穩定可靠的直流電源是直流磁控濺射鍍膜質量的關鍵，本文采用開關頻率為50 kHz 的半橋拓撲，對主回路結構和參數進行設計。以SG3525 控制芯片為核心，對控制回路按小信號模型建模，使用PI補償網絡，通過電阻負載實驗得到穩定的直流。

　　普通濺射鍍膜技術具有濺射速率低、基片溫度升高的缺點，目前真空鍍膜中常采用磁控濺射技術來提高鍍膜質量。磁控濺射的基本原理是低真空條件下的冷等離子體輝光放電^[1]，具有濺射速率高、重復性好、基片溫度低等優點。磁控濺射方法有直流磁控濺射、非平衡磁控濺射、射頻磁控濺射和脈沖磁控濺射等^[2]。直流磁控濺射技術因鍍膜性能良好, 直流磁控電源簡單可靠、工作穩定^[3]，在真空鍍膜中得到廣泛應用。

　　隨著電子元器件的更新換代，高頻開關電源技術得到了快速的發展，高頻開關電源以體積小、工作效率高、成本低等優點，成為磁控濺射鍍膜中的重要部件。本文選用英飛凌IKW50N60H3高速IGBT 作為開關管, 采用對稱驅動半橋電路拓撲結構按單相220 V 輸入，最大額定輸出電壓Vomax=800 V，實際工作電壓Vo<700 V，最大額定輸出電流Iomax=2 A，開關頻率f=50 kHz，設計直流磁控電源。

1、主回路設計

　　電路實際輸出功率小于1.6 kW，以電路結構簡單，可靠性高為目的，選用對稱驅動半橋變換器。對稱驅動半橋變換器是Buck 變換器的理想隔離版本^[4]，回路設計簡單，元器件少，具有自動抗磁偏，調試方便的優點。其結構框圖如圖1。

圖1 系統原理框圖

　　在半橋變換器拓撲結構中高頻整流環節有全波整流和全橋整流兩種形式;雖然全波整流比全橋整流所用整流管少，但是在輸出同樣電壓幅在半橋變換器拓撲結構中高頻整流環節有全波整流和全橋整流兩種形式;雖然全波整流比全橋整流所用整流管少，但是在輸出同樣電壓幅值時，整流管承受的最大電壓是全橋整流電路的2 倍，由于設計電路輸出電壓較高，所以選擇全橋整流。

　　主回路電路如圖2 所示，電網單相輸入220 V電壓通過低頻整流、電容濾波得到半橋逆變電路的直流輸入電壓U，逆變器輸出電壓Vi，經過變壓器升壓、高頻整流濾波后得到直流輸出。由于變壓器漏感的存在，為了減小漏感能量的影響增加了RCD 吸收電路。同理為了減小高頻整流管電壓振蕩峰值，增加了RC 吸收電路。

圖2 電源主回路結構

5、結論

　　采用半橋逆變拓撲設計直流磁控電源，電路結構簡單，理論成熟，成本低，電源體積小;控制回路、輸出濾波電感電容通過等效的Buck 電路設計，參數計算簡單可靠;圖2 中所示電容C1，C2，C3 參數的選擇：C1 選用大容量電解電容來滿足紋波和保持時間的要求，C2，C3 選用小容量電容起到變壓器動態抗磁偏的作用。由于各環節都理想化，采用小信號模型會存在一定誤差，但是對回路參數設計具有很好的指導作用。采用PI補償電路，系統的動態特性和穩定性矛盾突出，但由于其參數設計方便，便于調節，在動態特性要求不高的情況下，是一個可靠選擇，通過電阻負載試驗可知紋波控制在3%內。

參考文獻

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