中频磁控溅射电源是目前大面积磁控溅射镀膜生产线的首选配套电源。介绍了中频磁控溅射电源的技术发展现状及不同工作模式对工艺的影响。分析了不同输出波形对镀膜工艺的优劣，确定采用双极性矩形波的输出方式。数字化控制电源相比传统的模拟控制电源具有多种优势，是开关电源的发展趋势。采用FPGA构建全数字化控制系统，设计了人机交互电路、保护电路等电路并进行了软件编程。方案确定采用AC-DC-AC两级变换的主电路结构，借助仿真软件SABER研究了中频磁控溅射镀膜电源硬件电路的理论设计及参数的计算与择取。由FPGA通过分频计数的方式合成数字PWM信号，经过IGBT集成驱动模块M57962L的驱动控制开关管的通断，调节能量的传递。利用电流传感器实时采样电源输出电流，经信号调理滤波电路、模数转换电路和PID闭环控制算法运算后，输出相应的DPWM脉冲信号调整前级Buck斩波电路的驱动占空比，使输入后级逆变电路的母线电压相应改变，进而调节了负载电流，获得恒流特性的中频电源。利用软件控制的方法进行打弧的检测与灭弧保护。设计了电源过电流、过热等保护措施。通过按键设定全桥逆变电路驱动信号的频率及占空比来调整电源的输出波形参数，满足镀膜的工艺要求。设计的中频电源输出频率20kHz至40kHz可调，输出脉宽占空比10%至80%可调，最大输出电压幅值600V，最大输出电流10A。对数字控制中的时间延迟、A/D转换分辨率、DPWM分辨率和采样保持等因素对数字控制器性能的影响进行了分析。利用VHDL语言编写了系统各模块程序，并进行了仿真验证。对系统的数学模型进行分析，构建了系统的控制模型，利用MATLAB工具对数字PID控制器进行参数整定并仿真验证，从控制器的幅相特性曲线及阶跃响应曲线上可看出控制器满足设计要求。搭建了实验样机，测试结果验证了本文理论研究与设计方案的可行性与正确性。