Джерело для живлення підготовчого розряду магнетронної розпилювальної системи

Джерело для живлення підготовчого розряду в магнетронній розпилювальній системі (МРС), що містить послідовно з'єднані генератор постійної напруги і баластний резистор, яке відрізняється тим, що в ньому додатково з першим послідовно підключено генератори постійної напруги, причому 40305 це ємність розряджається до напруги нижче напруги підтримки підготовчого розряду, тобто напруга на електродах ніби "проскакує" повз напругу підтримки. В результаті розряд не встигає встановитися, іонізація газу припиняється, а заряджені частинки рекомбінують і зникають. Оскільки прототип вже включений, починаються повторний заряд паразитної ємності, напруга на електродах зростає, але при досягненні напруги підтримки розряд не виникає через відсутність заряджених частинок і відбувається друге "зворотне проскакування" повз цю напругу. Напруга на електродах буде підніматись доти, доки знову не виникне розряд. Напруга другого пробою може бути меншою за напругу першого, але вона вище напруги підтримки стаціонарного розряду. Потім релаксаційний процес повторюється. Можливість таких коливань дуже висока, тому що тиск газу в МРС малий, швидкість рекомбінації заряджених частинок велика, а швидкість їхньої генерації низька. Ці коливання порушують стабільну роботу магнетронної системи в період виникнення розряду і, особливо, при роботі в імпульсному режимі. Усунути коливання можна зменшенням постійної часу заряду паразитної ємності, щоб напруга на електродах встигала відновлюватись після першого "проскакування", доки ще не встигли рекомбінувати заряджені частинки. Для цього треба зменшувати величину баластового опору в прототипі, але при цьому зростуть струм підготовчого розряду і надлишкова потужність прототипу, та знизиться його ККД. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення джерела живлення для підготовчого розряду МРС шляхом введення генераторів постійної напруги, баластних резисторів та розподільчих діодів, що забезпечує стійкість роботи МРС, зменшення надлишкової потужності джерела живлення підготовчого розряду та підвищення його ККД. Поставлена задача досягається тим, що в джерелі для живлення підготовчого розряду МРС, що містить послідовно з'єднані генератор постійної напруги і баластний резистор, новим є те, що в ньому, додатково з першим, послідовно підключені генератори постійної напруги, причому загальна кількість генераторів постійної напруги дорівнює n, де n³2, а до негативного полюсу кожного генератору напруги підключений баластний резистор, послідовно з баластними резисторами, крім верхнього ступеню, що має найбільший потенціал, підключено розподільчі діоди, аноди яких підключені в напрямку до клеми для з'єднання з катодом МРС, позитивний полюс генератору постійної напруги нижнього ступеню приєднаний до клеми для з'єднання з анодом МРС, а всі негативні полюси генераторів постійної напруги, через їхні відповідні розподільчі діоди та баластні резистори, приєднані до клеми для з'єднання з катодом МРС. При n=2 сума вихідних напруг генераторів постійної напруги перевищує напругу виникнення підготовчого розряду, вихідна напруга генератору і величина опору баластного резистору нижнього ступеня обирається з умови одержання заданого струму підготовчого розряду. При n>2 сума вихідних напруг генераторів постійної напруги перевищує напругу виникнення підготовчого розряду, вихідну напругу генераторів і величини опору баластних резисторів нижніх ступенів обирають з умови одержання заданого струму підготовчого розряду, при цьому вихідну напругу генератору нижнього ступеню обирають рівною або дещо меншою за мінімальне значення напруги підтримки підготовчого розряду в діапазоні його робочих значень, що дозволяє використати баластний резистор з малим опором, а отже, це сприятиме швидкому заряду паразитної ємності після першого виникнення розряду та стійкому безосциляторному встановленню підготовчого розряду. Таким чином, завдяки переходу від джерела для живлення підготовчого розряду МРС з одним генератором постійної напруги та баластним резистором до n послідовно ввімкнених генераторів постійної напруги, де n³2, до виходу кожного з яких підключається індивідуальний баластний резистор, а послідовно з баластними резисторами, крім верхнього ступеню, що має найбільший потенціал, включають розподільчі діоди, запропоноване джерело для живлення підготовчого розряду МРС матиме меншу потужність та буде складатись з генераторів постійної напруги, що розраховані на менші напруги та струми. Воно матиме менші габаритні розміри, та на баластних резисторах виділятиметься менша потужність, що значно спрощує підбір елементної бази. На кресленні (фіг.) зображена електрична схема джерела для живлення підготовчого розряду МРС, що містить (для прикладу) n=3 генераторів постійної напруги, де 1-3 - генератори постійної напруги, 4-5 - розподільчі діоди, 6-8 - баластні резистори, 9 - магнетрона розпилювальна система (МРС), 10 - клема для з'єднання аноду МРС, загальної шини та позитивного полюсу джерела для живлення підготовчого розряду МРС, куди приєднано позитивний полюс генератору постійної напруги нижнього ступеню, 11 - клема для з'єднання катоду МРС та негативного полюсу, куди приєднано баластні резистори всіх ступенів. Аноди розподільчих діодів 4, 5 підключено в напрямку до клеми з'єднання з катодом МРС. Напруга з негативних полюсів генераторів постійної напруги 1-3 подається на клему 11 через послідовно ввімкнені баластні резистори 6-8 та розподільчі діоди 4-5, окрім верхнього ступеню, де з'єднання генератору верхнього ступеню виконується тільки через баластний резистор 6. Сумарна величина напруги трьох генераторів постійної напруги повинна дещо перевищувати напругу виникнення розряду 1¸1,5 кВ, сумарна величина напруги генераторів постійної напруги 2 і 3 повинна бути ~500 В, а генератору постійної напруги 3 - ~300 В. Баластні резистори 6-8 обираються так, щоб через баластний резистор 6 проходив струм ~5 мА, через 7~50 мА, а через 8 - ~100 мА, але тільки в період заряду паразитної ємності ланцюгу живлення МРС. Принцип роботи. При ввімкненні схеми на магнетронну розпилювальну систему подається напруга вище напруги виникнення розряду за рахунок сумарної напруги трьох генераторів. Величина сумарної напруги складає ~1¸1,5 кВ. Розряд загоряється, але розподільчі діоди 4, 5 знаходяться в зачиненому стані, і струм проходить тільки через баластний опір 6, який обирається максимально великим. Його величина обирається таким чином, 2 40305 щоб була можливість запалити й підтримувати розряд при мінімально можливих значеннях струму (~1¸5 мА). Це значно знижує потужність генератора верхнього ступеню. Після виникнення розряду напруга на МРС зменшується з одночасним розрядом паразитних ємностей джерела живлення до напруги меншої за напругу підтримки розряду з наступним завершенням процесу іонізації газу. Обидва розподільчі діоди (4, 5) відкриваються, і генератори постійної напруги 2 та 3 підключаються до клеми 11 катоду МРС. Потім напруга на МРС та паразитній ємності піднімається до рівня напруги генератору нижнього ступеню 3 з постійною часу, яка пропорційна його баластному резистору 8. Величина баластного резистору 8 обирається мінімально можливою для того, щоб зменшити постійну заряду паразитних ємностей. Резистор 8 також попереджує коротке замикання генератору постійної напруги 3 під час дугоутворень в МРС в період розпилювання, тому його не слід обирати дуже малим, оптимальна величина ~1 кОм. Якщо напруга на генераторі нижнього ступеню 3 дещо менша за напругу підтримки розряду, то розподільчий діод 5 замикається, і основна частина струму підготовчого розряду (20-50 мА) проходить через розподільчий діод 4 та баластний резистор 7, при цьому струмом через баластний резистор верхнього ступеню 6 можна знехтувати ізза його великого опору. Основне живлення розряду відбувається за рахунок генератора постійної напруги 2, при цьому сума напруг генераторів 2 та 3 повинна складати 400-600 В. Джерела інформації: 1. Денбновецкий С.В., Хипплер Р. и др. Запаздывание возникновения разряда в импульсных распылительных устройствах // Электроника и связь. Тематический выпуск. - № 8. - Т. 2. – Киев, 2000. С. 195 - 198. 2. Кузьмичев А.И. Бестрансформаторное и импульсно-модулированное питание магнетронных распылителей от сети переменного тока // Приборы и техника эксперимента. - 1997. - № 7. - С. 121 124. Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3