电源装置以及电源装置的控制方法制造方法及图纸

在电源装置的多相交织控制中，成为抑制输出电压的过冲及下冲的发生，检测部的个数及控制不取决于相数的控制。在将无差拍控制应用于多相交织的电源装置的电力控制中，在基于多相交织的多相控制中，通过将多相的相电流的合成电流设为控制电流来实现检测部的个数及控制不取决于相数的控制，并通过使用该控制电流来进行恒流控制，抑制过冲及下冲的发生。电源装置是通过多个相电流来进行多相控制的多相交织控制的电源装置，具备构成通过多相交织的多相控制而进行动作的降压斩波电路的LC斩波电路、通过LC斩波电路的多相控制来控制阶跃响应的控制部。

Control Method of Power Supply Device and Power Supply Device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源装置以及电源装置的控制方法
本专利技术涉及电源装置以及电源装置的控制方法。
技术介绍
半导体以及平板制造装置等，伴随灰化及蚀刻等薄膜生成的高密度化、高精度化，被要求可在脉冲状态下将RF电力供给至等离子负载的功能。尤其希望在宽频带中进行高电平/低电平脉冲功率动作的两电平脉冲功率控制，其中，高电平/低电平脉冲功率动作的方式是在不使等离子消失的最小电力的低电力与生成薄膜所需的高电力之间连续地使RF电力变化。例如，高电平/低电平脉冲功率动作所要求的频率范围为1Hz～50kHz。作为供给RF电力的电源装置，已知使用基于PI控制的A级～E级放大器，但在PI控制中无法实现覆盖数Hz～数十kHz这样的宽频带的两电平脉冲功率控制。在此种状况下，在设备用RF电源等领域中使用的电源中，要求能够实现在宽频带中进行高电平/低电平脉冲功率动作的两电平脉冲功率控制的电源。作为期待高速响应的电源，具有使用交织方式的电源，例如，已知以下的专利文献1～3。在专利文献1中记载了在进行功率因数改善的交织控制电源装置中，具备主转换器与副转换器，使主转换器的开关元件与副转换器的开关元件以预定的相位差分别动作，以及根据反馈的输出电压来进行基于交织的电压控制。在专利文献2中记载了通过使主开关相互以预定的相位差进行开关动作的2相以上的多相控制型的交织电路来构成升压斩波电路，以及根据反馈的输出电压来进行基于交织的控制。在专利文献3中记载了解决多相交织方式的转换器中产生的各相的电流不均匀等问题，保护功率元件，并且记载了根据针对每一相设置的子电路的相电流来进行基于交织的电流控制。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-119285号专利文献2：日本特开2015-177636号专利文献3：日本特开2015-220976号专利文献4：日本专利第5704772号
技术实现思路
专利技术要解决的课题在电源装置中，作为宽频带的脉冲功率控制，考虑应用多相交织。然而，上述专利文献1、2所公开的交织控制是根据反馈的输出电压来进行电压控制的控制方法，此外，专利文献3是根据各相的相电流来进行电流控制的控制方法，分别有以下所示的问题。专利文献1、2中所示的交织控制是反馈输出电压vo而进行的恒压控制，因此在阶跃响应(Stepresponse)中发生二阶振荡电压，存在输出电压中产生过冲(Overshoot)及下冲(Undershoot)的问题。为了抑制该过冲及下冲，需要将控制响应的速度设定为低速，无法应对高速响应。图19表示LCR电路的等效电路，用以说明反馈输出电压vo的恒压控制。在此，表示了包含由LCR电路构成的降压斩波电路的电源装置的例子。在图19所示的LCR电路中，在输入了输入电压U时的阶跃响应中得到的输出电压vo由下式来表示。(数1)上述的式(1)表示输出电压vo是二阶振荡电压，暗示了过冲及下冲的发生。此外，专利文献3中所示的交织控制是根据各相的相电流而进行的电流控制，因此为了检测各相电流而需要多个检测部，此外还存在控制变得复杂的问题。本专利技术的目的在于，解决上述现有的技术问题，在电源装置的多相交织控制中实现一种抑制输出电压的过冲和下冲的发生，并且检测部的个数和控制系统不取决于相数的控制。用于解决课题的手段作为控制方式，已知相较于PI控制得到快速的动态响应和高增益的无差拍控制。无差拍控制是针对通过离散模型来展开将输入及输出设为状态变量的电路状态而得到的状态方程式，对每个采样周期运算脉冲宽度ΔT(k)，使得第(k+1)个采样周期的输出与目标值相等，根据求出的脉冲宽度ΔT(k)来控制开关动作。在多相交织中应用无差拍控制的电源装置的电力控制并未被公知。假设即使在想要对多相交织的各相应用无差拍控制时，也如引用文献3中所示，需要针对各相设置子电路来检测各相的相电流，根据各相电流来求出各相的脉冲宽度ΔT(k)。因此，除了需要多个检测部之外，需要对各相进行控制，因此依然存在检测部的个数及控制系统与相数一起增加及复杂化的课题。关于本专利技术，在多相交织中应用了无差拍控制的电源装置的电力控制中，在基于多相交织的多相控制中，通过将多相的相电流的合成电流设为控制电流，实现检测部的个数及控制系统不取决于相数的控制，并且使用该控制电流来进行恒流控制，由此抑制过冲及下冲的发生。本专利技术包含电源装置的方式以及电源装置的控制方法的方式。本专利技术的电源装置是根据多个相电流来进行多相控制的多相交织控制的电源装置，其具备LC斩波电路，其构成通过多相交织的多相控制而进行动作的降压斩波电路；控制部，其通过LC斩波电路的多相控制来控制阶跃响应。控制部在LC斩波电路的多相控制中，通过将LC斩波电路的各相电流的合成电流设为控制电流的恒流控制，控制LC电路的各相的开关动作。本专利技术的电源装置的控制方法是包含LC斩波电路的电源装置的控制方法，并且是通过多个相电流进行多相控制的多相交织控制的电源装置的控制方法，在通过LC斩波电路的多相控制而进行的阶跃响应的控制中，通过将LC斩波电路的各相电流的合成电流设为控制电流的恒流控制，控制LC电路的各相的开关动作。在本专利技术的电源装置以及电源装置的控制方法中，通过将LC斩波电路的各相电流的合成电流设为控制电流来进行恒流控制，由此对于检测反馈信号的检测机构来说，只要检测合成电流的一个检测单元即可，关于对LC电路的各相进行开关的控制系统也只要一个控制系统即可。所以，检测部的个数以及控制系统不取决于多相控制的相数，能够由一个检测单元及一个控制系统构成。此外，通过根据控制电流来进行恒流控制，能够抑制过冲及下冲的发生。关于各相电流的合成电流，可使用在LC斩波电路的各相的电感的连接端流过的电感电流，或者在LC斩波电路的电容流过的电容电流。通过在电感的连接端设置电流计的结构来检测将在各相的电感流过的各电感电流合并后的合成电流，将检测出的合成电流的反馈信号设为控制电流来进行恒流控制。此外，通过在电容设置电流计的结构来检测电容电流，将检测出的电容电流的反馈信号设为控制电流来进行恒流控制。电容电流是各相的电感电流的合成电流减去负载电流后的电流，因此通过检测电容电流可检测电感电流的合成电流。在检测电感电流的结构以及检测电容电流的结构中的任一结构中，检测控制电流的检测机构只要一个检测单元即可。此外，在检测电感电流的结构以及检测电容电流的结构中的任一结构中，使用控制电流来进行恒流控制的控制系统只要一个控制系统即可。在本专利技术的电源装置的控制方法中，作为控制电流，可使用电感电流、电容电流以及电感电流与电容电流的组合，关于将各电流设为控制电流的恒流控制，可采用多个方式。表1表示了恒流控制的多个方式。在表1中，与过冲、下冲、课题电流以及目标值的控制对于各课题的作用一起，表示了电感电流的恒流控制的方式、电容电流的恒流控制的方式、将电容电流的恒流控制与电感电流的恒流控制进行了组合的方式。表1(电感电流的恒流控制)恒流控制的第1方式是通过电感电流的恒流控制抑制过冲及下冲，并且使输出电压追随目标值即指令电压。在反馈电感电流来进行恒流控制时，输出电压的阶跃响应不会引起二阶振荡电压，向着根据预定的电感电流值而决定的电压以指数函数的方式增加。因此，通过电感电流的恒流控制，能够进行使输出电压不过冲或下冲，而收敛于预定值的阶跃响应。在电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源装置，其是根据多个相电流来进行多相控制的多相交织控制的电源装置，其特征在于，具备：LC斩波电路，其构成通过多相交织的多相控制来进行动作的降压斩波电路；以及控制部，其通过上述LC斩波电路的多相控制来控制阶跃响应，在上述LC斩波电路的多相控制中，上述控制部通过将上述LC斩波电路的各相电流的合成电流设为控制电流的恒流控制来控制上述LC电路的各相的开关动作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.27 JP 2016-2542911.一种电源装置，其是根据多个相电流来进行多相控制的多相交织控制的电源装置，其特征在于，具备：LC斩波电路，其构成通过多相交织的多相控制来进行动作的降压斩波电路；以及控制部，其通过上述LC斩波电路的多相控制来控制阶跃响应，在上述LC斩波电路的多相控制中，上述控制部通过将上述LC斩波电路的各相电流的合成电流设为控制电流的恒流控制来控制上述LC电路的各相的开关动作。2.一种电源装置的控制方法，该电源装置是包含LC斩波电路，并且根据多个相电流进行多相控制的多相交织控制的电源装置，其特征在于，在通过上述LC斩波电路的多相控制而进行的阶跃响应的控制中，通过将上述LC斩波电路的各相电流的合成电流设为控制电流的恒流控制来控制上述LC电路的各相的开关动作。3.根据权利要求2所述的电源装置的控制方法，其特征在于，上述恒流控制是使输出电压追随于指令电压的电感电流的恒流控制。4.根据权利要求3所述的电源装置的控制方法，其特征在于，在上述电感电流的恒流控制中，上述控制电流是在上述LC电路的各相的电感的连接端流过的电感电流。5.根据权利要求3所述的电源装置的控制方法，其特征在于，在上述电感电流的恒流控制中，上述控制电流是在上述LC电路的电容流过的电容电流。6.根据权利要求2所述的电源装置的控制方法，其特征在于，上述恒流控制是使电容电流追随于指令电流的电容电流的恒流控制。7.根据权利要求6所述的电源装置的控制方法，其特征在于，在上述电容电流的恒流控制中，上述控制电流是在上述LC电路的电容流过的电容电流。8.根据权利要求2所述的电源装置的控制方法，其特征在于，上述恒流控制是两阶段的恒流控制，第一阶段的恒流控制是使电容电流追随于指令电流的电容电流的恒流控制，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：让原逸男，大间亮介，国玉博史，细山田悠，
申请(专利权)人：株式会社京三制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP