專利名稱：高壓供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓電源，特別是涉及一種高壓供電裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，越來越多的不同類型的設(shè)備需要越來越多的不同種類的電源來驅(qū)動。在一套大型設(shè)備中，常常需要采用數(shù)臺或數(shù)十臺各種類型的電源來驅(qū)動，而在這些電源中，有許多都極性相同、型號相同或相近。如果每一路輸出都配備一臺獨(dú)立的電源來驅(qū)動，則需要的電源數(shù)量將會很多，成本則將大幅上升；另外如此眾多的電源也將占用大量的空間，給設(shè)備的總體設(shè)計(jì)帶來困難；并且眾多的電源裝置也將增加設(shè)備的總部件數(shù)量，給系統(tǒng)引入更多的復(fù)雜性和不可靠性。除此以外，在高壓電源領(lǐng)域經(jīng)常會遇到高壓打火的問題，此時(shí)，在高壓電源的輸出一側(cè)會瞬間通過較大的反向電流，這將導(dǎo)致電極的損蝕以及高壓電源的受損或壽命的縮短。所以，絕大多數(shù)高壓電源都需要設(shè)計(jì)放電保護(hù)電路或是外接放電保護(hù)裝置。但是，這些放電保護(hù)機(jī)構(gòu)的設(shè)置也是需要占用一定的設(shè)備空間的，這將進(jìn)一步地給設(shè)備的總體設(shè)計(jì)帶來困難，而且由于這些放電保護(hù)機(jī)構(gòu)都是工作在高壓環(huán)境下的，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊， 如何將高壓電源與其保護(hù)機(jī)構(gòu)集成為一體也是一個(gè)業(yè)界難以解決的問題。具體到半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，由于半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，需要用到許多電源，而且其中的絕大多數(shù)都是高壓電源。一般而言，半導(dǎo)體設(shè)備有著特殊的放電保護(hù)要求，為了防止由于高壓打火而影響到晶圓的生產(chǎn)質(zhì)量，半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域中的大部分高壓放電保護(hù)裝置的反應(yīng)時(shí)間都需要是微秒級或者亞微秒級的，并且還需要保證整個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備能夠在放電結(jié)束后迅速地恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，而這一點(diǎn)卻恰好是一般的放電保護(hù)電路難以實(shí)現(xiàn)的。另外，半導(dǎo)體設(shè)備還普遍具有機(jī)臺空間有限的特點(diǎn)，因此當(dāng)需要的電源數(shù)量較多時(shí)，電源將會占用大量的空間，從而給機(jī)臺的整體布局設(shè)計(jì)帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中多路電壓輸出需要采用多個(gè)高壓電源、并且高壓放電保護(hù)性能不佳的缺陷，提供一種僅需一個(gè)高壓電源便可以實(shí)現(xiàn)多路同極性的、可調(diào)的高壓輸出，并且還具有高效的放電保護(hù)功能的高壓供電裝置。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種高壓供電裝置，其包括一高壓電源，其特點(diǎn)在于，該高壓供電裝置還包括一控制電路，該控制電路具有一與該高壓電源相連的電壓輸入端，以及多個(gè)電壓輸出端；多個(gè)與該些電壓輸出端一一對應(yīng)的電子管，每個(gè)該電子管的柵極均與一相應(yīng)電壓輸出端相連；多個(gè)與該些電子管一一對應(yīng)的電阻， 每個(gè)該電子管的屏極均用于通過一相應(yīng)電阻向外接用電設(shè)備供電；一與該控制電路通訊的外控設(shè)備，用于向該控制電路傳送控制信息，該控制電路則根據(jù)該控制信息對該些電子管的柵極電壓進(jìn)行控制。其中，該高壓電源為一正極性電源或一負(fù)極性電源。
較佳地，該高壓供電裝置還包括一與該控制電路相連的隔離變壓器，由市電經(jīng)過該隔離變壓器向該控制電路供電。較佳地，該外控設(shè)備通過光纖與該控制電路通訊。其中，將每個(gè)該電子管的柵極與陰極之間的電壓差設(shè)置為使得每個(gè)該電子管的屏極最大電流處于一安全電流范圍內(nèi)。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明采用一個(gè)高壓電源作為總的高壓輸入來源， 利用一控制電路將該總的高壓輸入轉(zhuǎn)化為并列的、同極性的多路高壓輸出，并且在每一路高壓輸出路徑中均設(shè)置了一電子管，該電子管的柵極與該控制電路相連，而該電子管的屏極則用于向外接的用電設(shè)備供電。根據(jù)電子管的固有性質(zhì)，通過該控制電路對該些電子管的柵極電壓的控制，便可以實(shí)現(xiàn)對該些電子管的屏極電壓的調(diào)節(jié)，由此便實(shí)現(xiàn)了多路獨(dú)立可調(diào)的同極性高壓輸出，這樣的結(jié)構(gòu)減少了所需的電源數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本、節(jié)省了系統(tǒng)空間、提高了系統(tǒng)的可靠性。另外，通過對電子管的柵極與陰極之間的電壓差進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，使得無論是在該高壓供電裝置正常工作時(shí)或是在其發(fā)生高壓打火時(shí)，每個(gè)該電子管的屏極最大電流都能夠被限制在一安全電流范圍內(nèi)，從而便可以通過該些電子管的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對該高壓供電裝置以及對外接用電設(shè)備的保護(hù)，避免對晶圓質(zhì)量產(chǎn)生不利影響的目的，同時(shí)還能夠保持該高壓供電裝置的原有工作狀態(tài)，從而可以在高壓打火結(jié)束后，讓整個(gè)系統(tǒng)迅速地恢復(fù)至正常工作狀態(tài)，這便進(jìn)一步地提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明的該高壓供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1所示，本發(fā)明的該高壓供電裝置首先包括有一高壓電源1，該高壓電源的電壓輸出范圍可以為例如0 akV，其中a可以為正數(shù)，此時(shí)該高壓電源為一正極性電源，也可以為負(fù)數(shù)，此時(shí)該高壓電源為一負(fù)極性電源。該高壓電源可以采用市售可得的現(xiàn)有產(chǎn)品，其電壓輸出范圍及極性可以根據(jù)外接用電設(shè)備實(shí)際所需的電壓和功率進(jìn)行選擇。除了該高壓電源1之外，該高壓供電裝置還包括有以下部件一控制電路2，該控制電路2具有一與該高壓電源1相連的電壓輸入端，以及多個(gè)電壓輸出端；多個(gè)與該控制電路2的該些電壓輸出端一一對應(yīng)的電子管3，每個(gè)該電子管3的柵極均與一相應(yīng)的電壓輸出端相連，其中該些電子管均可以采用市售可得的現(xiàn)有產(chǎn)品，而其型號則同樣可以根據(jù)其外接的用電設(shè)備實(shí)際所需的電壓和功率進(jìn)行選擇；多個(gè)與該些電子管3 —一對應(yīng)的電阻4，每個(gè)該電子管3的屏極均用于通過一相應(yīng)電阻向外接用電設(shè)備供電，其中所述的各個(gè)電阻4 的作用均為進(jìn)一步地保證電壓輸出的穩(wěn)定性。本發(fā)明對該些電壓輸出端、電子管以及電阻的數(shù)量不做限制，可以根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)置。該高壓供電裝置還包括有一可以與該控制電路2通訊、以對該控制電路2進(jìn)行控制的外控設(shè)備5，在實(shí)際應(yīng)用中，該外控設(shè)備5可以為例如一電腦。由于該控制電路2工作于高壓環(huán)境下，因此在本發(fā)明中通過光纖連接該控制電路2與該外控設(shè)備5，以同時(shí)保證高壓隔離和信息通訊，從而實(shí)現(xiàn)在地電位上對處于高壓環(huán)境下的控制電路2的控制。其中，上述的該控制電路2可以根據(jù)現(xiàn)有的電路設(shè)計(jì)技術(shù)予以實(shí)現(xiàn)，故在此不做贅述。由于電子管的各個(gè)極板間存在著以下的固有性質(zhì)其柵極電壓對其屏極電壓具有控制作用，即當(dāng)改變其柵極電壓時(shí)，其屏極電壓便會相應(yīng)改變，而該柵極電壓的變化值與該屏極電壓的變化值之間的具體數(shù)值關(guān)系則可以由該電子管的具體型號獲知。在本發(fā)明中， 由于該些電子管3的柵極分別與該控制電路2的各個(gè)電壓輸出端相連，而該些電子管3的屏極則各自通過一相應(yīng)的電阻4向外接用電設(shè)備供電，因此，該高壓供電裝置將按照以下方式實(shí)現(xiàn)對其多路電壓輸出的調(diào)節(jié)操作人員根據(jù)各個(gè)外接用電設(shè)備實(shí)際所需的電壓，即各個(gè)電子管3的屏極所需的電壓，計(jì)算得到各個(gè)電子管3的柵極所需的電壓，即該控制電路 2的各個(gè)電壓輸出端所需的電壓，然后將該些目標(biāo)數(shù)據(jù)在該外控設(shè)備5中形成控制信息，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，該外控設(shè)備5向該控制電路2傳送上述控制信息，而該控制電路2則將根據(jù)該控制信息設(shè)定其各個(gè)電壓輸出端的電壓，從而設(shè)定不同電子管3的不同柵極電壓，由此便可以確保在該些電子管3的屏極實(shí)現(xiàn)不同的目標(biāo)電壓，并向相應(yīng)的外接用電設(shè)備正常供電；并且，上述控制信息還可以是實(shí)時(shí)的，即該控制電路2可以根據(jù)該控制信息實(shí)時(shí)地對各個(gè)電子管3的柵極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而按照實(shí)際需要靈活地向各個(gè)外接用電設(shè)備供電；另外，由于該控制電路2對該些電子管3的電壓控制是相互獨(dú)立的，因此該高壓供電裝置所輸出的多路電壓也是分別獨(dú)立可調(diào)的。上述的多路電壓輸出均將與該高壓電源1具有相同的極性，并且在理論上，每一路電壓輸出都應(yīng)可以在該高壓電源1的電壓輸出范圍O akV內(nèi)任意調(diào)節(jié)，但是在實(shí)際使用中，由于電子管本身會產(chǎn)生一定的壓降，因此該高壓供電裝置最終獲得的各路電壓輸出范圍將會略小于該高壓電源1的額定范圍0 akV。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生高壓打火時(shí)，在該高壓供電裝置的電壓輸出一側(cè)，即上述電子管的屏極處會瞬間通過較大的反向電流，而由于電子管固有的單向?qū)ㄐ再|(zhì)，該反向電流將不能夠通過該電子管，從而起到對該高壓供電裝置以及對外接用電設(shè)備的保護(hù)作用。另外， 還可以利用電子管中電子發(fā)射的空間電荷效應(yīng)，對每個(gè)該電子管的柵極與陰極之間的電壓差進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，使得每個(gè)該電子管的屏極最大電流被限制在一安全電流范圍內(nèi)，從而無論是在該高壓供電裝置正常工作時(shí)或是在其發(fā)生高壓打火時(shí)，都能夠進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)對該高壓供電裝置以及對外接用電設(shè)備的高壓保護(hù)，其中該安全電流范圍可以根據(jù)實(shí)際采用的設(shè)備類型進(jìn)行靈活設(shè)定。由于電子管執(zhí)行上述保護(hù)動作的反應(yīng)時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于微秒級的， 因此該保護(hù)反應(yīng)能夠完全滿足半導(dǎo)體設(shè)備的要求，從而避免對晶圓質(zhì)量產(chǎn)生任何的不利影響，同時(shí)，該保護(hù)反應(yīng)還能夠保持該高壓供電裝置原有的工作狀態(tài)，從而使得整個(gè)系統(tǒng)在高壓打火結(jié)束以后能夠迅速地恢復(fù)至正常的工作狀態(tài)。另外，由于該控制電路2是工作于高電壓環(huán)境下的，因此在本發(fā)明中由市電經(jīng)過一隔離變壓器6向該控制電路2供電，同時(shí)該控制電路2也起著向該些電子管3的燈絲供電的作用。綜上所述，本發(fā)明僅需采用一個(gè)高壓電源便可以實(shí)現(xiàn)多路同極性的、可調(diào)的高壓輸出，從而大大減少了所需的電源數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本、節(jié)省了系統(tǒng)空間、提高了系統(tǒng)的可靠性。另外，本發(fā)明還具有高效的放電保護(hù)的功能，能夠在發(fā)生高壓打火時(shí)，實(shí)現(xiàn)瞬間限制輸出電流、保護(hù)該高壓供電裝置、并且避免對晶圓質(zhì)量產(chǎn)生不利影響的目的，同時(shí)還能夠保持該高壓供電裝置的原有工作狀態(tài)，從而可以在高壓打火結(jié)束后，讓整個(gè)系統(tǒng)迅速地恢復(fù)至正常工作狀態(tài)，進(jìn)一步地提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。除此之外，本發(fā)明的該高壓供電裝置還具有簡單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，其中除了控制電路需要根據(jù)實(shí)際需求加以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以外，其余的部件均為市售可得的標(biāo)準(zhǔn)件，因此具有很大的成本優(yōu)勢以及很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。 雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高壓供電裝置，其包括一高壓電源，其特征在于，該高壓供電裝置還包括一控制電路，該控制電路具有一與該高壓電源相連的電壓輸入端，以及多個(gè)電壓輸出端；多個(gè)與該些電壓輸出端一一對應(yīng)的電子管，每個(gè)該電子管的柵極均與一相應(yīng)電壓輸出端相連；多個(gè)與該些電子管一一對應(yīng)的電阻，每個(gè)該電子管的屏極均用于通過一相應(yīng)電阻向外接用電設(shè)備供電；一與該控制電路通訊的外控設(shè)備，用于向該控制電路傳送控制信息，該控制電路則根據(jù)該控制信息對該些電子管的柵極電壓進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓供電裝置，其特征在于，該高壓電源為一正極性電源或一負(fù)極性電源。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓供電裝置，其特征在于，該高壓供電裝置還包括一與該控制電路相連的隔離變壓器，由市電經(jīng)過該隔離變壓器向該控制電路供電。
4.如權(quán)利要求2所述的高壓供電裝置，其特征在于，該外控設(shè)備通過光纖與該控制電路通訊。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的高壓供電裝置，其特征在于，將每個(gè)該電子管的柵極與陰極之間的電壓差設(shè)置為使得每個(gè)該電子管的屏極最大電流處于一安全電流范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓供電裝置，其包括一高壓電源，該高壓供電裝置還包括一控制電路，該控制電路具有一與該高壓電源相連的電壓輸入端，以及多個(gè)電壓輸出端；多個(gè)與該些電壓輸出端一一對應(yīng)的電子管，每個(gè)該電子管的柵極均與一相應(yīng)電壓輸出端相連；多個(gè)與該些電子管一一對應(yīng)的電阻，每個(gè)該電子管的屏極均用于通過一相應(yīng)電阻向外接用電設(shè)備供電；一與該控制電路通訊的外控設(shè)備，用于向該控制電路傳送控制信息，該控制電路則根據(jù)該控制信息對該些電子管的柵極電壓進(jìn)行控制。本發(fā)明僅需一個(gè)高壓電源便可以實(shí)現(xiàn)多路同極性的、可調(diào)的高壓輸出，并且還具有高效的放電保護(hù)功能。
文檔編號H02M1/32GK102237803SQ20101015606
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者唐納德·韋恩·貝瑞, 錢鋒, 陳炯 申請人:上海凱世通半導(dǎo)體有限公司