括在以下描述的任何合适的有形的计算机可读媒体。在一个范例中，基本输入/输出系统2706(BIOS)(包括在诸如启动期间有助于在计算机系统2700之内的元件之间传递信息的基本例程)可以被存储在存储器2703中。
固定的存储装置2708任选地通过存储控制单元2707被双向地连接到(一个或多个)处理器2701。固定的存储装置2708提供额外的数据存储容量，并且还可以包括在本文中描述的任何合适的有形的计算机可读媒体。存储装置2708可以用于存储操作系统2709、EXEC2710(可执行的)、数据2711、API应用2712(应用程序)等。通常，尽管不总是，但是存储装置2708是低于主要存储装置(例如，存储器2703)的次要存储介质(例如，硬盘)。存储装置2708还能够包括光盘驱动器、固态存储器设备(例如，闪存型系统)或以上的任何的组合。在适当的情况下，存储装置2708中的信息可以作为虚拟存储器被包括在存储器2703中。
在一个范例中，(一个或多个)存储设备2735可以经由存储设备接口2725与计算机系统2700与可移除地接口连接(例如，经由外部端口连接器(未示出))。尤其地，(一个或多个)存储设备2735和相关联的机器可读介质可以提供对机器可读指令、数据结构、程序模块和/或用于计算机系统2700的其他数据的非易失性存储和/或易失性存储。在一个范例中，软件可以完全或部分地驻留在(一个或多个)存储设备2735上的机器可读介质之内。在另一范例中，软件可以完全或部分地驻留在(一个或多个)处理器2701之内。
总线2740连接各种各样的子系统。在本文中，提及的总线可以涵盖在适当的情况下服务于共同功能的一个或多个数字信号线。总线2740可以是若干类型的总线结构中的任一种，包括但不限于使用多种总线架构中的任一种的存储器总线、存储器控制器、外围总线、局域总线、以及它们的任何组合。作为范例但并非限制的方式，这样的架构包括工业标准架构(ISA)总线、增强的ISA(EISA)总线、微通道架构(MCA)总线、视频电子标准协会局域总线(VLB)、外围部件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、加速图形端口(AGP)总线、超传输(HTX)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、以及它们的任何组合。
计算机系统2700还可以包括输入设备2733。在一个范例中，计算机系统2700的用户可以经由(一个或多个)输入设备2733将命令和/或其他信息输入计算机系统2700。(一个或多个)输入设备2733的范例包括但不限于字母-数字输入设备(例如，键盘)，定点设备(例如，鼠标或触摸板)、触摸板、操纵杆、游戏摇杆、音频输入设备(例如，麦克风、声音响应系统等)、光学扫描器、视频或静态图像捕获设备(例如，照相机)、以及它们的任何组合。(一个或多个)输入设备2733可以经由多种输入接口2723中的任一种(例如，输入接口2723)被接口连接到总线2740，包括但不限于串行端口、并行端口、博弈端口、USB、FIREWIRE、THUNDERBOLT或以上的任何组合。
在特定实施例中，当计算机系统2700被连接到网络2730时，计算机系统2700可以与被连接到网络2730的其他设备(特别是移动设备和企业系统)通信。来往于计算机系统2700的通信可以通过网络接口2720来发送。例如，网络接口2720可以从网络2730接收以一个或多个包(例如，互联网协议(IP)包)的形式的进来的通信(例如，来自其他设备的请求或响应)，并且计算机系统2700可以将进来的通信存储在存储器2703中以用于处理。计算机系统2700可以类似地将以一个或多个包的形式的出去的通信(例如，对其他设备的请求或响应)存储在存储器2703中，并且从网络接口2720通信到网络2730。(一个或多个)处理器2701可以访问被存储在存储器2703中的这些通信包以用于处理。
网络接口2720的范例包括但不限于网络接口卡、调制解调器、以及它们的任何组合。网络2730或网络段2730的范例包括但不限于广域网(WAN)(例如，互联网、企业网络)、局域网(LAN)(例如，与办公室、建筑物、校园或其他相对小的地理空间相关联的网络)、电话网络、两个计算设备之间的直接连接、以及它们的任何组合。网络(例如，网络2730)可以采用有线和/或无线的通信模式。一般，可以使用任何网络拓扑结构。
信息和数据可以通过显示器2732来进行显示。显示器2732的范例包括但不限于液晶显示器(LCD)、有机液晶显示器(OLED)、阴极射线管(CRT)、等离子体显示器、以及它们的任何组合。显示器2732能够经由总线2740接口连接到(一个或多个)处理器2701、存储器2703、固定的存储装置2708、以及其他设备(例如，(一个或多个)输入设备2733)。显示器2732经由视频接口2722被链接到总线2740，并且显示器2732与总线2740之间的数据传输能够经由图形控件2721来进行控制。
除显示器2732之外，计算机系统2700还可以包括一个或多个其他外围输出设备2734，所述一个或多个其他外围输出设备2734包括但不限于音频扬声器、打印机、以及它们的任何组合。这样的外围输出设备可以经由输出接口2724被连接到总线2740。输出接口2724的范例包括但不限于串行端口、并行连接、USB端口、FIREWIRE端口、THUNDERBOLT端口、以及它们的任何组合。
额外地或作为备选方案，计算机系统2700可以提供作为被硬连线或以其他方式被实施在电路中的逻辑的结果的功能，所述电路可以代替或与软件一起操作，以运行在本文中描述或图示的一个或多个处理或一个或多个处理的一个或多个步骤。本公开中提及的软件可以涵盖逻辑，并且提及的逻辑可以涵盖软件。此外，提及的计算机可读介质可以涵盖存储用于运行的软件的电路(例如，IC)、实施用于运行的逻辑的电路、或在适当的情况下包括二者。本公开涵盖硬件、软件或二者的任何合适的组合。
本领域技术人员应当理解，信息和信号可以使用多种不同的科技和技术中的任一种来表示。例如，在以上整个描述中可能提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号、以及芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或它们的任何组合来表示。
本领域技术人员还应意识到，结合在本文中公开的实施例描述的各种图示性逻辑块、模块、电路、以及算法可以被实施为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清晰地图示硬件和软件的这种可互换性，各种图示性部件、块、模块、电路、以及步骤已经在上面大致在其功能方面进行了描述。这样的功能是否被实施为硬件或软件取决于特定应用和强加于总体系统上的设计约束。技术人员可以针对每种特定应用以不同的方式实施所描述的功能，但是这样的实施方式决定不应当被解读为引起从本发明的范围的脱离。
结合在本文中公开的实施例描述的各种图示性逻辑块、模块、以及电路可以与被设计为执行在本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、离散门控或晶体管逻辑、离散硬件部件、或它们的任何组合一起被实施或被执行。通用处理器可以是微处理器，但是在备选方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实施为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器、多个微处理器，与DSP芯结合的一个或多个微处理器、或任何其他这样的构造的组合。
结合在本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以被直接实施在硬件中、在由处理器运行的软件模块中、或在二者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除磁盘、CD-ROM、或现有技术中已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器，使得所述处理器能够从存储介质读取信息和将信息写入到存储介质。在备选方案中，存储介质可以被集成到处理器。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在备选方案中，处理器和存储介质可以作为离散部件驻留在用户终端中。
本领域技术人员将认识到，电压和电流的曲线(例如，图2A、图2B、图8A、图8B、图25A、以及图25B)不比按比例绘制，并且波形的不同特征的形状和比例能够取决于用于生成这些波形的电路而改变。例如，在每个脉冲开始时电压增加的脉冲宽度可以取决于通到缓冲器的电力并取决于在缓冲器之内的电容值(例如，图14中的第一电容器1408和第二电容器1416的电容)而改变。作为另一范例，在图8A和图8B中图示的电压脉冲的垂直方面实际上可以具有小于无限大的斜率。例如，升高的电压(每个脉冲的第一部分)的下降沿能够具有为电感和电容的函数的负斜率。每个脉冲的前垂直方面实际上能够包括针对V2的以指数方式增加的部分，其中，升高电压根据图14中的电容器1408和1416上的电荷累积上升到V1以上。此外，尽管电流波形示出了在每个脉冲的后半部分期间的平的或几乎平的部分，但是实际上电流波形的该部分的斜率能够改变并且为非零。这些范例展示了附图中的电压和电流的曲线意味着仅仅作为图示和概括，并且能够对这些特定波形上做出改变而不脱离本公开的范围。
图28图示了用于电压升高电路的备选拓扑。电压升高电路2800能够具有缓冲器的功能，并且能够用于升高轨道电压VAB以及用于从给轨道2850、2852提供电力的DC电源吸收电流和/或电力。电压升高电路2804包括第一二极管2810、电容器2812、开关2814、第二二极管2816、第三二极管2818、以及电感器2820。与具有缓冲器功能的其他电压升高电路不同，这里，开关2814保持断开(关闭)，直到电容器2812充电到期望的升高电压(V1+V2)。其他电压升高电路能够被限制到等于处理电压(V1)的两倍且大于平均轨道电压VAB的两倍的升高电压。由于图示的电压升高电路2804的开关2814能够被无限期地处于断开，因此电容器2812能够充电到大于处理电压(V1)的两倍且大于平均轨道电压VAB的两倍。电容器2812上的电荷和电压部分是开关2814的占空比的函数。
当开关电路2806切换并且等离子体阻抗上升时，轨道电压VAB也上升。轨道电压VAB的上升向前偏置第一二极管2810，允许电流行进进入电容器2812并给在电容器2812两端的电压充电。当开关2814断开(关闭)时，只要轨道电压VAB大于电容器2812电压加上落在第一二极管2810上的二极管电压降，则电容器2812就能够被充电。电容器2812电压因此能够被充电到大于处理电压V1的两倍且大于平均轨道电压VAB的两倍的电压。
当开关接通(开启)时，电容器2812通过电感器2820进行释放，提升瞬时轨道电压VAB。随着电容器2812进行释放，瞬时轨道电压VAB降低，直到瞬时轨道电压VAB低于在电容器2812两端的电压，此时第一二极管2810变得反向偏置，并且电流中止给电容器2812充电。轨道电压VAB然后保持在该电压(处理电压V1)处，直到切换发生并且等离子体阻抗再次上升并向前偏置第一二极管2810。当开关2814接通时，第三二极管2818为电感器2820提供电流路径，以随着电流向下斜坡变化使得电流能够继续流过电感器2820。
本领域技术人员将认识到，电压升高电路2800能够被实施为用于参考图1-27描述的缓冲器。
图29图示了具有缓冲器功能的电压升高电路2904的另一实施例。电路2904包括第一二极管2910、电压倍增器2924、第一开关2926、第二且任选的开关2936、第一电感器2912、第二电感器2932、第二二极管2930、第三且任选的二极管2928、以及电压倍增器2924。电压倍增器2924包括第一电容器2908、第二电容器2916、第四二极管2918、以及第五二极管2922。
任选的第二开关2936通常为断开的或不存在，第二电感器2932经由第二二极管2930仅耦合到第一轨道2950。第一开关2926通常为接通的(开启)。
当开关电路2904切换时，等离子体阻抗上升，轨道电压VAB也上升，这向前偏置第一二极管2910并将电流发送到电压倍增器2924中。尤其地，电流给第一电容器2908充电，并且给第二电容器2916充电。两个电容器2908、2916都充电，直到在每个电容器2908、2916两端观察到平均轨道电压VAB。
尽管电容器2908、2916均充电到平均轨道电压VAB，但是它们能够观察到超过平均轨道电压VAB的瞬时电压，并且为了安全起见，存在对减轻这些过电压的期望。这是在任选的第二开关2936能够被使用的情况。任选的第二开关2936能够根据滞后控制算法来进行操作。当在第二电容器2916两端的电压上升至以上的最大电压阈值V最大时，任选的第二开关2936能够接通。在备选方案中，第二任选的开关2936能够开始以定义的占空比进行切换，所述定义的占空比被配置为降低在第二电容器2916两端的电压。备选地，当在第二电容器2916两端的电压上升至最大电压阈值V最大以上时，第二任选的开关2936可以已经正在切换。在这种情况下，第二任选的开关2936能够增加其占空比，以便降低在第二电容器2916两端的电压。
无论这些方法中的哪一个被实施，第二任选的开关2936持续操作(例如，接通、定义的占空比，或增加的占空比)，直到在第二电容器2916两端的电压降至最小电压阈值V最小以下。第二任选的开关2936然后能够断开或降低其占空比。第二任选的开关2936然后能够保持断开或维持降低的占空比，直到电压再次超过最大电压阈值V最大。该过电压滞后控制防止瞬变电压损坏电子器件或在等离子体中生成不想要的高能离子。
值V最大–V最小将第二任选的开关2936的占空比定义为第二任选的开关2936的两倍的倍数，这是因为当等离子体具有高阻抗并且因此不能够汲取从DC电源2902、第一电感器2912、以及第二电感器2932递送的全部电流时，第一电容器2908和第二电容器2916仅仅在来自开关电路2904的每个脉冲的第一部分期间被充电流。
电压传感器(未图示)能够监测在第二电容器2916两端的电压，并向任选的第二开关2936的控件提供反馈，以控制任选的第二开关2936的断开和接通或者任选的第二开关2936的占空比。换言之，响应于来自监测在第二电容器2916两端的电压的电压传感器的反馈，任选的第二开关2936能够断开和接通或者具有占空比。
如早前提及的，尽管该讨论已经聚焦于单个脉冲DC电源系统为单个非阳极电极对供电的实施例，但是在其他实施例中，多个非阳极电极对能够被实施。在一些情况下，单个脉冲DC电源系统能够为每个非阳极电极对提供脉冲DC电力，而在其他实施例中，可以存在用于每个非阳极电极对的单独的脉冲DC电源系统。
在一个实施例中，对多个脉冲DC电源系统的使用能够与到每个电极对的不同升高电压V2配合，以便实现期望的处理效果，包括期望的膜性质(例如，光学特性、电阻、以及应力)或处理特性(例如，溅射速率)，其中，所述多个脉冲DC电源系统中的每个供给多个非阳极电极对中的一个。
例如，实施例能够包括第一脉冲DC电源系统和第二脉冲DC电源系统，所述第一脉冲DC电源系统为第一非阳极电极对提供第一脉冲DC电力，所述第一脉冲DC电力具有第一升高电压V2，所述第二脉冲DC电源系统为第二溅射阴极和第二阳极提供第二脉冲DC电力，所述第二脉冲DC电力具有第二升高电压V2’。在另一实施例中，能够为第一非阳极电极提供第一升高电压V2，而能够为第二非阳极电极提供第二升高电压V2’。第一非阳极电极和第二非阳极电极都能够操作为阳极、阴极、以及溅射目标，并且可以彼此相邻(例如，没有目标或电极分开第一非阳极电极和第二非阳极电极)。V2和V2’能够不相等，并且因此实现期望的处理效果。以此方式，不仅不同的处理电压、不同的占空比、以及不同的频率能够被施加到不同的电极，而且对到不同非阳极电极对的升高电压的额外控制现在也是可能的。
图30图示了包括两个或更多个脉冲DC电源系统的电源系统的实施例，所述两个或更多个脉冲DC电源系统为等离子体处理室中的四个或更多个非阳极电极提供脉冲DC电力。每个脉冲DC电源3001、3002能够实施早前参考脉冲DC电源系统的各个实施例(例如，图1-28)描述的电路和功能中的任一个。脉冲DC电源系统3001、3002能够在每个脉冲的第一部分期间生成具有升高的电压(V1+V2)的脉冲DC电力(例如，图12)。
每个脉冲DC电源系统3001、3002能够为一对非阳极电极供电。例如，第一脉冲DC电源系统3001为第一非阳极电极3010和第二非阳极电极3012提供具有电压VCD的脉冲DC电压。第二脉冲DC电源系统3002为第三非阳极电极3014和第四非阳极电极3016提供具有电压VEF的脉冲DC电压。非阳极电极操作为阳极、阴极、以及溅射目标。
由每个脉冲DC电源系统3001、3002提供的升高电压V2能够是可选择的，并且从一个脉冲DC电源到另一个是不同的。例如，第一升高电压V2能够被施加到第一非阳极电极3010和第二非阳极电极3012，而第二升高电压V2’能够被施加到第三非阳极电极3014和第四非阳极电极3016。
为使得本领域技术人员能够做出或使用本发明，提供了所公开的实施例的先前描述。这些实施例的各种修改对本领域技术人员将是明显的，并且在本文中定义的一般原理可以应用于其他实施例，而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明并非旨在被限制于在本文中示出的实施例，但是要符合与在本文中公开的原理和新颖性特征一致的最宽范围。

Claims (21)

1.一种脉冲DC电源系统，所述脉冲DC电源系统向多个非阳极电极提供脉冲DC电力，所述多个非阳极电极保持等离子体处理室中的等离子体，所述脉冲DC电源系统包括：
第一DC电源，其向第一轨道和第二轨道供应第一DC电力，所述第一轨道和所述第二轨道具有在所述第一轨道与所述第二轨道之间的第一轨道电压；
第一开关电路，其经由所述第一轨道和所述第二轨道接收所述第一DC电力，并且将所述第一DC电力转换为第一脉冲DC电压，所述第一脉冲DC电压被配置为至少递送给所述等离子体处理室中的第一非阳极电极；
第一电压升高电路，其耦合在所述第一轨道与所述第二轨道之间，所述第一电压升高电路包括第一电压倍增器和第一电压倍增器调节器，所述第一电压倍增器被配置为当等离子体负载的阻抗增加时从所述第一DC电源汲取电流，从而使所述第一轨道电压提升第一升高电压V2，所述第一升高电压V2能够由所述第一电压倍增器调节器来选择；
第二DC电源，其向第三轨道和第四轨道供应第二DC电力，所述第三轨道和所述第四轨道具有在所述第三轨道与所述第四轨道之间的第二轨道电压；
第二开关电路，其经由所述第三轨道和所述第四轨道接收所述第二DC电力，并且将所述第二DC电力转换为第二脉冲DC电压，所述第二脉冲DC电压被配置为至少递送给所述等离子体处理室中的第二非阳极电极；以及
第二电压升高电路，其耦合在所述第一轨道与所述第二轨道之间，所述第二电压升高电路包括第二电压倍增器和第二电压倍增器调节器，所述第二电压倍增器被配置为当所述等离子体负载的所述阻抗增加时从所述第二DC电源汲取电流，从而使所述第二轨道电压提升第二升高电压V2，所述第二升高电压V2能够由所述第二电压倍增器调节器来选择。
2.根据权利要求1所述的脉冲DC电源系统，其中，所述第一电压升高电路包括一个或多个电容性元件，所述一个或多个电容性元件被配置为当所述等离子体负载的所述阻抗增加时吸收来自所述第一DC电源的所述电流。
3.根据权利要求1所述的脉冲DC电源系统，其中，所述第一电压升高电路的所述一个或多个电容性元件被布置为以串行方式吸收所述电流并且以并行方式将电流释放回到所述第一轨道。
4.根据权利要求3所述的脉冲DC电源系统，其中，两个所述电容性元件中的第一电容性元件在每个脉冲的第一部分期间充电到处理电压V1，而第二电容性元件在每个脉冲的所述第一部分期间充电到所述第一升高电压V2。
5.根据权利要求4所述的脉冲DC电源系统，其中，所述第一电压升高电路包括具有占空比的开关，所述占空比控制所述第一升高电压V2的幅值。
6.根据权利要求1所述的脉冲DC电源系统，其中，所述第一电压倍增器调节器控制所述第一升高电压V2的幅值。
7.一种脉冲DC电源系统，其被配置为向等离子体处理室的多个非阳极电极提供脉冲DC电力，所述脉冲DC电源包括：
第一脉冲DC电源系统，其经由第一轨道和第二轨道提供DC电流；
第一电压升高电路，其耦合在所述第一轨道与所述第二轨道之间，并使所述轨道的电压周期性地升高第一能选择的升高电压；
第一开关电路，其经由所述第一轨道和所述第二轨道接收所述DC电流，并且生成第一脉冲DC电压，所述第一脉冲DC电压在处理电压以上被周期性地升高所述第一能选择的升高电压；以及
第一输出部和第二输出部，所述第一输出部和所述第二输出部被配置为向第一非阳极电极和第二非阳极电极提供所述第一脉冲DC电压，
所述第一能选择的升高电压与被配置为被提供给第三非阳极电极和第四非阳极电极的第二能选择的升高电压不同。
8.根据权利要求7所述的脉冲DC电源系统，其中，从来自第二脉冲DC电源系统的DC电流为所述第二能选择的升高电压提供电力。
9.根据权利要求8所述的脉冲DC电源系统，还包括第三输出部，所述第三输出部被配置为向第三非阳极电极提供脉冲DC电力。
10.根据权利要求9所述的脉冲DC电源系统，其中，所述第二脉冲DC电源系统耦合到所述第三输出部。
11.根据权利要求9所述的脉冲DC电源系统，其中，所述第一脉冲DC电源系统耦合到所述第三输出部。
12.根据权利要求7所述的脉冲DC电源系统，其中，所述第一电压升高电路包括：
电容性元件，其在所述第一轨道与所述第二轨道之间；
电流限制元件，其将所述电容性元件耦合到所述第一轨道；以及
开关，其控制所述电容性元件与所述电流限制元件之间的电流，所述开关具有控制所述电流并控制所述升高电压V2的占空比。
13.根据权利要求12所述的脉冲DC电源系统，其中，所述电流限制元件是电感性元件。
14.根据权利要求13所述的脉冲DC电源系统，其中所述，电感性元件是电感器。
15.一种方法，包括：
向等离子体处理室中的第一非阳极电极递送第一双极脉冲DC电压；
向所述等离子体处理室中的第二非阳极电极递送第二脉冲DC电压，
对于所述第一脉冲DC电压的每个脉冲的第一部分，所述第一脉冲DC电压具有升高的电压幅值V1+V2，
对于所述第二脉冲DC电压的每个脉冲的第一部分，所述第二脉冲DC电压具有升高的电压幅值V1+V2’。
所述第一脉冲DC电压和所述第二脉冲DC电压中的每个DC脉冲具有与先前脉冲相反的极性。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，对处理电压V1的控制独立于对第一升高电压V2和第二升高电压V2’的控制，并且其中，对所述第一升高电压V2的控制独立于对所述第二升高电压V2’的控制。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一非阳极电极和所述第二非阳极电极彼此相邻。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一非阳极电极和所述第二非阳极电极通过至少一个其他非阳极电极彼此间隔开。
19.一种脉冲DC电源系统，包括：
两个或更多个脉冲DC电源系统，其每个均被配置为向等离子体处理室之内的不同的非阳极电极提供脉冲DC电压，
每个脉冲DC电压在每个脉冲的第一部分期间具有能选择的升高电压，并且
对于至少两个所述脉冲DC电源系统而言，所述能选择的升高电压是不同的。
20.一种电力系统，包括：
DC电源，其向第一轨道和第二轨道供应DC电力，所述第一轨道和所述第二轨道具有在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压；
开关电路，其经由所述第一轨道和所述第二轨道接收所述DC电力，并且将所述DC电力转换为脉冲DC电压，所述脉冲DC电压被配置为施加到等离子体负载；以及
缓冲器电路，其耦合到所述第一轨道和所述第二轨道，使得在所述第一轨道与所述第二轨道之间的所述电压落在所述缓冲器电路两端，所述缓冲器电路包括：
第一单向开关，其被配置为允许来自所述第一轨道的电流通过；
电压倍增器，其耦合在所述第一单向开关与所述第二轨道之间，并且被配置为：
当所述开关电路观察到的阻抗增加时，经由所述第一单向开关吸收并存储来自所述DC电源的能量；
借助于吸收并存储来自所述DC电源的所述能量来升高在所述第一轨道与所述第二轨道之间的所述电压；
然后，当所述开关电路观察到的所述阻抗降低时，将所存储的能量的至少部分施加到所述开关电路，并且从而降低在所述第一轨道与所述第二轨道之间的所述电压；以及
电气节点，其在所述第一单向开关与所述电压倍增器之间；以及
电流限制器，其耦合在所述电气节点与所述第一轨道之间，并且对所述电压倍增器释放到所述开关电路的电流的上升进行限制。
21.一种缓冲器电路，包括：
电压倍增器，其耦合在第一电力轨道与第二电力轨道之间，所述电压倍增器吸收并存储来自所述第一轨道的能量，并且因此升高在所述第一轨道与所述第二轨道之间的电压，并且然后对所述能量中的至少一些进行释放，并且因此降低在所述第一轨道与所述第二轨道之间的所述电压；
第一单向开关，其允许电流从所述第一电力轨道通到所述电压倍增器，但是阻碍电流试图通过所述第一单向开关回到所述第一电力轨道；以及第一电流限制器，其耦合在所述第一电力轨道与所述电压倍增器之间，所述第一电流限制器提供从所述电压倍增器到所述第一电力轨道的低电阻电流路径，并且对所述电压倍增器释放到所述第一电力轨道的电流的变化速率进行限制。
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