Design and simulations of medium frequency power supply for plasma processing and magnetron sputtering

• Autorzy: Zapart Mateusz , Worek Cezary

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.02.22

Warianty tytułu

PL

Projekt i symulacje zasilacza średniej mocy i średniej częstotliwości przeznaczonego do procesów plazmowych i rozpylania magnetronowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents a 4th order power converter of LCLC type. The presented solution works with a frequency of about 100 kHz, and the converter is designed to deliver supply to the magnetron. This unpopular topology has an output type that can be characterized as a current source, with the ability to generate high voltage without load, which is advantageous when used with plasma processes. Furthermore, LCLC topology in this application allows the use of slower control circuits, enabling the implementation of digital feedback loops using DSC microcontrollers.

PL

W artykule przedstawiono, przetwornicę z obwodem rezonansowym 4 rzędu typu LCLC, pracującą na częstotliwościach około 100 kHz przeznaczoną do zasilana magnetronu. Ta nietypowa topologia charakteryzuje się wyjściem o charakterze źródła prądowego z możliwością osiągnięcia wysokiego napięcia bez obciążenia, co jest zaletą w przypadku zasilania procesów plazmowych. Wiąże się również z mniejszymi wymaganiami dotyczącymi szybkości kontrolera, co pozwala na realizację cyfrowych pętli sprzężenia z wykorzystaniem mikrokontrolerów DSC

Słowa kluczowe

EN

LCLC resonant converter; class DE; NGSPICE simulator; magnetron sputterin

PL

przetwornica rezonansowa LCL; klasa DE; symulator NGSPICE; rozpylanie magnetronowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 2
• Strony: 98--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zapart Mateusz

• AGH University of Science and Technology, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Worek Cezary

• AGH University of Science and Technology, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Sarakinos K., Alami J., Konstantinidis S., High power pulsed magnetron sputtering: A review on scientific and engineering state of the art, Surface and Coatings Technology, (204) 2010, n.11, 1661-1684
• [2] Y. Aug, M. P. Foster, C. M. Bingham, D. A. Stone, H. I. Sewell and D. Howe, Analysis of 4th-order LCLC Resonant Power Converters, lEE Proc. Electric Power Applications, (15)2004, 169-181
• [3] Khatua M., Kumar A.,Dragan M., Khurram K. A., A High- Frequency LCLC Network Based Resonant DC-DC Converter for Automotive LED Driver Applications, 19th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL), 2018
• [4] Ang Y-A, Stone D., Bingham C., Foster M., Rapid Analysis & Design Methodologies of High-Frequency LCLC Resonant Inverter as Electrodeless Fluorescent Lamp Ballast, 7th International Conference on Power Electronics and Drive Systems, 2007
• [5] Bin Z.., Gang W., Dong L. W.,. Analysis and design of the Resonant Current of the LCLC Resonant Converters with Consideration of Zero-Voltage Switching and Zero-current Switching, Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, (32) 1997 n.1, 28-33
• [6] Widorek R., Worek C., Sequential cycle stealing – a novel control method dedicated for resonant converters, 17th European Conference on Power Electronics and Applications, 2015
• [7] Worek C., Ligenza S., Zintegrowany element magnetyczny zwiększający sprawność rezonansowych układów przetwarzania energii, Przegląd Elektrotechniczny, (88) 2012, n.11b, 323-325
• [8] Sheng B., Chen Y., Wang H., Liu Y-F, Sen P.C., High Efficiency Wide Input Voltage Range LCLC Resonant Converter Using Nonlinear Frequency Controller, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2018
• [9] Zheng S., Czarkowski D., Modeling and Digital Control of a Phase-Controlled Series–Parallel Resonant Converter, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 54 (2007) No. 2, 707- 715
• [10] Zapart M., Worek C., A mixed-mode analog-digital simulation of LLC resonant power converter with the quality factor limiter", Przegląd Elektrotechniczny, (97) 2021 nr. 2, 82-86