KR100785864B1

KR100785864B1 - 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로

Info

Publication number: KR100785864B1
Application number: KR1020060015522A
Authority: KR
Inventors: 서광덕; 정기찬; 한희민; 최병준; 김동성
Original assignee: 이엔테크놀로지 주식회사
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-12-21
Also published as: KR20060094465A

Abstract

본 발명은 정상 상태 및 과도 상태에서도 시스템에 전혀 영향없이 안정되게 동작하도록 플라즈마용 전원장치의 주 회로에 이그니션 회로를 직렬로 구성해 줌으로써, 공정상 초기 기동시 큰 스파이크성 전압으로 인해 시스템의 안정성이 감소되는 현상을 방지할 수 있도록 한 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 시스템의 안정성이 크게 향상되는 뛰어난 효과가 있다.

플라즈마, 전원장치, 인버터, 변압기, 정류부, 이그니션 회로

Description

플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로{Ignition circuit for plasma power supply}

도 1은 종래의 플라즈마용 전원장치의 구성을 설명하기 위해 나타낸 회로구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로의 구성을 나타낸 회로구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 인버터 Lr : 교류 리액터

20 : 변압기 30 : 정류부

31 : 정류기 32 : C-L 필터

40 : DSP 100 : 이그니션 회로부

101 : 이그니션 전압 발생부 D1 : 다이오드

R1 : 저항

본 발명은 플라즈마 전원장치용 이그니션(Ignition) 전압 발생회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마용 전원장치에서 공정상 초기 기동시 큰 스파이크(Spike)성 전압으로 인해 시스템의 안정성이 감소되는 현상을 방지할 수 있도록 한 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로에 관한 것이다.

플라즈마 전원장치는 물질의 제4의 상태라 불리는 플라즈마의 발생 및 유지를 위한 전원장치로 그 응용범위는 무궁 무진하다. 예를 들면 반도체 공정 등에 쓰이는 각종 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 코팅, 스퍼터링, 금속의 질화처리, 탄화 결정성장, 다이아몬드 합성 등에 이용된다.

이러한 플라즈마용 전원장치는 제품의 표면 처리를 위한 공정에서 전력을 공급하는 역할을 하되, 도 1에 도시된 바와 같이 외부로부터 교류 전원이 인가되면, 브리지 다이오드(BD)를 통해 정류되고 콘덴서(C1)를 통해 평활화 된 직류 전압을 입력받아 고주파 교류 전압으로 변환하는 인버터(Inverter)(10)와; 상기 인버터(10)의 출력단에 접속되어 수하특성을 유지하는 교류 리액터(Lr)와; 상기 인버터(10)로부터 고주파 교류 전압을 입력받아 특정 권선비에 따라 필요한 전압으로 변압하는 변압기(20)와; 상기 변압기(20)로부터 변압된 교류 전압을 입력받아 직류 전압으로 정류하는 정류기(31) 및 상기 정류기(31)에서 출력되는 정류된 전압을 병 렬 접속된 콘덴서(C)를 통해 축적하고 그 축적된 전압을 직렬 접속된 리액터(L)를 통해 부하단으로 출력하는 C-L 필터(32)로 이루어진 정류부(30)로 구성되어 있었다.

이 때, 일반적인 플라즈마용 전원장치는 공정상 초기 기동시 큰 스파이크성 전압을 필요로 하게 되는데, 이러한 전압 발생을 주 전력회로에서 수행하였다.

하지만, 종래의 플라즈마용 전원장치와 같이 공정상 초기 기동시에 필요한 큰 스파이크성 전압을 주 전력회로에서 수행할 경우에는 시스템의 안정성이 크게 감소되어, 시스템이 불안정해지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 정상 상태 및 과도 상태에서도 시스템에 전혀 영향없이 안정되게 동작하도록 플라즈마용 전원장치의 주 회로에 이그니션 회로를 직렬로 구성해 줌으로써, 공정상 초기 기동시 큰 스파이크성 전압으로 인해 시스템의 안정성이 감소되는 현상을 방지하기 위한 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로는, 브리지 다이오드(BD)를 통해 정류되고 콘덴서(C1)를 통해 평활화 된 직류 전압을 입력받아 고주파 교류 전압으로 변환하는 인버터와; 상기 인버터 출력단에 접속된 교류 리액터(Lr)와; 상기 인버터로부터 고주파 교류 전압을 입력받아 특정 권선비에 따라 필요한 전압으로 변압하는 변압기와; 상기 변압기로부터 변압된 교류 전압을 입력받아 직류 전압으로 정류하는 정류기, 및 상기 정류기에 병렬 접속된 콘덴서(C)와 상기 정류기에 직렬 접속된 리액터(L)의 C-L 필터로 이루어진 정류부와; 이그니션 구동을 제어하는 DSP가 구비된 플라즈마용 전원장치에 있어서, 상기 정류부와 직렬로 접속된 단방향성의 다이오드(D1)와, 상기 다이오드(D1)와 병렬로 접속되어 이그니션 전압을 발생시키는 이그니션 전압 발생부와, 상기 이그니션 전압 발생부의 플러스(+) 단자에 직렬로 접속됨과 동시에 상기 다이오드(D1)에 병렬 접속된 저항(R1)으로 이루어진 이그니션 회로부를 더 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로의 구성을 나타낸 회로 구성도로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로는 인버터(10)와, 교류 리액터(Lr)와, 변압기(20)와, 정류기(31) 및 C-L 필터(Filter)(32)로 이루어진 정류부(30)와, DSP(Digital Signal Processor)(40)가 구비된 플라즈마용 전원장치에 있어서, 단방향성의 다이오드(D1), 이그니션 전압 발생부(101) 및 저항(R1)으로 이루어진 이그 니션 회로부(100)로 구성되어 있다.

상기 인버터(10)는 브리지 다이오드(BD)를 통해 정류되고 콘덴서(C1)를 통해 평활화 된 직류 전압을 입력받아 고주파 교류 전압으로 변환하여 상기 변압기(20)로 출력하는 역할을 한다. 이때, 상기 브리지 다이오드(BD)는 교류 전원을 외부의 전압원으로부터 공급받는다.

또한, 상기 변압기(20)는 상기 인버터(10)로부터 고주파 교류 전압을 입력받아 특정 권선비에 따라 필요한 전압으로 변압하여 상기 정류부(30)로 출력하는 역할을 한다. 여기서, 상기 인버터(10)와 변압기(20) 사이에는 수하특성을 유지하기 위한 교류 리액터(Lr)가 직렬 접속되어 있다.

상기 정류부(30)내 정류기(31)는 상기 변압기(20)로부터 변압된 교류 전압을 입력받아 직류 전압으로 정류하는 역할을 하고, 상기 C-L 필터(32)는 상기 정류기(31)에서 출력되는 정류된 전압을 병렬 접속된 콘덴서(C)와 직렬 접속된 리액터(L)를 통해 축적하고, 그 C-L 필터(32)를 통해 플라즈마 발생을 위한 전력을 부하단(예, 플라즈마 발생부(미도시))으로 출력하는 역할을 하며, 상기 DSP(40)는 각종 제어 기능을 수행하되, 초기 기동 이후 설정된 시간이 지나면 상기 이그니션 회로부(100)의 이그니션 전압 발생부(101)를 오프(OFF)시키는 역할을 한다.

한편, 상기 이그니션 회로부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 정류부(30)와 직렬로 접속된 단방향성의 다이오드(D1)와, 상기 다이오드(D1)와 병렬로 접속되어 이그니션 전압을 발생시키는 이그니션 전압 발생부(101)와, 상기 이그니션 전압 발생부(101)의 플러스(+) 단자에 직렬로 접속됨과 동시에 상기 다이오드(D1) 에 병렬 접속된 저항(R1)으로 구성되어, 초기 기동시 상기 정류부(30)의 전압에 상기 이그니션 전압을 포함시켜 출력하다가, 이후부터는 상기 정류부(30)의 전압만 상기 다이오드(D1)를 통해 바이패스되도록 유도하는 역할을 한다.

그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로의 동작 과정에 대해 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 상기 플라즈마용 전원장치의 초기 기동시 상기 이그니션 회로부(100)는 무부하 상태가 되므로, 출력 전압은 도 2의 경로[1]과 같이 상기 정류부(30)의 전압에 상기 이그니션 전압이 포함되어 출력된다.

이 상태에서 부하가 이그니션되어 전류가 흐르기 시작하면, 상기 이그니션 회로부(100)는 상기 저항(R1)에 의해 큰 임피던스가 걸리게 되고, 이로 인해 상기 이그니션 전압 발생부(101)로는 전류가 흐르지 못하게 된다.

그러므로, 이후부터는 도 2의 경로[2]와 같이 상기 정류부(30)의 전압만이 상기 다이오드(D1)를 통해 부하로 바이패스 된다.

한편, 상기 DSP(40)는 초기 기동 이후 설정된 시간이 지나면, 상기 이그니션 회로부(100)의 이그니션 전압 발생부(101)를 자동으로 오프시킨다.

이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어 나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로에 의하면, 정상 상태 및 과도 상태에서도 시스템에 전혀 영향없이 안정되게 동작하도록 플라즈마용 전원장치의 주 회로에 이그니션 회로를 직렬로 구성해 줌으로써, 공정상 초기 기동시 큰 스파이크성 전압으로 인해 시스템의 안정성이 감소되는 현상을 방지할 수 있도록 해주는 뛰어난 효과가 있다.

Claims

브리지 다이오드(BD)를 통해 정류되고 콘덴서(C1)를 통해 평활화 된 직류 전압을 입력받아 고주파 교류 전압으로 변환하는 인버터와; 상기 인버터 출력단에 접속된 교류 리액터(Lr)와; 상기 인버터로부터 고주파 교류 전압을 입력받아 특정 권선비에 따라 필요한 전압으로 변압하는 변압기와; 상기 변압기로부터 변압된 교류 전압을 입력받아 직류 전압으로 정류하는 정류기, 및 상기 정류기에 병렬 접속된 콘덴서(C)와 상기 정류기에 직렬 접속된 리액터(L)의 C-L 필터로 이루어진 정류부와; 이그니션 구동을 제어하는 DSP가 구비된 플라즈마 전원장치에 사용되는 이그니션 전압 발생회로에 있어서,

상기 정류부와 직렬로 접속된 단방향성의 다이오드(D1)와, 상기 다이오드(D1)와 병렬로 접속되어 이그니션 전압을 발생시키는 이그니션 전압 발생부와, 상기 이그니션 전압 발생부의 플러스(+) 단자에 직렬로 접속됨과 동시에 상기 다이오드(D1)에 병렬 접속된 저항(R1)으로 이루어진 이그니션 회로부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로.
제 1항에 있어서,

상기 이그니션 회로부의 이그니션 전압 발생부는, 상기 DSP의 제어하에 초기 기동 이후 설정된 시간이 지나면 자동으로 오프됨을 특징으로 하는 플라즈마 전원장치용 이그니션 전압 발생회로.