JP2008283855A - プラズマアークの急速消弧のためのリードインダクタンスに蓄積されている電気エネルギーの低減のための回路及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力が供給される負荷と電源ユニットの相対的な位置関係に関する配置的制約を加えることなく、負荷に供給されるリードインダクタンスエネルギーの顕著な低減を保証すること。
【解決手段】スイッチング手段と並列に配設されている第１の電気的な非線形デバイスと、前記スイッチング手段と並列にかつ前記第１の電気的な非線形デバイスと直列に配設されたエネルギー蓄積デバイスとプリチャージ回路とを設け、前記プリチャージ回路を前記負荷への給電が可能である間、エネルギー蓄積デバイスにおいて予め定められたエネルギーレベルまでエネルギーを蓄積すべく当該エネルギー蓄積デバイスに作動接続させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念による、リードインダクタンスに蓄積された電気エネルギーの低減のための回路構成部であって、前記リードインダクタンスは、電源ユニットを負荷、特にプラズマ応用部に接続するための複数のリードによって形成され、前記回路構成部は、前記負荷への給電を許可／中断すべく前記複数のリードの１つと作動接続するスイッチング手段を含んでいる形式の回路構成部に関している。

また本発明は、プラズマ応用部のための電源装置であって、電源ユニットと、前記電源ユニットからプラズマ応用部へ電力を供給するための出力側を含んでいる形式の電源装置に関している。

さらに本発明は、リードインダクタンスに蓄積された電気エネルギーの低減方法であって、前記リードインダクタンスは、直流電源ユニットを負荷、特にプラズマ応用部に接続するための複数のリードによって形成されており、前記方法は、前記複数のリードの１つとの作動接続においてスイッチング手段を用いた前記負荷への給電を中断するステップを含んでいる形式の方法に関している。

さらに本発明は、直流電源と接続されたプラズマ応用部における消弧のための方法であって、プラズマ応用部のプラズマ放電に関する運転状態を監視するステップと、前記監視の結果に応じてプラズマ応用部への給電を中断するステップとを含んでいる形式の方法に関している。

電源ユニットから有意な長さのリード若しくはケーブルを通って、例えば表面処理装置などのプラズマ応用部に使用されているプラズマデバイスやプラズマチャンバ等の負荷へ大電流が流れることは、リードインダクタンスに蓄積されている電気エネルギーの有意な量に関連して不可避である。本願において「リード」とは、無視できない位のインダクタンス値と関連し得るワイヤなどのような重要な電気的接続線路を意味する。プラズマ過程の給電のために電源装置が使用される場合には、プラズマアーク放電ないしプラズマアークがプラズマチャンバ内に発生し、不所望な結果を引き起こすかもしれない。典型的には、プラズマにおけるアーク放電の検出に基づいて、プラズマ応用部に対する電力供給が中断される。しかしながらできるだけ速やかにプラズマから給電部を切り離すことのみが重要なのではなく、アーク放電を引き続き出力するリードインダクタンスからのエネルギー量を低減することも重要である。

このことを比較的短いリード又はインダクタンスの低いケーブルを使用することで保証することは一方的である。なぜならリードのインダクタンス値は基本的にリードの長さに比例するからである。しかしながらこの試みは、プラズマチャンバのすぐそばに電源装置を配置することを要求する、

従って本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の回路構成部、電源装置、方法において、電力が供給される負荷と電源ユニットの相対的な位置関係に関する配置的制約を加えることなく、負荷に供給されるリードインダクタンスエネルギーの顕著な低減を保証することである。

本発明の第１の態様によれば、前記課題は、冒頭に述べたようなタイプの回路構成部において、スイッチング手段と並列に配設されている第１の電気的な非線形デバイスと、前記スイッチング手段と並列にかつ前記第１の電気的な非線形デバイスと直列に配設されているエネルギー蓄積デバイスとがさらに含まれることによって解決される。ここでの非線形デバイスとは電流が電圧に比例していないデバイスのことである。典型的な非線形デバイスとしてはダイオードのような電気的なバルブ手段が挙げられる。この電気的なバルブ手段としては、非線形特性を有するトランジスタやサイリスタ、トライアック、並びにバリスター、電気機械的デバイス、磁気的デバイスなどが考慮可能である。

またエネルギー蓄積デバイスとは、エネルギーを蓄えることのできる何らかのデバイスである。典型的なエネルギー蓄積デバイスは、キャパシタンス、インダクタンス、あるいは少なくとも１つのキャパシタンスと少なくとも１つのインダクタンスを含んだ装置などである。

本発明の第２の態様によれば、前記課題は、冒頭に述べたようなタイプの電源装置において前記第１の態様による回路構成部をさらに含ませることによって解決される。

本発明の第３の態様によれば、前記課題は、冒頭に述べたような形式のリードインダクタンスに蓄積された電気的なエネルギーの低減方法において、給電の中断に先立って、前記スイッチング手段に対して並列に配置されているエネルギー蓄積デバイスを所定のエネルギーレベルまでプリチャージするステップと、給電を中断するステップと、給電を再び可能にする前に、前記エネルギー蓄積デバイスに蓄積されている電気エネルギーを放電させるステップとを含んでいることによって解決される。

本発明の第４の態様によれば、前記課題は、冒頭に述べたような形式のプラズマ応用部における消弧のための方法において、前記第３の態様による方法を、プラズマ応用部への給電の中断と結び付けて実施することによって解決される。

本発明のさらなる実施例はそれぞれの従属請求項にも記載されており、ここではテキストの不要な繰返しを避けるために、引用によってそれらの用語が本願明細書にも取り入れられるものとする。

本発明による回路構成部、電源装置、方法によれば、リードやケーブルにおける何らかの短縮化を施すことなく、アーク放電のためのリードインダクタンスから伝送されるエネルギーの著しい低減が保証される。このようにして、改善された消弧とプラズマ応用部が、電源ユニットと負荷との相対的な位置に関する配置的な制約なしで実現可能となる。

本発明の基礎をなす基本的な考察によれば、電源ユニットと負荷、例えばプラズマ応用部の間に配置されているスイッチング手段が、通常の作動状態の間は閉成され、さらに前記スイッチング手段に並列に接続されているエネルギー蓄積デバイスがプリチャージ回路によって所望のエネルギーレベル（電圧レベル）までプリチャージされる。前記プリチャージ回路は電圧制御された外部電源ユニットとして構成されていてもよい。プラズマにおいてアークが検出された場合、すなわち負荷状態によってリードから負荷に供給された残留エネルギーの低減と共に電力供給の中断が要求された場合には、前記スイッチング手段が開かれる。それによりリードインダクタンスからの出力電流は、電気的な非線形デバイス（例えばダイオード）に直列に接続されたエネルギー蓄積デバイスを含むバイパス路に沿って流れる。この有利な配置構成は、リードインダクタンスに蓄積された相当量の残留エネルギーを、負荷へ送出する代わりに、エネルギー蓄積デバイスへ転送させることを可能にする。

本発明の別の有利な実施例によれば、エネルギー蓄積デバイスに蓄積されたエネルギーが負荷への電力供給再開前に放電回路を用いて消去される。

本発明による回路構成部は二者択一的に配置されてもよい。それにより前記スイッチング手段は電源ユニットの正極側にも負極側にも配置することが可能となる。

本発明のさらに有利な実施例によれば、プリチャージ回路と放電回路が共通の回路構成要素内に集積され得る。また代替的に前記プリチャージ回路と放電回路は別個の回路として構成してもよい。具体的には、例えば放電回路は電気的な非線形デバイス（例えばダイオード）を含み、抵抗性の素子（放電抵抗）は並列に接続されてもよい。

また前記スイッチング手段と放電抵抗は作動中に相当に加熱され得るものなので、有利にはそれらの素子のどちらか一方が過剰な熱を効果的に放散させるヒートシンクを備えていてもよい。

本発明と共に使用されるいくつかのダイオードは、制御されたＭＯＳＦＥＴで構成されてもよい。

有利には、本発明による回路構成部がプラズマ応用部の消弧と結びつけて使用される時には、放電抵抗の加熱を伴う過剰な数のプラズマアークが検出され消去される。この状況において有利には、本発明の前記第４の態様による方法の有利な実施例により、プラズマ応用部への電力供給の中断の後で、調整可能な阻止期間が適用される。前記阻止期間の間は、プラズマ応用部への電力供給のさらなる中断は抑制される。換言すれば、後続のプラズマ消弧は前記阻止期間が終了した後で可能となる。さらに付け加えればこの特徴部分はプリチャージ／ディスチャージ回路におけるチャージの"スワッピング"を可能にしている。

さらに電源装置は、前述したタイプの回路構成部の逆並列に接続された第２の回路構成部を含んでいる。この電源ユニットは直流電源ユニットであってもよいし、交流電源ユニットであってもよい。

さらに本発明のさらなる利点と特徴は、図面に基づいて例示的なサンプルとして与えられる有利な実施例の以下の説明からも得られる。前述した特徴部分のみならず以下で詳述する特徴部分は本発明においては個別に使用されてもよいし組合わせて使用されてもよい。以下の詳細な説明は微細な列挙例に関するのではなくむしろ本発明の基礎をなす基本的考察に関する例示的なものである。

図１には本発明による電源装置の実施例がブロック回路図で示されており、この電源装置には本発明による回路構成部の第１実施例が含まれている。この電源装置１は、プラズマデバイス又はプラズマチャンバの形態のプラズマ応用部２と、リード３.１、３.２を用いて接続されている。これらのリードは電源装置１の各出力側４.１，４.２に接続している。リード３.１，３.２は共通のケーブルに配設されており、そこではそれぞれリードインダクタンスＬ１，Ｌ２が存在しているので全体のリードインダクタンスＬはＬ１+Ｌ２となる。このリードインダクタンスＬは電源装置１の作動中、すなわちプラズマ応用部２の作動中に電気エネルギーを蓄積する。

電源装置１の出力側４.１は、当該電源装置１内に含まれている直流（ＤＣ）電源ユニット（ジェネレータ）５の正極（＋）に接続されている。同じように電源装置１の出力側４.２もＤＣ電源ユニット５の負極（−）に接続されている。フリーホイリングダイオードＤ１の形態の電気的な非線形デバイスは、電源ユニット５の正・負両極に逆バイアスで結合されている。電源ユニット５の負極（−）と電源装置１の出力側４.２との間には、スイッチング手段ＳＳが直列スイッチの形態で配設されており、このようなスイッチに適した構成は当該分野の当業者にとっては公知である。例えば直列スイッチＳＳはＩＧＢＴ（insulated-gate bipolar transistor）やＭＯＳＦＥＴの形態で構成されてもよい。この直列スイッチＳＳに対しては、ダイオードＤ２の形態の別の電気的な非線形デバイスが並列に配置されている。ダイオードＤ２は、コンデンサＣと直列に接続されており、それによってこれらのダイオードＤ２とコンデンサＣの両方は直列スイッチＳＳと並列に配置されている。この場合ダイオードＤ２のカソードがコンデンサＣに向けられている。このようにしてダイオードＤ２とコンデンサＣは、直列スイッチＳＳに対するバイパスとして有効に形成されている。アノード側に接続しているダイオードＤ１のノード６は、前記バイパスと電源ユニット５の負極（−）との間に配置されている。

さらに図１からは、プリチャージ／ディスチャージ回路７がコンデンサＣの両端子に結合されているのがみてとれる。前記プリチャージ／ディスチャージ回路７は有利には電圧制御された外部電源ユニットとして構成されていてもよい。このプリチャージ／ディスチャージ回路７は、予め定められた及び調整が可能な電圧レベルまでの蓄積コンデンサＣのための電源（図示せず）を含んでいる。この結果として、プリチャージ／ディスチャージ回路７には正及び負の極（＋/−）が存在している。この場合プリチャージ／ディスチャージ回路７の正極（＋）は、コンデンサＣとダイオードＤ２のカソードとの間に接続されており、それに対してプリチャージ／ディスチャージ回路７の負極（−）は、コンデンサＣと直列スイッチＳＳの間、すなわちコンデンサＣとアノード側に接続しているダイオードＤ１のノード６との間に接続されている。このようにしてダイオードＤ２は、プリチャージ／ディスチャージ回路７のプリチャージ電位に関して逆バイアスに配置され、蓄積コンデンサＣのためのプリチャージ回路からのプリチャージ電流を阻止するように適応化されている。コンデンサＣはその他のエネルギー蓄積デバイスタイプに置換えることも可能である。例えば、前記プリチャージ／ディスチャージ回路７は有利には、エネルギー蓄積デバイスとしてのコイルを用いることによって、電圧制御された外部電源ユニットとして構成されてもよい。

図１の実施例によれば、電源装置１はさらに監視／制御ユニット８を含んでおり、このユニット８の機能は以下の明細書でさらに詳細に説明する。しかしながら当該分野の当業者には周知なように、この監視／制御ユニット８は基本的には電源装置１とは別個の形態で構成することも可能である。前記監視／制御ユニット８は、直列スイッチＳＳ、プリチャージ／ディスチャージ回路７、電源ユニット５及びプラズマ応用部２と作動接続されている。本発明の有利な実施形態によれば、前記監視／制御ユニット８は、プラズマアーク検出／消弧ユニットとして構成され、さらにプラズマ応用部２の監視に応じた直列スイッチＳＳ及び／またはプリチャージ／ディスチャージ回路７の操作を制御するために、プラズマアークの発生検出とプラズマ応用部２の作動状態の監視に適するように構成されている。監視／制御ユニット８は、プラズマ応用部２の監視によって、すなわちプラズマに関する種々のパラメータから直接的にプラズマアークが検出できるように適合化されていてもよい。さらに付加的に若しくは代替的に、電源ユニット５の種々の作動パラメータの監視によって間接的に行うことができるように適合化されていてもよい。

当業者には周知なように、検出されたプラズマアークの消弧は基本的に、プラズマ応用部２への電力供給の中断、すなわち給電の中断によって行うことができる。これは監視／制御ユニット８のコントロール下での直列スイッチＳＳの開放によって行われる。さらにこのことに対して図１の実施例では、プラズマ応用部２における迅速な消弧を可能にするためにリードインダクタンスのエネルギー低減が保証されている。

以下では図１による電源装置１の動作を詳細に説明する。通常の作動状態のもとでは、すなわちプラズマ応用部２においてアークが何も検出されない状態のもとでは直列スイッチＳＳは閉成され、プリチャージ／ディスチャージ回路７はプリチャージコンデンサＣを予め定められた電圧レベルまでプリチャージする。プラズマアークが監視／制御ユニット８によって検出されると、直列スイッチＳＳが監視／制御ユニット８の制御のもとで開かれ、リードインダクタンスＬ１，Ｌ２におけるフォーシング電流（これは基本的にはプラズマアークの発生に起因して増大する）がコンデンサＣの初期のプリチャージ電圧に抗してダイオードＤ２を通って流れ、さらに接続ノード６を介してフリーホイリングダイオードＤ１を通って流れる。このようにしてダイオードＤ２は、開かれた直列スイッチＳＳに対するバイパスダイオードとして有効に機能する。このような特定の配置構成により、主にリードインダクタンスＬ１，Ｌ２に蓄積されている残留電気エネルギーのほとんどがコンデンサＣに転送され、プラズマアークないしプラズマアーク放電のために供給される代わりにそこに蓄えられる。このことはプラズマアークの消弧の加速に役立つ。換言すれば、アーク放電のために転送されたエネルギーの全てが有意に活かされるように低減される。プラズマ応用部２への給電を再開すべく直列スイッチＳＳを再び閉じる前に、コンデンサＣに蓄積された余分な電気エネルギーは、プリチャージ／ディスチャージ回路７の放電機能によって消去される。それにより、直列スイッチＳＳは監視／制御ユニット８の制御のもとで安全に閉成され得る。

付加的に、監視／制御ユニット８は、付加的機能部８ａを含んでいてもよい。これは調整可能な阻止期間、すなわち直列スイッチＳＳの次のような制御に対応する制御信号（図示せず）を供給する。すなわちその期間の間はプラズマ応用部２への電力供給のさらなる中断が抑制される制御である。換言すれば、プラズマ応用部２への電力供給（給電）は、監視／制御ユニット８の制御下での直列スイッチＳＳの開放によって中断される。阻止期間のための機能部８ａは、直列スイッチＳＳが当該阻止期間の間は再び開かれないようにしている。このことは低いアーク検出レートの設定調整を可能にしており、これは、プリチャージ／ディスチャージ回路のおけるチャージの入換えと直列スイッチＳＳの加熱回避のためにも重要である。

しかしながら前述したような電源装置１の作動中に生じるかなりの熱は何らかの手法で直列スイッチＳＳにおいて放散させるべきなので、図１には示されていないが、直列スイッチＳＳには有利には過剰な熱を放散させるためのヒートシンク構造が備えられる。

このようにして、当業者にも十分にわかるように、直列スイッチＳＳ、バイパスダイオードＤ２，コンデンサＣ、及びプリチャージ／ディスチャージ回路７は、フリーホイリングダイオードＤ１と共に、リードＬ１，Ｌ２によって形成されたリードインダクタンスＬに蓄積される電気的エネルギーを効果的に低減するための回路構成部９を構成している。前記回路構成部９は図１において波線を用いて強調的に表されている。

２つのダイオードＤ１とＤ２は、監視／制御ユニット８によって制御されるスイッチに置換えることも可能である。逆並列に接続された２つの前記回路構成部９と、ダイオードＤ１とＤ２に代わる制御可能なスイッチとを用いることにより、少なくとも２つの逆並列な回路構成部９からなるこの回路装置は、交流エネルギーをプラズマ応用部２へ供給する電源ユニット５を備えたシステムにも適用可能となる。

図２には本発明による電源装置実施例のブロック回路図が示されており、この電源装置には本発明による回路構成部の第２実施例が含まれている。当業者であるならば直ぐにわかるように、図２の電源装置も基本的には図１に基づいて説明してきた電源装置に類似したものである。従って以下の明細書では図１による実施例と図２による実施例の間で異なっている部分に絞って説明する。なおこの図２においては見やすくする理由から監視／制御ユニット８が省かれていることを述べておく。

図１の集積されたプリチャージ／ディスチャージ回路７の代わりに、この図２による電源装置１にはそれぞれ別個のプリチャージ／ディスチャージ回路７.１，７.２が含まれている。チャージ回路７.１は、電源ユニット５の正極（＋）とノード１０の間に接続されているダイオードＤ３の形態の電気的な非線形デバイスによって形成されている。このノード１０は、コンデンサＣとダイオードＤ３のカソード及びバイパスダイオードＤ２のカソードの間には位置されている。ディスチャージ回路７.２は、放電抵抗Ｒの形態の抵抗素子によって形成されており、これは電源装置１の出力側４.１とノード１１の間に接続されている。このノード１１は前記ノード１０とバイパスダイオードＤ２のカソードの間に配置されている。さらにディスチャージ回路７.２はスイッチング手段ＤＳを含んでおり、このスイッチング手段ＤＳは電源ユニット５の正と負の両極（＋/−）に亘り、フリーホイリングダイオードＤ１と並列に接続されている。ダイオードＤ２とＤ３は、逆の阻止方向でもって配設されており、すなわちこれらはカソード対カソードタイプの接続である。

以下では図２の実施例による電源装置１の動作を詳細に説明する。通常の作動状態のもとでは直列スイッチＳＳは閉成されている。

コンデンサＣはダイオードＤ３（チャージングダイオード）を介して電源ユニット５の出力電圧レベルまで充電される。プラズマ応用部２におけるアーク放電の検出に基づいて、図１で説明したように直列スイッチＳＳが開かれ、電源装置１のフォーシング出力電流がコンデンサＣの初期の電圧に抗してバイパスダイオードＤ２を通って流れ、さらにフリーホイリングダイオードＤ１を通って流れる。この有利な配置構成のために再びリードインダクタンスＬに蓄積された相当量の残留エネルギーが、アーク放電の供給に代えて、コンデンサＣに転送される。この結果として、アーク放電のために転送された全てのエネルギーが有意に低減され、これは消弧の加速をもたらす。コンデンサＣに蓄積された過剰エネルギーは、直列スイッチＳＳの後続のスイッチオンに先立ってディスチャージ回路７.２を用いて消去される。さらに当業者には容易に理解されるように、ディスチャージ回路７.２におけるスイッチング手段ＤＳの動作、すなわち放電抵抗Ｒを介したコンデンサＣの放電のためのスイッチング手段ＤＳの閉成が、監視／制御ユニット８（図１参照）を用いてコントロールされる。

通常のダイオードを使用する代わりに、電気的な非線形デバイスＤ１，Ｄ３のどちらか一方を代替的に、適切に制御されたＭＯＳＦＥＴの形態で構成すれば、その制御が監視／制御ユニット８（図１）によって実施できる。

図３にも本発明による電源装置実施例のブロック回路図が示されており、この電源装置には本発明による回路構成部の第３実施例が含まれている。この図３の電源装置３も基本的には図１の電源装置に相応しており、そのためここでもこの両者の実施例の間の相違点のみを以下で詳細に説明する。なお図２と同じようにここでも見やすくする理由から監視／制御ユニット８が省略されていることを述べておく。

図１による実施例とは異なってこの図３による実施例では直列スイッチＳＳが電源ユニット５の正極側に配置されている。すなわち電源ユニット５の正極（＋）と直接接続されている。従ってバイパスダイオードＤ２、コンデンサＣ、及び集積されたプリチャージ／ディスチャージ回路７からなるバイパス路の構成もそれに応じて変更されている。つまりここではバイパスダイオードＤ２は、図１のようにそのカソードを介してコンデンサＣに接続する代わりに、そのアノードを介してコンデンサＣに接続されている。

図３による電源装置１の作動は、図１による実施例の作動と類似する。そのためここでのその詳細な説明は省く。

図４にも本発明による電源装置実施例のブロック回路図が示されており、この電源装置には本発明による回路構成部の第４実施例が含まれている。当業者には容易に理解できるように、図４の実施例による電源装置１は、図２に基づいて詳細に説明してきた実施例の変化実施例である。図３の実施例と同じように、この図４の実施例の直列スイッチＳＳも電源ユニット５の正極側に配置されている。図２の実施例に対するここでのコンデンサＣとバイパスダイオードＤ２の変更は、前述の図３に基づく説明と同じである。チャージングダイオードＤ３はここでは電源ユニット５の負極（−）とノード１０′の間に接続されている。このノード１０′はチャージングダイオードＤ３とコンデンサＣの間に配置されている。放電抵抗ＲはチャージングダイオードＤ３と並列に接続されており、それによって放電抵抗Ｒの一方の端子が電源ユニット５の負極（−）に接続されている。それに対して放電抵抗Ｒの他方の端子は、前記ノード１０′とバイパスダイオードＤ２のアノードの間に配置されているノード１１′と接続されている。ダイオードＤ２とＤ３は、アノード対アノードタイプの接続であり、すなわち対向する阻止方向でもって接続されている。それに対して図４のチャージングダイオードＤ３は、プリチャージ回路７.１′を有利に形成し、スイッチング手段ＤＳと抵抗Ｒはディスチャージ回路７.２′を有利に形成している。

図４による電源装置１の作動は、前述の図２による実施例の作動と類似する。そのためここでのその詳細な説明は省く。

直列スイッチＳＳとの関連で先に説明してきたように図２及び図４の放電抵抗Ｒは、電源装置１の作動中に生じる相当量の熱を放散させ得る。それ故にこの放電抵抗Ｒも有利には過剰な熱を効果的に放散させるために（図示されていない）ヒートシンク構造を備え得る。

図５には本発明による電気的エネルギー低減方法の実施例を含んだ本発明によるプラズマ応用部での消弧方法の実施例がフローチャートで示されている。この方法は、ステップＳ１００で開始される。最初に電源装置の通常の作動状態、すなわちプラズマ応用部においてアーク放電が何も検出されていない状態を想定する。ここでは電力供給中断の一時的な阻止は非活動化中である。

続いてステップＳ１０２では、エネルギー蓄積デバイス（コンデンサＣ）が前述したように（プリ）チャージされる。ステップＳ１０４では、プラズマ応用部の作動状態が前述したように監視／制御ユニット８（図１参照）によって監視される。当業者にとっては周知なように、前記ステップＳ１０２とＳ１０４はほぼ同時に行われる。

次にステップＳ１０６において、アーク放電が検出されたか否かが決定される。前記ステップＳ１０６における問合せ（"アークが検出されたか？"）に対する回答が"イエス（ｙ）"であるならば、引き続きステップＳ１０８において電力供給中断の一時的な阻止が非活動化中か否かが検査される。一時的な阻止が非活動化中であると想定して、前記ステップＳ１０８の問合せ（"電力供給中断の一時的な阻止が非活動化中か？"）に対する回答がイエス（ｙ）である場合には、引き続きステップＳ１１０において直列スイッチＳＳが開かれ、消弧のためのプラズマ応用部への電力供給中断が実施される。さらにリードインダクタンスに蓄えられた残留電気エネルギーは前述したようにエネルギー蓄積デバイス（コンデンサＣ）に転送される。予め定められた（調整された）期間の後では、エネルギー蓄積デバイスＣがステップＳ１１２において放電される。続いてステップＳ１１４において、プラズマ応用部への電力供給中断の一時的な阻止が活動化される。引き続きステップＳ１１６において直列スイッチＳＳが閉じられ、それによってプラズマ応用部への電力供給が再開される。当業者にとっては周知なように、前述したステップＳ１１４は代替的に前記ステップＳ１１２の前に行ってもよいし、前記ステップＳ１１６の後に行ってもよい。前記ステップＳ１０６における問合せ（"アークが検出されたか？"）に対する回答がノー（ｎ）の場合には、当該方法がステップＳ１０４にフィードバックされる。すなわちプラズマ応用部の作動状態が繰返し監視される。

ステップＳ１１６の後では当該方法がステップＳ１１８でもって終了する。しかしながら実際には当該方法はステップＳ１０２にフィードバックする。ここにおいて前記ステップＳ１０８における問合せ（"電力供給中断の一時的な阻止が非活動化中か？"）に対する回答がノー（ｎ）であることを想定すると(ステップＳ１１４の実行のために）、このケースでは当該方法がステップＳ１０８からステップＳ１０４にフィードバックする。

本発明による回路構成部の第１実施例が含まれている電源装置の実施例をブロック回路図で示した図 本発明による回路構成部の第２実施例が含まれている電源装置の実施例をブロック回路図で示した図。 本発明による回路構成部の第３実施例が含まれている電源装置の実施例をブロック回路図で示した図 本発明による回路構成部の第４実施例が含まれている電源装置の実施例をブロック回路図で示した図 本発明による電気的エネルギー低減方法の実施例を含んだ本発明によるプラズマ応用部での消弧の実施例をフローチャートで表した図

Claims (19)

1. リードインダクタンス（Ｌ）に蓄積された電気エネルギーの低減のための回路構成部（９）であって、
   前記リードインダクタンス（Ｌ）は、電源ユニット（５）を負荷（２）、特にプラズマ応用部に接続するための複数のリード（３.１，３.２）によって形成され、
   前記回路構成部（９）は、前記負荷（２）への給電を許可／中断すべく前記複数のリード（３．１，３．２）の１つと作動接続するスイッチング手段（ＳＳ）を含んでいる形式のものにおいて、
   前記スイッチング手段（ＳＳ）と並列に配設されている第１の電気的な非線形デバイスと、
   前記スイッチング手段と並列にかつ前記第１の電気的な非線形デバイスと直列に配設されているエネルギー蓄積デバイスと、
   プリチャージ回路（７；７.１；７.１′）とが設けられており、
   前記プリチャージ回路（７；７.１；７.１′）は、前記負荷（２）への給電が可能である間、エネルギー蓄積デバイスにおいて予め定められたエネルギーレベルまでエネルギーを蓄積するために、当該エネルギー蓄積デバイスと作動接続されることを特徴とする回路構成部。
2. 前記第１の電気的非線形デバイスは、バルブ手段、特にダイオード（Ｄ２）である、請求項１記載の回路構成部。
3. 前記エネルギー蓄積デバイスは、キャパシタンス（Ｃ）である、請求項１または２記載の回路構成部。
4. 前記第１の電気的非線形デバイスは、エネルギー蓄積デバイスにおけるエネルギーの蓄積のために、プリチャージ回路（７；７.１；７.１′）からのプリチャージ電流の阻止に適合している、請求項１から３いずれか１項記載の回路構成部。
5. 前記プリチャージ回路（７）は、電圧制御された外部電源ユニットとして構成されている、請求項１から４いずれか１項記載の回路構成部。
6. 前記プリチャージ回路（７.１, 7.1′)は第２の電気的な非線形デバイスを含んでおり、該第２の電気的な非線形デバイスは、前記エネルギー蓄積デバイスと第１の電気的非線形デバイスの間に位置するノード（１０,１０′）と前記複数のリード（３.１；３.２）の１つとの間に接続されている、請求項１から４いずれか１項記載の回路構成部。
7. 前記第１及び／又は第２の電気的な非線形デバイス（Ｄ２，Ｄ３）は、ダイオード若しくは制御されたＭＯＳＦＥＴである、請求項１から６いずれか１項記載の回路構成部。
8. 前記第１及び第２の電気的な非線形デバイス（Ｄ２，Ｄ３）は、阻止方向とは反対方向に配設されている、請求項１から６いずれか１項記載の回路構成部。
9. さらに放電回路（７；７.２；７.２）が含まれており、該放電回路（７；７.２；７.２）は、前記エネルギー蓄積デバイスと、その中に蓄積されている電気エネルギー、特に充電エネルギーの放電のために作動接続されている、請求項１から８いずれか１項記載の回路構成部。
10. 前記放電回路はプリチャージ回路、特に請求項５によるプリチャージ回路と共に集積されている、請求項９記載の回路配置構成。
11. 前記放電回路（７.２；７.２′）はさらに、請求項６に含まれている第２の電気的な非線形デバイスと並列に接続された抵抗素子（Ｒ）と、
    前記抵抗素子（Ｒ）を介してエネルギー蓄積デバイスの放電のためにエネルギー蓄積デバイスと接続される放電スイッチング手段（ＤＳ）を含んでいる、請求項９記載の回路配置構成部。
12. プラズマ応用部のための電源装置（１）であって、
    電源ユニット（５）と、
    前記電源ユニット（５）からプラズマ応用部（２）へ電力を供給するための出力側（４.１，４.２）を含んでいる形式のものにおいて、
    前記電源装置（１）がさらに請求項１から１１いずれか１項による回路構成部（９）を第１の回路構成部として含んでいることを特徴とする電源装置。
13. さらに、プラズマ応用部（２）の運転状態を特にプラズマ放電の発生に関して監視し、この監視結果に応じて少なくともスイッチング手段（ＳＳ）を制御する制御／監視ユニット（８）が含まれている、請求項１２記載の電源装置。
14. さらに、前記第１の回路構成部（９）に逆並列に接続された、請求項１から１１いずれか１項による回路構成部（９）が第２の回路構成部として含まれている、請求項１２または１３記載の電源装置。
15. 前記電源ユニット（５）は直流電源ユニットである、請求項１２から１４いずれか１項記載の電源装置。
16. 前記電源ユニット（５）は交流電源ユニットである、請求項１２から１４いずれか１項記載の電源装置。
17. リードインダクタンス（Ｌ）に蓄積された電気エネルギーの低減方法であって、
    前記リードインダクタンス（Ｌ）は、直流電源ユニット（５）を負荷（２）、特にプラズマ応用部に接続するための複数のリード（３.１，３.２）によって形成されており、
    前記方法は、前記複数のリード（３．１，３．２）の１つとの作動接続においてスイッチング手段（ＳＳ）を用いた前記負荷（２）への給電を中断するステップを含んでいる形式の方法において、
    前記給電の中断に先立って、前記スイッチング手段（ＳＳ）に対して並列に配置されているエネルギー蓄積デバイスを所定のエネルギーレベルまでプリチャージするステップと、
    前記スイッチング手段（ＳＳ）を開くステップと、
    前記スイッチング手段（ＳＳ）を再び閉じる前に、前記エネルギー蓄積デバイスに蓄積されている電気エネルギーを放電させるステップとを含んでいることを特徴とする方法。
18. 直流電源と接続されたプラズマ応用部における消弧のための方法であって、
    プラズマ応用部（２）のプラズマ放電に関する運転状態を監視するステップと、
    前記監視の結果に応じてプラズマ応用部への給電を中断するステップとを含んでいる形式の方法において、
    請求項１７による方法を、プラズマ応用部（２）への給電の中断と結び付けて実施するようにしたことを特徴とする方法。
19. 前記プラズマ応用部（２）への給電中断の後で、さらに調整可能な阻止期間を適用するステップが含まれており、その間はプラズマ応用部への給電のさらなる中断が抑制される、請求項１８記載の方法。

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