CN217486375U - 一种溅射电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种溅射电源，包括：整流电路，其用于从外部三相AC380V电源取电；可控H桥逆变电路，其与整流电路共直流母线；隔离升压变压器，其原边跨接于可控H桥逆变电路的输出端；LC输出整流滤波电路，其输入端与隔离升压变压器的次边相接，输出端用于连接外部负载；快速放电电路，包括一电控开关和电阻R1，LC输出整流滤波电路的正输出端经电控开关串联电阻R1后连接至LC输出整流滤波电路的负输出端；控制电路，控制电路通过PWM调制波控制可控H桥逆变电路中各个开关管的通断，并与电控开关的受控端电连接。本实用新型输出端采用快速放电方式，巧妙的解决了电弧能量存储<1mJ/KW的问题，同时，也不影响正常输出时的滤波效果。

Description

一种溅射电源

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域，尤其涉及一种溅射电源。

背景技术

溅射电源主要使用在半导体溅射镀膜设备上，是溅射镀膜设备的关键部件。现有的溅射电源，由于要满足纹波电压<2％RMS的要求，其电源输出需采用LC(电感、电容)等输出滤波电路，但电源一般工作于高频环境，而引入输出滤波电路，输出滤波电路中的电感或电容具有储能能力，若储存能量过大(一般大于 1mJ/kW)，则电源即使控制电路已停止输出控制，输出滤波电路中储存的能量也会引发电弧损坏镀膜材料和设备。但若电源输出不采用LC(电感、电容)等输出滤波电路，则无法满足纹波电压<2％RMS的要求。作为电源，LC输出整流滤波电路是一定要使用的，使用后如何确保控制电路停止输出时，储存在LC中的能量能快速泄放，保证电弧能量存储<1mJ/kW的值，是溅射电源中待需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种溅射电源，其能在使用LC输出整流滤波电路的前提下，确保控制电路停止输出时，储存在LC中的能量能快速泄放，保证电弧能量存储<1mJ/kW的值。

为此，提供一种溅射电源，包括：

整流电路，其用于从外部三相AC380V电源取电；

可控H桥逆变电路，其与所述整流电路共直流母线；

隔离升压变压器，其原边跨接于可控H桥逆变电路的输出端；

LC输出整流滤波电路，其输入端与隔离升压变压器的次边相接，输出端用于连接外部负载；

快速放电电路，包括一电控开关和电阻R1，所述LC输出整流滤波电路的正输出端经所述电控开关串联电阻R1后连接至LC输出整流滤波电路的负输出端；

控制电路，所述控制电路通过PWM调制波控制可控H桥逆变电路中各个开关管的通断，并与所述电控开关的受控端电连接。

进一步的，所述可控H桥逆变电路至少工作于几百kHz以上的开关频率，且所述电控开关为开关管Q6，该开关管Q6集电极接LC输出整流滤波电路的正输出端，其发射极经电阻R1连接至LC输出整流滤波电路的负输出端，其基极连接至所述控制电路。

进一步的，所述可控H桥逆变电路是LLC逆变电路。

进一步的，隔离升压变压器的原次边比是1:3，且隔离升压变压器具有两个次边，两个次边的一端共接至LC输出整流滤波电路的负输入端，两个次边的另一端各经一单向二极管连接至LC输出整流滤波电路的正输入端。

进一步的，所述整流电路是PFC整流电路，所述控制电路与PFC整流电路中的开关管Q5的受控端连接。

进一步的，所述LC输出整流滤波电路是二阶LC滤波器。

本实用新型具有如下有益的技术效果：

本实用新型的溅射电源快速放电电路，输出端采用快速放电方式，通过设置LC输出整流滤波电路的正输出端经电控开关串联电阻R1后连接至LC输出整流滤波电路的负输出端，巧妙的解决了电弧能量存储<1mJ/KW的问题，同时，也不影响正常输出时的滤波效果。

附图说明

图1为本实用新型一种溅射电源的电路拓扑。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步说明。

如图1所示，本实用新型的快速放电电路，包括整流电路、可控H桥逆变电路、隔离升压变压器、LC输出整流滤波电路、快速放电电路和控制电路六部分组成。

所述整流电路，用于从外部三相AC380V电源取电，三相AC380V电源经6 脉波PFC整流电路整流后，得到DC513V(直流母线电压)直流电压。

所述可控H桥逆变电路与整流电路共直流母线，DC513V(直流母线电压) 直流电压通过H桥逆变为单相交流输出。

所述隔离升压变压器，其原次边比＝1:3从而升压，原边跨接于可控H桥逆变电路的输出端，隔离升压变压器的次边与LC输出整流滤波电路的输入端相接，单相交流通过其升压后整流得到最高DC1500V以上电压输出，整体上，电源额定电压输出为DC400V，额定电流输出为50A，考虑到点火电压为DC1500V，电源输出电压范围为DC400V—DC1550V。

所述快速放电电路，包括一电控开关和电阻R1，LC输出整流滤波电路的正输出端经电控开关串联电阻R1后连接至LC输出整流滤波电路的负输出端。

所述控制电路，通过PWM调制波控制可控H桥逆变电路中各个开关管的通断，并与电控开关的受控端电连接。

本实施例中，为解决输出整流滤波电路中L、C滤波元件需<1mJ/KW的问题，电源从两方面着手解决：1)提高电源的工作频率，以减小滤波电路常数；2) 在电源输出端增加快速放电电路，间接减小储能元件储能能量。

具体地，本实施例的电源的逆变电路采用为LLC逆变电路，在LLC拓扑方案的基础上，通过配置开关频率至少高达几百kHz以上，减小滤波电路常数，同时还减小了开关损耗。

尽管采用LLC方案，可以减少输出滤波元件参数值，但也不能完成不使用 LC滤波元件，对此，为确保能量存储快速释放，电源在电源输出端增加了放电回路，使用时，在控制器停止输出后，快速放电回路迅速打开，将滤波回路中能量消除，间接减小了电弧能量存储值。

其中，为使电控开关能高频启闭，见图1，电控开关配置为开关管Q6，优选IGBT管增强耐压能力，其中开关管Q6集电极接输出整流滤波电路的正输出端，其发射极经电阻R1连接至输出整流滤波电路的负输出端，其基极连接至控制器。

本实用新型的溅射电源快速放电电路，输出端采用快速放电方式，巧妙的解决了电弧能量存储<1mJ/KW的问题，同时，也不影响正常输出时的滤波效果。

作为一种改进方案，在可控H桥逆变电路是LLC逆变电路的基础上，隔离升压变压器配置具有两个次边，两个次边的一端共接至LC输出整流滤波电路的负输入端，两个次边的另一端各经一单向二极管连接至LC输出整流滤波电路的正输入端，防止能量倒灌，提供电路可靠性。

进一步的，整流电路采用为6脉波PFC整流电路，其中，控制电路与PFC 整流电路中的开关管Q5的受控端连接，如此可以提高输入侧功率功率，同时减小对电网谐波的影响。

进一步的，配置LC输出整流滤波电路作为二阶LC滤波器，以提升滤波性能，降低电路纹波，使得满足纹波电压<2％RMS的要求。

本实施例的电源具有以下优势：

1、采用PFC整流，提高了该溅射电源网侧功率因数、降低了电网谐波污染。

2、采用LLC方式，提高了开关频率和减小了开关损耗，提升了电源输出效率。

3、输出端采用快速放电方式，巧妙的解决了电弧能量存储<1mJ/KW的问题，同时，也不影响正常输出时的滤波效果。

上述具体实施例仅仅是本实用新型的几种优选的实施例，基于本实用新型的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。

Claims (6)

1.一种溅射电源，其特征在于，包括：

整流电路，其用于从外部三相AC380V电源取电；

可控H桥逆变电路，其与所述整流电路共直流母线；

隔离升压变压器，其原边跨接于可控H桥逆变电路的输出端；

LC输出整流滤波电路，其输入端与隔离升压变压器的次边相接，输出端用于连接外部负载；

快速放电电路，包括一电控开关和电阻R1，所述LC输出整流滤波电路的正输出端经所述电控开关串联电阻R1后连接至LC输出整流滤波电路的负输出端；

控制电路，所述控制电路通过PWM调制波控制可控H桥逆变电路中各个开关管的通断，并与所述电控开关的受控端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种溅射电源，其特征在于：所述可控H桥逆变电路是LLC逆变电路。

3.根据权利要求2所述的一种溅射电源，其特征在于：所述可控H桥逆变电路至少工作于几百kHz以上的开关频率，且所述电控开关为开关管Q6，该开关管Q6集电极接LC输出整流滤波电路的正输出端，其发射极经电阻R1连接至LC输出整流滤波电路的负输出端，其基极连接至所述控制电路。

4.根据权利要求2所述的一种溅射电源，其特征在于：隔离升压变压器的原次边比是1:3，且隔离升压变压器具有两个次边，两个次边的一端共接至LC输出整流滤波电路的负输入端，两个次边的另一端各经一单向二极管连接至LC输出整流滤波电路的正输入端。

5.根据权利要求1所述的一种溅射电源，其特征在于：所述整流电路是PFC整流电路，所述控制电路与PFC整流电路中的开关管Q5的受控端连接。

6.根据权利要求1所述的一种溅射电源，其特征在于：所述LC输出整流滤波电路是二阶LC滤波器。

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