电源控制器、电源系统和控制方法技术方案

本方法提供一种电源控制器、电源系统和控制方法，应用于电源领域。电源控制器与电源输出模块耦接，电源输出模块用于为负载供电。电源控制器用于产生第一信号和第一控制信号，第一信号用于在第一时段[t1，t2)、第三时段[t3，t4)使能负载，在第二时段[t2，t3)去使能负载。第一控制信号用于在第四时段[t5，t6]将电源输出模块的第一输出电压设定值从第一电压值调整为第二电压值。第二电压值小于第一电压值。t5小于t2，且t5和t2之间的差值小于或等于第一阈值。t2小于或等于t6，且t6小于t3。由于电源控制器在停止使能负载之前，提前将电源输出模块的输出电压设定值调低，可以有效保证负载的供电电压的稳定。电电压的稳定。电电压的稳定。

【技术实现步骤摘要】
电源控制器、电源系统和控制方法


[0001]本专利技术实施例涉及电源领域，尤其涉及一种电源控制器、电源系统和控制方法。

技术介绍

[0002]半导体加工工艺如气相沉积，刻蚀，离子注入或腔体清洗等工序都需要用到等离子体，而腔室中的等离子体一般是通过外部的射频电源(Radio Frequency Generator，RFG)提供高频电压电流并耦合到工艺腔内激发反应气体所产生的。射频电源是可以产生固定频率的正弦波电压，频率在射频范围内、具有一定功率的电源。一般地，射频电源包括依次耦接的交流
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直流转换模块，直流
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直流转换模块和射频模块，射频模块包括射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier，RF PA，简称RF功放)。
[0003]由于RFG的输出响应速度及稳定性都会直接影响等离子体的动态特性及加工的质量。为了确保加工薄膜的平整度或刻蚀出目标的形貌，RFG的输出功率必须在极短的时间内到达目标值并对功率上升沿，超调等动态指标有严苛的要求。特别是在脉冲输出模式中，RFG的输出功率需要在数微秒的短时间内到达给定值。为了满足脉冲输出模式及动态调压的要求，功放的漏压供电需要满足高动态响应并在功放起动时供电的输出电压不能被明显拉低。由于单独利用开关型直流
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直流转换模块无法单独满足此需求，因此，参考图1a，图1a是本申请实施例提供的一种射频电源的结构示意图；射频电源包括开关型直流
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直流转换模块101、线性直流
>‑
直流转换模块102、射频模块103和电源控制器104，由电源控制器104控制开关型直流
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直流转换模块101、线性直流
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直流转换模块102和射频模块103的工作，通过在开关型直流
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直流转换模块101输出串联一线性直流
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直流转换模块102以增强射频电源的动态响应能力。参考图1b，图1b是本申请实施例提供的一种线性直流
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直流转换模块的结构示意图，其中，线性直流
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直流转换模块102包括输入电容C
in
、输出电容C
out
、半导体器件W、驱动器Q和控制器，该控制器接收电源控制器104的使能信号和控制信号，并根据反馈电压信号产生一输出信号以控制驱动器Q进而控制半导体器件W工作在线性放大区；另外，半导体器件W可以为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，绝缘栅双极型晶体管芯片(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，双极型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)等。线性直流
‑
直流转换模块102的输出电压为V
bus
。
[0004]虽然，线性直流
‑
直流转换模块102可改善射频模块103的供电系统的动态响应，但是线性直流
‑
直流转换模块102自身也有一些限制。参考图1c，图1c是图1a的功放能量倒灌及影响时序图；在功放停止输出的瞬间(参看图1c中的PA En，即射频模块103中的RF功放的使能信号)，储存在射频模块103中的能量将释放到线性直流
‑
直流转换模块102的输出电容C
出
之中，进而把线性直流
‑
直流转换模块102的输出电压V
bus
冲高(即功放能量倒灌造成泵升电压)，因V
bus
电压高于给定值，线性直流
‑
直流转换模块102中的控制器内部的控制环路将进行反向积分(如图1c中的负饱和区间所示)甚至进入负饱和态。如在下一次功放开启的时候线性直流
‑
直流转换模块102的输出电压V
bus
还没降至给定值之下及退出负饱和态，则线
性直流
‑
直流转换模块102的输出会出现严重的电压掉落(参看图1d)，超调(参看图1e)等。在图1d中可看到RFG的输出电压V
RFG
(也即射频模块103的输出)因为供电电压即V
bus
的掉落出现异常的回勾。在图1e中可看到在功放输出前后的供电电压平台不一致，在功放输出之前的平台是由于功放关闭后的能量倒灌所造成，该问题于轻载时尤其严重。
[0005]如何改善RFG的动态指标，是本领域技术人员正在研究的热点。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种电源控制器、电源系统和控制方法，可以有效保障负载的供电电压的稳定，满足负载的高动态响应需求。
[0007]第一方面，本申请提供一种电源控制器。该电源控制器与电源输出模块耦接，电源输出模块用于为负载供电，电源输出模块的第一输出电压设定值为第一电压值。
[0008]电源控制器，用于产生第一信号以及第一控制信号。其中，第一信号用于在第一时段[t1，t2)、第三时段[t3，t4)使能负载，以及在第二时段[t2，t3)去使能负载。第一控制信号用于在第四时段[t5，t6]将第一输出电压设定值从第一电压值调整为第二电压值。第二电压值小于第一电压值。t5小于t2，且t5和t2之间的差值小于或等于第一阈值。t2小于或等于t6，且t6小于t3。
[0009]本方案中，由于电源控制器在停止使能负载之前，提前将电源输出模块的输出电压设定值调低。即在第四时段将第一电压值调低到第二电压值，提前降低电源输出模块的输出电压，以避免负载能量倒灌而使负载的输出电压超过第一电压值，进而保障在重新使能负载时不会出现电压掉落现象，有效保证负载的供电电压的稳定，满足负载的高动态响应需求。
[0010]在一种可能的实施方式中，第一控制信号还用于在第五时段[t7，t8]将第一输出电压设定值从第一电压值调整为第三电压值，以使电源输出模块在第五时段的第一输出电压超调量小于或等于第一超调量阈值，或者，以使负载在第五时段的第二输出电压超调量小于或等于第二超调量阈值。
[0011]其中，上述第三电压值大于第一电压值。t7大于或等于t6，t7小于t3；t8大于或等于t3。示例性地，第一电压值与第三电压值之间的比值的范围为90％至98％。
[0012]上述第一输出电压超调量为第一差值和第一电压值之间的比值。第一差值为第五时段中电源输出模块的最大输出电压值和第一电压值之间的差值，电源输出模块的最大输出电压值大于第一电压值。
[0013]上述第二输出电压超调量为第二差值和负载的第二输出电压设定值之间的比值。第二差值为第五时段中负载的最大输出电压值和第二输出电压设定值之间的差值，负载的最大输出电压值大于第二输出电压设定值。
[0014]本实施方式中，通过在再次使能负载之前，即控制在第五时段将电源输出模块的输出电压设定值调高，从第一电压值调高到第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源控制器，其特征在于，所述电源控制器与电源输出模块耦接，所述电源输出模块用于为负载供电，所述电源输出模块的第一输出电压设定值为第一电压值；其中，所述电源控制器，用于产生第一信号，所述第一信号用于在第一时段[t1，t2)、第三时段[t3，t4)使能所述负载，以及在第二时段[t2，t3)去使能所述负载；以及，产生第一控制信号，所述第一控制信号用于在第四时段[t5，t6]将所述第一输出电压设定值从所述第一电压值调整为第二电压值；其中，所述第二电压值小于所述第一电压值；所述t5小于所述t2，且所述t5和所述t2之间的差值小于或等于第一阈值；所述t2小于或等于所述t6，且所述t6小于所述t3。2.根据权利要求1所述的电源控制器，其特征在于，所述第一控制信号还用于在第五时段[t7，t8]将所述第一输出电压设定值从所述第一电压值调整为第三电压值，以使所述电源输出模块在所述第五时段的第一输出电压超调量小于或等于第一超调量阈值，或者，以使所述负载在所述第五时段的第二输出电压超调量小于或等于第二超调量阈值；其中，所述第三电压值大于所述第一电压值；所述t7大于或等于所述t6，所述t7小于所述t3，所述t8大于或等于所述t3；所述第一输出电压超调量为第一差值和所述第一电压值之间的比值，所述第一差值为所述第五时段中所述电源输出模块的最大输出电压值和所述第一电压值之间的差值，所述电源输出模块的最大输出电压值大于所述第一电压值；所述第二输出电压超调量为第二差值和所述负载的第二输出电压设定值之间的比值，所述第二差值为所述第五时段中所述负载的最大输出电压值和所述第二输出电压设定值之间的差值，所述负载的最大输出电压值大于所述第二输出电压设定值。3.根据权利要求2所述的电源控制器，其特征在于，所述第一电压值与所述第三电压值之间的比值的范围为90％至98％。4.根据权利要求1至3任一项所述的电源控制器，其特征在于，所述电源控制器，还用于：根据所述第一控制信号在所述第四时段去使能所述电源输出模块。5.根据权利要求1至3任一项所述的电源控制器，其特征在于，所述电源控制器，还用于：产生第一使能信号，所述第一使能信号用于在所述第四时段去使能所述电源输出模块。6.根据权利要求1至5任一项所述的电源控制器，其特征在于，所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值大于或等于所述负载在所述t2之后向所述电源输出模块输入的倒灌电压值。7.根据权利要求1至6任一项所述的电源控制器，其特征在于，所述第二电压值与所述第一电压值之间的比值的范围为90％至98％。8.根据权利要求1至7任一项所述的电源控制器，其特征在于，所述第一阈值为所述负载的下降沿完成时间，或者，所述负载的下降沿完成时间和时延之和；其中，所述下降沿完成时间为以下任一项：所述负载的电流下降沿完成时间、所述负载的电压下降沿完成时间或所述负载的功率下降沿完成时间；所述时延包括所述电源输出模块的指令响应时延和/或所述电源输出模块的通信时延。
9.根据权利要求1至8任一项所述的电源控制器，其特征在于，所述第一阈值的取值范围为2微秒至10微秒。10.根据权利要求1至9任一项所述的电源控制器，其特征在于，所述电源输出模块包括依次耦接的交流电源、交流
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直流转换模块和直流
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直流转换模块；或者，所述电源输出模块包括依次耦接的交流电源、交流
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直流转换模块；或者，所述电源输出模块包括依次耦接的直流电源和直流
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直流转换模块；所述直流
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直流转换模块包括开关型直流
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直流转换模块和/或线性直流
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直流转换模块。11.根据权利要求1至10任一项所述的电源控制器，其特征在于，所述负载包括以下至少一项：射频功率放大器、等离子体发生器、脉冲发生器或脉冲电源。12.根据权利要求1至11任一项所述的电源控制器，其特征在于，所述第一信号为第二使能信号或第二控制信号；其中，所述第二使能信号用于在所述第一时段、所述第三时段使能所述负载，且在所述第二时段去使能所述负载；所述电源控制器用于根据所述第二控制信号在所述第一时段、所述第三时段使能所述负载，且在所述第二时段去使能所述负载。13.一种电源系统，其特征在于，包括电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：范永滔，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：