【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及射频电源阻抗匹配，具体涉及一种基于buck电路的有源阻抗匹配网络及控制方法。
技术介绍
1、射频电源是等离子体腔室的配套电源，广泛应用于pecvd化学气相沉积、反应离子刻蚀等领域中。由于等离子系统的非线性负载的阻抗会实时变化，与射频电源的恒定输出阻抗无法做到阻抗匹配，从而产生反射功率，进而产生严重的能力损耗。
2、常见的解决方法是在射频电源与等离子体系统之间增加一个可以调节的阻抗匹配网络，以使匹配网络的等效阻抗等于射频电源的阻抗，从而实现阻抗，达到最大的输出功率。
3、在阻抗匹配网络的设计中，现有技术方法有：（1）改变匹配网络中电容大小。比如使用伺服步进电机改变电容极板的距离，但这个方法精度低、速度慢；（2）改变匹配网络中电感大小。比如通过控制策略改变电感串联的数量来改变电感的大小，但这个方法调节过程不够平滑。但是现有的阻抗匹配网络存在以下明显不足：（1）调节速度过慢，无法响应急速变化的负载；（2）调节精度不够；（3）调节过程不够平滑。
4、因此，如何设计一种调节速度快、调节精度高、调节过程平滑的阻抗匹配网络及方法，是待解决的技术问题。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对现有技术的问题，提供一种基于buck电路的有源阻抗匹配网络及控制方法。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于buck电路的有源阻抗匹配网络，包括直流电源v、开关管q、电容c、电感l、第一二极管d1、第二二极管d2及控制电路；
3、其
4、所述控制电路的输出端连接开关管q的栅极，所述控制电路用于控制所述有源阻抗匹配网络的等效输入阻抗等于所述特征阻抗。
5、优选地，所述控制电路通过改变开关管q的占空比，以控制所述有源阻抗匹配网络的电容c的实际电容电压及流过电感l的实际电感电流满足如下条件（1）：
6、 （1）；
7、其中，为流入等离子系统的实际系统电流，为射频电源的特征阻抗。
8、优选地，所述控制电路包括电压环补偿电路、第一电流环补偿电路、第二电流环补偿电路、pwm发生器、第一放大器a1、第二放大器a2和第三放大器a3；
9、电压环补偿电路，用于根据直流电源输入电路的电压信号vd与电容c的实际电容电压比较得到的误差信号，生成参考电感电流；
10、第一电流环补偿电路，用于根据参考电感电流与实际电感电流较得到的误差信号，生成电感l的理论调节后电感电流；
11、第二电流环补偿电路，用于根据电感l的理论调节后电感电流与等离子系统的实际系统电流比较得到的误差信号，生成电容c的理论调节后电容电压；
12、pwm发生器，用于根据理论调节后电容电压和实际电容电压比较得到的误差信号，生成控制开关管q动作的pwm波。
13、优选地，电压环补偿电路包括：
14、电压环补偿控制器，用于采用电压环补偿函数对直流电源输入电路的电压信号vd与电容c的实际电容电压比较得到的误差信号，生成参考电感电流；
15、比例控制器，用于对流向等离子系统的理论调节后系统电流经过比例放大，生成电容c的理论调节后电容电压；
16、电压测量延迟控制器，用于在理论调节后电容电压之后延迟测量得到电容c的实际电容电压，从而构成电压环补偿电路的闭环控制；
17、所述电压测量延迟控制器的延迟函数由测量设备决定。
18、优选地，所述第一电流环补偿电路包括：
19、第一电流环补偿控制器，用于采用第一电流环补偿函数对参考电感电流与实际电感电流比较得到的误差信号进行处理，生成电感l的参考电感电压；
20、第一占空比调节控制器，用于根据参考电感电压信号与电容c的实际电容电压，生成电感l的理论调节后电感电流；
21、第一电感电流测量延迟控制器，用于在理论调节后电感电流之后延迟测量得到实际电感电流，以构成第一电流环补偿电路的闭环控制。
22、优选地，第二电流环控制电路包括：
23、第二电流环补偿控制器，用于采用第二电流环补偿函数对电感l的理论调节后电感电流与流入等离子系统的实际系统电流进行处理，生成等离子系统的参考系统电压；
24、第二占空比调节控制器，用于根据等离子系统的参考系统电压与电容c的实际电容电压，生成等离子系统的理论调节后系统电流；
25、第二电感电流测量延迟控制器，用于在等离子系统的理论调节后系统电流之后延迟测量得到等离子系统的实际系统电流，以构成第二电流环补偿电路的闭环控制。
26、第二方面，本申请实施例提供了一种基于buck电路的有源阻抗匹配网络的控制方法，所述方法包括：
27、采集有源阻抗匹配网络中电容c的实际电容电压及流过电感l的实际电感电流；
28、通过改变开关管q的占空比，使得有源阻抗匹配网络中电容c两端的实际电容电压及流过电感l的实际电感电流满足条件（1），以控制有源阻抗匹配网络的等效输入阻抗等于特征阻抗。
29、优选地，通过以下方式改变所述开关管的占空比：
30、根据直流电源v输入电路的电压信号vd与电容c的实际电容电压比较得到的误差信号，生成流过电感l的参考电感电流；
31、根据参考电感电流与实际电感电流比较得到的误差信号，生成电感l的理论调节后电感电流；
32、根据理论调节后电感电流与流入等离子系统的实际系统电流比较得到的误差信号，生成电容c的理论调节后电容电压；
33、根据电容c的理论调节后电容电压和电容c的实际电容电压比较得到的误差信号，生成控制开关管q动作的pwm波，以改变开关管q的占空比。
34、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：通过提供的控制策略调整开关管的占空比，从而调节电容输出电压及流入动态负载的电流，使得等效输入阻抗与特征阻抗相等，能够在腔体负载发生变化时实时进行阻抗匹配，本专利技术相比起无源阻抗匹配网络，实现了调节速度快、调节范围大、平滑性更好的效果。
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1.一种基于Buck电路的有源阻抗匹配网络，其特征在于，包括直流电源V、开关管Q、电容C、电感L、第一二极管D1、第二二极管D2及控制电路；
2.根据权利要求1所述的有源阻抗匹配网络，其特征在于，所述控制电路通过改变开关管Q的占空比，以控制所述有源阻抗匹配网络的电容C的实际电容电压及流过电感L的实际电感电流满足如下条件（1）：
3.根据权利要求2所述的有源阻抗匹配网络，其特征在于，所述控制电路包括电压环补偿电路、第一电流环补偿电路、第二电流环补偿电路、PWM发生器、第一放大器A1、第二放大器A2和第三放大器A3；
4.根据权利要求3所述的有源阻抗匹配网络，其特征在于，电压环补偿电路包括：
5.根据权利要求3所述的有源阻抗匹配网络，其特征在于，所述第一电流环补偿电路包括：
6.根据权利要求3所述的有源阻抗匹配网络，其特征在于，第二电流环控制电路包括：
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于Buck电路的有源阻抗匹配网络的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于Buck电路的
...【技术特征摘要】
1.一种基于buck电路的有源阻抗匹配网络，其特征在于，包括直流电源v、开关管q、电容c、电感l、第一二极管d1、第二二极管d2及控制电路；
2.根据权利要求1所述的有源阻抗匹配网络，其特征在于，所述控制电路通过改变开关管q的占空比，以控制所述有源阻抗匹配网络的电容c的实际电容电压及流过电感l的实际电感电流满足如下条件（1）：
3.根据权利要求2所述的有源阻抗匹配网络，其特征在于，所述控制电路包括电压环补偿电路、第一电流环补偿电路、第二电流环补偿电路、pwm发生器、第一放大器a1、第二放大器a2和第三放大器...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚志毅，林桂浩，林伟群，乐卫平，
申请(专利权)人：深圳市恒运昌真空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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