KR100207580B1 - 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정확한 출력의 고전기장 펄스를 여기에너지원에 공급하기 위한 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치는 트리거 신호가 입력되며 상기 트리거 신호에 반응하여 제1충전모듈 제어신호와 제2충전모듈 제어신호 및 전압단속 제어신호를 발생시키는 제어수단과, 상기 제어수단에서 출력되는 제1충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 고출력 충전모듈과, 상기 제어수단에서 출력되는 제2충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 저출력 충전모듈과, 상기 고출력 충전모듈의 출력과 상기 저출력 충전모듈의 출력이 인가되어 소정전압이 충전되는 전압충전수단 및 상기 전압충전수단에 접속되고 상기 제어수단의 전압단속 제어신호에 따라 여기에너지원에 공급되는 전압공급을 단속 제어하는 전압단속수단을 구비하여 충전모듈의 관성적인 충전성향에 의한 과충전현상을 줄일 수 있으므로 필요한 양의 정확한 충전전압을 얻을 수 있는 이점이 있다.

Description

고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치 및 그 제어방법

제1도는 종래의 여기에너지원 구동장치의 개략적인 구성도이다.

제2도는 본 발명의 실시예에 의한 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 개략적인 구성도이다.

제3도 ⒜ 및 ⒝는 본 발명의 실시예에 의한 고정밀 전압제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

제4도는 본 발명의 실시예에 의한 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제어부 14 : 사이리스터

16 : 플래시 램프 20 : 고출력 충전모듈

22 : 저출력 충전모듈 C : 스토리지 커패시터

f : 트리거 신호

본 발명은 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생장치에서 여기에너지원에 고전기장 펄스를 공급하는 여기에너지원 구동장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 정확한 출력의 고전기장 펄스를 여기에너지원에 공급하기 위한 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

제1도에 종래의 여기에너지원 구동장치의 개략적인 구성도를 도시하였다. 제1도의 여기에너지원 구동장치는 트리거 신호(f)가 입력되는 제어부(10)가 충전모듈(12)에 접속되고, 충전모듈(12)은 스토리지 커패시터(C)에 접속되며, 스토리지 커패시터(C)는 사이리스터(14)에 접속되어 있다. 또한, 사이리스터(14)는 여기에너지원인 플래시램프(16)에 접속되고 사이리스터의 제어단자(S)에는 제어부(10)의 전압단속 제어신호(CS)가 입력된다.

상기와 같이 구성된 종래의 여기에너지원 구동장치의 동작을 살펴보면, 제어부(10)에 트리거 신호(f)가 인가되면 제어부(10)는 충전모듈 제어신호(PO)를 충전모듈(12)에 인가하여 충전모듈(12)을 작동시키고 충전모듈(12)에서는 고전기장의 펄스가 출력되어 스토리지 커패시터(C)에 고전기장 펄스가 인가된다. 상기 스토리지 커패시터(C)에서 충전이 완료될 때, 제어부(10)는 전압단속 제어신호(CS)를 사이리스터(14)의 제어단자(S)에 인가하여 스토리지 커패시터(C)에 충전된 전압을 플래시램프(16)에 인가함으로써 플래시램프(16)가 동작되고, 상기 과정이 반복되어 레이저 발생부(미도시)에 여기에너지를 지속적으로 공급하게 된다.

일반적으로 레이저 발생부의 출력형태는 플래시램프(16)의 출력형태와 매우 유사하므로 상기 레이저 발생부에서 출력되는 출력값과 펄스폭등의 변수를 가변시키기 위해서는 플래시램프(16)의 출력을 적절히 제어해야 한다. 또한, 레이저에서 얻고자 하는 출력에너지는 레이저 매질의 효율과 특성에 따라 다르나 고에너지의 여기에너지를 필요로 한다. 그러므로 여기에너지원으로 사용되는 플래시램프(16)의 출력제어에는 고전압의 제어가 필요하다. 따라서, 상기한 스토리지 커패시터(C)에는 고전압이 인가되며 충전모듈(12)은 원하는 전압이 스토리지 커패시터(C)에 충전되면 스토리지 커패시터(C)에 전압공급을 중단해야 한다. 하지만, 상기한 충전모듈(12)은 고출력의 충전모듈을 사용해야 하기 때문에 충전모듈(12)의 작동을 중단시켜도 충전모듈(12)의 관성적인 충전성향에 의하여 스토리지 커패시터(C)에는 계속해서 전압이 공급되므로 스토리지 커패시터(C)는 과충전 되게 된다. 따라서, 종래의 여기에너지원 구동장치에서는 정확한 고전압을 플래시램프(16)에 공급할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 스토리지 커패시터의 과충전을 사전에 억제하여 정확한 출력의 고전기장 펄스를 여기에너지원에 공급하기 위한 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치를 제공하는 데 있다.

상기 전압단속수단은 사이리스터인 것이 바람직하다.

또한, 상기 전압충전수단은 커패시터인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 목적은 상기 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치를 제어하는데 적합한 제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

트리거 신호가 입력되며 상기 트리거 신호에 반응하여 제1충전모듈 제어신호와 제2충전모듈 제어신호 및 전압단속 제어신호를 발생시키는 제어수단;

상기 제어수단에서 출력되는 제1충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 고출력 충전모듈;

상기 제어수단에서 출력되는 제2충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 저출력 충전모듈;

상기 고출력 충전모듈의 출력과 상기 저출력 충전모듈의 출력이 인가되어 소정전압이 충전되는 전압충전수단; 및

상기 전압충전수단에 접속되고 상기 제어수단의 전압단속 제어신호에 따라 여기에너지원에 공급되는 전압공급을 단속 제어하는 전압단속수단을 구비하며, 상기 제어수단은, 상기 고출력 충전모듈과 상기 저출력 충전모듈을 작동시킨 후 설정된 충전전압보다 낮은 소정전압이 상기 전압충전수단에서 검출될 때 상기 고출력 충전모듈의 작동을 중단시키고, 상기 저출력 충전모듈의 작동에 의해 상기 설정된 충전전압이 상기 전압충전수단에서 검출될 때 상기 저출력 충전모듈의 작동을 중단시킨 후, 상기 전압단속 제어신호를 상기 전압단속수단에 인가하여 상기 전압충전수단의 충전전압을 여기에너지원에 공급하는 것을 특징으로 하는 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치를 제공한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

트리거 신호가 입력되며 상기 트리거 신호에 반응하여 제1충전모듈 제어신호와 제2충전모듈 제어신호 및 전압단속 제어신호를 발생시키는 제어수단; 상기 제어수단에서 출력되는 제1충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 고출력 충전모듈; 상기 제어수단에서 출력되는 제2충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 저출력 충전모듈; 상기 고출력 충전모듈의 출력과 상기 저출력 충전모듈의 출력이 인가되어 소정전압이 충전되는 전압충전수단 및 상기 전압충전수단에 접속되고 상기 제어수단의 전압단속 제어신호에 따라 여기에너지원에의 전압공급을 단속 제어하는 전압단속수단을 구비하며, 상기 전압충전수단의 충전전압이 상기 제어수단에서 검출되는 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 제어방법에 있어서,

입력되는 상기 트리거 신호에 반응하여 상기 제1충전모듈 제어신호 및 상기 제2충전모듈 제어신호를 발생시킴으로써 상기 고출력 충전모듈과 상기 저출력 충전모듈을 작동시키는 제1단계;

설정된 충전전압보다 낮은 소정전압이 상기 전압충전수단에서 검출될 때 상기 제1충전모듈 제어신호를 발생시켜 상기 고출력 충전모듈의 작동을 중단시키는 제2단계;

상기 저출력 충전모듈의 작동에 의해 충전이 지속되어 상기 전압충전수단에서 설정된 충전전압이 검출될 때, 상기 제2충전모듈 제어신호를 발생시켜 상기 저출력 충전모듈의 작동을 중단시키고, 상기 전압단속 제어신호를 상기 전압단속수단에 인가하여 설정된 충전전압을 상기 여기에너지원에 공급함으로써 상기 여기에너지원을 동작시키는 제3단계; 및

상기 제1단계에서 상기 제3단계까지를 반복 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 제어방법을 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제2도에 본 발명의 실시예에 의한 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치를 도시하였다. 제2도의 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치는 트리거 신호(f)가 입력되며 상기 트리거신호(f)에 반응하여 제1충전모듈 제어신호(P1)와 제2충전모듈 제어신호(P2) 및 전압단속 제어신호(CS)를 발생시키는 제어부(10)에, 상기 제1충전모듈 제어신호(P1)에 따라 작동되는 고출력 충전모듈(20)과 상기 제2충전모듈 제어신호(P2)에 따라 작동되는 저출력 충전모듈(22)이 접속되어 있다. 또한, 고출력 충전모듈(20)과 저출력 충전모듈(22)은 전압이 충전되는 스토리지 커패시터(C)와 상기 제어부(10)의 전압단속 제어신호(CS)에 따라 플래시램프(16)에의 전압공급을 단속 제어하는 사이리스터(14)에 접속되어 있고, 사이리스터(14)는 플래시램프(16)에 접속되어 있으며, 사이리스터(14)의 제어단자(S)에는 제어부(10)에서 발생되는 전압단속 제어신호(CS)가 인가된다.

제3도(a) 및 (b)는 본발명의 실시예에 의한 고정밀 전압제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 동작을 설명하기 위한 파형도로서, (a)는 트리거 펄스(f)의 파형도이고 (b)는 충전전압펄스(VC)의 파형도이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 동작을 제2도 및 제3도(a), (b)를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제어부(10)에 제3도(a)에 도시된 트리거 신호(f)가 인가되면 제어부(10)는 제1충전모듈 제어신호(P1)와 제2충전모듈 제어신호(P2)를 발생시켜 이들을 각각 고출력 충전모듈(20)과 저출력 충전모듈(22)에 인가함으로써 고출력 충전모듈(20)과 저출력 충전모듈(22)을 작동시킨다.

고출력 충전모듈(20)과 저출력 충전모듈(22)을 소정시간(T) 동안 작동시켜 스토리지 커패시터(C)를, 원하는 충전전압(U) 보다 △U만큼 낮은 전압(U-△U)까지 충전시키고, 제1충전모듈 제어신호(P1)를 고출력 충전모듈(20)에 인가하여, 고출력 충전모듈(20)의 동작을 중단시킨다. 그리고 원하는 전압(U)까지 스토리지 커패시터(C)를 충전시키기 위해서 소정시간(t)동안 저출력 충전모듈(22)을 작동시켜 충전을 완료한다. 제어부(10)에서는 검출된 충전전압(VC)이 원하는 충전전압(U)과 일치할 경우, 제2충전모듈 제어신호(P2)를 저출력 충전모듈(22)에 인가하여 저출력 충전모듈(22)의 동작을 중단시키고, 사이리스터(14)의 제어단자(S)에 전압단속 제어신호(CS)를 인가하여 스토리지 커패시터(C)에 충전된 전압(U)을 플래시램프(16)에 인가함으로써 플래시램프(16)가 동작된다. 상기 과정이 반복됨으로써 레이저 발생부(미도시)에 여기에너지를 지속적으로 공급하게 된다.

상기 동작설명에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 고출력 충전모듈(20)과 저출력 충전모듈(22)을 이용하여 초기 충전전압(U-△U)까지 도달되면, 고출력 충전모듈(20)의 동작을 중단시키고 저출력 충전모듈(22)만을 작동시켜 나머지 충전을 완료함으로써, 고출력 충전모듈의 관성적인 충전성향에 의한 과충전현상을 사전에 억제할 수 있으므로 필요한 양의 정확한 충전전압을 얻을 수 있게 된다.

제4도에 본 발명의 실시예에 의한 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 제어방법의 흐름도를 도시하였다. 제2도와 제3도(a), (b)및 제4도를 참조하면, 본 발명 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 제어방법은, 단계 S42에서 입력되는 트리거 신호(f)에 반응하여 제1충전모듈 제어신호(P1)와 제2충전모듈 제어신호(P2)를 발생시켜 고출력 충전모듈(20)과 저출력 충전모듈(22)을 작동시킨다. 단계 S44에서는 설정된 충전전압(U) 보다 낮은 소정전압(U-△U)이 스토리지 커패시터(c)에서 검출될 때, 상기 제1충전모듈 제어신호(P1)를 발생시켜 상기 고출력 충전모듈(20)의 작동을 중단시킨다. 단계 S46에서는 상기 저출력 충전모듈(22)의 작동에 의해, 설정된 충전전압(U)이 검출될 때, 상기 제2충전모듈 제어신호(P2)를 발생시켜 상기 저출력 충전모듈(22)의 작동을 중단시키고, 전압단속 제어신호(CS)를 사이리스터(14)의 제어단자(S)에 인가하여 설정된 충전전압(U)을 플래시램프(16)에 공급한다. 이에 따라, 상기 플래시램프(16)가 동작된다. 단계S46 수행 후에는 다시 상기 단계S42로 진행하여 상기 단계S42부터 단계S46까지를 반복 수행하여 플래시램프(16)를 지속적으로 동작시키게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치 및 그 제어방법은 고출력 충전모듈과 저출력 충전모듈을 이용하여 초기 충전전압까지 도달되면, 고출력 충전모듈의 동작을 중단시키고 저출력 충전모듈만을 작동시켜 나머지 충전을 완료함으로써, 충전모듈의 관성적인 충전성향에 의한 과충전현상을 줄일 수 있으므로 필요한 양의 정확한 충전전압을 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 트리거 신호가 입력되며 상기 트리거 신호에 반응하여 제1충전모듈 제어신호와 제2충전모듈 제어신호 및 전압단속 제어신호를 발생시키는 제어수단; 상기 제어수단에서 출력되는 제1충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 고출력 충전모듈; 상기 제어수단에서 출력되는 제2충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 저출력 충전모듈; 상기 고출력 충전모듈의 출력과 상기 저출력 충전모듈의 출력이 인가되어 소정전압이 충전되는 전압충전수단; 및 상기 전압충전수단에 접속되고 상기 제어수단의 전압단속 제어신호에 따라 여기에너지원에 공급되는 전압공급을 단속 제어하는 전압단속수단을 구비하며, 상기 제어수단은 상기 고출력 충전모듈과 상기 저출력 충전모듈을 작동시킨 후 설정된 충전전압보다 낮은 소정전압이 상기 전압충전수단에서 검출될 때 상기 고출력 충전모듈의 작동을 중단시키고, 상기 저출력 충전모듈의 작동에 의해 상기 설정된 충전전압이 상기 전압충전수단에서 검출될 때 상기 저출력 충전모듈의 작동을 중단시킨 후, 상기 전압단속 제어신호를 상기 전압단속수단에 인가하여 상기 전압충전수단의 충전전압을 여기에너지원에 공급하는 것을 특징으로 하는 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전압단속수단은 사이리스터인 것을 특징으로 하는 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 전압충전수단은 커패시터인 것을 특징으로 하는 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치.
4. 트리거 신호가 입력되며 상기 트리거 신호에 반응하여 제1충전모듈 제어신호와 제2충전모듈 제어신호 및 전압단속 제어신호를 발생시키는 제어수단; 상기 제어수단에서 출력되는 제1충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 고출력 충전모듈; 상기 제어수단에서 출력되는 제2충전모듈 제어신호에 따라 작동되는 저출력 충전모듈; 상기 고출력 충전모듈의 출력과 상기 저출력 충전모듈의 출력이 인가되어 소정전압이 충전되는 전압충전수단 및 상기 전압충전수단에 접속되고 상기 제어수단의 전압단속 제어신호에 따라 여기에너지원에의 전압공급을 단속 제어하는 전압단속수단을 구비하며, 상기 전압충전수단의 충전전압이 상기 제어수단에서 검출되는 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 제어방법에 있어서, 입력되는 상기 트리거 신호에 반응하여 상기 제1충전모듈 제어신호 및 상기 제2충전모듈 제어신호를 발생시킴으로써 상기 고출력 충전모듈과 상기 저출력 충전모듈을 작동시키는 제1단계; 설정된 충전전압보다 낮은 소정전압이 상기 전압충전수단에서 검출될 때 상기 제1충전모듈 제어신호를 발생시켜 상기 고출력 충전모듈의 작동을 중단시키는 제2단계; 상기 저출력 충전모듈이 작동에 의해 충전이 지속되어 상기 전압충전수단에서 설정된 충전전압이 검출될 때, 상기 제2충전모듈 제어신호를 발생시켜 상기 저출력 충전모듈의 작동을 중단시키고, 상기 전압단속 제어신호를 상기 전압단속수단에 인가하여 설정된 충전전압을 상기 여기에너지원에 공급함으로써 상기 여기에너지원을 동작시키는 제3단계; 및 상기 제1단계에서 상기 제3단계까지를 반복 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 전압 제어부를 구비한 여기에너지원 구동장치의 제어방법.