KR100903183B1 - 신호의 지연을 이용한 순간정전 보상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순간정전이 발생시 순간정전에 의한 제품의 손실을 최소화하기 위한 순간정전 보상장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 순간정전 보상장치는 순간정전이 발생시 상기 순간정전을 감지하는 순간정전감지부, 상기 순간정전감지부에 의해 순간정전이 감지되면 고주파발생기로부터 컨트롤러로 전달되는 신호를 지연시키는 신호지연부, 상기 순간정전감지부 및 상기 신호지연부를 제어하고, 고주파발생기 및 컨트롤러 사이의 신호를 전달하는 제어부를 포함한다.

순간정전, 신호, 지연, 보상

Description

신호의 지연을 이용한 순간정전 보상장치{DEVICE FOR COMPENSATING A VOLTAGE-DIP USING DELAY OF SIGNAL}

도1은 본 발명의 실시예에 따른 순간정전 보상 시스템을 도시한 블록도.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 순간정전 보상 시스템을 도시한 회로도.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 순간정전 보상장치에 의해 지연되는 신호를 도시한 그래프.

※도면의 주요부분에 대한 설명※

10 : 순간정전 보상장치 20: 고주파발생기

30 : 컨트롤러

본 발명은 순간정전 보상장치에 관한 것으로, 외부로부터 인가되는 교류전원의 순간적인 전압 저하로 인한 산업용 기기의 손실을 방지하는 순간정전 보상장치 에 관한 것이다.

최근 산업현장에서 전력에 대한 신뢰성은 일반적으로 매우 높지만, 그럼에도 불구하고 순시전압저하 또는 순간정전이 종종 발생한다. 이러한 순간적인 불안정 상태는 전력 계통상의 단락 사고, 낙뢰 및 대용량 부하의 스위칭 등으로 인하여 발생한다. 전력 계통상 이러한 비정상적인 전력 상태의 지속 시간은 일반적으로 1초 이하이며, 그 이상의 시간이 지속 되면 이를 영구정전으로 간주하여 기기들을 정지시켜야 한다.

대부분의 산업용 장비는 그 기계적 속성과 전기적 관성으로 인하여 이러한 순간정전을 견딜 수 있다. 그러나 공장의 생산설비 자동 제어 시스템을 구성하는 PLC, 전자개폐기, 릴레이, 스타터, 마이크로컨트롤러 등은 수 사이클의 극히 짧은 순간에 발생하는 제어 전원의 전압 저하에 의해 손실되고 이는 결국 공장 생산 설비의 가동을 정지시켜 막대한 경제적 손실의 원인이 된다.

이는 반도체 제조 공정에서도 마찬가지이다. 반도체 제조 공정에서 다양하게 사용되고 있는 고주파발생기(RF Generator)는 화학적 증기 증착법(CVD)이나 물리적 증기 증착법(PVD)과 같은 증착 기술에서 사용되고 또는 건식 식각(Dry Etch) 과정에서 반응 가스를 활성화시키는데 사용된다.

즉, 상기 고주파발생기는 진공 상태에서 플라즈마(plasma)를 발생시켜주어, 각종 RF 플라즈마를 요하는 공정에서 주로 사용된다. 이러한 고주파발생기가 순간정전이 발생함으로써 고주파 신호를 기기에 공급해주지 못하면, 웨이퍼를 포함한 반도체 기기 전반에 막대한 손실을 끼치게 된다.

종래에는 이러한 순간정전을 보상하기 위해서, 강하된 전압을 컨버터 및 인버터 등을 이용하여 순간적으로 교류전압을 승압시키는 방식 또는 비정전시에 콘덴서에 전압을 충전하고 순간정전이 발생하면 콘덴서에 충전되어 있는 전압을 방전시켜 전압을 공급함으로써 기기의 손실을 보상하는 방식이 사용되어왔다.

종래에는 순간정전의 보상을 위해서 무정전전원공급장치(UPS, Uninterruptable Power Supply) 등의 장치를 사용하였으나, 이 장치는 실제 필요한 용량에 비해 그 부피가 크고 전기 제어 기기를 가동시킬 때 발생되는 돌입전류에 대해 효과적이지 못해 기기 자체가 정지하는 사례가 빈번히 발생되었다. 또한 순간정전과 영구정전을 구별하지 아니하여 과도한 시간 동안 부하에 전원을 공급해 2차적인 문제점을 야기할 수도 있다. 또한 장치의 가격 및 유지 비용이 막대하여 실제로 많은 산업 현장에서의 제품 제작자에게는 큰 경제적 부담이 되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 순간정전 발생시 강하하는 교류 전압 자체를 보상하는 것이 아니라, 컨트롤러에 전달되는 신호를 일정 시간 지연시킴으로써 순간정전을 보상하는 장치를 제안함을 목적으로 한다.

또한, 신호 지연을 이용한 순간정전 보상장치를 제안함으로써 종래의 장치보다 매우 경제적이고 실용적인 장치를 제안함을 목적으로 한다.

본 발명은 순간정전 보상장치에 관한 것이다.

보다 구체적으로는 본 발명에 따른 순간정전 보상장치는 순간정전이 발생시 상기 순간정전을 감지하는 순간정전감지부, 상기 순간정전감지부에 의해 순간정전이 감지되면 고주파발생기로부터 컨트롤러로 전달되는 신호를 지연시키는 신호지연부, 상기 순간정전감지부 및 상기 신호지연부를 제어하고, 고주파발생기 및 컨트롤러 사이의 신호를 전달하는 제어부를 포함한다.

보다 바람직하게는 상기 신호지연부는 알에프 온 신호 및 파워 신호를 지연시키고, 상기 알에프 온 신호는 디지털 신호이고 상기 파워 신호는 아날로그 신호이며, 상기 두 신호를 1초 동안 지연시킨다.

보다 바람직하게는 상기 파워 신호는 순간정전 발생 직전의 파워 신호이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시하고 이해할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 순간정전 보상장치를 구비한 순간정전 보상 시스템을 도시한 블록도이다.

순간정전 보상 시스템은 순간정전 보상장치(10), 고주파발생기(20), 컨트롤러(30)를 포함한다.

본 발명에서는 설명을 위해서 고주파발생기(20)를 예시하였지만, 이는 단지 예시적인 것이며, 고주파발생기(20)와 유사한 역할을 하는 다른 장치에도 본 발명 을 적용할 수 있다.

종래에는 상기 고주파발생기(20)는 상기 컨트롤러(30)에 의해서만 제어되었다. 따라서, 컨트롤러(30)에 의해서 직접 임의의 신호가 고주파발생기(20)로 전달되고, 이 신호에 대해 응답하는 신호 역시 고주파발생기(20)에서 컨트롤러(30)로 직접 전달되었다.

그러나, 본 발명은 종래의 강하된 전압을 보상하는 방식이 아닌 신호를 지연시키는 방법에 의해 순간정전을 보상하는 방식으로서, 도1에 도시한 바와 같이 고주파발생기(20)와 컨트롤러(30) 사이에 순간정전 보상장치(10)가 위치하여 순간정전시 신호를 지연시키는 역할을 한다.

본 발명에 따른 실시예에서, 순간정전 보상장치(10)는 순간정전감지부(12), 신호지연부(13) 및 제어부(11)를 포함한다.

상기 순간정전감지부(12)는 순간정전이 발생하면 이를 감지하고, 상기 신호지연부(13)는 상기 순간정전감지부(12)에 의해 순간정전이 감지되면 고주파발생기(20)로부터 컨트롤러(30)로 전달되는 신호를 지연시키며, 상기 제어부(11)는 상기 순간정전감지부(12) 및 상기 신호지연부(13)를 제어하고 고주파발생기 및 컨트롤러 사이의 신호를 전달한다.

즉, 상기 순간정전감지부(12)는 순간정전이 발생하면 이를 감지하고, 이를 제어부(11)에 전송한다. 순간정전의 발생을 수신한 제어부(11)는 신호지연부(13)에 신호 지연을 명령하고, 이를 수신한 신호지연부(13)는 고주파발생기로부터 컨트롤러에 전달되는 신호를 지연시킨다.

상기 신호지연부(13)가 지연시키는 신호의 종류, 방법 및 구체적인 과정은 도2를 참조하여 후술한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 순간전압 보상장치(10)를 포함한 순간전압 보상 시스템을 나타내는 회로도이다.

도2는 고주파발생기(20) 및 컨트롤러(30)가 상호 주고 받는 5개의 신호(101,102,103,104,105)를 예시하는데, 이는 예시적인 것이며 이에 한정되지는 않는다.

LF/HF ENABLE 신호(101)는 컨트롤러(30)가 고주파발생기(20)를 기동시키는 명령 신호이다. 예컨대, HF ENABLE 신호가 컨트롤러(30)에서 출력되어 순간정전 보상장치(10)를 거쳐 고주파발생기(20)로 입력된다. 이 신호를 수신한 고주파발생기(20)는 수신된 신호에 대응하여 고주파를 발생시킨다.

상기 LF/HF ENABLE 신호(101)는 디지털 신호로서, 예컨대 컨트롤러(30)가 1의 값을 갖는 신호를 고주파발생기(20)에 전달하면 고주파발생기(20)는 해당 신호를 온 시킨다.

상기 고주파발생기(20)가 LF/HF ENABLE 신호(101)를 수신받으면, 고주파발생기(20)는 이에 응답하는 신호를 컨트롤러로 전송한다. 고주파발생기(20)는 컨트롤러(30)의 HF/LF ENABLE 신호(101)에 응답하여 고주파 장치가 실제로 온(ON) 되었다는 신호, 즉 RF ON 신호(103)를 출력하고 이 신호(103)는 순간정전 보상장치를 거쳐 컨트롤러(30)에 입력된다. 이 신호(103)를 수신받은 컨트롤러(30)는 컨트롤러(30)의 명령에 따라 실제로 고주파발생기(20)가 제어되었는지를 확인할 수 있다.

SET POINT 신호(102)는 고주파발생기(20)에서 사용하는 고주파의 크기를 조정하는 역할을 하는 신호이다. 즉, 고주파발생기(20)에서 발생하는 고주파신호는 각종 기기를 제작하는 공정에 사용되는데, 각 공정마다 서로 다른 크기의 고주파 신호를 필요로 한다. 따라서, 컨트롤러(30)는 각 공정마다 또는 일정한 시간마다 SET POINT 신호(102)의 크기를 조정함으로써, 이에 상응하는 고주파발생기(20)의 신호의 크기를 조정할 수 있다.

예를 들면, 도2에 도시된 바와 같이 SET POINT 전압을 DC 0V ~ 10V의 범위에서 설정하고 고주파발생기(20)에서의 신호의 크기의 범위를 0KW ~ 10KW의 범위에서 설정한다면, 만약 SET POINT 전압을 3V로 설정하여 이 신호(102)를 고주파발생기(20)로 전송하면 고주파발생기(20)에서는 3.0KW의 크기를 갖는 고주파가 발생한다. 동일한 원리로 만약 SET POINT 전압을 5.5V로 설정하여 이 신호(102)를 전송하면 고주파발생기(20)에서는 5.5KW의 크기를 갖는 고주파가 발생한다.

상기와 동일한 원리로, SET POINT 신호(102)를 수신한 고주파발생기(20)는 컨트롤러(30)의 명령에 따라 실제로 고주파 크기를 설정하였음을 확인하는 신호를 다시 보내주어야 한다. 즉, POWER 신호(105)는 고주파발생기(20)가 실제로 명령을 수행하였음을 나타내는 신호이며, 이 POWER 신호(105)가 고주파발생기(20)에서 출력되어 순간정전 보상장치(10)를 걸쳐 컨트롤러(30)에 입력된다.

OVER TEMP 신호(104)는 고주파발생기(20)의 온도가 일정 임계 온도 이상일 경우에 이를 컨트롤러(30)에 전달하는 경우에 사용하는 신호로서, 온도가 과도하게 과열되면 기기의 성능에 문제가 생길 수가 있으므로 이를 적절히 조절해주기 위한 신호이다.

상기에서 RF ON 신호(103)는 0 및 1로 이루어진 디지털 신호이며, SET POINT 신호(102) 및 POWER 신호(105)는 일정한 범위 내에서 연속된 값을 가지는 아날로그 신호이다. 예를 들면, RF ON 신호(103)가 0이면 고주파발생기(20)가 오프(OFF)인 것을 나타내며, RF ON 신호(103)가 1이면 고주파발생기(20)가 온(ON)인 것을 나타낸다. 또한 아날로그 값을 가지는 POWER 신호(105)는 일정한 범위 내에서 설정될 수 있다.

상기한 바와 같이 고주파발생기(20)와 이의 동작을 제어하는 컨트롤러(30)는 여러 가지 신호(21-25)를 송수신한다. 보통의 경우, 즉 전압의 순간적 강하가 발생하지 않는 경우에는 상기의 신호(21-25)들은 순간정전 보상장치(10)를 그대로 통과하게 된다.

그러나, 순간정전이 발생하면, 보통의 경우와는 달리 순간정전 보상장치(10)는 고주파발생기(20)에서 출력되어 컨트롤러(30)로 입력되는 신호 중 일부를 일정 시간 동안 지연시킨다. 즉, 본 발명에서는 RF ON 신호(103) 및 POWER 신호(105)를 지연시키는데 이에 대해서는 후술한다.

순간정전이 발생하면. 컨트롤러(30)가 HF/LF ENABLE 신호(101)를 전송함에도 불구하고 고주파발생기(20)의 전원이 꺼져있기 때문에 RF ON 신호(103)는 오프, 즉 0 값이 컨트롤러(30)로 입력된다.

또한, 임의의 아날로그 전압 값으로 설정된 SET POINT 신호(102)를 전송해도 고주파발생기(20)의 전원이 꺼져있기 때문에 POWER 신호(105)는 0V 값이 컨트롤러 로 입력된다.

이러한 경우, 컨트롤러(30)는 RF ON 신호(103)가 0이고 POWER 신호(105)도 0V임을 인식함으로써, 정전이 발생하였다고 판단하여 고주파 발생기의 동작을 중단시킨다.

그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 순간정전 보상장치(10)에 따르면, 상기 순간정전이 발생하면 순간정전감지부(12)는 정전이 발생하였음을 감지하여 이를 제어부(11)에 전달한다.

상기 순간정전감지부(12)는 RF ON 신호의 값이 1에서 0으로 하강하면, 이를 즉각적으로 감지하고 이를 제어부(11)로 전송하며, 이를 수신받은 제어부(11)는 신호지연부(13)에게 신호를 지연시킬 것을 명령한다.

즉, 상기 신호지연부(13)는 제어부(12)로부터 신호의 지연 명령을 수신하면, RF ON 신호(103) 및 POWER 신호(105)에 대해 1초간 지연시킨다. 이 경우, POWER 신호(105)는 순간정전 발생 직전의 파워 신호를 의미한다.

상기한 바와 같이 신호지연부(13)에 의해 RF ON 신호(103) 및 POWER 신호(105)를 예컨대 1초간 지연시키면, 순간정전이 발생하더라도 컨트롤러(30)에는 계속적으로 1의 값을 갖는 RF ON 신호 및 0이 아닌 일정 값을 갖는 POWER 신호가 전달됨으로써 마치 순간정전이 발생하지 않았던 것으로 인식된다.

따라서, 1초 미만의 순간정전이 발생하여도 고주파발생기(20)를 제어하는 컨트롤러(30)에는 정상적인 상태의 신호들이 입력되므로, 본 장치에 의해서 순간정전을 보상할 수 있다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 순간정전의 발생시에 순간정전 보상장치(10)에 의해 지연되는 신호의 파형을 도시한 그래프이다.

도3에서와 같이 정전이 발생하면(31) 신호지연부(13)에 의해서 RF ON 신호 및 POWER 신호가 예컨대 1초간 지연된다. 따라서, 정전시간(31)으로부터 복전시간(32)까지가 1초 미만이면, 도3에서와 같이 순간정전에 의한 기기의 손실은 없다.

다만, 정전 시간이 1초 이상이 되면 문제가 발생한다. 즉, 도3의 우측부에 도시된 바와 같이 정전이 발생하면(33) 신호지연부(13)에 의해서 RF ON 신호 및 POWER 신호가 1초간 지연된다. 그러나, 복전 시간(34)이 정전시(33)부터 1초를 초과하면 제어부는 이를 영구정전으로 인식하여 해당 기기의 전원을 오프시킨다. 따라서 도3에 도시한 바와 같이 정전이 발생(33)하면, 1초간(33~35)은 신호를 유지하지만 그 이후에는 두 신호값이 모두 0이 된다. 즉, 기기의 동작을 정지시킨다.

이는 본 발명이 1초 미만의 순간정전을 보상하기 위해 제안된 것임을 고려해볼 때 명확한 것이고, 보통 순간정전의 지속시간이 평균적으로 1/6초(10사이클) 미만이므로 1초 이상의 순간정전은 고려하지 않아도 무방하다.

이제까지 본 발명에 대해서 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다.

여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것 이다.

따라서, 본 발명은 순간정전이 발생하였을 경우에 컨트롤러에 전달되는 신호를 지연시켜서 순간정전을 보상함으로써, 좀 더 단순하고 편리한 장치를 제공할 수 있다.

또한 종래의 순간정전 보상장치에 비해서 매우 경제적인 장치를 제안함으로써, 실제 산업 응용 분야에서 널리 보급될 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 고주파 발생기와 상기 고주파 발생기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 반도체 제조장치에 있어서,

   상기 고주파 발생기에 순간정전 발생시 상기 순간정전을 감지하는 순간정전감지부;

   상기 순간정전감지부에 의해 순간정전이 감지되면 상기 고주파발생기로부터 상기 컨트롤러로 전달되는 신호를 지연시키는 신호지연부; 및

   상기 순간정전감지부 및 상기 신호지연부를 제어하고, 상기 고주파발생기 및 상기 컨트롤러 사이의 신호를 전달하는 제어부;를 포함하는 순간정전 보상장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 신호지연부는 알에프 온(RF ON) 신호 및 파워(POWER) 신호를 지연시키는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 알에프 온 신호는 디지털 신호이고, 상기 파워 신호는 아날로그 신호인 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.
4. 제2 항 또는 3항에 있어서,

   상기 알에프 온 신호 및 상기 파워 신호를 1초 동안 지연시키는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.
5. 제2 항에 있어서,

   상기 신호지연부에 의해 상기 고주파발생기로부터 상기 컨트롤러로 전달되는 알에프 온 신호 및 파워 신호를 지연시키고,

   상기 컨트롤러에는 1의 값을 갖는 알에프 온 신호 및 상기 순간정전 발생 직전의 파워 신호가 전달되어 상기 고주파발생기는 작동을 계속하는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.

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