JP2020184870A - 高周波ジェネレータおよびその動作方法 - Google Patents

高周波ジェネレータおよびその動作方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020184870A
JP2020184870A JP2019110832A JP2019110832A JP2020184870A JP 2020184870 A JP2020184870 A JP 2020184870A JP 2019110832 A JP2019110832 A JP 2019110832A JP 2019110832 A JP2019110832 A JP 2019110832A JP 2020184870 A JP2020184870 A JP 2020184870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
ignition
voltage
load
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019110832A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6802577B2 (ja
Inventor
スンヒ リュ
Seunghee Ryu
スンヒ リュ
スンサン ファン
Soonsang Hwang
スンサン ファン
ミンジェ キム
Minjae Kim
ミンジェ キム
ヨンヒ チャン
Younghee Jang
ヨンヒ チャン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Newpowerplasma Co ltd
Original Assignee
Newpowerplasma Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Newpowerplasma Co ltd filed Critical Newpowerplasma Co ltd
Publication of JP2020184870A publication Critical patent/JP2020184870A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6802577B2 publication Critical patent/JP6802577B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • 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
    • 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
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
    • 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
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • 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
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815—Resonant converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

【課題】出力電流の過渡現象を防止できる高周波ジェネレータおよびその動作方法を提供する。【解決手段】本発明の高周波ジェネレータは、交互に動作する第１及び第２スイッチング素子を含み、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、そこから出力される高周波信号から共振周波数を有するサイン波形の共振信号を出力するＬＣフィルタと、そこから出力されるパルス波形の高周波電力信号を２次側に誘導するトランスフォーマと、イグニッションモード終了時のスイッチング周波数をイグニッションモード離脱周波数にセットし、モード選択信号を出力するイグニッションモジュールと、そこから出力されるイグニッションモード離脱周波数を運転モード時のスイッチング周波数の初期値に適用する運転モジュールと、スイッチング周波数を用いて、ＰＷＭ制御信号を生成する信号制御部とを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、高周波ジェネレータおよびその動作方法に関する。
一般的に、高周波ジェネレータは、負荷（例：プラズマチャンバ）にプラズマを発生させるための動作を、イグニッションモードと定常状態モードとに区分して別個に進行する。これによって、イグニッションモードから定常状態モードに遷移する時点で、イグニッションモード終了時点での動作周波数と、定常状態モード開始時点での動作周波数とが異なり、過渡的に高周波ジェネレータの出力周波数が不安定になる。
ところで、この過渡状態における出力周波数の不安定は、負荷での歩留まりに莫大な影響をもたらす。
そして、図１に示されるように、高周波ジェネレータの出力電圧波形にリンギング現象（波形が一部区間で歪む現象、Ａ１、Ａ２）が発生すると、負荷であるプラズマチャンバの上部電極でスパークが発生する可能性が高まる。プラズマチャンバの上部電極に発生するスパークがチャンバ内のウエハに落下すると、当該ウエハは不良で廃棄しなければならないので、これも歩留まりに大きな影響を及ぼす。ところで、出力電圧波形に現れるリンギング現象は、高周波ジェネレータ内に配置されたトランスフォーマの漏れインダクタンスと容量性負荷であるプラズマチャンバとの結合による共振によって発生すると把握される。一方、プラズマチャンバが要求する高周波ジェネレータの出力電力は、負荷の状況によって随時変化するため、その制御がなおさら容易でない。
したがって、高周波ジェネレータでは、出力周波数と出力電圧波形が非常に精密に制御される必要がある。
上記の問題点を解決するためになされた本発明は、出力電流の過渡現象を防止できる高周波ジェネレータおよびその動作方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、出力電流波形のリンギング現象を防止できる高周波ジェネレータおよびその動作方法を提供することを他の目的とする。
さらに、本発明は、出力電流を精密に制御できる高周波ジェネレータおよびその動作方法を提供することをさらに他の目的とする。
本発明の一態様に係る高周波ジェネレータは、商用電源の交流電圧を直流電圧に整流して出力する整流部と、前記整流部から出力される直流電圧を第２直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＰＷＭ制御信号で制御される交互に動作する第１および第２スイッチング素子を含み、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される所定レベルの直流電圧を所定レベルの交流電圧に変換するインバータと、前記インバータの出力端に直並列に結合されたインダクタおよびキャパシタを備え、前記インバータから出力される高周波信号から所定の共振周波数を有するサイン波形の共振信号を出力するＬＣフィルタと、前記ＬＣフィルタから出力されるパルス波形の高周波電力信号を２次側に誘導するトランスフォーマと、高周波負荷検出電流がイグニッション負荷設定電流より大きければ、イグニッションモードを終了し、イグニッションモード終了時のスイッチング周波数をイグニッションモード離脱周波数にセットし、モード選択信号を出力するイグニッションモジュールと、前記イグニッションモジュールから出力されるイグニッションモード離脱周波数を運転モード時のスイッチング周波数の初期値に適用する運転モジュールと、前記スイッチング周波数を用いて、前記ＰＷＭ制御信号を生成する信号制御部とを含む。
また、本発明の他の態様に係る高周波ジェネレータは、商用電源の交流電圧を直流電圧に整流して出力する整流部と、前記整流部から出力される直流電圧を第２直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＰＷＭ制御信号で制御される交互に動作する第１および第２スイッチング素子を含み、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される所定レベルの直流電圧を所定レベルの交流電圧に変換するインバータと、前記インバータの出力端に直並列に結合されたインダクタおよびキャパシタを備え、前記インバータから出力される高周波信号から所定の共振周波数を有するサイン波形の共振信号を出力するＬＣフィルタと、前記ＬＣフィルタから出力されるパルス波形の高周波電力信号を２次側に誘導するトランスフォーマと、高周波負荷側の高周波負荷検出電流と高周波負荷検出電圧とを用いて、前記ＰＷＭ制御信号を生成する信号制御部とを含む。
さらに、本発明の他の態様に係る高周波ジェネレータの動作方法は、イグニッションモードと運転モードとで動作する高周波ジェネレータの動作方法において、前記高周波ジェネレータがイグニッションモードに入る第１ステップと、イグニッションモジュールが、高周波負荷側で検出される高周波負荷検出電流とイグニッション負荷設定電流とを比較する第２ステップと、高周波負荷検出電流がイグニッション負荷設定電流より小さければ、前記イグニッションモジュールが、高周波負荷側で検出される高周波負荷検出電圧とイグニッション負荷設定電圧とを比較する第３ステップと、高周波負荷検出電流がイグニッション負荷設定電流より大きいか等しければ、前記イグニッションモジュールは、イグニッションモードを終了し、終了時のスイッチング周波数をイグニッションモード離脱周波数にセットする第４ステップと、高周波負荷検出電圧がイグニッション負荷設定電圧より小さければ、前記イグニッションモジュールは、スイッチング周波数を所定周波数だけ減少させ、前記第２ステップに戻る第５ステップと、高周波負荷検出電圧がイグニッション負荷設定電圧より大きければ、前記イグニッションモジュールは、スイッチング周波数を現在通りに維持したまま、前記第２ステップに戻る第６ステップと、運転モジュールが、イグニッションモード離脱周波数を運転モードにおけるスイッチング周波数の初期値に適用し、高周波負荷検出電流と外部から入力される高周波負荷設定電流とを用いて、スイッチング周波数を生成する第７ステップとを含む。
本発明の高周波ジェネレータによれば、イグニッションモードから定常状態モードへの遷移時、出力電流の過渡現象を防止し、出力電流波形におけるリンギング現象を防止することにより、負荷である高周波チャンバでの歩留まりを大幅に向上させることができる効果がある。
従来技術による出力電圧波形図である。 本発明の一実施形態に係る高周波ジェネレータのブロック図である。 本発明の一実施形態に係る出力電圧波形図である。 本発明の他の実施形態に係る高周波ジェネレータのブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る高周波ジェネレータのブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る高周波ジェネレータのブロック図である。 本発明の一実施形態に係る高周波ジェネレータの制御フロー図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る具体的な実施形態が説明される。しかし、これは、本発明を特定の実施形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物、代替物を含むことが理解されなければならない。
図２は、本発明の一実施形態に係る高周波ジェネレータのブロック図である。
本発明の一実施形態に係る高周波ジェネレータは、ＥＭＩフィルタ２０１と、整流部２０３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５と、インバータ２０７と、ＬＣフィルタ２０９と、トランスフォーマ２１１と、リンギング除去部２１３と、信号制御部２１５と、インジケータ２１７とを含む。
ＥＭＩフィルタ２０１は、印加される単相交流電源に含まれた電磁波のノイズを遮蔽する機能を担う。
整流部２０３は、商用電源の交流電圧を直流電圧に整流して出力する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５は、整流部２０３から出力される直流電圧を第２直流電圧に変換する。ここで、第２直流電圧は、多様なレベルの電圧でありうる。
インバータ２０７は、ＰＷＭ制御信号で制御されるスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５から出力される所定レベルの直流電圧を所定レベルの交流電圧に変換する。インバータ２０７内の第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２は、交互に動作する。
ＬＣフィルタ２０９は、直並列に結合されたインダクタおよびキャパシタを備え、インバータ２０７から出力される高周波信号から所定の共振周波数を有するサイン波形の共振信号を出力する。一実施形態によれば、共振信号の共振周波数は、１３．５６ＭＨｚでありうる。
トランスフォーマ２１１は、ＬＣフィルタ２０９から出力されるパルス波形の高周波電力信号を２次側に誘導し、１次側と２次側を電気的に絶縁することにより、使用者がＲＦ負荷に含まれたプラズマチャンバを接触する場合の感電事故を予防することができる。
リンギング除去部２１３は、トランスフォーマ２１１の２次側に並列連結されたキャパシタＣ４を含む。リンギング除去部２１３は、トランスフォーマ２１１の２次側に存在する漏れインダクタンス成分と高周波負荷に寄生する寄生キャパシタンス成分による共振現象によって高周波負荷電流波形に現れるリンギング現象を除去することができる。つまり、図１と対比する時、図３に示されるように、Ｂ１領域とＢ２領域でリンギング現象が無くなることを確認することができる。また、リンギング除去部２１３のキャパシタンスＣ４は、トランスフォーマ２１１の１次側からみた時、Ｃ＝Ｃ４／ｎ２で現れるため、小容量のキャパシタを用いてもＬＣフィルタ２０９の共振利得を大幅に向上させることができるという利点がある。
信号制御部２１５は、高周波負荷側の高周波負荷検出電流ｉＲＦおよび高周波負荷検出電圧ｖＲＦが入力され、ＰＷＭ制御信号を生成してインバータ２０７に出力し、インジケータ２１７に高周波負荷検出電流ｉＲＦの状態を表示するように状態信号Ｓｉｎｄを出力する。
インジケータ２１７は、信号制御部２１５から出力される状態信号Ｓｉｎｄを用いて、高周波負荷検出電流ｉＲＦの状態を表示する。
図４は、本発明の他の実施形態に係る高周波ジェネレータのブロック図である。
本発明の他の実施形態に係る高周波ジェネレータは、ＥＭＩフィルタ４０１と、整流部４０３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０５と、インバータ４０７と、ＬＣフィルタ４０９と、トランスフォーマ４１１と、信号制御部４１５と、インジケータ４１７と、イグニッションモジュール４２１と、運転モジュール４２３と、セレクタ４２５とを含む。
図４に示された本発明の他の実施形態に係るＥＭＩフィルタ４０１、整流部４０３、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０５、インバータ４０７、ＬＣフィルタ４０９、トランスフォーマ４１１、インジケータ４１７の構成および機能は、図２に示されたＥＭＩフィルタ２０１、整流部２０３、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５、インバータ２０７、ＬＣフィルタ２０９、トランスフォーマ２１１、およびインジケータ２１７の構成および機能と大同小異であるので、省略する。
イグニッションモジュール４２１は、イグニッションモード（ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）時、高周波負荷側の高周波負荷検出電流ｉＲＦおよび高周波負荷検出電圧ｖＲＦが入力され、スイッチング周波数ｆｓを所定のイグニッションモード開始周波数ｆｉｇ＿ｓｔからイグニッションモード終了周波数ｆｉｇ＿ｓｐに到達するまで所定間隔ごとに所定周波数だけ減少させる。イグニッションモジュール４２１は、高周波負荷検出電流ｉＲＦがイグニッション負荷設定電流ｉＲＦ＿ｉｇｎｉｔｉｏｎより小さければ、スイッチング周波数ｆｓを減少させ、高周波負荷検出電流ｉＲＦがイグニッション負荷設定電流ｉＲＦ＿ｉｇｎｉｔｉｏｎより大きいか等しければ、イグニッションモード（ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）を終了するとともに、モード選択信号Ｓｓｅｌを出力する。また、イグニッションモジュール４２１は、イグニッションモード終了当時のスイッチング周波数ｆｓをイグニッションモード離脱周波数ｆｉｇ＿ｅｓｃにセットし、出力する。
運転モジュール４２３は、イグニッションモジュール４２１から出力されるイグニッションモード離脱周波数ｆｉｇ＿ｅｓｃを運転モードにおけるスイッチング周波数ｆｓの初期値に適用し、この後、高周波負荷検出電流ｉＲＦと外部から入力される高周波負荷設定電流
Figure 2020184870
 とを用いて、スイッチング周波数ｆｓを生成して出力する。
セレクタ４２５は、イグニッションモード時には、イグニッションモジュール４２１から出力されるスイッチング周波数ｆｓを選択し、イグニッションモード終了時、イグニッションモジュール４２１から出力されるモード選択信号Ｓｓｅｌで制御され、運転モード時には、運転モジュール４２３から出力されるスイッチング周波数ｆｓを選択する。
信号制御部４１５は、セレクタ４２５から出力されるスイッチング周波数ｆｓを用いて、ＰＷＭ制御信号を生成してインバータ４０７に出力し、高周波負荷検出電流ｉＲＦが入力され、インジケータ４１７に高周波負荷検出電流ｉＲＦの状態を表示するように状態信号Ｓｉｎｄを出力する。
図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る高周波ジェネレータのブロック図である。
本発明のさらに他の実施形態に係る高周波ジェネレータは、ＥＭＩフィルタ５０１と、整流部５０３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０５と、インバータ５０７と、ＬＣフィルタ５０９と、トランスフォーマ５１１と、リンギング除去部５１３と、信号制御部５１５と、インジケータ５１７と、イグニッションモジュール５２１と、運転モジュール５２３と、セレクタ５２５とを含む。
つまり、図５に示された本発明のさらに他の実施形態に係る高周波ジェネレータは、図４に示された本発明の他の実施形態に係る高周波ジェネレータにリンギング除去部５１３が追加されたものである。
図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る高周波ジェネレータのブロック図である。
図６に示された本発明のさらに他の実施形態に係る高周波ジェネレータは、ＥＭＩフィルタ６０１と、整流部６０３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０５と、インバータ６０７と、ＬＣフィルタ６０９と、トランスフォーマ６１１と、リンギング除去部６１３と、信号制御部６１５と、インジケータ６１７と、イグニッションモジュール６２１と、運転モジュール６２３と、セレクタ６２５とを含む。
つまり、図６に示された本発明のさらに他の実施形態に係る高周波ジェネレータは、図５に示された本発明のさらに他の実施形態に係る高周波ジェネレータ内のキャパシタのみからなるリンギング除去部５１３の代わりに、直列連結された抵抗およびキャパシタからなるリンギング除去部６１３を適用したことから相違がある。
リンギング除去部を、キャパシタのみから構成することより、直列連結された抵抗およびキャパシタから構成すれば、ダンピング効果を極大化することができる。
図７は、本発明の一実施形態に係る高周波ジェネレータの制御フロー図である。
本発明の一実施形態に係る高周波ジェネレータは、高周波制御のためにイグニッションモードに入ると（Ｓ７１０）、イグニッションモジュール４２１、５２１、６２１は、高周波負荷検出電流ｉＲＦとイグニッション負荷設定電流ｉＲＦ＿ｉｇｎｉｔｉｏｎとを比較する（Ｓ７２０）。
高周波負荷検出電流ｉＲＦがイグニッション負荷設定電流ｉＲＦ＿ｉｇｎｉｔｉｏｎより小さければ、イグニッションモジュール４２１、５２１、６２１は、高周波負荷検出電圧ｖＲＦとイグニッション負荷設定電圧ｖＲＦ＿ｌｉｍｉｔとを比較する（Ｓ７３０）。
高周波負荷検出電流ｉＲＦがイグニッション負荷設定電流ｉＲＦ＿ｉｇｎｉｔｉｏｎより大きいか等しければ、イグニッションモジュール４２１、５２１、６２１は、イグニッションモードを終了し、終了時のスイッチング周波数をイグニッションモード離脱周波数ｆｉｇ＿ｅｓｃにセットする（Ｓ７４０）。
高周波負荷検出電圧ｖＲＦがイグニッション負荷設定電圧ｖＲＦ＿ｌｉｍｉｔより小さければ、イグニッションモジュール４２１、５２１、６２１は、スイッチング周波数ｆｓを所定周波数△ｆｓだけ減少させ（Ｓ７５０）、ステップＳ７１０に戻る。
高周波負荷検出電圧ｖＲＦがイグニッション負荷設定電圧ｖＲＦ＿ｌｉｍｉｔより大きいか等しければ、イグニッションモジュール４２１、５２１、６２１は、スイッチング周波数ｆｓを現在通りに維持したまま、ステップＳ７１０に戻る。
運転モジュール４２３、５２３、６２３は、イグニッションモード離脱周波数ｆｉｇ＿ｅｓｃを運転モードにおけるスイッチング周波数ｆｓの初期値に適用し、高周波負荷検出電流ｉＲＦと外部から入力される高周波負荷設定電流
Figure 2020184870
 とを用いて、スイッチング周波数ｆｓを生成して出力する（Ｓ７６０）。
上記に開示された発明は、基本的な思想を損なわない範囲内で多様な変形例が可能である。つまり、上記の実施形態はすべて例示的に解釈されなければならず、限定的に解釈されない。したがって、本発明の保護範囲は、上述した実施形態ではなく、添付した請求項によって定められなければならず、添付した請求項に限定された構成要素を均等物に置換した場合、これは、本発明の保護範囲に属すると見なさなければならない。
２０１、４０１、５０１、６０１：ＥＭＩフィルタ
２０３、４０３、５０３、６０３：整流部
２０５、４０５、５０５、６０５：ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０７、４０７、５０７、６０７：インバータ
２０９、４０９、５０９、６０９：ＬＣフィルタ
２１１、４１１、５１１、６１１：トランスフォーマ
２１３、４１３、５１３、６１３：リンギング除去部
２１５、４１５、５１５、６１５：信号制御部
２１７、４１７、５１７、６１７：インジケータ
４２１、５２１、６２１：イグニッションモジュール
４２３、５２３、６２３：運転モジュール
４２５、５２５、６２５：セレクタ

Claims (13)

  1. 商用電源の交流電圧を直流電圧に整流して出力する整流部と、
    前記整流部から出力される直流電圧を第２直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    ＰＷＭ制御信号で制御される交互に動作する第１および第２スイッチング素子を含み、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される所定レベルの直流電圧を所定レベルの交流電圧に変換するインバータと、
    前記インバータの出力端に直並列に結合されたインダクタおよびキャパシタを備え、前記インバータから出力される高周波信号から所定の共振周波数を有するサイン波形の共振信号を出力するＬＣフィルタと、
    前記ＬＣフィルタから出力されるパルス波形の高周波電力信号を２次側に誘導するトランスフォーマと、
    高周波負荷検出電流がイグニッション負荷設定電流より大きければ、イグニッションモードを終了し、イグニッションモード終了時のスイッチング周波数をイグニッションモード離脱周波数にセットし、モード選択信号を出力するイグニッションモジュールと、
    前記イグニッションモジュールから出力されるイグニッションモード離脱周波数を運転モード時のスイッチング周波数の初期値に適用する運転モジュールと、
    前記スイッチング周波数を用いて、前記ＰＷＭ制御信号を生成する信号制御部とを含む高周波ジェネレータ。
  2. イグニッションモード時、前記イグニッションモジュールから出力されるスイッチング周波数を選択し、イグニッションモード終了時、前記モード選択信号で制御され、運転モード時、前記運転モジュールから出力されるスイッチング周波数を選択するセレクタをさらに含む、請求項１に記載の高周波ジェネレータ。
  3. 前記トランスフォーマの２次側に並列連結され、前記トランスフォーマの２次側に存在する漏れインダクタンス成分と高周波負荷に寄生する寄生キャパシタンス成分による共振現象によって高周波負荷電流波形に現れるリンギング現象を除去するリンギング除去部をさらに含む、請求項２に記載の高周波ジェネレータ。
  4. 前記リンギング除去部は、キャパシタからなる、請求項３に記載の高周波ジェネレータ。
  5. 前記リンギング除去部は、直列連結された抵抗およびキャパシタからなる、請求項２に記載の高周波ジェネレータ。
  6. 前記信号制御部は、高周波負荷検出電流が入力され、高周波負荷検出電流の状態を表示するように状態信号を出力し、
    前記状態信号に応答して前記高周波負荷検出電流の状態を表示するインジケータをさらに含む、請求項４に記載の高周波ジェネレータ。
  7. 前記イグニッションモジュールは、
    高周波負荷側で検出される高周波負荷検出電流とイグニッション負荷設定電流とを比較し、高周波負荷検出電流がイグニッション負荷設定電流より小さければ、高周波負荷側で検出される高周波負荷検出電圧とイグニッション負荷設定電圧とを比較し、高周波負荷検出電流がイグニッション負荷設定電流より大きいか等しければ、イグニッションモードを終了し、終了時のスイッチング周波数をイグニッションモード離脱周波数にセットし、高周波負荷検出電圧がイグニッション負荷設定電圧より小さければ、スイッチング周波数を所定周波数だけ減少させ、高周波負荷検出電圧がイグニッション負荷設定電圧より大きければ、スイッチング周波数を現在通りに維持し、
    前記運転モジュールは、イグニッションモード離脱周波数を運転モードにおけるスイッチング周波数の初期値に適用する、請求項２に記載の高周波ジェネレータ。
  8. 商用電源の交流電圧を直流電圧に整流して出力する整流部と、
    前記整流部から出力される直流電圧を第２直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    ＰＷＭ制御信号で制御される交互に動作する第１および第２スイッチング素子を含み、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される所定レベルの直流電圧を所定レベルの交流電圧に変換するインバータと、
    前記インバータの出力端に直並列に結合されたインダクタおよびキャパシタを備え、前記インバータから出力される高周波信号から所定の共振周波数を有するサイン波形の共振信号を出力するＬＣフィルタと、
    前記ＬＣフィルタから出力されるパルス波形の高周波電力信号を２次側に誘導するトランスフォーマと、
    高周波負荷側の高周波負荷検出電流と高周波負荷検出電圧とを用いて、前記ＰＷＭ制御信号を生成する信号制御部とを含む高周波ジェネレータ。
  9. 前記トランスフォーマの２次側に並列連結され、前記トランスフォーマの２次側に存在する漏れインダクタンス成分と高周波負荷に寄生する寄生キャパシタンス成分による共振現象によって高周波負荷電流波形に現れるリンギング現象を除去するリンギング除去部をさらに含む、請求項８に記載の高周波ジェネレータ。
  10. 前記リンギング除去部は、キャパシタからなる、請求項９に記載の高周波ジェネレータ。
  11. 前記リンギング除去部は、直列連結された抵抗およびキャパシタからなる、請求項９に記載の高周波ジェネレータ。
  12. 前記信号制御部は、高周波負荷検出電流が入力され、高周波負荷検出電流の状態を表示するように状態信号を出力し、
    前記状態信号に応答して前記高周波負荷検出電流の状態を表示するインジケータをさらに含む、請求項９に記載の高周波ジェネレータ。
  13. イグニッションモードと運転モードとで動作する高周波ジェネレータの動作方法において、
    前記高周波ジェネレータがイグニッションモードに入る第１ステップと、
    イグニッションモジュールが、高周波負荷側で検出される高周波負荷検出電流とイグニッション負荷設定電流とを比較する第２ステップと、
    高周波負荷検出電流がイグニッション負荷設定電流より小さければ、前記イグニッションモジュールが、高周波負荷側で検出される高周波負荷検出電圧とイグニッション負荷設定電圧とを比較する第３ステップと、
    高周波負荷検出電流がイグニッション負荷設定電流より大きいか等しければ、前記イグニッションモジュールは、イグニッションモードを終了し、終了時のスイッチング周波数をイグニッションモード離脱周波数にセットする第４ステップと、
    高周波負荷検出電圧がイグニッション負荷設定電圧より小さければ、前記イグニッションモジュールは、スイッチング周波数を所定周波数だけ減少させ、前記第２ステップに戻る第５ステップと、
    高周波負荷検出電圧がイグニッション負荷設定電圧より大きければ、前記イグニッションモジュールは、スイッチング周波数を現在通りに維持したまま、前記第２ステップに戻る第６ステップと、
    運転モジュールが、イグニッションモード離脱周波数を運転モードにおけるスイッチング周波数の初期値に適用し、高周波負荷検出電流と外部から入力される高周波負荷設定電流とを用いて、スイッチング周波数を生成する第７ステップとを含む高周波ジェネレータの動作方法。
JP2019110832A 2019-05-08 2019-06-14 高周波ジェネレータおよびその動作方法 Expired - Fee Related JP6802577B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190053516A KR102242234B1 (ko) 2019-05-08 2019-05-08 고주파 제너레이터 및 그의 동작 방법
KR10-2019-0053516 2019-05-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020184870A true JP2020184870A (ja) 2020-11-12
JP6802577B2 JP6802577B2 (ja) 2020-12-16

Family

ID=72944648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019110832A Expired - Fee Related JP6802577B2 (ja) 2019-05-08 2019-06-14 高周波ジェネレータおよびその動作方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US10818474B1 (ja)
JP (1) JP6802577B2 (ja)
KR (1) KR102242234B1 (ja)
TW (1) TWI714126B (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11146164B2 (en) * 2020-01-21 2021-10-12 The Florida State University Research Foundation, Inc. Single transformer-based gate driver
KR20240096665A (ko) * 2021-11-03 2024-06-26 램 리써치 코포레이션 주파수-변조된 멀티레벨 아웃페이싱 (outphasing) 전력 증폭기의 자동화된 조절을 위한 방법 및 장치
CN117545162B (zh) * 2023-11-08 2024-05-28 江苏神州半导体科技有限公司 一种远程等离子源的预激发点火装置及其控制方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3603643B2 (ja) * 1999-02-15 2004-12-22 松下電工株式会社 放電灯点灯装置
TW428847U (en) * 1999-06-05 2001-04-01 Ind Tech Res Inst Conversion circuit for ringing current choke with dual factor feedback control
TW501334B (en) * 2001-01-20 2002-09-01 Skynet Electronic Co Ltd Ringing-free zero-voltage switching method for power converter
US6522089B1 (en) * 2001-10-23 2003-02-18 Orsam Sylvania Inc. Electronic ballast and method for arc straightening
JP2006211877A (ja) 2005-01-31 2006-08-10 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP4418424B2 (ja) 2005-11-21 2010-02-17 日本リライアンス株式会社 交流電源装置およびその装置におけるアーク抑制方法
KR101391874B1 (ko) * 2008-01-10 2014-05-07 (주) 이이시스 용량성 부하특성을 갖는 공진형 고전압 제어 장치
US7721697B2 (en) * 2008-01-31 2010-05-25 West Virginia University Plasma generating ignition system and associated method
CN102458027B (zh) * 2010-10-22 2014-05-07 台达电子工业股份有限公司 点灯电路的控制方法及其所适用的点灯电路
US8786371B2 (en) * 2011-11-18 2014-07-22 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for voltage converters
US9160240B2 (en) * 2012-09-05 2015-10-13 Kyosan Electric Mfg. Co., Ltd. DC power supply device, and control method for DC power supply device
US9137885B2 (en) * 2012-09-07 2015-09-15 Kyosan Electric Mfg Co., Ltd. DC power supply device, and control method for DC power supply device
JP6107132B2 (ja) 2012-12-28 2017-04-05 富士電機株式会社 スイッチング電源装置
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
JP6413261B2 (ja) * 2014-03-03 2018-10-31 株式会社島津製作所 Ｉｃｐ発光分析装置用高周波電源装置
JP6414676B2 (ja) * 2014-09-10 2018-10-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 点灯装置及び照明器具
JP5788616B1 (ja) * 2015-02-04 2015-10-07 株式会社京三製作所 高周波電源装置、及びデュアルカソード用電源

Also Published As

Publication number Publication date
US10818474B1 (en) 2020-10-27
TW202042599A (zh) 2020-11-16
TWI714126B (zh) 2020-12-21
KR102242234B1 (ko) 2021-04-20
US20200357609A1 (en) 2020-11-12
KR20200129307A (ko) 2020-11-18
JP6802577B2 (ja) 2020-12-16
US20200357608A1 (en) 2020-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6802577B2 (ja) 高周波ジェネレータおよびその動作方法
US9450519B2 (en) DC power source, and DC power source control method
WO2012033120A1 (ja) 電源用集積回路装置および電源遮断検出方法
JP6758504B2 (ja) 溶接電流源
JP3719352B2 (ja) プラズマ発生用電源装置及びその製造方法
KR101844981B1 (ko) 플라즈마 공정용 llcc 공진컨버터
CN109314460B (zh) 电力转换装置
JP3868624B2 (ja) プラズマ発生用電源装置
US11112446B2 (en) Circuit arrangement for a high-voltage test installation
KR102125026B1 (ko) 플라즈마 전원용 공진 네트워크 및 플라즈마 발생기용 전력공급장치
JP2021065052A (ja) プラズマ装置用直流パルス電源装置
CN105604766B (zh) 内燃机的电晕点火系统
JP3206521B2 (ja) 高周波加熱装置
WO2011010481A1 (ja) 放電管点灯装置および該装置における異常放電検出方法
AU2013280122B2 (en) Protective circuit for high frequency heating device and high frequency heating device having same
US20250044372A1 (en) Circuit for conduction testing of power supply of plasma globe lamp
US7327094B2 (en) Circuit arrangement and method for operating at least one electric lamp
JP2005340185A (ja) プラズマ発生用電源装置の製造方法
KR101524314B1 (ko) 소음 저감 장치
KR0180480B1 (ko) 스위칭 방식 전원 공급장치(smps)의 라인 필터회로
US20140056046A1 (en) Passive power factor correction circuit, electronic device applying the same and operation methods thereof
KR101458933B1 (ko) 멀티레벨 공진부하용 전력 변환 시스템 및 그 제어 방법
KR20120052379A (ko) 적어도 하나의 방전 램프를 동작시키기 위한 전자식 안정기
JP2015095378A (ja) 高電圧発生回路およびそれを用いたイオンポンプ
JPWO2019106776A1 (ja) 点火装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200818

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201119

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6802577

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees