基于MPPT技術(shù)的射頻電源阻抗自動(dòng)匹配器設(shè)計(jì).pdf

1、射頻磁控濺射是應(yīng)用最為廣泛的等離子體鍍膜方式之一。射頻電源的輸出阻抗與等離子體負(fù)載等效阻抗必須相匹配，以達(dá)到最佳濺射鍍膜效果。對(duì)于氣體放電負(fù)載，氣體流量、濺射溫度等工藝參數(shù)的微小波動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致RF阻抗發(fā)生很大變化，一旦負(fù)載阻抗與電源阻抗失配，傳輸功率降低，反射功率變大，電源輸出不穩(wěn)定，既給電源帶來(lái)?yè)p壞危險(xiǎn)，又影響工藝效果。因此，有必要采取一定的措施使阻抗匹配合理，輸出穩(wěn)定，保護(hù)電源不至受損。為了改變目前手動(dòng)調(diào)節(jié)的阻抗匹配器不能快速、準(zhǔn)確地

2、對(duì)阻抗進(jìn)行匹配調(diào)節(jié)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一臺(tái)阻抗自動(dòng)匹配器具有實(shí)用價(jià)值。
　　本文基于MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）技術(shù)，以DSP為核心處理器設(shè)計(jì)了一臺(tái)射頻電源阻抗自動(dòng)匹配器。該阻抗自動(dòng)匹配器包括五個(gè)部分：匹配網(wǎng)絡(luò)、功率檢測(cè)模塊、電容調(diào)節(jié)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊。其中功率檢測(cè)模塊、電容調(diào)節(jié)模塊以及MPPT算法是本文的研究重點(diǎn)。本文主要進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)和研究工作：
　　1、功率檢測(cè)模塊：利用定向耦合器的原理設(shè)計(jì)射頻功率檢測(cè)模塊,能夠

3、在線(xiàn)檢測(cè)到射頻源的輸出功率和發(fā)射功率值。
　　2、電容調(diào)節(jié)模塊：選用L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。將可調(diào)電容器與直流電機(jī)相連接，通過(guò)DSP產(chǎn)生的一個(gè)PW，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)改變電容值，從而改變匹配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的目的。
　　3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：由于DSP輸出的PW不足以使得直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，故采用圖騰驅(qū)動(dòng)電路對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，以控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　4、A/D轉(zhuǎn)換模塊：采用TMS320F2812 DSP的內(nèi)置ADC模塊，對(duì)檢測(cè)到的模

4、擬功率信號(hào)進(jìn)行采樣處理，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給DSP。
　　5、MPPT算法：采用改進(jìn)的變步長(zhǎng)爬山算法。啟動(dòng)調(diào)節(jié)程序時(shí)，先給定一個(gè)初始擾動(dòng)使得電容值改變，在匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)后，將檢測(cè)到的功率值與上一次的功率值進(jìn)行比較，根據(jù)增量符號(hào)判斷下一次的擾動(dòng)方向。當(dāng)檢測(cè)到的功率值與最佳功率值無(wú)限接近時(shí)，則認(rèn)為阻抗實(shí)現(xiàn)匹配。
　　所設(shè)計(jì)的阻抗匹配系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試運(yùn)行中，隨著負(fù)載的變化，功率檢測(cè)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)，并且通過(guò)電機(jī)控制可調(diào)電容