【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及等离子体放电，特别涉及一种双极性方波脉冲源及其方波脉冲发生控制方法。
技术介绍
1、等离子体是一种带电粒子和中性粒子组成的高度激发的气体状态。等离子体的产生原理包括辉光放电原理、热电离原理、激光离子化原理、电子轰击离子化原理、辐射离子化原理、碰撞离子化原理、磁控离子化原理。其中辉光放电是一种利用电压或电场激发中性气体产生等离子体的方法。当电压或电场施加在中性气体上时，气体分子被激发，电子受到足够的能量，从而跃迁到高能轨道。当电子回到低能轨道时，会释放能量，并激发周围的气体分子形成等离子体。目前，在光伏、半导体等行业中正在大量使用等离子放电技术，不管是化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)和物理气相沉积(physical vapordeposition，pvd)都离不开等离子体放电的应用。光伏电池片加工工序中的pecvd就是利用辉光放电原理和热电离原理，辉光放电也是等离子体放电技术的一种。
2、稳定的等离子体放电必须使用高灭弧能力、高稳定性、高可靠性、可适应等离子范围广的高性能等离子体电源。等离子体电源可产生高频的双极性脉冲激发等离子体的产生并维持在等离子体放电状态。因此等离子体电源是等离子体放电技术关键的核心设备之一。在等离子体放电中，比较可能发生电弧放电。如激发的电子聚集后的爆发、电极表面有杂质、电极表面不平整、电极距离过近、反应腔体内部压力过高等情况都有可能造成电弧放电。严重的电弧放电会损坏电极板或加工件乃至整个设备的故障，同时也会导致加工膜层的不良，影响产线良率
3、根据等离子体放电容易产生电弧放电的特性，电流源型逆变器拓扑比电压源型逆变器拓扑在等离子体电源上的应用更具有优势。电流源型逆变器拓扑控制电感电流一方面能有效抑制电流的快速上升，一方面可以在纳秒级别关闭电流输出实现快速灭弧的功能。但是，为了实现稳定的输出、在等离子体形成均匀的电场还需要有一个高速、精准采样电路以及优秀的pid控制算法。
4、就当前的电源市场来说，电压源型逆变器比较容易构建，在电路中也有更大的灵活性，所以电压源型逆变器的应用相对于电流源型拓扑逆变器应用更为广泛。在某些特定的领域来讲电压源型逆变器功率密度高、效率高有着很好的应用。但是在等离子体放电的应用领域中电压源型逆变器输出的双极性电压波形有较高的电压变化率，这对于等离子体容性负载来说会产生较高的尖峰电流，而这个尖峰电流就容易导致电弧放电。
5、如图1所示，电压源型逆变器拓扑一般由前级ac/dc输入、储能电容、全桥逆变器组成，输出可看成一个稳定的电压源。如图2所示，电流源型逆变器拓扑一般由前级ac/dc输入、储能电感、全桥逆变组成，输出可看成一个稳定的电流源。
6、ac/dc输入为恒压源，全桥逆变可用来控制输出频率、正负脉宽等参数。输出功率、电压、电流等参数无法控制，为了弥补控制上的缺陷，常规做法还需要在直流输入恒压源后增加一级dc/dc电路来控制输出电压、电流、功率。适用于电流源型逆变器的前级输入源的dc/dc拓扑主要有buck、boost及buck-boost拓扑结构，分别实现降压、升压、升降压控制，拓扑结构图3～5所示。
7、电流源型逆变器拓扑的实现依靠的是电感储存能量的特性，这也意味着需要为电感提供一个续流的回路，以防止电压开路所带来的过压损坏电路。但是一般的电感续流的损耗较高，这也导致了电流源型逆变器的效率较低，所以需要一个简单有效的方式为电感提供一个续流回路。
技术实现思路
1、根据本专利技术实施例，提供了一种双极性方波脉冲源，包含：
2、电感电流调节模块，用于调节输出电流；
3、双极性方波发生模块，双极性方波发生模块与电感电流调节模块相连，用于向外部的等离子体负载输出方波脉冲；
4、控制模块，控制模块分别与电感电流调节模块、双极性方波发生模块相连；
5、采样模块，采样模块分别采集电感电流调节模块和双极性方波发生模块的信号，并传输至控制模块；
6、直流供电模块，直流供电模块分别与电感电流调节模块、双极性方波发生模块相连，直流供电模块为电感电流调节模块提供母线电压。
7、优选地，电感电流调节模块包含：相互并联的第一开关电路和第二开关电路；
8、第一开关电路包含相互串联的第一开关管和第一电感，第一开关管的源极与直流供电模块的负极相连，第一开关管的漏极与第一电感的输入端相连，第一电感的输出端与双极性方波发生模块相连；
9、第二开关电路包含相互串联的第二开关管和第二电感，第二开关管的源极与直流供电模块的负极相连，第二开关管的漏极与第二电感的输入端相连，第二电感的输出端与双极性方波发生模块相连。
10、优选地，第一开关管和第二开关管的控制时序交错180°。
11、优选地，第一开关电路还包含第一续流二极管，第二开关电路还包含第二续流二极管；
12、第一续流二极管的正极与第一开关管的漏极相连，第一续流二极管的负极与双极性方波发生模块相连；
13、第二续流二极管的正极与第二开关管的漏极相连，第二续流二极管的负极分别与第一续流二极管的负极、双极性方波发生模块相连。
14、优选地，电感电流调节模块还包含：第三续流二极管，第三续流二极管的正极分别与第一开关管的源极和第二开关管的源极相连，第三续流二极管的负极与双极性方波发生模块相连。
15、优选地，电感电流调节模块还包含：第四续流二极管，第四续流二极管的正极与第三续流二极管的负极相连，第四续流二极管的负极与第一电感和第二电感的输出端相连。
16、优选地，电感电流调节模块还包含：滤波电容，滤波电容配置在第一开关电路、第二开关电路与双极性方波发生模块之间。
17、优选地，双极性方波发生模块包含组成全桥驱动结构的第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；第三开关管的漏极与第四开关管的漏极相连后与电感电流调节模块及直流供电模块的正极相连，第三开关管的源极与第五开关管的漏极相连后连接等离子体负载的一端，第四开关管的源极与第六开关管的漏极相连后连接等离子体负载的另一端，第五开关管的源极与第六开关管的源极相连后与电感电流调节模块相连。
18、根据本专利技术又一实施例，提供了一种双极性方波脉冲源的方波脉冲发生控制方法，包含如下步骤：
19、直流供电模块为电感电流调节模块提供母线电压；
20、控制模块控制电感电流调节模块的第一开关管开通，电感电流调节模块的第一电感电流上升；控制电感电流调节模块的第一开关管关断，电感电流调节模块的第一电感电流下降；
21、控制模块控制电感电流调节模块的第二开关管开通，电感电流调节模块的第二电感本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双极性方波脉冲源，其特征在于，包含：
2.如权利要求1所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述电感电流调节模块包含：相互并联的第一开关电路和第二开关电路；
3.如权利要求2所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管的控制时序交错180°。
4.如权利要求2所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述第一开关电路还包含第一续流二极管，所述第二开关电路还包含第二续流二极管；
5.如权利要求2所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述电感电流调节模块还包含：第三续流二极管，所述第三续流二极管的正极分别与所述第一开关管的源极和第二开关管的源极相连，所述第三续流二极管的负极与所述双极性方波发生模块相连。
6.如权利要求5所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述电感电流调节模块还包含：第四续流二极管，所述第四续流二极管的正极与第三续流二极管的负极相连，所述第四续流二极管的负极与所述第一电感和所述第二电感的输出端相连。
7.如权利要求2所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述电感电流调节模块还包含：滤波电容，
8.如权利要求1所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述双极性方波发生模块包含组成全桥驱动结构的第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；所述第三开关管的漏极与所述第四开关管的漏极相连后与所述电感电流调节模块及所述直流供电模块的正极相连，所述第三开关管的源极与所述第五开关管的漏极相连后连接所述等离子体负载的一端，所述第四开关管的源极与所述第六开关管的漏极相连后连接所述等离子体负载的另一端，所述第五开关管的源极与所述第六开关管的源极相连后与所述电感电流调节模块相连。
9.一种双极性方波脉冲源的方波脉冲发生控制方法，其特征在于，包含如下步骤：
10.如权利要求9所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管的控制时序交错180°。
...【技术特征摘要】
1.一种双极性方波脉冲源，其特征在于，包含：
2.如权利要求1所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述电感电流调节模块包含：相互并联的第一开关电路和第二开关电路；
3.如权利要求2所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管的控制时序交错180°。
4.如权利要求2所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述第一开关电路还包含第一续流二极管，所述第二开关电路还包含第二续流二极管；
5.如权利要求2所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述电感电流调节模块还包含：第三续流二极管，所述第三续流二极管的正极分别与所述第一开关管的源极和第二开关管的源极相连，所述第三续流二极管的负极与所述双极性方波发生模块相连。
6.如权利要求5所述双极性方波脉冲源，其特征在于，所述电感电流调节模块还包含：第四续流二极管，所述第四续流二极管的正极与第三续流二极管的负极相连，所述第四续流二极管的负极与所述第一电感和所述第二电感的输出端...
【专利技术属性】
技术研发人员：王洪敏，张路，周春雨，
申请(专利权)人：亿隅半导体科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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