JPS63252397A - プラズマ発生用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明はプラズマ発生用電源装置に圓し、更に詳しくは
、プラズマ発生装置（負荷）に対して直列に接続したス
イッチング素子の保護回路を備えたプラズマ発生用の電
源装置に関する。

（従来の技術） 真空状態に維持された容器内に一対の放電％ｆ極を配置
させ、この放１！！１′Ｒｔｆ！間に直流高電圧を印加
することによってｍ極間でプラズマを発生するプラズマ
発生装置がある。

第２図はこのようなプラズマ発生１ｍに用いられる電源
装置の従来例を示す接続図である。

図において、１は負荷としてのプラズマ発生装置であっ
て、内部を真空に維持するための容器１０と、この容器
内に対向して配置された一対の放電電極１１．１２から
なっている。２は直流電圧源、２１はこの直流電圧源２
内に含まれるインダクタンス、３はプラズマ発生装置１
ｆｆ１に対してＩ【列に接続されたスイッチング素子で
、ここではＧＴＯを用いたものを示し、アークを防止す
ることを目的として設けられている。破線で囲んだ部分
４はスイッチング素子３の保護回路で、抵抗４１及びダ
イオード４２の並列回路と、この並列回路と直列に接続
されたコンデンサ４３とからなり、スイッチング素子１
の両端に、即ち、スイッチング素子１と並列になるよう
に接続されている。

（発明が解決しようとする問題点） このように構成された従来の電源装置において、保護回
路４は、スイッチング素子３がターンオフした時、電源
内部２のインダクタンス２１によって発生する過電圧を
吸収し、スイッチング素子３を保護する。しかしながら
、この保護回路４は、スイッチング素子３に対して並列
に接続されていて、ターンオフ時に過渡的なバイパス回
路として作用するものであることから、放電電極１１，
１２間でアーク放電を誘起した場合において、放電電極
１１．１２間に過大な電流を流し、放電電流を遮断でき
ないという問題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は、スイッチング素子のターンオフ時において
、スイッチング素子を過電圧から確実に保護すると共に
、放ｉ！電極に過大な電流を流すことなく、プラズマを
発生させることのできる保護回路を備えたプラズマ発生
用電源装置を実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、真空状態の容器内
に配置された一対の放電′Ｒ極に、スイッチング素子を
介して直流電圧を印加する電源装置であって、一対の放
電電極と並列になるようにダイオードを接続すると共に
、直流電圧源と並列になるようにダイオードとコンデン
サの直列回路を接続するようにしたものである。

（作用） スイッチング素子がターンオフした時に発生した一対の
放電電極側の過電圧は、放ｆｆｉ電極と並列に接続した
ダイオードが吸収し、直流電圧源側で発生した過電圧は
、直列回路を構成しているダイオードとコンデンサとが
吸収する。これによって、スイッチング素子に過電圧が
加わらないようにしている。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明電源装置の一実論例の電気的接続図であ
る。図において、１はプラズマ発生装置であり、真空状
態に保たれた容器１０内に一対の放Ｎ′Ｒ極１１．１２
が配置されている。２は直流電圧源で、アークを防止す
ることを目的とするスイッチング素子３を介して、一対
の放′ｌＲ電極に直流電圧を印加する。５は一対の放電
電極１１，１２に対して並列に接続したダイオードで、
スイッチング素子３より後段の放電電極側回路内に存在
するインダクタンス１３による過電圧を保護するための
ものである。このダイオード５はここではアノード５ａ
をスイッチング素子３のアノード３ａに接続し、カソー
ド５Ｋを直流電圧源２のプラス側ラインに接続している
。

６はダイオード６１とコンデンサ６２とからなる直列回
路で、この直列回路は直流電圧源２に対してダイオード
が順方向となるように、又、直流電圧源に並列になるよ
うに接続されており、直流電圧源２側回路内に存在する
インダクタンス２１によるｉＡ′Ｉ！１圧を保ｙ！する
ためのものである。尚、ここではダイオード６１と並列
に抵抗６３を接続し、コンデンサ６２の電荷が放電しや
すいようにしである。この抵抗６３の抵抗値は、ダイオ
ード６１の効果を損わないような値に選定され、例えば
数Ω〜数＋Ωとなっている。

ここで、直列回路６内のコンデンサ６２の容重Ｃは、直
流電圧源２内に存在するインダクタンス２１の値りに対
して、Ｌ≦Ｃの関係になるように選定しである。その理
由は次の通りである。

スイッチング素子３がターンオフした時、スイッチング
素子のカソード３Ｋにかかる電圧Ｖｓｋは（１）式で表
わされる。

Ｖｓｋ−ＩＣτ７で５ｉｎＣ下７丁で−ｔ　　−（１）
但し、■はスイッチング素子３がオン状態の時に流れて
いた１！流である。

電圧ｖＳｋが大きな値になると、スイッチング素子３が
破壊される恐れがある。それ故に（１）式において、電
圧ｖｓｋをオンの時に流れていた電流１以上に大きくし
ないためには、Ｌ≦Ｃの関係を満たせばよい。

このように構成した装置の動作を説明すれば、以下の通
りである。スイッチング素子３がオン状態にある時、直
流電圧源２からの直流電圧が一対の電極１１．１２間に
印加され、ここでプラズマか発生する。このオン状態で
は、ダイオード５は印加されている直流電圧に対して逆
方向でオフ状態（オープン状態）となっている。又、直
列回路６内のダイオード６１は順方向でオン状態となっ
ており、コンデンサ６２をチャージしている。

今、この状態からスイッチング素子３がターンオフする
と、電極側回路内に存在するインダクタンス１３によっ
て過電圧が生ずるが、その極性はダイオード５に対して
順方向で、ダイオード５がオンとなり、この過電圧を吸
収する。

又、直列回路６において、コンデンサ６２にチャージさ
れていた電荷は、スイッチング素子３がターンオフする
と同時に、抵抗６３を介して放電される。直流電圧源側
回路内に存在するインダクタンス２１によって生ずる過
電圧は、ダイオード６１に対して順方向であり、ダイオ
ード６１及びコンデンサ６２にＪ：つで吸収される。

以上のような動作により、スイッチング素子３がターン
オフした時に生ずる過電圧は、放電電極に過電流を流す
ことなく確実に吸収され、スイッチング素子を過電圧よ
り保護する。

尚、上述した実施例では、直列回路６において、ダイオ
ード６１と抵抗６３の並列回路の一端を直流電圧源２の
プラス側ラインに接続し、コンデンサ６２の一端をスイ
ッチング素子３のカソード側（直流電圧源２のマイナス
側ライン）に接続したが、並列回路の一端をマイナス側
ラインに、コンデンサ６２の一端をプラス側ラインにそ
れぞれ接続するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、スイッチ
ング素子がターンオフした時に、このスイッチング素子
の両端で発生する過電圧をダイオード５及び直列回路６
によって吸収するようにしたｂので、スイッチング素子
を過電圧から確実に保護することができる。又、スイッ
チング素子をバイパスするような回路を有するもので、
ｔＩｌ？！！！極に荷電流を流さずにプラズマを発生さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例の電気的接続図、第２図
は従来のプラズマ発生用電源装置の電気的接続図である
。 １・・・プラズマ発生装置　１１．１２・・・族ｍ電極
２・・・直流電圧源 １３．２１・・・インダクタンス ３・・・スイッチング素子　５，６１・・・ダイオード
６・・・直列回路　　　　　６２・・・コンデンサ６３
・・・抵抗 特許出願人　　日　　本　　電　　子　　株　　式　　
会　　礼式　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　井
　　島　　ｍ　　　冶外１名

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空状態の容器内に配置された一対の放電電極に
   、スイッチング素子を介して直流電圧源からの直流電圧
   を印加する電源装置であって、 前記一対の放電電極と並列になるようにダイオードを接
   続すると共に、前記直流電圧源と並列になるようにダイ
   オードとコンデンサの直列回路を接続するようにしたこ
   とを特徴とするプラズマ発生用電源装置。
2. （２）前記コンデンサの容量Ｃを直流電圧源に存在する
   インダクタンスＬに対して、Ｌ≦Ｃの関係になるように
   選定した特許請求の範囲第１項記載のプラズマ発生用電
   源装置。