[實(shí)用新型]一種真空鍍膜脈沖偏壓膜電源的電弧檢測(cè)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201922162633.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN211734466U
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李民久;陳慶川;蒲世豪;賀巖斌;姜亞南;熊濤;黃雨;邵斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 核工業(yè)西南物理研究院;成都同創(chuàng)材料表面科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/54
• 分類號(hào): C23C14/54
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高安娜

本實(shí)用新型屬于自動(dòng)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空鍍膜脈沖偏壓膜電源的電弧檢測(cè)器。當(dāng)電源輸出高頻脈沖時(shí)，該電弧檢測(cè)器通過不斷采樣電源輸出脈沖占空比內(nèi)的電感電流值，并計(jì)算出電感電流變化斜率，這樣在電弧產(chǎn)生的初期，電弧電流開始爬升，該控制器就已偵測(cè)到電弧，然后迅速的關(guān)斷電源的輸出能量，減小電弧能量。由于該電弧檢測(cè)器采用直接采樣電感電流并快速計(jì)算電流變化率的方法，能在電弧電流爬升的初期檢測(cè)到電弧的發(fā)生，能更快的關(guān)斷電源輸出，從而能更有效的抑制住電弧能量并滅掉電弧，提高了鍍膜質(zhì)量、產(chǎn)品成品率和生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于自動(dòng)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空鍍膜脈沖偏壓膜電源的電弧檢測(cè)器。

背景技術(shù)

真空鍍膜技術(shù)領(lǐng)域大量需要脈沖偏壓沉積薄膜技術(shù)，真空鍍膜用脈沖偏壓電源的負(fù)載為等離子體，這種負(fù)載極易產(chǎn)生電弧現(xiàn)象，電弧對(duì)鍍膜工藝產(chǎn)生有負(fù)面的影響，影響鍍膜質(zhì)量，甚至打壞工件。傳統(tǒng)的電弧判斷方法是檢測(cè)電弧電流或電弧電壓來(lái)判斷負(fù)載產(chǎn)生電弧現(xiàn)象，電弧電流判斷閥值設(shè)定的愈低，則能愈早判斷出電弧，另外，電弧電壓判斷閥值設(shè)定的愈高，則能愈早判斷出電弧。但等離子體負(fù)載并不穩(wěn)定，電源輸出電流有波動(dòng)，因此，又不能把閥值設(shè)置太低，否則誤判電弧，保護(hù)過于靈敏，真空鍍膜工藝不能正常進(jìn)行。對(duì)于同一種真空鍍膜用脈沖偏壓電源的使用，不同鍍膜工藝和同一種鍍膜工藝的不同工藝段，脈沖偏壓電源的輸出電流不同，所以根據(jù)電弧電流判斷閥值來(lái)檢測(cè)電弧發(fā)生的過程存在很大的問題：要求工作人員根據(jù)不同工藝階段負(fù)載電流的大小來(lái)改變電弧電流判斷閥值的設(shè)定值，但電弧電流判斷閥值設(shè)定的比較高的情況下，當(dāng)電源負(fù)載拉弧時(shí)，電弧電流爬升到電弧電流判斷閥值才能檢測(cè)到電弧，電弧電流的峰值就比較大，電弧能量就高，將損傷鍍膜工件，對(duì)鍍膜工藝質(zhì)量將會(huì)產(chǎn)生致命的影響。另外，不同鍍膜工藝和同一種鍍膜工藝的不同工藝段，偏壓電源的輸出電壓不同，電弧電壓判斷閥值設(shè)定也要跟隨著變化，使鍍膜時(shí)對(duì)偏壓電源的操作復(fù)雜。由于電源與負(fù)載之間的引線和負(fù)載存在感性和容性分布參數(shù)，脈沖偏壓電源輸出的脈沖前沿有振蕩，電弧電壓判斷閥值設(shè)定高了，檢測(cè)過于靈敏誤判為電弧，電源誤關(guān)斷輸出，影響鍍膜工藝。電弧電壓判斷閥值設(shè)定過低了，低于弧壓，又檢測(cè)不到電弧。脈沖偏壓電源輸出幾十伏的低壓沉積薄膜時(shí)，鍍膜電壓與弧壓接近，電弧電壓判斷閥值與前兩者之間都比較靠近，鍍膜電壓、電弧電壓判斷閥值和弧壓區(qū)分邊界不明顯，采用電弧電壓判斷電弧的方法這時(shí)也不能準(zhǔn)確的判斷出電弧。一臺(tái)具有快速、準(zhǔn)確檢測(cè)電弧和不需要人為干預(yù)電源電弧管理措施的真空鍍膜電源對(duì)鍍膜工藝有著至關(guān)重要的影響。另外，為了減少電弧放電的不利影響，希望在電弧電流爬升的初期就能自動(dòng)的判斷出電弧，以便盡早的關(guān)斷電源輸出能量，減輕已發(fā)生的電弧的危害。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種真空鍍膜脈沖偏壓電源的電弧檢測(cè)器，當(dāng)電源輸出高頻脈沖時(shí)，該電弧檢測(cè)器通過不斷采樣電源輸出脈沖占空比內(nèi)的電感電流值，并計(jì)算出電感電流變化斜率，這樣在電弧產(chǎn)生的初期，電弧電流開始爬升，該控制器就已偵測(cè)到電弧，然后迅速的關(guān)斷電源的輸出能量，減小電弧能量。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種真空鍍膜脈沖偏壓膜電源的電弧檢測(cè)器，包括電弧抑制電路、電流互感器LEM、ADC采用電路和可編程邏輯器件，可編程邏輯器件的內(nèi)部電路包括多脈沖使能電路、第一寄存器、第二寄存器、減法器、除法器、斜率比較電路、PWM脈沖形成電路和SPI串口寄存器；

電弧抑制電路連接到脈沖電源的輸出高壓脈沖形成單元正向輸出端，電弧抑制電路的電感用于抑制電弧電流的最大上升率；

電流互感器LEM套在電弧抑制電路的電感的一端輸出線上，用于感應(yīng)出電感電流的大小，將電感電流轉(zhuǎn)換為隔離后的電壓弱電信號(hào)；

可編程邏輯器件控制ADC采樣電路在電源PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比時(shí)間內(nèi)采樣電流互感器LEM輸出的電壓信號(hào)，并計(jì)算出電流的適時(shí)斜率，將該適時(shí)斜率與電流斜率預(yù)設(shè)閾值做比較，判斷出負(fù)載是否產(chǎn)生了電弧，如果產(chǎn)生了電弧就封鎖電源PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以關(guān)斷電源的輸出高壓脈沖形成單元的強(qiáng)電輸出脈沖；