射频激光器控制系统设计开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

随着微电子行业的迅速发展,以计算机控制的大功率射频电源在未来微电子行业上被广泛应用已经成为一种趋势。

目前我国溅射台,蚀刻机等微电子设备上依然采用电子管射频电源,由于电子管射频电源存在体积大,转换效率低,寿命短等缺点,与国外微电子设备相比,其稳定性不在一个等级上,功率稳定性相差36倍,所以急需一种具有体积小,高功率的高效率射频电源来代替电子管的射频电源。

射频电源是可以产生固定频率的正弦波、具有一定频率的高频电源,主要由射频信号源、射频功率放大器及阻抗匹配器组成,是等离子体配套电源。

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2. 国内外研究现状分析

射频电源根据采用的功率放大器类型不同,可分为电子管射频电源与晶体管射频电源(又称为全固态射频电源)。

射频功率放大器的发展较为缓慢,直到1904年电子管的出现,才开始被正式应用于各领域口,这是因为电子管从根本上解决了射频功率放大器的器件问题。

但是电子管本身存在很多问题:首先它的体积非常大,在某些精密领域限制了电子管射频电源的应用;其次电子管射频电源的寿命还不到晶体管射频电源的一半,最重要的是它的制造工艺非常复杂,因此随着晶体管的发展,电子管逐渐被淘汰。

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3. 研究的基本内容与计划

本系统将采用Dspic33ep32mc502数字信号控制器作为主控芯片,由DSC输出20KH、占空比为1%的预电离PWM信号接收外部的PWM信号,并检测其周期和占空比;当外控信号的占空比大于60%时,按照60%输出。

用18B20温控芯片,检测激光器内温度;对前向功率和反向功率进行检测,当温度过高或反向功率过大时,对激光器进行保护;利用Dspic33ep32mc502的UART异步串口模块,设计RS232接口电路,实现与外部设备的通信。

并使用protel99se或 Altium Designer完成原理图与印制电路板绘制。

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4. 研究创新点

本次毕业设计使用的是microchip公司的用Dspic33ep32mc502数字信号控制器与18B20温控芯片的组合,使用R3232串口进行连接,采用PWM方式控制激光器出光功率的小型射频激励CO2激光器,采用了一种全新的产生PWM波的方法,该方法由于采取全数字电路方式,因而抗干扰能力很强,增加了系统的可靠性和灵活性。

经试验验证,采用这种全数字控制方式后,稳定性及可靠性得到很大提高,激光器出光功率的控制精度也更高。

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