一种新型的A2K等离子体源

摘要

工业应用中离子渗工艺对电源的要求在不断提高，传统的离子渗电源在应用上已无法满足。为了改进离子渗工艺成膜质量，提高电源效率，本文从离子渗电源的拓扑结构上加以改进，采用了模块化结构，引进了第三电极，提出了一种新型的A2K等离子体源设计方案。
　　离子渗工艺处理一般工作在辉光放电区，为了保护工件，要防止其转向弧光放电。结合传统的离子渗电源的灭弧措施，本电源采用了主动灭弧的方法。通过逆变、变压器耦合、整流得到大功率的单向主脉冲，在脉冲的死区时间内，通过引入的第三电极，给等离子体负载加入可调的间歇式反向脉冲。这样既达到了灭弧的目的，在不影响成膜质量的情况下，整体上比较灵活地实现非对称双极性脉冲源，使得反脉冲的能量最少。
　　主功率部分采用了模块化结构，可根据所需功率的大小来选取模块的个数，节约了电源的非必要成本。同时，功率的传输是通过变压器耦合得到的，变压器的次边整流相互独立，互不影响，同相位的模块可以通过串联来提高输出脉冲的电压。相位相差180?的模块与之并联，可以实现输出脉冲的倍频。这种模块化结构的设计，使得功率开关管和整流二极管都可以采用常规晶体管来实现，成本低廉。
　　本文还给出了控制电路的详细设计方案，包括控制芯片的选择，脉冲信号的变换与整形，驱动方案的选择及驱动电路的设计，过温、过流保护电路的设计。
　　根据以上设计方案搭建电路制作了新型的A2K等离子体源样机，并对其进行实验调试，得到了大量的实验数据和实测波形，给出了调试中遇到的问题和解决方案。使用模拟负载测试，验证了该方案的可行性，功能基本达到了设计目标。

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第一章 绪 论

1.1离子渗技术的发展

1.2辉光放电简介

1.3辉光放电的产生

1.4弧光放电的产生及抑制措施

1.5本课题研究的意义、内容及创新点

1.6本章小结

第二章 新型A2K等离子体源电路的设计

2.1电源设计的综合指标

2.2总体方案的设计

2.3拓扑结构以及给负载供电

2.4本章小结

第三章 电源各单元电路的设计

3.1各种脉冲信号的产生

3.2过流保护电路的设计

3.3过热保护电路的设计

3.4 驱动电路的设计

3.5主功率电路的设计

3.6 本章小结

第四章 电路调试及问题的解决

4.1桥式驱动信号及反脉冲信号的产生

4.2过流保护电路的调试及参数的设置

4.3模拟负载测试时的现象

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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