Details

Объектом исследования работы является транзисторный источник питания для ВЧИ-плазмотрона с аргоном в качестве плазмообразующего газа и пониженным давлением. Цель работы –разработка транзисторного (твердотельного) источника питания для работы ВЧИ плазмотрона с пониженным давлением на выходе – 50 торр и мощностью в плазме 10-20 кВт и частотой 440 кГц. В процессе работы была разработана модель ВЧИ-плазматрона в COMSOL Multiphysics для получения эквивалентных параметров активного и индуктивного сопротивления индуктора с плазмой при низком давлении, т. е. нагрузки, которые необходимо знать для разработки источника питания. Также была создана модель планарного трансформатора, с обмотками на печатных платах, в COMSOL Multiphysics и получены его эквивалентные параметры для дальнейшего использования в программной среде Matlab Simulink. В результате проделанной работа, по разработке и исследованию твердотельного источника питания, было установлено, что данная установка может быть эффективно использована в качестве источника питания для ВЧИ плазмы низкого давления, что является очень многообещающим, поскольку позволяет более эффективно использовать плазменные технологии для улучшения производственных процессов, повышения эффективности и снижения вредного воздействия на окружающую среду. В дальнейшем, с развитием твердотельных источников питания, плазменные технологии смогут найти все большее применение в различных отраслях промышленности.

The object of the study is a transistor power supply for an RF plasma torch using argon as the plasma-forming gas at reduced pressure. The purpose of the work is to develop a transistor (solid-state) power supply for the operation of an RF plasma torch at a reduced pressure of 50 torr, with a plasma power of 10-20 kW and a frequency of 440 kHz. During the work, a model of the RF plasma torch was developed in COMSOL Multiphysics to obtain the equivalent parameters of the active and inductive resistance of the inductor with plasma at low pressure, i. e., the load parameters necessary for the development of the power supply. Additionally, a model of a planar transformer with windings on printed circuit boards was created in COMSOL Multiphysics, and its equivalent parameters were obtained for further use in the MATLAB Simulink software environment. As a result of the work on the development and research of the solid-state power supply, it was established that this setup can be effectively used as a power supply for low-pressure RF plasma, which is very promising, as it allows for more efficient use of plasma technologies to improve production processes, increase efficiency, and reduce harmful environmental impact. In the future, with the development of solid-state power supplies, plasma technologies will be able to find even more applications in various industrial sectors.