论文部分内容阅读
微波等离子体的研究已经越来越多的应用于工业和日常生活当中。它以其电离度高、电子密度高、工作气压范围宽和无电极污染等优点,受到了人们的关注,在化学气相沉积、等离子体表面处理技术这些方面得到了广泛的应用。因此,这项技术和普通制造业工艺对比有非常大的优势。但与此同时,作为微波等离子体设备的核心部分——微波电源,它在高功率时的输出不稳定却制约着微波等离子体技术的发展。所以,研制和开发一种输出功率高且可靠性强的微波磁控管电源,不仅仅拥有非常大的科研意义,更拥有很大的应用前景。本文的主要目的就是研究和设计一款高功率高稳定性的微波电源。文中首先阐述了等离子体的概况以及制备中所需要的设备结构,并且对设备结构每个部分的作用进行了说明。然后叙述了微波磁控管电源的整体硬件设计方案,该方案主要由磁场电源、电场电源、灯丝电源三部分并配合外围其他辅助电路一起构成了整个微波磁控管电源的硬件部分。控制部分则采用了模糊PID算法,该算法对复杂且模型较难以具体化的被控对象具有理想的控制效果,通过Matlab/Simulink上的仿真平台进行分析和验证可以得出该算法具有较强鲁棒性和较好的动态响应。微波磁控管电源的软件部分则是在ATmega16L单片机平台下完成的,可以实现微波输出功率在0-10kW的范围内连续可调。在最后的调试和实验阶段,通过验证得出,该单片机系统可以提供较为稳定的工作环境,并且能够极大的增强其在工作当中的可靠性和稳定性。在针对微波磁控管电源的工作环境中的磁场干扰方面,提出了一种抑制和衰减传导型电磁干扰的滤波器设计,该设计旨在抑制高频电磁干扰对整个系统中元件造成的影响。最后通过OrCAD的模拟仿真得出了较为理想的可以抑制噪声干扰的三端无源滤波器。本文完成了对硬件电路和控制过程的研究,为完成大功率微波磁控管电源提出了一种方法。并且经过更深层次的探索和研究,将可以得到运行更加平稳且安全的磁控管微波电源。