KR101272794B1 - 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치 - Google Patents

펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치에 관한 것으로서, 특히 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부; 상기 정류부를 통해 변환된 직류전압을 스위칭 동작을 위해 승압 또는 강압하는 컨버터부; 펄스폭 변조 방식의 제어 신호를 생성하는 제어부; 상기 제어부로부터 제어 신호를 입력받아 인버터의 게이트를 구동하기 위한 펄스폭 변조 신호를 출력하는 제1 게이트 구동부; 상기 제어부로부터 제어 신호를 입력받아 인버터의 게이트를 구동하기 위한 펄스폭 변조 신호를 출력하며, 상기 제1 게이트 구동부와는 교번으로 신호를 출력하는 제2 게이트 구동부; 인버터 스택의 형태로 구성되어 상기 컨버터부의 후단에 연결되며, 상기 제1 게이트 구동부로부터 상기 펄스폭 변조 신호를 입력받아 인버터 스위치의 게이트를 동작시켜 펄스 신호를 출력하는 제1 인버터 스택부; 인버터 스택의 형태로 구성되어 상기 컨버터부의 후단에서 상기 제1 인버터 스택부와 병렬로 연결되며, 상기 제2 게이트 구동부로부터 상기 펄스폭 변조 신호를 입력받아 인버터 스위치의 게이트를 동작시켜 펄스 신호를 출력하는 제2 인버터 스택부; 및 상기 제1 인버터 스택부 및 상기 제2 인버터 스택부로부터 출력된 펄스 출력을 함께 입력받아 승압하는 펄스 승압부를 포함한다.

Description

펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치{HIGH-VOLTAGE POWER DEVICE FOR PLASMA HAVING PULSE OUTPUT}
본 발명은 펄스형 대기압 플라즈마용 전원장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건식 포토 레지스터(PR; photo resistor)의 식각(Ashing) 공정에서 플라즈마 반응기의 최적 매칭을 위한 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 발생용 고전압 전원장치는, 플라즈마의 생성·유지를 위한 고압·고주파 전원장치로서, 용량성 결합형 플라즈마의 경우 두 개의 전극 중 한 곳에 유전체를 형성시키고 수 KHz ~ 수 MHz의 교류 전원을 인가하여 플라즈마를 생성시킨다. 이때, 반응기의 기압이 증가할수록 플라즈마 발생을 위한 강한 전계가 요구되므로 수 KV ~ 수십 KV의 고전압 전원이 적용된다.
종래의 펄스 출력형 플라즈마 전원장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 입력된 3상 교류(AC) 전원(101)을 정류하여 직류 전압으로 변환하는 정류부(102), 정류된 직류 전압을 승압하기 위한 승압형 컨버터부(103), 직류 전압을 펄스 전압으로 변환하는 단일 인버터부(104), 인버터부(104)에 의해 생성된 펄스 출력을 승압하여 용량성 부하(106)로 공급하는 펄스 승압부(106)로 구성된다.
이와 같은 공진형 플라즈마 전원장치의 펄스변조 방식과 관련된 기술로서 대한민국 특허 등록 공보 제10-0864706호 "용량성 플라즈마 발생용 고전압 전원장치(주식회사 이이시스)"(문헌 1)에는 용량성 특성을 갖는 플라즈마 반응부와의 부하매칭을 최적화하기 위해 전원장치의 펄스폭 변조, 펄스 주파수 변조 및 펄스 진폭 변조 방식이 혼합된 하이브리드 구조의 변조 방식을 구현하여 펄스형 고전압을 생성하는 전원장치가 개시된다.
그러나, 상기 문헌 1을 비롯하여 종래의 일반적인 펄스형 대기압 플라즈마용 전원장치에서는 인버터부(104)를 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT; Insulated Gate bipolar Transistor) 등과 같은 고가의 단일 소자로 구현함으로써, 인버터 소자의 고용량/고내압을 초래하며 단가 상승요인이 발생하였다. 또한, 종래의 인버터들은 전원장치의 용량이 대용량으로 갈수록 인버터 소자의 발열 문제로 냉각 방식을 고려해야하는 단점이 있다. 이에 따라, 전원장치가 대용량으로 갈수록 인버터의 손실이 증가하여 전원장치의 전체적인 효율이 감소하게 되는 문제점이 있다.
[문헌 1] 대한민국등록특허공보 10-0864706 용량성 플라즈마 발생용 고전압 전원장치(주식회사 이이시스) 2008.10.15
본 발명의 목적은 전원장치의 컨버터 출력단 이후에서 펄스를 생성하는 인버터를 구현함에 있어, 상기 인버터의 구조를 복수의 H형 인버터 스택을 병렬로 연결함으로써 전원장치의 용량을 분산하며, 각 H형 인버터 스택의 스위칭 소자 또한 병렬 구조로 구성함으로써 H형 인버터 스택 별 스위치의 도통 손실을 줄이고 스위칭 소자의 내압 및 용량을 최소화할 수 있는, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전원장치의 컨버터 출력단 이후에서 펄스를 생성하는 인버터의 구조를 병렬로 연결된 복수의 H형 인버터 스택 구조로 하고, 각 H형 인버터의 스위치를 교번으로 제어함으로써, 인버터의 발열 및 손실을 최소화함으로써 대용량 전원장치의 효율 향상 및 시스템의 안정도를 높일 수 있는, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특유의 효과를 달성하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치에 있어서, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부; 상기 정류부를 통해 변환된 직류전압을 스위칭 동작을 위해 승압 또는 강압하는 컨버터부; 펄스폭 변조 방식의 제어 신호를 생성하는 제어부; 상기 제어부로부터 제어 신호를 입력받아 인버터의 게이트를 구동하기 위한 펄스폭 변조 신호를 출력하는 제1 게이트 구동부; 상기 제어부로부터 제어 신호를 입력받아 인버터의 게이트를 구동하기 위한 펄스폭 변조 신호를 출력하며, 상기 제1 게이트 구동부와는 교번으로 신호를 출력하는 제2 게이트 구동부; 인버터 스택의 형태로 구성되어 상기 컨버터부의 후단에 연결되며, 상기 제1 게이트 구동부로부터 상기 펄스폭 변조 신호를 입력받아 인버터 스위치의 게이트를 동작시켜 펄스 신호를 출력하는 제1 인버터 스택부; 인버터 스택의 형태로 구성되어 상기 컨버터부의 후단에서 상기 제1 인버터 스택부와 병렬로 연결되며, 상기 제2 게이트 구동부로부터 상기 펄스폭 변조 신호를 입력받아 인버터 스위치의 게이트를 동작시켜 펄스 신호를 출력하는 제2 인버터 스택부; 및 상기 제1 인버터 스택부 및 상기 제2 인버터 스택부로부터 출력된 펄스 출력을 함께 입력받아 승압하는 펄스 승압부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1 인버터 스택부는 복수의 스위칭 소자가 H형태로 연결되는 H형 인버터 스택인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제2 인버터 스택부는 복수의 스위칭 소자가 H형태로 연결되는 H형 인버터 스택인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 스위칭 소자는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)로 구성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는 일정한 주기를 갖는 펄스폭 변조 신호를 생성하는 펄스 생성부; 상기 펄스 생성부에서 생성되는 각 펄스 신호로부터 상승 에지 및 하강 에지를 검출하는 에지 검출부; 상기 에지 검출부의 상기 검출된 상승 에지에 따라, 상승 에지 펄스폭 변조 신호를 생성하여 상기 제1 게이트 구동부로 제공하는 상승 에지 펄스 출력부; 및 상기 에지 검출부의 상기 검출된 하강 에지에 따라, 하강 에지 펄스폭 변조 신호를 생성하여 상기 제2 게이트 구동부로 제공하는 하강 에지 펄스 출력부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 펄스 생성부에서 생성하는 상기 펄스폭 변조 신호의 주기는 상기 펄스 승압부에서 출력되는 펄스 신호의 주기에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치에 있어서, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부; 상기 정류부를 통해 변환된 직류전압을 스위칭 동작을 위해 승압 또는 강압하는 컨버터부; 펄스폭 변조 방식의 n 개의 제어 신호를 교번으로 생성하는 제어부; 상기 제어부로부터 각 제어 신호를 입력받아 인버터의 게이트를 구동하기 위한 펄스폭 변조 신호를 출력하는 n개의 게이트 구동부들; 각각 인버터 스택의 형태로 구성되어 상기 컨버터부의 후단에서 서로 병렬로 연결되며, 상기 각 게이트 구동부로부터 상기 펄스폭 변조 신호를 입력받아 인버터 스위치의 게이트를 동작시켜 펄스 신호를 출력하는 n개의 인버터 스택부들; 및 상기 n개의 인버터 스택부로부터 출력된 펄스 출력을 함께 입력받아 승압하는 펄스 승압부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 각 인버터 스택부는 복수의 스위칭 소자가 H형태로 연결되는 H형 인버터 스택인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 스위칭 소자는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)로 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전원장치의 컨버터 출력단 이후에서 펄스를 생성하는 인버터의 구조를 복수의 H형 인버터 스택들을 병렬로 연결하여 구성함으로써 전원장치의 용량을 분산시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 각 H형 인버터 스택의 스위칭 소자를 병렬 구조로 구성함으로써 H형 인버터 스택 별 스위치의 도통 손실을 줄이고 스위칭 소자의 내압 및 용량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 각 H형 인버터 스택의 스위치를 교번으로 제어함으로써, 인버터의 발열 및 손실을 최소화하여 대용량 전원장치의 효율 향상 및 시스템의 안정도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 펄스 출력을 갖는 플라즈마 전원장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 출력을 갖는 플라즈마 전원장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 각 인버터 스택부의 병렬 스위치 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 H형 인버터의 스위치 패턴을 나타내는 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명은 건식 포토 레지스터(PR; photo resistor)의 식각(Ashing) 공정에서 플라즈마 반응기의 최적 매칭을 위한 펄스 전원장치의 최적화 및 효율 향상에 관한 것으로, 이를 위해 전원장치의 하드웨어 구조 및 제어 방법에 있어 펄스 출력을 생성하는 인버터를 복수의 H형 인버터들의 병렬 스택으로 구성하고, 상기 각 H형 인버터의 스위칭 패턴을 교번으로 함으로써 각 인버터의 스위칭 손실 및 도통 손실을 최소화하여 전원장치의 효율을 극대화할 수 있는 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치를 제안한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 출력을 갖는 플라즈마 전원장치의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 출력을 갖는 플라즈마 전원장치는 도 1에서 상술한 종래의 전원장치에서의 인버터부(104)를 IGBT 등과 같은 단일 인버터가 아닌 복수의 인버터 스택부들(201a, 201b)로 구성하고, 상기 복수의 인버터 스택부들(201a, 201b)을 병렬로 연결한다. 이때, 상기 각 인버터 스택부(201a, 201b)는 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 스위칭 소자(예컨대, MOSFET 등)들이 H형으로 연결된 병렬 H형 인버터 스택의 구조로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라 상기 각 인버터 스택부(201a, 201b)의 구동을 위해, 게이트 구동부(202) 및 제어부(203)를 더 구비한다.
보다 구체적으로 설명하면, 제어부(203)에서는 각 인버터 스택부(201a, 201b)를 구동하기 위한 제어 신호를 생성하여, 제1 게이트 구동부(202a) 및 제2 게이트 구동부(202b)로 제공한다. 각 게이트 구동부(202a, 202b)에서는 상기 제어부(203)의 제어 신호에 따라 인버터 스택부(201a, 201b)를 구성하는 각 스위치의 게이트를 구동할 수 있는 게이트 구동 신호를 생성하여 각 인버터 스택부(201a, 201b)의 스위치에 인가한다.
즉, 제1 게이트 구동부(202a)의 게이트 구동 신호는 제1 인버터 스택부(201a)의 각 스위치의 게이트로 인가되고, 제2 게이트 구동부(202b)의 게이트 구동 신호는 제2 인버터 스택부(201b)의 각 스위치의 게이트로 인가된다.
이때, 본 발명의 실시예에 따라 상기 제어부(203)에서는 각 게이트 구동부(202a, 202b)로 제어 신호를 교번으로 제공한다. 따라서, 상기 제어 신호에 따라 상기 제1 인버터 스택부(201a) 및 제2 인버터 스택부(201b)는 교번으로 동작함으로써, 펄스 승압부(105)로는 교번으로 펄스를 출력하게 된다.
이에 따라, 펄스 승압부(105)에 제공되는 펄스 신호는 각 인버터 스택부(201a, 201b)의 출력 펄스가 합쳐져서 제공되므로 각 인버터 스택부(201a, 201b)의 출력 펄스의 2배의 주파수로 신호가 입력된다.
이와 같이 각 인버터 스택부(201a, 201b)에서는 최종 출력 펄스의 주파수의 1/2만으로도 구현이 가능함으로써 종래의 전원장치에 비해 인버터의 손실을 최소화시킬 수 있다. 또한, 각 인버터 스택부(201a, 201b)를 H형의 병렬 스택 구조로 구성하여 인버터의 발열문제를 병렬 스택으로 분산시킴으로써 인버터의 효율을 높이고 전원 장치의 신뢰성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 도 2에는 2개의 인버터 스택부(201a, 201b)가 병렬 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 3개 이상의 인버터 스택부(201)들이 병렬 연결되고, 제어부(203)의 제어 신호에 따라 각 인버터 스택부(201)가 교번으로 동작하도록 제어하는 것도 가능하다. 따라서, n개의 인버터 스택부(201)가 병렬 연결될 경우, n개의 게이트 구동부(202)가 구비되어야 하며, 펄스 승압부(105)로는 각 인버터 스택부(201)의 n배의 주파수로 펄스 신호가 입력될 수 있다. 즉, 이때 각 인버터 스택부(201)는 최종 출력 펄스 주파수의 1/n의 주파수로도 구현이 가능하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 세부 구성도이다. 도 3을 참조하면, 상기 각 게이트 구동부(202)에 제어 신호를 제공하는 제어부(203)는 펄스 생성부(301), 에지 검출부(302), 상승 에지 펄스 출력부(303), 하강 에지 펄스 출력부(304) 등을 포함하여 구성할 수 있다. 이하, 제어부(203)의 각 기능부들의 동작을 도 5의 그래프를 함께 참조하여 설명한다.
펄스 생성부(301)는 도 5의 (a) 그래프에서와 같은 H형 인버터의 펄스폭 변조(pulse width modulation; PWM) 신호를 생성한다. 이때, 상기 PWM 펄스 신호는 병렬로 구성되는 인버터 스택부들(201)에 의해 주파수가 2배로 증가하기 때문에 전원 장치에서 최종 출력하고자 하는 펄스 신호의 1/2 주파수로 생성하는 것이 바람직하다.
에지 검출부(302)는 도 5의 (a) 그래프의 각 펄스 신호에서 상승 에지(rising edge)와 하강 에지(falling edge)를 검출한다.
이때, 상승 에지 펄스 출력부(303)에서는 상기 에지 검출부(302)의 상기 검출된 상승 에지에 따라, 도 5의 (b)와 같이 상승 에지 PWM 신호를 출력시킨다. 또한, 하강 에지 펄스 출력부(304)에서는 상기 에지 검출부(302)의 상기 검출된 하강 에지에 따라, 도 5의 (c)와 같이 하강 에지 PWM 신호를 출력시킨다.
상기 상승 에지 펄스 출력부(303)에서 출력되는 도 5의 (b)에 도시된 PWM 신호는 제1 게이트 구동부(202a)로 입력되어 제1 인버터 스택부(201a)의 각 스위치를 동작시킨다. 또한, 상기 하강 에지 펄스 출력부(304)에서 출력되는 도 5의 (c)에 도시된 PWM 신호는 제2 게이트 구동부(202b)로 입력되어 제2 인버터 스택부(201b)의 각 스위치를 동작시킨다.
이와 같이, 펄스 생성부(301)에서 생성된 각 펄스에 대해 상승 에지 및 하강 에지에서 각각 펄스 신호를 생성하고, 각 펄스 신호에 의해 동작된 각 인버터 스택부의 출력 신호들이 합쳐져서 펄스 승압부(105)로 제공되므로, 도 5의 (a)와 같은 펄스 생성부(301)의 펄스 주파수의 2배의 주파수 신호가 펄스 승압부(105)로 제공될 수 있다.
즉, 상기 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 각 게이트 구동부로 제공되는 제어 신호의 펄스는 교번으로 출력되므로, 각 인버터 스택부(201)의 병렬 H형 인버터의 스위치를 교번으로 제어하게 되므로 최종 펄스 승압부(105)의 출력은 일정한 주파수를 갖는 펄스로 출력시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 각 인버터 스택부의 병렬 스위치 구성도이다. 도 4를 참조하면, 상기 도 2의 각 인버터 스택부(201)는 도 4에 도시된 바와 같이 H형 인버터 스택으로 구현할 수 있다. 즉, 복수의 인버터 스택부(201)들이 병렬로 연결되는 각 인버터 스택부(201)를 H형 인버터 스택으로 구성하고, 하나의 암(arm)에 적용되는 복수의 스위칭 소자들을 병렬로 구성할 수 있다. 이때, 각 스위칭 소자는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOS field-effect transistor; MOSFET)로 구현할 수 있다.
이에 따라, 상기 도 2에서 각 게이트 구동부(202)의 게이트 구동 펄스 신호는 상기 각 MOSFET의 게이트 단자로 입력되어, 각 MOSFET의 구동을 제어하게 된다.
이와 같이, 종래의 IGBT에 비해 저가인 MOSFET을 복수 개 사용하여 인버터 스택을 구현함으로써 인버터 구현에 대한 비용 부담을 줄일 수 있으며, H형 인버터에서 필요로 하는 정격 용량을 확보하고 스위치의 도통 손실을 최소화하여 H형 인버터의 손실을 줄일 수 있어 전원장치의 전반적인 효율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
101 : 교류 전원 102 : 정류부
103 : 컨버터부 104 : 인버터부
105 : 펄스 승압부 106 : 용량성 부하
201 : 인버터 스택부 202 : 게이트 구동부
203 : 제어부 301 : 펄스 생성부
302 : 에지 검출부 303 : 상승 에지 펄스 출력부
304 : 하강 에지 펄스 출력부

Claims (9)

  1. 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치에 있어서,
    교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부;
    상기 정류부를 통해 변환된 직류전압을 스위칭 동작을 위해 승압 또는 강압하는 컨버터부;
    펄스폭 변조 방식의 제어 신호를 생성하는 제어부;
    상기 제어부로부터 제어 신호를 입력받아 인버터의 게이트를 구동하기 위한 펄스폭 변조 신호를 출력하는 제1 게이트 구동부;
    상기 제어부로부터 제어 신호를 입력받아 인버터의 게이트를 구동하기 위한 펄스폭 변조 신호를 출력하며, 상기 제1 게이트 구동부와는 교번으로 신호를 출력하는 제2 게이트 구동부;
    인버터 스택의 형태로 구성되어 상기 컨버터부의 후단에 연결되며, 상기 제1 게이트 구동부로부터 상기 펄스폭 변조 신호를 입력받아 인버터 스위치의 게이트를 동작시켜 펄스 신호를 출력하는 제1 인버터 스택부;
    인버터 스택의 형태로 구성되어 상기 컨버터부의 후단에서 상기 제1 인버터 스택부와 병렬로 연결되며, 상기 제2 게이트 구동부로부터 상기 펄스폭 변조 신호를 입력받아 인버터 스위치의 게이트를 동작시켜 펄스 신호를 출력하는 제2 인버터 스택부; 및
    상기 제1 인버터 스택부 및 상기 제2 인버터 스택부로부터 출력된 펄스 출력을 함께 입력받아 승압하는 펄스 승압부를 포함하는, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 인버터 스택부는,
    복수의 스위칭 소자가 H형태로 연결되는 H형 인버터 스택인 것을 특징으로 하는, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 인버터 스택부는,
    복수의 스위칭 소자가 H형태로 연결되는 H형 인버터 스택인 것을 특징으로 하는, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서, 상기 스위칭 소자는,
    금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)로 구성하는 것을 특징으로 하는, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    일정한 주기를 갖는 펄스폭 변조 신호를 생성하는 펄스 생성부;
    상기 펄스 생성부에서 생성되는 각 펄스 신호로부터 상승 에지 및 하강 에지를 검출하는 에지 검출부;
    상기 에지 검출부의 상기 검출된 상승 에지에 따라, 상승 에지 펄스폭 변조 신호를 생성하여 상기 제1 게이트 구동부로 제공하는 상승 에지 펄스 출력부; 및
    상기 에지 검출부의 상기 검출된 하강 에지에 따라, 하강 에지 펄스폭 변조 신호를 생성하여 상기 제2 게이트 구동부로 제공하는 하강 에지 펄스 출력부를 포함하는, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 펄스 생성부에서 생성하는 상기 펄스폭 변조 신호의 주기는 상기 펄스 승압부에서 출력되는 펄스 신호의 주기에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 펄스 출력을 갖는 플라즈마용 고전압 전원장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101469883B1 (ko) * 2013-08-05 2014-12-08 주식회사 에너콘스테크 회전 아크 플라즈마 전원장치
US9721758B2 (en) * 2015-07-13 2017-08-01 Mks Instruments, Inc. Unified RF power delivery single input, multiple output control for continuous and pulse mode operation
KR101627510B1 (ko) * 2015-12-18 2016-06-07 이앤에이치(주) 태양광 발전 변환효율을 개선한 태양광 발전장치 및 이의 제어방법
CN114326505A (zh) * 2021-12-29 2022-04-12 杭州电子科技大学 基于三级pcb板堆栈结构的多模块协同控制门驱系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2751543B2 (ja) * 1990-03-26 1998-05-18 富士電機株式会社 インバータ
JPH10215577A (ja) * 1997-01-28 1998-08-11 Fuji Electric Co Ltd 直列共振形インバータの接地回路
KR100441756B1 (ko) 2001-09-20 2004-07-27 서호전기주식회사 인버터 스택
KR100864706B1 (ko) * 2008-01-18 2008-10-23 (주) 이이시스 용량성 플라즈마 발생용 고전압 전원장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2751543B2 (ja) * 1990-03-26 1998-05-18 富士電機株式会社 インバータ
JPH10215577A (ja) * 1997-01-28 1998-08-11 Fuji Electric Co Ltd 直列共振形インバータの接地回路
KR100441756B1 (ko) 2001-09-20 2004-07-27 서호전기주식회사 인버터 스택
KR100864706B1 (ko) * 2008-01-18 2008-10-23 (주) 이이시스 용량성 플라즈마 발생용 고전압 전원장치

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