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用于产生高频功率的方法和具有用于给负载供送功率的功率转换器的功率供送系统

申请号 CN201380066355.4 申请日 2013-12-18 公开(公告)号 CN104871430A 公开(公告)日 2015-08-26
申请人 通快许廷格两合公司; 发明人 A·格雷德; D·克劳瑟; A·拉班茨; C·托默; A·佩娜维达尔;
摘要 一种具有功率转换器(3,30)的功率供送系统(2,20),所述功率转换器产生高频 信号 ,且能够连接到负载(6)以给 等离子体 或气体 激光器 处理供送功率,其中,所述功率转换器具有至少第一 放大器 路径(31),通过DAC(41)由 数字信号 产生的 音频信号 被供送到至少一个放大器路径(31-36),其特征在于,用于产生供送到DAC的数字信号的逻辑 电路 单元(42)设置在DAC的上游,所述 逻辑电路 单元具有:信号数据 存储器 (61),用于产生 模拟信号 形式的信号数据值存储在所述信号数据存储器中,幅度数据存储器(62),用于影响模拟信号的幅度的幅度数据值存储在所述幅度数据存储器中,倍增器(63),其用于使信号数据值乘以幅度数据值。在一种用于产生能够供送到负载的高频功率的方法中,模拟信号由DAC产生且在放大器路径(31-36)中放大,模拟信号的幅度被调制。
权利要求

1.一种具有功率转换器(3,30)的功率供送系统(2,20),所述功率转换器产生高频信号且能够连接到负载(6)以给等离子体或气体激光器处理供送功率,其中,所述功率转换器(3,30)具有至少一个第一放大器路径(31),其中,通过数模转换器(DAC)(41)由数字信号产生的模拟信号被供送到所述至少一个放大器路径(31-36),其特征在于,用于产生被供送到DAC(41)的数字信号的逻辑电路单元(42)设置在DAC的上游,其中,所述逻辑电路单元(42)具有:
a.信号数据存储器(61),用于产生模拟信号形式的信号数据值存储在所述信号数据存储器中,
b.幅度数据存储器(62),用于影响模拟信号的幅度的幅度数据值存储在所述幅度数据存储器中,
c.倍增器(63),其用于使信号数据值乘以幅度数据值。
2.根据权利要求1所述的功率供送系统,其特征在于,设置了至少两个放大器路径(32-36),其中,通过相应的DAC(41)由数字信号产生的模拟信号被供送到每个放大器路径,并且逻辑电路单元(42)连接到每个DAC(41)上游。
3.根据前述权利要求任一所述的功率供送系统,其特征在于,设置了数字逻辑电路(46),所述数字逻辑电路(46)连接到一个或多个逻辑电路单元(42)。
4.根据前述权利要求任一所述的功率供送系统,其特征在于,DAC(41)和对应的逻辑电路单元(42)均集成在直接数字频率合成(DDS)模(43)中。
5.根据前述权利要求任一所述的功率供送系统,其特征在于,所述功率转换器(30)提供多于两个放大器路径(31-36),向相应的放大器路径(31-36)供送模拟信号的DAC(41)被分配给所述放大器路径中的每个。
6.根据前述权利要求任一所述的功率供送系统,其特征在于,所述放大器路径(31-36)连接到组合器(40),以便组合在所述放大器路径(31-36)中产生的功率以形成总功率。
7.根据前述权利要求任一所述的功率供送系统,其特征在于,所述组合器(40)被设计成:在无需用于不等强度和/或相位输入信号的补偿阻抗的情况下组合放大器路径(31-36)中产生的功率。
8.根据前述权利要求任一所述的功率供送系统,其特征在于,所述放大器路径(31-36)具有LDMOS技术的晶体管(39)。
9.根据前述权利要求任一所述的功率供送系统,其特征在于,具有对应的逻辑电路元件(42)的专用DAC(41)与每个放大器路径(31-36)对应,其中,设置了连接到与DAC(41)对应的逻辑电路元件(42)的高级别存储器(47),尤其是查找表。
10.根据前述权利要求任一所述的功率供送系统,其特征在于,由DAC(41)产生的调幅模拟信号被供送到第一放大器路径(31-36)。
11.根据前述权利要求任一所述的功率供送系统,其特征在于,所述DAC(41)具有参考信号输入部(44),并且驱动电路(45)连接在所述参考信号输入部(44)的上游。
12.一种用于产生能够供送到负载(6)的高频功率的方法,其特征在于,通过DAC(41)由数字信号产生的模拟信号被供送到至少一个放大器路径(31-36)并且在放大器路径中放大以形成高频功率信号,其中,数字信号通过使存储在信号数据存储器(61)中的信号数据值乘以存储在幅度数据存储器(62)中的幅度数据值而产生。
13.根据权利要求12所述的用于产生高频功率的方法,其特征在于,模拟信号的幅度被调制。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,模拟信号的幅度通过向所述DAC(41)的数字信号输入部供送数值序列而被调制,所述DAC(41)由所述数值序列产生模拟信号。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述数值序列通过使存储在信号数据存储器(61)中的信号数据值乘以存储在幅度数据存储器(62)中的幅度数据值而产生。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述模拟信号的幅度通过改变存储在幅度数据存储器(62)中的幅度数据值而被调制。
17.根据权利要求15或16所述的方法,其特征在于,所述模拟信号的幅度通过改变存储在信号数据存储器(61)中的信号数据值而被调制。
18.根据前述权利要求12至17中任一所述的方法,其特征在于,所述模拟信号的幅度通过向所述DAC(41)的参考信号输入部(44)供送参考信号以影响模拟信号而被调制。
19.根据前述权利要求12至18中任一所述的方法,其特征在于,模拟信号分别由多个DAC(41)产生且相应地在对应的放大器路径(31-36)中被放大。

说明书全文

用于产生高频功率的方法和具有用于给负载供送功率的功

率转换器的功率供送系统

技术领域

[0001] 本发明涉及用于通过由数模转换器(DAC)产生模拟信号并且在放大器路径中放大所述模拟信号而产生能够供送到负载的高频功率的方法。
[0002] 本发明还涉及具有功率转换器的功率供送系统,所述功率转换器能够连接到负载以给负载供送功率,其中,功率转换器提供第一放大器路径。
[0003] 本发明也涉及具有产生高频信号的功率转换器的功率供送系统,所述功率转换器能够连接到负载,以给等离子体或气体激光器处理供送功率,其中,功率转换器提供至少一个第一放大器路径,其中,通过数模转换器(DAC)由数字信号产生的模拟信号供送到所述至少一个放大器路径。

背景技术

[0004] 功率供送系统、尤其产生频率>1MHz的功率的系统例如用于等离子体涂覆设备中的激光激发、或也用于感应施加。在这种功率供送系统中,经常使用多个放大器,从所述多个放大器产生功率供送系统的总功率。由各个放大器产生的功率信号经常不是相位同步的。功率信号也能够提供不同幅度。
[0005] 各个放大器的输出功率(即,功率信号)经常必须例如借助于组合器组合以形成总功率、或直接组合到负载,例如,等离子体电极或气体激光器电极。为了组合输出功率,输出功率的固定相位关系经常是必须的。而且,放大器的输出功率应该就其幅度而言与彼此匹配。
[0006] 而且,例如,如果电弧在等离子体腔室中发生,则所需功率的突变会在功率供送系统中发生,并且所供送的功率必须以对应的突急方式减小。
[0007] 这种系统难以调整负载中的功率及尤其电离等级也是问题。

发明内容

[0008] 因此,本发明的目的在于提供一种用于产生能够供送到等离子体处理或气体激光器处理的功率的功率供送系统和方法,在所述功率供送系统和方法中,功率转换器的功率能够快速且可靠地调整。而且,本发明的目的在于提供一种方法和功率供送系统,负载中的功率、尤其等离子体的电离等级能够通过所述方法和功率供送系统调整。
[0009] 该目的根据本发明通过一种功率供送系统来实现,所述功率供送系统具有高频产生功率转换器,所述高频产生功率转换器能够连接到负载以给等离子体或气体激光器处理供送功率,其中,功率转换器提供至少一个第一放大器路径,其中,通过DAC由数字信号产生的模拟信号供送到所述至少一个放大器路径。逻辑电路单元在DAC的上游连接以产生供送到DAC的数字信号,其中,逻辑电路单元提供:
[0010] -信号数据存储器,信号数据值存储在所述信号数据存储器中,以产生模拟信号形式,
[0011] -幅度数据存储器,幅度数据值存储在所述幅度数据存储器中,以影响模拟信号的幅度,
[0012] -倍增器,其用于将信号数据值乘以幅度数据值。
[0013] 因此,数字信号能够以简单的方式产生,数字信号具有与将在DAC中产生的模拟信号的信号形式和幅度有关的信息。尤其地,数值序列能够通过下述产生:借助于计数器读出存储在信号数据存储器中的信号数据值序列;向倍增器供送该信号数据值序列;并且在该倍增器中使信号数据值序列乘以从幅度数据存储器读出的幅度数据值。这在以下情况下是尤其有利的:多个模拟信号并行产生,所述多个模拟信号然后由组合器组合,使得待组合信号能够与彼此尤其容易且快速地匹配。由以这个方式产生的模拟信号控制的放大器路径尤其适于多个放大器路径的并行操作。以这个方式产生的功率能够在放大器路径的输出处被容易地组合。因此,获得功率转换器的能够非常快速且准确匹配的总功率。在这种情况下,负载可以是等离子体处理或气体激光器处理。
[0014] 能够设置数字逻辑电路,其连接到一个或多个逻辑电路单元。待被乘的数据值能够由逻辑电路单元选定
[0015] 数字逻辑电路和一个或多个逻辑电路单元能够集成在逻辑模中。这提供高程度集成。需要使用极少的组件,这节省空间且符合成本效益。
[0016] 通过本发明,能够校准各个放大器路径的公差,所述公差在组件和/或制造中再现性的有限准确性中发生。这允许功率被容易地组合。这也允许在生产中节约成本,因为单元并非都需要单独校准。速度优点被实现,因为这些校准数据能够存储在存储器中,并且当设定新功率值时通过FPGA并行(即,同时地)在所有放大器路径上使用。
[0017] 而且,多个相互独立的功率转换器或功率产生系统能够以这个方式在相位和/或幅度方面与彼此同步。
[0018] 实施该概念的前提是能够通过改变供送到一个放大器路径的信号的幅度来控制的放大器布局技术结构。准确而言,为了该目的,功率转换器以不同操作模式、尤其以不同操作类型操作。因此,对于低功率,例如,低于200W的功率,功率转换器保持在直线操作模式、尤其操作类型AB。然而,对于高功率,尤其对于大于800W的功率,功率转换器保持在由转换过程确定的模式,特别保持在操作类型E或F,尤其是优选操作类型“反F(F invers)”。
[0019] 本发明还涉及用于产生能够供送到负载的高频功率的方法,在所述方法中,通过DAC由数字信号产生的模拟信号被供送到至少一个放大器路径且在放大器路径中放大以形成高频功率信号,其中,数字信号通过使存储在信号数据存储器中的信号数据值乘以存储在幅度数据存储器中的幅度数据值而产生。模拟信号能够是模拟电压
[0020] 因此,实现了功率供送系统的上述优点。
[0021] 优选地,数值序列被供送到DAC的数字信号输入部,DAC由所述数值序列产生模拟信号。以这个方式,模拟信号能够尤其快速且准确地产生。
[0022] 高频功率信号的幅度,即,每个放大器路径的输出信号的幅度,能够由供送到相应的放大器路径的模拟信号的可特定的幅度来影响。
[0023] 模拟信号能够直接供送到放大器路径,并且模拟信号的幅度的变化能够直接导致放大器路径的高频功率信号的幅度的变化。就硬件而言的复杂性尤其以这个方式降低。而且,这避免了模拟信号的幅度信息的损失,所损失的幅度信息必须回顾性地再次产生。
[0024] 本发明还涉及用于补偿在各个放大器路径中产生的高频功率信号的幅度和相位的公差的方法,其中,相应地由DAC产生的信号由高级别(übergeordneten)数字存储器控制单元分别调整幅度和相位,所述信号供送到每个放大器路径。这实现尤其良好的匹配和校准。
[0025] 每个放大器路径的每个高频功率信号的幅度能够被由DAC产生的模拟信号的幅度影响。
[0026] 根据本发明,能够进一步设置的是,在将产生第一输出功率的情况下,第一信号供送到第一放大器路径;在将产生第二输出功率的情况下,第二信号供送到第一放大器路径;在将产生第一输出功率的情况下,第三信号供送到第二放大器路径;在将产生第二输出功率的情况下,第四信号供送到第二放大器路径;并且第一、第二、第三和第四信号的幅度存储在存储器中。
[0027] 而且,根据本发明的目的由用于通过由DAC产生模拟信号且在放大器路径中放大所述模拟信号而产生能够供送到负载的高频功率的方法来实现,其中,模拟信号的幅度被调制。尤其地,等离子体处理或气体激光器处理作为负载考虑。通过模拟信号的幅度调制,传递到负载的功率能够被控制,并且例如,等离子体负载中的等离子体的电离等级能够以尤其简单的方式被调整且调节。等离子体负载能够是用于刻蚀或涂覆的加工等离子体、或也能够是用于激发气体激光器的等离子体。
[0028] 模拟信号的幅度能够通过向DAC的数字信号输入部供送数值序列而被调制,DAC由所述数值序列产生模拟信号。以这个方式,模拟信号能够尤其快速且准确地产生。
[0029] 数值序列能够通过使存储在信号数据存储器中的信号数据值乘以存储在幅度数据存储器中的幅度数据值而产生。尤其地,数值序列能够通过下述产生:借助于计数器读出存储在信号数据存储器中的信号数据值序列;向倍增器供送该信号数据值序列;并且在该倍增器中使信号数据值序列乘以从幅度数据存储器读出的幅度数据值。在这种情况下,模拟信号可以是模拟电压。因此,数字信号包括与DAC中产生的模拟信号信号形式和幅度有关的信息,所述数字信号能够以简单的方式产生。这在以下情况下是尤其有利的:多个模拟信号并行产生,所述多个模拟信号然后由组合器组合,使得待组合的信号能够以尤其简单且快速的方式与彼此匹配。
[0030] 通过以这个方式产生的模拟信号控制的放大器路径尤其适于多个放大器路径的并行操作。以这个方式产生的功率能够在放大器路径的输出处容易地组合。这实现了功率转换器的能够非常快速且准确地匹配的总功率。
[0031] 模拟信号的幅度能够被调制,其方式是:存储在幅度数据存储器中的幅度数据值变化。因此,幅度调制能够尤其快速地实施。而且,多个放大器路径在输出功率方面能够以这个方式非常快速地变化,并且同时放大器路径与彼此的同步维持不被影响。
[0032] 模拟信号的幅度能够被调制,其方式是:存储在信号数据存储器中的信号数据值变化。
[0033] 幅度调制也能够以这个方式非常快速地实施。而且,多个放大器路径在其输出功率方面也能够非常快速地变化,并且放大器的模拟信号的不同幅度的非直线放大率和相位移位能够被考虑在内。
[0034] 参考信号能够供送到DAC的参考信号输入部以影响模拟信号。尤其地,模拟信号的幅度能够以这种方式被调制。因此,模拟信号能够不仅被数值序列影响而且被供送到参考信号输入部的参考信号影响。因此,有多个可能性可用于影响且准确地调整模拟信号,尤其用于调制模拟信号的幅度。
[0035] 数字斜坡函数能够通过数值序列实现。数字斜坡函数被理解为由数值和设定值规定的梯度。例如,可规定功率应以100W/ms的梯度增加至1kW。
[0036] 而且,可以在两个幅度之间跳跃。这以尤其简单的方式可行,因为仅相关于幅度、相位和频率的信息需要被供送到DAC。实现两个幅度的跳跃因此尤其简单且尤其快速。因此,例如,在缓慢模式(Simmerbetrieb)下,放电能够以非常低的功率维持而不继续材料加工等离子体处理。如果需要再点燃的话,高等级电离能够通过以这个方式增加功率而显著更快速地实现。
[0037] 模拟信号能够被滤波。因此,具有低谐波含量的信号能够在放大器路径的输入处进入。这增加整个系统的效率。
[0038] 相应地,模拟信号能够由多个DAC产生且分别在对应的放大器路径中放大。以这个方式,相对低的功率能够在并行放大器路径中产生,所述功率然后能够被组合以形成总功率。因为产生相对低的功率,符合成本效益的组件能够用于各个放大器路径。
[0039] 放大器路径的输出信号能够在组合器中组合以形成总功率。以这个方式,功率转换器的高输出功率能够以简单方式实现。
[0040] 信号数据存储器和幅度数据存储器能够由高级别存储器写入。因此,高级别存储器能够确定和影响与DAC对应的存储器的内容。
[0041] DAC能够考虑到在各个放大器路径中的信号延时和放大因子而被控制。因此,能够调整尤其准确的总功率。
[0042] 产生的总功率和/或从负载反射的功率能够被记录且供送到高阶控制器。这允许总功率的尤其准确的调节和控制。
[0043] 本发明的范围也包括具有功率转换器的功率供送系统,所述功率转换器能够连接到负载以给负载供送功率,其中,功率转换器提供第一放大器路径,由DAC产生的调幅模拟信号被供送到所述第一放大器路径。尤其地,实现能够在等离子体和激光应用中被利用的尤其快速且灵活的幅度调制。功率转换器的具有任意包络线的幅度调制通过根据本发明的功率供送系统是可行的,以控制例如等离子体的电离等级。
[0044] 逻辑电路单元能够在DAC的上游连接以产生供送到DAC的数字信号,其中,逻辑电路单元提供:信号数据存储器,信号数据值存储在所述信号数据存储器中以产生模拟信号形式;幅度数据存储器,幅度数据值存储在所述幅度数据存储器中以影响模拟信号的幅度;以及倍增器,其用于使信号数据值乘以幅度数据值。
[0045] 因此,数字信号提供与将在DAC中产生的模拟信号的信号形式和幅度相关的信息,所述数字信号能够以简单的方式产生。因此实现了关于该方法的所提及的优点。
[0046] 尤其地,信号数据值能够给将产生的模拟信号提供相位信息和/或频率信息。
[0047] 能够设置至少两个放大器路径,其中,相应地通过DAC由数字信号产生的模拟信号供送到每个放大器路径,并且逻辑电路单元在每个DAC的上游连接。因为该措施,实现用于高输出功率的尤其紧凑的结构。因此,能够节省制造劳和成本。而且,该类型的结构是更可靠的。这种功率转换器能够尤其容易地校准和匹配。
[0048] 能够提供连接到一个或多个逻辑电路单元的数字逻辑电路。待被乘的数据值能够由逻辑电路单元选定。
[0049] 数字逻辑电路和一个或多个逻辑电路单元能够集成在逻辑模块中。以该方式实现了高程度的集成。需要使用极少组件,这节约空间且符合成本效益。
[0050] 调幅模拟信号能够是电压、电流或功率。在此采用的信号的术语“幅度”意味着周期性移动变化量(verlaufenden )的最大偏移。
[0051] 信号值和/或幅度值能够存储在查找表(LUT)中且能够就待调整的信号形式和幅度或相应幅度调制而言在查找表尤其容易地选定。
[0052] 信号数据存储器和幅度数据存储器能够实施为查找表(LUT)。因此,能够节省存储空间,因为仅短代码被保持在实际数据库(具有大量条目)中,并且能够通过所述查找表使用对应的长名称(Langbezeichnung)。预先计算的结果或其他信息能够在查找表中限定用于给定构型。值的计算因此能够被免除,使得模拟信号且因此功率能够极度快速地匹配。
[0053] DAC能够提供参考信号输入部。该参考信号输入部能够用于影响模拟信号的产生。模拟信号的变化能够以这个方式非常快速地发生。
[0054] 控制电路能够在参考信号输入部的上游连接。通过这种控制电路的协助,参考信号输入部的输入信号能够变化快速,从而导致以这个方式产生的模拟信号(尤其是其幅度调制)的快速变化。
[0055] 如果DAC和对应的逻辑电路单元被集成在直接数字频率合成模块(DDS模块)中,则获得尤其紧凑的结构。
[0056] 如果用于滤波模拟信号的滤波器装置设置在DAC和放大器路径之间,则谐波含量尤其低的信号能够在放大器路径的输入处被引入。这减小了放大器路径中的干涉谐波。这增加了整个系统的效率。
[0057] 功率转换器能够提供多于两个放大器路径,向所关注的放大器路径供送模拟信号的DAC相应地对应到所述放大器路径。该措施导致用于高输出功率的尤其紧凑的结构。这种功率转换器能够尤其容易地匹配。
[0058] 放大器路径能够连接到组合器,以组合在放大器路径中产生的功率,从而形成总功率。在这种情况下,能够使用相对简单的组合器,所述组合器更有利于制造但就输入信号的相位、幅度和频率而言要求严格。因此,功率转换器能够以尤其紧凑的结构和符合成本效益的方式构造。
[0059] 用于组合在放大器路径中产生的功率的组合器能够设计为没有针对不等强度和/或相位的输入信号的补偿阻抗。这种组合器尤其节省能量且符合成本效益。而且,这种类型的组合器能够以非常紧凑的方式且极少的组件构造。
[0060] 放大器路径能够提供使用LDMOS技术的晶体管。LDMOS指代“横向扩散金属化物半导体”。这些MOSFET至今主要在GHz范围中使用。在范围低于200MHz中使用这些晶体管至今是未知的。在用于产生能够供送到等离子体处理或激光器的功率的放大器中使用的情况下,已经惊奇地示出,使用LDMOS技术的这些晶体管比相对传统的MOSFET以显著更可靠的方式表现。这可能归因于非常高的载电流容量。尤其地,在对多个放大器路径且在3.4MHz、13MHz、27MHz、40MHz以及162MHz的频率下的实验中,这些晶体管类型已经示出尤其高的可靠性。通过与传统MOSFET比较,这些晶体管类型的其他优点是,同样的晶体管能够用于指定频率(3.4MHz、13MHz、27MHz、40MHz和162MHz)。因此,在数十年间能够在范围从
1MHz直到200MHz的频率下使用的放大器系统和功率供送系统现在能够以非常类似或甚至以同样的布局技术结构构建。这些频率经常在等离子体处理和气体激光器激发中使用。频率能够通过改变DAC的控制简单地调整,幅度能够通过改变在数字存储器中或相应在查找表中的值、或经由DAC的参考信号输入部而调整。当在等离子体处理中以这些频率驱动时,传统MOSFET经常在过多供送到等离子体处理的功率被反射的情况下出现问题。因此,产生的功率必须经常被限制,以防止反射功率升到临界等级以上。等离子体处理因此不能一直在理想的功率范围中安全地点燃或操作。而且,提供了复杂可控的阻抗匹配电路以解决这些缺点。如果反射功率是重要因素,例如,在供送等离子体处理的情况下,LDMOS晶体管现在能够以尤其有利的方式被使用。连同上述组合器,LDMOS晶体管的优点是,非常大的反射功率能够由晶体管吸收。因此,对在功率供送系统和负载之间连接的附加阻抗匹配网络的要求被降低,并且就这些阻抗匹配网络而言能够节省用于组件的成本和控制。
[0061] 与逻辑电路单元对应的专用DAC能够分配到每个放大器路径,其中,设置了连接到与DAC对应的逻辑电路单元的高级别存储器、尤其是查找表。分配到DAC的存储器能够从高级别存储器写入。获得了适于非常高的功率且能够实现成紧凑结构的整个系统。系统能够就输出功率而言非常容易地调整和匹配。
[0062] 高级别存储器能够集成在逻辑电路中。而且,用于至少一个DAC的参考信号输入部的控制电路能够集成在逻辑模块中,逻辑模块能够实施为可编程逻辑器件(PLD),尤其是现场可编程阵列(FPGA)。逻辑电路能够由数字信号处理器控制。
[0063] 尤其地,DAC能够集成在该PLD或相应的FPGA中。而且,用于至少一个DAC的参考信号输入部的控制电路能够集成在PLD或相应的FPGA中。PLD或相应的FPGA能够由数字处理器控制,尤其由数字信号处理器(DSP)控制。这些措施促成用于高功率的紧凑结构的实现和功率转换器的非常良好的匹配的实现。
[0064] 能够设置连接到系统控制器的测量装置、尤其是定向耦合器,系统控制器继而至少间接地、尤其经由数字处理器或DSP来控制逻辑电路。因此,能够实现供送到等离子体处理的功率的非常准确且非常快速的控制。
[0065] 产生的总功率和/或从负载(尤其等离子体腔室)反射的功率能够确定且供送到高级别控制器。以这个方式,功率转换器的输出功率能够被控制或调节。这也能够在包括FPGA、和DDS和可能的DSP在内的电路板上的FPGA中直接发生。
[0066] 本发明的其他特征和优点在以下对参考附图的示例性实施方式的描述中呈现,所述附图示出对本发明和权利要求基本的细节。这些特征中的每个能够以其本身实现或在本发明的一个变型内以一起的任意组合实现。

附图说明

[0067] 本发明的优选示例性实施方式在附图中示意性示出且参考附图更详细地描述。附图示出:
[0068] 图1是具有功率供送系统的等离子体系统的高度示意图;
[0069] 图2是功率供送系统的方框图
[0070] 图3是DDS模块的方框图。

具体实施方式

[0071] 图1示出了包括功率供送系统2的等离子体系统1。继而,功率供送系统2提供能够连接到供压网络4的功率转换器3。在功率转换器3的输出处产生的功率经由阻抗匹配网络5提供给作为负载的、产生等离子体的等离子体腔室6,等离子体加工过程能够在所述功率的协助下在等离子体腔室6中实施。尤其地,工件能够被蚀刻或材料层能够施加到基底。
[0072] 图2以高度示意的代表图示出了功率供送系统20。功率供送系统20提供产生输出功率的功率转换器30,输出功率能够供送到负载,例如,等离子体处理或用于激光激发。多个放大器路径31-36设置在功率转换器30中。放大器路径31-36尽可能以同样的方式构造。因此,下文将仅描述放大器路径31。放大器路径31-36提供适于放大模拟信号的多个放大器37、38。在放大器路径31-36的端部处相应地设置具有至少一个LDMOS晶体管的放大器39,所述放大器39的输出直接或例如经由阻抗匹配元件和/或滤波器间接连接到组合器40。尤其地,所有放大器路径31-36的所有输出尤其以同样的方式连接到组合器40。
放大器路径31-36的各个功率由组合器40耦合以形成总功率。
[0073] 放大器路径31-36尽可能以同样的方式构造并非必然意味着它们提供相同的放大率。电路结构中的组件分散和公差能够导致在放大器路径31-36中利用同样输入信号产生的高频功率信号的相位和/或幅度的巨大差异。
[0074] 相应地,DAC 41在放大器路径31-36的上游连接,逻辑电路单元42被分配到DAC41。尤其地,来自逻辑电路单元42的数值序列被供送到DAC 41,DAC 41由所述数值序列产生模拟输出信号,所述模拟输出信号可选地在通过可选滤波器55滤波之后供送到放大器路径31。DAC 41和逻辑电路单元42能够集成到所谓直接数字频率合成模块(DDS模块)43中,直接数字频率合成模块也称为直接数字频率合成器。专用DDS模块43以及相应的DAC
41和逻辑电路单元42与放大器路径31-36中的每个对应。DDS模块43借助于图3中的示例描述。
[0075] 在此,逻辑电路单元42提供:
[0076] 1.信号数据存储器61,用于产生模拟信号形式的信号数据值存储在所述信号数据存储器中;
[0077] 2.幅度数据存储器62,用于影响模拟信号的幅度的幅度数据值存储在所述幅度数据存储器中;
[0078] 3.倍增器63,其用于使信号数据值乘以幅度数据值;以及
[0079] 4.计数器64,其确保信号数据值以预定定时从信号数据存储器61读出且供送到倍增器。
[0080] 信号数据存储器61以及幅度数据存储器62能够实施为所谓的查找表(LUT)。
[0081] 而且,DAC 41提供参考信号输入部44,在参考信号输入部的上游,控制电路45能够被连接以产生参考信号。控制电路45能够以将描述的数字逻辑电路(可编程逻辑器件,PLD)46实现。数字逻辑电路能够实施为现场可编程门阵列(FPGA)。
[0082] 输出信号(即,DAC 41产生的模拟信号)能够被在参考信号输入部44处供送的参考信号影响,尤其被幅度调制。也提供被实施为查找表(LUT)的存储器47的数字逻辑电路46在DDS模块43的上游被连接。能够从存储器47写到幅度数据存储器62的幅度数据值能够存储在存储器47中。幅度调制也能够通过选择幅度数据值而发生。附加地,用于相位校正的数据也能够被存储。存储在存储器47中的值用于补偿放大器路径(31-36)中或在下游连接的组合器40中的差异。所述值能够传递到逻辑电路单元42,尤其是幅度数据存储器62。数字逻辑电路46由经由数据总线50连接到系统控制器49的数字处理器、尤其是数字信号处理器(DSP)48来控制。
[0083] 数字处理器(尤其是数字信号处理器(DSP)48)、存储器47和逻辑电路单元42能够实现成逻辑模块58。逻辑模块能够实施为数字逻辑电路PLD,尤其是FPGA 58。如果DAC41也被集成,则实现了紧凑的逻辑模块57。数字处理器(尤其是DSP 48)、存储器47、DDS模块43、以及DAC 41、和滤波器55、和第一放大器37能够在印刷电路板56上实现。同样的印刷电路板56能够用于具有不同功率、不同频率以及不同负载(激光、等离子体,等等)的多个不同功率供送系统。
[0084] 组合器40的输出功率经由被实施为定向耦合器51的测量装置供送到负载,例如,等离子体处理。发射的功率和从负载反射的功率能够由定向耦合器51确定。测量信号的调控通过连接到定向耦合器51的测量器52实施。测量器52继而连接到系统控制器49。以这个方式,经由系统控制器49,能够基于所检测的输出功率和所检测的反射功率来确定哪种输出功率将从组合器40产生。对应于该说明书,系统控制器49能够控制DSP 48,并且继而DSP 48能够控制数字逻辑电路46。
[0085] 能够在测量器中实现电弧检测。为了实现对电弧的快速响应,电弧检测装置(即,测量器)能够直接连接到DAC 41(尤其DAC 41的参考信号输入部44)、或连接到控制电路45。
[0086] 包含幅度信息和相位信息、以及可选的频率信息在内的数字值存储在存储器47中,使得具有特定幅度、频率和相位的模拟信号能够在DAC 41的输出处产生。因此,可以将各个放大器路径31-36的输出信号与彼此匹配,使得输出信号能够在组合器40中耦合,以尤其用于提高输出功率。尤其地,非常简单的组合器40能够以这个方式使用而没有产生损失的补偿阻抗,并且功率损失能够被最小化。
[0087] 因为根据本发明的产生模拟信号的方式,在组合器40的输出处的功率能够被非常快速地影响和变化。
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