專利名稱：高壓供電裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓電源，特別是涉及一種高壓供電裝置。
背景技術：
隨著現代工業的發展，越來越多的不同類型的設備需要越來越多的不同種類的電源來驅動。在一套大型設備中，常常需要采用數臺或數十臺各種類型的電源來驅動，而在這些電源中，有許多都極性相同、型號相同或相近。如果每一路輸出都配備一臺獨立的電源來驅動，則需要的電源數量將會很多，成本則將大幅上升；另外如此眾多的電源也將占用大量的空間，給設備的總體設計帶來困難；并且眾多的電源裝置也將增加設備的總部件數量，給系統引入更多的復雜性和不可靠性。除此以外，在高壓電源領域經常會遇到高壓打火的問題，此時，在高壓電源的輸出一側會瞬間通過較大的反向電流，這將導致電極的損蝕以及高壓電源的受損或壽命的縮短。所以，絕大多數高壓電源都需要設計放電保護電路或是外接放電保護裝置。但是，這些放電保護機構的設置也是需要占用一定的設備空間的，這將進一步地給設備的總體設計帶來困難，而且由于這些放電保護機構都是工作在高壓環境下的，為了實現設備結構的緊湊， 如何將高壓電源與其保護機構集成為一體也是一個業界難以解決的問題。具體到半導體設備領域，由于半導體設備的結構一般都比較復雜，需要用到許多電源，而且其中的絕大多數都是高壓電源。一般而言，半導體設備有著特殊的放電保護要求，為了防止由于高壓打火而影響到晶圓的生產質量，半導體設備領域中的大部分高壓放電保護裝置的反應時間都需要是微秒級或者亞微秒級的，并且還需要保證整個半導體設備能夠在放電結束后迅速地恢復到正常工作狀態，而這一點卻恰好是一般的放電保護電路難以實現的。另外，半導體設備還普遍具有機臺空間有限的特點，因此當需要的電源數量較多時，電源將會占用大量的空間，從而給機臺的整體布局設計帶來困難。
發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中多路電壓輸出需要采用多個高壓電源、并且高壓放電保護性能不佳的缺陷，提供一種僅需一個高壓電源便可以實現多路同極性的、可調的高壓輸出，并且還具有高效的放電保護功能的高壓供電裝置。本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的一種高壓供電裝置，其包括一高壓電源，其特點在于，該高壓供電裝置還包括一控制電路，該控制電路具有一與該高壓電源相連的電壓輸入端，以及多個電壓輸出端；多個與該些電壓輸出端一一對應的電子管，每個該電子管的柵極均與一相應電壓輸出端相連；多個與該些電子管一一對應的電阻， 每個該電子管的屏極均用于通過一相應電阻向外接用電設備供電；一與該控制電路通訊的外控設備，用于向該控制電路傳送控制信息，該控制電路則根據該控制信息對該些電子管的柵極電壓進行控制。其中，該高壓電源為一正極性電源或一負極性電源。
較佳地，該高壓供電裝置還包括一與該控制電路相連的隔離變壓器，由市電經過該隔離變壓器向該控制電路供電。較佳地，該外控設備通過光纖與該控制電路通訊。其中，將每個該電子管的柵極與陰極之間的電壓差設置為使得每個該電子管的屏極最大電流處于一安全電流范圍內。本發明的積極進步效果在于本發明采用一個高壓電源作為總的高壓輸入來源， 利用一控制電路將該總的高壓輸入轉化為并列的、同極性的多路高壓輸出，并且在每一路高壓輸出路徑中均設置了一電子管，該電子管的柵極與該控制電路相連，而該電子管的屏極則用于向外接的用電設備供電。根據電子管的固有性質，通過該控制電路對該些電子管的柵極電壓的控制，便可以實現對該些電子管的屏極電壓的調節，由此便實現了多路獨立可調的同極性高壓輸出，這樣的結構減少了所需的電源數量，降低了系統成本、節省了系統空間、提高了系統的可靠性。另外，通過對電子管的柵極與陰極之間的電壓差進行適當的設置，使得無論是在該高壓供電裝置正常工作時或是在其發生高壓打火時，每個該電子管的屏極最大電流都能夠被限制在一安全電流范圍內，從而便可以通過該些電子管的設計實現對該高壓供電裝置以及對外接用電設備的保護，避免對晶圓質量產生不利影響的目的，同時還能夠保持該高壓供電裝置的原有工作狀態，從而可以在高壓打火結束后，讓整個系統迅速地恢復至正常工作狀態，這便進一步地提高了整個系統的可靠性和穩定性。
圖1為本發明的該高壓供電裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。如圖1所示，本發明的該高壓供電裝置首先包括有一高壓電源1，該高壓電源的電壓輸出范圍可以為例如0 akV，其中a可以為正數，此時該高壓電源為一正極性電源，也可以為負數，此時該高壓電源為一負極性電源。該高壓電源可以采用市售可得的現有產品，其電壓輸出范圍及極性可以根據外接用電設備實際所需的電壓和功率進行選擇。除了該高壓電源1之外，該高壓供電裝置還包括有以下部件一控制電路2，該控制電路2具有一與該高壓電源1相連的電壓輸入端，以及多個電壓輸出端；多個與該控制電路2的該些電壓輸出端一一對應的電子管3，每個該電子管3的柵極均與一相應的電壓輸出端相連，其中該些電子管均可以采用市售可得的現有產品，而其型號則同樣可以根據其外接的用電設備實際所需的電壓和功率進行選擇；多個與該些電子管3 —一對應的電阻4，每個該電子管3的屏極均用于通過一相應電阻向外接用電設備供電，其中所述的各個電阻4 的作用均為進一步地保證電壓輸出的穩定性。本發明對該些電壓輸出端、電子管以及電阻的數量不做限制，可以根據實際需要靈活設置。該高壓供電裝置還包括有一可以與該控制電路2通訊、以對該控制電路2進行控制的外控設備5，在實際應用中，該外控設備5可以為例如一電腦。由于該控制電路2工作于高壓環境下，因此在本發明中通過光纖連接該控制電路2與該外控設備5，以同時保證高壓隔離和信息通訊，從而實現在地電位上對處于高壓環境下的控制電路2的控制。其中，上述的該控制電路2可以根據現有的電路設計技術予以實現，故在此不做贅述。由于電子管的各個極板間存在著以下的固有性質其柵極電壓對其屏極電壓具有控制作用，即當改變其柵極電壓時，其屏極電壓便會相應改變，而該柵極電壓的變化值與該屏極電壓的變化值之間的具體數值關系則可以由該電子管的具體型號獲知。在本發明中， 由于該些電子管3的柵極分別與該控制電路2的各個電壓輸出端相連，而該些電子管3的屏極則各自通過一相應的電阻4向外接用電設備供電，因此，該高壓供電裝置將按照以下方式實現對其多路電壓輸出的調節操作人員根據各個外接用電設備實際所需的電壓，即各個電子管3的屏極所需的電壓，計算得到各個電子管3的柵極所需的電壓，即該控制電路 2的各個電壓輸出端所需的電壓，然后將該些目標數據在該外控設備5中形成控制信息，在實際應用時，該外控設備5向該控制電路2傳送上述控制信息，而該控制電路2則將根據該控制信息設定其各個電壓輸出端的電壓，從而設定不同電子管3的不同柵極電壓，由此便可以確保在該些電子管3的屏極實現不同的目標電壓，并向相應的外接用電設備正常供電；并且，上述控制信息還可以是實時的，即該控制電路2可以根據該控制信息實時地對各個電子管3的柵極電壓進行調節，從而按照實際需要靈活地向各個外接用電設備供電；另外，由于該控制電路2對該些電子管3的電壓控制是相互獨立的，因此該高壓供電裝置所輸出的多路電壓也是分別獨立可調的。上述的多路電壓輸出均將與該高壓電源1具有相同的極性，并且在理論上，每一路電壓輸出都應可以在該高壓電源1的電壓輸出范圍O akV內任意調節，但是在實際使用中，由于電子管本身會產生一定的壓降，因此該高壓供電裝置最終獲得的各路電壓輸出范圍將會略小于該高壓電源1的額定范圍0 akV。當整個系統發生高壓打火時，在該高壓供電裝置的電壓輸出一側，即上述電子管的屏極處會瞬間通過較大的反向電流，而由于電子管固有的單向導通性質，該反向電流將不能夠通過該電子管，從而起到對該高壓供電裝置以及對外接用電設備的保護作用。另外， 還可以利用電子管中電子發射的空間電荷效應，對每個該電子管的柵極與陰極之間的電壓差進行適當的設置，使得每個該電子管的屏極最大電流被限制在一安全電流范圍內，從而無論是在該高壓供電裝置正常工作時或是在其發生高壓打火時，都能夠進一步地實現對該高壓供電裝置以及對外接用電設備的高壓保護，其中該安全電流范圍可以根據實際采用的設備類型進行靈活設定。由于電子管執行上述保護動作的反應時間是遠遠小于微秒級的， 因此該保護反應能夠完全滿足半導體設備的要求，從而避免對晶圓質量產生任何的不利影響，同時，該保護反應還能夠保持該高壓供電裝置原有的工作狀態，從而使得整個系統在高壓打火結束以后能夠迅速地恢復至正常的工作狀態。另外，由于該控制電路2是工作于高電壓環境下的，因此在本發明中由市電經過一隔離變壓器6向該控制電路2供電，同時該控制電路2也起著向該些電子管3的燈絲供電的作用。綜上所述，本發明僅需采用一個高壓電源便可以實現多路同極性的、可調的高壓輸出，從而大大減少了所需的電源數量，降低了系統成本、節省了系統空間、提高了系統的可靠性。另外，本發明還具有高效的放電保護的功能，能夠在發生高壓打火時，實現瞬間限制輸出電流、保護該高壓供電裝置、并且避免對晶圓質量產生不利影響的目的，同時還能夠保持該高壓供電裝置的原有工作狀態，從而可以在高壓打火結束后，讓整個系統迅速地恢復至正常工作狀態，進一步地提高了整個系統的可靠性和穩定性。除此之外，本發明的該高壓供電裝置還具有簡單實用的優點，其中除了控制電路需要根據實際需求加以設計實現以外，其余的部件均為市售可得的標準件，因此具有很大的成本優勢以及很大的推廣應用價值。 雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種高壓供電裝置，其包括一高壓電源，其特征在于，該高壓供電裝置還包括一控制電路，該控制電路具有一與該高壓電源相連的電壓輸入端，以及多個電壓輸出端；多個與該些電壓輸出端一一對應的電子管，每個該電子管的柵極均與一相應電壓輸出端相連；多個與該些電子管一一對應的電阻，每個該電子管的屏極均用于通過一相應電阻向外接用電設備供電；一與該控制電路通訊的外控設備，用于向該控制電路傳送控制信息，該控制電路則根據該控制信息對該些電子管的柵極電壓進行控制。
2.如權利要求1所述的高壓供電裝置，其特征在于，該高壓電源為一正極性電源或一負極性電源。
3.如權利要求2所述的高壓供電裝置，其特征在于，該高壓供電裝置還包括一與該控制電路相連的隔離變壓器，由市電經過該隔離變壓器向該控制電路供電。
4.如權利要求2所述的高壓供電裝置，其特征在于，該外控設備通過光纖與該控制電路通訊。
5.如權利要求1-4中任意一項所述的高壓供電裝置，其特征在于，將每個該電子管的柵極與陰極之間的電壓差設置為使得每個該電子管的屏極最大電流處于一安全電流范圍內。
全文摘要
本發明公開了一種高壓供電裝置，其包括一高壓電源，該高壓供電裝置還包括一控制電路，該控制電路具有一與該高壓電源相連的電壓輸入端，以及多個電壓輸出端；多個與該些電壓輸出端一一對應的電子管，每個該電子管的柵極均與一相應電壓輸出端相連；多個與該些電子管一一對應的電阻，每個該電子管的屏極均用于通過一相應電阻向外接用電設備供電；一與該控制電路通訊的外控設備，用于向該控制電路傳送控制信息，該控制電路則根據該控制信息對該些電子管的柵極電壓進行控制。本發明僅需一個高壓電源便可以實現多路同極性的、可調的高壓輸出，并且還具有高效的放電保護功能。
文檔編號H02M1/32GK102237803SQ20101015606
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者唐納德·韋恩·貝瑞, 錢鋒, 陳炯 申請人:上海凱世通半導體有限公司