专利名称：高压供电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压电源，特别是涉及一种高压供电装置。
背景技术：
随着现代工业的发展，越来越多的不同类型的设备需要越来越多的不同种类的电源来驱动。在一套大型设备中，常常需要采用数台或数十台各种类型的电源来驱动，而在这些电源中，有许多都极性相同、型号相同或相近。如果每一路输出都配备一台独立的电源来驱动，则需要的电源数量将会很多，成本则将大幅上升；另外如此众多的电源也将占用大量的空间，给设备的总体设计带来困难；并且众多的电源装置也将增加设备的总部件数量，给系统引入更多的复杂性和不可靠性。除此以外，在高压电源领域经常会遇到高压打火的问题，此时，在高压电源的输出一侧会瞬间通过较大的反向电流，这将导致电极的损蚀以及高压电源的受损或寿命的缩短。所以，绝大多数高压电源都需要设计放电保护电路或是外接放电保护装置。但是，这些放电保护机构的设置也是需要占用一定的设备空间的，这将进一步地给设备的总体设计带来困难，而且由于这些放电保护机构都是工作在高压环境下的，为了实现设备结构的紧凑， 如何将高压电源与其保护机构集成为一体也是一个业界难以解决的问题。具体到半导体设备领域，由于半导体设备的结构一般都比较复杂，需要用到许多电源，而且其中的绝大多数都是高压电源。一般而言，半导体设备有着特殊的放电保护要求，为了防止由于高压打火而影响到晶圆的生产质量，半导体设备领域中的大部分高压放电保护装置的反应时间都需要是微秒级或者亚微秒级的，并且还需要保证整个半导体设备能够在放电结束后迅速地恢复到正常工作状态，而这一点却恰好是一般的放电保护电路难以实现的。另外，半导体设备还普遍具有机台空间有限的特点，因此当需要的电源数量较多时，电源将会占用大量的空间，从而给机台的整体布局设计带来困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中多路电压输出需要采用多个高压电源、并且高压放电保护性能不佳的缺陷，提供一种仅需一个高压电源便可以实现多路同极性的、可调的高压输出，并且还具有高效的放电保护功能的高压供电装置。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种高压供电装置，其包括一高压电源，其特点在于，该高压供电装置还包括一控制电路，该控制电路具有一与该高压电源相连的电压输入端，以及多个电压输出端；多个与该些电压输出端一一对应的电子管，每个该电子管的栅极均与一相应电压输出端相连；多个与该些电子管一一对应的电阻， 每个该电子管的屏极均用于通过一相应电阻向外接用电设备供电；一与该控制电路通讯的外控设备，用于向该控制电路传送控制信息，该控制电路则根据该控制信息对该些电子管的栅极电压进行控制。其中，该高压电源为一正极性电源或一负极性电源。
较佳地，该高压供电装置还包括一与该控制电路相连的隔离变压器，由市电经过该隔离变压器向该控制电路供电。较佳地，该外控设备通过光纤与该控制电路通讯。其中，将每个该电子管的栅极与阴极之间的电压差设置为使得每个该电子管的屏极最大电流处于一安全电流范围内。本发明的积极进步效果在于本发明采用一个高压电源作为总的高压输入来源， 利用一控制电路将该总的高压输入转化为并列的、同极性的多路高压输出，并且在每一路高压输出路径中均设置了一电子管，该电子管的栅极与该控制电路相连，而该电子管的屏极则用于向外接的用电设备供电。根据电子管的固有性质，通过该控制电路对该些电子管的栅极电压的控制，便可以实现对该些电子管的屏极电压的调节，由此便实现了多路独立可调的同极性高压输出，这样的结构减少了所需的电源数量，降低了系统成本、节省了系统空间、提高了系统的可靠性。另外，通过对电子管的栅极与阴极之间的电压差进行适当的设置，使得无论是在该高压供电装置正常工作时或是在其发生高压打火时，每个该电子管的屏极最大电流都能够被限制在一安全电流范围内，从而便可以通过该些电子管的设计实现对该高压供电装置以及对外接用电设备的保护，避免对晶圆质量产生不利影响的目的，同时还能够保持该高压供电装置的原有工作状态，从而可以在高压打火结束后，让整个系统迅速地恢复至正常工作状态，这便进一步地提高了整个系统的可靠性和稳定性。
图1为本发明的该高压供电装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。如图1所示，本发明的该高压供电装置首先包括有一高压电源1，该高压电源的电压输出范围可以为例如0 akV，其中a可以为正数，此时该高压电源为一正极性电源，也可以为负数，此时该高压电源为一负极性电源。该高压电源可以采用市售可得的现有产品，其电压输出范围及极性可以根据外接用电设备实际所需的电压和功率进行选择。除了该高压电源1之外，该高压供电装置还包括有以下部件一控制电路2，该控制电路2具有一与该高压电源1相连的电压输入端，以及多个电压输出端；多个与该控制电路2的该些电压输出端一一对应的电子管3，每个该电子管3的栅极均与一相应的电压输出端相连，其中该些电子管均可以采用市售可得的现有产品，而其型号则同样可以根据其外接的用电设备实际所需的电压和功率进行选择；多个与该些电子管3 —一对应的电阻4，每个该电子管3的屏极均用于通过一相应电阻向外接用电设备供电，其中所述的各个电阻4 的作用均为进一步地保证电压输出的稳定性。本发明对该些电压输出端、电子管以及电阻的数量不做限制，可以根据实际需要灵活设置。该高压供电装置还包括有一可以与该控制电路2通讯、以对该控制电路2进行控制的外控设备5，在实际应用中，该外控设备5可以为例如一电脑。由于该控制电路2工作于高压环境下，因此在本发明中通过光纤连接该控制电路2与该外控设备5，以同时保证高压隔离和信息通讯，从而实现在地电位上对处于高压环境下的控制电路2的控制。其中，上述的该控制电路2可以根据现有的电路设计技术予以实现，故在此不做赘述。由于电子管的各个极板间存在着以下的固有性质其栅极电压对其屏极电压具有控制作用，即当改变其栅极电压时，其屏极电压便会相应改变，而该栅极电压的变化值与该屏极电压的变化值之间的具体数值关系则可以由该电子管的具体型号获知。在本发明中， 由于该些电子管3的栅极分别与该控制电路2的各个电压输出端相连，而该些电子管3的屏极则各自通过一相应的电阻4向外接用电设备供电，因此，该高压供电装置将按照以下方式实现对其多路电压输出的调节操作人员根据各个外接用电设备实际所需的电压，即各个电子管3的屏极所需的电压，计算得到各个电子管3的栅极所需的电压，即该控制电路 2的各个电压输出端所需的电压，然后将该些目标数据在该外控设备5中形成控制信息，在实际应用时，该外控设备5向该控制电路2传送上述控制信息，而该控制电路2则将根据该控制信息设定其各个电压输出端的电压，从而设定不同电子管3的不同栅极电压，由此便可以确保在该些电子管3的屏极实现不同的目标电压，并向相应的外接用电设备正常供电；并且，上述控制信息还可以是实时的，即该控制电路2可以根据该控制信息实时地对各个电子管3的栅极电压进行调节，从而按照实际需要灵活地向各个外接用电设备供电；另外，由于该控制电路2对该些电子管3的电压控制是相互独立的，因此该高压供电装置所输出的多路电压也是分别独立可调的。上述的多路电压输出均将与该高压电源1具有相同的极性，并且在理论上，每一路电压输出都应可以在该高压电源1的电压输出范围O akV内任意调节，但是在实际使用中，由于电子管本身会产生一定的压降，因此该高压供电装置最终获得的各路电压输出范围将会略小于该高压电源1的额定范围0 akV。当整个系统发生高压打火时，在该高压供电装置的电压输出一侧，即上述电子管的屏极处会瞬间通过较大的反向电流，而由于电子管固有的单向导通性质，该反向电流将不能够通过该电子管，从而起到对该高压供电装置以及对外接用电设备的保护作用。另外， 还可以利用电子管中电子发射的空间电荷效应，对每个该电子管的栅极与阴极之间的电压差进行适当的设置，使得每个该电子管的屏极最大电流被限制在一安全电流范围内，从而无论是在该高压供电装置正常工作时或是在其发生高压打火时，都能够进一步地实现对该高压供电装置以及对外接用电设备的高压保护，其中该安全电流范围可以根据实际采用的设备类型进行灵活设定。由于电子管执行上述保护动作的反应时间是远远小于微秒级的， 因此该保护反应能够完全满足半导体设备的要求，从而避免对晶圆质量产生任何的不利影响，同时，该保护反应还能够保持该高压供电装置原有的工作状态，从而使得整个系统在高压打火结束以后能够迅速地恢复至正常的工作状态。另外，由于该控制电路2是工作于高电压环境下的，因此在本发明中由市电经过一隔离变压器6向该控制电路2供电，同时该控制电路2也起着向该些电子管3的灯丝供电的作用。综上所述，本发明仅需采用一个高压电源便可以实现多路同极性的、可调的高压输出，从而大大减少了所需的电源数量，降低了系统成本、节省了系统空间、提高了系统的可靠性。另外，本发明还具有高效的放电保护的功能，能够在发生高压打火时，实现瞬间限制输出电流、保护该高压供电装置、并且避免对晶圆质量产生不利影响的目的，同时还能够保持该高压供电装置的原有工作状态，从而可以在高压打火结束后，让整个系统迅速地恢复至正常工作状态，进一步地提高了整个系统的可靠性和稳定性。除此之外，本发明的该高压供电装置还具有简单实用的优点，其中除了控制电路需要根据实际需求加以设计实现以外，其余的部件均为市售可得的标准件，因此具有很大的成本优势以及很大的推广应用价值。 虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种高压供电装置，其包括一高压电源，其特征在于，该高压供电装置还包括一控制电路，该控制电路具有一与该高压电源相连的电压输入端，以及多个电压输出端；多个与该些电压输出端一一对应的电子管，每个该电子管的栅极均与一相应电压输出端相连；多个与该些电子管一一对应的电阻，每个该电子管的屏极均用于通过一相应电阻向外接用电设备供电；一与该控制电路通讯的外控设备，用于向该控制电路传送控制信息，该控制电路则根据该控制信息对该些电子管的栅极电压进行控制。
2.如权利要求1所述的高压供电装置，其特征在于，该高压电源为一正极性电源或一负极性电源。
3.如权利要求2所述的高压供电装置，其特征在于，该高压供电装置还包括一与该控制电路相连的隔离变压器，由市电经过该隔离变压器向该控制电路供电。
4.如权利要求2所述的高压供电装置，其特征在于，该外控设备通过光纤与该控制电路通讯。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的高压供电装置，其特征在于，将每个该电子管的栅极与阴极之间的电压差设置为使得每个该电子管的屏极最大电流处于一安全电流范围内。
全文摘要
本发明公开了一种高压供电装置，其包括一高压电源，该高压供电装置还包括一控制电路，该控制电路具有一与该高压电源相连的电压输入端，以及多个电压输出端；多个与该些电压输出端一一对应的电子管，每个该电子管的栅极均与一相应电压输出端相连；多个与该些电子管一一对应的电阻，每个该电子管的屏极均用于通过一相应电阻向外接用电设备供电；一与该控制电路通讯的外控设备，用于向该控制电路传送控制信息，该控制电路则根据该控制信息对该些电子管的栅极电压进行控制。本发明仅需一个高压电源便可以实现多路同极性的、可调的高压输出，并且还具有高效的放电保护功能。
文档编号H02M1/32GK102237803SQ20101015606
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者唐纳德·韦恩·贝瑞, 钱锋, 陈炯 申请人:上海凯世通半导体有限公司