CN113381610A - 一种高压产生电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压产生电路，属于半导体制造领域。高压产生电路包括：线性电源模块(1)、PWM波产生电路(2)、推挽式逆变电路(3)、倍压整流电路(4)。该高压产生电路需外接120VAC工作电压，线性电源模块(1)分别为PWM波产生电路(2)和推挽式逆变电路(3)提供工作电压和原边绕组输入电压；PWM波产生电路(2)输出两路相位相反的矩形波信号，交替驱动推挽式逆变电路(3)中两个电力场效应管，通过变压器的耦合给副边加上矩形波交流电压；利用倍压整流电路(4)，可以分别获得二倍于变压器副边电压的正、负电源。
Description
技术领域
本发明应用于离子注入机的六相静电吸持电源，涉及离子注入机，属于半导体装备制造领域。
背景技术
六相静电吸持电源主要应用于半导体设备-离子注入机的晶片静电吸持工艺中，是离子注入机晶片传输系统的核心部件。高压产生电路是六相静电吸持电源的内部驱动电路，因而设计一种性能优良的高压产生电路是必要的，然而目前国内主流的高压电路存在结构过于复杂、参数指标达不到要求或者性能不够理想等缺点。
发明内容
本发明提供了一种高压产生电路，该电路可以输出±1100V的直流高压，为六相静电吸持电源的六路功率放大电路提供驱动电压。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高压产生电路基本框图如图1所示，它包括4个主要功能部分：线性电源模块(1)、PWM波产生电路(2)、推挽式逆变电路(3)、倍压整流电路(4)。各功能单元的实现电路及作用如下：
线性电源模块(1)：外接120VAC电源供电，分别为PWM波产生电路(2)和推挽式逆变电路(3)提供工作电压(+15VDC)和原边绕组输入电压(+30VDC)。
PWM波产生电路(2)：PWM波产生电路采用TL598脉宽调制控制器，含有两个误差放大器、一个内置振荡器(频率外部可调)、一个死区控制比较器、一个精度为1％的5V基准电压源，Vcc欠压关闭、输出控制逻辑、脉冲控制触发器和输出电路。1IN+、1IN-为误差放大器1的输入端，2IN+、2IN-为误差放大器2的输入端，两个误差放大器输出互为“或”的关系，高电平输出有效。输出频率取决于外接电容(CT)和电阻(RT)，在DTC端外接偏置电路来保持合适的死区时间。CTRL端的输入电平控制着两个输出级是并联(单端)还是推挽应用。
推挽式逆变电路(3)：为带中心抽头变压器的逆变电路，PWM波产生电路(2)的两个输出级交替驱动两个电力场效应管(Q1、Q2)，通过变压器(T1)的耦合给副边加上矩形波交流电压。变压器一次侧2个绕组和二次侧绕组的匝数比为15∶15∶276。
倍压整流电路(4)：电路由多个电容和二极管组成，采用对称的正、负二倍压整流电路，可以分别获得二倍于变压器副边电压的正、负电源。
本发明具有如下显著优点：
1、结构简单、可靠性好，各模块连接方便，易维护；
2、可驱动负载电感范围较大，400uH～40mH；
3、可获得一组电压幅值相同的正、负电源。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明专利的限定。
图1是一种高压产生电路结构框图；
图2是一种高压产生电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍，但不作为本发明的限定。
如图1、图2，一种高压产生电路，线性电源模块(1)外接120VAC电源供电，通过变压器(T2)降压后，然后经过整流(BR1)、滤波和稳压(VR1)电路，得到稳定且在一定范围可调的直流电压，为推挽式逆变电路(3)中高频变压器(T1)原边提供+30VDC输入电压；然后经过第二级稳压(VR2)后，为PWM波产生电路(2)提供+15VDC工作电压。PWM波产生电路(2)中脉宽调制控制器的两个输出级(OUT1、OUT2)分别经电阻R7、R6接至推挽式逆变电路(3)的两个电力场效应管(Q2、Q1)的栅极，两个电力场效应管(Q1、Q2)的漏极分别接在高频变压器(T1)原边的两端。+30VDC输入电压经过电感(L1)和二极管(D1)组成的并联滤波电路接至高频变压器(T1)中心抽头上。对称的正、负二倍压整流电路(4)连接至高频变压器(T1)副边的两端，输出电阻R1、R2的两端E+、E-为正、负电源的输出端。RN1、RN2为检测输出电压的分压电阻器。
PWM波产生电路采用TL598脉宽调制控制器，外接电容CT＝C8＝1nF，外接电阻RT＝R11+P2＝(20-30)KΩ，输出频率f0：16.7-25KHz
芯片基准电压REF＝+5V，芯片内部误差放大器1的基准电压V1IN-：
当误差放大器1的同相输入端V1IN+＞0.9V，误差放大器1输出高电平，芯片关断输出；当误差放大器1的同相输入端V1IN+＜0.9V，误差放大器1输出低电平，芯片输出脉冲信号。误差放大器2输出恒为低电平，两个误差放大器输出互为“或”的关系，所以芯片输出取决于误差放大器1的同相输入端V1IN+。开关电路易产生干扰，影响信号出现尖峰，C11与R8并联组成的RC高频滤波电路消除杂波。R5是检流电阻，考虑运放内阻无穷大，故VR5＝V1IN+，当线路中电流大于0.9A时，触发方波信号关闭。推挽应用时，CTRL端接至内部5V基准电压的输出端REF，这时两个输出级(OUT1、OUT2)由芯片内部的脉冲控制触发器交错地打开，输出一组互补的方波信号。
在方波信号的上半周期：OUT1为低电平，OUT2为高电平，电力场效应管7Q1导通，7Q2截止，电流经电源+30VDC流经高频变压器(T1)上半部分绕组→电力场效应管Q1→电阻R5→地。高频变压器(T1)原边绕组电压极性2端为“+”，1端为“-”，耦合至副边绕组电压极性5端为“+”，4端为“-”，输出电压有效值为U0。正二倍压整流电路中，高压二极管D3导通，D2截止，电容C1充电，C1上电压极性右为“+”，左为“-”，有效值为U0。
在方波信号的下半周期：OUT1为高电平，OUT2为低电平，电力场效应管7Q1截止，7Q2导通，电流经电源+30VDC流经高频变压器(T1)下半部分绕组→电力场效应管Q2→电阻R5→地。高频变压器(T1)原边绕组电压极性2端为“+”，3端为“-”，耦合至副边绕组电压极性4端为“+”，5端为“-”，输出电压有效值为U0。正二倍压整流电路中，C1上电压与变压器副边电压相加，二极管D2导通，D3截止，电容C3充电，C3上电压极性下为“+”，上为“-”，电压有效值为2U0。经R3C5组成滤波电路去除高压杂波，最终输出正电压“E+”＝+2U0。
同时，在方波信号的下半周期：负二倍压整流电路中，高压二极管D4导通，D5截止，电容C2充电，C2上电压极性左为“+”，右为“-”，有效值为U0。在下一个方波信号的上半周期：负二倍压整流电路中，C2上电压与变压器副边电压相加，高压二极管D5导通，D4截止，电容C4充电，C4上电压极性上为“+”，下为“-”，有效值为2U0。经R4C6组成滤波电路去除高压杂波，最终输出负电压“E-”＝-2U0。
本发明专利的特定实施例已对本发明专利的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明专利精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (4)
1.本发明公开了一种高压产生电路，属于半导体制造领域，高压产生电路包括：线性电源模块(1)、PWM波产生电路(2)、推挽式逆变电路(3)、倍压整流电路(4)；该高压产生电路需外接120VAC工作电压，线性电源模块(1)分别为PWM波产生电路(2)和推挽式逆变电路(3)提供工作电压和原边绕组输入电压；PWM波产生电路(2)输出两路相位相反的矩形波信号，交替驱动推挽式逆变电路(3)中两个电力场效应管，通过变压器的耦合给副边加上矩形波交流电压；利用倍压整流电路(4)，可以分别获得二倍于变压器副边电压的正、负电源。
2.如权利要求1所述的一种高压产生电路，其特征在于线性电源模块(1)为可调输出，即变压器原边输入电压在一定范围可调，从而最终输出电压值在一定范围可调。
3.如权利要求1所述的一种高压产生电路，其特征在于PWM波产生电路采用TL598脉宽调制控制器，TL598的输出级采用推挽电路，有较强的驱动能力，不需额外的外部电路就可以直接驱动功率场效应管。
4.如权利要求1所述的一种高压产生电路，其特征在于采用对称的正、负二倍压整流电路(4)，能分别获得电压幅值相同的正、负电源。
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