專利名稱：一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路。
背景技術(shù)：
微電子光刻設(shè)備采用超高壓汞燈作為發(fā)光源，超高壓汞燈是利用汞蒸汽導(dǎo)電而發(fā)出紫外光的發(fā)光器件，需高壓啟動方可點(diǎn)亮，點(diǎn)亮瞬間兩極處于短路狀態(tài)，如果沒有可靠的限流措施，電流會失去控制燒毀汞燈，釀成事故，因此，必須控制啟動電流在ー個安全范圍；啟動電流太小則不易點(diǎn)亮，太大則存在安全隱患。目前，光刻設(shè)備超高壓汞燈供電電源多采用線性電源或開關(guān)恒流源；線性電源笨重，啟動電流不易調(diào)節(jié)，逐漸處于淘汰的態(tài)勢；開關(guān)恒流源在超高壓汞燈從啟動到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)過程中，電流從最大啟動電流回落至工作電流，是分段跳變回落的，過渡過程很不平穩(wěn)，容易造成超聞壓萊燈媳滅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可靠的光刻設(shè)備中超高壓汞燈啟動電流限制電路，旨在解決現(xiàn)有超高壓汞燈供電電源啟動電流不易調(diào)節(jié)，啟動到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，過渡過程電流不平穩(wěn)，超高壓汞燈容易熄滅的問題。為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路，包括用于檢測超高壓汞燈電流信號的電流傳感器、電流 基準(zhǔn)信號電路、滯回比較器、開關(guān)電路以及輸入端經(jīng)所述開關(guān)電路與所述滯回比較器輸出端連接，并用于接收功率控制電路輸出的功率控制信號以及功率基準(zhǔn)電路輸出的功率基準(zhǔn)信號后輸出控制信號至驅(qū)動電路的脈寬控制器；所述電流傳感器輸出端接所述滯回比較器信號輸入端；所述電流基準(zhǔn)信號電路輸出端接所述滯回比較器基準(zhǔn)輸入端；所述滯回比較器通過將所述電流傳感器采樣的超高壓汞燈電流信號電平與所述電流基準(zhǔn)信號電路設(shè)定的基準(zhǔn)信號電平相比較，控制所述三極管開關(guān)電路導(dǎo)通或截止來控制所述脈寬控制器同相輸入端電平下拉或恢復(fù)，控制所述超高壓汞燈啟動電流在一安全范圍。所述電流基準(zhǔn)信號電路包括基準(zhǔn)電壓源、電位器RP1、電阻R4，電位器RPl動臂與其一端連接后接在所述基準(zhǔn)電壓源輸出端，另一端經(jīng)電阻R4接地。所述滯回比較器包括運(yùn)算放大器及電阻Rl、R2、R3 ;所述運(yùn)算放大器同相輸入端經(jīng)電阻R2接所述電流傳感器輸出端，電阻Rl接在所述電流傳感器的輸出端與地之間，電阻R3接在所述運(yùn)算放大器同相輸入端和輸出端之間，所述運(yùn)算放大器反相輸入端經(jīng)所述電位器RPl接在所述基準(zhǔn)電壓源輸出端，電阻R4接在所述運(yùn)算放大器反相輸入端和地之間。所述三極管開關(guān)電路包括開關(guān)三極管V1、電阻R5、電容Cl和ニ極管V2 ;所述三極管Vl基極經(jīng)電阻R5接在所述運(yùn)算放大器輸出端，發(fā)射極接ニ極管V2正扱，ニ極管V2負(fù)極接地，集電極接所述脈寬控制器同相輸入端；所述電容Cl接在所述運(yùn)算放大器輸出端和地之間。所述電流傳感器采用霍爾磁平衡傳感器。 本發(fā)明通過滯洄比較器將電流傳感器檢測到的超高壓汞燈電流信號電平與設(shè)定的基準(zhǔn)信號電平比較，并在電流超出最大安全電流吋，即電流信號電平大于等于滯洄比較器上門限電平時，通過所述滯洄比較器翻轉(zhuǎn)，使三極管開關(guān)電路導(dǎo)通，使脈寬控制器同相輸入端電平被迅速拉下，輸出脈寬變窄，輸出功率急劇下降，進(jìn)而使超高壓汞燈電流亦隨之迅速降低；當(dāng)電流信號電平減小到滯洄比較器下門限電平時，通過三極管開關(guān)電路截止，使脈寬控制器同相輸入端電平恢復(fù)至功率基準(zhǔn)電平，從而將啟動電流可靠而平穩(wěn)地限制在ー個安全范圍內(nèi)；此后，隨著發(fā)光點(diǎn)溫度的升高，燈內(nèi)阻逐漸増大，燈電壓逐漸升高，電流逐漸降低至工作電流，這樣，電流的回落完全隨燈內(nèi)阻的增大而降低，過渡過程非常平穩(wěn)，且啟動電流可通過電流基準(zhǔn)信號電路設(shè)定，解決了現(xiàn)有超高壓汞燈供電電源啟動電流不易調(diào)節(jié)，啟動到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)過渡過程電流不平穩(wěn)，超高壓汞燈容易熄滅的問題，有效地保證了超高壓汞燈能夠安全啟動，保證了光刻設(shè)備的可靠性。


圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的超高壓汞燈的啟動電流限制電路的原理框圖。圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的超高壓汞燈的啟動電流限制電路的電路原理圖； 圖3所示為包含本發(fā)明實(shí)施例提供的啟動電流限制電路的光刻設(shè)備中超高壓汞燈的
開關(guān)電源的原理框圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說明。參見圖1，該圖示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的超高壓汞燈的啟動電流限制電路的原理。為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例有關(guān)的部分。一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路，包括用于檢測超高壓汞燈電流信號的電流傳感器、電流基準(zhǔn)信號電路、滯回比較器、開關(guān)電路以及輸入端經(jīng)所述開關(guān)電路與所述滯回比較器輸出端連接，并用于接收功率控制電路輸出的功率控制信號以及功率基準(zhǔn)電路輸出的功率基準(zhǔn)信號后輸出控制信號至驅(qū)動電路的脈寬控制器；所述電流傳感器輸出端接所述滯回比較器信號輸入端；所述電流基準(zhǔn)信號電路輸出端接所述滯回比較器基準(zhǔn)輸入端；
所述滯回比較器用于通過將所述電流傳感器采樣的超高壓汞燈電流信號電平與所述電流基準(zhǔn)信號電路設(shè)定的基準(zhǔn)信號電平比較，在電流信號電平大于等于滯洄比較器上門限電平時，通過所述滯回比較器翻轉(zhuǎn)，使所述三極管開關(guān)電路導(dǎo)通，使所述脈寬控制器的同相輸入端電平迅速下降，當(dāng)電流信號電平小于等于滯洄比較器上門限電平時，所述三極管開關(guān)電路截止，使所述脈寬控制器的同相輸入端電平再恢復(fù)到設(shè)定的功率基準(zhǔn)電平，從而實(shí)現(xiàn)了限制啟動電流在ー個安全范圍內(nèi)。參見圖2所示，所述的電流基準(zhǔn)信號電路包括基準(zhǔn)電壓源Al、電位器RP1、電阻R4，電位器RPl動臂與其一端連接后接在所述基準(zhǔn)電壓源Al輸出端M2，另一端經(jīng)電阻R4接地。所述滯回比較器包括運(yùn)算放大器NI及電阻R1、R2、R3 ;所述運(yùn)算放大器NI同相輸入端經(jīng)電阻R2接所述電流傳感器TAl輸出端Ml，電阻Rl接在所述電流傳感器TAl的輸出端與地之間，電阻R3接在所述運(yùn)算放大器NI同相輸入端和輸出端之間，所述運(yùn)算放大器NI反相輸入端經(jīng)所述電位器RPl接在所述基準(zhǔn)電壓源Al輸出端，電阻R4接在所述運(yùn)算放大器NI反相輸入端和地之間。所述開關(guān)電路采用三極管開關(guān)電路，包括開關(guān)三極管V1、電阻R5、電容Cl和ニ極管V2 ;所述三極管Vl基極經(jīng)電阻R5接在所述運(yùn)算放大器NI輸出端，發(fā)射極接ニ極管V2正極，ニ極管V2負(fù)極接地，其集電極接所述脈寬控制器N2同相輸入端；所述電容Cl接在所述運(yùn)算放大器NI輸出端和地之間。本發(fā)明實(shí)施例中，優(yōu)選的，所述電流傳感器TAl采用霍爾磁平衡傳感器。優(yōu)選的，所述的基準(zhǔn)電壓源Al的型號為AD586，所述的運(yùn)算放大器NI的型號為0P07，所述的開關(guān)三極管Vl的型號為2SC9014，所述的ニ極管V2的型號為IN4148，所述脈寬控制器N2的型號為SG3524。參見圖3所示，該圖3示出了了本發(fā)明實(shí)施例提供的啟動電流限制電路與超高壓萊燈開關(guān)電源的功率控制電路、功率基準(zhǔn)電路以及驅(qū)動電路、功率變換電路的連接關(guān)系。通過將本發(fā)明實(shí)施例提供的如圖2所的示啟動電流限制電路，與所述超高壓汞燈通過圖3所示的電路連接后，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明的工作原理如下
在超高壓汞燈開關(guān)電源控制電路中，采用高靈敏度霍爾磁平衡電流傳感器TAl檢測超高壓汞燈電流信號電平Vin， 用基準(zhǔn)電壓源Al、電位器RPl以及電阻R4設(shè)定最大啟動電流信號基準(zhǔn)電平VMf，將電流信號電平Vin與電流基準(zhǔn)信號電路設(shè)定的對應(yīng)最大安全電流的基準(zhǔn)信號電平VMf，通過滯洄比較器進(jìn)行比較。當(dāng)超高壓汞燈電流超出最大安全電流，亦即電流信號電平Vin大于等于滯洄比較器上門限電平Vtu ( Vin ^ Vtu)時，滯洄比較器翻轉(zhuǎn)，開關(guān)管Vl導(dǎo)通，脈寬控制器PWM同相輸入端電平IN+被迅速拉下，輸出脈寬變窄，輸出功率急劇下降，超高壓汞燈電流亦隨之迅速降低，Vin也隨之減小；當(dāng)Vin減小至小于等于滯洄比較器下門限電平Ve (Vin ^ Vtl)吋，開關(guān)管Vl截止，脈寬控制器PWM的同相輸入端電平IN+恢復(fù)至功率基準(zhǔn)電路設(shè)定的功率基準(zhǔn)電平，這樣就可以限制啟動電流在ー個安全范圍。其中，Vtu和Vn由下式?jīng)Q定
V ~ '^2 + R3y _R2/vT1-/P3 w / R3 H
Vh為運(yùn)算放大器NI輸出最大值，Vl為運(yùn)算放大器NI輸出最小值。本發(fā)明通過滯洄比較器將電流傳感器檢測到的超高壓汞燈電流信號電平與設(shè)定的基準(zhǔn)信號電平比較，并在電流超出最大安全電流吋，即電流信號電平大于等于滯洄比較器上門限電平時，通過所述滯洄比較器翻轉(zhuǎn)，使三極管開關(guān)電路導(dǎo)通，使脈寬控制器同相輸入端電平被迅速拉下，輸出脈寬變窄，輸出功率急劇下降，進(jìn)而使超高壓汞燈電流亦隨之迅速降低；當(dāng)電流信號電平減小到滯洄比較器下門限電平時，通過三極管開關(guān)電路截止，使脈寬控制器同相輸入端電平恢復(fù)至功率基準(zhǔn)電平，從而將啟動電流可靠地限制在ー個安全范圍內(nèi)，保證了超高壓汞燈能夠安全啟動，從而保證了光刻設(shè)備的可靠性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不但實(shí)現(xiàn)了可靠地限制超高壓汞燈的啟動電流在一安全的范圍內(nèi)，而且從啟動到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，過渡過程更加平穩(wěn)，解決了現(xiàn)有超高壓汞燈供電電源啟動電流不易調(diào)節(jié)，從啟動到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，過渡過程電流不平穩(wěn)，導(dǎo)致超高壓汞燈容易熄滅的問題。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路，其特征在于，包括用于檢測超高壓汞燈電流信號的電流傳感器、電流基準(zhǔn)信號電路、滯回比較器、三極管開關(guān)電路以及輸入端經(jīng)所述三極管開關(guān)電路與所述滯回比較器輸出端連接，并用于接收功率控制電路輸出的功率控制信號以及功率基準(zhǔn)電路輸出的功率基準(zhǔn)信號后輸出控制信號至驅(qū)動電路的脈寬控制器；所述電流傳感器輸出端接所述滯回比較器信號輸入端；所述電流基準(zhǔn)信號電路輸出端接所述滯回比較器基準(zhǔn)輸入端；所述滯回比較器通過將所述電流傳感器采樣的超高壓汞燈電流信號電平與所述電流基準(zhǔn)信號電路設(shè)定的基準(zhǔn)信號電平相比較，控制所述三極管開關(guān)電路導(dǎo)通或截止來控制所述脈寬控制器同相輸入端電平下拉或恢復(fù)，控制所述超高壓汞燈啟動電流在一安全范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路，其特征在于，所述電流基準(zhǔn)信號電路包括基準(zhǔn)電壓源、電位器RPl、電阻R4，電位器RPl動臂與其一端連接后接在所述基準(zhǔn)電壓源輸出端，另一端經(jīng)電阻R4接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路，其特征在于，所述滯回比較器包括運(yùn)算放大器及電阻Rl、R2、R3;所述運(yùn)算放大器同相輸入端經(jīng)電阻R2接所述電流傳感器輸出端，電阻Rl接在所述電流傳感器的輸出端與地之間，電阻R3接在所述運(yùn)算放大器同相輸入端和輸出端之間，所述運(yùn)算放大器反相輸入端經(jīng)所述電位器RPl接在所述基準(zhǔn)電壓源輸出端，電阻R4接在所述運(yùn)算放大器反相輸入端和地之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路，其特征在于，所述三極管開關(guān)電路包括開關(guān)三極管V1、電阻R5、電容Cl和二極管V2 ;所述三極管Vl基極經(jīng)電阻R5接在所述運(yùn)算放大器輸出端，發(fā)射極接二極管V2正極，二極管V2負(fù)極接地，集電極接所述脈寬控制器同相輸入端；所述電容Cl接在所述運(yùn)算放大器輸出端和地之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求Γ4任一項(xiàng)所述的一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路，其特征在于，所述電流傳感器采用霍爾磁平衡傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光刻設(shè)備中超高壓汞燈的啟動電流限制電路，包括檢測超高壓汞燈電流信號的電流傳感器、電流基準(zhǔn)信號電路、滯回比較器、三極管開關(guān)電路及輸入端經(jīng)三極管開關(guān)電路與滯回比較器輸出端連接的脈寬控制器；滯回比較器通過將電流傳感器采樣的超高壓汞燈電流信號電平與電流基準(zhǔn)信號電路設(shè)定的基準(zhǔn)信號電平相比較，控制三極管開關(guān)電路導(dǎo)通或截止來控制脈寬控制器同相輸入端電平下拉或恢復(fù)，控制超高壓汞燈啟動電流在一安全范圍。本發(fā)明能可靠控制超高壓汞燈啟動沖擊電流在一安全范圍，并且啟動電流可通過電流基準(zhǔn)信號電路設(shè)定，超高壓汞燈從啟動到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，過渡過程平穩(wěn)，保證超高壓汞燈能夠安全啟動，保證了光刻設(shè)備可靠性。
文檔編號H05B41/36GK103052247SQ20121048008
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者劉衛(wèi)平 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所