基于MPPT技術(shù)的射頻電源阻抗自動匹配器設(shè)計.pdf

1、射頻磁控濺射是應(yīng)用最為廣泛的等離子體鍍膜方式之一。射頻電源的輸出阻抗與等離子體負載等效阻抗必須相匹配，以達到最佳濺射鍍膜效果。對于氣體放電負載，氣體流量、濺射溫度等工藝參數(shù)的微小波動都會導(dǎo)致RF阻抗發(fā)生很大變化，一旦負載阻抗與電源阻抗失配，傳輸功率降低，反射功率變大，電源輸出不穩(wěn)定，既給電源帶來損壞危險，又影響工藝效果。因此，有必要采取一定的措施使阻抗匹配合理，輸出穩(wěn)定，保護電源不至受損。為了改變目前手動調(diào)節(jié)的阻抗匹配器不能快速、準(zhǔn)確地

2、對阻抗進行匹配調(diào)節(jié)的問題，設(shè)計一臺阻抗自動匹配器具有實用價值。
　　本文基于MPPT（最大功率點跟蹤）技術(shù)，以DSP為核心處理器設(shè)計了一臺射頻電源阻抗自動匹配器。該阻抗自動匹配器包括五個部分：匹配網(wǎng)絡(luò)、功率檢測模塊、電容調(diào)節(jié)模塊、電機驅(qū)動模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊。其中功率檢測模塊、電容調(diào)節(jié)模塊以及MPPT算法是本文的研究重點。本文主要進行了以下設(shè)計和研究工作：
　　1、功率檢測模塊：利用定向耦合器的原理設(shè)計射頻功率檢測模塊,能夠

3、在線檢測到射頻源的輸出功率和發(fā)射功率值。
　　2、電容調(diào)節(jié)模塊：選用L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。將可調(diào)電容器與直流電機相連接，通過DSP產(chǎn)生的一個PW，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動改變電容值，從而改變匹配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，實現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的目的。
　　3、電機驅(qū)動模塊：由于DSP輸出的PW不足以使得直流電機轉(zhuǎn)動，故采用圖騰驅(qū)動電路對其進行驅(qū)動放大，以控制電機轉(zhuǎn)動。
　　4、A/D轉(zhuǎn)換模塊：采用TMS320F2812 DSP的內(nèi)置ADC模塊，對檢測到的模

4、擬功率信號進行采樣處理，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送給DSP。
　　5、MPPT算法：采用改進的變步長爬山算法。啟動調(diào)節(jié)程序時，先給定一個初始擾動使得電容值改變，在匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)后，將檢測到的功率值與上一次的功率值進行比較，根據(jù)增量符號判斷下一次的擾動方向。當(dāng)檢測到的功率值與最佳功率值無限接近時，則認(rèn)為阻抗實現(xiàn)匹配。
　　所設(shè)計的阻抗匹配系統(tǒng)在實驗室測試運行中，隨著負載的變化，功率檢測模塊進行實時跟蹤檢測，并且通過電機控制可調(diào)電容