一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源的制作方法

本实用新型涉及一种电源装置，特别是一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源。

背景技术：

目前，磁控溅镀是指在真空状态充入惰性气体氩气，并在塑胶基材(阳极)和金属靶材(阴极)之间加上电压，由于放电产生的电子激发惰性气体，产生等离子体，等离子体将金属靶材的原子轰出，沉积在塑胶基材上。由于在磁控溅镀镀膜工艺过程中，异常放电产生的电弧会对镀膜的质量造成一定的影响，对此，在磁控溅镀工艺中采用主动电弧抑制技术是很有必要的。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种中频等离子电源，在生产时能简化工序实现自动化生产的一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源。

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：

一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源，其特征在于：包括整流滤波电路、开关变换器主电路、输出变压器、用于连接等离子体炉的端口、电弧电路、用于产生PWM控制信号的PWM信号电路、驱动电路和辅助电源电路，所述电弧电路包含用于检测电弧的电弧检测电路和用于处理电弧的电弧处理电路；所述整流滤波电路、开关变换器主电路、输出变压器和端口依次连接，所述输出变压器的输出端还依次通过电弧检测电路、电弧处理电路、PWM信号电路和驱动电路连接至开关变换器主电路的输入端，所述辅助电源电路的输出端还分别连接至PWM信号电路和驱动电路的输入端。所述整流滤波电路能够对外输市电进行整流和滤波处理，得到直流电压并通过开关变换器主电路转换成到脉冲直流电压至输出变压器，输出脉冲交流电压至用于连接等离子体炉的端口，驱动外接等离子炉产生等离子体进行溅镀，所述电弧检测电路会对输出变压器输出的电压或电流进行检测，当检测到电弧产生时，所述电弧检测电路会输出电弧响应信号至电弧处理电路，所述电弧处理电路会根据接收到的电弧响应信号响应输出电弧处理信号至至PWM信号电路，所述PWM信号电路会根据接收到的电弧处理信号响应输出一定占空比的PWM信号至驱动电路，所述驱动电路会根据接收到的PWM信号对开关变换器主电路进行驱动，从而控制输出变压器在短时间内停止输出来减少电弧的发生，其中辅助电源电路一直提供工作电压至PWM信号电路和驱动电路。

进一步而言，上述方案中所述电弧检测电路包含电弧电压检测电路；所述电弧电压检测电路的输入端连接至输出变压器的输出端，所述电弧电压检测电路的输出端连接至电弧处理电路的输入端。所述电弧电压检测电路能够针对输出变压器的输出电压进行检测，判断是否有电弧产生。

进一步而言，上述方案中所述电弧检测电路包含电弧电流检测电路；所述电弧电流检测电路的输入端连接至输出变压器的输出端，所述电弧电流检测电路的输出端连接至电弧处理电路的输入端。所述电弧电流检测电路能够针对输出变压器的输出电流进行检测，判断是否有电弧产生。

进一步而言，上述方案中所述电弧电路还包含用于设置电弧敏感度的电弧敏感度设置电路；所述输出变压器和电弧检测电路之间还通过电弧敏感度设置电路连接。所述电弧敏感度设置电路能够针对电压或者电流参数来设置电路对电弧产生的响应程度。

进一步而言，上述方案中所述电弧敏感度设置电路包含电弧电压敏感度设置电路；所述输出变压器和电弧检测电路之间还通过电弧电压敏感度设置电路连接。所述电弧电压敏感度设置电路能够针对电压参数来设置电路对电弧产生的响应程度。

进一步而言，上述方案中所述电弧敏感度设置电路包含电弧电流敏感度设置电路；所述输出变压器和电弧检测电路之间还通过电弧电流敏感度设置电路连接。所述电弧电流敏感度设置电路能够针对电流参数来设置电路对电弧产生的响应程度。

进一步而言，上述方案中所述电弧电路还包含用于设置切断脉冲持续时间的脉冲切断时间设置电路；所述电弧检测电路和电弧处理电路之间还通过脉冲切断时间设置电路连接。所述脉冲切断时间设置电路能够对切断脉冲输出的持续时间进行设置。

进一步而言，上述方案中所述脉冲切断时间设置电路中的切断脉冲持续时间的选择设置范围是0－440us。所述脉冲切断时间设置电路能够对切断脉冲输出的时间进行设置，选择设置范围是0－440us。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用的一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源，能够及时检测到电弧的电压或者电流变化做出响应，具有智能检测和快速响应的特点；本实用新型会对电弧做出处理，在短时间内停止输出，来减少电弧的发生，能够确保磁控溅镀薄膜的质量和沉积率的情况下减少电弧的发生的概率；本实用新型还可以通过设置改变对电弧电压或者电流的敏感度以及切断脉冲的持续时间，方便对设备的管理。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源的总体电路原理框图；

图2是本实用新型一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源的电弧电路原理框图；

图3是本实用新型一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源的电弧电压检测原理图。

具体实施方式

一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源，其特征在于：包括整流滤波电路、开关变换器主电路、输出变压器、用于连接等离子体炉的端口、电弧电路、用于产生PWM控制信号的PWM信号电路、驱动电路和辅助电源电路，所述电弧电路包含用于检测电弧的电弧检测电路和用于处理电弧的电弧处理电路；所述整流滤波电路、开关变换器主电路、输出变压器和用于连接等离子体炉的端口依次连接，所述输出变压器的输出端还依次通过电弧检测电路、电弧处理电路、PWM信号电路和驱动电路连接至开关变换器主电路的输入端，所述辅助电源电路的输出端还分别连接至PWM信号电路和驱动电路的输入端。

参照图1，本实用新型的一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源中的整流滤波电路100会对外输市电进行整流和滤波处理，并输出至开关变换器主电路200，所述开关变换器主电路200对接收到的直流电压进行电压转换得到脉冲直流电压至输出变压器300，所述输出变压器300通过变压从输出端输出脉冲交流电压至用于连接等离子体炉的端口400，驱动外接等离子体炉响应产生等离子体，等离子体会将金属靶的原子轰出，沉积在塑料基材上，实现溅镀。由于溅镀过程中会容易产生电弧，对溅镀的薄膜质量造成一定的影响，因此需要对输出的脉冲交流电进行控制，所述电弧检测电路520会对输出变压器300输出的电压或电流进行检测，当检测到电弧产生时，所述电弧检测电路520会输出电弧响应信号至电弧处理电路540，所述电弧处理电路540会根据接收到的电弧响应信号响应输出电弧处理信号至PWM信号电路600，所述PWM信号电路600会根据接收到的电弧处理信号响应输出一定占空比的PWM信号至驱动电路700，所述驱动电路700会根据接收到的PWM信号对开关变换器主电路200进行驱动，从而控制输出变压器300在短时间内停止输出电压来减少电弧的发生，其中辅助电源电路800一直提供工作电压至PWM信号电路600和驱动电路700。

一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源，其特征在于：所述电弧电路包含用于设置电弧敏感度的电弧敏感度设置电路、电弧检测电路、脉冲切断时间设置电路和电弧处理电路；所述电弧敏感度设置电路包含电弧电压敏感度设置电路；所述电弧检测电路包含电弧电压检测电路；所述输出变压器、电弧电压敏感度设置电路、电弧电压检测电路、脉冲切断时间设置电路、电弧处理电路和PWM信号电路依次连接。所述电弧敏感度设置电路包含电弧电流敏感度设置电路；所述电弧检测电路包含电弧电流检测电路；所述输出变压器、电弧电流敏感度设置电路、电弧电流检测电路、脉冲切断时间设置电路、电弧处理电路和PWM信号电路依次连接。所述脉冲切断时间设置电路中的切断脉冲持续时间的选择设置范围是0－440us。

参照图2和图3，本实用新型的一种基于主动电弧抑制技术的中频等离子电源对电弧的检测包含对电弧电压的检测或者对电弧电流的检测，只要其中一种检测方法检测到电弧，则会认为电弧产生。

对于电弧电压的检测以及电弧处理方法，如下：正常电压波形下，半周期区域面积为A_T，若有电弧产生时，电压会在电弧产生时变为0，因此产生一个存在电弧的区域面积为A_ARC。因此，会产生一个面积差，称为电压损失，其公式为：

对此，为了在一定电压变化幅度范围内对电弧进行处理，所述电弧电压敏感度设置电路511能够对电弧电压的敏感度进行设置，当设置电弧电压的敏感度较小时，即允许电压损失值较大；当设置电弧电压的敏感度较大时，即允许电压损失值较小。同时，所述电弧电压敏感度设置电路511会将输出变压器300输出的电压信号和所设置的允许电压损失值发送至电弧电压检测电路521，所述电弧电压检测电路521会将根据接收到的电压信号计算出其电压损失值，并与所设置的允许电压损失值进行对比，当接收到的电压信号计算出其电压损失值大于或等于所设置的允许电压损失值时，所述电弧电压检测电路521会输出电弧响应信号通过脉冲切断时间设置电路530输出至电弧处理电路540，所述脉冲切断时间设置电路530用于设置切断脉冲电压的持续时间，其切断脉冲持续时间的选择设置范围是0－440us，所述电弧处理电路540根据接收到的电弧响应信号和设置切断脉冲电压的持续时间，响应输出用于让电源在短时间停止输出的电弧处理信号至PWM信号电路600，所述PWM信号电路600会根据接收到的电弧处理信号响应输出一定占空比的PWM信号至驱动电路700，从而通过开关变换器主电路200来控制输出变压器300在设置的时间内停止输出电压，确保了薄膜质量和沉积率的情况下极大降低了电弧的发生概率。

对于电弧电流的检测以及电弧处理方法，如下：在正常情况下，能够对电流允许最大值进行设置，即I_max；另外将采集到的电流信号记作I_ARC。

对此，为了在一定电流变化幅度范围内对电弧进行处理，所述电弧电流敏感度设置电路512能够对电弧电流的敏感度进行设置，当设置电弧电压的敏感度较小时，即设置电流允许最大值I_max较大；当设置电弧电压的敏感度较大时，即设置电流允许最大值I_max较小。同时，所述电弧电流敏感度设置电路512会将输出变压器300输出的电流信号I_ARC和所设置的电流允许最大值I_max发送电流检测电路522，所述电弧电流检测电路522会将根据接收到的电流信号I_ARC并与所设置的电流允许最大值I_max进行对比，当接收到的电流信号I_ARC大于或等于所设置的电流允许最大值I_max时，所述电弧电流检测电路522会输出电弧响应信号通过脉冲切断时间设置电路530输出至电弧处理电路540，所述脉冲切断时间设置电路530用于设置切断脉冲电压的持续时间，其切断脉冲持续时间的选择设置范围是0－440us，所述电弧处理电路540根据接收到的电弧响应信号和设置切断脉冲电压的持续时间，响应输出用于让电源在设定持续时间内停止输出的电弧处理信号至PWM信号电路600，所述PWM信号电路600会根据接收到的电弧处理信号响应输出一定占空比的PWM信号至驱动电路700，从而通过开关变换器主电路200来控制输出变压器300在设置的时间内停止输出电压，确保了薄膜质量和沉积率的情况下极大降低了电弧的发生概率。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。