一种叠加偏压电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多弧离子镀技术领域，特别是涉及一种叠加偏压电源。
【背景技术】
[0002]多弧离子镀是把金属蒸发源(靶材)作为阴极，通过它与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发并离化形成空间等离子体，在基体偏压的作用下，对工件进行沉积镀覆。偏压是多弧离子镀在沉积薄膜时的一个重要的工艺参数。基体偏压在镀前预轰击时，可以清除工件表面吸附的气体和污染物；在沉积期间，偏压又为离子提供能量使基体与膜层紧密结合。叠加偏压电源是将直流偏压和脉冲偏压叠加起来，即在一较低直流偏压基础上叠加一较大幅值的脉冲偏压，用以代替单独使用的直流或脉冲偏压。在沉积薄膜的过程中获得了更为明显的离子轰击效果，膜的内应力、膜与基体的结合力得到明显改善，同时也有效降低基体的温度。
[0003]传统的叠加偏压电源，一般采用主电源与副电源相叠加的方式。主电源为脉冲生成电源，副电源为直流生成电源。如专利申请号为:CN201010149307，公开了一种多电源并联组合焊接电源，该电源包括至少两台独立逆变电源构成的并联组合焊接电源，其特征在于，在至少由二组电源并联组合焊接电源中，设有一个经焊接电流控制板输出端驱动每个并联逆变电源组的电路，每个并联逆变电源组的输出端并联后，经分流器后输出至焊接口，使叠加后并联电源组的输出总电流保持恒定的第一电流闭环控制回路；且每个并联逆变电源组中，各自均连接有一个带限流保护的驱动器，而构成的相互独立的第二电源电流闭环控制回路。再如现有技术中，专利申请号为:CN85103350，公开了一种低空载电压的弧焊电源，并且该专利具体公开了一种具有二个交流电源的弧焊电源，其中一个是起引弧作用的小功率高压电源，另一个是维持电弧的低压大功率主电源，其特征在于所说的二个电源是由同一变压器上的二个串联绕组组成，一个第一双向可控硅元件(SCR1)和第二双向可控硅元件(SCR2)分别接在高压和低压回路中，每当交流电流过零时所说的第一双向可控硅元件被触发导通，使所说高压绕组起引燃电弧的作用，在电弧引燃后，所说第二双向可控硅元件被导通，由低压主电源来维持电弧。
[0004]然而，上述现有技术，其电源中的功率部分都是采用大功率晶闸管作为开关组件，其开关频率低，导致电源动态响应与灭弧特性都不能得到很好的解决，电源不能满足现在高工艺提出的要求。两电源叠加方式主要是串联方式。串联是将两电源输出按极性顺序连接，输出电压波形是两个电源波形的相加，直流幅值与脉冲幅值不能独立调节，也不能满足工艺要求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型是针对现有技术中存在的不足，提供一种性能稳定、成本较低、直流与脉冲可独立调节的叠加偏压电源。
[0006]本实用新型通过以下技术方案加以实现:
[0007]叠加偏压电源，包括主电源、副电源、叠加网络及控制电路；所述主电源由顺序连接的三相全桥整流电路、滤波电容、斩波变换器、DC/DC变换器I ;所述斩波变换器由斩波控制电路I控制；所述DC/DC变换器I由逆变控制电路I控制；所述副电源由顺序连接的三相全桥整流电路、滤波电容、DC/DC变换器II组成；所述DC/DC变换器II由逆变控制电路II控制；所述叠加网络由半导体开关IGBT、二极管构成，所述半导体开关管IGBT集电极与二极管阴极连接，半导体开关管IGBT的栅极通过同步电路控制。
[0008]优选为:所述斩波变换器包括IGBT、电感L1、二极管Dl、电容Cl ;所述IGBT的栅极接斩波控制电路1、IGBT的射极与二极管Dl的阴极以及电感LI 一端连接、IGBT的集电极与主电源的滤波电容连接；所述电感LI另一端与电容Cl 一端连接。
[0009]优选为:所述DC/DC变换器I包括由IGBT构成的全桥逆变器，高频变压器Tl，高频整流器D2，及换挡开关S1、S2、S3 ;所述全桥逆变器输出端与高频变压器Tl的原边连接；所述高频变压器Tl的副边与换挡开关S1、S2、S3以及高频整流器D2连接。
[0010]优选为:所述DC/DC变换器II，包括由IGBT构成的全桥逆变器，高频变压器T2，高频整流器D3，滤波电感L2，电容C2 ;所述高频变压器T2输入端与全桥逆变器输出端连接；所述逆变控制电路控制IGBT管V6与IGBT管V9、IGBT管V7与IGBT管V8的交替导通与关断；所述高频变压器T2的输出端与高频整流器D3的输入端连接；所述高频整流器D3的输出端经滤波电感L2，电容C2，输出直流电压，实现直流的幅度调节。
[0011]优选为:所述叠加网络包括IGBT管V10、二极管D4 ;所述IGBT管VlO的栅极与同步电路连接；所述VlO的集电极与二极管D4的阴极连接；所述IGBT管VlO的射极与副电源的低端连接。
[0012]有益效果:本实用新型由于采用以上技术方案，具有性能稳定、成本较低、安全可靠运行等优点。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的电路结构图；
[0014]图2为本实用新型的主电源斩波变换器电路结构图；
[0015]图3为本实用新型的主电源DC/DC变换器I电路结构图；
[0016]图4为本实用新型的副电源DC/DC变换器II电路结构图；
[0017]图5为本实用新型的叠加网络电路结构图。
【具体实施方式】
[0018]参见附图1-5所示。
[0019]一种叠加偏压电源，包括主电源、副电源、叠加网络及控制电路；所述主电源由顺序连接的三相全桥整流电路、滤波电容、斩波变换器、DC/DC变换器I ;所述斩波变换器由斩波控制电路I控制；所述DC/DC变换器I由逆变控制电路I控制；所述副电源由顺序连接的三相全桥整流电路、滤波电容、DC/DC II变换器组成。所述DC/DC I变换器由逆变控制电路I控制；所述叠加网络由半导体开关IGBT、二极管构成，由同步电路控制。所述各控制电路主要功能为:脉宽调制信号的产生；异常弧光放电的保护；恒压特性的生成。
[0020]所述斩波变换器包括顺序连接的IGBT Vl、二极管Dl、电感L1、电容Cl。所述斩波控制电路控制IGBT Vl开关导通与关断，经滤波电感LI，电容Cl，输出直流电压，实现主电源脉冲的幅度调节。
[0021]所述DC/DC变换器I，为主电源组成部分。包括顺序连接的由IGBT构成的全桥逆变器，高频变压器Tl，高频整流器D2，及换挡开关S1、S2、S3。所述逆变控制电路控制IGBT管V2与IGBT管V5、IGBT管V3与IGBT管V4的交替导通与关断，实现主电源输出脉冲的宽度调节。所述换挡开关在只能有一个是关闭的。
[0022]所述DC/DC变换器II，为副电源组成部分。所述DC/DC变换器II，包括由IGBT构成的全桥逆变器，高频变压器T2，高频整流器D3，滤波电感L2，电容C2 ;所述高频变压器T2输入端与全桥逆变器输出端连接；所述逆变控制电路控制IGBT管V6与IGBT管V9、IGBT管V7与IGBT管V8的交替导通与关断；所述高频变压器T2的输出端与高频整流器D3的输入端连接；所述高频整流器D3的输出端经滤波电感L2，电容C2，输出直流电压，实现直流的幅度调节。
[0023]所述叠加网络，可实现主、副电源的叠加。包括IGBT管V10、二极管D4 ;所述IGBT管V1的栅极与同步电路连接；所述VlO的集电极与二极管D4的阴极连接；所述IGBT管VlO的射极与副电源的低端连接。所述同步电路控制VlO的导通与关断，提供副电源的接入与切除，在灭弧动作中提供DC/DC变换器与叠加网络的同步封锁信号。
[0024]在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种叠加偏压电源，其特征在于:包括主电源、副电源、叠加网络及控制电路；所述主电源由顺序连接的三相全桥整流电路、滤波电容、斩波变换器、DC/DC变换器I ;所述斩波变换器由斩波控制电路I控制；所述DC/DC变换器I由逆变控制电路I控制；所述副电源由顺序连接的三相全桥整流电路、滤波电容、DC/DC变换器II组成；所述DC/DC变换器II由逆变控制电路II控制；所述叠加网络由半导体开关IGBT、二极管构成，所述半导体开关管IGBT集电极与二极管阴极连接，半导体开关管IGBT的栅极通过同步电路控制。
2.根据权利要求1所述的叠加偏压电源，其特征为:所述斩波变换器包括IGBTV1、电感L1、二极管D1、电容Cl ;所述IGBT的栅极接斩波控制电路1、IGBT的射极与二极管Dl的阴极以及电感LI 一端连接、IGBT的集电极与主电源的滤波电容连接；所述电感LI另一端与电容Cl 一端连接。
3.根据权利要求1所述的叠加偏压电源，其特征为:所述DC/DC变换器I包括由IGBT构成的全桥逆变器，高频变压器Tl，高频整流器D2，及换挡开关S1、S2、S3 ;所述全桥逆变器输出端与高频变压器Tl的原边连接；所述高频变压器Tl的副边与换挡开关S1、S2、S3以及高频整流器D2连接。
4.根据权利要求1所述的叠加偏压电源，其特征为:所述DC/DC变换器II，包括由IGBT构成的全桥逆变器，高频变压器T2，高频整流器D3，滤波电感L2，电容C2 ;所述高频变压器T2输入端与全桥逆变器输出端连接；所述逆变控制电路控制IGBT管V6与IGBT管V9、IGBT管V7与IGBT管V8的交替导通与关断；所述高频变压器T2的输出端与高频整流器D3的输入端连接；所述高频整流器D3的输出端经滤波电感L2，电容C2，输出直流电压，实现直流的幅度调节。
5.根据权利要求1所述的叠加偏压电源，其特征为:所述叠加网络包括IGBT管V10、二极管D4 ;所述IGBT管VlO的栅极与同步电路连接；所述VlO的集电极与二极管D4的阴极连接；所述IGBT管VlO的射极与副电源的低端连接。
【专利摘要】一种叠加偏压电源，包括主电源、副电源、叠加网络及控制电路；所述主电源由顺序连接的三相全桥整流电路、滤波电容、斩波变换器、DC/DC变换器I；所述斩波变换器由斩波控制电路I控制；所述DC/DC变换器I由逆变控制电路I控制；所述副电源由顺序连接的三相全桥整流电路、滤波电容、DC/DC II变换器组成；所述DC/DC变换器II由逆变控制电路II控制；所述叠加网络由半导体开关IGBT、二极管构成，所述半导体开关管IGBT集电极与二极管阴极连接，半导体开关管IGBT的栅极通过同步电路控制。该具有性能稳定、成本较低、安全可靠运行等优点。
【IPC分类】C23C14-32
【公开号】CN204529965
【申请号】CN201520156829
【发明人】窦久存
【申请人】唐山标先电子有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月19日