JPH0620353B2 - Pvd装置用直流電源装置 - Google Patents

Pvd装置用直流電源装置

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JPH0620353B2
JPH0620353B2 JP61235920A JP23592086A JPH0620353B2 JP H0620353 B2 JPH0620353 B2 JP H0620353B2 JP 61235920 A JP61235920 A JP 61235920A JP 23592086 A JP23592086 A JP 23592086A JP H0620353 B2 JPH0620353 B2 JP H0620353B2
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JP
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phase
rectifier
phase control
power supply
voltage
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邦治 田上
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Nissin Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はPVD装置においてバイアス電源として使用
するPVD装置用直流電源装置に関するものである。
〔従来の技術〕 従来のPVD装置用直流電源装置は、第2図に示すよう
に、三相交流電源に遮断器1および電磁接触器の接点2
を直列に介して摺動型の単巻変圧器からなる電圧調整器
3の1次側を接続し、電圧調整器3の2次側にデルタ−
デルタ結線型の三相整流器用変圧器4の1次側を接続
し、三相整流器用変圧器4の2次側に三相混合ブリッジ
整流器からなる三相制御整流器5の交流端を持続し、三
相制御整流器5の正側および負側の直流端間にダミー抵
抗6およびサイリスタからなるクローバスイッチ7を並
列に接続し、クローバスイッチ7の一端(アノード側)
をPVD装置8の真空容器8aに接続し、クローバスイ
ッチ7の他端(カソード側)をブロッキングダイオード
9を介してPVD装置8のサブストレート8bに接続し
ている。この場合、三相制御整流器5は第3図のような
構成となっている。
このPVD装置用直流電源装置は、三相交流電源の電圧
を電圧調整器3で変圧した後、三相整流器用変圧器4を
介して三相制御整流器5に加えることで三相全波整流
し、得られた直流電圧をPVD装置8にバイアス電圧とし
て印加するようになっている。なお、ダミー抵抗6は、
三相制御整流器5のサイリスタに保持電流を流すための
ものである。
そして、PVD装置8に過電流が流れたときにクローバ
スイッチ7を点孤してPVD装置8に流れていた電流を
クローバスイッチ7の方に転流させてPVD装置8の保
護を図るようになっている。また、クローバスイッチ7
の保護を図るために、クローバスイッチ7に電流が流れ
たことを検出して三相制御整流器5のサイリスタのトリ
ガを停止することにより、クローバスイッチ7を遮断さ
せるようになっている。10は限流抵抗器でPVD装置
8に流れる過電流あるいはクローバ電流を抑制するもの
で通常1Ω以下程度である。なお、この後、三相制御整
流器5のサイリスタを再びトリガすることによりPVD
装置8に再びバイアス電圧が印加されることになる。
このPVD装置用直流電源装置は、例えばつぎのような
仕様で製造される。
交流入力電圧:AC3φ3W 200V,50または60Hz 直流出力電圧:DC−50V〜−1300V 直流出力電流:80A 〔発明が解決しようとする問題点〕 このような従来のPVD装置用直流電源装置は、電圧調
整器3の容量が大きく高価であり、またダミー抵抗6の
損失が大きいという問題があった。
以下、この点につき、詳しく説明する。今、PVD装置
用直流電源装置の直流出力電流を例えば80Aとする
と、三相電源ラインの電流が315.2Aになる。この
ため、電圧調整器3としては400A定格のものが必要
となり、高価になる。
また、三相制御整流器5の保持電流Iは0.5A必要
であり、この0.5Aの保持電流Iを直流出力電圧E
が最低の−50Vのときにダミー抵抗6を通して流さな
ければならないから、ダミー抵抗6の抵抗値Rは100
Ωになる。ところが、ダミー抵抗6の抵抗値Rを100
Ωにした状態で直流出力電圧Eを最高の−1300Vに
設定すると、このダミー抵抗6の損失Pは、 P=E/R =(−1300)/100 =16.9KW となり、きわめて大きなものとなる。
この発明の目的は、直流出力電圧調整用の電圧調整器の
定格を小さくしてコストを低くし、かつダミー抵抗の損
失を低減できるPVD装置用直流電源装置を提供するこ
とである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明のPVD装置用直流電源装置は、三相交流電源
に1次側を接続した電圧調整器と、この電圧調整器の2
次側に1次側を接続した第1の三相整流器用変圧器と、
この第1の三相整流器用変圧器の2次側に交流端を接続
した第1の三相制御整流器と、前記三相交流電源に1次
側を接続した第2の三相整流器用変圧器と、この第2の
三相整流器用変圧器の2次側に交流端を接続するととも
に正側の直流端を前記第1の三相制御整流器の負側の直
流端に接続した第2の三相制御整流器と、前記第1の三
相制御整流器の正側および負側の直流端間に接続した第
1のダミー抵抗および第1のクローバスイッチの並列回
路と、前記第2の三相制御整流器の正側および負側の直
流端間に接続した第2のダミー抵抗および第2のクロー
バスイッチの並列回路とを備えている。
〔作用〕
この発明の構成によれば、独立した第1および第2の三
相制御整流器を設け、この第1の三相制御整流器の負側
の直流端に第2の三相制御整流器の正側の直流端を接続
し、かつ第1の三相制御整流器の正側および負側の直流
端間に第1のダミー抵抗および第1のクローバスイッチ
を接続するとともに、第2の三相制御整流器の正側およ
び負側の直流端間に第2のダミー抵抗および第2のクロ
ーバスイッチを接続する構成であるため、第1および第
2のダミー抵抗に加わる電圧をそれぞれ低くすることが
でき、第1および第2のダミー抵抗の損失を少くでき、
また、電圧調整器の容量を小さくでき、コストダウンを
図ることができる。
〔実施例〕
この発明の一実施例を第1図に基づいて説明する。この
PVD装置用直流電源装置は、第1図に示すように、三
相交流電源に遮断器11および電磁接触器の接点12を
直列に介して摺動型の単巻変圧器からなる電圧調整器1
3の1次側を接続し、電圧調整器13の2次側にデルタ
−デルタ結線型の三相整流器用変圧器14の1次側を接
続し、三相整流器用変圧器14の2次側に三相混合ブリ
ッジ整流器からなる三相制御整流器15の交流端を持続
し、三相制御整流器15の正側および負側の直流端間に
ダミー抵抗16とバイパスダイオード18とサイリスタ
からなるクローバスイッチ17に限流素子19を直列接
続した直列回路とを並列接続している。
また、三相交流電源に遮断器11および電磁接触器の接
点21を直列に介してデルタ−スター結線型の三相整流
器用変圧器22の1次側を接続し、三相整流器用変圧器
22の2次側に三相混合ブリッジ整流器からなる三相制
御整流器23の交流端を接続し、三相制御整流器23の
正側および負側の直流端間にダミー抵抗24とバイパス
ダイオード26とサイリスタからなるクローバスイッチ
25に限流素子27を直列接続した直列回路とを並列接続
している。
そして、三相制御整流器15の負側の直流端に三相制御
整流器23の正側の直流端を接続し、この三相制御整流
器15の正側の直流端および三相制御整流器23の負側
の直流端に出力端子30,31をそれぞれ設け、正側の
出力端子はPVD装置20の真空容器20aに接続し、
負側の出力端子31はPVD装置20のサブストレート
20bに接続している。
この場合、三相制御整流器15,23は、第3図に示し
た構成であり、サイリスタの位相制御は行わず、単にオ
ンオフさせるのみである。
なお、28はインダクタ、29は抵抗で、これらは第2
図のブロッキングダイオード9に代わるものであり、P
VD装置20の放電時に電圧を発生し、クローバスイッ
チ17,25を点孤するための電圧を供給する。インダ
クタ28の値は、クローバスイッチ17,25をトリガ
するパルス幅に見合ったものとしている。
このPVD装置用直流電源装置は、三相交流電源の電圧
を電圧調整器13で変圧した後、三相整流器用変圧器1
4を介して三相制御整流器15に加えることで三相全波
整流し、また、三相整流器用変圧器22を介して三相制
御整流器23に加えることで三相全波整流する。
電磁接触器の接点12,21の両方がオンであれば、三
相制御整流器15から得られる可変の直流電圧と三相制
御整流器23から得られる固定の直流電圧を加算したも
のがPVD装置20にバイアス電圧として印加される。
また、電磁接触器の接点12のみがオンであれば、三相
制御整流器15からのみ可変の直流電圧が出力され、こ
の直流電圧がバイパスダイオード26を介してPVD装
置20に印加され、逆に電磁接触器の接点21のみがオ
ンであれば、三相制御整流器からのみ固定の直流電圧が
出力され、この直流電圧がバイパスダイオード18を介
してPVD装置20に印加される。
したがって、電磁接触器の接点12,21のオンオフ切
替と電圧調整器13の調整により、三相制御整流器15
の方の最低出力直流電圧から三相制御整流器15の最高
出力直流電圧に三相制御整流器23の出力直流電圧を加
えた電圧までの範囲でPVD装置20に加えるバイアス
電圧を任意に調整できる。
なお、ダミー抵抗16,24は、三相制御整流器15,
23のサイリスタに保持電流を流すためのものである。
そして、PVD装置20に過電流が流れたときにクロー
バスイッチ17,25を点孤してPVD装置20に流れ
ていた電流をクローバスイッチ17,25の方に転流さ
せてPVD装置20の保護を図るようになっている。ま
た、クローバスイッチ17,25の保護を図るために、
クローバスイッチ17,25に電流が流れたことを検出
して三相制御整流器15,23のサイリスタのトリガを
停止することにより、クローバスイッチ17,25を遮
断させるようになっている。
なお、この後、三相制御整流器15,23のサイリスタ
を再びトリガすることによりPVD装置20に再びバイ
アス電圧が印加されることになる。
また、クローバスイッチ17,25の点孤は、三相制御
整流器15,23のいずれか一方が単独運転されている
場合には、例えば三相制御整流器15のみが運転されて
いる場合には、クローバスイッチ17のみが点孤され、
この後三相制御整流器15のサイリスタのみが一時的に
消孤される。
このPVD装置用直流電源装置は、例えばつぎのような
仕様で製造される。
交流入力電圧:AC3φ3W 200V,50または60Hz 直流出力電圧:DC−50V〜−1300V 直流出力電流:80A この際、三相制御整流器15から出力される直流出力電
圧は DC−50V〜−650V であり、三相制御整流器23から出力される直流電圧は DC−650V である。
この実施例回路における、ダミー抵抗16,24の損
失、電圧調整器13の定格について説明する。
三相制御整流器15,23のサイリスタの保持電流I
を従来例と同じ0.5Aとすると、ダミー抵抗16の方
は、−50Vで0.5Aを流す必要があるからダミー抵
抗16の抵抗値Rは R=50/0.5=100Ω となる。一方、ダミー抵抗16の抵抗値Rを100Ω
にした状態で最大の−650Vのときのダミー抵抗16
の損失Pは、 P=650/100 =4.23KW となる。
また、ダミー抵抗24の方は、650Vで0.5Aの電
流を流せばよいので、その抵抗値Rは R=650/0.5 =1300Ω となる。したがって、ダミー抵抗24の損失Pは P=650/1300 =0.325KW となり、ダミー抵抗16,24の損失の和は4.56KWと
なり、従来例におけるダミー抵抗6の損失Pの約1/
4となる。
また、電圧調整器13の電流定格も、その三相制御整流
器15から従来の半分の最高−650Vを出力できれば
よいことから、従来例に比べて1/2にできる。
また、三相制御整流器15へはデルタ−デルタ結線型の
三相整流器用変圧器14から給電し、三相制御整流器2
3へはデルタ−スター結線型の三相整流器用変圧器22
から給電しているため、両三相整流器用変圧器14,2
2の2次電圧の位相が互いに30度ずれることになり、
出力端子30,31間の電圧波形は12相電流波形とな
り、従来例に比べてリップルの少い直流電圧が得られ
る。
なお、三相制御整流器15,23の両方の同時運転のみ
を行うだけのものも実施例としてあげることができる。
この場合、出力電圧の調整範囲は狭くなるが、バイパス
ダイオード18,26は不要となる。また、三相制御整
流器23の単独運転はないと考えれば、バイパスダイオ
ード18は省くことが可能である。
〔発明の効果〕
この発明のPVD装置用直流電源装置によれば、独立し
た第1および第2の三相制御整流器を設け、この第1の
三相制御整流器の負側の直流端に第2の三相制御整流器
の正側の直流端を接続し、かつ第1の三相制御整流器の
正側および負側の直流端間に第1のダミー抵抗および第
1のクローバスイッチを接続するとともに、第2の三相
制御整流器の正側および負側の直流端間に第2のダミー
抵抗および第2のクローバスイッチを接続する構成であ
るため、第1および第2のダミー抵抗に加わる電圧をそ
れぞれ低くすることができ、第1および第2のダミー抵
抗の損失を少くでき、また、電圧調整器の容量を小さく
でき、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の回路図、第2図は従来の
PVD装置用直流電源装置の一例の回路図、第3図はそ
の要部の詳細な回路図である。 13……電圧調整器、14,22……三相整流器用変圧
器、15,23……三相制御整流器、16,24……ダミ
ー抵抗、17,25……クローバスイッチ、18,26
……バイパスダイオード、20……PVD装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三相交流電源に1次側を接続した電圧調整
    器と、この電圧調整器の2次側に1次側を接続した第1
    の三相整流器用変圧器と、この第1の三相整流器用変圧
    器の2次側に交流端を接続した第1の三相制御整流器
    と、前記三相交流電源に1次側を接続した第2の三相整
    流器用変圧器と、この第2の三相整流器用変圧器の2次
    側に交流端を接続するとともに正側の直流端を前記第1
    の三相制御整流器の負側の直流端に接続した第2の三相
    制御整流器と、前記第1の三相制御整流器の正側および
    負側の直流端間に接続した第1のダミー抵抗および第1
    のクローバスイッチの並列回路と、前記第2の三相制御
    整流器の正側および負側の直流端間に接続した第2のダ
    ミー抵抗および第2のクローバスイッチの並列回路とを
    備えたPVD装置用直流電源装置。
  2. 【請求項2】前記第1のダミー抵抗および第1のクロー
    バスイッチの並列回路に第1のバイパスダイオードを並
    列に付加接続するとともに、前記第2のダミー抵抗およ
    び第2のクローバスイッチの並列回路に第2のバイパス
    ダイオードを並列に付加接続した特許請求の範囲第(1)
    項記載のPVD装置用直流電源装置。
  3. 【請求項3】前記第1および第2のクローバスイッチに
    対し第1および第2の限流要素をそれぞれ直列に介挿し
    ている特許請求の範囲第(1)項記載のPVD装置用直流
    電源装置。
JP61235920A 1986-10-02 1986-10-02 Pvd装置用直流電源装置 Expired - Lifetime JPH0620353B2 (ja)

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