低温プラズマ発生装置用10MHz帯スイッチング方式高周波電源の開発

低温等离子体发生器用10MHz频段开关式高频电源的研制

• 批准号: 12750241
• 负责人: 藤田 英明
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750241/
• 关键词: 高周波電源; 共振形インバータ; MOSFET

研究では,低温プラズマ発生装置用の13.56MHzのスイッチング方式の高周波電源の開発を目的とする。平成12年度は,スイッチングデバイスとして使用するMOSFETを高速に駆動するドライブ回路の開発を行った。本研究では,ドライブ回路の主要部分に表面実装用素子を用い,配線インダクタンスを約6nHまで低減することにより,約10nsの高速なゲート駆動を実現した。しかし,ドライブ回路の損失が大きく安定な駆動特性を得るには至らなかった。平成13年度は,MOSFETのゲート電荷によるドライブ回路の損失を低減するため,並列共振を用いたドライブ回路の開発を行った。並列共振形ドライブ回路では,MOSFETの入力容量と並列に接続したリアクタトルの共振によりゲートの充放電を行う。このため,ゲート電荷はリアクトルを通して放電し,電源に回生される。試作した並列共振形ドライブ回路では,ゲート駆動に伴う損失を8W程度に低減した。次に,開発したドライブ回路を用いてMOSFETを駆動し,一石コンバータ構成の高周波電源の動作特性を確認した。一石コンバータ構成は,リカバリ電流や上下アーム短絡の問題を生じることがなく,ゲート電圧のパルス幅に高精度な調整を必要としないため,高周波動作に適している。実験により,13.56MHzの良好なスイッチングを確認した。さらに,誘導プラズマ発生装置の負荷として用いられる直列共振回路を接続し,13.56MHzにおいて出力160W,変換効率80%の高周波動作を実現した。

The purpose of this paper is to study the development of 13.56 MHz high frequency power supply for low temperature power generation devices. In 2012, the MOSFET was used for high-speed operation and circuit development. In this study, the surface of the main part of the circuit is equipped with elements, and the wiring is reduced to about 6nH. The high speed of the circuit is about 10ns. The loss of the circuit is large and the dynamic characteristics are stable. In 2013,MOSFET's required charge and circuit losses were reduced, and parallel resonance and circuit losses were reduced. Parallel resonant circuit,MOSFET input capacity and parallel resonant circuit The electric charge of the battery is reduced to zero, and the power supply is reduced to zero. Try to reduce the loss of 8W by parallel resonance. Second, the operation characteristics of the high-frequency power supply composed of a single MOSFET are confirmed. A stone is composed of two parts, one part is composed of two parts, the other part is composed of three parts, the other part is composed of four parts, the other part is composed of three parts, the other part is composed of four parts, the third part is composed of four parts, the fourth part is composed of four parts, The 13.56MHz frequency is very high. In addition, the load of the induction generator was reduced to 160W at 13.56 MHz, and the high cycle ratio of 80% conversion efficiency was realized.