KR101124709B1

KR101124709B1 - Power supplier for generating plasma

Info

Publication number: KR101124709B1
Application number: KR1020080118429A
Authority: KR
Inventors: 박재경
Original assignee: (주)플라즈마텍
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2012-03-20
Also published as: KR20100059596A

Abstract

본 발명은 장치의 부피를 줄이고, 효율을 높이면서 제조 비용을 줄일 수 있는 플라즈마용 전원 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply for plasma that can reduce the volume of the device, increase the efficiency and reduce the manufacturing cost.

이를 위해 3상의 교류 전압을 공급하는 3상 전원 공급부; 상기 3상 전원 공급부에 연결되어 상기 교류 전압을 승압시키는 초기 변압기 및 상기 초기 변압기에 연결되어 상기 교류 전압을 직류 전압으로 정류하고, 플라즈마 장치의 시동 전압으로 인가하는 정류기; 상기 3상 전원 공급부에 연결되어 상기 3상의 교류 전압을 6상의 교류 전압으로 변압하는 한 쌍의 주 변압기 및 상기 주 변압기에 연결되어, 상기 6상의 교류 전압을 두 개의 직류 전압으로 정류하여 상기 플라즈마 장치에 인가하는 양배압 정류기를 포함하는 플라즈마용 전원 공급 장치가 개시된다.Three phase power supply for supplying three phase AC voltage for this purpose; An initial transformer connected to the three-phase power supply to boost the AC voltage, and a rectifier connected to the initial transformer to rectify the AC voltage to a DC voltage and apply the starting voltage of the plasma apparatus; A pair of main transformers connected to the three-phase power supply unit and converting the three-phase AC voltage into six-phase AC voltages and the main transformers, and rectifying the six-phase AC voltages to two DC voltages to form the plasma apparatus. Disclosed is a plasma power supply comprising a double-pressure rectifier applied to a.

플라즈마, 전원, 3상, 양배압 Plasma, Power, 3-Phase, Double Back Pressure

Description

Power supply unit for plasma {POWER SUPPLIER FOR GENERATING PLASMA}

본 발명은 플라즈마용 전원 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장치의 부피를 줄이고, 효율을 높이면서 제조 비용을 줄일 수 있는 플라즈마용 전원 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma power supply, and more particularly, to a plasma power supply that can reduce the volume of the device, increase the efficiency and reduce the manufacturing cost.

플라즈마 장치는 반응 챔버의 내부에 플라즈마를 형성하고, 이 플라즈마를 이용하여 여러 가스들을 처리하기 위한 장치를 통칭한다. 예를 들면, 이러한 플라즈마 장치는 반도체 제조 공정 상의 화학 기상 증착(CVD) 공정, 에칭 공정, 디퓨전 공정 등에서 발생하는 반응 기체를 처리하는데 이용되는 등 많은 분야에서 이용되고 있다.The plasma apparatus forms a plasma inside the reaction chamber, and collectively refers to an apparatus for processing various gases using the plasma. For example, such plasma apparatuses are used in many fields such as those used to treat reactive gases generated in chemical vapor deposition (CVD) processes, etching processes, diffusion processes, and the like in semiconductor manufacturing processes.

이러한 플라즈마 장치는 챔버를 구비하고, 챔버의 내부에 음극과, 두 개의 양극을 구비하여 플라즈마를 생성한다. 보다 상세히 설명하면, 상기 플라즈마 장치는 먼저 음극과 제 1 양극 사이에서 초기 아크를 통한 시동 플라즈마를 생성하여 반응 기체의 경로를 안내한다. 그리고 이후 음극과 제 2 양극 사이에서 주 플라즈마가 생성되고, 주 플라즈마의 아크부에서 반응기체를 분해하여 처리하게 된다.The plasma apparatus includes a chamber, and includes a cathode and two anodes in the chamber to generate plasma. In more detail, the plasma apparatus first generates a starting plasma through the initial arc between the cathode and the first anode to guide the path of the reaction gas. Then, a main plasma is generated between the cathode and the second anode, and the reactive gas is decomposed and processed at the arc portion of the main plasma.

따라서, 플라즈마 장치의 음극, 제 1 양극, 제 2 양극에는 전원 공급 장치로부터 전압이 공급되어야 한다. 그런데 제 1 양극에는 시동 플라즈마를 형성하기 위해 고전압이 요구되는 반면, 제 2 양극에는 주 플라즈마를 연속적으로 형성하기 위해 고전류가 요구된다. 따라서, 제 1 양극과 제 2 양극에 대해 각각 별도로 구비된 전원 공급 장치로 전원을 공급하여야 하게 된다. 그리고 그 결과 설비의 규모가 커지게 되고, 효율이 낮아지며, 비용이 증가하는 문제점이 발생한다.Therefore, a voltage must be supplied from the power supply to the cathode, the first anode, and the second anode of the plasma apparatus. However, the first anode requires a high voltage to form a starting plasma, while the second anode requires a high current to continuously form the main plasma. Therefore, power must be supplied to a power supply device provided separately for each of the first and second anodes. As a result, the size of the equipment is increased, the efficiency is lowered, and the cost increases.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 장치의 부피를 줄이고, 효율을 높이면서 제조 비용을 줄일 수 있는 플라즈마용 전원 공급 장치를 제공함에 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned problems, the object of the present invention is to provide a power supply for plasma that can reduce the volume of the device, increase the efficiency and reduce the manufacturing cost.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플라즌마 전원 공급 장치는 3상의 교류 전압을 공급하는 3상 전원 공급부; 상기 3상 전원 공급부에 연결되어 상기 교류 전압을 인가받아 승압시켜 초기 전압을 형성하는 초기 변압기 및 상기 초기 변압기에 연결되어 상기 초기 전압을 직류 전압으로 정류하고, 플라즈마 장치의 시동 전압으로 인가하는 정류기를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the plasma power supply device according to the present invention includes a three-phase power supply unit for supplying three-phase AC voltage; An initial transformer connected to the three-phase power supply and receiving and boosting the AC voltage to form an initial voltage, and a rectifier connected to the initial transformer to rectify the initial voltage to a DC voltage and applying the starting voltage of the plasma apparatus. It may include.

여기서, 상기 초기 변압기는 상기 교류 전압을 10[㎸] 내지 20[㎸]로 승압시켜 상기 초기 전압을 형성할 수 있다.Here, the initial transformer may boost the AC voltage to 10 [kW] to 20 [kW] to form the initial voltage.

그리고 상기 초기 변압기는 상기 플라즈마 장치의 음극 및 제 1 양극에 전기적으로 연결되어, 상기 초기 전압을 공급할 수 있다.The initial transformer may be electrically connected to the cathode and the first anode of the plasma apparatus to supply the initial voltage.

또한, 상기 3상 전원 공급부와 초기 변압기의 사이에는 상기 3상 전원 공급부에 연결되어 상기 교류 전압의 주파수를 변경시키는 인버터가 더 형성될 수 있다.In addition, an inverter may be further formed between the three-phase power supply and the initial transformer to change the frequency of the AC voltage.

또한, 상기 인버터는 상기 교류 전압의 주파수를 60[㎐] 내지 60[㎑]로 변경 시킬 수 있다.The inverter may change the frequency of the AC voltage to 60 [Hz] to 60 [Hz].

더불어, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플라즌마 전원 공급 장치는 3상의 교류 전압을 공급하는 3상 전원 공급부; 상기 3상 전원 공급부에 연결되어 상기 3상의 교류 전압을 6상의 교류 전압으로 변압하는 주 변압기 및 상기 주 변압기에 연결되어, 상기 6상의 교류 전압을 두 개의 직류 전압으로 정류하여 플라즈마 장치에 인가하는 양배압 정류기를 포함할 수 있다.In addition, the plasma power supply according to the present invention for achieving the above object is a three-phase power supply for supplying three-phase AC voltage; A main transformer connected to the three-phase power supply unit for converting the three-phase AC voltage into a six-phase AC voltage, and connected to the main transformer, rectifying the six-phase AC voltage to two DC voltages and applying the same to the plasma apparatus. It may include a back pressure rectifier.

여기서, 상기 주 변압기는 상기 3상 전원에 연결된 세 개의 코일로 이루어진 1차측 인덕터; 상기 1차측 인덕터 하나당 한 쌍의 인덕터로 정합된 2차측 인덕터를 포함하고, 상기 2차측 인덕터는 상기 1차측 인덕터의 전압을 6상의 교류 전압으로 변압하여 상기 양배압 정류기에 인가할 수 있다.Here, the main transformer includes a primary side inductor consisting of three coils connected to the three-phase power source; And a secondary side inductor matched with a pair of inductors per one primary side inductor, and the secondary side inductor may convert the voltage of the primary side inductor into an alternating voltage of six phases and apply it to the double voltage rectifier.

그리고 상기 주 변압기는 상기 1차측 인덕터 및 2차측 인덕터를 하나의 물리적인 코어로 형성될 수 있다.The main transformer may be formed of a single physical core of the primary side inductor and the secondary side inductor.

또한, 상기 주 변압기는 상기 2차측 인덕터를 상호간에 전기적으로 분리된 코어로 형성될 수 있다.In addition, the main transformer may be formed of a core in which the secondary inductor is electrically separated from each other.

또한, 상기 2차측 인덕터는 상기 1차측 인덕터에 정합되어 변압된 3상의 신호를 상기 플라즈마 장치의 제 1 양극 및 음극에 공급하는 제 1 양극 인덕터 및 상기 1차측 인덕터에 정합되어 변압된 3상의 신호를 상기 플라즈마 장치의 제 2 양극 및 음극에 공급하는 제 2 양극 인덕터를 포함할 수 있다.The secondary inductor may include a first positive inductor for supplying a three-phase signal matched to the primary inductor to the first positive electrode and a negative electrode of the plasma apparatus, and a three phase signal for matching and transformed to the primary inductor. It may include a second anode inductor for supplying to the second anode and the cathode of the plasma device.

또한, 상기 주 변압기의 1차측 인덕터는 델타(△) 결선 또는 와이(Y) 결선될 수 있다.In addition, the primary inductor of the main transformer may be a delta (△) connection or a wire (Y) connection.

또한, 상기 주 변압기의 2차측 인덕터는 제 1 양극 인덕터 및 제 2 양극 인덕터가 델타(△) 결선 또는 와이(Y) 결선될 수 있다.In addition, in the secondary side inductor of the main transformer, the first positive electrode inductor and the second positive electrode inductor may have a delta connection or a wire connection (Y).

또한, 상기 양배압 정류기는 상기 플라즈마 장치의 제 1 양극 및 제 2 양극 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 상기 음극 사이에 형성된 세 개의 병렬 가지를 포함하고, 각 병렬 가지는 직렬로 연결된 제 1 다이오드, 제 2 다이오드, 제 3 다이오드 및 제 4 다이오드; 상기 제 2 다이오드 및 제 3 다이오드에 병렬로 연결된 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터를 포함하며, 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터의 접점은 인접한 다른 상기 병렬 가지의 제 2 다이오드 및 제 3 다이오드의 접점과 연결되며, 상기 병렬 가지의 각 접점에는 상기 3상의 교류 신호의 각 상이 인가될 수 있다.In addition, the double-pressure rectifier includes three parallel branches formed between at least one selected from the first anode and the second anode of the plasma apparatus and the cathode, each parallel branch is a first diode, a second diode connected in series A third diode and a fourth diode; A first capacitor and a second capacitor connected in parallel to the second diode and the third diode, wherein the contacts of the first capacitor and the second capacitor are connected with the contacts of the second diode and the third diode of the other adjacent parallel branch. Each phase of the three-phase AC signal may be applied to each contact of the parallel branch.

또한, 상기 주 변압기와 양배압 정류기의 사이에는 코일로 이루어진 리액터가 더 연결될 수 있다.In addition, a reactor consisting of a coil may be further connected between the main transformer and the double-pressure rectifier.

또한, 상기 양배압 정류기 및 플라즈마 장치의 사이에는 적어도 하나의 다이오드로 이루어진 역류 방지 다이오드가 더 연결될 수 있다.In addition, a backflow prevention diode consisting of at least one diode may be further connected between the double voltage rectifier and the plasma apparatus.

더불어, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치는 3상의 교류 전압을 공급하는 3상 전원 공급부; 상기 3상 전원 공급부에 연결되어 상기 교류 전압을 승압시키는 초기 변압기 및 상기 초기 변압기에 연결되어 상기 교류 전압을 직류 전압으로 정류하고, 플라즈마 장치의 시동 전압으로 인가하 는 정류기; 상기 3상 전원 공급부에 연결되어 상기 3상의 교류 전압을 6상의 교류 전압으로 변압하는 한 쌍의 주 변압기 및 상기 주 변압기에 연결되어, 상기 6상의 교류 전압을 두 개의 직류 전압으로 정류하여 상기 플라즈마 장치에 인가하는 양배압 정류기를 포함할 수 있다.In addition, the plasma power supply apparatus according to the present invention to achieve the above object is a three-phase power supply for supplying three-phase AC voltage; An initial transformer connected to the three-phase power supply to boost the AC voltage, and a rectifier connected to the initial transformer to rectify the AC voltage into a DC voltage and apply the starting voltage of the plasma apparatus; A pair of main transformers connected to the three-phase power supply unit and converting the three-phase AC voltage into six-phase AC voltages and the main transformers, and rectifying the six-phase AC voltages to two DC voltages to form the plasma apparatus. It may include a double-pressure rectifier applied to.

여기서, 상기 3상 전원 공급부와 초기 변압기의 사이에는 상기 3상 전원 공급부에 연결되어 상기 교류 전압의 주파수를 변경시키는 인버터가 더 형성될 수 있다.Here, an inverter connected to the three-phase power supply unit and changing the frequency of the AC voltage may be further formed between the three-phase power supply unit and the initial transformer.

또한, 상기 주 변압기는 상기 3상 전원에 연결된 세 개의 코일로 이루어진 1차측 인덕터; 상기 1차측 인덕터 하나당 한 쌍의 인덕터로 정합된 2차측 인덕터를 포함하고, 상기 2차측 인덕터는 상기 1차측 인덕터의 전압을 6상의 교류 전압으로 변압하여 상기 양배압 정류기에 인가할 수 있다.In addition, the main transformer includes a primary side inductor consisting of three coils connected to the three-phase power source; And a secondary side inductor matched with a pair of inductors per one primary side inductor, and the secondary side inductor may convert the voltage of the primary side inductor into an alternating voltage of six phases and apply it to the double voltage rectifier.

또한, 상기 주 변압기의 1차측 인덕터는 델타(△) 결선 또는 와이(Y) 결선될 수 있다. In addition, the primary inductor of the main transformer may be a delta (△) connection or a wire (Y) connection.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 플라즈마용 전원 공급 장치는 초기 플라즈마를 형성하기 위해 고전압을 인가하기 위한 초기 변압기 및 플라즈마를 유지하기 위해 고전류를 인가하기 위한 주 변압기를 하나의 회로로서 구비함으로써, 설비의 부피 및 비용을 절감시킬 수 있다.As described above, the power supply apparatus for plasma according to the present invention includes an initial transformer for applying a high voltage to form an initial plasma, and a main transformer for applying a high current to maintain a plasma as one circuit, Volume and cost can be saved.

또한, 상기와 같이 하여 본 발명에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치는 주 변압기의 인덕터 코일을 각각 분리하여, 플라즈마 장치에 대한 전원 공급을 안정적으로 수행할 수 있다.In addition, as described above, the plasma power supply apparatus according to the present invention may separate the inductor coils of the main transformer, thereby stably supplying power to the plasma apparatus.

본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실 시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)의 구성을 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)를 도시한 회로도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)에 사용되는 양배압 정류기(170)의 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention. 2 is a circuit diagram of a double-pressure rectifier 170 used in the plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)는 3상 전원 공급부(110), 인버터(120), 초기 변압기(130), 정류기(140), 주 변압기(150), 리액터(160), 제 1 양배압 정류기(170), 제 2 양배압 정류기(180), 역류 방지 다이오드(190) 를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention may include a three-phase power supply unit 110, an inverter 120, an initial transformer 130, a rectifier 140, and a main transformer ( 150, a reactor 160, a first double-pressure rectifier 170, a second double-pressure rectifier 180, and a backflow prevention diode 190.

상기 3상 전원 공급부(110)는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)의 내부에 3상의 교류 전압을 공급한다. 상기 3상 전원 공급부(110)는 정합된 3상의 교류 전압을 인가하여, 하기할 바와 같이 플라즈마 장치에 초기 전압을 공급하기 위한 초기 변압기(130) 및 플라즈마 장치에 계속된 주 전압을 공급하기 위한 주 변압기(150)를 하나의 회로로서 구현할 수 있다.The three-phase power supply unit 110 supplies the three-phase AC voltage to the interior of the plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention. The three-phase power supply unit 110 applies a matched three-phase alternating voltage, and as shown below, the initial transformer 130 for supplying the initial voltage to the plasma device and the main voltage for supplying the main voltage continued to the plasma device. Transformer 150 can be implemented as a circuit.

상기 인버터(120)는 상기 3상 전원 공급부(110)에 연결된다. 상기 인버터(120)는 상기 3상 전원 공급부(110)로부터 인가받은 교류 전압의 주파수를 변화시킨다. 일반적으로 인덕터의 주파수(F), 인덕턴스(L) 및 리액턴스(X)는 에 대해 다음과 같은 관계식을 갖는다.The inverter 120 is connected to the three-phase power supply 110. The inverter 120 changes the frequency of the AC voltage applied from the three-phase power supply 110. In general, the inductor's frequency (F), inductance (L), and reactance (X) have the following relationship to.

X = 2π?F?LX = 2π? F? L

즉, 상기 관계식에 따르면 고정된 리액턴스(X)에 대해 주파수(F)와 인덕턴스(L)는 반비례의 관계에 있다. 따라서, 동일한 리액턴스(X)에 대해 주파수(F)를 증가시키면 인덕턴스(L)를 낮출 수 있다. 결국, 주파수(F)를 증가시킴으로써 상기 교류 전압을 승압하기 위해 인덕터 코일로 형성된 상기 초기 변압기(130) 및 주 변압기(150)의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 이를 통해 아크 발생과 유지가 용이하기 때문에 효율을 증가시키는 것도 가능하다.That is, according to the above relation, the frequency F and the inductance L have an inverse relationship with respect to the fixed reactance X. Therefore, increasing the frequency (F) for the same reactance (X) can lower the inductance (L). As a result, by increasing the frequency (F) it is possible to reduce the size of the initial transformer 130 and the main transformer 150 formed of an inductor coil to boost the AC voltage. In addition, it is possible to increase the efficiency because it is easy to generate and maintain the arc.

상기 인버터(120)는 상기 교류 전압의 주파수를 60[㎐] 내지 60[㎑]로 변환시킬 수 있다. 상기 변환된 교류 전압의 주파수가 60[㎐] 미만인 경우, 주파수 변환의 효과가 없으며, 60[㎑]를 초과하는 경우 상기 인버터(120)를 구성하는 소자들이 고내압화 및 고용량화 되는 문제가 있다.The inverter 120 may convert the frequency of the AC voltage to 60 [Hz] to 60 [Hz]. If the frequency of the converted AC voltage is less than 60 [kW], there is no effect of frequency conversion. If the frequency of the converted AC voltage is more than 60 [k], the elements constituting the inverter 120 have high voltage withstand voltage and high capacity.

상기 초기 변압기(130)는 상기 인버터(120)에 연결된다. 상기 초기 변압기(130)는 상기 인버터(120)로부터 출력되는 3상의 교류 전압선 중에서 2개의 전압선을 통해 연결된다. 상기 초기 변압기(130)는 상기 교류 전압이 인가되는 1차측과 상기 1차측에 일정 권선비를 가지고 정합된 2차측으로 형성되어, 상기 교류 전압을 승압시킨다.The initial transformer 130 is connected to the inverter 120. The initial transformer 130 is connected through two voltage lines of the three-phase AC voltage line output from the inverter 120. The initial transformer 130 is formed of a primary side to which the AC voltage is applied and a secondary side matched with a predetermined turns ratio on the primary side, thereby boosting the AC voltage.

그리고 이 때, 상기 초기 변압기(130)는 상기 교류 전압을 10[㎸] 내지 20[㎸]의 실효값을 갖는 초기 전압으로 승압시킬 수 있다. 승압된 상기 초기 전압이 10[㎸] 미만이면, 이와 연결된 플라즈마 장치의 챔버 내부에서 초기 아크가 발생하기 어려워서 플라즈마가 생성되기 어렵다. 또한, 상기 초기 전압이 20[㎸]를 초과하는 경우에는 플라즈마가 생성되기 위한 충분한 아크가 발생하지만, 권선비가 증가하여 상기 초기 변압기(130)의 부피가 커지게 되는 문제점이 있다.In this case, the initial transformer 130 may boost the AC voltage to an initial voltage having an effective value of 10 [kW] to 20 [kW]. When the boosted initial voltage is less than 10 [kW], it is difficult for an initial arc to occur within the chamber of the plasma apparatus connected thereto, and thus hardly generate plasma. In addition, when the initial voltage exceeds 20 [kV], an arc sufficient for generating plasma is generated, but the winding ratio increases, thereby increasing the volume of the initial transformer 130.

상기 정류기(140)는 상기 초기 변압기(130)와 전기적으로 연결된다. 상기 정류기(140)는 상기 초기 변압기(130)로부터 출력된 초기 전압을 정류한다. 상기 정류기(140)는 이를 위해, 다이오드를 이용한 통상의 휘트스톤 브릿지(wheatstone Bridge)의 형태로 형성될 수 있으나, 이로써 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 정류기(140)는 정류 과정의 리플(ripple)들을 제거하기 위해 내부에 적어도 하나의 용량성 소자를 포함할 수도 있다. 상기 정류기(140)는 플라즈마 장치(도시되지 않음)의 제 1 양극(P1) 및 음극(N)에 연결되어 초기 전압을 공급함으로써, 상기 제 1 양극(P1) 및 음극(N) 사이에서 초기 아크가 발생하도록 하여 초기 플라즈마가 생성되도록 한다.The rectifier 140 is electrically connected to the initial transformer 130. The rectifier 140 rectifies the initial voltage output from the initial transformer 130. The rectifier 140 may be formed in the form of a conventional Wheatstone bridge using a diode for this purpose, but this does not limit the content of the present invention. In addition, the rectifier 140 may include at least one capacitive element therein to remove ripples in the rectifying process. The rectifier 140 is connected to the first anode P1 and the cathode N of the plasma apparatus (not shown) to supply an initial voltage, thereby providing an initial arc between the first anode P1 and the cathode N. Is generated so that an initial plasma is generated.

상기 주 변압기(150)는 상기 인버터(120)에 연결된다. 상기 주 변압기(150)는 상기 인버터(120)로부터 3상의 교류 전압을 인가받는다. 상기 주 변압기(150)는 상기 인버터(120)의 각 상에 연결되어 1차측을 구성하는 1차측 인덕터(L11 내지 L13) 및 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13) 각각에 쌍을 이루어 정합된 2차측 인덕터(L21 내지 L26)를 포함하여 이루어진다.The main transformer 150 is connected to the inverter 120. The main transformer 150 receives the three-phase AC voltage from the inverter 120. The main transformer 150 is connected to each phase of the inverter 120 to form a primary side inductor L11 to L13 and a primary side inductor L11 to L13, respectively, paired and matched with each other. Inductors L21 to L26 are included.

상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)는 상호간에 델타(△) 결선을 통해 연결된다. 즉, 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)는 상기 인버터(120)로부터 연결되어 나온 각 3상 전압선 중에서 각 전압선의 사이에 각각 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)를 연결하여 형성된다.The primary inductors L11 to L13 are connected to each other through a delta (Δ) connection. That is, the primary inductors L11 to L13 are formed by connecting the primary inductors L11 to L13 between the respective voltage lines among the three phase voltage lines connected from the inverter 120.

상기 2차측 인덕터(L21 내지 L26)는 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13) 하나당 한 쌍이 정합된다. 즉, 상기 2차측 인덕터(L21 내지 L26)는 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13) 하나당 두 개가 정합된다. 또한, 상기 2차측 인덕터(L21 내지 L26)는 상기 제 1 양배압 정류기(170)를 통해 상기 플라즈마 장치의 음극(N) 및 제 1 양극(P1)으로 연결되는 제 1 양극 인덕터(L21 내지 L23)와, 상기 제 2 양배압 정류기(180)를 통해 상기 플라즈마 장치의 제 2 양극(P2)으로 연결되는 제 2 양극 인덕터(L24 내지 L26)로 구분될 수 있다.One pair of the secondary inductors L21 to L26 is matched with each of the primary inductors L11 to L13. That is, two secondary inductors L21 to L26 are matched to each of the primary inductors L11 to L13. In addition, the secondary inductors L21 to L26 are first anode inductors L21 to L23 connected to the cathode N and the first anode P1 of the plasma apparatus through the first double-pressure rectifier 170. And second anode inductors L24 to L26 connected to the second anode P2 of the plasma apparatus through the second double pressure rectifier 180.

상기 제 1 양극 인덕터(L21 내지 L23)는 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)의 각각과 일대일로 대응된다. 상기 제 1 양극 인덕터(L21 내지 L23)에는 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)와의 권선비에 따른 전압이 유도된다. 또한, 상기 제 1 양극 인덕터(L21 내지 L23)는 와이(Y) 결선을 형성하고 있다. 따라서, 와이(Y) 결선인 상기 제 1 양극 인덕터(L24 내지 L26)에는 델타(△) 결선인 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)보다 앞선 위상의 전압이 유도된다.The first positive electrode inductors L21 to L23 correspond one-to-one with each of the primary side inductors L11 to L13. The voltages of the first anode inductors L21 to L23 according to the turns ratio with the primary inductors L11 to L13 are induced. In addition, the first anode inductors L21 to L23 form a wire (Y) connection. Therefore, the first anode inductors L24 to L26, which are wired (Y), are induced with a voltage that is in advance of the phase inductors L11 to L13 that are delta (Δ).

상기 제 2 양극 인덕터(L24 내지 L26)도 역시 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)의 각각과 일대일로 대응된다. 따라서, 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)는 하나당 상기 제 1 양극 인덕터(L21 내지 L23) 및 제 2 양극 인덕터(L24 내지 L26)와 대응된다. 또한, 상기 제 2 양극 인덕터(L24 내지 L26)는 와이(Y) 결선을 형성하고 있다. 따라서, 상기 제 2 양극 인덕터(L24 내지 L26)에는 상기 제 1 양극 인덕터(L21 내지 L23)과 동상의 전압이 유도된다.The second positive electrode inductors L24 to L26 also correspond one-to-one with each of the primary side inductors L11 to L13. Accordingly, the primary inductors L11 to L13 correspond to the first positive electrode inductors L21 to L23 and the second positive electrode inductors L24 to L26 per one. The second anode inductors L24 to L26 form a wire (Y) connection. Therefore, voltages in phase with the first anode inductors L21 to L23 are induced in the second cathode inductors L24 to L26.

한편, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)은 상기 델타(△) 결선외에도 와이(Y) 결선으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 2차측 인덕터(L21 내지 L26)도 역시 제 1 양극 인덕터(L21 내지 L23)와 제 2 양극 인덕터(L24 내지 L26)이 동일한 결선 형태를 갖는다면, 델타(△) 결선 또는 와이(Y) 결선으로 형성될 수 있다.On the other hand, although not separately shown, the primary inductors L11 to L13 may be formed by wires (Y) in addition to the delta (Δ) connection. In addition, the secondary inductors L21 to L26 also have a delta (△) connection or a wire (Y) if the first positive inductors L21 to L23 and the second positive inductors L24 to L26 have the same connection form. It can be formed by wiring.

상기 리액터(160)는 상기 주 변압기(150)에 연결된다. 상기 리액터(160)는 상기 주 변압기(150)의 2차측 인덕터(L21 내지 L26)의 각 노드(u, v, w, u', v', w')에 연결되어 승압된 6상의 교류 전압을 인가받는다. 상기 리액터(160)는 최종 출력단에 구리 코일을 구비함으로써 구성된다. 상기 리액터(160)는 상기 교류 전압의 인가에 따른 돌입 전류를 방지하고, 역률 개선용 커패시터와 병렬 공진을 형성하여 이상 전압 발생으로 인한 고주파 전류의 확대 및 공진에 의한 과전류를 방지한다. 또한, 상기 리액터(160)는 토치의 기구적인 문제에 따른 역기전압 발생에 따른 상기 제 1 양배압 정류기(170), 제 2 양배압 정류기(180) 및 다이오드의 손상을 방지한다.The reactor 160 is connected to the main transformer 150. The reactor 160 is connected to each node (u, v, w, u ', v', w ') of the secondary inductors L21 to L26 of the main transformer 150 to boost the AC voltage of the six phases. Licensed. The reactor 160 is configured by providing a copper coil at the final output end. The reactor 160 prevents inrush current due to the application of the AC voltage, and forms a parallel resonance with the power factor improving capacitor to prevent the expansion of the high frequency current due to the abnormal voltage and the overcurrent due to the resonance. In addition, the reactor 160 prevents damage to the first double voltage rectifier 170, the second double voltage rectifier 180, and the diode due to the counter voltage generated due to the mechanical problem of the torch.

상기 제 1 양배압 정류기(170)는 상기 리액터(160)에 연결된다. 상기 제 1 양배압 정류기(170)는 상기 주 변압기(150)의 제 1 양극 인덕터(L21 내지 L23)에 연결된 노드(u, v, w)에 연결된다. 또한, 상기 제 1 양배압 정류기(170)는 상기 역류 방지 다이오드(190)에 의해 플라즈마 장치의 제 1 양극(P1) 및 음극(N)에 연결된다.The first double back pressure rectifier 170 is connected to the reactor 160. The first double voltage rectifier 170 is connected to nodes u, v, and w connected to the first anode inductors L21 to L23 of the main transformer 150. In addition, the first double back pressure rectifier 170 is connected to the first anode P1 and the cathode N of the plasma apparatus by the backflow prevention diode 190.

도 2를 참조하면, 상기 제 1 양배압 정류기(170)의 구성이 도시되어 있다. 상기 제 1 양배압 정류기(170)에는 상기 제 1 양극 인덕터(L21 내지 L23)의 각 노드(u, v, w)가 연결된다. 상기 제 1 양배압 정류기(170)는 제 1 커패시터 내지 제 6 커패시터(C1 내지 C6)와 제 1 다이오드 내지 제 12 다이오드(D1 내지 D12)를 포함하여 세 개의 병렬 가지로 구성된다.Referring to FIG. 2, a configuration of the first double back pressure rectifier 170 is illustrated. Each node u, v, w of the first bipolar inductors L21 to L23 is connected to the first double voltage rectifier 170. The first double voltage rectifier 170 includes three parallel branches including first to sixth capacitors C1 to C6 and first to twelfth diodes D1 to D12.

상기 제 1 양배압 정류기(170)의 연결 구성을 u노드를 기준으로 설명하면, 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터(C2)가 상기 u노드에 연결된다. 상기 제 1 커패시터(C1)는 양극이 상기 리액터(160)에 의해 u노드에 연결되며, 제 2 커패시터(C2)는 음극이 상기 u노드에 연결된다.When the connection configuration of the first double-pressure rectifier 170 is described based on the u node, the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are connected to the u node. The first capacitor C1 has a positive electrode connected to the u node by the reactor 160, and the second capacitor C2 has a negative electrode connected to the u node.

그리고 제 1 다이오드 내지 제 4 다이오드(D1 내지 D4)는 상기 플라즈마 장치의 음극(N)과 제 1 양극(P1)의 사이에 직렬로 연결된다. 상기 제 1 다이오드(D1)의 애노드 전극은 상기 플라즈마 장치의 음극(N)에 연결되며, 제 4 다이오드(D4)의 캐소드 전극은 상기 제 1 양극(P1)에 연결된다. 그리고 상기 제 1 커패시터(C1)의 음극 및 제 2 커패시터(C2)의 양극은 각각 제 2 다이오드(D2)의 애노드 전극 및 제 3 다이오드(D3)의 캐소드 전극에 연결된다. 또한, 상기 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터(C2)의 접점은 인접한 병렬 가지의 제 6 다이오드(D6) 및 제 7 다이오드(D7)의 접점과 연결되며, 상기 접점에 u노드가 연결되어 전압이 인가된다. 이와 마찬가지로 상기 제 2 다이오드(D2) 및 제 3 다이오드(D3)의 사이에는 상기 리액터(160)를 통해 인접한 w노드가 연결된다.The first to fourth diodes D1 to D4 are connected in series between the cathode N of the plasma apparatus and the first anode P1. The anode electrode of the first diode D1 is connected to the cathode N of the plasma apparatus, and the cathode electrode of the fourth diode D4 is connected to the first anode P1. The cathode of the first capacitor C1 and the anode of the second capacitor C2 are respectively connected to the anode electrode of the second diode D2 and the cathode electrode of the third diode D3. In addition, the contacts of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are connected to the contacts of the sixth diode D6 and the seventh diode D7 of adjacent parallel branches, and a u node is connected to the contact point. Voltage is applied. Similarly, adjacent w nodes are connected between the second diode D2 and the third diode D3 through the reactor 160.

u노드에 연결된 커패시터(C1, C2) 및 다이오드(D1 내지 D4)를 기준으로 설명하였지만, v노드 및 w노드에 연결된 커패시터(C3 내지 C6) 및 다이오드(D5 내지 D12)도 이와 동일한 방식으로 연결되며, 이는 본원발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 구현할 수 있는 것인 바, 상기 제 1 양배압 정류기(170)의 구성에 대한 이하의 설명은 생략한다.Although described with reference to the capacitors C1 and C2 and diodes D1 to D4 connected to the u node, the capacitors C3 to C6 and diodes D5 to D12 connected to the v and w nodes are connected in the same manner. , This can be easily implemented by those of ordinary skill in the art, the following description of the configuration of the first double-pressure rectifier 170 is omitted.

상기 제 1 양배압 정류기(170)는 상기 리액터(160)의 각 노드(u, v, w)로부터 각각 3상의 교류 전압을 인가받는다. 그리고, 상기 제 1 양배압 정류기(170)는 고전압을 커패시터(C1 내지 C6)에 축전하고, 이를 이용하여 초기 아크 발생을 유지한다. 또한, 상기 아크에 의해 초기 플라즈마가 발생된 이후에 상기 제 1 양배압 정류기(170)는 정류된 교류 전압을 상기 제 1 양극(P1) 및 음극(N)에 계속적으로 공급한다. 상기 제 2 양극 인덕터(L24 내지 L26)에 연결된 제 2 양배압 정류기(180)도 마찬가지의 동작을 수행하여, 상기 제 2 양극(P2) 및 음극(N)에 공급한다.The first double-pressure rectifier 170 receives three-phase alternating voltage from each of the nodes u, v, and w of the reactor 160. The first double-pressure rectifier 170 stores a high voltage in the capacitors C1 to C6 and maintains an initial arc generation using the same. In addition, after the initial plasma is generated by the arc, the first double-pressure rectifier 170 continuously supplies the rectified AC voltage to the first anode P1 and the cathode N. The second double voltage rectifier 180 connected to the second anode inductors L24 to L26 performs the same operation and supplies the same to the second anode P2 and the cathode N. FIG.

상기 제 2 양배압 정류기(180)는 상기 리액터(160)에 연결된다. 상기 제 2 양배압 정류기(180)는 상기 주 변압기(150)의 제 2 양극 인덕터(L24 내지 L26)에 상기 리액터(160)를 통해 연결된다. 상기 제 2 양배압 정류기(180)는 상기 제 2 양극 인덕터(L24 내지 L26)에 연결되어 전력선(u', v', w')으로 인가되는 전압을 인가받고, 이를 정류하여 플라즈마 장치의 제 2 양극(P2) 및 음극(N)에 인가한다. 상기 제 2 양배압 정류기(180)의 구성은 상기 제 1 양배압 정류기(170)의 구성과 동일하게 형성된다. 상기 제 1 양배압 정류기(170) 및 제 2 양배압 정류기(180)의 동작에 대해서는 후술하기로 한다.The second double pressure rectifier 180 is connected to the reactor 160. The second double voltage rectifier 180 is connected to the second anode inductors L24 to L26 of the main transformer 150 through the reactor 160. The second double voltage rectifier 180 is connected to the second anode inductors L24 to L26 to receive a voltage applied to the power lines u ', v', and w ', and rectifies the second voltage of the plasma apparatus. It applies to the anode P2 and the cathode N. The configuration of the second double pressure rectifier 180 is the same as that of the first double pressure rectifier 170. The operation of the first double back pressure rectifier 170 and the second double back pressure rectifier 180 will be described later.

상기 역류 방지 다이오드(190)는 상기 양배압 정류기(180)에 연결된다. 상기 역류 방지 다이오드(190)는 상기 제 1 양배압 정류기(170) 및 제 2 양배압 정류기(180)로부터 상기 제 1 양극(P1), 제 2 양극(P2) 및 음극(N)에 연결되는 선로에 각각 연결되어 있다. 상기 역류 방지 다이오드(190)는 각 전극간에 초기 변압기(130)에 정류기(140)를 통해 발생한 고압의 초기 전압과 각 전극에서 발생할 수 있는 역기전력으로부터 상기 제 1 양배압 정류기(170), 제 2 양배압 정류기(180) 및 전체적인 전원 장치 회로를 보호한다.The backflow prevention diode 190 is connected to the double voltage rectifier 180. The backflow prevention diode 190 is a line connected to the first positive electrode P1, the second positive electrode P2, and the negative electrode N from the first double pressure rectifier 170 and the second double pressure rectifier 180. Are each connected to. The backflow prevention diode 190 is the first double voltage rectifier 170, the second amount from the initial voltage of the high voltage generated through the rectifier 140 in the initial transformer 130 between each electrode and the counter electromotive force generated at each electrode Protect the back pressure rectifier 180 and the overall power supply circuit.

상기와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)는 3상의 전원 공급부(110)에 연결된 초기 변압기(130) 및 정류기(140)를 통해 초기 플라즈마용 전압을 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)는 하나의 코어(core)를 이용한 주 변압기(150)를 구비하고, 상기 초기 변압기(130)와 하나의 회로를 통해 구비하여 설비의 부피 및 비용을 절감시킬 수 있다. 또한, 양배압 정류기(170, 180)가 축전한 양배압을 공급하여 초기 플라즈마를 유지하도록 하고, 이후 제 1 양극(P1), 제 2 양극(P2) 및 음극(N)에 계속적인 전압을 공급하여 플라즈마 장치가 플라즈마 형성을 유지하도록 할 수 있다.As described above, the plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention may supply the initial plasma voltage through the initial transformer 130 and the rectifier 140 connected to the three-phase power supply unit 110. have. In addition, the plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention includes a main transformer 150 using one core, and is provided through one circuit with the initial transformer 130. The volume and cost of the plant can be reduced. In addition, the double pressure rectifiers 170 and 180 supply the stored positive double pressure to maintain the initial plasma, and then continuously supply the voltage to the first positive electrode P1, the second positive electrode P2, and the negative electrode N. Thereby allowing the plasma apparatus to maintain plasma formation.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)의 동작에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter will be described the operation of the plasma power supply 100 according to an embodiment of the present invention.

먼저, 3상 전원 공급부(110)로부터 3상의 전원이 공급되면, 인버터(120)가 주파수를 변환하여 출력한다. 그리고 인버터(120)에 연결된 초기 변압기(130)가 2상의 교류 전압을 인가받아 승압하고, 정류기(140)를 통해 직류 고전압으로 변환하여 플라즈마 장치의 제 1 양극(P1) 및 음극(N)으로 공급한다. 따라서, 플라즈마 장치의 제 1 양극(P1) 및 음극(N)의 사이에서 초기 아크가 발생하여 플라즈마가 생성된다.First, when three-phase power is supplied from the three-phase power supply unit 110, the inverter 120 converts the frequency and outputs. In addition, the initial transformer 130 connected to the inverter 120 receives and boosts the two-phase AC voltage, converts the DC high voltage through the rectifier 140, and supplies the same to the first anode P1 and the cathode N of the plasma apparatus. do. Therefore, an initial arc is generated between the first anode P1 and the cathode N of the plasma apparatus to generate plasma.

그리고 상기 인버터(120)에 연결된 주 변압기(150)가 3상 교류 전압을 승압하여 리액터(160)를 통해 제 1 양배압 정류기(170) 및 제 2 양배압 정류기(180)로 인가한다.In addition, the main transformer 150 connected to the inverter 120 boosts the three-phase AC voltage and applies it to the first double pressure rectifier 170 and the second double pressure rectifier 180 through the reactor 160.

이하에서는 도 3, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c를 함께 참조하여 상기 양배압 정류기(170, 180)의 동작을 설명하도록 한다. 또한, 상기 제 1 양배압 정류기(170) 및 제 2 양배압 정류기(180)는 동일한 방식으로 동작하므로, 상기 제 1 양배압 정류기(170)를 기준으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the double back pressure rectifiers 170 and 180 will be described with reference to FIGS. 3, 4A to 4C, and 5A to 5C. In addition, since the first double back pressure rectifier 170 and the second double back pressure rectifier 180 operate in the same manner, the description will be made based on the first double back pressure rectifier 170.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)에 사용되는 제 1 양배압 정류기(170)에 인가되는 3상 전압을 도시한 파형도이다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)에 사용되는 제 1 양배압 정류기(170)의 축전 과정을 도시한 위한 회로도이다. 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(100)에 사용되는 제 1 양배압 정류기(170)의 정류 과정을 도시한 회로도이다.3 is a waveform diagram illustrating a three-phase voltage applied to the first double-pressure rectifier 170 used in the plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention. 4A to 4C are circuit diagrams illustrating a power storage process of the first double-pressure rectifier 170 used in the plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention. 5A through 5C are circuit diagrams illustrating a rectification process of the first double-pressure rectifier 170 used in the plasma power supply device 100 according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 3의 파형은 u, v, w노드에 공급되는 3상 전압을 도시한 것으로 파형 ①은 u노드에 공급된 전압, 파형 ②는 v노드에 공급된 전압, 파형 ③은 w노드에 공급된 전압을 도시한 것이다. 또한, 도 3의 T1 내지 T3의 구간에서는 플라즈마 장치의 제 1 전극(P1) 및 음극(N)으로의 전기적 경로가 차단된 상태를 유지하고, T4 내지 T6의 구간에서는 제 1 전극(P1) 및 음극(N)으로의 전기적 경로가 연결된다.3 shows a three-phase voltage supplied to u, v, and w nodes, where waveform ① is a voltage supplied to the u node, waveform ② is a voltage supplied to the v node, and waveform ③ is supplied to the w node. Shows the voltages shown. In addition, in the sections of T1 to T3 of FIG. 3, the electrical paths to the first electrode P1 and the cathode N of the plasma apparatus are blocked. In the sections of T4 to T6, the first electrodes P1 and An electrical path to the cathode N is connected.

도 3과 도 4a를 함께 참조하면, T1 구간에서 파형 ①은 양의 전압을 유지하고, 파형 ② 및 파형 ③은 음의 전압을 유지한다. 따라서, u노드로 인가된 전류는 제 1 커패시터(C1), 제 2 다이오드(D2)를 통해 w노드로 연결된 ⓐ경로와, 제 7 다이오드(D7), 제 4 커패시터(C4)를 통해 v노드로 연결된 ⓑ경로를 통해 흐르게 된다. 따라서, 상기 T1 구간에서는 상기 제 1 커패시터(C1) 및 제 4 커패시터(C4)에 공급되는 전원의 전압이 축전된다.3 and 4A, the waveform ① maintains a positive voltage while the waveform ② and waveform ③ maintain a negative voltage in the T1 section. Accordingly, the current applied to the u node is a path ⓐ connected to the w node through the first capacitor C1 and the second diode D2, and to the v node through the seventh diode D7 and the fourth capacitor C4. It flows through the connected ⓑ path. Therefore, in the T1 section, the voltages of the power supplied to the first capacitor C1 and the fourth capacitor C4 are stored.

도 3과 도 4b를 함께 참조하면, T2 구간에서 파형 ①은 음의 전압을 갖고, 파형 ②는 양의 전압을 가지며, 파형 ③은 음의 전압을 유지한다. 따라서, v노드를 통해 인가된 전류는 제 3 커패시터(C3), 제 6 다이오드(D6)를 통해 u노드로 연결된 ⓒ 경로와, 제 11 다이오드(D11), 제 6 커패시터(C6)를 통해 w노드로 연결된 ⓓ 경로를 통해 흐르게 된다. 따라서, 상기 T2 구간에서는 상기 제 3 커패시터(C3) 및 제 6 커패시터(C6)에 공급되는 전원의 전압이 축전된다.3 and 4B, the waveform ① has a negative voltage, the waveform ② has a positive voltage, and the waveform ③ maintains a negative voltage in the T2 section. Therefore, the current applied through the v node is connected to the u node through the third capacitor C3, the sixth diode D6, and the w node through the eleventh diode D11 and the sixth capacitor C6. It flows through the path ⓓ connected to. Therefore, in the T2 section, the voltage of the power supplied to the third capacitor C3 and the sixth capacitor C6 is stored.

도 3과 도 4c를 함께 참조하면, T3 구간에서 파형 ①은 음의 전압을 유지하고, 파형 ②는 음의 전압을 가지며, 파형 ③은 양의 전압을 갖는다. 따라서, w노드로 인가된 전류는 제 5 커패시터(C5), 제 10 다이오드(D10)를 통해 v노드로 연결된 ⓔ 경로와, 제 3 다이오드(D3), 제 2 커패시터(C2)를 통해 u노드로 연결된 ⓕ 경로를 통해 흐르게 된다. 따라서, 상기 T3 구간에서는 상기 제 5 커패시터(C5) 및 제 2 커패시터(C2)에 공급되는 전원의 전압이 축전된다.Referring to FIG. 3 and FIG. 4C, the waveform ① maintains a negative voltage, the waveform ② has a negative voltage, and the waveform ③ has a positive voltage in the T3 section. Accordingly, the current applied to the w node is transferred to the u node through the ⓔ path connected to the v node through the fifth capacitor C5 and the tenth diode D10, and through the third diode D3 and the second capacitor C2. It flows through the connected ⓕ path. Therefore, in the T3 section, the voltage of the power supplied to the fifth capacitor C5 and the second capacitor C2 is stored.

상기와 같은 방식으로 상기 제 1 커패시터 내지 제 6 커패시터(C1 내지 C6)에는 각각에 공급되는 전원의 전압이 축전된다. 그리고 T3 구간 이후 상기 제 1 양배압 정류기(170)가 상기 플라즈마 장치의 제 1 양극(P1) 및 음극(N)에 연결되면, 쌍을 이루어 세 개의 병렬가지를 형성하는 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터(C1, C2), 제 3 커패시터 및 제 4 커패시터(C3, C4), 제 5 커패시터 및 제 6 커패시터(C5, C6)가 축전된 상태로 직렬로 연결되므로 양배압의 전압을 상기 제 1 양극(P1) 및 음극(N)에 인가한다. 따라서, 상기 제 1 양극(P1) 및 음극(N)의 사이에 고전압이 걸리게 되므로, 상기 초기 변압기(130)에 의해 발생한 초기 아크가 유지될 수 있다.In the above manner, the first to sixth capacitors C1 to C6 store the voltage of the power supplied to each of them. After the T3 period, when the first double pressure rectifier 170 is connected to the first anode P1 and the cathode N of the plasma apparatus, the first capacitor and the second forming a pair of three parallel branches are formed. Since the capacitors C1 and C2, the third capacitor and the fourth capacitor C3 and C4, the fifth capacitor and the sixth capacitor C5 and C6 are connected in series with each other, the voltage of the positive double voltage is increased. It is applied to (P1) and the cathode (N). Therefore, since a high voltage is applied between the first positive electrode P1 and the negative electrode N, the initial arc generated by the initial transformer 130 can be maintained.

도 3의 T4 내지 T6의 구간에서는 상기 양배압 정류기(170)가 상기 플라즈마 장치의 제 1 전극(P1) 및 음극(N)에 연결된다.In the section T4 to T6 of FIG. 3, the double-pressure rectifier 170 is connected to the first electrode P1 and the cathode N of the plasma apparatus.

도 3 및 도 5a를 참조하면, T4 구간에서 파형 ①은 양의 전압을 유지하고, 파형 ② 및 파형 ③은 음의 전압을 유지한다. 따라서, 상기 u 노드를 통해 인가된 전류는 제 7 다이오드(D7), 제 8 다이오드(D8)를 통해 제 1 양극(P1)으로 인가되고, 플라즈마 장치를 경유한 뒤, 음극(N)을 통해 다시 제 1 양배압 정류기(170)의 내부로 인입된다. 그리고 이 전류는 다시 분류되어 제 9 다이오드(D9), 제 10 다이오드(D10)를 통해 v 노드로 인가되는 ㉠ 경로와, 제 1 다이오드(D1), 제 2 다이오드(D2)를 통해 w 노드로 인가되는 ㉡ 경로로 나뉘어서 흐르게 된다.3 and 5A, the waveform ① maintains a positive voltage while the waveform ② and waveform ③ maintain a negative voltage in the T4 section. Accordingly, the current applied through the u-node is applied to the first anode P1 through the seventh diode D7 and the eighth diode D8, and passes through the plasma apparatus and then again through the cathode N. It is drawn into the interior of the first double pressure rectifier 170. The current is further classified and applied to the w node through the ninth diode D9 and the tenth diode D10 to the v node, and through the first diode D1 and the second diode D2 to the w node. The flow is divided into two paths.

도 3 및 도 5b를 참조하면, T5 구간에서 파형 ①은 음의 전압을 갖고, 파형 ②는 양의 전압을 가지며, 파형 ③은 음의 전압을 유지한다. 따라서, 상기 v노드를 통해 인가된 전류는 제 11 다이오드(D11), 제 12 다이오드(D12)를 통해 제 1 양극(P1)으로 인가되고, 플라즈마 장치를 경유한 뒤, 음극(N)을 통해 다시 제 1 양배압 정류기(170)의 내부로 인입된다. 그리고 이 전류는 다시 분류되어 제 1 다이오드(D1), 제 2 다이오드(D2)를 통해 w노드로 인가되는 ㉢ 경로와, 제 5 다이오드(D5), 제 6 다이오드(D6)를 통해 u노드로 인가되는 ㉣ 경로로 나뉘어서 흐르게 된다.3 and 5B, in the period T5, the waveform ① has a negative voltage, the waveform ② has a positive voltage, and the waveform ③ maintains a negative voltage. Therefore, the current applied through the v-node is applied to the first anode P1 through the eleventh diode D11 and the twelfth diode D12, and passes through the plasma apparatus and then again through the cathode N. It is drawn into the interior of the first double pressure rectifier 170. The current is again classified and applied to the u node through the first path D1 and the second diode D2 to the w node, and through the fifth diode D5 and the sixth diode D6. The flow is divided into two paths.

도 3 및 도 5c를 참조하면, T6 구간에서 파형 ①은 음의 전압을 유지하고, 파형 ②는 음의 전압을 가지며, 파형 ③은 양의 전압을 갖는다. 따라서, 상기 w노 드를 통해 인가된 전류는 제 3 다이오드(D3), 제 4 다이오드(D4)를 통해 제 1 양극(P1)으로 인가되고, 플라즈마 장치를 경유한 뒤, 음극(N)을 통해 다시 제 1 양배압 정류기(170)의 내부로 인입된다. 그리고 이 전류는 다시 제 5 다이오드(D5), 제 6 다이오드(D6)를 통해 u노드로 인가되는 ㉤ 경로와, 제 9 다이오드(D9), 제 10 다이오드(D10)를 통해 v노드로 인가되는 ㉥ 경로로 나뉘어서 흐르게 된다.3 and 5C, the waveform ① maintains a negative voltage in the T6 section, the waveform ② has a negative voltage, and the waveform ③ has a positive voltage. Therefore, the current applied through the w node is applied to the first anode P1 through the third diode D3 and the fourth diode D4, and passes through the plasma apparatus and then through the cathode N. It is drawn back into the first double pressure rectifier 170 again. The current is again applied to the u node through the fifth diode D5 and the sixth diode D6, and the current applied to the v node through the ninth diode D9 and the tenth diode D10. It is divided into paths and flows.

따라서, 상기 T4 구간 내지 T6 구간동안 상기 양배압 정류기(170)는 상기 플라즈마 장치의 제 1 양극(P1) 및 음극(N)에 정류된 직류 전압을 계속적으로 인가하게 된다. 상기 플라즈마 장치는 인가받은 전압을 통해 챔버 내에 아크를 형성하여 플라즈마를 유지하여 챔버 내부의 반응 기체를 처리하게 된다.Accordingly, the double-pressure rectifier 170 continuously applies the rectified DC voltage to the first anode P1 and the cathode N of the plasma apparatus during the periods T4 to T6. The plasma apparatus forms an arc in the chamber through the applied voltage to maintain the plasma to process the reaction gas inside the chamber.

그리고 이 때, 상기 양배압 정류기(170)와 플라즈마 장치의 사이에 구비된 역류 방지 다이오드(190)는 상기 초기 변압기(130)와 정류기(140)를 통하여 발생한 고압의 초기 전압과 플라즈마 장치로부터 역기전압에 따른 역류가 흐르는 것을 방지하여 회로를 보호한다.At this time, the backflow prevention diode 190 provided between the double-pressure rectifier 170 and the plasma apparatus includes the initial voltage of the high voltage generated through the initial transformer 130 and the rectifier 140 and the counter-electromotive voltage from the plasma apparatus. It protects the circuit by preventing the reverse flow through.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(200)의 구성을 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the plasma power supply 200 according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(200)를 도시한 회로도이다. 앞선 실시예와 동일한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였으며, 이하에서는 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명 하기로 한다. 6 is a circuit diagram showing a plasma power supply 200 according to another embodiment of the present invention. Parts having the same configuration and operation as those of the foregoing embodiment are denoted by the same reference numerals, and will be described below with focus on differences from the foregoing embodiments.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(200)는 3상 전원 공급부(110), 인버터(120), 초기 변압기(130), 정류기(140), 상기 인버터(120)에 연결된 주 변압기(250), 리액터(160), 제 1 양배압 정류기(170), 제 2 양배압 정류기(180), 역류 방지 다이오드(190)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the plasma power supply apparatus 200 according to another embodiment of the present invention may include a three-phase power supply unit 110, an inverter 120, an initial transformer 130, a rectifier 140, and the The main transformer 250, the reactor 160, the first double voltage rectifier 170, the second double voltage rectifier 180, and the backflow prevention diode 190 connected to the inverter 120 are included.

상기 주 변압기(250)는 상기 인버터(120)에 연결된다. 상기 주 변압기(250)는 상기 인버터(120)에 연결된 1차측 인덕터(L11 내지 L13)와 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)에 정합된 2차측 인덕터(L21' 내지 L26')를 포함한다.The main transformer 250 is connected to the inverter 120. The main transformer 250 includes primary side inductors L11 to L13 connected to the inverter 120 and secondary side inductors L21 'to L26' matched to the primary side inductors L11 to L13.

여기서, 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)는 앞서 설명한 실시예에서와 동일하다.Here, the primary inductors L11 to L13 are the same as in the above-described embodiment.

반면, 상기 2차측 인덕터(L21' 내지 L26')는 상기 1차측 인덕터(L11 내지 L13)에 정합된 제 1 양극 인덕터(L21' 내지 L23') 및 제 2 양극 인덕터(L24' 내지 L26')를 포함한다. 그리고 상기 제 1 양극 인덕터(L21' 내지 L23')와 제 2 양극 인덕터(L24' 내지 L26')는 각각 별도의 코어(core)를 통해 형성된다. 즉, 상기 제 1 양극 인덕터(L21' 내지 L23')와 제 2 양극 인덕터(L24' 내지 L26')는 코일이 상호간에 물리적으로 독립되어 있으므로, 전기적으로 역시 독립적으로 동작한다.On the other hand, the secondary inductors L21 'to L26' may include the first positive inductors L21 'to L23' and the second positive inductors L24 'to L26' matched to the primary inductors L11 to L13. Include. The first anode inductors L21 'to L23' and the second anode inductors L24 'to L26' are formed through separate cores. That is, since the coils are physically independent from each other, the first anode inductors L21 'to L23' and the second cathode inductors L24 'to L26' operate electrically independently.

따라서, 상기 제 1 양극 인덕터(L21' 내지 L23')와 제 2 양극 인버터(L24' 내지 L26')는 상호간에 독립한 동작을 수행하여, 어느 한 쪽이 동작하지 않거나 오동작을 수행하는 경우에도 다른 한 쪽에 영향이 발생하지 않을 수 있으며, 결과적 으로 플라즈마 장치에 안정적인 전원 공급을 수행할 수 있다.Accordingly, the first positive electrode inductors L21 'to L23' and the second positive electrode inverters L24 'to L26' perform independent operations with each other, even when either one does not operate or malfunctions. There may be no impact on either side, resulting in a stable power supply to the plasma apparatus.

상기와 같이 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치(200)는 주 변압기(250)의 인덕터 코어를 각각 분리하여, 플라즈마 장치에 대한 전원 공급을 안정적으로 수행할 수 있다.As described above, the plasma power supply device 200 according to another embodiment of the present invention may separate the inductor core of the main transformer 250, thereby stably supplying power to the plasma device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a plasma power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치에 사용되는 양배압 정류기의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a double-pressure rectifier used in the power supply for plasma according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치에 사용되는 양배압 정류기에 인가되는 3상 전압을 도시한 파형도이다.3 is a waveform diagram illustrating a three-phase voltage applied to a double-pressure rectifier used in a plasma power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치에 사용되는 양배압 정류기의 축전 과정을 도시한 위한 회로도이다.4A to 4C are circuit diagrams illustrating a power storage process of a double-pressure rectifier used in a power supply device for plasma according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치에 사용되는 양배압 정류기의 정류 과정을 도시한 회로도이다.5A to 5C are circuit diagrams illustrating a rectification process of a double-pressure rectifier used in a power supply for plasma according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마용 전원 공급 장치의 회로도이다.6 is a circuit diagram of a power supply for plasma according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100, 200; 플라즈마 전원 장치100, 200; Plasma power supply

110; 3상 전원 공급부 120; 인버터110; Three-phase power supply 120; inverter

130; 초기 변압기 140; 정류기130; Initial transformer 140; rectifier

150, 250; 주 변압기 160; 리액터150, 250; Main transformer 160; Reactor

170; 제 1 양배압 정류기 180; 제 2 양배압 정류기170; A first double back pressure rectifier 180; 2nd double back pressure rectifier

190; 역류 방지 다이오드190; Non-return diode

Claims

A three-phase power supply for supplying three-phase alternating voltage;

An initial transformer connected to the three-phase power supply unit to boost the AC voltage to form an initial voltage; And

A rectifier connected to the initial transformer to rectify the initial voltage into a direct current voltage and apply the starting voltage to a starting voltage of a plasma device;

A pair of main transformers connected to the three-phase power supply unit and converting the three-phase AC voltage into six-phase AC voltages; And

And a double-pressure rectifier connected to the main transformer to rectify the alternating voltage of the six phases into two direct-current voltages, and double-pressure and apply the double-voltage rectifier to the plasma apparatus.

The method of claim 1,

The initial transformer boosts the three-phase AC voltage to 10 [kW] to 20 [kW] to form the initial voltage.

The method of claim 1,

The initial transformer is electrically connected to the cathode and the first anode of the plasma device, the power supply for the plasma, characterized in that for supplying the initial voltage.

The method of claim 1,

And an inverter configured to be connected between the three-phase power supply and the initial transformer to change the frequency of the three-phase AC voltage.

The method of claim 4, wherein

And the inverter changes the frequency of the AC voltage to 60 [Hz] to 60 [Hz].

delete

The method of claim 1,

The main transformer

A primary inductor consisting of three coils connected to the three-phase power supply;

A secondary side inductor matched with a pair of inductors per one primary side inductor,

And the secondary inductor converts the voltage of the primary inductor into an alternating voltage of six phases and applies the same to the double voltage rectifier.

The method of claim 7, wherein

The main transformer is a plasma power supply characterized in that the primary side inductor and the secondary side inductor formed of a single physical core.

The method of claim 7, wherein

The main transformer is a plasma power supply, characterized in that the secondary inductor is formed of a core electrically separated from each other.

The method of claim 7, wherein

The secondary side inductor

A first anode inductor for supplying a three-phase signal matched to the primary inductor to the first anode and the cathode of the plasma apparatus; And

And a second anode inductor for supplying a three-phase signal matched to the primary inductor to the second anode and the cathode of the plasma device.

The method of claim 7, wherein

The primary inductor of the main transformer is a power supply for plasma, characterized in that the delta (△) connection or Wye (Y) connection.

The method of claim 10,

The secondary side inductor of the main transformer is a plasma power supply, characterized in that the first positive pole inductor and the second positive pole inductor (delta) or wire (Y) connected.

The method of claim 1,

The double-pressure rectifier includes three parallel branches formed between at least one selected from the first anode and the second anode of the plasma apparatus and the cathode, each parallel branch having

A first diode, a second diode, a third diode and a fourth diode connected in series;

A first capacitor and a second capacitor connected in parallel to the second diode and a third diode,

The contacts of the first capacitor and the second capacitor are connected to the contacts of the second and third diodes of the parallel branch adjacent to each other, and each phase of the AC voltage of the three phases is applied to each of the contacts of the parallel branch. Power supply for plasma.

The method of claim 7, wherein

And a reactor comprising a coil is further connected between the main transformer and the double-pressure rectifier.

The method of claim 7, wherein

And a backflow prevention diode comprising at least one diode is further connected between the double voltage rectifier and the plasma apparatus.

delete