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控制布置結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)和高頻率功率發(fā)生裝置的制作方法

文檔序號(hào):12287462閱讀:191來源:國知局
控制布置結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)和高頻率功率發(fā)生裝置的制作方法

本發(fā)明涉及一種控制布置結(jié)構(gòu),尤其是一種用于控制功率和/或用于使阻抗高頻率功率發(fā)生器的輸出阻抗與負(fù)載的阻抗、尤其等離子體放電部分的阻抗阻抗匹配的控制布置結(jié)構(gòu),所述控制布置結(jié)構(gòu)包括:

a.第一控制單元,第一目標(biāo)值和第一實(shí)際值以及校正值被供給于第一控制單元,第一控制單元被設(shè)置成能在考慮校正值的情況下生成第一調(diào)整值,

b.用于確定校正值的裝置,控制值被供給于所述用于確定校正值的裝置,并且,所述用于確定校正值的裝置被設(shè)置成能在考慮控制值和默認(rèn)值的情況下確定出校正值。

此外,本發(fā)明還涉及一種控制系統(tǒng)、一種具有高頻率功率發(fā)生器的高頻率功率發(fā)生裝置、一種等離子體激發(fā)系統(tǒng)以及一種方法、尤其是一種用于控制功率和/或用于使高頻率功率發(fā)生器的輸出阻抗與負(fù)載的阻抗阻抗匹配的方法。



背景技術(shù):

在工業(yè)HF等離子體技術(shù)中,使高頻率功率源(高頻率功率發(fā)生器)的電阻抗與消耗器(consumer)、尤其等離子體放電部分匹配是一個(gè)重要的細(xì)節(jié)。通常,匹配電路承擔(dān)這一任務(wù)。在處理中,電抗部件形成轉(zhuǎn)換電路,所述轉(zhuǎn)換電路將負(fù)載的復(fù)合阻抗(通常歐姆值非常小)轉(zhuǎn)換成高頻率功率發(fā)生器的復(fù)合阻抗(通常為(50+0j)Ω)。已知的實(shí)施例是由兩個(gè)電容器以及一個(gè)線圈組成的電路。

由于消耗器(負(fù)載)的阻抗總是由于等離子體的不均勻性而變化,因此匹配電路提供了這樣的控制:該控制通常會(huì)再次調(diào)整三個(gè)電抗中的兩個(gè),以使得由高頻率功率發(fā)生器檢測到的阻抗保持不變。

然而,匹配電路具有下述缺點(diǎn):它們的可變電抗(通常為被步進(jìn)電機(jī)控制的用于較高的高頻功率的旋轉(zhuǎn)真空電容器)僅僅能夠被慢速地(在毫秒至秒的范圍內(nèi))再調(diào)整,并且此外還易于磨損。

為了能夠在時(shí)間尺度上(微秒至毫秒)更快地反應(yīng),高頻率功率發(fā)生器的激發(fā)頻率的控制本身已經(jīng)在等離子體的工業(yè)應(yīng)用中被建立。在處理中,基礎(chǔ)波的頻率(基頻的同義詞)(通常為2MHz至160MHz)以下述方式變化:使得高頻率功率發(fā)生器的阻抗與負(fù)載更好的匹配。

頻率控制的一個(gè)缺點(diǎn)在于:阻抗對(duì)于頻率的低依賴性使得影響范圍是有限的,并且高頻率功率發(fā)生器的頻率范圍也通常是有限的。頻率控制的另外的缺點(diǎn)在于:其固有就不可能平衡負(fù)載的每個(gè)阻抗值,這是因?yàn)轭l率軸線僅僅是一個(gè)一維值,但是由于復(fù)合的并由此二維的阻抗的轉(zhuǎn)換卻需要兩個(gè)非線性依賴的參數(shù)。

由于這些原因,通常附加地需要被控制的匹配電路。頻率控制能平衡快速的等離子體變化,同時(shí)匹配電路可以轉(zhuǎn)換寬的二維阻抗范圍并由此承擔(dān)基本的阻抗匹配。

采用兩種獨(dú)立的控制是復(fù)雜的。最好的辦法是,兩個(gè)控制電路總收益形成高臺(tái),控制在每個(gè)發(fā)現(xiàn)的位置處保持穩(wěn)定。甚至,低公差比如偏離電壓或數(shù)字中間計(jì)算中的舍入誤差可能導(dǎo)致控制彼此建立依賴,而這僅僅在達(dá)到控制極限時(shí)才會(huì)停止。例如,頻率的再調(diào)整可能導(dǎo)致匹配電路控制它的電抗,而匹配電路的電抗的控制進(jìn)而導(dǎo)致頻率的重新的再調(diào)整,并以此繼續(xù),直至電抗之一不能被進(jìn)一步再調(diào)整或者直至達(dá)到頻率范圍的極限。

由此,難以達(dá)到阻抗匹配穩(wěn)定的狀態(tài)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

因此,本發(fā)明的目的在于給出一種阻抗匹配的方式,利用該方式可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的阻抗匹配狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面,該目標(biāo)是通一種控制布置結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,所述控制布置結(jié)構(gòu)尤其用于控制功率和/或使高頻率功率發(fā)生器的輸出阻抗與負(fù)載、尤其是等離子體放電部分的阻抗的阻抗匹配,所述控制布置結(jié)構(gòu)包括:

a.第一控制單元,第一目標(biāo)值和第一實(shí)際值以及校正值被供給于所述第一控制單元,所述第一控制單元被設(shè)置成能在考慮所述校正值的情況下生成第一調(diào)整值,

b.用于確定校正值的裝置,控制值被供給于該裝置,而且,該裝置設(shè)置成能在考慮所述控制值和默認(rèn)值的情況下確定所述校正值,

c.所述用于確定校正值的裝置和所述第一控制單元被設(shè)計(jì)成使得:當(dāng)所述控制值偏離所述默認(rèn)值時(shí),所述校正值影響所述第一控制單元,以使得在所述第一控制單元的調(diào)整狀態(tài)下所述第一實(shí)際值偏離所述第一目標(biāo)值。

根據(jù)本發(fā)明,控制沒有像通常那樣設(shè)計(jì)成使得第一調(diào)整值被生成,以使得調(diào)整后的狀態(tài)下的實(shí)際測量值等于目標(biāo)值,而是,特意使得實(shí)際值與目標(biāo)值之間存在偏差。例如,被消耗器、例如等離子體放電部分所反射的功率Pr可以作為第一實(shí)際值被檢測。所述反射功率應(yīng)當(dāng)盡可能的小。因此,可以將例如0W的反射功率設(shè)置為第一目標(biāo)值。

為了匹配阻抗,可以將基頻設(shè)置成可變的。第一調(diào)整值由此可以以下述方式生成:通過所述第一調(diào)整值調(diào)整基頻而沒有精確地實(shí)現(xiàn)0W的反射功率。這會(huì)由于下述原因而發(fā)生:在用于確定校正值的裝置中生成對(duì)應(yīng)的校正值,該校正值在確定第一調(diào)整值時(shí)被考慮。為此,例如第一調(diào)整值自身可以作為控制值被供給。然而,與調(diào)整值相關(guān)的另外的變量也可以作為控制值被供給于用于確定校正值的裝置。所述另外的變量例如可以是被調(diào)整值所調(diào)整的測量頻率。然而,所述控制值還可以是被匹配電路中的調(diào)整值、例如匹配電路中的電抗尤其電容的調(diào)整所影響的變量。在處理中,所述調(diào)整值可以是用于匹配電路的調(diào)整值,尤其是用于匹配電路中的電抗的調(diào)整值。然而,第一調(diào)整值還可以為用于調(diào)整頻率的默認(rèn)值,并由于它對(duì)頻率的作用同樣間接地影響匹配電路、尤其是電抗。由此可見,控制值可以是第一調(diào)整值或被第一調(diào)整值直接或間接地影響的變量。

由于實(shí)際值也通常被第二控制布置結(jié)構(gòu)、例如控制匹配電路的控制布置結(jié)構(gòu)影響,因此上述過程意味著能夠在總體上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的阻抗匹配。

由于根據(jù)本發(fā)明的控制布置結(jié)構(gòu),高頻率功率發(fā)生器的頻率由此沒有致力于最小控制偏差,而是具有朝向優(yōu)選的頻率(默認(rèn)值)的傾向,并且,由于這種特意的小失配,使得匹配電路的控制總是具有與控制同樣的激勵(lì),直至當(dāng)前頻率最終與優(yōu)選的頻率再次匹配。

如上所述,校正值可以是第一調(diào)整值。

然而,校正值也可以是確定出的實(shí)際值,該實(shí)際值根據(jù)第一調(diào)整值調(diào)整自己。

第一調(diào)整值可以是高頻率功率發(fā)生器的頻率的調(diào)整值。

第一調(diào)整值可以是匹配電路的一構(gòu)件的一變量的調(diào)整值,尤其是電抗的調(diào)整值,優(yōu)選是電容的調(diào)整值。

校正值可以是高頻率功率發(fā)生器的確定出的頻率。

特別地,用于確定校正值的裝置和第一控制單元可以以下述方式設(shè)計(jì):當(dāng)控制值偏離默認(rèn)值時(shí),校正值影響第一控制單元,以使得在第一控制單元的調(diào)整狀態(tài)下第一實(shí)際值由于校正值的影響而偏離第一目標(biāo)值。尤其,在第一控制單元的調(diào)整狀態(tài)下第一目標(biāo)值可以由于校正值的影響而被修正。

校正值可以是一確定出的變量或者第二控制布置結(jié)構(gòu)對(duì)于該變量的調(diào)整值。在處理中,校正值可以是匹配電路的一構(gòu)件的一變量,尤其是電抗,優(yōu)選為電容。

在處理中,校正值也可以間接地與第一調(diào)整值相關(guān)。第一調(diào)整值例如可以是高頻率功率發(fā)生器的頻率的調(diào)整值,而校正值可以是一確定出的變量或者第二控制布置結(jié)構(gòu)對(duì)于變量的調(diào)整值。在處理中,該變量可以是匹配電路的一構(gòu)件的變量,尤其是電抗,優(yōu)選為電容。

根據(jù)本發(fā)明的控制布置結(jié)構(gòu)還可以提供不設(shè)置上述第二控制布置結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。也即,根據(jù)本發(fā)明的控制布置結(jié)構(gòu)自身就可以實(shí)現(xiàn)效率提高。高頻率功率發(fā)生器可以允許具有反射功率并由此能夠在它的工作頻率范圍內(nèi)更高效地工作,以使得反射功率所造成的損失遠(yuǎn)大于所補(bǔ)償?shù)摹?/p>

此外,可以穩(wěn)定地控制阻抗匹配,這尤其發(fā)生下述情況下:外部匹配電路的另外的控制影響內(nèi)部控制(即影響頻率的控制)。

用于確定校正值的裝置可以設(shè)置成能確定校正值,以減小校正值相對(duì)于默認(rèn)值的偏差。例如,基頻可以被設(shè)置成默認(rèn)值并且高頻率功率發(fā)生器的被檢測到的當(dāng)前基頻可以用作校正值。因此,用于確定校正值的裝置試圖減小當(dāng)前基頻相對(duì)于默認(rèn)基頻的偏差。由此,避免調(diào)整后的基頻到達(dá)允許的頻率范圍之外。不但單一種信號(hào)頻率可以被用作默認(rèn)值,而且頻率范圍也可以被使用。

除了將頻率用作默認(rèn)值之外,還能夠想到將匹配電路的電抗設(shè)置為默認(rèn)值或者甚至將匹配電路的電容器的設(shè)定設(shè)置為默認(rèn)值。

第一調(diào)整值可以用來調(diào)整匹配電路及其電抗,以使得第一實(shí)際值例如反射功率以目標(biāo)方式相對(duì)于目標(biāo)值具有偏差。

控制值可以對(duì)應(yīng)于匹配電路的當(dāng)前檢測到的電抗。

控制單元可包括積分器,尤其是數(shù)字積分器。

校正值可以被加以或乘以積分器的積分量。尤其,校正值由此可以在積分器的反饋回路中被增大或倍增。在處理中,例如,在控制值等于默認(rèn)值的情況下,例如當(dāng)檢測到的基頻或該基頻的調(diào)整值等于默認(rèn)頻率時(shí),校正值可以為0(零)?!翱刂浦禍p去默認(rèn)值”得到的差越大,校正值可以負(fù)得越多。

當(dāng)“默認(rèn)值減去控制值”得到的差越大時(shí),校正值可以正得越多。

如果操縱被執(zhí)行,積分器可以被恒定地影響,以使得控制偏愛默認(rèn)值的方向并由此偏愛例如特定的頻率的方向;也即,在正偏差的情況下,積分器的量(content)恒定地略微減??;在負(fù)頻率偏差的情況下,積分器的量恒定地略微增大。

控制單元可包括比例控制器,校正值被供給于所述比例控制器。當(dāng)前頻率相對(duì)于優(yōu)選的或特定的頻率的偏差的絕對(duì)值越大,校正值對(duì)第一實(shí)際值和第一目標(biāo)值的偏差減小得越多。

校正值可以是關(guān)于默認(rèn)值和控制值兩者的偏差的函數(shù),尤其線性函數(shù)或二次函數(shù)或任何其它期待的函數(shù)。

用于確定校正值的裝置可以設(shè)計(jì)成另外的控制單元,校正值可以是另外的調(diào)整值,默認(rèn)值是另外的目標(biāo)值并且控制值是另外的實(shí)際值。例如,所述另外的控制單元可以被設(shè)置成能控制頻率。替代地,所述另外的控制單元可以設(shè)計(jì)成能控制匹配電路(即所謂的匹配盒)的一構(gòu)件、尤其是電抗部件。

致動(dòng)用于確定校正值的裝置的控制單元和/或致動(dòng)第一控制單元的控制單元可以被提供。例如,該控制單元可以干涉以將頻率偏差從期待的基頻帶向期待的范圍。

此外,包括根據(jù)本發(fā)明的第一控制布置結(jié)構(gòu)并包括第二控制布置結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。第一實(shí)際值或與第一實(shí)際值相關(guān)的實(shí)際變量可以供給于第二控制布置結(jié)構(gòu),第二控制布置結(jié)構(gòu)可以被設(shè)置成能生成第二調(diào)整值。例如,第一控制布置結(jié)構(gòu)可以被設(shè)置能控制高頻率功率發(fā)生器的輸出處的反射功率,其中,第一控制單元正是用于該目的。所述另外的控制單元、即用于確定校正值的裝置可以被提供以控制基頻。第二控制布置結(jié)構(gòu)同樣可以被設(shè)置成能控制高頻率功率發(fā)生器的輸出處的反射功率或者與反射功率的相關(guān)的變量。尤其,外部匹配電路可以被提供,所述外部匹配電路利用單獨(dú)的測量裝置檢測反射功率或與反射功率相關(guān)的變量。該變量尤其采用以下述方式來控制:調(diào)整并控制匹配電路的一構(gòu)件、尤其是電抗構(gòu)件、優(yōu)選為電容器。

第二調(diào)整值被提供以相應(yīng)地調(diào)整所述構(gòu)件。

當(dāng)然,能夠想到利用第一控制布置結(jié)構(gòu)來控制匹配電路的一構(gòu)件,尤其是電抗構(gòu)件,優(yōu)選為電容器,并利用第二控制布置結(jié)構(gòu)來控制高頻率功率發(fā)生器的激發(fā)頻率和基頻。

此外,包括高頻率功率發(fā)生器和測量裝置、并包括根據(jù)本發(fā)明的控制布置結(jié)構(gòu)的高頻率發(fā)生裝置落入本發(fā)明的范圍內(nèi),其中,所述測量裝置用于確定第一實(shí)際值。

在處理中,第一調(diào)整值可以設(shè)置成能影響高頻率功率發(fā)生器的頻率。

此外,包括高頻率功率發(fā)生器和用于確定第一實(shí)際值的測量裝置、并包括根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的高頻率發(fā)生裝置落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

本發(fā)明還包括一種等離子體激發(fā)系統(tǒng),所述等離子體激發(fā)系統(tǒng)具有高頻率功率發(fā)生器、等離子體放電部分、以及用于確定第一實(shí)際值的測量裝置,所述等離子體放電部分連接至高頻率功率發(fā)生器以使得所述等離子體放電部分被供給以由高頻率功率發(fā)生器生成的功率,并且,所述等離子體激發(fā)系統(tǒng)還包括根據(jù)本發(fā)明的控制布置結(jié)構(gòu)。

還落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是一種等離子體激發(fā)系統(tǒng),所述等離子體激發(fā)系統(tǒng)具有高頻率功率發(fā)生器、等離子體放電部分和測量裝置,所述等離子體放電部分連接至高頻率功率發(fā)生器,以使得所述等離子體放電部分可以被供給以由高頻率功率發(fā)生器生成的功率,所述測量裝置用于確定第一實(shí)際值,并且所述離子體激發(fā)系統(tǒng)還包括根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)。

本發(fā)明還涉及一種方法,尤其是一種用于控制輸出和/或使高頻率功率發(fā)生器的輸出阻抗與負(fù)載的阻抗、尤其與等離子體放電部分的阻抗匹配的方法,所述方法包括下述方法步驟:

a.從第一目標(biāo)值、第一實(shí)際值和校正值生成第一控制單元的第一調(diào)整值,

b.從控制值和默認(rèn)值確定出校正值,

c.校正值被生成,以使得:當(dāng)控制值偏離默認(rèn)值時(shí),在第一控制單元的調(diào)整狀態(tài)下第一實(shí)際值偏離第一目標(biāo)值。

由于該過程,穩(wěn)定了阻抗匹配的調(diào)整。

替代地或附加地,第一調(diào)整值可以設(shè)置成能被控制手段監(jiān)測,并且校正值能夠設(shè)置成能參考第一調(diào)整值來確定。

此外,第一調(diào)整值的生成和校正值的確定能夠設(shè)置成在第一控制布置結(jié)構(gòu)中執(zhí)行,并且第一實(shí)際值或與第一實(shí)際值相關(guān)的值能夠設(shè)置成還能夠被第二控制布置結(jié)構(gòu)控制。在處理中,兩個(gè)控制布置結(jié)構(gòu)中的控制方向可以自愿(consensually)(同步)地確定。在自愿控制的情況下,尤其可以將第一控制布置結(jié)構(gòu)的第一控制單元設(shè)置成包括用于確定控制偏差的裝置,第一實(shí)際值和第一目標(biāo)值被供給于該裝置,并且該裝置設(shè)置成能從第一實(shí)際值和第一目標(biāo)值確定控制偏差,所述控制偏差在確定第一調(diào)整值中被考慮。

替代地,能夠想到的是,控制方向被連續(xù)(consecutively)地、即利用試錯(cuò)的方法確定。在連續(xù)控制的情況下,錯(cuò)誤的大小在量和正負(fù)方面不需要被同時(shí)確定,而是,利用試錯(cuò)方法(更好/更差匹配)分別確定頻率或電抗各自的控制方向。例如,可以進(jìn)行背離最佳匹配的頻率、朝向優(yōu)選的頻率的頻率調(diào)節(jié),直至達(dá)到這種頻率偏離的可接受的失配。該方向由逐步嘗試所確定的匹配走向中的升高來限定。

如果第一控制布置結(jié)構(gòu)用來調(diào)整匹配電路的電抗的話,那么優(yōu)選地操縱匹配電路的電抗,所述電抗的設(shè)置在很大程度上取決于基頻的阻抗。

尤其,當(dāng)控制值偏離默認(rèn)值時(shí),在第一控制單元的調(diào)整狀態(tài)下第一實(shí)際值由于校正值的影響而相對(duì)于第一目標(biāo)值偏離。尤其,在第一控制單元的調(diào)整的狀態(tài)下,第一實(shí)際值可以通過校正值的影響而被修正。

本發(fā)明的更多的特征和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明的實(shí)施例的參考附圖的下述詳細(xì)說明中以及從權(quán)利要求中發(fā)現(xiàn),所述附圖示出本發(fā)明的基本細(xì)節(jié)。附圖中示出的特征不一定理解成按比例繪制,而是采用使根據(jù)本發(fā)明的特定特征可以清楚可見的方式示出。本發(fā)明的各變型例中的各種特征可以自己單獨(dú)實(shí)施,或者以期待的組合的方式多個(gè)一起實(shí)施。

附圖說明

本發(fā)明的實(shí)施例在下文中予以更詳細(xì)的說明并在附圖中被示出,所述附圖為:

圖1a至1d示意性示出等離子體激發(fā)系統(tǒng)的四個(gè)實(shí)施例;

圖2a至2d示意性示出等離子體激發(fā)系統(tǒng)的另外四個(gè)實(shí)施例;

圖3為示出本發(fā)明的效果的圖表;

圖4為積分器的第一實(shí)施例;

圖5為積分器的第二實(shí)施例;

圖6為積分器的第三實(shí)施例;

圖7控制手段的一實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

圖1a至1d示出具有高頻率發(fā)生裝置2的等離子體激發(fā)系統(tǒng)1的四個(gè)第一實(shí)施例,所述高頻率發(fā)生裝置2包括高頻率功率發(fā)生器3、第一測量裝置4和第二測量裝置5以及第一控制布置結(jié)構(gòu)6。此外,高頻率功率發(fā)生器3、第一、第二測量裝置4、5是高頻率氣體放電裝置7的一部分,所述高頻率氣體放電裝置7還包括等離子體腔8、匹配電路9和第三測量裝置20。

此外,圖1a至1d均示出控制系統(tǒng)10,所述控制系統(tǒng)10除了第一控制布置結(jié)構(gòu)6之外還具有第二控制布置結(jié)構(gòu)11。在處理中,第一控制布置結(jié)構(gòu)6控制高頻率功率發(fā)生器3、尤其控制高頻率功率發(fā)生器3的頻率,尤其為了根據(jù)匹配電路9和等離子體腔8所組成的組合的輸入阻抗調(diào)整高頻率功率發(fā)生器3的輸出阻抗。第二控制布置結(jié)構(gòu)11控制匹配電路9,尤其至少控制匹配電路9中的電抗。所述第二控制布置結(jié)構(gòu)11例如可以為匹配電路9中的電容器。第二控制布置結(jié)構(gòu)11從第一測量裝置4接收測量信號(hào)作為實(shí)際值。第二控制布置結(jié)構(gòu)11還能夠接收借助另外的測量裝置19在匹配電路9中測得的信號(hào)以作為測量信號(hào),例如電壓、電流、阻抗和/或相位關(guān)系。然而,圖1a至1d和2a至2d示出的第三測量裝置20沒有旨在代表這種測量裝置,而是代表用于檢測電抗的調(diào)整的測量裝置,所述電抗是通過控制布置結(jié)構(gòu)11調(diào)整的。這將在圖1c和2b相關(guān)的描述中予以更詳細(xì)的說明。

第二控制布置結(jié)構(gòu)11可以與匹配電路9以及另外的測量裝置19一起共同容置在殼體、尤其是金屬殼體中。匹配電路9可以設(shè)計(jì)成能夠被空氣或流體冷卻。

為了能夠以低損耗的方式向等離子體腔8中的等離子體放電部分供給高頻率功率,高頻率功率發(fā)生器3的輸出阻抗與等離子體放電部分和匹配電路的所組成的組合的輸入阻抗匹配。根據(jù)本發(fā)明,第一控制布置結(jié)構(gòu)6被提供并連接至第一測量裝置4。通過第一測量裝置4能夠確定高頻率功率發(fā)生器3的輸出處的測量值。例如,等離子體腔8中的等離子體放電部分所反射的功率或者反射功率的變化被檢測。在處理中,反射功率的變化可以通過頻率本身來改變。為此,可以調(diào)制頻率。

第一實(shí)際值12被供給于第一控制單元13。第一控制單元13還被供給以第一目標(biāo)值14和校正值15。

在考慮這些變量的情況下,第一調(diào)整值22由第一控制單元13生成并供給于高頻率功率發(fā)生器3。用于確定校正值的裝置16被供給以控制值24和默認(rèn)值17。在處理中,所述用于確定校正值的裝置16和第一控制單元13設(shè)計(jì)成:當(dāng)?shù)谝徽{(diào)整值22偏離默認(rèn)值17時(shí),校正值15影響第一控制單元13,以當(dāng)控制值24和默認(rèn)值17不同時(shí)在第一控制單元13的調(diào)整狀態(tài)下第一實(shí)際值12偏離第一目標(biāo)值14。

在圖1a至1d的實(shí)施例中,第一測量裝置4的測量值作為第一實(shí)際值12被供給于第一控制單元13。

在圖1a和1b示出的實(shí)施例中,控制值24可以是高頻率功率發(fā)生器3的激發(fā)信號(hào)的頻率。對(duì)應(yīng)地,默認(rèn)值17可以是優(yōu)選的頻率,尤其是激發(fā)信號(hào)的期待的基頻并由此是高頻率功率發(fā)生器3的高頻率功率信號(hào)的期待的基頻。

在圖1a示出的實(shí)施例中,控制值24是第一調(diào)整值22。在圖1b示出的實(shí)施例中,控制值24是被第一調(diào)整值22所調(diào)整的變量的、由第二測量裝置5所測得的實(shí)際值,也即例如高頻率功率發(fā)生器3的頻率。

由此可見,由于根據(jù)本發(fā)明的第一控制布置結(jié)構(gòu)6,高頻率功率發(fā)生器3的頻率沒有被優(yōu)選地調(diào)頻以阻抗匹配,而是具有傾向于默認(rèn)值17、也即傾向于優(yōu)選的頻率的趨勢,從而使得例如:由于特意的失配,匹配電路9的控制通常具有類似于控制的激勵(lì)。這甚至?xí)?dǎo)致控制值24、即比如當(dāng)前頻率與默認(rèn)值17、即例如優(yōu)選的頻率再次匹配。

為了控制匹配電路9,第二控制布置結(jié)構(gòu)11可以被提供,所述第二控制布置結(jié)構(gòu)11被供給以第二實(shí)際值27,第二實(shí)際值27同樣可以是反射功率并與由第一測量裝置4確定的測量值匹配或相關(guān)。還能夠并且更常規(guī)的是,第二控制布置結(jié)構(gòu)11可以接收在匹配電路9中測得的信號(hào)作為第二實(shí)際值27,例如電壓、電流、阻抗和/或相位關(guān)系。然而,為了清楚起見,這沒有在附圖中示出。

此外,第二控制布置結(jié)構(gòu)11可以被供給以第二目標(biāo)值26。根據(jù)第二實(shí)際值27和第二目標(biāo)值26,可以生成第二調(diào)整值28,第二調(diào)整值28繼而被供給于匹配電路9,以例如調(diào)整那里的電抗,尤其調(diào)整電容器,并由此改善阻抗匹配性。

第一控制單元13可包括用于確定控制偏差的裝置21,所述裝置21被供給以第一實(shí)際值12和第一目標(biāo)值14并設(shè)置成能從第一實(shí)際值12和第一目標(biāo)值來確定控制偏差,所述控制偏差在確定第一調(diào)整值22時(shí)被考慮。如果提供用于確定控制偏差的裝置21的話,那么可以執(zhí)行自愿(德語:konsensuelle)控制。如果沒有提供確定出控制偏差的話,那么可以執(zhí)行連續(xù)控制,在所述連續(xù)控制中,利用試錯(cuò)的方法(trial and error,即更好/更差匹配的方法)通過頻率遞變來確定控制方向。背離最佳匹配的頻率、朝向由默認(rèn)值17限定的頻率的頻率調(diào)節(jié)被執(zhí)行,直至建立該頻率偏離的可接受的匹配。方向是由逐步嘗試所限定的匹配走向中的升高來限定。

在圖1c的實(shí)施例中,用于確定校正值的裝置16被供給以被控制布置結(jié)構(gòu)11所調(diào)整的構(gòu)件的調(diào)整結(jié)果(作為控制值24),該調(diào)整結(jié)果由第三測量裝置20測得。該調(diào)整結(jié)果例如可以是匹配電路9中的一構(gòu)件的調(diào)整結(jié)果,尤其是發(fā)生裝置的調(diào)整結(jié)果,優(yōu)選為電容的調(diào)整結(jié)果。在圖1d的實(shí)施例中,用于確定校正值的裝置16被供給以由第二控制布置結(jié)構(gòu)11確定的用于調(diào)整所述構(gòu)件的第二調(diào)整值28(作為控制值24),所述構(gòu)件被控制布置結(jié)構(gòu)11調(diào)整。該調(diào)整結(jié)果例如可以是匹配電路9中的一構(gòu)件的調(diào)整結(jié)果,尤其是發(fā)生裝置的調(diào)整結(jié)果,優(yōu)選是電容的調(diào)整結(jié)果。在圖1c和1d的實(shí)施例的情況下,默認(rèn)值17是該構(gòu)件的調(diào)整結(jié)果的優(yōu)選的值或值范圍。

圖2a至2d是等離子體激發(fā)系統(tǒng)1另外的實(shí)施例的示意圖。在這些實(shí)施例中,第一控制布置結(jié)構(gòu)6配屬于匹配電路9,而第二控制布置結(jié)構(gòu)11配屬于高頻率功率發(fā)生器3。圖2和圖1中對(duì)應(yīng)的元件具有相同的附圖標(biāo)記。

在圖2a至2d示出的實(shí)施例中,反射功率或反射功率的變化在測量裝置4中檢測并被用作第一實(shí)際值12。還能夠并且更常規(guī)的是,使得在匹配電路9中所測量的信號(hào)、例如電壓、電流、阻抗和/或相位關(guān)系被另外的測量裝置19檢測并用作第一實(shí)際值12。

例如,匹配電路9中一構(gòu)件的調(diào)整結(jié)果、尤其發(fā)生裝置的調(diào)整結(jié)果、優(yōu)選電容器的調(diào)整結(jié)果作為第一調(diào)整值22被確定。

在圖2a至2d的實(shí)施例中,第二控制布置結(jié)構(gòu)11控制高頻率功率發(fā)生器3的頻率。為此,由第一測量裝置4檢測的并與反射功率相關(guān)的測量值作為第二實(shí)際值27被供給于該控制布置結(jié)構(gòu)。例如,等于0(零)的反射功率被預(yù)先設(shè)定以作為目標(biāo)值26用于所述控制布置結(jié)構(gòu)。該控制布置結(jié)構(gòu)確定用于高頻率功率發(fā)生器3的、作為第二調(diào)整值28的頻率默認(rèn)值(調(diào)整值)。

在圖2a的實(shí)施例中,用于確定校正值的裝置16被供給以作為控制值24的第一調(diào)整值22,第一調(diào)整值22是由第一控制布置結(jié)構(gòu)6確定的以用于調(diào)整被控制布置結(jié)構(gòu)6所調(diào)整的構(gòu)件。第一調(diào)整值22例如可以是匹配電路9中的一構(gòu)件的調(diào)整結(jié)果,尤其是發(fā)生裝置的調(diào)整結(jié)果,優(yōu)選是電容器的調(diào)整結(jié)果。

在圖2b的實(shí)施例中,用于確定校正值的裝置16被供給以由控制布置結(jié)構(gòu)11調(diào)整的構(gòu)件的調(diào)整結(jié)果(作為控制值24),所述調(diào)整結(jié)果由第三測量裝置20確定。所述調(diào)整結(jié)果例如可以是匹配電路9中的一構(gòu)件的調(diào)整結(jié)果,尤其是發(fā)生裝置的調(diào)整結(jié)果,優(yōu)選為電容的調(diào)整結(jié)果。在圖2a和2b的實(shí)施例中,默認(rèn)值17是該構(gòu)件的調(diào)整結(jié)果的優(yōu)選的值或值范圍。

在圖2c至2d的實(shí)施例中,與測量頻率或測量頻率的調(diào)整值相關(guān)的控制值24被供給。由此,默認(rèn)值17可以是優(yōu)選的頻率或頻率范圍,尤其是激發(fā)信號(hào)的期待的基頻并因此是高頻率功率發(fā)生器3的高頻率功率信號(hào)的期待的基頻。

在圖1a至2d的實(shí)施例中,控制手段29被提供,所述控制手段29控制用于確定校正值的裝置16和/或控制第一控制單元13。例如,控制手段29可以介入以將相對(duì)于期待的基頻的頻率偏差帶到期待的范圍內(nèi)。控制手段29可以是高頻率發(fā)生裝置2的一部分??刂剖侄?9也可以布置在高頻率發(fā)生裝置2外??刂剖侄?9可以是控制系統(tǒng)10的一部分。控制手段29也可以布置在控制系統(tǒng)10外??刂剖侄慰梢允菆D7的實(shí)施例中所描述的控制手段。

圖3展示了本發(fā)明的效果。頻率表示在水平軸線上,在此記錄了13.1至14.2MHz的頻率范圍。豎直軸線對(duì)應(yīng)于反射功率Pr或?qū)?yīng)于正比于反射功率Pr的信號(hào)。曲線25表示隨著頻率的變化在負(fù)載上、例如等離子體放電部分上的所反射的功率。優(yōu)選的頻率、即默認(rèn)值17(例如在實(shí)施例中為13.56MHz)位于位置31處。在該點(diǎn)上,由于最佳匹配而沒有出現(xiàn)反射功率。然而,如果改變高頻率功率發(fā)生器3處的負(fù)載、即等離子體放電部分的阻抗,那么曲線25移動(dòng)至曲線26。頻率相對(duì)于最初保持不變。由此,反射功率在點(diǎn)32處增加。目前,傳統(tǒng)地,頻率控制會(huì)控制在點(diǎn)33處而不考慮校正值15。然而,根據(jù)本發(fā)明,校正被啟動(dòng)并由此所述頻率控制會(huì)控制在點(diǎn)34處以特意使反射功率出現(xiàn)。這使得第二控制布置結(jié)構(gòu)11被驅(qū)使以重置匹配電路9。

第一控制單元可以以不同的方式構(gòu)造。例如,第一控制單元可包括PI控制器或PID控制器。PI控制器的積分器或PID控制器的積分器可以以不同的方式構(gòu)造。積分器的不同實(shí)施例在圖4至6中示出。

圖4示出積分器40,控制偏差在點(diǎn)41處被供給于積分器40。反饋回路43連接求和單元42,在所述反饋回路中加法器44被提供,積分量在加法器44與校正值15相加。在處理中,如果確定出的實(shí)際頻率與特定的頻率匹配,校正值可以等于0。對(duì)于其它頻率,校正值可以是<0or>0。

積分器40’的另外的實(shí)施例在圖5中示出。在該情況下,倍增器50被提供在反饋回路43中,校正值15在倍增器50被乘以積分量。由此,積分器被恒定地影響,以使得向著優(yōu)選的頻率(默認(rèn)值)的控制是優(yōu)選的。

在根據(jù)圖6的積分器40"的實(shí)施例的情況下,加法器51位于求和單元42上游。因此,與校正值15相加在求和單元42之前執(zhí)行。因此,所述控制偏差的校準(zhǔn)被執(zhí)行。校正值對(duì)于優(yōu)選的頻率優(yōu)選為0,對(duì)于其它頻率優(yōu)選為<0and>0。

高頻率功率發(fā)生器3和高頻率發(fā)生裝置2中的均可容置在殼體、尤其是金屬殼體中,并具有電源連接部。一個(gè)或一個(gè)以上組件可以布置在這兩種裝置中。組件可以安裝在金屬基體上和/或電路板上。此外,通風(fēng)連接部可以被提供以用于空氣循環(huán)和冷卻。此外,高頻率發(fā)生裝置2和高頻率功率發(fā)生器3可以具有各種連接部、例如冷卻劑連接部或用于與外部構(gòu)件電連接的連接部。

第一控制布置結(jié)構(gòu)6、控制系統(tǒng)10第二控制布置結(jié)構(gòu)11可以設(shè)計(jì)成模擬控制系統(tǒng)或控制布置結(jié)構(gòu)、或尤其設(shè)計(jì)成數(shù)字控制系統(tǒng)或控制布置結(jié)構(gòu)。為此,測量信號(hào)被過濾、采樣和數(shù)字化。數(shù)字控制系統(tǒng)或控制布置結(jié)構(gòu)可以在微處理器、例如數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或可編程的邏輯裝置(PLD)尤其在FPGA中實(shí)現(xiàn)。采用這種方式,控制系統(tǒng)或控制布置結(jié)構(gòu)可以尤為快速地工作。

圖7是控制系統(tǒng)600的一實(shí)施例的示意圖,所述控制系統(tǒng)600適于執(zhí)行指令以在本發(fā)明的裝置中的一個(gè)中執(zhí)行所述方法的一個(gè)或一個(gè)以上方面。例如,控制系統(tǒng)600可以用來實(shí)現(xiàn)從圖1a至2d的控制手段29。圖7中的構(gòu)件應(yīng)該理解為示例而沒有限制用來執(zhí)行本發(fā)明的具體實(shí)施例的硬件、軟件、固件、嵌入式邏輯構(gòu)件或由多個(gè)這些構(gòu)件所組成的組合的使用或功能的范圍。圖示的構(gòu)件中的一些或全部可以是控制系統(tǒng)600的一部分。

在該實(shí)施例中,控制系統(tǒng)600包含有至少一個(gè)處理器601,比如中央處理單元(CPU,DSP)或可編程的邏輯裝置(PLD,F(xiàn)PGA)。控制系統(tǒng)600還可以包括工作存儲(chǔ)器603和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器608,工作存儲(chǔ)器603和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器608通過總線640相互通信并與其它構(gòu)件通信??偩€640還可以將顯示裝置632、一個(gè)或一個(gè)以上輸入裝置633、一個(gè)或一個(gè)以上輸出裝置634、一個(gè)或一個(gè)以上存儲(chǔ)裝置635以及各種存儲(chǔ)介質(zhì)636彼此連接并連接至處理器601、工作存儲(chǔ)器603和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器608中的一個(gè)或一個(gè)以上裝置。所有的這些元件可以直接耦接至總線640或借助一個(gè)或一個(gè)以上接口622、623、624、625、626或適配器耦接至總線640。

控制系統(tǒng)600可以具有任何適合的物理形式,包括但不局限于:一個(gè)或一個(gè)以上集成電路(IC)、印刷電路板(PCB)、移動(dòng)手機(jī)、膝上型或筆記本計(jì)算機(jī)、分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算網(wǎng)格或服務(wù)器。處理器601或中央處理單元(CPU)包含有高速緩沖的存儲(chǔ)單元602(如果適用的話),以用于命令、數(shù)據(jù)或處理器地址的臨時(shí)本地存儲(chǔ)。處理器601構(gòu)造成能幫助執(zhí)行存儲(chǔ)在至少一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)上的指令。

存儲(chǔ)器603可包括各種構(gòu)件,包括但不局限于:隨機(jī)訪問的存儲(chǔ)構(gòu)件(例如RAM 604,尤其是靜態(tài)RAM(SRAM)、動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)等)、只讀構(gòu)件(例如ROM 605)、和這些構(gòu)件的任何的期待的組合。ROM 605還可以用于與一個(gè)或多個(gè)處理器601進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的單向通信,而RAM 604還可以用于與一個(gè)或多個(gè)處理器601進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的雙向通信。

只讀存儲(chǔ)器608選擇性地通過存儲(chǔ)器控制單元607與一個(gè)或多個(gè)處理器601雙向連接。只讀存儲(chǔ)器608提供附加的存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)器608可以用來存儲(chǔ)操作系統(tǒng)609、程序610、數(shù)據(jù)611、應(yīng)用612、以及應(yīng)用程序等。通常但必然的是,存儲(chǔ)器608是比主存儲(chǔ)器(例如存儲(chǔ)器603)慢的次級(jí)存儲(chǔ)介質(zhì)(比如硬盤)。存儲(chǔ)器608例如還可包括磁存儲(chǔ)裝置、光學(xué)存儲(chǔ)裝置或晶體管化的存儲(chǔ)裝置、固態(tài)存儲(chǔ)裝置(例如基于閃存的系統(tǒng))或這些裝置的任意組合。在適當(dāng)?shù)那闆r下,信息存儲(chǔ)器608可以作為虛擬存儲(chǔ)器集成在存儲(chǔ)器603中。

總線640連接大量的子系統(tǒng)??偩€640可以是多種利用大量的總線架構(gòu)的總線結(jié)構(gòu)中的任何一種,例如記憶總線、記憶控制器、外圍總線、本地總線以及其所有的組合。信息和數(shù)據(jù)還可以通過顯示裝置632顯示。顯示裝置632的示例包括但不局限于:液晶顯示器(LCD)、有機(jī)液晶顯示器(OLED)、陰極射線管(CRT)、等離子體顯示器或其任意組合。顯示裝置632可以通過總線640連接至處理器(多個(gè)處理器)601、存儲(chǔ)裝置603和608、輸入裝置633、以及其它構(gòu)件。

總線640可以利用網(wǎng)絡(luò)接口620將所有的前述構(gòu)件連接至外部網(wǎng)絡(luò)630。外部網(wǎng)絡(luò)例如可以是LAN、WLAN等。它可以建立與另外的存儲(chǔ)介質(zhì)、服務(wù)器、打印機(jī)、顯示裝置的連接。它可以訪問電信裝置和因特網(wǎng)。總線640可以將所有前述的構(gòu)件連接至圖形控制器621和圖形接口622,圖形控制器621和圖形接口622可以連接至至少一個(gè)輸入裝置633。

總線640可以將所有的前述構(gòu)件連接至輸入接口623,輸入接口623可以連接至至少一個(gè)輸入裝置633。輸入裝置可以包括例如小鍵盤、鍵盤、鼠標(biāo)、觸筆、觸摸屏等。

總線640可以將前述所有的構(gòu)件連接至輸出接口624,輸出接口624可以連接至至少一個(gè)輸出裝置634。輸出裝置634可以具有光顯示裝置、LED顯示裝置、顯示器(例如LCD、OLED等)、或?qū)@些裝置的接口。

總線640可以將所有的前述構(gòu)件連接至存儲(chǔ)器訪問接口625,所述存儲(chǔ)器訪問接口625可以連接至至少一個(gè)存儲(chǔ)裝置635??偩€640可以將所有的前述構(gòu)件連接至另外的存儲(chǔ)器訪問接口626,所述另外的存儲(chǔ)器訪問接口626可以連接至至少一個(gè)存儲(chǔ)器介質(zhì)636。存儲(chǔ)裝置635或存儲(chǔ)器介質(zhì)636例如可以是固態(tài)存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器或光學(xué)存儲(chǔ)器,尤其可以包括非易失性存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器介質(zhì)可以在控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)獨(dú)立于控制系統(tǒng),從而沒有數(shù)據(jù)丟失。

顯示裝置632、輸入裝置633、輸出裝置634、存儲(chǔ)裝置635、存儲(chǔ)介質(zhì)636中的每個(gè)都可以布置在控制系統(tǒng)600外或集成在控制系統(tǒng)600中。它們還可以通過對(duì)因特網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)接口的連接而連接至控制系統(tǒng)600。

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