一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法技术

本申请实施例公开了一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法，射频电源供能的二级变换器包括射频电源、第一电感、整流模块、降压模块和脉冲负载；整流模块包括开关单元和第一电容；开关单元包括四个开关管与四个二极管；第一开关管的第一端与第一二极管的阴极连接，第一开关管的第二端与第一二极管的阳极、第二开关管的第一端、第二二极管的阴极、第三开关管的第二端和第三二极管的阳极连接，第三开关管的第一端与第三二极管的阴极、第四开关管的第一端、第四二极管的阴极连接；第二开关管的第二端接地。本申请利用开关单元中的四个开关管及时对二级变换器的输出电压进行调节，从而稳定二级变换器的电压输出。稳定二级变换器的电压输出。稳定二级变换器的电压输出。

【技术实现步骤摘要】
一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及数据处理
，具体涉及一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]射频电源广泛应用于PECVD化学气相沉积、反应离子刻蚀等领域。各领域的快速发展对射频电源的性能提出了更高的要求，除了要求电源系统具有输出电压精度高、输出纹波低、输出过冲小的特点外，还要求电源具有快速的动态响应。其中，在用于脉冲负载的场景中，常出现因脉冲负载的突变，射频电源无法及时响应输出，从而无法维持稳定的电压输出、造成输出电压的跌落的问题。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对现有的问题，提供一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种射频电源供能的二级变换器，其包括射频电源、第一电感、整流模块、降压模块和脉冲负载；射频电源通过第一电感与整流模块的输入端连接；所述整流模块包括开关单元和第一电容；所述开关单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；所述第一开关管的第一端与第一二极管的阴极连接，第一开关管的第二端与第一二极管的阳极、第二开关管的第一端、第二二极管的阴极、第三开关管的第二端和第三二极管的阳极连接，第三开关管的第一端与第三二极管的阴极、第四开关管的第一端、第四二极管的阴极连接；第二开关管的第二端接地；第一电容的第一端与第一开关管的第一端连接，第一电容的第二端接地；所述第一开关管的第二端为整流模块的输入端；整流模块用于对射频电源的交流电转为直流电输出；降压模块的输入端与整流模块的输出端连接，所述降压模块用于对整流模块的输出电压进行降压输出，降压模块的输出端与脉冲负载连接。可选的，所述降压模块包括第二电容、第五二极管、第六二极管、第五开关管和第二电感；第五开关管的第一端、第五二极管的阴极、第六二极管的阳极分别与第一电容的第一端连接，第五开关管的第二端与第五二极管的阳极、第六二极管的阴极和第二电感的第一端连接，第二电感的第二端与脉冲负载的第一端、第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与脉冲负载的第二端接地。
[0005]可选的，所述射频电源的数量为三个，三个射频电源构成三相电源；所述整流模块的数量有三个，三个整流模块共用一个第一电容，每个整流模块分别包括一个开关单元；第一电感的数量为三个；第一开关管的第二端为开关单元的第一端，第一开关管的第一端为开关单元的第
二端，第四开关管的第二端为开关单元的第三端，第二开关管的第二端为开关单元的第四端；三个射频电源的第一端相互连接，每个射频电源的第二端分别通过一个第一电感与一个开关单元的第一端连接；三个所述开关单元的第二端相互连接，三个所述开关单元的第三端相互连接，三个所述开关单元的第四端相互连接。
[0006]可选的，所述第一开关管为三极管，第一开关管的第一端为三级管的集电极，第一开关管的第二端为三极管的发射极，第一开关管的第三端为三极管的基极；所述第二开关管为三极管，第二开关管的第一端为三级管的集电极，第二开关管的第二端为三极管的发射极，第二开关管的第三端为三极管的基极；所述第三开关管为三极管，第三开关管的第一端为三级管的集电极，第三开关管的第二端为三极管的发射极，第三开关管的第三端为三极管的基极；所述第四开关管为三极管，第四开关管的第一端为三级管的集电极，第四开关管的第二端为三极管的发射极，第四开关管的第三端为三极管的基极；所述第五开关管为三极管，第五开关管的第一端为三级管的集电极，第五开关管的第二端为三极管的发射极，第五开关管的第三端为三极管的基极。
[0007]第二方面，本申请实施例提供一种控制第一方面所述的射频电源供能的二级变换器的控制方法，控制开关单元包括以下步骤：设定开关状态，在每个整流模块中，若第一开关管导通，则设此时状态为H，若第二开关管导通，则设此时状态为0，若第三开关管或第四开关管导通，则设此时状态为L；将三个所述整流模块的开关状态进行组合，得到27种组合状态；根据所述27种组合状态得到扇区图；获取第一电容的电压在α
‑
β坐标系下的坐标，并确定该坐标所在的扇区；计算零电压矢量的持续时间；零电压矢量的状态持续时间分别为t3，t3=（1
‑
k）
·
（1
‑
t1
‑
t2），k为功率限制控制值，t1为正电压矢量的持续时间为t1，t2为负电压矢量持续时间；获取零电压矢量持续时间内，第x个整流模块中第一电容的电压的占空比与第x个整流模块中第二电容的电压的占空比，；式中，为第x个整流模块在一个周期内状态H的占空比，其中，x=1，2，3；为第x个整流模块中第一电容的电压的占空比，为第x个整流模块中第二电容的电压的占空比，，为第一电容的电压，为第二电容的电压；根据第x个整流模块中第一电容的电压的占空比与第x个整流模块中第二电容的电压的占空比生成第x个整流模块中第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制信号。
[0008]可选的，获取第一电容的电压在α
‑
β坐标系下的坐标的步骤包括：对三个所述第一电感的电流进行Clark变换，得到Clark变换后的两相电流；将Clark变换后的两相电流进行Park变换，得到Park变换后的q轴电流与Park变换后的d轴电流；将第一电容的峰值电压与第一电容的参考电压进行比较得到第一比较信号；将第一比较信号进行PI调节后得到d轴的参考电流；将Park变换后的q轴电流与0比较得到第二比较信号，将第二比较信号进行PI调节得到q轴电压；将Park变换后的d轴电流与d轴的参考电流进行比较得到第三比较信号，将第三比较信号进行PI调节得到d轴电压；将q轴电压与d轴电压进行逆Park变换，得到α轴电压与β轴的电压，根据α轴电压与β轴电压得到第一电容的电压在α
‑
β坐标系下的坐标。
[0009]可选的，所述功率限制控制值的获取步骤包括：分别采集脉冲负载的电流和第二电感的电流；将脉冲负载的电流与第二电感的电流作差后，与第二电容的参考电流进行比较，得到第四比较信号；将第四比较信号依次进行PI调节与信号幅值限制，得到功率限制控制值。
[0010]可选的，控制第五开关管包括以下步骤：将第二电容的电压与第二电容的参考电压进行比较，得到第五比较信号；将第五比较信号进行PI调节后，与第二电感的电流进行比较，得到第六比较信号；将第六比较信号比较PI调节后得到PWM信号；根据PWM信号控制第五开关管。
[0011]第三方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现上述第二方面所述的方法。
[0012]第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述第二方面所述的方法。
[0013]在本申请实施例中，通过设置整流模块中开关单元的结构，利用开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频电源供能的二级变换器，其特征在于，包括射频电源（RF）、第一电感（L1）、整流模块、降压模块和脉冲负载；射频电源（RF）通过第一电感（L1）与整流模块的输入端连接；所述整流模块包括开关单元和第一电容（C1）；所述开关单元包括第一开关管（S1）、第二开关管（S2）、第三开关管（S3）、第四开关管（S4）、第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）和第四二极管（D4）；所述第一开关管（S1）的第一端与第一二极管（D1）的阴极连接，第一开关管（S1）的第二端与第一二极管（D1）的阳极、第二开关管（S2）的第一端、第二二极管（D2）的阴极、第三开关管（S3）的第二端和第三二极管（D3）的阳极连接，第三开关管（S3）的第一端与第三二极管（D3）的阴极、第四开关管（S4）的第一端、第四二极管（D4）的阴极连接；第二开关管（S2）的第二端接地；第一电容（C1）的第一端与第一开关管（S1）的第一端连接，第一电容（C1）的第二端接地；所述第一开关管（S1）的第二端为整流模块的输入端；整流模块用于对射频电源的交流电转为直流电输出；降压模块的输入端与整流模块的输出端连接，所述降压模块用于对整流模块的输出电压进行降压输出，降压模块的输出端与脉冲负载连接。2.根据权利要求1所述的一种射频电源供能的二级变换器，其特征在于，所述降压模块包括第二电容（C2）、第五二极管（D5）、第六二极管（D6）、第五开关管（S5）和第二电感（L2）；第五开关管（S5）的第一端、第五二极管（D5）的阴极、第六二极管（D6）的阳极分别与第一电容（C1）的第一端连接，第五开关管（S5）的第二端与第五二极管（D5）的阳极、第六二极管（D6）的阴极和第二电感（L2）的第一端连接，第二电感（L2）的第二端与脉冲负载的第一端、第二电容（C2）的第一端连接，第二电容（C2）的第二端与脉冲负载的第二端接地。3.根据权利要求2所述的一种射频电源供能的二级变换器，其特征在于，所述射频电源（RF）的数量为三个，三个射频电源（RF）构成三相电源；所述整流模块的数量有三个，三个整流模块共用一个第一电容（C1），每个整流模块分别包括一个开关单元；第一电感（L1）的数量为三个；第一开关管（S1）的第二端为开关单元的第一端，第一开关管（S1）的第一端为开关单元的第二端，第四开关管（S4）的第二端为开关单元的第三端，第二开关管（S2）的第二端为开关单元的第四端；三个射频电源（RF）的第一端相互连接，每个射频电源（RF）的第二端分别通过一个第一电感（L1）与一个开关单元的第一端连接；三个所述开关单元的第二端相互连接，三个所述开关单元的第三端相互连接，三个所述开关单元的第四端相互连接。4.根据权利要求2或3所述的一种射频电源供能的二级变换器，其特征在于，所述第一开关管（S1）为三极管，第一开关管（S1）的第一端为三级管的集电极，第一开关管（S1）的第二端为三极管的发射极，第一开关管（S1）的第三端为三极管的基极；所述第二开关管（S2）为三极管，第二开关管（S2）的第一端为三级管的集电极，第二开关管（S2）的第二端为三极管的发射极，第二开关管（S2）的第三端为三极管的基极；所述第三开关管（S3）为三极管，第三开关管（S3）的第一端为三级管的集电极，第三开关管（S3）的第二端为三极管的发射极，第三开关管（S3）的第三端为三极管的基极；所述第四开关管（S4）为三极管，第四开关管（S4）的第一端为三级管的集电极，第四开关管（S4）的第二端为三极管的发射极，第四开关管（S4）的第三端为三极管的基极；
所述第五开关管（S5）为三极管，第五开关管（S5）的第一端为三级管的集电极，第五开关管（S5）的第二端为三极管的发射极，第五开关管（S5）的第三端为三极管的基极。5.一种用于权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐卫平，林桂浩，章兵，毛元韬，
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：