高频电功率向臭氧生产单元的供给的改进能够使用文中所述的系统和技术来实现。操作在远大于负载频率的切换频率下的DC到DC转换器的应用支持了用于为此种单元供电的高压AC的生成，同时允许了元件尺寸的减小以及负载调谐电路中质量因子的减小。用于获得一个或多个切换及负载频率的可控功率逆变器可利用反馈技术来控制，以在外部提供的功率及负载条件中的一个或多个发生变化时向臭氧生产单元提供稳定的、高质量功率。浪涌保护电路也可提供以选择性地引入电流限制电阻，直至输入DC总线已被有效初始化，该有效初始化由从DC总线获得的测量值来确定。电流限制电阻可以是正温度系数热敏电阻。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】高频电功率向臭氧生产单元的供给的改进能够使用文中所述的系统和技术来实现。操作在远大于负载频率的切换频率下的DC到DC转换器的应用支持了用于为此种单元供电的高压AC的生成，同时允许了元件尺寸的减小以及负载调谐电路中质量因子的减小。用于获得一个或多个切换及负载频率的可控功率逆变器可利用反馈技术来控制，以在外部提供的功率及负载条件中的一个或多个发生变化时向臭氧生产单元提供稳定的、高质量功率。浪涌保护电路也可提供以选择性地引入电流限制电阻，直至输入DC总线已被有效初始化，该有效初始化由从DC总线获得的测量值来确定。电流限制电阻可以是正温度系数热敏电阻。【专利说明】用于为臭氧生产单元提供能量的紧凑的、可配置电源
本申请主要涉及功率转换且特别涉及用于在活性气体发生器中点燃等离子体的功率转换。
技术介绍
臭氧对许多需要高水平氧化的应用来说是有用的。例如，臭氧可用于饮用水的消毒并且早自19世纪初就已经被用于水处理。近来，臭氧已被应用于半导体器件处理。臭氧在半导体器件处理中的一种应用是通过在晶片上生长绝缘膜或氧化薄膜以在半导体晶片上形成绝缘层，例如，高质量Si02的高沉积率化学气相沉积能够使用TEOS/臭氧处理器来完成。 臭氧在半导体器件处理中的另一种应用是用于清洁半导体晶片及设备。臭氧对于从半导体晶片表面或处理室移除碳氢化合物来说特别有用。利用臭氧来进行清洁是有优势的，因为它避免了对需要昂贵处理的危险化学品的使用。相反，臭氧不存在有毒废物处理问题，因为臭氧可分解为氧气而无残留。 臭氧生成器包括一个或多个独立的臭氧生成部件，又称为臭氧生产单元。每一臭氧生产单元通常包括相对的电极板及电介质阻隔件。电介质阻隔件可抵靠电极板之一放置，从而在电介质阻隔件及相对的电极板间形成通道。在操作中，氧气(O2)被提供至生产单元并被允许穿过该通道，于是，氧气被电极板之间的放电激活，从而导致至少部分氧原子分解并重组成臭氧(O3)分子。 为引起放电或熔解(即点燃等离子体)，高电压AC功率被施加到每一臭氧生产单元的相对电极板之间。已确定施加约8千伏、峰到峰(peak-to-peak)在约30kHz到约40kHz之间的相对高频率的AC负载电压对于至少某些这种臭氧生产单元的操作来说是优选的。因为大部分应用从设施主功率获得这种单元驱动电压，故臭氧单元功率系统有必要将来自于设施功率水平的电压水平(例如，208伏AC或480伏AC三相功率)增加或者以其他方式升高。另外，功率系统有必要将设施供给功率的相对低值的频率(例如50/60HZ)增加到操作的优选频率的相对高值。 臭氧生产单元可被建模为电阻器及两极瞬态电压抑制器的串联组合与电容器的并联。电功率的应用可能被产生于臭氧单元的电容器的较大无功负载阻抗所限制。具有这种较无功成分的电负载易导致大量热损失或者以其他方式对电源元件造成压力。工作在增加的功率水平下的这种元件有必要向负载传输适当的可用功率(即非无功功率)。
技术实现思路
希望提供一种被配置为有效地向一个或多个臭氧生产单元供电的紧凑的功率系统配置。另外，在每一实例中，希望在具有普遍这种紧凑功率系统的同时实现灵活性，该紧凑功率系统易于调节或者能够以其他方式被配置为用于需要不同功率需求的臭氧生产应用。更进一步，希望在初始化时给这种功率系统提供增强的保护措施以保护其免受可能由不受控制的浪涌电流造成的损坏。 文中描述的是设备和技术，用于实现减少为一个或多个臭氧生产单元供电的一个或多个电源系统的尺寸，为调整针对不同额定功率的这种功率系统提供灵活性，并提供浪涌电流保护。 在一方面中，文中描述的至少一个实施方式提供了向至少一个臭氧生产单元供电的方法。该方法包括接收未调节的DC电压，以第一切换频率对未调节的DC电压进行切换，将被切换的DC电压转换为经调节的DC高压，其中经调节的DC高压远大于所述未调节的DC电压。该方法还包括以至少一个臭氧生产单元的优选操作频率范围内的第二切换频率对DC高压进行切换以及通过串联电感将被切换的DC高压耦合至至少一个臭氧生产单元。该串联电感与至少一个臭氧生产单元的内部电容共同形成臭氧生产单元的优选操作频率范围内的谐振，该谐振适于使至少一个臭氧生产单元经受窄带、AC高压。 在另一方面中，文中描述的至少一个实施方式提供了用于为至少一个臭氧生产单元提供能量的功率转换器。该功率转换器包括DC到DC转换器，DC到DC转换器具有被配置为接收未调节的DC电压的输入以及被配置为提供由未调节的DC电压得出的经调节的DC高压的输出。具体地，DC高压的幅度远大于未调节的DC电压的幅度。该功率转换器还包括高频功率逆变器，高频功率逆变器具有与DC到DC转换器的输出通信的输入。高频功率逆变器被配置为在输出处提供由DC高压得出的高频AC电压。串联电感耦合在高频功率逆变器的输出与至少一个臭氧生产单元之间。串联电感与至少一个臭氧生产单元的内部电容在高频AC电压下共同形成谐振，该谐振出现在至少一个臭氧生产单元的优选操作频率范围内。 在至少一个实施方式中，功率转换器包括第一控制器，第一控制器具有接收DC到DC转换器的DC高压输出的指示的感测输入、被配置为接收目标DC高压的指示的参考输入和与DC到DC转换器通信的控制输出。第一控制器被配置为响应于目标DC高压和在感测输入处接收的DC高压的指示对DC到DC转换器的操作进行调整。功率转换器还包括第二控制器，第二控制器具有被配置为接收被提供至至少一个臭氧生产单元的负载电压和负载电流中的至少一个的输出指示的传感输入、被配置为接收操作负载功率的指示的参考电源输入、以及与高频功率逆变器通信的控制输出。第二控制器被配置为响应于接收到的操作负载功率的指示以及负载电压和负载电流中的至少一个的指示对高频功率逆变器的操作进行调整。 在另一方面中，文中描述的至少一个实施方式提供了用于给至少一个臭氧生产单元供电的方法。该方法包括将未调节的DC电压转换为经调节的DC高压，经调节的DC高压的幅度远大于所述未调节的DC电压的幅度。响应于DC高压参考输入控制未调节的DC电压到经调节的DC高压的转换。将DC高压转换为高频AC电压。响应于负载功率参考输入控制DC高压到高频AC电压的转换，使得由高频AC电压传输的电功率在通过串联电感施加至至少一个臭氧生产单元时与负载功率参考输入相对应。 在另一方面中，文中描述的至少一个实施方式提供了用于向至少一个臭氧生产单元供电的功率转换器。该功率转换器包括被配置为对AC输入电压进行整流的整流器和并联耦合至整流器的总线电容器。总线电容器被配置为响应于被整流的AC输入电压产生未调节的DC电压。功率转换器还包括第一和第二传感器和功率转换器，功率转换器耦合至总线电容器并且被配置为当耦合至至少一个臭氧生产单元时响应于未调节的DC电压生成高频AC输出电压。第一传感器被配置为测量总线电容器的电压。第二传感器被配置为测量整流器以及总线电容器之间的电流。功率转换器还包括耦合在整流器与总线电容器之间的可控电流限制电阻。可控电流限制电阻还与第一传感器和第二传感器中的每一个通信并且被配置为在初始化期间提供电流限制电阻并且在初始化完成后提供充分短路。 在又一个方面中，文中描述的至少一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于向至少一个臭氧生产单元供电的方法，包括：接收未调节的DC电压；以第一切换频率对所述未调节的DC电压进行切换；将被切换的DC电压转换为经调节的DC高压，所述经调节的DC高压远大于所述未调节的DC电压；以所述至少一个臭氧生产单元的优选操作频率范围内的第二切换频率对所述DC高压进行切换；以及通过串联电感将被切换的DC高压耦合至所述至少一个臭氧生产单元，所述串联电感与所述至少一个臭氧生产单元的内部电容共同形成所述臭氧生产单元的优选操作频率范围内的谐振，所述谐振适于使所述至少一个臭氧生产单元经受窄带、AC高压。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：肯·特兰，田丰，陈星，李国华，
申请(专利权)人：MKS仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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