在真空鍍膜中，由于直流磁控濺射的電源系統(tǒng)是一個高電壓、大電流的能量轉換系統(tǒng)，所以電源系統(tǒng)的可靠性對鍍膜質(zhì)量有很大的影響。

一般情況下，采用一組高壓整流電路和一組電壓控制電路來提高電源系統(tǒng)的可靠性，但這兩組電路由于輸入和輸出阻抗不一致，使控制電路的可靠性降低。為此，提出了一種用 IGBT功率模塊構成的直流磁控濺射電源系統(tǒng)，并進行了仿真和實驗。

該電源系統(tǒng)是由一個直流磁控濺射電源、一個功率變換器和一個 IGBT功率模塊組成。該直流磁控濺射電源的工作原理是：直流磁控濺射電源提供高電壓和大電流，將直流電流轉換成高電壓和大電流，并將功率變換器輸出的高壓直流電流經(jīng) IGBT功率模塊變?yōu)榈蛪褐绷麟娏鳌１痉桨覆捎?IGBT功率模塊組成直流磁控濺射電源，并采用了同步整流技術及 PFC電路以提高其可靠性。

1直流磁控濺射電源系統(tǒng)的組成

直流電源由變壓器和整流橋組成，變壓器對電壓進行升壓，整流橋?qū)﹄娏鬟M行升壓。功率變換器采用了同步整流技術，輸出端有同步整流濾波電路。IGBT功率模塊的作用是將輸入的高壓直流電流轉換為低壓直流電流，輸出端有隔離的反激開關電路，其輸出電壓為5V。

該系統(tǒng)可將直流電源轉換為脈寬調(diào)制（PWM）控制的脈寬調(diào)制（PWM）交流電源，在整個控制過程中，采用了 PFC技術及 PID控制。采用此種控制方法能有效地提高直流電源的穩(wěn)定性，滿足高精度的要求。

2 IGBT功率模塊的電路結構及工作原理

本文采用了 IGBT功率模塊（IGBT FET）構成的直流磁控濺射電源，如圖1所示。其主要電路結構是：主電路采用雙管正激電路，它由 IGBT功率模塊、整流橋、 PWM控制器、控制電路和保護電路組成。由圖1可知， IGBT功率模塊的開關過程是：在主電路中，當整流橋輸出電流大于 IGBT功率模塊的開關閾值時， IGBT功率模塊導通，占空比大于90%。當占空比小于90%時，輸出電流小于 IGBT功率模塊的開關閾值。由圖1可知，采用雙管正激電路可以大大減小開關過程中的導通損耗、開關損耗和結溫。而 PWM控制器就是用來控制 IGBT功率模塊的通斷的。

3仿真及實驗結果分析

仿真所用的電路結構如圖6所示， IGBT模塊的主回路電路圖如圖7所示， IGBT模塊的開關電源工作過程如圖8所示。由于本方案中 IGBT模塊是由同步整流電路和 PFC電路組成，所以該方案的仿真電路與實際電路基本一致。

為了驗證該方案的可行性，將其用于實際，進行了實驗驗證。在圖8 （a）中，用電壓取樣信號檢測 IGBT模塊的工作狀態(tài)；在圖8 （b）中，用電流取樣信號檢測 IGBT模塊的工作狀態(tài)。實驗結果表明，當直流電壓為800V時， IGBT模塊正常工作；當直流電壓為1500V時， IGBT模塊處于過壓保護狀態(tài)。

4結論

采用 IGBT功率模塊組成的直流磁控濺射電源系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：①提高了電源的可靠性，當功率變換器輸出高壓直流電流時，通過 IGBT功率模塊轉變?yōu)榈蛪褐绷麟娏?，從而大大提高了電源的可靠性；②可采用同步整流技術，提高了電源的輸入和輸出阻抗的一致性，從而提高了控制電路的可靠性；③采用 PFC電路和 IGBT功率模塊構成的直流磁控濺射電源系統(tǒng)，能有效地抑制高頻干擾對電源系統(tǒng)的影響。

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