KR20150038625A - 직류전원장치, 직류전원장치의 제어방법 - Google Patents
직류전원장치, 직류전원장치의 제어방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150038625A KR20150038625A KR1020157006021A KR20157006021A KR20150038625A KR 20150038625 A KR20150038625 A KR 20150038625A KR 1020157006021 A KR1020157006021 A KR 1020157006021A KR 20157006021 A KR20157006021 A KR 20157006021A KR 20150038625 A KR20150038625 A KR 20150038625A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- control
- voltage
- current
- short
- circuit
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000003079 width control Methods 0.000 description 13
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 10
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32018—Glow discharge
- H01J37/32027—DC powered
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32018—Glow discharge
- H01J37/32045—Circuits specially adapted for controlling the glow discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
- H02M1/007—Plural converter units in cascade
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H2242/00—Auxiliary systems
- H05H2242/20—Power circuits
- H05H2242/22—DC, AC or pulsed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/001—Arrangements for beam delivery or irradiation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
이그니션모드에 있어서, 간헐단락제어를 행함으로써 전류형 강압 초퍼부에 단락전류를 흘린다. 단락전류의 에너지는, 전류형 강압 초퍼부가 구비하는 인덕터에 일차적으로 축적된다. 축적된 에너지는, 다음의 단락까지의 기간에 있어서의 동안의 전류, 다상 인버터부 및 정류부를 통하여 직류전원장치의 출력전압을 승압한다. 단락에 의한 전류에너지의 축적과 도통에 의한 출력전압의 승압을 반복하는 승압동작에 의해서 플라즈마 발생장치에 인가하는 출력전압을 높이는 제어를 행한다.
Description
본 발명은, 직류전원장치에 관한 것으로서, 예컨대, 플라즈마 발생장치 등의 부하에 이용되는 직류전원장치, 직류전원장치의 제어방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스, 액정패널, 디스크 등의 제조나, 스퍼터링 처리 등에 있어서, 기판 등의 처리대상물에 플라즈마를 이용한 플라즈마 처리공정이 알려져 있다. 이 플라즈마 처리공정은, 직류전원장치로부터 플라즈마 발생장치에 직류전력을 공급하고, 플라즈마 발생장치 내의 공간에 있어서 처리가스를 플라즈마화하는 등에 의해서 플라즈마를 발생시키고, 발생한 플라즈마에 의해서 기판의 표면에 성막처리나 에칭처리를 행한다.
통상, 플라즈마 발생장치는 직류전원장치에 있어서 전기적인 부하에 상당하고, 플라즈마방전이 발생할 때까지의 플라즈마방전 개시시의 부하와, 플라즈마방전이 안정적으로 발생하고 있는 통상운전시의 부하와는 다르다. 이로 인하여, 통상, 직류전원장치는, 플라즈마방전 개시시에 있어서, 통상운전시의 전압보다 큰 이그니션전압을 전극에 일정기간 인가하고, 그 후, 통상운전시의 저전압의 방전전압을 인가한다(특허문헌 1). 또한, 플라즈마방전의 개시를 돌입(突入)전류에 의해서 검출하는 것이 알려져 있다(특허문헌 2, 3).
또한, 플라즈마방전 발생을 위한 이그니션전압을 발생하는 회로로서 공진컨버터를 이용하는 것이나 초퍼제어를 이용하는 것이 알려져 있다.
도 12 (a), (b)는 공진컨버터를 이용한 이그니션전압 발생회로로서, 도 12 (a)는 직렬 공진컨버터의 회로예를 나타내고, 도 12 (b)는 병렬 공진컨버터 회로예를 나타내고 있다. 도 12 (a)에 나타내는 회로예에서는, 인버터회로와 다이오드 정류회로로 구성되는 컨버터와의 사이에 LC의 직렬 공진회로를 접속하고, 도 12 (b)에 나타내는 회로예에서는, 인버터회로와 다이오드 정류회로로 구성되는 컨버터와의 사이에 LC의 병렬 공진회로를 접속하고 있다. 공진컨버터를 이용한 이그니션전압 발생회로는, 공진에 의해서 이그니션전압을 상승시키고 있다.
도 12 (c)는 초퍼제어의 회로예이고, 직류원(Ein)과 인버터회로와의 사이에 초퍼회로를 마련한다. 초퍼제어의 회로에서는, 초퍼회로가 구비하는 스위칭소자의 온 듀티비에 의해서 이그니션전압을 제어한다.
특허문헌 2에 기재되는 장치에서는, 설정한 방전전압보다도 큰 전압을 일정기간 인가함으로써 플라즈마를 발생시키고, 또한, 특허문헌 3에 기재되는 장치에서는, 순간적으로 정격 이상의 전압을 인가함으로써 플라즈마방전의 착화(着火)를 행하고 있다.
상기한 바와 같이, 플라즈마를 착화시키기 위해서 인가하는 전압은, 방전전압 혹은 정격전압보다 큰 전압을 일정기간 혹은 순간적으로 인가하고 있다. 플라즈마방전의 발생에는 편차가 있고, 인가전압이 낮은 경우에는 인가시간을 길게 설정할 필요가 있다.
짧은 인가시간에 확실히 플라즈마방전을 발생시키기 위해서는, 방전전압이나 정격전압보다 큰 전압을 발생시킬 필요가 있다.
그로 인하여, 플라즈마 발생장치에 직류전력을 공급하는 직류전원장치는, 플라즈마방전의 발생에 이용하는 전압을 높이기 위해서 직류전원장치가 복잡화되고 대형화된다는 문제가 있다.
또한, 낮은 인가전압으로 플라즈마방전을 발생시키는 경우에는 인가시간이 길어지기 때문에, 플라즈마 발생장치에서의 처리시간이 장시간화된다는 문제가 있다.
또한, 이그니션전압 발생회로에 있어서, 직렬 공진컨버터 및 병렬 공진컨버터를 이용하는 경우에는, 공진동작에 의해서 전압을 상승시키고 있기 때문에, 이그니션전압의 최대치는 입력 직류전압(Edc)의 2배까지 밖에 승압할 수 없다는 문제가 있다. 이그니션전압을 높이기 위해서는 입력 직류전압(Edc)을 높일 필요가 있고, 고전압의 직류원을 준비할 필요가 있다.
이그니션전압 발생회로에 있어서, 초퍼제어에 의한 경우에는, 인버터회로에 공진회로를 구비하지 않기 때문에, 강압 초퍼회로로는 이그니션전압의 최대치는 입력 직류전압(Ein)까지밖에 얻어지지 않는다는 문제가 있다.
따라서, 공진회로 혹은 초퍼회로에 의한 이그니션전압 발생회로에 있어서도, 플라즈마방전의 발생에 이용하는 전압을 높이기 위해서 직류전원장치가 복잡화되고 대형화된다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하고, 플라즈마 발생장치에 직류전력을 공급하는 직류전원장치에 있어서, 플라즈마방전을 발생시키는 고압 전압을 형성하는 장치구성을 간단하게 하고 소형화시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 대형이며 복잡한 구성의 직류전원장치를 이용하는 일 없이, 플라즈마방전의 발생에 요하는 전압 인가시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.
플라즈마 발생장치 등의 부하에 대해서 직류전력을 공급하여 플라즈마 처리를 행할 때에, 전원투입시나 재기동시에 있어서 플라즈마 발생장치에 플라즈마방전을 발생시키는 공정을 행한다. 이때, 플라즈마 발생장치에 대해서 직류전원장치로부터 이그니션전압으로 불리는 통상운전시에 인가하는 전압보다 높은 전압을 인가하고, 플라즈마방전을 발생시킨다.
본원발명은, 플라즈마방전을 발생시키기 위해서, 플라즈마 발생장치에 인가하는 전압을 생성하는 직류전원장치, 및 직류전원장치의 제어방법에 대한 것이다.
플라즈마 발생장치에 인가하는 전압을, 플라즈마방전을 발생시킴에 요하는 이그니션 설정전압까지 승압할 필요가 있다. 본원발명의 직류전원장치는, 직류전원장치가 구비하는 전류형 강압 초퍼부에 미소(微小)시간 동안만 전류를 흘리는 공정을 복수회 반복하여 행하고, 각 전류의 에너지를 이용하여 출력전압을 순차 상승시키고, 이그니션 설정전압까지 승압시킨다.
본원발명의 직류전원장치는, 전류형 강압 초퍼부에 있어서 미소시간 동안만 전류를 흘리기 위해서, 전류형 강압 초퍼부로부터 직류전원장치의 출력단으로의 전류로(路)를 미소시간 동안만 차단하여, 전류형 강압 초퍼부에 단락전류를 흘린다. 직류전원장치의 출력단으로의 전류로가 차단되어 있기 때문에, 전류형 강압 초퍼부의 전류는 전류형 강압 초퍼부가 구비하는 인덕터에 일차적으로 축적된다.
그 후, 직류전원장치의 출력단으로의 전류로의 차단이 해제되고, 전류형 강압 초퍼부로부터 직류전원장치의 출력단으로의 전류로가 형성되면, 인덕터에 축적된 에너지에 의해서 직류전원장치의 출력단의 전압을 승압한다. 전류의 축적과 해방에 의한 출력단의 승압을 반복함으로써, 직류전원장치의 출력단의 전압을 이그니션 설정전압까지 승압한다.
도 1은, 본원발명의, 단락전류의 발생동작 및 단락전류에 의한 출력전압의 승압동작을 설명하기 위한 도이다.
도 1 (a)는 단락전류의 발생동작을 설명하기 위한 도이다. 전류형 강압 초퍼부 혹은 다상(多相) 인버터부에 있어서, 정(正)전압측과 부(負)전압측을 단락함으로써 전류형 강압 초퍼부에 단락전류(Δi)를 흘린다. 단락전류(Δi)의 에너지는 인덕턴스(L)에 축적된다.
도 1 (b)는 출력전압의 승압동작을 설명하기 위한 도이다. 단락동작을 정지하고, 전류형 강압 초퍼부와 다상 인버터부를 접속상태로 전환하면, 인덕턴스(L)에 축적되어 있던 에너지는 전압으로 변환되고, 출력전압을 승압한다. 도 1 (b)에서는, 출력용량(CO)의 전압을 승압한다. 다만, 부하측이 용량을 구비하는 경우에는, 출력전압은 출력용량(CO)과 부하 측의 용량과의 병렬회로에 의해서 승압한다.
본원발명의 직류전원장치는, 전류형 강압 초퍼부에 접속되는 다상 인버터부의 브릿지회로의 스위칭소자를 제어하여 정전압측과 부전압측을 단락하는 것 외에도, 전류형 강압 초퍼부의 출력단의 정전압측과 부전압측의 사이에 스위칭소자를 접속하고, 이 스위칭소자를 제어하여 정전압측과 부전압측을 단락할 수 있다.
본원의 직류전원장치는, 각 단락에 의해서 전류형 강압 초퍼부에 흐르는 전류를 인덕턴스(L)에 축적하고, 그 축적전류를 에너지변환하여 출력전압을 승압한다. 1회의 단락에 의한 승압은 작기 때문에, 단락에 의한 승압공정을 복수회 반복함으로써 출력전압을 단계적으로 상승시키고, 이그니션 설정전압까지 승압시킨다. 또한, 1회의 단락에 의한 승압량은, 정전압측과 부전압측을 단락하는 단락시간을 연장시킴으로써 크게 하는 것이 가능하지만, 1회의 승압량이 작을수록, 출력전압을 승압할 때의 승압폭을 세세하게 조정할 수 있고, 승압의 분해능을 높일 수 있어서, 출력전압의 제어에 유리하다.
전류형 강압 초퍼부에 형성하는 미소시간의 전류로는, 전류형 강압 초퍼부의 회로 혹은 이 회로와 접속하는 다상 인버터부의 회로에 있어서, 정전압측과 부전압측을 단순히 단락함으로써 형성할 수 있기 때문에, 직류전원장치를 간단하고 소형인 구성으로 할 수 있다.
[직류전원장치]
본 발명의 플라즈마 발생장치에 직류전력을 공급하는 직류전원장치는, 직류원을 구성하는 전류형 강압 초퍼부와, 전류형 강압 초퍼부의 직류출력을 복수의 스위칭소자의 동작에 의해 다상의 교류전력으로 변환하는 다상 인버터부와, 다상 인버터부의 출력을 교직변환하고, 얻어진 직류를 부하에 공급하는 정류부와, 전류형 강압 초퍼부를 제어하는 초퍼제어부, 및 다상 인버터부를 제어하는 인버터제어부를 가지는 제어부를 구비한다.
제어부는, 동작모드를 전환하는 전환제어와, 전류형 강압 초퍼부의 회로에 미소시간 동안만 전류로를 형성하는 간헐단락제어의 2가지의 제어를 구비한다.
전환제어는, 플라즈마 발생장치에 있어서 플라즈마방전을 발생시키는 이그니션전압을 공급하는 이그니션모드와, 플라즈마 발생장치의 플라즈마방전을 계속시키는 정상운전전류를 공급하는 정상운전모드를 전환한다.
간헐단락제어는, 전류형 강압 초퍼부 및/또는 다상 인버터부의 정전압측과 부전압측을 간헐적으로 단락하고, 이 단락에 의해서 전류형 강압 초퍼회로에 미소시간 동안만 전류로를 형성하여 단락전류를 흘린다.
제어부는, 이그니션모드에 있어서, 간헐단락제어를 행함으로써 전류형 강압 초퍼부에 단락전류를 흘린다. 이 단락전류의 에너지는, 전류형 강압 초퍼부가 구비하는 인덕터에 일차적으로 축적된다. 축적된 에너지는, 다음의 단락까지의 기간에 있어서, 다상 인버터부 및 정류부를 통하여 직류전원장치의 출력전압을 승압한다. 이 단락에 의한 전류에너지의 축적과, 도통에 의한 출력전압의 승압을 반복하는 승압동작에 의해서 플라즈마 발생장치에 인가하는 출력전압을 높이는 제어를 행한다.
이 이그니션모드에 있어서, 초퍼제어부는 펄스폭 제어를 행하고, 전류형 강압 초퍼부의 입력전압을 소정전압으로 제어한다.
이그니션모드에 있어서, 직류전원장치의 출력전압은, 복수회의 단락동작에 의한 승압과, 초퍼제어에 의해 정해지는 전류형 강압 초퍼부의 입력전압에 의해서 정해진다. 또한, 이그니션 설정전압까지 승압함에 요하는 단락동작의 회수는, 전류형 강압 초퍼부의 입력전압, 이그니션모드의 시간폭, 1회의 단락동작에서 승압하는 전압폭 등과 관련성을 가지고 있기 때문에, 직류전원장치의 구성이나 사용조건에 기하여 정할 수 있다.
본 발명의 제어부는, 예컨대, 초퍼제어부의 초퍼제어의 온 듀티비와, 간헐단락제어의 회수를 파라미터로 하고, 온 듀티비에 의해서 전류형 강압 초퍼부의 입력전압을 제어하고, 간헐단락제어의 회수에 의해서 승압비를 제어하고, 전류형 강압 초퍼부의 입력전압과 승압비에 의해서 출력전압의 전압상승을 제어할 수 있다.
본 발명의 간헐단락제어는 인버터제어부 혹은 초퍼제어부에 의해서 행할 수 있다. 인버터제어부에 의한 간헐단락제어는 복수의 형태로 행할 수 있다.
(인버터제어부에 의한 간헐단락제어의 제1 형태)
본 발명의 인버터제어부에 의한 간헐단락제어의 제1 형태는, 다상 인버터를 구성하는 브릿지회로의 스위칭소자를 펄스폭 제어하는 게이트 펄스신호를 생성함과 함께, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 간헐적으로 단락하는 단락 펄스신호를 생성하고, 생성한 게이트 펄스신호와 단락 펄스신호를 중첩하여 제어신호를 생성하고, 이 제어신호에 의해서 다상 인버터부를 제어한다.
제어신호 중의 게이트 펄스신호는, 다상 인버터의 브릿지회로의 각 스위칭소자를 펄스폭 제어하여 직류전류를 교류전류로 변환한다.
한편, 제어신호 중의 단락 펄스신호는, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측과의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 페어의 스위칭소자를 동시에 온 상태로 하고, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이를 단락한다.
(인버터제어부에 의한 간헐단락제어의 제2 형태)
본 발명의 인버터제어부에 의한 간헐단락제어의 제2 형태는, 다상 인버터를 구성하는 브릿지회로의 스위칭소자를 펄스폭 제어하는 게이트 펄스신호를 생성함과 함께, 각 스위칭소자를 온 상태로 하는 게이트 펄스신호의 시간폭 내의 어느 한 시점에 있어서, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측과의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 페어의 스위칭소자 중, 게이트 펄스신호로 온 동작하는 스위칭소자와 쌍의 관계가 있는 스위칭소자를 온 동작시키는 펄스신호를 단락 펄스신호로서 생성하고, 생성한 게이트 펄스신호와 단락 펄스신호를 중첩하여 제어신호를 생성하고, 이 제어신호에 의해서 다상 인버터부를 제어한다.
제어신호 중의 게이트 펄스신호는, 다상 인버터의 브릿지회로의 각 스위칭소자를 펄스폭 제어하여 직류전류를 교류전류로 변환한다. 한편, 제어신호 중의 단락 펄스신호는, 게이트 펄스신호에 의해 온 상태가 되는 스위칭소자와, 단락 펄스신호에 의해 온 상태가 되는 스위칭소자와에 의해서 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 단락한다.
(인버터제어부에 의한 간헐단락제어의 제3 형태)
본 발명의 인버터제어부에 의한 간헐단락제어의 제3 형태는, 다상 인버터를 구성하는 브릿지회로의 스위칭소자를 펄스폭 제어하는 게이트 펄스신호와, 브릿지회로의 모든 스위칭소자를 동시에 온 동작시키는 펄스신호를 단락 펄스신호로서 생성하고, 생성한 게이트 펄스신호와 단락 펄스신호를 중첩하여 제어신호를 생성하고, 이 제어신호에 의해서 다상 인버터부를 제어한다.
제어신호 중의 게이트 펄스신호는, 다상 인버터의 브릿지회로의 각 스위칭소자를 펄스폭 제어하여 직류전류를 교류전류로 변환한다. 한편, 제어신호 중의 단락 펄스신호는 브릿지회로의 모든 스위칭소자를 온 상태로 하고, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 단락한다.
(인버터제어부에 의한 간헐단락제어의 제4 형태)
본 발명의 인버터제어부에 의한 간헐단락제어의 제4 형태는, 다상 인버터를 구성하는 브릿지회로의 스위칭소자를 펄스폭 제어하는 게이트 펄스신호를 생성함과 함께, 브릿지회로가 구비한 스위칭소자 중에서, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 스위칭소자의 페어 중에서 적어도 하나의 페어의 스위칭소자를 동시에 온 동작시키는 펄스신호를 단락 펄스신호로서 생성하고, 생성한 게이트 펄스신호와 단락 펄스신호를 중첩하여 제어신호를 생성하고, 이 제어신호에 의해서 다상 인버터부를 제어한다.
제어신호 중의 게이트 펄스신호는, 다상 인버터의 브릿지회로의 각 스위칭소자를 펄스폭 제어하여 직류전류를 교류전류로 변환한다. 한편, 제어신호 중의 단락 펄스신호는 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 스위칭소자의 페어의 적어도 하나의 페어의 스위칭소자를 온 상태로 하고, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 단락한다.
상기한 간헐단락제어의 제1 형태~제4 형태에 있어서, 단락 펄스신호에 의한 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이의 단락동작시에는, 전류형 강압 초퍼부로부터 다상 인버터부로의 전류의 흐름은 정지한다. 이로 인하여, 전류형 강압 초퍼부에 있어서의 단락전류는, 다상 인버터부에 의한 직교변환동작의 영향을 받는 일 없이 행해진다.
단락동작에 의해서, 전류형 강압 초퍼부에는 단락 펄스신호의 시간폭의 미소시간 동안만 단락전류로가 형성되고, 단락전류가 흐른다. 단락전류의 에너지는 전류형 강압 초퍼회로내의 인덕터에 축적된다. 단락동작은, 미소시간의 단락 펄스신호마다 행해지고, 복수의 단락 펄스신호를 간헐적으로 입력함으로써 복수회의 단락동작을 행한다.
간헐단락동작에 있어서, 일 단락동작이 종료하고 다음의 단락동작까지의 사이는, 전류형 강압 초퍼부는 직류전원장치의 출력단과 도통상태가 된다. 이로써, 인덕터의 축적된 에너지는 직류전원장치의 출력단에 송출되어, 출력전압을 승압한다. 전류로부터 전압에의 에너지변환은, 직류전원장치의 출력단측의 출력콘덴서나 플라즈마 발생장치의 전극용량의 용량에 의해서 행할 수 있다.
전류형 강압 초퍼부로부터 출력단측으로의 전류의 흐름을, 직류전원장치를 구성하는 다상 인버터부, 변압기, 및 정류기의 각 부를 지나는 전류로에 의해서 행하는 것 외에도, 전류형 강압 초퍼부와 출력단측을 직접 접속하는 전류로를 마련하고, 이 전류로를 이용하여 행할 수 있다. 이 직접 접속하는 전류로를 이용하여 전류를 출력단측에 흘리는 구성에서는, 이그니션모드로 도통시키고, 통상운전모드에서는 비도통상태로 하는 전환수단을 마련한다.
단락동작은 각 단락 펄스신호에 근거하여 행해지고, 단락전류는 단락동작마다 리셋된다. 출력전압은 전회(前回)의 단락동작에서 승압한 전압에 가산되어서 순차로 승압된다.
(전류형 강압 초퍼제어부에 의한 간헐단락제어)
본 발명의 간헐단락제어는, 상기한 바와 같이 인버터제어부가 행하는 형태 외에도, 전류형 강압 초퍼제어부가 행하는 형태로 할 수 있다.
초퍼제어부에 의한 간헐단락제어의 형태에서는, 전류형 강압 초퍼부와 다상 인버터부와의 접속점 사이에, 정전압측과 부전압측의 사이를 단락하는 단락용 스위칭소자를 구비한다.
본 발명의 전류형 강압 초퍼제어부에 의한 간헐단락제어는, 단락용 스위칭소자를 간헐적으로 단락하는 단락 펄스신호를 생성한다. 단락 펄스신호는, 단락용 스위칭소자를 온 상태로 함으로써 전류형 강압 초퍼부의 출력단의 정전압측과 부전압측을 단락한다.
한편, 인버터제어부는, 다상 인버터를 구성하는 브릿지회로의 스위칭소자를 펄스폭 제어하는 게이트 펄스신호를 생성한다. 게이트 펄스신호는, 다상 인버터의 브릿지회로의 각 스위칭소자를 펄스폭 제어하여 직류전류를 교류전류로 변환한다.
전류형 강압 초퍼부와 다상 인버터부와의 사이에서 행하는 간헐단락의 제어에 있어서, 정전압측과 부전압측의 사이의 단락동작시에는, 전류형 강압 초퍼부측에서 단락하기 때문에, 전류형 강압 초퍼부로부터 다상 인버터부로의 전류의 흐름은 파단(破斷)된다. 이로 인하여, 전류형 강압 초퍼부의 단락전류의 형성은, 다상 인버터부의 직교변환동작의 영향을 받는 일 없이 행해진다.
단락동작에 의해서, 전류형 강압 초퍼부에는 단락 펄스신호의 시간폭의 미소시간 동안만 전류로가 형성되고 단락전류가 흐른다. 단락전류의 에너지는 전류형 강압 초퍼부 내의 인덕터에 축적된다. 축적된 단락전류의 에너지는, 다음의 단락동작까지의 사이에 직류전원장치의 출력전압을 승압한다.
전류형 강압 초퍼제어부에 의한 간헐단락제어의 경우에 있어서도, 전류형 강압 초퍼부로부터 출력단측으로의 전류의 흐름을, 직류전원장치를 구성하는 다상 인버터부, 변압기, 및 정류기의 각 부를 지나는 전류로에 의해서 행하는 것 외에도, 전류형 강압 초퍼부와 출력단측을 직접 접속하는 전류로에 의해서 행할 수 있다.
단락동작마다 단락전류는 리셋되고, 출력전압은 전회의 단락동작에서 승압한 전압에 가산되어서 순차로 승압된다.
본 발명의 제어부는, 이그니션모드에 있어서, 단락전류에 의한 승압을 복수회 반복하여 출력전압을 이그니션 설정전압까지 전압상승시키는 승압제어와, 초퍼제어부에 의해서 상기 출력전압을 이그니션 설정전압으로 유지하는 정전압제어를 전환하여 행한다. 이 승압제어로부터 정전압제어로의 전환은, 출력전압이 이그니션 설정전압에 도달한 시점에서 행한다.
출력전압은, 승압제어에 의해서 소정의 이그니션 설정전압까지 상승하고, 이그니션 설정전압에 도달한 후는 정전압제어로 유지한다. 이로써, 플라즈마 발생장치에는, 이그니션모드의 단계에서 서서히 승압되는 전압이 인가되고, 이그니션 설정전압에 도달한 후는, 이그니션 설정전압을 이그니션모드가 종료할 때까지 인가한다.
이그니션모드는, 플라즈마 발생장치에 있어서 플라즈마방전이 발생한 것에 기초하여 정상운전모드로 전환할 수 있다. 정상운전모드에서는, 정전압제어, 정전류제어, 정전력제어의 어느 한쪽의 제어를 선택 가능하다.
정전압제어는, 정상운전의 설정치를 이그니션모드에서 설정되는 이그니션 설정전압으로부터 정상운전 설정전압으로 전환하여, 출력전압을 정상운전 설정전압으로 유지하는 제어상태이다. 정전류제어는, 정상운전의 설정치를 이그니션모드에서 설정되는 이그니션 설정전압으로부터 정상운전 설정전류로 전환하여, 출력전류를 정상운전 설정전류로 유지하는 제어상태이다. 또한, 정전력제어는, 정상운전의 설정치를 이그니션모드에서 설정되는 이그니션 설정전압으로부터 정상운전 설정전력으로 전환하여, 출력전력을 정상운전 설정전력으로 유지하는 제어상태이다.
이그니션모드의 정전압제어에 있어서, 출력전류가 이그니션 설정전류에 도달하고, 또한, 출력전압이 플라즈마 발생전압으로 하강했을 때, 이그니션모드로부터 정상운전모드로 전환하고, 정상운전모드에 있어서, 정전압제어, 정전류제어, 정전력제어로부터 선택한 어느 한쪽의 제어를 행한다.
이그니션모드로부터 정상운전모드로의 전환은, 출력전류 및 출력전압에 근거하여 행한다. 통상, 플라즈마방전이 발생함으로써, 출력전류가 증가함과 함께, 출력전압은 이그니션시의 전압으로부터 강하한다. 직류전원장치로부터 플라즈마 발생장치에 있어서, 이 출력전압의 레벨과 출력전류의 레벨을 검출함으로써, 플라즈마방전의 발생을 검출하고, 이그니션모드로부터 정상운전모드로의 전환을 행할 수 있다.
[직류전원장치의 제어방법]
직류전원장치는, 직류원을 구성하는 전류형 강압 초퍼부와, 전류형 강압 초퍼부의 직류출력을 복수의 스위칭소자의 동작에 의해 다상의 교류전력으로 변환하는 다상 인버터부와, 다상 인버터부의 출력을 교직변환하고, 얻어진 직류를 부하에 공급하는 정류부와, 전류형 강압 초퍼부를 제어하는 초퍼제어부, 및 다상 인버터부를 제어하는 인버터제어부를 가지는 제어부를 구비하고, 직류전력을 플라즈마 발생장치에 공급한다.
본 발명의 직류전원장치의 제어방법은, 간헐단락제어 및 전환제어의 제어상태를 포함한다. 전환제어는, 플라즈마 발생장치에 있어서 플라즈마방전을 발생시키는 이그니션전압을 공급하는 이그니션모드와, 상기 플라즈마 발생장치의 플라즈마방전을 계속시키는 정상운전전류를 공급하는 정상운전모드를 전환하는 제어이다.
간헐단락제어는, 이그니션모드에 있어서의 제어로서, 전류형 강압 초퍼부 또는 다상 인버터부의 정전압측과 부전압측을 간헐적으로 단락하고, 전류형 강압 초퍼부에 흐르는 단락전류를 발생시킨다. 이그니션모드에서는, 발생한 단락전류를 이용하여 직류전원장치의 출력전압을 승압제어하여 이그니션전압을 발생시킨다. 이 이그니션전압을 플라즈마 발생장치에 인가함으로써 플라즈마방전을 발생시킨다.
간헐단락제어는, 인버터제어부에 있어서 다상 인버터부를 구성하는 브릿지회로의 스위칭소자를 제어함으로써 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 단락하고, 이 단락에 의해서 다상 인버터부와 접속하고 있는 전류형 강압 초퍼부에 단락전류를 흘린다.
인버터제어부는, 간헐단락제어에 있어서, 다상 인버터를 구성하는 브릿지회로의 스위칭소자를 펄스폭 제어하는 게이트 펄스신호와, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 간헐적으로 단락하는 단락 펄스신호를 생성하고, 게이트 펄스신호와 단락 펄스신호를 중첩하여 제어신호를 생성한다. 제어신호에 의해 다상 인버터부를 제어하고, 단락 펄스신호에 의해서 브릿지회로의 정전압측과 부전압측과의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 페어의 스위칭소자를 동시에 온 상태로 하고, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이를 단락한다.
제어부는, 이그니션모드에 있어서, 단락전류에 의한 승압을 복수회 반복하여 출력전압을 이그니션 설정전압까지 전압상승시키는 승압제어와, 초퍼제어부에 의해서 상기 출력전압을 이그니션 설정전압으로 유지하는 정전압제어를 전환하여 행한다. 승압제어로부터 정전압제어로의 전환은, 승압제어에 의해서 출력전압을 상승시켜서 출력전압이 이그니션 설정전압에 도달한 후에 행한다.
출력전압(VO)은, 전류형 강압 초퍼부에 있어서의 입력전압과, 승압제어에 의한 승압비와에 의해서 제어할 수 있다. 전류형 강압 초퍼부에 있어서의 입력전압은, 초퍼제어부의 초퍼제어의 온 듀티비를 파라미터로서 제어하고, 승압비는, 간헐단락제어의 회수를 파라미터로서 제어할 수 있다.
초퍼제어부는, 초퍼제어에 있어서, 온 듀티비에 의해서 전류형 강압 초퍼부의 입력전압을 제어하고, 간헐단락제어의 회수에 의해서 승압비를 제어하고, 이들 입력전압과 승압비에 의해서 출력전압의 전압상승을 제어한다.
초퍼제어부는, 이그니션모드에 있어서 정전압제어를 행하고, 정상운전모드에서는, 정전압제어, 정전류제어, 및 정전력제어로부터 선택한 어느 한쪽의 제어를 행한다. 정전압제어, 정전류제어, 및 정전력제어로부터 선택된 제어에 있어서, 각 제어에서 설정된 설정치인 전압설정치, 전류설정치, 혹은 전력설정치로 유지하는 제어를 행한다.
이그니션모드에서 행하는 정전압제어는, 출력전압(VO)이 이그니션 설정전압이 되도록 제어를 행하는 것으로서, 전류형 강압 초퍼부의 입력전압이 소정전압이 되도록 초퍼제어를 행한다. 또한, 정상운전모드에서 행하는 제어는, 플라즈마 발생장치에 있어서 플라즈마방전이 발생한 후, 이 플라즈마방전을 유지하도록, 출력이 정상운전모드에서 선택된 제어의 설정치(전압설정치, 전류설정치, 혹은 전력설정치)가 되도록 제어를 행한다.
이그니션 설정전압으로부터 정상운전모드에서 설정되는 설정치로의 전환은, 플라즈마 발생장치에 있어서 플라즈마방전의 발생에 근거하여 행한다. 플라즈마 발생장치에 있어서 플라즈마방전이 발생했는지 아닌지는, 출력전압 및 출력전류를 감시함으로써 행할 수 있다.
플라즈마 발생장치에 있어서 플라즈마방전이 발생하면, 직류전원장치로부터 플라즈마 발생장치에 공급되는 출력전류는, 이그니션모드로부터 정상운전모드로 전환하는 시점에서, 이그니션 전류로부터 정상운전전류로 전환한다.
이그니션 전류는, 간헐단락동작을 행할 때마다 단계적으로 증가하기 때문에, 이그니션모드로부터 정상운전모드로 전환하는 마지막 단계에서는 이그니션 전류는 가장 큰 이그니션 전류가 된다. 여기서, 이 이그니션모드로부터 정상운전모드로 전환할 때의 이그니션 전류를 미리 구하여 이그니션 설정전류로서 정해둔다. 또한, 플라즈마방전이 발생하면 출력전압은 이그니션 설정전압보다 낮은 값이 되기 때문에, 플라즈마방전 발생시의 낮은 전압을 플라즈마 발생전압으로서 정해둔다.
플라즈마방전의 발생검출에 있어서, 출력전류를 이그니션 설정전류와 비교하고 출력전압을 플라즈마 발생전압과 비교하고, 출력전류가 이그니션 설정전류에 도달하고, 또한, 출력전압이 플라즈마 발생전압으로 강하한 시점을 플라즈마방전이 발생한 시점으로서 판단한다.
플라즈마방전의 발생을 검출한 경우에는, 제어의 설정치를, 이그니션모드에 있어서의 정전압제어의 이그니션 설정전압으로부터, 정상운전모드에 있어서 정전압제어, 정전류제어, 정전력제어로부터 선택한 어느 한쪽의 제어의 설정치로 전환하고, 선택한 제어를 행한다.
정상운전모드에 있어서 정전압제어, 정전류제어, 정전력제어의 어느 한쪽의 제어에 의해서, 플라즈마 발생장치에는 일정전압, 일정전류, 혹은 일정전력이 인가되고, 안정된 플라즈마방전이 유지된다.
이상 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면, 플라즈마 발생장치에 직류전력을 공급하는 직류전원장치에 있어서, 플라즈마방전을 발생시키는 고압 전압을 형성하는 장치구성을 간단하게 하고 소형화시킬 수 있다.
또한, 대형이며 복잡한 구성의 직류전원장치를 이용하는 일 없이, 플라즈마방전의 발생에 필요로 하는 전압 인가시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본원발명의, 단락전류의 발생동작 및 단락전류에 의한 출력전압의 승압동작을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명의 직류전원장치의 전체의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 직류전원장치가 구비하는 초퍼제어부의 구성예를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명의 직류전원장치가 구비하는 인버터제어부의 구성예를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본원발명의 직류전원장치의 이그니션모드 및 정상운전모드의 동작예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본원발명의 직류전원장치의 이그니션모드 및 정상운전모드의 동작예를 설명하기 위한 타이밍차트이다.
도 7은 본원발명의 직류전원장치의 이그니션시의 회로상태를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본원발명의 직류전원장치의 이그니션모드, 정상운전모드의 동작상태도이다.
도 9는 직류전원장치의 다른 구성예 1을 설명하기 위한 타이밍차트이다.
도 10은 직류전원장치의 다른 구성예 2를 설명하기 위한 타이밍차트이다.
도 11은 직류전원장치의 다른 구성예 3을 설명하기 위한 구성도이다.
도 12는 플라즈마방전 발생을 위한 이그니션전압을 발생하는 종래의 회로예를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명의 직류전원장치의 전체의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 직류전원장치가 구비하는 초퍼제어부의 구성예를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명의 직류전원장치가 구비하는 인버터제어부의 구성예를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본원발명의 직류전원장치의 이그니션모드 및 정상운전모드의 동작예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본원발명의 직류전원장치의 이그니션모드 및 정상운전모드의 동작예를 설명하기 위한 타이밍차트이다.
도 7은 본원발명의 직류전원장치의 이그니션시의 회로상태를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본원발명의 직류전원장치의 이그니션모드, 정상운전모드의 동작상태도이다.
도 9는 직류전원장치의 다른 구성예 1을 설명하기 위한 타이밍차트이다.
도 10은 직류전원장치의 다른 구성예 2를 설명하기 위한 타이밍차트이다.
도 11은 직류전원장치의 다른 구성예 3을 설명하기 위한 구성도이다.
도 12는 플라즈마방전 발생을 위한 이그니션전압을 발생하는 종래의 회로예를 설명하기 위한 도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도를 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하에서는, 본 발명의 직류전원장치 및 제어방법에 대해서, 도 2 ~ 도 4를 이용하여 직류전원장치의 구성예를 설명하고, 도 5 ~ 도 8을 이용하여 직류전원장치의 제어예에 대해서 설명한다. 또한, 도 9 ~ 도 11을 이용하여 본원발명의 직류전원장치의 다른 구성예에 대해서 설명한다.
[직류전원장치의 구성예]
먼저, 본 발명의 직류전원장치의 구성예에 대해서 도 2 ~ 도 4를 이용하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 직류전원장치의 전체의 구성을 설명하기 위한 도이고, 도 3은 본 발명의 직류전원장치가 구비하는 초퍼제어부의 구성예를 설명하기 위한 도이고, 도 4는 본 발명의 직류전원장치가 구비하는 인버터제어부의 구성예를 설명하기 위한 도이다.
도 2에 나타내는 본 발명의 직류전원장치(1)는, 교류전원(2)의 교류전력을 정류하는 정류부(10), 과도적으로 생기는 고전압을 억제하는 보호회로를 구성하는 스너버(snubber)부(20), 정류부(10)로부터 입력한 직류전력의 전압을 소정전압으로 변환하여 직류전류를 출력하는 전류형 강압 초퍼부(30), 전류형 강압 초퍼부(30)의 직류출력을 다상의 교류출력으로 변환하는 다상 인버터부(40), 다상 인버터부(40)의 교류출력을 소정전압으로 변환하는 다상 변압부(50), 다상 변압부(50)의 교류를 직류로 변환하는 다상 정류부(60)를 구비한다.
전류형 강압 초퍼부(30)는, 스위칭소자(Q1)와 다이오드(D1)와 직류 리액터(LF1)를 구비한다. 스위칭소자(Q1)는, 정류부(10)에서 정류한 직류전압을 초퍼제어함으로써 강압한다. 전류형 강압 초퍼부(30)에 의한 전압제어는, 스위칭소자(Q1)의 온·오프의 비율인 온 듀티비를 제어함으로써 행한다.
직류 리액터(LF1)는, 초퍼제어한 직류를 전류 평활화한다. 본 발명의 직류전원장치는, 단락동작에 의해서 전류형 강압 초퍼부(30)에 단락전류를 흘리고, 이 단락전류를 직류 리액터(LF1)에 일시적으로 축적한다. 직류 리액터(LF1)의 축적에너지는, 다음의 단락동작까지의 사이에 출력전압을 승압한다.
다상 인버터부(40)는, 전류형 강압 초퍼부(30)에서 전류 평활화된 직류를 입력하고, 다상 인버터부(40)가 구비하는 브릿지회로의 스위칭소자를 제어함으로써 직교변환한다.
다상 인버터부(40)는, 상수(相數)에 대응한 스위칭소자를 브릿지접속하여 구성되는 다상 인버터회로를 구비한다. 예컨대 3상의 경우에는, 3상 인버터회로는 6개의 스위칭소자에 의해서 구성되는 브릿지회로를 구비한다. 스위칭소자는, 예컨대, IGBT나 MOSFET 등의 반도체 스위칭소자를 이용할 수 있다. 다상 인버터회로의 각 스위칭소자는, 인버터제어부(80)의 제어신호에 기하여 스위칭동작을 행하고, 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력한다.
다상 인버터부(40)의 교류출력은, 스위칭소자의 전환주파수를 높임으로써 고주파출력을 얻을 수 있다. 플라즈마 발생장치를 부하부(負荷部)로 하는 경우에는, 전류형 인버터 장치는, 예컨대 200 kHz의 고주파출력을 부하부에 공급한다. 고주파를 출력하기 위해서, 다상 인버터회로는 스위칭소자를 고주파로 전환동작을 행한다. 이와 같이, 고주파의 구동주파수로 스위칭소자를 전환하면, 교류출력에는 고주파 리플(ripple)성분이 포함된다.
다상 정류부(60)는, 다상 인버터부(40)의 교류출력을 정류하여, 직류출력을 부하에 공급한다. 종래로부터 알려진 다상 정류부는 출력부에 직류필터회로를 구비하는 구성으로 할 수 있다. 이 직류필터회로에 의해서, 다상 인버터부의 교류출력에 포함되는 고주파 리플성분을 제거하고 있다. 직류필터회로는, 출력단에 병렬접속하는 출력콘덴서(CFO)와 직렬접속한 출력 리액터(LFO)(도시하지 않음)에 의해서 구성할 수 있다.
다상 정류부(60)의 직류출력은 배선(90)이 구비하는 배선 인덕턴스(L0)를 통하여 출력되고, 직류전원장치(1)와 플라즈마 발생장치(4)의 사이를 접속한 출력케이블(3)에 의해서 플라즈마 발생장치(4)에 공급된다.
본 발명의 직류전원장치(1)는, 고주파 리플성분을 제거하는 구성으로서, 다상 정류부(60)에 있어서, 직류필터회로 대신에 기생 임피던스를 이용할 수 있다. 예컨대, 인덕턴스 분으로서 다상 정류부(60)와 출력단자의 사이의 배선(90)의 인덕턴스(L0)를 이용하고, 용량분으로서 직류전원장치(1)와 부하의 사이에 접속되는 출력케이블(3)의 용량분, 혹은, 플라즈마 부하의 경우에는 플라즈마 발생장치(4)의 출력용량(CO)을 이용할 수 있다. 상기한 다상 인버터부의 기생 임피던스, 및 출력케이블이나 전극용량의 용량분은 실질적으로 직류필터회로를 구성하여, 다상 인버터부의 교류출력에 포함되는 고주파 리플성분을 저감한다.
직렬 필터회로 대신에, 배선 임피던스나 출력케이블이나 플라즈마 발생장치의 전극용량의 기생 임피던스를 이용하는 구성에서는, 출력콘덴서(CFO)에 상당하는 용량분이 아크에너지(PC)를 공급하기에 충분한 크기를 가지고 있으면, 고주파 리플성분을 제거함과 함께, 아크에너지(PC)를 공급할 수 있다.
또한, 고주파 리플성분은, 다상 인버터회로의 구동주파수를 낮추면 증가하는 특성이 있다. 이로 인하여, 다상 인버터회로의 구동주파수를 높임으로써, 출력콘덴서(CFO) 및 출력 리액터(인덕턴스)(LFO)의 필요성을 저하시킬 수 있다. 또한, 다상 인버터회로의 구동주파수를 높임으로써, 직류전원장치(1)가 내부에 보유하는 에너지를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 직류전원장치(1)는, 전류형 강압 초퍼부(30)를 제어하는 초퍼제어부(70), 및 다상 인버터부(40)를 제어하는 인버터제어부(80)를 구비한다.
초퍼제어부(70)는, 전류형 강압 초퍼부(30)의 스위칭소자(Q1)를 초퍼제어하는 회로로서, 스위칭소자(Q1)의 출력전류인 초퍼전류, 및 직류전원장치(1)의 출력전압을 검출하고, 이 초퍼전류 및 출력전압의 검출치에 기하여, 전류형 강압 초퍼부(30)의 출력이 미리 설정한 소정의 전류치 및 소정의 전압치가 되도록 제어한다.
인버터제어부(80)는, 다상 인버터부(40)의 브릿지회로를 구성하는 각 아암에 접속된 스위칭소자의 스위칭동작을 제어한다. 다상 인버터부(40)는 스위칭소자의 제어에 의해서, 입력한 직류를 교류로 직교변환한다.
다상 인버터부(40)는, 예컨대 3상 인버터의 경우에는, 예컨대, 도 7에 나타난 바와 같이 6개의 아암을 가지는 브릿지회로에 의해서 구성된다. 각 아암에는 각각 스위칭소자 QR, QS, QT, QX, QY, QZ의 6개의 스위칭소자가 마련된다. 스위칭소자(QR)와 스위칭소자(QX)를 직렬접속하고, 스위칭소자(QS)와 스위칭소자(QY)를 직렬접속하고, 스위칭소자(QT)와 스위칭소자(QZ)를 직렬접속한다.
스위칭소자(QR)와 스위칭소자(QX)의 접속점(R)은 3상 변압기(51)의 R상분으로서 접속되고, 스위칭소자(QS)와 스위칭소자(QY)의 접속점(S)은 3상 변압기(51)의 S상분으로서 접속되고, 스위칭소자(QT)와 스위칭소자(QZ)의 접속점(T)은 3상 변압기(51)의 T상분으로서 접속된다.
다상 인버터부의 제어로서, 일정 입력전류 하에서 출력전류의 크기를 변경하는 PWM제어가 알려져 있다. PWM제어에서는, 반송파와 변조파를 비교함으로써 각 상에 대해서 펄스제어신호를 형성한다. 3상 인버터의 경우에는, 각 상의 펄스제어신호는 각각 120°의 도통기간을 가지고, 이 펄스제어신호에 의해서 인버터의 각 아암의 스위칭소자의 온·오프를 제어하여, 각각 120°의 위상차를 가진 R상, S상, 및 T상의 전류를 형성한다.
초퍼제어부(70) 및 인버터제어부(80)에는, 직류전원장치(1)의 출력단 혹은 부하측으로부터 피드백신호가 귀환된다. 피드백신호는, 예컨대, 직류전원장치(1)의 출력단의 전압, 전류로 할 수 있다.
다음으로, 도 3을 이용하여 초퍼제어부(70)의 일구성예를 설명한다.
초퍼제어부(70)는 전류형 강압 초퍼부(30)의 스위칭소자를 펄스폭 제어에 의해서, 이그니션모드에서는 정전압제어를 행하고, 정상운전모드에서는 정전압제어, 정전류제어, 혹은 정전력제어로부터 선택한 어느 한쪽의 제어를 행한다. 이그니션모드와 정상운전모드에 있어서 각각 다른 설정치로 전환하여 제어를 행한다. 이그니션모드에서는 이그니션 설정전압(VIGR)으로 설정하고, 정상운전모드에 있어서, 정전압제어에서는 정상운전 설정전압(VR)으로 설정하고, 정전류제어에서는 정상운전 설정전류(IR)로 설정하고, 정전력제어에서는 정상운전 설정전력(PR)으로 설정한다.
이그니션 설정전압(VIGR)으로부터 정상운전모드의 각 제어에 있어서의 설정치(정전압제어의 정상운전 설정전압(VR), 정전류제어의 정상운전 설정전류(IR), 정전력제어의 정상운전 설정전력(PR))로의 전환은, 출력전압과 출력전류가 소정치에 도달한 것을 검출함으로써 행할 수 있다. 예컨대, 출력전압과 출력전류의 검출에 의해서 설정치의 전환을 행할 때, 이그니션모드에 있어서 출력전류가 증가하고, 플라즈마방전 개시에 대응하여 설정된 이그니션 설정전류에 도달하고, 또한, 출력전압이 플라즈마 발생전압으로 강하한 시점을 검출하고, 이 검출시점에서 설정치의 전환을 행한다. 도 3은 출력전압(VO)과 출력전류(IO)의 검출에 기하여, 이그니션 설정전압(VIGR)을 선택한 제어의 설정치(정상운전 설정전압(VR), 정상운전 설정전류(IR), 정상운전 설정전력(PR))로 전환하는 구성을 나타내고 있다.
초퍼제어부(70)는, 출력전류 및 출력전압과 각 설정치와의 비교에 기하여 설정치를 전환하는 구성으로서, 출력전류(IO)와 이그니션 설정전류(IIGR)를 비교하고, 출력전압(VO)과 플라즈마 발생 설정전압(VPLR)을 비교하고, 출력전류(IO)가 이그니션 설정전류(IIGR) 이상이고, 또한, 출력전압(VO)이 플라즈마 발생 설정전압(VPLR) 이하가 되었을 때에 전환신호를 출력하는 비교회로(70e)를 구비한다. 이그니션 설정전류(IIGR)는 메모리수단(70f)에 격납할 수 있고, 플라즈마 발생 설정전압(VPLR)은 메모리수단(70g)에 격납할 수 있다.
플라즈마 발생 설정전압(VPLR) 대신에, 이그니션 설정전압(VIGR)과 상수(k)를 격납해 두고, 이그니션 설정전압(VIGR)에 상수(k)를 곱함으로써 플라즈마 발생 설정전압(VPLR)을 설정해도 좋다. 또한, 상수(k)는, 예컨대, 0.2 ~ 0.9의 범위에서 임의로 설정할 수 있다.
초퍼제어부(70)는, 스위칭소자(Q1)의 펄스폭 제어에 있어서, 제어의 설정치를, 이그니션모드에서 정전압제어를 행하는 이그니션 설정전압(VIGR)으로부터, 정상운전모드에서 선택한 제어의 설정치(정전압제어의 정상운전 설정전압(VR), 정전류제어의 정상운전 설정전류(IR), 정전력제어의 정상운전 설정전력(PR))로 전환하는 전환회로(70b)를 구비한다.
전환회로(70b)는, 비교회로(70e)로부터 출력된 전환신호에 근거하여 이그니션 설정전압(VIGR), 정상운전 설정전압(VR), 정상운전 설정전류(IR), 정상운전 설정전력(PR)의 어느 한쪽을 출력한다. 이그니션 설정전압(VIGR)은 메모리수단(70c)에 격납할 수 있고, 정상운전 설정전압(VR), 정상운전 설정전류(IR), 정상운전 설정전력(PR) 등의 정상운전 설정치는 메모리수단(70d)에 격납할 수 있다. 다만, 각 메모리(70c ~ 70g)는 초퍼제어부(70)내에 마련하는 구성에 한정하지 않고, 예컨대, 직류전원장치 전체를 제어하는 제어부 등의 임의의 구성요소에 마련하는 것 외에도, 직류전원장치의 외부로부터 입력하는 구성으로 해도 좋다.
초퍼제어부(70)는 스위칭소자 제어신호 생성회로(70a)를 구비하고, 출력이 설정치가 되도록 펄스폭 제어에 의해서, 정전압제어, 정전류제어, 정전력제어의 어느 한쪽의 제어를 행하는 스위칭소자 제어신호를 생성한다. 스위칭소자 제어신호 생성회로(70a)는, 전환회로(70b)로부터 송출된 이그니션 설정전압(VIGR), 정상운전 설정전압(VR), 정상운전 설정전류(IR), 정상운전 설정전력(PR)의 어느 한쪽을 설정치로 하여 스위칭소자 제어신호를 생성하고, 전류형 강압 초퍼부(30)의 스위칭소자(Q1)를 초퍼제어한다.
다음으로, 도 4를 이용하여 인버터제어부(80)의 일구성예를 설명한다.
인버터제어부(80)는 다상 인버터부(40)의 스위칭소자의 온·오프동작을 제어하고, 직류로부터 교류로의 직교변환, 및, 전류형 강압 초퍼부에 단락전류의 생성을 행한다.
직류로부터 교류로의 직교변환의 제어는 게이트 펄스신호(G)에 의해서 행하고, 간헐단락제어는 단락 펄스신호(Pi)에 의해서 행한다. 게이트 펄스신호(G)는, 이그니션모드 및 정상운전모드의 어느 쪽의 모드에 있어서도 생성된다. 한편, 단락 펄스신호(Pi)는, 이그니션 신호(IG)의 입상(立上)으로 생성을 개시하고, 초퍼제어부(70)의 비교회로(70e)의 출력인 전환신호에 의해서 생성을 정지한다.
인버터제어부(80)는 게이트 펄스신호(G)를 생성하는 게이트 펄스신호 생성회로(80c)와, 단락 펄스신호(Pi)를 생성하는 단락 펄스신호 생성회로(80d)와, 게이트 펄스신호(G)와 단락 펄스신호(Pi)를 가산하여 제어신호를 생성하는 가산회로(80b)와, 제어신호를 다상 인버터부(40)에 출력하는 제어신호 출력부(80a)를 구비한다.
다상 인버터부(40)는, 제어신호 중의 게이트 펄스신호(G)에 의해서 직교변환을 행하고, 제어신호 중의 단락 펄스신호(Pi)에 의해서 정전압측과 부전압측을 단락하여, 전류형 강압 초퍼부(30)에 단락전류를 흘린다.
[직류전원장치의 동작예]
다음으로, 본원발명의 직류전원장치의 이그니션모드 및 정상운전모드의 동작예에 대해서, 도 5의 순서도, 도 6의 타이밍차트, 도 7의 이그니션시의 회로상태, 및 도 8의 이그니션모드, 정상운전모드의 동작상태도를 이용하여 설명한다. 다만, 이하에서는, 정상운전모드로서 정전압제어를 선택하고, 정상운전 설정전압(VR)을 설정치로 하는 경우에 대해서 설명한다.
직류전원장치로부터 플라즈마 발생장치에 직류전력을 공급하고, 플라즈마 발생장치에 있어서 플라즈마 처리를 행하는 경우, 전원투입시 혹은 재기동시에 이그니션모드(S1)에 의해서 플라즈마방전을 발생시키고, 플라즈마방전이 발생한 후, 정상운전모드(S2)에 의해서 플라즈마방전을 유지한다.
도 5에서는, 인버터제어에 의해서 다상 인버터부의 정전압측과 부전압측의 사이를 단락하고, 이 단락동작에 의해서 전류형 강압 초퍼부에 단락전류를 흘리는 예에 대해서 설명한다.
먼저, 이그니션모드(S1)에 대해서 설명한다.
초퍼제어부는, 출력전압을 이그니션 설정전압까지 승압시키는 IG전압 상승구간의 제어(S1a~S1c)와, 승압한 출력전압을 이그니션 설정전압으로 유지하는 IG전압 정전압구간의 제어(S1d~S1f)의 2개의 구간에 의해서 이그니션모드의 제어를 행한다. 한편, 인버터제어부는, 이그니션모드(S1) 중에 있어서, 게이트 펄스신호(G)에 의한 인버터제어와 단락 펄스신호(Pi)에 의한 간헐단락제어를 행한다.
(IG전압 상승구간의 제어)
IG전압 상승구간에 있어서, 출력전압을 이그니션 설정전압까지 승압시키는 제어를 행한다. 인버터제어에서는, 다상 인버터부가 구비하는 브릿지회로의 각 상의 스위칭소자를 구동제어하는 게이트 펄스신호(G)를 생성하고(S1A), 이그니션모드의 구간을 정하는 이그니션(IG) 발생신호를 입상시킨다(S1B). 이그니션(IG) 발생신호의 입상에 수반하여 단락 펄스신호(Pi)를 생성한다(S1C).
도 6 (a)는 이그니션(IG) 발생신호를 나타내고, 도 6 (b)는 게이트 펄스신호(G)를 나타내고, 도 6 (c)은 단락 펄스신호(Pi)를 나타내고 있다. 다만, 도 6 (b)에는, 게이트 펄스신호(G)에 단락 펄스신호(Pi)를 중첩한 상태를 나타내고 있다.
S1A에서 생성한 게이트 펄스신호(G)에 의해서 다상 인버터부를 제어하고(S1D), S1C에서 생성한 이그니션(IG) 발생신호에 의해서 다상 인버터부의 정전압측과 부전압측의 사이(브릿지회로의 상하단)를 단락한다(S1E).
단락 펄스신호(Pi)는 미소시간폭(Tion) 동안만 생성되고, 게이트 펄스신호(G)와 함께, 인버터부의 브릿지회로를 구성하는 스위칭소자를 온 상태로 하여, 정전압측과 부전압측을 단락한다. 예컨대, 게이트 펄스신호(GR)와 게이트 펄스신호(GX)에 중첩한 단락 펄스신호(Pi)와에 의해서, 브릿지회로의 스위칭소자(QR)와 스위칭소자(QX)를 온 상태로 하여, 브릿지회로의 상하단을 단락한다.
한편, 초퍼제어부는, 이그니션(IG) 발생신호의 입상에 수반하여, 출력전압(VO)을 정전압제어하는 전압설정치로서 이그니션 설정전압(VIGR)을 설정한다(S1a).
도 6 (d)는 출력전압(VO) 및 출력전류(IO)를 나타내고 있다. 출력전압(VO)에 대해서, 출력전압(VO)의 이그니션모드시의 정전압제어의 전압설정치로서 이그니션 설정전압(VIGR)을 나타내고, 출력전압(VO)의 정상운전시의 정전압제어의 전압설정치로서 정상운전 설정전압(VR)을 나타내고 있다. 또한, 출력전류(IO)에 대해서, 출력전류(IO)의 이그니션모드시의 전류설정치로서 이그니션 설정전류(IIGR)를 나타내고 있다.
S1E의 단락동작의 공정에 의해서, 전류형 강압 초퍼부에 단락전류(Δi)가 흐른다. 이 단락전류(Δi)는 전류형 강압 초퍼부가 구비하는 인덕터에 축적된다(S1b).
단락 펄스신호(Pi)의 입하(立下)에 의해서 단락동작이 정지하고, 인덕터에 축적된 에너지에 의해서 출력전압(VO)이 승압한다(S1F).
출력전압(VO)을 이그니션 설정전압(VIGR)과 비교하여, 출력전압(VO)이 이그니션 설정전압(VIGR)에 도달하지 않은 경우에는, 다음의 단락 펄스신호(Pi)에 의해서 다상 인버터부의 정전압측과 부전압측의 사이(브릿지회로의 상하단)를 단락시키고, 단락전류(Δi)에 의해서 출력전압(VO)을 승압시키는 처리(S1E ~ S1F)를 행한다. 출력전압(VO)이 이그니션 설정전압(VIGR)에 도달할 때까지 S1E ~ S1F의 단락동작에 의한 승압공정을 반복한다.
출력전압(VO)은 S1E ~ S1F의 반복에 의한 간헐단락동작에 의해서 단계적으로 승압한다. 도 6에 나타내는 출력전압(VO)에 있어서, 부호 A로 나타내는 부분은 이그니션 설정전압(VIGR)으로 향하는 단계적인 승압상태를 나타내고 있다.
이하에, 단락전류에 의한 승압동작에 대해서 설명한다.
도 7은 이그니션시의 단락상태를 나타내고 있다. 도 7에서는, 3상 인버터의 브릿지회로에 있어서, 스위칭소자(QR)와 스위칭소자(QX)를 동시에 온 상태로 함으로써 정전압측과 부전압측의 사이(브릿지회로의 상하단)를 단락하는 예를 나타내고 있다.
게이트 펄스신호(GR)에 의해서 스위칭소자(QR)가 온 상태에 있을 때, 이 온 상태의 어느 한 시점에 있어서 단락 펄스신호(Pi)에 의해서 스위칭소자(QX)를 온 상태로 한다. 이로써, 스위칭소자(QR)와 스위칭소자(QX)를 개재하여 정전압측과 부전압측의 PN간(브릿지회로의 상하단)이 단락한다.
단락에 의해서 전류형 강압 초퍼부에는, 도 7에 나타내는 바와 같이 단락전류(Δi)가 흐른다. 단락전류(Δi)는, 단락 펄스신호(Pi)의 신호폭의 미소시간폭(Tion (n)) 동안만 흐른다. 단락전류(Δi)는, 단락동작마다 리셋된다.
전류형 강압 초퍼부의 직류 리액터(LF1)에는, 단락전류(Δi)에 의한 에너지(Ji (n))가 축적된다. 직류 리액터(LF1)에 대한 입력전압을 Vin이라 할 때, 미소시간폭(Tion (n))의 1회분의 단락전류(Δi1) 및 단락전류(Δi1)에 의한 에너지(Ji (n))는 이하의 식 (1), (2)로 나타난다.
n번째의 Tion (n)의 단락동작이 종료하고, 다음의 (n+1)번째의 Tion (n+1)의 단락동작이 개시할 때까지, Tion (n)의 단락동작에 의해서 직류 리액터(LF1)에 축적된 에너지(Ji (n))는 인버터부, 변압기, 정류기를 통하여 부하에 공급된다.
여기서, 직류전원장치의 출력측의 용량분을 COT라 하고, 이그니션시의 출력전압을 VO (n)이라 했을 때, 단락동작에 의해서 출력측 용량분(COT)에 송출되는 에너지(Ji (n))는 이하의 식 (3)으로 나타난다. 다만, 출력측 용량분(COT)은, 출력용량(CFO)과 부하인 플라즈마 발생장치의 전극용량(CO)으로 할 수 있다.
단, 최초의 단락동작을 행하기 전의 출력전압은 VO (0) = 0으로 하고 있다.
식 (3)으로부터, 이그니션시의 출력전압(VO (n))은 이하의 식 (4)로 나타난다.
식 (4)는, 단락동작을 n회 반복했을 때의 출력전압(VO (n))을 나타내고 있다.
단락동작이 3회인 경우에는(n = 3), 각 단락동작시에 의한 출력전압은 이하의 식으로 나타난다.
식 (4)는, 단락동작의 회수(n)에 의해서 이그니션시의 출력전압(VO (n))을 선정할 수 있다는 것을 나타내고 있다.
또한, 단락전류(Δi1)는, 식 (1)로 나타나는 바와 같이 입력전압(Vin)에 비례한다. 입력전압(Vin)은, 전류형 강압 초퍼부의 출력전압이고, 그 출력전압은 전류형 강압 초퍼부의 스위칭소자(Q1)의 온 듀티비로 정해진다.
따라서, 출력전압(VO (n))의 승압비는, 단락동작의 회수(n), 및 전류형 강압 초퍼부의 스위칭소자(Q1)의 온 듀티비로 정할 수 있다.
다만, 단락동작의 회수(n)는, 이그니션모드 내에서 행해지기 때문에, 단락 펄스신호를 게이트 펄스신호와 동기하여 출력하는 경우에는, 이그니션모드가 개시하여 해제될 때까지의 시간과 게이트 펄스신호의 시간폭에 의해서 자동적으로 정해지는 회수가 된다.
(IG전압 정전압구간의 제어)
IG전압 정전압구간에 있어서, 승압한 출력전압을 이그니션 설정전압으로 유지하는 제어를 행한다.
출력전압(VO)이 이그니션 설정전압(VIGR)에 도달한 경우에는(S1c), 초퍼제어의 이그니션모드에 있어서, IG전압 상승구간의 제어(S1a~S1c)로부터 IG전압 정전압구간의 제어(S1d~S1f)로 전환하고, 승압한 출력전압을 이그니션 설정전압으로 유지한다. 도 6에 나타내는 출력전압(VO)에 있어서, 부호 B로 나타내는 부분은 이그니션 설정전압(VIGR)으로 유지된 정전압 상태를 나타내고 있다.
IG전압 정전압구간의 제어에서는, 초퍼제어에 있어서 이그니션 설정전압으로 정전압제어한다(S1d). 출력전류(IO)는, IG전압 상승구간 및 IG전압 정전압구간에 있어서 상승한다. 도 6에 나타내는 출력전류(IO)에 있어서, 부호 D로 나타내는 부분은 IG전압 상승구간 및 IG전압 정전압구간에 있어서의 전류 상승상태를 나타내고 있다.
플라즈마 발생장치에 있어서 플라즈마방전이 발생하면 출력전류(IO)에는 이그니션 설정전류(IIGR)가 흐르고, 정상운전 상태로 이행함으로써 정상운전의 출력전류(IO)가 흐른다. 도 6에 나타내는 출력전류(IO)에 있어서, 부호 E로 나타내는 부분은 이그니션 설정전류(IIGR)를 초과하는 출력전류(IO)가 흐르고, 정상운전의 출력전류(IO)로의 이행상태를 나타내고, 부호 F로 나타내는 부분은 정상운전의 출력전류(IO)를 나타내고 있다.
따라서, 출력전압(VO)이 정상운전 설정전압(VR)에 도달한 것, 및 이 출력전류(IO)에 이그니션 설정전류(IIGR)가 흐르는 것으로 플라즈마방전의 발생을 판정할 수 있다.
플라즈마 발생장치에 있어서의 플라즈마방전의 발생을 출력전압(VO)과 출력전류(IO)가 소정전압 및 소정전류에 도달했는가 아닌가로 판정하는 경우에는, 플라즈마방전의 발생시에 흐르는 출력전류를 이그니션 설정전류(IIGR)로서 미리 정하고, 출력전압을 이그니션 설정전압(VIGR)으로서 미리 정해두고, 출력전류(IO)와 설정한 이그니션 설정전류(IIGR)를 비교하고, 출력전압(VO)과 설정한 이그니션 설정전압(VIGR)에 상수(k)를 곱하여 얻어지는 플라즈마 발생 설정전압(VPLR)을 비교한다. 상수(k)는 예컨대 0.2 ~ 0.9로 설정한다(S1e, S1f).
출력전류(IO)가 이그니션 설정전류(IIGR)에 도달하고(S1e), 또한, 출력전압(VO)이 이그니션 설정전압(VIGR)에 상수(k)를 곱하여 얻어지는 플라즈마 발생 설정전압(VPLR)보다도 강하한(S1f) 경우에는, 초퍼제어부에서는, 정전압제어의 출력전압(VO)의 설정치를 이그니션 설정전압(VIGR)으로부터 정상운전 설정전압(VR)으로 변경하고(S1g), 인버터제어부에서는, 이그니션(IG) 발생신호를 입하시켜서(S1G), 단락 펄스신호(Pi)의 생성을 정지한다(S1H).
초퍼제어부에 있어서, 정전압제어의 설정전압을 이그니션 설정전압(VIGR)으로부터 정상운전 설정전압(VR)으로 전환함과 함께, 인버터제어부에 있어서, IG발생신호를 정지하여 단락 펄스신호(Pi)의 생성을 정지함으로써, 이그니션모드를 종료하고, 정상운전모드로 전환한다. 도 6에 나타내는 출력전압(VO)에 있어서, 부호 C로 나타내는 부분은 정상운전 설정전압(VR)으로 유지된 정전압 상태를 나타내고 있다.
IG전압 정전압구간의 종료는, 단락 펄스신호(Pi)를 정지시키는 것으로 행한다.
상기한 예에서는, 상기 오프 상태의 제어는, 승압된 출력전압이 이그니션 설정전압에 도달했을 때에, 스위칭소자(Q1)를 펄스폭 제어에 의해서 이그니션 설정전압으로 정전압제어함으로써 행할 수 있다.
다음으로, 정상운전모드(S2)에서는, 이그니션모드에서 발생한 플라즈마방전을 유지한다. 플라즈마방전을 유지하기 위해서, 초퍼제어부는 정상운전 설정전압(VR)으로 정전압제어를 행하고, 인버터제어부는 통상의 펄스폭 제어를 행한다.
도 8은, 이그니션모드 및 정상운전모드에 있어서의 초퍼제어 및 인버터제어의 동작상태를 나타내고 있다.
이그니션모드에 있어서, 초퍼제어는 펄스폭 제어에 의해서 출력전압(VO)을 이그니션 설정전압으로 정전압제어할 수 있도록 전류형 강압 초퍼부를 제어하고, 인버터제어는 펄스폭 제어에 의한 직교변환 제어를 행한다.
인버터제어는, 이그니션모드 중의 IG전압 상승구간에 있어서 간헐단락제어를 행하여, 이그니션전압을 이그니션 설정전압(VIGR)으로 향하여 승압제어한다. 다만, 이 승압제어는, 인버터제어에 의한 간헐단락제어로 행하는 것 외에도, 전류형 강압 초퍼부 측에 마련한 단락용의 스위칭소자를 제어함으로써 행할 수 있다.
이그니션모드에 있어서, 출력전압은 IG전압 상승구간에서는 이그니션 설정전압(VIGR)으로 향하여 승압하고, 이그니션 설정전압(VIGR)에 도달한 후는, IG전압 정전압구간에 있어서 이그니션 설정전압(VIGR)으로 유지된다.
또한, 이그니션모드에 있어서, 출력전류는 이그니션 설정전류(IIGR)로 향하여 상승한다.
출력전류가 이그니션 설정전류(IIGR)에 도달하고, 또한, 출력전압이 이그니션 설정전압(VIGR)에 상수(k)(k = 0.2 ~ 0.9)를 곱한 값(k·VIGR)보다 강하한 시점을 플라즈마방전의 발생(플라즈마 착화)상태로 판정하여, 이그니션모드로부터 정상운전모드로 전환한다. 이그니션모드로부터 정상운전모드의 전환은, 초퍼제어에 있어서의 정전압제어의 설정전압을 이그니션 설정전압(VIGR)으로부터 정상운전 설정전압(VR)으로 전환한다.
정상운전모드에 있어서, 정전압제어, 정전류제어, 정전력제어의 어느 한쪽의 제어로 선택된 경우, 플라즈마방전의 발생을 판정한 후는, 선택된 제어에 의한 정상운전으로 전환한다. 이때, 출력전류는 이그니션 설정전류(IIGR)에 도달한 후, 정상운전시의 출력전류(IO)가 된다.
[직류전원장치의 다른 구성예]
다음으로, 직류전원장치의 다른 구성예에 대해서 설명한다.
(직류전원장치의 다른 구성예 1)
도 9는 직류전원장치의 다른 구성예 1을 설명하기 위한 타이밍차트이다. 구성예 1의 단락 펄스신호(Pi)는, 브릿지회로의 모든 스위칭소자를 동시에 온 동작시키는 것이다. 이 단락 펄스신호(Pi)를 이용하여 브릿지회로의 모든 스위칭소자를 동시에 온 상태로 함으로써, 브릿지회로의 스위칭소자의 온 상태나 오프 상태에 관계없이, 단락동작을 행하게 할 수 있다.
도 9에 나타내는 타이밍차트는, 단락 펄스신호의 외에는 도 6에 나타낸 타이밍차트와 동일하다. 도 9 (b)는, 단락 펄스신호(Pi)와 게이트 펄스신호(G)를 중첩하여 나타내고, 단락 펄스신호(Pi)는 흑색 바탕모양으로 나타내고 있다. 단락 펄스신호(Pi)는, 브릿지회로의 각 스위칭소자(QR, QS, QT, QX, QY, QZ)를 동시에 온 상태 및 오프 상태로 한다. 단락 펄스신호(Pi)와 게이트 펄스신호(G)가 중첩되는 경우라도, 스위칭소자는 온 상태가 되기 때문에, 게이트 펄스신호(G) 상태에 관계없이 단락상태로 할 수 있다.
(직류전원장치의 다른 구성예 2)
도 10은 직류전원장치의 다른 구성예 2를 설명하기 위한 타이밍차트이다. 구성예 2의 단락 펄스신호(Pi)는, 브릿지회로가 구비하는 스위칭소자 중에서, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 스위칭소자의 페어 중에서 적어도 하나의 페어의 스위칭소자를 동시에 온 동작시키는 것이다.
이 단락 펄스신호(Pi)를 이용하여 브릿지회로의 상하단의 스위칭소자의 페어의 적어도 하나의 페어에 대해 스위칭소자를 동시에 온 동작시킴으로써, 브릿지회로의 스위칭소자의 온 상태나 오프 상태에 관계없이, 단락동작을 행하게 할 수 있다.
도 10에 나타내는 타이밍차트는, 단락 펄스신호의 외에는 도 6에 나타낸 타이밍차트와 동일하다. 도 10 (b)는, 단락 펄스신호(Pi)와 게이트 펄스신호(G)를 중첩하여 나타내고, 단락 펄스신호(Pi)는 흑색 바탕모양으로 나타내고 있다. 단락 펄스신호(Pi)는, 브릿지회로의 스위칭소자(QR) 및 스위칭소자(QX)를 동시에 온 상태 및 오프 상태로 한다. 단락 펄스신호(Pi)와 게이트 펄스신호(G)가 중첩되는 경우라도, 스위칭소자는 온 상태가 되기 때문에, 게이트 펄스신호(G) 상태에 관계없이 단락상태로 할 수 있다.
(직류전원장치의 다른 구성예 3)
구성예 3은, 각 스위칭소자를 온 상태로 하는 게이트 펄스신호의 시간폭 내의 어느 한 시점에 있어서, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측과의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 페어의 스위칭소자 중, 게이트 펄스신호로 온 동작하는 스위칭소자와 쌍의 관계가 있는 스위칭소자를 온 동작시키는 펄스신호를 단락 펄스신호로서 생성하고, 쌍을 이루는 페어의 스위칭소자를 동시에 온 동작시키고, 단락동작을 행하게 한다.
상기한 단락동작의 형태는, 다상 인버터부의 상하단의 스위칭소자를 동시에 온 상태로 함으로써 단락동작을 행하게 하는 것이다. 이에 비하여, 구성예 4는 전류형 강압 초퍼부의 출력단 혹은 다상 인버터부의 입력단의 정전압측과 부전압측의 사이에 스위칭소자(Q2)를 접속하고, 이 스위칭소자(Q2)에 의해서 단락을 행하게 하는 것이다.
(직류전원장치의 다른 구성예 4)
도 11은 직류전원장치의 다른 구성예 4를 설명하기 위한 구성도이다. 구성예 4는, 도 1에 나타낸 직류전원장치에 있어서, 전류형 강압 초퍼부(30)의 출력단의 정전압측과 부전압측의 사이에 스위칭소자(Q2)를 접속하고, 이 스위칭소자(Q2)를 스위칭제어부(91)에서 온·오프동작을 제어한다.
이 구성예 4에 의하면, 다상 인버터부의 브릿지회로가 구비하는 복수의 스위칭소자를 제어하는 일 없이, 하나의 스위칭소자(Q2)를 제어함으로써 단락동작을 행할 수 있다.
정상운전모드에 있어서, 정전압제어, 정전류제어, 정전력제어의 어느 한쪽으로부터의 선택은 필요에 응하여 임의로 할 수 있고, 예컨대, 미리 선택하여 초퍼제어부의 전환회로에 설정해 두는 것 외에도, 직류전원장치의 외부로부터 설정할 수 있다. 또한, 선택을 변경하는 구성으로 해도 좋다.
다만, 상기 실시형태 및 변형예에 있어서의 기술은, 본 발명에 대한 직류전원장치 및 직류전원장치의 제어방법의 일례이며, 본 발명은 각 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 근거하여 여러 가지 변형하는 것이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 전류형 인버터 장치는, 플라즈마 발생장치에 전력을 공급하고, 성막처리나 에칭처리를 행하는 전력원으로서 적용할 수 있다.
1: 직류전원장치
2: 교류전원
3: 출력케이블
4: 플라즈마 발생장치
10: 정류부
20: 스너버부
30: 전류형 강압 초퍼부
40: 다상 인버터부
50: 다상 변압부
51: 상 변압기
60: 다상 정류부
70: 초퍼제어부
70a: 스위칭소자 제어신호 생성회로
70b: 전환회로
70c: 메모리수단(이그니션 설정치)
70d: 메모리수단(정상운전 설정전압)
70e: 비교회로
70f: 메모리수단(이그니션 설정전류)
70g: 메모리수단(플라즈마 발생 설정전압)
80: 인버터제어부
80a: 제어신호 출력부
80b: 가산회로
80c: 게이트 펄스신호 생성회로
80d: 단락 펄스신호 생성회로
90: 배선
91: 스위칭제어부
92: 스위칭제어부
IIGR: 이그니션 설정전류
IO: 출력전류
IR: 정상운전 설정전류
PR: 정상운전 설정전력
VIGR: 이그니션 설정전압
Vin: 입력전압
VO: 출력전압
VPLR: 플라즈마 발생 설정전압
VR: 정상운전 설정전압
Δi: 단락전류
2: 교류전원
3: 출력케이블
4: 플라즈마 발생장치
10: 정류부
20: 스너버부
30: 전류형 강압 초퍼부
40: 다상 인버터부
50: 다상 변압부
51: 상 변압기
60: 다상 정류부
70: 초퍼제어부
70a: 스위칭소자 제어신호 생성회로
70b: 전환회로
70c: 메모리수단(이그니션 설정치)
70d: 메모리수단(정상운전 설정전압)
70e: 비교회로
70f: 메모리수단(이그니션 설정전류)
70g: 메모리수단(플라즈마 발생 설정전압)
80: 인버터제어부
80a: 제어신호 출력부
80b: 가산회로
80c: 게이트 펄스신호 생성회로
80d: 단락 펄스신호 생성회로
90: 배선
91: 스위칭제어부
92: 스위칭제어부
IIGR: 이그니션 설정전류
IO: 출력전류
IR: 정상운전 설정전류
PR: 정상운전 설정전력
VIGR: 이그니션 설정전압
Vin: 입력전압
VO: 출력전압
VPLR: 플라즈마 발생 설정전압
VR: 정상운전 설정전압
Δi: 단락전류
Claims (14)
- 플라즈마 발생장치에 직류전력을 공급하는 직류전원장치에 있어서,
직류원을 구성하는 전류형 강압 초퍼부와,
상기 전류형 강압 초퍼부의 직류출력을 복수의 스위칭소자의 동작에 의해 다상의 교류전력으로 변환하는 다상 인버터부와,
상기 다상 인버터부의 출력을 교직변환하고, 얻어진 직류를 부하에 공급하는 정류부와, 상기 전류형 강압 초퍼부를 제어하는 초퍼제어부, 및 상기 다상 인버터부를 제어하는 인버터제어부를 가지는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 초퍼제어부가 제어하는, 상기 플라즈마 발생장치에 플라즈마방전을 발생시키는 이그니션전압을 공급하는 이그니션모드와, 상기 플라즈마 발생장치의 플라즈마방전을 계속시키는 정상운전모드를 전환하는 전환제어, 및,
상기 전류형 강압 초퍼부의 정전압측과 부전압측의 사이, 또는 상기 다상 인버터부의 정전압측과 부전압측의 사이를 간헐적으로 단락하는 간헐단락제어를 행하고,
상기 제어부는, 상기 이그니션모드에 있어서, 상기 간헐단락제어에 의해서 상기 전류형 강압 초퍼부에 흐르는 단락전류에 의한 승압동작을 제어하고, 플라즈마 발생장치에 인가하는 출력전압을 제어하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 인버터제어부에 의해 상기 간헐단락제어를 행하고,
상기 인버터제어부는, 상기 간헐단락제어에 있어서,
다상 인버터를 구성하는 브릿지회로의 스위칭소자를 펄스폭 제어하는 게이트 펄스신호와, 상기 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 간헐적으로 단락하는 단락 펄스신호를 생성하고,
상기 게이트 펄스신호와 단락 펄스신호를 중첩한 제어신호에 의해 상기 다상 인버터부를 제어하고,
상기 단락 펄스신호에 의해서 상기 브릿지회로의 정전압측과 부전압측과의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 페어의 스위칭소자를 동시에 온 상태로 하여, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이를 단락하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 인버터제어부는,
상기 각 스위칭소자를 온 상태로 하는 게이트 펄스신호의 시간폭 내의 어느 한 시점에 있어서, 상기 브릿지회로의 정전압측과 부전압측과의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 페어의 스위칭소자 중, 게이트 펄스신호로 온 동작하는 스위칭소자와 쌍의 관계가 있는 스위칭소자를 온 동작시키는 펄스신호를 상기 단락 펄스신호로서 생성하고,
상기 게이트 펄스신호에 의해 온 상태가 되는 스위칭소자와, 상기 단락 펄스신호에 의해 온 상태가 되는 스위칭소자에 의해서 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 단락하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 인버터제어부는, 상기 브릿지회로의 모든 스위칭소자를 동시에 온 동작시키는 펄스신호를 상기 단락 펄스신호로서 생성하고,
상기 단락 펄스신호에 의해 브릿지회로의 모든 스위칭소자를 온 상태로 하여, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 단락하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 인버터제어부는, 상기 브릿지회로가 구비하는 스위칭소자 중에서, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 스위칭소자의 페어 중에서 적어도 하나의 페어의 스위칭소자를 동시에 온 동작시키는 펄스신호를 상기 단락 펄스신호로서 생성하고,
상기 단락 펄스신호에 의해 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 페어의 스위칭소자의 적어도 하나의 페어의 스위칭소자를 온 상태로 하여, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 단락하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 전류형 강압 초퍼부와 상기 다상 인버터부와의 사이에 있어서, 정전압측과 부전압측의 사이에 단락용 스위칭소자를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 초퍼제어부에 의해 상기 간헐단락제어를 행하고,
상기 초퍼제어부는, 상기 단락용 스위칭소자를 간헐적으로 단락하는 단락 펄스신호를 생성하고,
상기 단락 펄스신호에 의해서 상기 단락용 스위칭소자를 온 상태로 함으로써 전류형 강압 초퍼부의 출력단의 정전압측과 부전압측을 단락하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이그니션모드에 있어서, 상기 제어부는, 단락전류에 의한 승압을 복수회 반복하여 출력전압을 이그니션 설정전압까지 전압상승시키는 승압제어와, 상기 초퍼제어부에 의해서 상기 출력전압을 이그니션 설정전압으로 유지하는 정전압제어를 전환하여 행하고,
상기 출력전압이 이그니션 설정전압에 도달한 후, 승압제어로부터 정전압제어로 전환하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 제어부는, 초퍼제어부의 초퍼제어의 온 듀티비와, 간헐단락제어의 회수를 파라미터로 하고,
상기 온 듀티비에 의해서 상기 전류형 강압 초퍼부의 입력전압을 제어하고,
상기 간헐단락제어의 회수에 의해서 승압비를 제어하고,
상기 입력전압과 승압비에 의해서 출력전압의 전압상승을 제어하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 정상운전모드는,
정상운전의 설정치를 이그니션모드에서 설정되는 이그니션 설정전압으로부터 정상운전 설정전압으로 전환하고, 출력전압을 정상운전 설정전압으로 유지하는 정전압제어,
정상운전의 설정치를 이그니션모드에서 설정되는 이그니션 설정전압으로부터 정상운전 설정전류로 전환하고, 출력전류를 정상운전 설정전류로 유지하는 정전류제어,
정상운전의 설정치를 이그니션모드에서 설정되는 이그니션 설정전압으로부터 정상운전 설정전력으로 전환하고, 출력전력을 정상운전 설정전력으로 유지하는 정전력제어
의 어느 한쪽의 제어를 선택 가능하고,
상기 제어부의 전환제어는, 출력전류가 이그니션 설정전류에 도달하고, 또한, 출력전압이 플라즈마 발생전압으로 하강했을 때 상기 이그니션모드로부터 상기 정상운전모드로 전환하고, 상기 정전압제어, 상기 정전류제어, 상기 정전력제어로부터 선택한 제어를 행하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치. - 직류원을 구성하는 전류형 강압 초퍼부와,
상기 전류형 강압 초퍼부의 직류출력을 복수의 스위칭소자의 동작에 의해 다상의 교류전력으로 변환하는 다상 인버터부와,
상기 다상 인버터부의 출력을 교직변환하고, 얻어진 직류를 부하에 공급하는 정류부와, 상기 전류형 강압 초퍼부를 제어하는 초퍼제어부, 및 상기 다상 인버터부를 제어하는 인버터제어부를 가지는 제어부를 구비하고, 플라즈마 발생장치에 직류전력을 공급하는 직류전원장치의 제어방법에 있어서,
상기 제어부는,
상기 초퍼제어부가 제어하는, 상기 플라즈마 발생장치에 플라즈마방전을 발생시키는 이그니션전압을 공급하는 이그니션모드와, 상기 플라즈마 발생장치의 플라즈마방전을 계속시키는 정상운전모드를 전환하는 전환제어, 및,
상기 전류형 강압 초퍼부 또는 상기 다상 인버터부의 정전압측과 부전압측을 간헐적으로 단락하는 간헐단락제어
를 행하고,
상기 제어부는, 상기 이그니션모드에 있어서, 상기 간헐단락제어에 의해서 상기 전류형 강압 초퍼부에 흐르는 단락전류에 의한 승압동작을 제어하고, 플라즈마 발생장치에 인가하는 출력전압을 제어하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치의 제어방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 제어부는, 상기 인버터제어부에 의해 상기 간헐단락제어를 행하고,
상기 인버터제어부는, 상기 간헐단락제어에 있어서,
다상 인버터를 구성하는 브릿지회로의 스위칭소자를 펄스폭 제어하는 게이트 펄스신호와, 상기 브릿지회로의 정전압측과 부전압측을 간헐적으로 단락하는 단락 펄스신호를 생성하고,
상기 게이트 펄스신호와 단락 펄스신호를 중첩하여 제어신호를 생성하고,
상기 제어신호에 의해 상기 다상 인버터부를 제어하고, 상기 단락 펄스신호에 의해서 상기 브릿지회로의 정전압측과 부전압측과의 단자 사이를 직렬접속하여 쌍을 이루는 페어의 스위칭소자를 동시에 온 상태로 하여, 브릿지회로의 정전압측과 부전압측의 단자 사이를 단락하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치의 제어방법. - 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
상기 이그니션모드에 있어서, 상기 제어부는, 단락전류에 의한 승압을 복수회 반복하여 출력전압을 이그니션 설정전압까지 전압상승시키는 승압제어와, 상기 초퍼제어부에 의해서 상기 출력전압을 이그니션 설정전압으로 유지하는 정전압제어를 전환하여 행하고,
상기 출력전압이 이그니션 설정전압에 도달한 후, 승압제어로부터 정전압제어로 전환하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치의 제어방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 제어부는, 초퍼제어부의 초퍼제어의 온 듀티비와, 간헐단락제어의 회수를 파라미터로 하고,
상기 온 듀티비에 의해서 상기 전류형 강압 초퍼부의 입력전압을 제어하고,
상기 간헐단락제어의 회수에 의해서 승압비를 제어하고,
상기 입력전압과 승압비에 의해서 출력전압의 전압상승을 제어하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치의 제어방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 정상운전모드는,
정상운전의 설정치를 이그니션모드에서 설정되는 이그니션 설정전압으로부터 정상운전 설정전압으로 전환하고, 출력전압을 정상운전 설정전압으로 유지하는 정전압제어,
정상운전의 설정치를 이그니션모드에서 설정되는 이그니션 설정전압으로부터 정상운전 설정전류로 전환하고, 출력전류를 정상운전 설정전류로 유지하는 정전류제어,
정상운전의 설정치를 이그니션모드에서 설정되는 이그니션 설정전압으로부터 정상운전 설정전력으로 전환하고, 출력전력을 정상운전 설정전력으로 유지하는 정전력제어
의 어느 한쪽의 제어를 선택 가능하고,
상기 제어부의 전환제어는, 출력전류가 이그니션 설정전류에 도달하고, 또한, 출력전압이 플라즈마 발생전압으로 하강했을 때 상기 이그니션모드로부터 상기 정상운전모드로 전환하고, 상기 정전압제어, 상기 정전류제어, 상기 정전력제어로부터 선택한 제어를 행하는 것
을 특징으로 하는, 직류전원장치의 제어방법.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/072854 WO2014038060A1 (ja) | 2012-09-07 | 2012-09-07 | 直流電源装置、直流電源装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150038625A true KR20150038625A (ko) | 2015-04-08 |
| KR101579416B1 KR101579416B1 (ko) | 2015-12-21 |
Family
ID=50236709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020157006021A KR101579416B1 (ko) | 2012-09-07 | 2012-09-07 | 직류전원장치, 직류전원장치의 제어방법 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9137885B2 (ko) |
| EP (1) | EP2879471B1 (ko) |
| JP (1) | JP5634626B2 (ko) |
| KR (1) | KR101579416B1 (ko) |
| CN (1) | CN104604337B (ko) |
| DE (1) | DE12884110T1 (ko) |
| IN (1) | IN2014KN03106A (ko) |
| PL (1) | PL2879471T3 (ko) |
| TW (1) | TWI491317B (ko) |
| WO (1) | WO2014038060A1 (ko) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014038013A1 (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-13 | 株式会社京三製作所 | 直流電源装置、直流電源装置の制御方法 |
| JP5729732B2 (ja) * | 2013-09-27 | 2015-06-03 | 株式会社京三製作所 | 直流電源装置、直流電源装置の制御方法 |
| DE102015117892A1 (de) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zum Auf- oder Entladen einer Fahrzeugbatterie |
| GB2548209B (en) * | 2016-03-07 | 2018-03-21 | Intelligent Growth Solutions Ltd | Controllable power and lighting system |
| EP3472858B1 (en) | 2016-06-15 | 2022-01-12 | Watlow Electric Manufacturing Company | Power converter for a thermal system |
| DE112017004113T5 (de) * | 2016-08-17 | 2019-05-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Zündvorrichtung vom Barriere-Entladungstyp |
| JP6606038B2 (ja) * | 2016-09-06 | 2019-11-13 | 株式会社東芝 | 出力電圧制御回路 |
| EP3703248A4 (en) * | 2017-10-18 | 2021-07-21 | Hitachi-Johnson Controls Air Conditioning, Inc. | CURRENT CONVERSION DEVICE AND REFRIGERATION AIR CONDITIONER |
| PL233868B1 (pl) * | 2017-12-29 | 2019-12-31 | Politechnika Lubelska | Układ i sposób zasilania reaktora plazmowego ze ślizgającym się wyładowaniem |
| KR102242234B1 (ko) | 2019-05-08 | 2021-04-20 | 주식회사 뉴파워 프라즈마 | 고주파 제너레이터 및 그의 동작 방법 |
| CN111865111B (zh) * | 2020-07-22 | 2024-02-20 | 新风光电子科技股份有限公司 | 大功率ac/dc变换等离子体点火器驱动电路及方法 |
| WO2023155969A1 (de) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | Universität Stuttgart | Schaltungsanordnung für eine plasmaquelle zur erzeugung von plasma bei atmosphärendruck |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11229138A (ja) | 1998-02-09 | 1999-08-24 | Murata Mfg Co Ltd | スパッタ装置 |
| JP2002173772A (ja) | 2000-12-05 | 2002-06-21 | Ricoh Co Ltd | スパッタリング装置 |
| JP2005050711A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Eye Lighting Syst Corp | 放電灯点灯装置 |
| JP2006006053A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Shihen Tech Corp | 直流電源装置 |
| JP2010225308A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Kanazawa Univ | 誘導熱プラズマ発生方法及び装置 |
| JP2010255061A (ja) | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Canon Anelva Corp | スパッタリング装置及びスパッタリング処理方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63268470A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換器 |
| US5418707A (en) * | 1992-04-13 | 1995-05-23 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High voltage dc-dc converter with dynamic voltage regulation and decoupling during load-generated arcs |
| KR100488448B1 (ko) * | 2001-11-29 | 2005-05-11 | 엘지전자 주식회사 | 플라즈마 디스플레이 패널의 서스테인펄스 발생장치 |
| JP2005094827A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Shunsuke Hosokawa | 高電圧電源パルス電源 |
| ES2401289T3 (es) * | 2005-03-24 | 2013-04-18 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Generador de plasma en vacío |
| JP5086043B2 (ja) * | 2007-11-30 | 2012-11-28 | 日立アプライアンス株式会社 | 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 |
| JP5429771B2 (ja) * | 2008-05-26 | 2014-02-26 | 株式会社アルバック | スパッタリング方法 |
| TW201031276A (en) | 2009-02-06 | 2010-08-16 | Creating Nano Technologies Inc | Resonant inverter and plasma driving system icluding the same |
| US8692466B2 (en) * | 2009-02-27 | 2014-04-08 | Mks Instruments Inc. | Method and apparatus of providing power to ignite and sustain a plasma in a reactive gas generator |
| JP5153003B2 (ja) * | 2009-08-19 | 2013-02-27 | ウシオ電機株式会社 | 高圧放電ランプ点灯装置およびプロジェクタ |
| WO2012023276A1 (ja) | 2010-08-18 | 2012-02-23 | 株式会社アルバック | 直流電源装置 |
| US9379643B2 (en) * | 2010-12-23 | 2016-06-28 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Electrosurgical generator controller for regulation of electrosurgical generator output power |
| US20130038216A1 (en) * | 2012-01-19 | 2013-02-14 | Alvin Hao | Remote controlled electronic ballast with digital display |
-
2012
- 2012-09-07 IN IN3106KON2014 patent/IN2014KN03106A/en unknown
- 2012-09-07 WO PCT/JP2012/072854 patent/WO2014038060A1/ja active Application Filing
- 2012-09-07 US US14/414,816 patent/US9137885B2/en active Active
- 2012-09-07 EP EP12884110.3A patent/EP2879471B1/en active Active
- 2012-09-07 KR KR1020157006021A patent/KR101579416B1/ko active IP Right Grant
- 2012-09-07 CN CN201280075694.4A patent/CN104604337B/zh active Active
- 2012-09-07 JP JP2013555675A patent/JP5634626B2/ja active Active
- 2012-09-07 DE DE12884110.3T patent/DE12884110T1/de active Pending
- 2012-09-07 PL PL12884110T patent/PL2879471T3/pl unknown
-
2013
- 2013-05-10 TW TW102116690A patent/TWI491317B/zh active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11229138A (ja) | 1998-02-09 | 1999-08-24 | Murata Mfg Co Ltd | スパッタ装置 |
| JP2002173772A (ja) | 2000-12-05 | 2002-06-21 | Ricoh Co Ltd | スパッタリング装置 |
| JP2005050711A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Eye Lighting Syst Corp | 放電灯点灯装置 |
| JP2006006053A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Shihen Tech Corp | 直流電源装置 |
| JP2010225308A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Kanazawa Univ | 誘導熱プラズマ発生方法及び装置 |
| JP2010255061A (ja) | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Canon Anelva Corp | スパッタリング装置及びスパッタリング処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2879471A1 (en) | 2015-06-03 |
| TWI491317B (zh) | 2015-07-01 |
| PL2879471T3 (pl) | 2017-09-29 |
| US20150195896A1 (en) | 2015-07-09 |
| WO2014038060A1 (ja) | 2014-03-13 |
| CN104604337A (zh) | 2015-05-06 |
| EP2879471A4 (en) | 2016-07-06 |
| KR101579416B1 (ko) | 2015-12-21 |
| JP5634626B2 (ja) | 2014-12-03 |
| US9137885B2 (en) | 2015-09-15 |
| TW201412199A (zh) | 2014-03-16 |
| EP2879471B1 (en) | 2017-05-10 |
| DE12884110T1 (de) | 2015-09-24 |
| JPWO2014038060A1 (ja) | 2016-08-08 |
| IN2014KN03106A (ko) | 2015-05-08 |
| CN104604337B (zh) | 2016-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101579416B1 (ko) | 직류전원장치, 직류전원장치의 제어방법 | |
| KR101609107B1 (ko) | 직류전원장치, 직류전원장치의 제어방법 | |
| KR101519319B1 (ko) | 직류전원장치, 직류전원장치의 제어방법 | |
| JP5207568B1 (ja) | 電流形インバータ装置、および電流形インバータ装置の制御方法 | |
| JP5679241B1 (ja) | 電圧形直流電源装置および電圧形直流電源装置の制御方法 | |
| JP6018870B2 (ja) | 直流電源装置およびその制御方法 | |
| EP2966771A1 (en) | Single-phase inverter | |
| JP2006191766A (ja) | 直流電源装置 | |
| JP6142926B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| EP3916991A1 (en) | Dc-pulse power supply device | |
| KR101804773B1 (ko) | 리플 제거 기능을 구비한 교류-직류 컨버터 회로 | |
| EP3916993A1 (en) | Dc pulsed power supply device | |
| EP3916992A1 (en) | Dc pulsed power supply device | |
| CN113692694A (zh) | 直流脉冲电源装置以及直流脉冲电源装置的占空比控制方法 | |
| JP2013106393A (ja) | 瞬低補償装置 | |
| JP2004241605A (ja) | レーザ発振装置とレーザ加工機 | |
| KR20140087514A (ko) | 마이크로 펄스 장치 및 그 제어방법 | |
| JP2014007815A (ja) | 系統連系インバータ装置 | |
| JP2013037800A (ja) | 放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181121 Year of fee payment: 4 |