谐振式高精度脉冲充电电源制造技术

本发明专利技术公开了一种谐振式高精度脉冲充电电源，包括有频率发生器、直流电源、电源储能电容器，采取LC谐振倍压充电的工作方式同时对MO腔和PA腔的充电电容器进行充电，以使双腔具有相同的充电电压，并设计了一条MO腔和PA腔充电电压的泄放回路，以使充电电压微量泄放到精确值。本发明专利技术可以同时为双腔准分子激光器的充电电容器同时充电，并且可以高重频充电，充电电压有较高的精度，同时，本发明专利技术的脉冲充电频率也是双腔准分子激光器的工作频率，提高了充电电压的精度，减少电路的功率消耗，保证工作时充电电压的稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脉冲充电电源领域，具体涉及一种谐振式高精度脉冲充电电源。
技术介绍
准分子激光器由于波长短，单光子能量大，可重频运行等特点，广泛应用于加工，医疗，科研等领域，而193nm ArF准分子激光是集成电路光刻用的主要光源，单腔结构的193nm ArF准分子激光器已广泛应用于90nm以下节点的半导体量产。近年来，随着半导体进入45nm、32nm的量产，光刻需要光源更高的输出功率和更窄光谱线宽，而单腔结构的准分子激光器在输出功率和光谱线宽上不能兼顾。一优选的方案为采取双腔ArF准分子激光器结构的振荡-放大系统，振荡腔(MO腔)产生线宽极窄种 子光，注入振荡腔(PA腔)放大，以得到窄线宽和高功率的193nm激光束。由于准分子激光放电持续时间一般在20 50ns，准分子激光器的粒子数反转仅能在放电期间存在，在这种双腔结构系统中，来自上游的MO腔的种子光注入下游的PA腔中时，PA腔中的粒子数必须反转才能对种子光进行放大，因此MO腔和PA腔放电要适时的同步，一般MO腔放电后20ns左右PA腔须放电。影响放电时序的主要原因之一为充电电容器上充电电压的变化，因为准分子激光器激励系统中的磁脉冲压缩时间主要受充电电压的影响。而充电电压的精度影响激光束能量的稳定性。不同于单腔结构的准分子激光器，双腔结构中的每一腔都有独立的充电电容器，因此，需要设计一种脉冲充电电源，可以同时为双腔准分子激光器的充电电容器同时高重频高精度充电。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种采取LC谐振倍压充电的工作方式同时对MO腔和PA腔的充电电容器进行充电，以使双腔具有相同的充电电压，采取降压调节的方式实现充电电压精度的双腔准分子激光器脉冲充电电源。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案谐振式高精度脉冲充电电源，其特征在于，包括有频率发生器、直流电源、电源储能电容器Ctl，所述的直流电源与电源储能电容器Ctl并联并共地，电源储能电容器Ctl的正极连接有相互串联的谐振电感L和开关管K1，开关管Kl分别通过一个导向二极管Dl、D2接入充电电容器Cmtl和Cpa，所述的充电电容器Cmtl和Cpa分别并联有一个二极管D3、D6，充电电容器Cmtl和Cpa的负极与二极管D3、D6的正极共地，二极管D3、D6分别与脉冲升压电路一、二并联，脉冲升压电路一包括有依次串联的开关K3、二极管D7、升压变压器一，脉冲升压电路二包括有依次串联的开关K4、二极管D8、升压变压器二，充电电容器Cmtl的正极与充电电容器Cpa的正极分别通过一个导向二极管D4、D5接入一个泄放回路，所述的泄放回路并联有一个电压取样电路，电压取样电路包括有串联的电阻Rl、R2，泄放回路包括有串联的电阻R3、开关管K2，开关管K2的另一端接地，电压取样电路的电阻Rl、R2之间的串联节点处的电压作为取样信号通过跟随器、滤波器进行跟随、滤波处理后接入一个比较器的正极输入端，比较器的负极输入端接入參考电压，所述的频率发生器的频率信号输出端接入时序控制单元，时序控制単元的控制端与比较器的信号输出端共同通过ー个与门电路控制连接开关管K2的触发单元，时序控制単元的控制端还控制连接开关管Kl的触发单元，时序控制単元的触发信号接入开关K3、K4 ;所述的脉冲升压电路一、ニ中的升压变压器一、ニ的电压输出端分别作用于双腔准分子激光器的MO腔和PA腔。所述的直流电源的输出电压范围为O 1500V、功率10KW，在脉冲充电电源2000Hz以上工作吋，需两个直流电源并联使用。直流电源的输出电压设定在600V 700V。所述的频率发生器为O 4000Hz可调节的方波频率发生器。本专利技术的工作原理是频率发生器产生方波信号，通过光纤送入时序控制単元。频率信号作为时序控制 単元的触发信号，由时序控制单元产生开关管Kl的触发信号，以控制开关管Kl的的导通和闭合。LC谐振充电结束后，时序控制単元产生充电电压精度调节时限，进行电压精度调节，调节过程叙述如下取样信号经过跟随器，然后滤波处理，送入比较器与參考电压做比较，若取样信号高于參考电压，比较器输出高电平，比较器输出信号与充电电压精度调节时限送入与门电路，只要取样信号高于參考电压，与门输出高电平，K2导通，充电电压泄放，泄放到取样信号低于或等于參考电压时，比较器输出低电平，K2闭合,泄放结束。然后，时序控制单元产生充电电容器能量转移时限，即K3，K4触发信号，实现充电电容器上的电压向脉冲升压单元转移。本专利技术的有益效果在干本专利技术可以同时为双腔准分子激光器的充电电容器同时充电，并且可以高重频充电，充电电压有较高的精度，同时，本专利技术的脉冲充电频率也是双腔准分子激光器的工作频率。本专利技术采取LC谐振倍压充电的工作方式同时对MO腔和PA腔的充电电容器进行充电，以使双腔具有相同的充电电压，并设计了一条MO腔和PA腔充电电压的泄放回路，以使充电电压微量泄放到精确值，提高了充电电压的精度，减少电路的功率消耗，保证工作时充电电压的稳定。附图说明图I为脉冲充电电源工作回路2为脉冲电源控制回路方框图具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进ー步详细的说明。如图1、2所示，谐振式高精度脉冲充电电源，包括有频率发生器I、直流电源2、电源储能电容器Ctl，直流电源2与电源储能电容器Ctl并联并共地，电源储能电容器Ctl的正极连接有相互串联的谐振电感L和开关管K1，开关管Kl分别通过一个导向ニ极管Dl、D2接入充电电容器Cmtl和Cpa，所述的充电电容器Cmtl和Cpa分别并联有一个ニ极管D3、D6，充电电容器Cmtl和Cpa的负极与ニ极管D3、D6的正极共地，ニ极管D3、D6分别与脉冲升压电路ー 9、ニ 10并联，脉冲升压电路一 9包括有依次串联的开关K3、ニ极管D7、升压变压器一 11，脉冲升压电路二 10包括有依次串联的开关K4、二极管D8、升压变压器二 12，充电电容器Cmtl的正极与充电电容器Cpa的正极分别通过一个导向二极管D4、D5接入一个泄放回路，泄放回路并联有一个电压取样电路，电压取样电路包括有串联的电阻Rl、R2，泄放回路包括有串联的电阻R3、开关管K2，开关管K2的另一端接地，电压取样电路的电阻Rl、R2之间的串联节点处的电压作为取样信号13通过跟随器3、滤波器4进行跟随、滤波处理后接入一个比较器5的正极输入端，比较器5的负极输入端接入参考电压8，频率发生器I的频率信号输出端接入时序控制单元6，时序控制单元6的控制端与比较器5的信号输出端共同通过一个与门电路7控制连接开关管K2的触发单元，时序控制单元6的控制端还控制连接开关管Kl的触发单元，时序控制单元6的触发信号接入开关K3、K4 ;脉冲升压电路一 9、二 10中的升压变压器一 11、二 12的电压输出端分别作用于双腔准分子激光器的MO腔和PA腔。直流电源2的输出电压范围为O 1500V、功率10KW，在脉冲充电电源2000Hz以上工作时，需两个直流电源并联使用。直流电源的输出电压设定在600V 700V。频率发生器I为O 4000Hz可调节的方波频率发生器。 进一步地，本专利技术的主要工作过程如下Ctl被直流电源充电为Vtl,频率发生器I设定脉冲充电频率，方波信号通过光纤传入时序控制单元6 ；时序控制单元随即产生开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐振式高精度脉冲充电电源，其特征在于，包括有频率发生器、直流电源、电源储能电容器Ctl，所述的直流电源与电源储能电容器Ctl并联并共地，电源储能电容器Ctl的正极连接有相互串联的谐振电感L和开关管K1，开关管Kl分别通过一个导向ニ极管Dl、D2接入充电电容器Cmtl和Cpa，所述的充电电容器Cmtl和Cpa分别并联有一个ニ极管D3、D6，充电电容器Cmtl和Cpa的负极与ニ极管D3、D6的正极共地，ニ极管D3、D6分别与脉冲升压电路一、ニ并联，脉冲升压电路一包括有依次串联的开关K3、ニ极管D7、升压变压器一，脉冲升压电路ニ包括有依次串联的开关K4、ニ极管D8、升压变压器ニ，充电电容器Cmtl的正极与充电电容器Cpa的正极分别通过ー个导向ニ极管D4、D5接入一个泄放回路，所述的泄放回路并联有ー个电压取样电路，电压取样电路包括有串联的电阻Rl、R2，泄放回路包括有串联的电阻R3、开关管K2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵家敏，方晓东，梁勖，游利兵，王效顺，王庆胜，李友布，厉彦超，
申请(专利权)人：中国科学院安徽光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：