專利名稱：Sg3525在離子注入機開關(guān)電源中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利用在離子注入機上的某些開關(guān)電源控制器中，離子注入機屬于 半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域。離子注入機的開關(guān)電源的高頻開關(guān)管的控制方式采用脈沖
寬度調(diào)制(PWM)方式，脈寬調(diào)制器SG3525非常適用驅(qū)動離子注入機的高頻開關(guān) 管。其他直流電源中，也可以采用脈寬調(diào)制管SG3525來驅(qū)動各種高頻功率開關(guān)管。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體領(lǐng)域的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的制程越來越小，其中離子注入機 是決定芯片線程的關(guān)鍵設(shè)備，現(xiàn)在90nm的離子注入機作為大生產(chǎn)線的主流，對 開關(guān)電源的要求越來越高，離子注入機中使用的開關(guān)電源絕大多數(shù)頻率很高，對 開關(guān)電源中的開關(guān)管的驅(qū)動芯片的要求很高，SG3525是美國硅通用電氣公司設(shè) 計的，適用于高頻功率放大管驅(qū)動的第二代集成電路脈沖寬度控制器，它在第一 代集成電路脈寬調(diào)制器SG3424的基礎(chǔ)上進行了很多改進。本專利使用SG3525 非常適合用在離子注入機的高頻開關(guān)電源中。
專利內(nèi)容
本發(fā)明是用脈寬調(diào)制器SG3525來驅(qū)動離子注入機開關(guān)電源中的各種高頻功 率開關(guān)管，老式離子注入機開關(guān)電源中用來驅(qū)動高頻功率開關(guān)管的脈寬調(diào)制器很 多是用的SG3524， SG3525是在SG3524的基礎(chǔ)上改進而來的，它克服了SG3524的不 足成為第二代集成電路脈沖寬度調(diào)制器。它采用了DIP16封裝，外型如附圖1-1所示。
各引腳功能說明如下1、 2引腳分別為互差放大器的反相輸入端和同相輸入
端，3腳為同步輸出端，4腳為振蕩器輸出，5、 6腳分別外接內(nèi)部振蕩器的時基電 容CT和時基電阻RT， 7腳接放電電阻R。， 8腳為軟啟動端，9腳為誤差放大器的頻率 補償端，IO腳為關(guān)斷控制端，用于實現(xiàn)限流控制，11、 14腳為脈寬輸出端，12腳為接地 端，13腳接輸出管集電極電源，15腳接SG3525的工作電源，16腳為5. 1V基準電壓 引出端。
SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如附圖l-2所示，它在第一代脈寬調(diào)制芯片SG3524的基 礎(chǔ)上作了較大的改進，主要表現(xiàn)在以下幾個方面
(1) 電路中設(shè)置了欠電壓鎖定和限流關(guān)斷電路。為了防止在欠電壓狀態(tài)下 (U〈8V)時有效地使輸出保持在關(guān)斷狀態(tài)，電路中設(shè)置了欠電壓封鎖電路，當
U〉2.5V時，欠電壓封鎖電路就開始工作，其上限值為8V,但在電路達到8V前，電 路各部分已進入正常工作狀態(tài)，而當從8V下降到7.5V時，鎖定電路又開始恢復(fù)工 作，其中有0.5V的回差電壓，用于消除鉗位電路在閥值點處的振蕩。在鎖定電路 工作期間，輸出一高電平，加至組合邏輯門電路的輸入端，以封鎖PWM的脈沖信 號。SG3525沒有電流限制放大器，它采用了關(guān)斷控制電路來進行限流控制，其中 包括逐個脈沖的電流限制和輸出電流的限流控制，只要將信號加于10腳就能實現(xiàn) 限流控制。另外10腳也可提供各種程序控制的需要。
(2) 改進了振蕩電路。主要是將時基電容CT的放電電路與充電電源分開，單獨設(shè)立引腳7， CT放電通過外接電阻R。來實現(xiàn)，改變R。即可改變CT的放電時間常數(shù)， 從而也改變了死區(qū)時間，而CT的充電是由RT規(guī)定的內(nèi)部電流源決定的。振蕩器的 振蕩頻率為
<formula>formula see original document page 4</formula>(3)輸出電路的改進。SG3525輸出級采用了圖騰柱輸出電路，它能使輸出管 更快地關(guān)斷，V,由達林頓管組成，最大驅(qū)動能力為100mA， V2作為開關(guān)器件，在其 導(dǎo)通時可以迅速把外接MOS管柵極上的電荷從它的集電極泄放至地，最大吸收電 流為50mA。由圖2結(jié)構(gòu)框圖可見，SG3525主要有基準穩(wěn)壓源、振蕩器、誤差放大 器、PWM比較器和鎖存器、分相器、或非門電路和圖騰柱輸出電路等幾大部分組 成振蕩器通過外接時基電容CT和電阻RT產(chǎn)生鋸齒波振蕩，同時產(chǎn)生時鐘脈沖信 號，該信號的脈沖寬度與鋸齒波的下降沿相對應(yīng)。時鐘脈沖作為由T觸發(fā)器組成 的分相器的觸發(fā)信號，用來產(chǎn)生誤差為180'的一對方波信號Uw和U^ ,誤差放大 器是一個雙級差分放大器，經(jīng)差分放大的信號仏與振蕩器輸出的鋸齒波電壓U5加 至PWM比較器的負、正輸入端，比較器輸出的調(diào)制信號經(jīng)鎖存后作為或非門電路 的輸入信號Up ,或非門電路在正常情況下具有三路輸入即分相器的瑜出信號Ut。
和Ut,q， PWM調(diào)制信號Up和時鐘信號Uc,或非門電路的輸出Un和U,2即為圖騰柱電路的
驅(qū)動信號，各相關(guān)點的波形如附圖1-3所示。
SG3525在SG3524的基礎(chǔ)上功能改進很多，本發(fā)明專利用SG3525驅(qū)動離子注入 機的高頻功率放大管。具體的驅(qū)動工作電路見具體實施方式
說明。


圖1-1為本發(fā)明使用的脈寬調(diào)制器SG3525的引腳圖； 圖1-2為本發(fā)明使用的脈寬調(diào)制器SG3525的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。 圖1-3為本發(fā)明使用的脈寬調(diào)制器SG3525的輸出波形圖； 圖2為本發(fā)明的半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源主電路的框圖； 圖3為半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的驅(qū)動電路框圖。
具體實施例方式
由SG3525來驅(qū)動高頻功率開關(guān)管的開關(guān)電源主要是半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電路，半 橋型開關(guān)穩(wěn)壓電路主要由主電路和驅(qū)動電路兩大部分組成，電路見附圖2和附圖3 所示。附圖2為主電路，輸入交流220V電壓經(jīng)橋式整流濾波后獲得300V左右的直 流電壓。半橋型逆變電路是由功率M0S管L和Vs2組成，高頻逆變變壓器初級分別 接電容C,、 C2的中點和開關(guān)管V^、 VS2的中點，電容C,、 C2的中點電壓為U/2， VS1、 L交替觸發(fā)導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為U/2的交流電壓。改變開關(guān)導(dǎo)通的 占空比，即能改變變壓器二次側(cè)整流輸出平均電壓UAu
當Vs,導(dǎo)通時，二極管VDl處于通態(tài).Vs2導(dǎo)通時二極管VD2處于通態(tài)。當兩開關(guān) 管都關(guān)斷時，變壓器繞組N,中的電流為零，根據(jù)變壓器磁勢平衡方程，繞組N2、 N,中的電流大小相等，方向相反，所以Vs,和Vs2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，各分擔負載電流 的二分之一。當Vs,或Vs2導(dǎo)通時，電感L的電流逐漸上升，當兩管都關(guān)斷時，電感 中的電流逐漸下降。由于電容的隔直作用，半橋型開關(guān)電路對由于兩管開關(guān)導(dǎo)通 時間不對稱而造成變壓器一次側(cè)的直流分量有自動平衡作用，因此不容易發(fā)生變 壓器的偏磁現(xiàn)象。由于SG3525中存在死區(qū)時間，所以不存在由于Vs，和Vs2共同導(dǎo)通 而損壞功率管的情況。該開關(guān)穩(wěn)壓電源的驅(qū)動電路是以SG3525為核心，如附圖3所示，采用恒頻脈 寬調(diào)制控制方式，誤差放大器的輸入信號分別是給定信號UK和電壓反饋信號Uf, Ut.是由輸出電壓經(jīng)分壓電路獲取，系統(tǒng)為了得到較好的靜、動態(tài)特性，在誤差放 大器的輸入和輸出端接入了RC反饋網(wǎng)絡(luò)。由于使用SG3525產(chǎn)生高頻開關(guān)管的驅(qū)動 信號，這樣MOS管的驅(qū)動電路就比較簡單，它由圖騰柱電路的A、 B端輸出經(jīng)電容 C。,、 (: 2加至脈沖變壓器億和乙初級，次級信號經(jīng)保護電路分別接入L、 L的柵極 和源極之間。為了防止電路中可能產(chǎn)生的過電壓而擊穿功率管，電路中設(shè)置了過 電壓保護電路，過電壓保護電路是一個由電阻R,和R2分壓，穩(wěn)壓管Vn、 VzJ艮幅組 成的電路。
實施例離子注入機的四極透鏡電源控制。
本發(fā)明的特定實施例己對本實用新型的內(nèi)容做了詳盡說明。對本領(lǐng)域一般技 術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都 構(gòu)成對本發(fā)明專利的侵犯，將承擔相應(yīng)的法律責任。
權(quán)利要求
1. 一種高頻開關(guān)電源控制器，其特征在于采用美國硅通用公司的第二代脈寬調(diào)制器SG3525代替第一代脈寬調(diào)制器SG3524。
2. 如權(quán)利要求1所述的使用SG3525來驅(qū)動高頻功率放大管，其特征在于 SG3525的輸出使用圖騰柱電路，即SG3525的輸出脈沖是從兩個放大管的聯(lián)接處 輸出的，可以輸出一組反相的脈沖波形。
全文摘要
本發(fā)明是用于新型離子注入機上的開關(guān)電源控制器，離子注入機中使用的電源絕大多數(shù)是開關(guān)電源，老型號的離子注入機中開關(guān)電源穩(wěn)定性不高，而新型的開關(guān)電源需要的頻率很高，響應(yīng)速度很快。本發(fā)明使用美國硅通用電氣公司的第二代脈寬調(diào)制器SG3525來驅(qū)動新型離子注入機上的開關(guān)電源的各種高頻功率放大管。
文檔編號H02M7/527GK101431301SQ20071017596
公開日2009年5月13日 申請日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者伍三忠, 邱小莎, 金則軍, 鐘新華, 龍會躍 申請人:北京中科信電子裝備有限公司