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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Impedanzanpassungsschaltung mit einer an einen Hochfrequenzanschluss (HF-Anschluss) angeschlossenen Serienschaltung, wobei die Serienschaltung zumindest eine Reaktanz, insbesondere Kapazität, und zumindest ein schaltendes Element mit einem Ansteuereingang, an den eine Ansteuerschaltung angeschlossen ist, umfasst.
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Die Erfindung umfasst auch ein Plasmaversorgungssystem aufweisend eine solche Impedanzanpassungsschaltung.
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Mit Hochfrequenz (HF) ist hier eine Frequenz von 1 MHz oder mehr gemeint. Insbesondere ist damit eine Frequenz von 10 MHz oder mehr gemeint.
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Eine Reaktanz kann eine Induktivität oder eine Kapazität oder eine Kombination von beiden sein.
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Solche Impedanzanpassungsschaltungen werden häufig bei HF-angeregten Plasmaprozessen verwendet. HF-angeregte Plasmaprozesse werden beispielsweise zum Beschichten (Sputtern) und/oder Ätzen von Substraten in der Fertigung von Architekturglas, Halbleitern, Photovoltaikelementen, Flachbildschirmen, Displays, etc. eingesetzt. Die Impedanzen in solchen Prozessen ändern sich häufig sehr schnell, weshalb, die Impedanzanpassung oftmals sehr schnell (innerhalb weniger ms oder weniger) angepasst werden sollte. Die Leistungen solcher Prozesse liegen bei einigen 100 W (z.B. 300 W und größer), nicht selten aber auch bei einigen kW oder einigen 10 kW. Bei solchen Leistungen beträgt die Spannung innerhalb der Impedanzanpassungsschaltungen oftmals mehrere 100 V, (z.B. 300 V und mehr) nicht selten auch 1.000 V oder mehr. Die Ströme in solchen Schaltungen können einige Ampere, häufig einige 10 A mitunter auch 100 A und mehr betragen. Impedanzanpassungsschaltungen bei solchen Spannungen und Strömen zu realisieren, stellte schon immer eine große Herausforderung dar. Die schnelle Veränderbarkeit von Reaktanzen in solchen Impedanzanpassungsschaltungen stellt eine zusätzliche sehr hohe Herausforderung dar.
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Eine solche Impedanzanpassungsschaltung ist z.B. in
DE 10 2015 220 847 A1 gezeigt und dort als Impedanzanpassungsnetzwerk bezeichnet. Die dort gezeigten Reaktanzen
18,
20,
22 sind, um die Impedanzanpassung einstellen zu können, variabel einstellbar. Eine Möglichkeit der variablen Einstellung besteht darin, Reaktanzen unterschiedlicher Werte mittels elektronisch angesteuerter Halbleiterschalter zu- und wegzuschalten. Auf die Offenbarung der
DE 10 2015 220 847 A1 wird Bezug genommen und zum Gegenstand dieser Offenbarung gemacht.
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Bei solchen Impedanzanpassungsschaltungen besteht die Anforderung, eine Reaktanz, insbesondere Kapazität, in einer geschalteten Impedanzanpassungsschaltung dynamisch einem HF-Pfad zuzuschalten. Dies soll möglichst schnell geschehen. Im Schaltvorgang treten jedoch erhöhte Verluste im Schaltelement auf, die zur thermischen Mehrbelastung und Zerstörung des Schaltelements führen können. Eine geringe Schaltzeit muss erzielt werden, um die Verluste und Gefahr der Zerstörung zu minimieren.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine eingangs genannte Impedanzanpassungsschaltung weiterzubilden, sodass die oben genannten Problemstellungen beim Zuschalten einer Reaktanz, insbesondere Kapazität, reduziert werden.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Impedanzanpassungsschaltung mit einer an einen Hochfrequenzanschluss angeschlossenen Serienschaltung, wobei die Serienschaltung zumindest eine Reaktanz, insbesondere Kapazität, und zumindest ein schaltendes Element mit einem Ansteuereingang, an den eine Ansteuerschaltung angeschlossen ist, umfasst, wobei die Ansteuerschaltung über einen Koppler an einen Enable-Signaleingang angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung ist vorzugsweise ausgebildet, den Ansteuereingang des zumindest einen schaltenden Elements so ansteuern zu können, dass der Zustand des zumindest einen schaltenden Elements verändert, insbesondere dieses ein- und ausgeschaltet, werden kann. Ein Koppler dient zur Übertragung eines elektrischen Signals bzw. einer Signalinformation zwischen zwei getrennten elektrischen Potentialen, insbesondere zwischen zwei galvanisch getrennten Potentialen. Am Eingang und Ausgang des Kopplers können also unterschiedliche elektrische Potentiale vorhanden sein. Der Koppler wird insbesondere verwendet, um Schaltinformationen an die Ansteuerschaltung zu übertragen. Ein Enable-Signaleingang ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Signaleingang, über den der Zustand des zumindest einen schaltenden Elements verändert, insbesondere dieses ein- und ausgeschaltet, werden kann.
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Der Koppler kann beispielsweise als Optokoppler, magnetischer Koppler, elektromechanischer oder elektrischer Koppler ausgebildet sein. Ein magnetischer Koppler wird auch als induktiver Koppler bezeichnet. Die Kopplung erfolgt durch sich verändernde magnetische Felder. Es kann z.B. ein Übertrager oder Transformator mit oder ohne Ferrite als induktivitätserhöhende Elemente aufgebaut sein. Ein elektrischer Koppler wird auch als kapazitiver Koppler bezeichnet. Die Kopplung erfolgt über elektrische Felder. Ein typisches Beispiel für einen elektrischen Koppler ist ein elektrischer Kondensator. Ein elektromechanischer Koppler kann beispielsweise ein Relais oder Piezo-basierter Koppler sein.
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Der elektrische Koppler kann ausgelegt sein, eine Hochspannung zu überbrücken, die gegenüber Masse größer ist als eine in der Impedanzanpassungsschaltung auftretende HF-Spannung, insbesondere größer ist als eine in der Serienschaltung auftretende HF-Spannung, insbesondere größer ist als eine an der zumindest einen Reaktanz, insbesondere Kapazität, und/oder eine an dem zumindest einen schaltenden Element auftretende HF-Spannung. Insbesondere kann die Hochspannung 300 V oder mehr betragen, insbesondere auch 1.000 V oder mehr.
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Der elektrische Koppler kann ausgelegt sein eine Hochfrequenz (HF) zu entkoppeln, die der Hochfrequenz entspricht, mit der die Impedanzanpassungsschaltung im Betrieb am Hochfrequenzanschluss beaufschlagt wird. Insbesondere kann die HF bei 1 MHz oder mehr liegen, insbesondere bei 10 MHz oder mehr liegen.
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Die Impedanzanpassungsschaltung kann ausgelegt sein, im Betrieb, d.h. bei angelegter HF-Spannung an dem HF-Anschluss, das oder die schaltende(n) Element(e) ein- und auszuschalten und insbesondere bei fließendem HF-Strom durch das oder die schaltende(n) Element(e) dies(e) auszuschalten. Der HF-Strom kann dabei im fließenden Zustand 1 A oder größer, insbesondere 10 A oder größer, bevorzugt 100 A oder größer sein.
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Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Ansteuerschaltung in den Koppler integriert ist. Dadurch kann sich eine platzsparende Anordnung ergeben.
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Der Koppler kann aus diskreten Bauelementen aufgebaut sein. Beispielsweise kann er als Lichtwellenleiter in Kombination mit einem Optokoppler, als Transformator, Übertrager, Kondensator, als Kombination aus einzelnen Komponenten oder als ein Bauteil das mehrere Eigenschaften vereint, z.B. als Übertrager mit magnetischer und kapazitiver Kopplung ausgebildet sein.
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Alternativ kann der Koppler als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein. Insbesondere kann der Koppler in einem digitalen Kopplerschaltkreis ausgebildet sein.
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Die Ansteuerschaltung kann aus diskreten Bauelementen aufgebaut sein. Alternativ kann sie als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein.
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Die Serienschaltung kann zwei antiseriell geschaltete Transistoren, insbesondere Feldeffekttransistoren, aufweisen, die an ihren Source-Anschlüssen im Fall von Feldeffekttransistoren oder Emittern im Fall von Bipolartransistoren, verbunden sind und auf einem gemeinsamen Source-Potential bzw. Emitterpotential liegen. Eine auf dem gemeinsamen Source-Potential bzw. Emitter-Potential liegende, mit der Frequenz des durch die Impedanzanpassungsschaltung zu übertragenden Signals mitschwingende Ansteuerschaltung ermöglicht das schnelle Umladen der Gate-Source-Kapazität bzw. Basis-Emitter-Kapazität.
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Die Ansteuerschaltung kann über zumindest eine Drossel an eine Versorgungsspannung angeschlossen sein. Dadurch kann eine Entkopplung der Ansteuerschaltung erfolgen. Vorzugsweise sind zwei Drosseln vorgesehen. Insbesondere ist je eine Drossel zwischen einem Anschluss der Versorgungsspannung und einem Anschluss der Ansteuerschalung vorgesehen. Die Drosseln sind ausgestaltet einen mittleren Versorgungsstrom der Ansteuerschaltung und evtl. des Kopplers zu liefern. Die Drosseln sind ausgestaltet keine schnellen Schaltflanken zu übertragen. Mit schnellen Schaltflanken sind Flankendauern (10 % bis 90%) von 1 ms oder weniger, insbesondere von 100 µs oder weniger, vorzugsweise von 10 µs oder weniger gemeint. Die Drosseln können insbesondere die gleiche Induktivität aufweisen.
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Die Ansteuerschaltung kann an das Source-Potential bzw. Emitter-Potential, insbesondere direkt, angeschlossen sein. Insbesondere kann die Ansteuerschaltung über eine Referenzierungsschaltung an einen Anschluss-Punkt der Serienschaltung, insbesondere an einen Source-Anschluss, insbesondere an das Source-Potential, angeschlossen sein. Die Referenzierungsschaltung kann ausgestaltet sein und insbesondere auch verwendet werden, um die Versorgungsspannung bipolar gegen das Source-Potential zu referenzieren. Es ist somit nicht nötig, eine negative Versorgungsspannung über eine weitere Drossel an die Ansteuerschaltung heranzuführen. Die Referenzierungsschaltung kann mit der Frequenz des zu übertragenden Signals mitschwingen. Eine bipolare Versorgungsspannung ist zum schnelleren Umladen der Gate-Source-Kapazität hilfreich. Weiterhin können auf die Gate-Source-Spannungen koppelnde Hochfrequenz-Signale kompensiert werden.
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Der Anschluss-Punkt kann direkt mit der Referenzierungsschaltung verbunden sein. Die Referenzierungsschaltung kann so besonders gut mit der Frequenz des zu übertragenden Signals mitschwingen.
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Die Referenzierungsschaltung kann einen Spannungsteiler aufweisen. Dadurch kann die entkoppelte Versorgungspannung referenziert werden. Der Spannungsteiler kann insbesondere zwei in Reihe geschaltete Widerstände aufweisen. Die Widerstände können insbesondere den gleichen Wert aufweisen.
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Der Verbindungspunkt der zwei in Reihe geschalteten Widerstände kann mit dem Source-Potential verbunden, insbesondere direkt verbunden sein.
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Die Referenzierungsschaltung kann eine, insbesondere zwei, interne DC-Spannungsquelle(n) aufweisen, wobei die interne(n) DC-Spannungsquelle(n) insbesondere je einen Kondensator aufweist (aufweisen). Insbesondere kann eine oder können die internen DC-Spannungsquellen aus jeweils einer Kapazität bestehen. Jede Kapazität kann aus einem oder mehreren Kondensatoren gebildet sein.
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Die zwei interne DC-Spannungsquellen können in Reihe geschaltet sein und insbesondere die gleiche Spannung aufweisen.
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Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten internen DC-Spannungsquellen kann mit dem Source-Potential verbunden, insbesondere direkt verbunden sein.
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Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten internen DC-Spannungsquellen kann mit dem Spannungsteiler insbesondere am Verbindungspunkt der zwei Widerstände des Spannungsteilers verbunden sein. So kann die Spannung der beiden Spannungsquellen konstant gehalten werden.
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Die Referenzierungsschaltung kann über zumindest eine Drossel an eine Versorgungsspannung angeschlossen sein. Die Induktivität der Drossel(n) kann so dimensioniert sein, dass der HF-Strom, der von der Ansteuerschaltung bzw. der Referenzierungsschaltung zu der Versorgungsspannung fließt, vernachlässigbar gering ist.
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Die Versorgungsspannung kann die Spannungsquelle(n) auf einem festen Potential halten, das zum Schalten der Transistoren entsprechend eingestellt ist.
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Die Serienschaltung kann einen Schalttransistor mit auf Masse liegendem Source-Potential aufweisen.
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Die Serienschaltung kann zumindest zwei parallel geschaltete schaltende Elemente aufweisen. Dadurch kann die Stromfestigkeit erhöht werden.
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Die Impedanzanpassungsschaltung kann mehrere parallel geschaltete Serienschaltungen, mit je einer an sie angeschlossenen Ansteuerschaltung aufweisen.
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In den Serienschaltungen vorgesehenen Reaktanzen, insbesondere Kapazitäten, können unterschiedliche Werte aufweisen.
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Gelöst wird die Aufgabe auch durch ein Plasmaversorgungssystem mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator, einer Last in der Form eines mit HF betriebenen Plasmaprozesses zum Beschichten oder Ätzen eines Substrats und einer zuvor beschriebenen Impedanzanpassungsschaltung.
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Gelöst wird die Aufgabe auch durch ein Plasmaversorgungssystem mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator, einer Last in der Form eines mit HF betriebenen Plasmaprozesses zum Beschichten oder Ätzen eines Substrats und einer Impedanzanpassungsanordnung, die mehrere der zuvor beschriebenen Impedanzanpassungsschaltungen aufweist.
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Offenbart ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer zuvor beschriebenen Impedanzanpassungsschaltung, insbesondere in einem zuvor beschriebenen Plasmaversorgungssystem, mit einem oder mehreren der folgenden Verfahrensschritte:
- a) Einschalten des schaltenden Elements oder der schaltenden Elemente insbesondere durch eine ausreichend große positive Spannung zwischen dem Ansteueranschluss und einem Source-Anschluss oder Ansteueranschlüssen und Source-Anschlüssen
- b) Ausschalten des schaltenden Elements oder der schaltenden Elemente insbesondere durch eine ausreichend negative Spannung zwischen dem Ansteueranschluss und einem Source-Anschluss oder Ansteueranschlüssen und Source-Anschlüssen.
- c) Zuschalten einer Hochspannung an den Drain-Anschluss des schaltenden Elements oder die Drain-Anschlüsse der schaltenden Elemente, wobei die Hochspannung betragsmäßig größer ist als die betragsmäßig größte Spannung zwischen Drain-Anschluss und Source-Anschluss.
- d) Wegschalten einer Hochspannung vom Drain-Anschluss des schaltenden Elements oder von den Drain-Anschlüssen der schaltenden Elemente.
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Die oben genannten Verfahrensschritte b) und c) können vorzugsweise gleichzeitig erfolgen.
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Die oben genannten Verfahrensschritte a) und d) können vorzugsweise gleichzeitig erfolgen.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Plasmaversorgungssystem mit einer Impedanzanpassungsschaltung;
- 2 zeigt einen Teil einer Impedanzanpassungsschaltung;
- 3 zeigt eine Referenzierungsschaltung.
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Die 1 zeigt ein Plasmaversorgungssystem 1 mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator 40, der über eine Impedanzanpassungsschaltung 11 an eine Last 28, insbesondere eine Plasmalast, angeschlossen ist. Die Impedanzanpassungsschaltung 11 ist Bestandteil einer Impedanzanpassungsanordnung 9. Die Impedanzanpassungsschaltung 11 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel Reaktanzen 18, 20, 22, die jeweils über eine Ansteuerschaltung 12, 14, 16 angesteuert werden um deren Reaktanz-Wert zu verändern. Die Ansteuerschaltungen 12, 14, 16 werden durch eine Steuerung 32 angesteuert. Über eine Messeinrichtung 25, die Messglieder 24, 26, beispielsweise zur Erfassung von Strom und Spannung, Vorwärtsleistung und reflektierte Leistung und/oder Impedanzbetrag und Phasenwinkel, aufweisen kann, ist an die Steuerung 32 angeschlossen. Aufgrund der durch die Messeinrichtung 25 ermittelten Größen kann beispielsweise eine an der Last 28 reflektierte Leistung oder ein Reflektionsfaktor ermittelt werden. Eine reflektierte Leistung tritt dann auf, wenn eine Fehlanpassung vorliegt, wenn also die Impedanz der Last 28 nicht an die Ausgangsimpedanz des Leistungsgenerators 40 angepasst ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine entsprechende Messeinrichtung auch am Eingang oder innerhalb der Impedanzanpassungsanordnung 9 angeordnet sein. Die Impedanzanpassungsanordnung 10 ist geeignet, die Lastimpedanz 27 am Eingang der Last 28 in eine transformierte Lastimpedanz 29 am Eingang der Impedanzanpassungsschaltung 10, also generatorseitig, zu wandeln.
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Die 2 zeigt einen Teil der Impedanzanpassungsschaltung 11. Eine Serienschaltung 10 umfasst hier zwei schaltende Elemente T1, T2, die als Feldeffekttransistoren ausgebildet sind. Die schaltenden Elemente T1, T2 sind an ihren Source-Anschlüssen S miteinander verbunden, also anti-seriell geschaltet. Weiterhin umfasst die Serienschaltung 10 hier die Kapazitäten C1, C2. In einer allgemeineren Form umfasst eine Serienschaltung 10 zumindest eine Reaktanz, insbesondere Kapazität C1, C2 und zumindest ein schaltendes Element T1, T2. Eine solche Serienschaltung 10 kann ein Teil von einer der Reaktanzen 18, 20, 22 der 1 sein. Reaktanzen können Induktivitäten oder Kapazitäten C1, C2 sein. Insbesondere kann eine veränderliche Reaktanz 18, 20, 22 mehrere parallel geschaltete Serienschaltungen aufweisen, die wie die zuvor beschriebene Serienschaltung 10 aufgebaut ist.
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Die in der 2 gezeigte Anordnung ist geeignet, eine Kapazität C1, C2 dynamisch einem HF-Pfad zuzuschalten. Der Anschluss zum HF-Pfad ist durch RFin gekennzeichnet und entspricht dem Anschluss zum Leistungsgenerator 40.
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Der Betrieb der Schaltung von 2 kann wie folgt beschreiben werden:
- Wenn die Kapazitäten C1, C2 in der Impedanzanpassungsschaltung 10 zugeschaltet werden sollen, so werden die schaltenden Elemente T1, T2 eingeschaltet, also leitend geschaltet. Dies kann im vorliegenden Fall durch eine ausreichend große positive Spannung zwischen den beiden Ansteueranschlüssen G und den beiden Source-Anschlüssen S erfolgen.
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Wenn die Kapazitäten C1, C2 in der Impedanzanpassungsschaltung 10 weggeschaltet werden sollen, so werden die schaltenden Elemente T1, T2 ausgeschaltet, also nicht-leitend geschaltet. Dies kann im vorliegenden Fall durch eine ausreichend negative Spannung zwischen den beiden Ansteueranschlüssen G und den beiden Source-Anschlüssen S erfolgen. Im ausgeschalteten Zustand darf bei bestimmten Ausgestaltungen der schaltenden Elemente T1, T2, nämlich bei handelsüblichen MOSFET, die Spannung zwischen den Source-Anschlüssen S und den Drain-Anschlüssen D1, D2 der schaltenden Elemente T1, T2 nicht positiv werden, da sonst die schaltenden Elemente T1, T2 über interne parasitäre Dioden leitend werden könnten, und die schaltenden Elemente T1, T2 zerstört werden könnten. Da an den schaltenden Elemente T1, T2 im nicht-leitenden Zustand aber eine HF-Spannung über den Anschluss RFin bzw. RFout anliegt, die sehr hoch und zwar positiv wie negativ werden kann, sollte diese Anforderung durch eine externe Beschaltung sichergestellt werden. Die externe Beschaltung kann vorliegend durch den Anschluss einer Hochspannung HV erfolgen. Diese Hochspannung HV kann eine Gleichspannung sein. Diese Hochspannung HV sollte betragsmäßig größer sein als die maximal negative Spannung, die an einem der Drain-Anschlüsse D1, D2 auftritt. Diese Hochspannung HV kann über ein weiteres schaltendes Element T3 zugeschaltet werden, d.h. das weitere schaltende Element T3 wird im Betrieb eingeschaltet, also leitend geschaltet, wenn die Ansteuerschaltung 12 die schaltenden Elemente T1, T2 ausschaltet, also nicht-leitend schaltet.
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Das weitere schaltende Element T3 und die Hochspannung HV kann über eine HF filternde Anordnung, insbesondere ein RL-Glied gegen Hochfrequenz geschützt werden. Das RL-Glied weist vorliegend je einen Widerstand R1, R2 und je eine Induktivität L1, L2 auf, die jeweils in Reihe geschaltet sind.
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Wenn die schaltenden Elemente wieder eingeschaltet, d.h. leitend geschaltet sind, sollte die Hochspannung HV von den schaltenden Elementen T1, T2 getrennt werden, also das weitere schaltende Element T3 ausgeschaltet, d.h. nicht-leitend, geschaltet werden, um die Serienschaltung 10 dann nicht durch eine Hochspannung zu belasten.
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Die Anordnung der 2 kann auf einer Leiterkarte (PCB) realisiert sein.
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Die schaltenden Elemente T1, T2 werden durch eine Ansteuerschaltung 12 an ihren Ansteueranschlüssen G angesteuert. Diese erhält ein Schaltsignal von einem Koppler 13, der an einen Enable-Signaleingang (enable) angeschlossen ist. Im Schaltvorgang treten erhöhte Verluste in den schaltenden Elementen T1, T2 auf, die zur thermischen Mehrbelastung und Zerstörung der schaltenden Elemente T1, T2 führen können. Eine geringe Schaltzeit muss erzielt werden, um die Verluste und Gefahr der Zerstörung zu minimieren.
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Die schaltenden Elemente T1, T2 liegen auf einem gemeinsamen Source-Potential. Eine auf dem gemeinsamen Source-Potential liegende, mit der Frequenz des vom Leistungsgenerator 40 erzeugten Hochfrequenzsignals mitschwingende Ansteuerschaltung 12 ermöglicht das schnelle Umladen der Gate-Source-Kapazitäten der schaltenden Elemente T1, T2.
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Die Ansteuerschaltungen 12, 14, 16 können gleich ausgebildet sein. Der Koppler 13 kann in die Ansteuerschaltungen 12, 14, 16 integriert sein oder in der Steuerung 32 implementiert sein. Der Koppler 13 kann aus diskreten Bauelementen aufbaut werden. Der Koppler 13 kann als Optokoppler, magnetischer Koppler, elektrischer Koppler, elektromechanischer Koppler oder eine beliebige Anordnung zur Informationsübertragung, insbesondere als digitaler Koppler, insbesondere als integrierter Schaltkreis realisiert sein. Die Ansteuerschaltung 12 kann aus diskreten Bauelementen oder mit dem Koppler 13 integriert realisiert werden.
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Die Versorgungsspannung Vbias wird der Ansteuerschaltung 12 über HF-Drosseln L3, L4 bereitgestellt. Durch die Drosseln L3, L4 wird die Ansteuerschaltung 12 entkoppelt. Die Drosseln L3, L4 liefern nur den mittleren Versorgungsstrom der Ansteuerschaltung 12 und evtl. des Kopplers 13. Schnelle Schaltflanken müssen nicht mehr über die Drosseln L3, L4 übertragen werden. Damit die Spannung am Versorgungseingang der Ansteuerschaltung 12 nicht einbricht, beispielsweise bei Schaltflanken, kann zusätzlich eine Referenzierungsschaltung 17 am Versorgungseingang der Ansteuerschaltung 12 vorgesehen sein. Sie ist zum einen ausgestaltet, die Spannung am Eingang der Ansteuerschaltung 12 zu stabilisieren. Eine weitere Funktion der Referenzierungsschaltung 17 ist im Zusammenhang mit 3 beschrieben.
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Das in 2 mit GND/RFout bezeichnete Potential kann als HF-Ausgang benutzt werden. Die Kapazität C2 kann durch einen weiteren Schalttransistor mit einem auf GND liegenden Source-Potential ersetzt werden.
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Eine Referenzierungsschaltung 17, die in der 3 im Detail dargestellt ist, kann ausgestaltet sein und insbesondere auch verwendet werden, um die Versorgungsspannung Vbias bipolar gegen das Source-Potential zu referenzieren. Es ist somit nicht nötig, eine negative Versorgungsspannung über eine weitere Drossel an die Ansteuerschaltung 12 heranzuführen. Die Referenzierungsschaltung 17 kann an ein Potential der Serienschaltung, insbesondere an den Source-Anschlüssen S angeschlossen sein. Dann schwingt sie ebenfalls mit der Frequenz des vom Leistungsgenerator 40 erzeugten Signals. Eine solche bipolare Versorgungsspannung ist zum schnelleren Umladen der Gate-Source-Kapazität hilfreich. Weiterhin können auf die Gate-Source-Spannungen koppelnde HF-Signale kompensiert werden. Die Referenzierungsschaltung 17 muss nicht notwendigerweise eine bipolare Spannung erzeugen. Die Verbindung des über die Drossel L4 mit GND verbundenen Potentials mit dem Source-Potential (S) ist ebenfalls möglich.
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Die 3 zeigt die Referenzierungsschaltung 17. Sie umfasst die Widerstände R3, R4 und die Kapazitäten C3, C4. Referenzierungsschaltung 17 weist einen Spannungsteiler R3, R4 und zwei interne DC-Spannungsquellen V1, V2 auf, wobei die internen DC-Spannungsquellen je einen Kondensator C3, C4 aufweisen.
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Die zwei Widerstände R3, R4 sind in Reihe geschaltet.
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Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten zwei Widerstände R3, R4 ist mit dem Source-Anschlüssen S verbunden.
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Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten zwei Widerstände R3, R4 ist insbesondere auch mit dem gemeinsame Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten internen DC-Spannungsquellen V1, V2 verbunden.
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Die zwei internen DC-Spannungsquellen V1, V2 sind in Reihe geschaltet. Jede DC-Spannungsquellen V1, V2 besteht jeweils aus einer Kapazität C3, C4. Jeder Kapazität C3, C4 kann aus einem oder mehreren Kondensatoren realisiert sein.
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Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten internen DC-Spannungsquellen V1, V2 ist mit den Source-Anschlüssen S verbunden.
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Die Versorgungsspannung Vbias kann als Stromversorgung mit einer festen Ausgangsspannung ausgebildet sein, die die beiden Kapazitäten C3, C4 über die Drosseln L3, L4 auflädt, d.h. mit einem durch die Drosseln L3, L4 gefiltertem Strom die Ladung nachliefert, die die Ansteuerschaltung 12 zum Ansteuern der Serienschaltung 10 verbraucht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015220847 A1 [0006]
