5kW40kHz非对称双极性脉冲开关电源的研制

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基于FPGA的新型非对称双极脉冲磁控溅射电源的研究

ｅｒｃａｎｂｅａｄｊｕｓｔｅｄｆｒｅｅｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｐｕｌｓｅａｍｐｌｉｔｕｄｅ，￣ｅｑｕｅｎｃｙ，ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ，
称脉冲发生器。采用Ａｈｅｒａ公司的ＦＰＧＡ（ＥＰ３Ｃ２５Ｑ２４０Ｃ８）作为数字处理器实现了电源的数字控制，同时对后级脉冲变换环节实现高自由度控制，通过实验结果分析进一步验证了设计的可行性。
基于ＦＰＧＡ的新型非对称双极脉冲磁控溅射电源的研究
陈桂涛，孙天乐，孙强，钟彦儒
（西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安７１００４８）
摘要：研究了基于ＦＰＧＡ的非对称双极脉冲电源，解决了磁控溅射工艺中遇到的共性问题，同时获
关键词：脉冲电源；非对称；磁控溅射；高自由度
中图分类号：ＴＰ３１３
文献标志码：Ａ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＮｏｖｅｌＰｕｌｓｅｄＰｏｗｅｒＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡｆｏｒＭａｇｎｅｔｒｏｎＳｐｕｔｔｅｒｉｎｇ
ａｎｄｅｖｅｎｔｈｅｎｕｍｂｅｒａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅａｎｄｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｐｕｌｓｅｓｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｉｍｅｂｅｔｗｅｅｎｐｕｌｓｅ．Ｔｈｅｎ，ａ６ｋＷ／１００ｋＨｚｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｈｉｃｈａｄｏｐｔｓｔｗｏ — ｓｔａｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｉｆｒｓｔｓｅｃｔｉｏｎｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｗｏｉｎｄｅ —

210974867_一种基于双向自适应放电开关的脉冲源的研制

价值工程0引言电磁脉冲是瞬间产生的物理现象，通常陡前沿、窄宽度、宽频带和高瞬间能量。

[1]电磁脉冲可以通过线路耦合的方式将电磁脉冲产生的巨大能量传至电子设备，瞬间产生的高能量会破坏电路结构，例如会引起晶体二极管、电阻和电容器、继电器等电子元器件烧毁等。

所以，电磁脉冲相关技术（电磁脉冲产生及电磁脉冲产生时电器元件的保护等）成为各国研究热点之一。

[2]随着现代电磁脉冲、新型强激光、新型武器研究和可控热核融合研究等新领域的出现，脉冲能量技术发展迅速，其应用领域越来越广泛，特别是在医学、能源领域。

[3]然而，由于高压脉冲源装置一般体积过大，运输过程中极易损坏部件，因此，研究一种运输便捷的高压脉冲装置是十分有必要的。

而放电开关影响着脉冲源的各项技术参数，是脉冲源研制中的重点对象。

1基本原理脉冲源的工作原理是：高压直流能源经过充电电阻对储能设备充电，形成充电电路；储能装置按规定电压充电后，放电开关由断开状态变为接通或控制状态，使储能装置通过放电开关放电，形成放电电路和高压端输出所需的脉冲。

[4]经过示波器及其它测量设备，得到波形和参数。

[5]脉冲源结构原理图如图1所示，脉冲源等效电路原理图如图2所示。

2放电开关设计放电开关很大程度上决定着脉冲的参数，所以对开关的设计极为重要。

通常要确保开关传输功率尽可能大、灵敏度尽可能大、波动尽可能小时，还要求开关电容、电感、电阻等参数要小。

[6]2.1电极选型由于开关属于机械运动部件、工作时易产生较高热量继而更容易氧化、结构较为特殊以及材料性质特别等因素，普通开关的性能相对较差且使用寿命相对较短。

[7]电极作为开关通断时电流发生载体，需要防止频繁接触电流以一种基于双向自适应放电开关的脉冲源的研制Development of a Pulse Source Based on Bidirectional Adaptive Discharge Switch张世杰ZHANG Shi-jie ;陈炜峰CHEN Wei-feng ;陈城CHEN Cheng（南京信息工程大学，南京210000）（Nanjing University of Information Science and Technology ，Nanjing 210000，China ）摘要:介绍了一种紧凑便捷型中脉冲源。

2000V高压250KHz高频非对称脉冲电源设计的开题报告

2000V高压250KHz高频非对称脉冲电源设计的开题报告一、选题背景及研究意义随着科技的飞速发展，高压、高频非对称脉冲电源在电子产品、电磁学、医学、生物学等领域得到了广泛的应用。

由于其具有高效、节能、稳定、可靠等优点，因此在一些特定的领域，如高压电子显微镜、电子束加工、等离子体物理、医学影像等方面得到了广泛的应用。

本课题将重点研究高压、高频非对称脉冲电源的设计及其在实际应用中的性能表现，对于提高高压、高频非对称脉冲电源的性能，推动非对称脉冲电源的研究和应用具有重要的理论和实践意义。

二、研究内容及方案本课题研究的内容主要包括：高压、高频非对称脉冲电源的基本原理与特性分析，电源电路拓扑结构的设计与优化，开关器件的选取和特性分析，控制策略的选取和特性分析等方面。

本课题将采用以下研究方案进行研究：1、高压、高频非对称脉冲电源的基本原理与特性分析首先，对非对称脉冲电源的基本原理和特性进行研究分析，了解非对称脉冲电源的特点以及其在实际应用中的优缺点，为后续的研究奠定基础。

2、电源电路拓扑结构的设计与优化在本课题中，我们将主要研究涵盖了全桥逆变器、半桥逆变器等在内的电源电路拓扑结构的设计与优化方法。

基于典型的电源电路拓扑结构，我们将研究如何在保证总体性能的前提下，尽可能地降低电路中的损耗，使电源输出电压更加稳定和可靠。

3、开关器件的选取和特性分析开关器件是非对称脉冲电源中最为关键的部件之一，其选取和特性对电源的性能影响较大。

在本课题中，我们将主要研究不同开关器件的性能特点，以及如何根据其特性来采取有效的控制策略以提高电源的性能。

4、控制策略的选取和特性分析在高压、高频非对称脉冲电源的设计中，控制策略是关键的一环。

在本课题中，我们将研究如何根据电源的性能要求，选取合适的控制策略，同时对控制策略的特性进行研究和分析，以达到更好的电源性能和控制效果。

三、预期目标和成果1、掌握高压、高频非对称脉冲电源的基本原理和特性，并能够对其进行分析和评估。

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文章编号：０９３６（０８０ —０００１０ —６４２０）３０２ —５
５ｋ４Ｈｚ非对称双极性脉冲开关电源的研制Ｗ０ｋ
胡天运
（武汉洲际通信电源集团公司，湖北武汉４０３）３０５摘要：文章就真空镀膜特种电源一一非对称双极性脉冲开关电源的特殊要求、作原理和研制设计要点作了详细论工述；就半桥式逆变电路在非对称双极性脉冲作用下，关变压器铁芯偏磁与阶梯式趋向饱和现象进行了深入分析；并开同
ＨＵａ－ｎＴｉｎｙｕ
（ｕａｈｕｉＴｅｅｏＰｏｒＳｐｌｏｐＣｏＬｔ．，ｕａ３０５ＣｉａＷｈｎＺｏｊｌｃｍｗｅｕｐｙＧｒｕ．ｄＷｈｎ４０３，ｈｎ）
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｓａｔｃｅｐｒｉｕａｌｉｃｓｅｈｐｃａｅｕｒｍｅｔ，ｗｏｋｎｒｎｉｌｎｅｏｎｆｅｅｏｍｅｔｉｒｉｌａｔｌｒｙｄｓｕｓｄｔｅｓｅｉｌｑｉｅｎｓｃｒｒｉｇｐｉｃｐｅａｄｋｙｐｉｔｏｖｌｐｎｄ
梯式趋向饱和
中图分类号：Ｔ８Ｎ６
文献标识码：Ａ
ＤｅｉｎｏＷ０ｋｚＡｓｍｍｅｒｃｌｓｇｆ５ｋ４ＨｙｔｉａＡｍｂｐｌｒＰｕｓｉｏａｌｅ
Ｓｔｈｎ — ｏｅＰｏｒＳｐｌｗｉｉｇＭｄｗｅｕｐｙｃ
ｄｓｇｆｔｅｖｃｕｍｅｒｎｌｔｄｓｅｉｌｙｅｐｗｅｕｐｙａｙｅｉｎｏｈａｕｍｍｂａｅｐａｅｐｃａｐｔｏｒｓｐｌ－ｓｍｍｅｒａｍｂｐｌｒｐｌｅｓｔｈｎ－ｄｗｅｕ — ｔｉｌｃａｉａｕｓｗｉｉｇｍｏｅｐｏｃｏｒｓｐ
ｐｙｎｎｌｚｄｔｅｐｅｏｎｎｏｒｎｆｒｒｏｅｍａｎｔｐｌｒｚｎｎｒｄａｅｄｔａｕａｉｎｏｈｅ－ｒｄｅｌ；ａｄａａｙｅｈｈｎｍｅｏｆｔａｓｏｍｅｃｒｇｅａｉｉｇａｄｇａｕｌｔｎｏｓｔｒｔｆｔｅｓｍｉｉｇｏｏｂ
溅射速率和离化率高、约靶材等显著优点。节非对称（等脉宽）不双极脉冲电源属特种电源。真空镀膜设备在进行反应沉积与溅射镀膜过程中，常经会出现过电流、载或靶短路等多发性大电流冲击。负因此，这种电源对输出电压、电流的稳定度要求不高（）但对电源的抗高电压、电流甚至负载短路 ±５，大
时，偏磁现象的判断检测和补偿校正，出了可行的解决办法。对提关键词：非对称双极性脉冲；ＰＤ复杂可编程逻辑芯片；合逻辑电路；ＣＬ组时序逻辑电路；冲交错控制技术；芯阶脉铁
ａｄｃｅｋｏｇｅｏａｉｉｇａｄｃｍｐｎａｅｒｖｓｎ．ｎｈｃｆｍａｎｔｐｌｒｚｎｎｏｅｓｔｅｉｉｇ
ＫｅｒｓｓｍｅｒｃｌｍｂｐｌｒｐｌｅＣＤｒｇａｙｗｏｄ：ａｙｍｔｉａａｉａｕｓ；ＰＬｐｏｒｍｍｅｏｉｈｐ；ｏｉｅｏｉｃｒｕｔｌｅｒｓｑｅｃｏｉｏｄｌｇｃｃｉｃｍｂｎｌｇｃｉｃｉ；ｉａｅｕｎｅｌｇｃｄｎｃｒｕｔｐｌｅａｔｒａｉｅｃｎｒｌｎｅｈｉｕ；ｔａｓｏｒｅｃｒｒｄａｅｄｔａｕａｉｎｉｉ；ｕｓｌｎｔｏｔｏｌｇｔｃｎｑｅｒｎｆｒｎｒｏｅｇａｕｌｔｎｏｓｔｒｔｃｅｖｉｏ
ｓｓｅｉｅｔｉｕｔｎｅｅｓｍｅｒａａｉｌｕｓ；ａｗｈｌ，ｉｂｉｓｏｔｆｓｂｅｓｌｔｎｆｒｔｅｊｄｍｅｔｙｔｎｒｃｃｉｕｄｒｔｙｍｖｒｈａｍｔｃｌｍｂｐａｐｌｍｅｎｉｔｒｇｕｅｉｌｏｕｉｏｕｇｎｉ电压４Ｈｚ非对称双极性脉冲开关电源０ｋ在真空等离子体磁控溅射研究和溅射镀膜设备中获得越来越广泛的应用，近几年真空溅射镀膜中频脉冲是
电源的讨论热点之一。４ＨＺ对称双极性脉冲电源与其它电源相比，０ｋ非有如下优点：（）４Ｈｚ对称双极性脉冲电源可以溅射绝１０ｋ非
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２００８年５月２５日第２卷第３期５
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Ｍａ５０８ｙ２，２０，Ｖｏ．２．３１５Ｎｏ
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