[发明专利]一种镀膜用的微波功率源

说明书

本发明公开了一种镀膜用的微波功率源，涉及微波功率源领域；其包括微波驱动调制电源、两路微波发射头，微波驱动调制电源包括控制系统和包括恒功率控制电路的脉冲调制电源电路；脉冲调制电源电路连接控制系统，用于根据控制信号稳定输出高压脉冲电压，每路微波发射头包括磁控管、馈线、磁控管灯丝供电电路和正反向微波功率测量电路，微波驱动调制电源输出端、磁控管和馈线依次连接，磁控管灯丝供电电路一端连接磁控管，其另一端连接控制系统，馈线还连接正反向微波功率测量电路后连接控制系统，实现持续输出微波脉冲功率；本发明满足镀膜使用参数的同时还提高了微波功率源控制可靠性和微波脉冲功率输出稳定性，提高性能的同时简化装置体积。

技术领域

本发明涉及微波功率源领域，尤其是一种镀膜用的微波功率源。

背景技术

微波是一种波长极短的电磁波，它和无线电波、红外线和可见光一致，均属于电磁波，微波的频率范围从300MHZ-300KMHZ即波长从1毫米-1米的范围；随着微波技术的快速发展，微波被广泛运用于各个行业中，比如微波加热；通过微波激发产生等离子体，实现薄膜材料生长的PECVD镀膜技术。

微波功率源包括微波驱动调制电源和微波发射头，微波发射头包括磁控管和馈线，磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件，实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得的能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。PECVD镀膜需要微波功率源，要求微波功率源满足要求：微波频率：2450MHz、输出功率：2KW～5kW、输出脉宽：1ms～8ms、最大工作比：50％、输出通道：两路，能脉冲错相180度、微波输出馈线：设置隔离器、并可具有正反向功率检测功能；

微波功率源实现以上参数要求，需要克服以下问题：

一、传统微波功率源控制系统采用模拟量采集的方式，信号易失真并且存在易受强电磁环境干扰影响的问题：传统控制系统通常采用8位单片机系统，处理速度慢，使用AD/DA芯片进行模拟量信号采集和设置，0-5V模拟信号传输使用AD采集芯片进行电压信号数据采集，单片机控制DA芯片输出0-5V电压信号来实现对高压的控制；这种信号传输和采集方法，容易受到外部强电磁干扰影响，并且模拟电压信号实现信号隔离困难，隔离过程也会带来一定程度的非线性失真，另外，对控制系统到取样点的传输距离也有严格的要求，距离越远线路损耗越大，也容易引入其他干扰信号，造成采集信号误差大；而距离太近，又会因弱电控制系统与高压电源太近受到干扰，造成控制系统出现死机问题；常见的控制系统一般采用74LS374锁存芯片，对外部故障信号进行IO口锁存采集，软件循环查询处理故障，再控制IO输出和DA芯片输出。这种方式受单片机运行速度限制，有采集处理信号慢，锁存芯片控制脚容易受到干扰而导致采集错误等问题。

二、现有的磁控管灯丝电压在要求大范围改变脉冲工作比和调节输出脉冲峰值功率时，难以精确控制，导致磁控管灯丝过热或欠热，缩短磁控管使用寿命的问题：磁控管工作时，需要两个电压：灯丝电压和阳极电压。磁控管灯丝通常采用交流供电，在预热期间先以额定灯丝功率加电，待到规定预热时间后，加高压使磁控管正常起振，并将灯丝电源降低至规定工作电压或电流。这种要求对于磁控管连续波工作模式或固定脉冲工作比模式的情况较易实现，但对于要求大范围改变脉冲工作比和调节输出脉冲峰值功率时，就很难精确控制灯丝供电；对于大范围改变脉冲工作比和调节输出脉冲峰值功率时，若简单处理，则有可能使磁控管灯丝工作于过热或欠热状态，影响稳定的微波输出或使磁控管使用寿命显著缩短。