[發明專利]一種實現高功率脈沖和大電流磁控濺射鍍膜功能的電路設備及控制方法

有效

• 申請號: 201410063876.0
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103774111A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 饒益花;陳文光
• 申請（專利權）人: 南華大學;饒益花
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/54;H02M1/092
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

1.一種實現高功率脈沖和大電流磁控濺射鍍膜功能的電路設備，包括多個單元主電路(1)、控制電路（4.1）、過流保護檢測電路(5)、濺射負載靶（6），其特征在于：各個單元主電路相互串聯，按左右順序依次連接；

所述單元主電路包括1個常規恒壓控制的直流磁控濺射電源（1.6）、1個快恢復二極管（1.9）、2個全控型快速功率半導體開關管、2個全控型功率半導體開關管驅動電路（1.2）、2個高隔離電壓等級驅動供電電路（1.1）、2個光纖控制信號發射及接收裝置（1.11）以及RC吸收電路（1.10），

所述2個全控型快速功率半導體開關管分為上全控型快速功率半導體開關管（1.3）和下全控型快速功率半導體開關管（1.7）；

所述2個驅動供電電路（1.1）分別連接到2個全控型功率半導體開關管驅動電路（1.2）；其中1個全控型功率半導體開關管驅動電路與上全控型快速功率半導體開關管（1.3）組成一個回路；上全控型快速功率半導體開關管（1.3）一端連接快恢復二極管（1.9），一端連接下全控型快速功率半導體開關管（1.7）；下全控型快速功率半導體開關管（1.7）一端連接直流磁控濺射電源（1.6），一端與另1個全控型功率半導體開關管驅動電路組成回路；直流磁控濺射電源（1.6）通過串聯輸出電阻（1.13）及電感（1.14）連接到快恢復二極管（1.9）；2個全控型功率半導體開關管驅動電路（1.2）分別通過連接光纖控制信號發射及接收裝置（1.11）與控制電路(4.1)連接；

所述RC吸收電路(1.10)與上全控型快速功率半導體開關管(1.3)并聯。

2.根據權利要求1所述的一種實現高功率脈沖和大電流磁控濺射鍍膜功能的電路設備，其特征在于：所述單元主電路的個數，根據直流磁控濺射電源輸出電壓的大小以及所需脈沖幅值的大小確定，濺射脈沖的幅值為200V-2500V，脈沖電流峰值50A-300A，脈沖寬度最小為5微秒，重復頻率最高達200kHz。

3.根據權利要求1所述的一種實現高功率脈沖和大電流磁控濺射鍍膜功能的電路設備，其特征在于：所述全控型快速功率半導體開關管可以是功率場效應管或者絕緣柵雙極型三極管，下全控型快速功率半導體開關管（1.7）內部可包含1個同等參數的反并聯體二極管(1.8)。

4.根據權利要求1所述的一種實現高功率脈沖和大電流磁控濺射鍍膜功能的電路設備，其特征在于：所述快恢復二極管(1.9)起將相鄰兩個直流磁控濺射電源輸出隔離的功能。

5.根據權利要求1所述的一種實現高功率脈沖和大電流磁控濺射功能的電路設備，其特征在于：所述電路設備按上左、上右、下左、下右的順序，分別設有A、B、C、D四個端口。

6.根據權利要求1所述的一種實現高功率脈沖和大電流磁控濺射鍍膜功能的電路設備，其特征在于：所述過流保護檢測電路（5）包括霍爾電流傳感器以及保護參數電路，設置在濺射負載靶（6）低電壓處。

7.根據權利要求1所述的一種實現高功率脈沖和大電流磁控濺射鍍膜功能的電路設備，其特征在于：所述濺射負載靶（6）接在電路設備的C、?D端口間或A、?C端口間。

8.一種實現高功率脈沖和大電流磁控濺射鍍膜功能的電路設備的控制方法，其特征在于：控制方法具體為：通過控制電路（4.1）實現脈沖濺射鍍膜或者磁控濺射鍍膜兩種工作模式的變換，控制電路是任何一個帶微處理器的系統，控制電路的功能包括兩種工作模式的設定，即脈沖濺射時序控制及鍍膜工藝參數設定，時序控制和工藝參數設定通過軟件編程的方法實現；

當單元主電路的下全控型功率半導體開關管斷開時，將濺射負載靶（6）接在電路設備的C、?D間，并將C點接真空室的外殼，通過控制單元主電路上全控型功率半導體開關管的開通與關斷，實現脈沖濺射工作模式，脈沖幅值由直流磁控濺射電源輸出電壓及開通的上全控型功率半導體開關管開通的數量確定；

當單元主電路的下全控型功率半導體開關管開通且上全控型功率半導體開關管斷開時，將濺射負載靶（6）接在電路設備的A、?C間，并將A端接地，此時所有的直流磁控濺射電源處于并機工作狀態，每個電源輸出電壓大小一致，濺射負載靶上負載的電流相加，實現磁控濺射工作模式。