KR101812735B1 - 라디오 주파수 전력 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라디오 주파수 전력 발생 장치를 제공한다. 이 장치는 직류 전원; 상기 직류 전원으로부터 부하 저항, 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 부하에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및 상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로를 구동하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 부하 인덕터 및 상기 부하 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 스스로 맞추도록 자체 진동시킨다.

Description

라디오 주파수 전력 발생 장치{Radio Frequency Power Generation Apparatus}

본 발명은 RF 전력 발생기에 관한 것으로, 더 구체적으로 시변 부하에 따라 부하의 공진 주파수에 스스로 일치시키는 자체-발진 라디오 주파수 전력 발생 장치에 관한 것이다.

인버터는 직류 입력 전압을 교류 출력 전압으로 변환할 수 있다. 출력 전압과 출력 주파수는 가변될 수 있다. 주로 펄스 폭 변조 또는 펄스 진폭 변조 등과 같은 방법으로 제어된다.

통상적인 RF 발생기는 특정한 주파수에서 정현파를 출력한다. RF 발생기의 출력은 임피던스 매칭 네트워크를 통하여 부하에 전달된다. 상기 임피던스 매칭 네트워크는 상기 RF 발생기의 최대전력을 부하에 전달하기 위하여, 가변 리액티브 소자를 이용하여 임피던스 매칭을 수행한다.

그러나, 고정 주파수의 정현파를 출력하는 RF 발생기는 시변 부하가 시간에 따라 빠르게 변화하는 경우, 안정적인 RF 전력을 부하에 공급할 수 없다.

따라서, RF 전력을 시변 부하에 안정적으로 공급하는 새로운 방법이 요구된다.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 가변 리액티브 소자 구조의 임피던스 매칭 회로를 고정 리액티브 소자로 대체하고 자체 공진 방식을 적용하여 부하의 공진 주파수 근처에서 동작시키는 RF 전원을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치는 직류 전원; 상기 직류 전원으로부터 부하 저항, 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 부하에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및 상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로를 구동하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 부하 인덕터 및 상기 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 스스로 맞추도록 자체 진동시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기; 상기 변류기의 2차 코일에 연결된 변류 저항; 상기 변류 저항에 병렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 리드 축전기, 리드 인덕터 및 리드 가변 저항를 포함하고, 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로; 음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 직렬 연결된 상기 리드 인덕터와 상기 리드 가변 저항에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기; 상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 부하 전압에 대하여 상기 부하 전류의 위상이 빠른 경우, 상기 리드 가변 저항을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 설정 파워가 상기 부하 전력보다 큰 경우, 상기 리드 가변 저항은 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 설정 파워가 상기 부하 전력보다 작은 경우, 상기 리드 가변 저항은 감소할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 제어부는 상기 부하 전류를 입력단으로 제공받고 상기 스위칭 구동 신호의 반대 부호를 클럭 신호를 제공받아 출력단으로 출력하는 플립플롭을 더 포함하고, 상기 플립플롭의 상기 출력단의 신호가 로우(LOW)인 경우에 상기 리드 가변 저항을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스위치 회로는 전압 타입 하프-브리지 인버터, 전압 타입 풀-브리지 인버터, 전류 타입 하프-브리지 인버터, 또는 전류 타입 풀-브리지 인버터일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고 상기 부하 전류를 감지는 변류기; 상기 변류기의 상기 2차 코일에 연결된 변류 저항; 상기 접지와 상기 변류 저항 사이의 변류 전압 신호와 접지 신호를 비교하는 비교기; 상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 시간 지연을 제공하는 시간 지연을 제공하는 시간 지연 제공부; 상기 시간 지연 제공부의 출력 신호를 제공받아 추가적인 위상 지연을 가지고 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 시간 지연을 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 변류기의 2차측에 상기 변류 저항에 대하여 병렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 리드 축전기, 리드 인덕터 및 리드 가변 저항을 포함하고, 상기 부하 전류가 부하 전압보다 앞서도록 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로;를 더 포함할 수 있다. 상기 전력 제어부는 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리딩 위상(leading phase)을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기; 상기 변류기의 상기 2차 코일에 연결된 변류 저항; 상기 변류기의 2차 코일에 병렬 연결되고 서로 직렬 연결된 리드 축전기, 리드 인덕터 및 리드 가변 저항을 포함하고 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로; 음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 상기 리드 가변 저항 또는 상기 리드 인덕터에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기; 상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기; 상기 변류기의 2차 코일에 연결되고 서로 병렬 연결된 리드 축전기, 리드 인덕터 및 리드 가변 저항을 포함하고 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로; 음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 상기 리드 가변 저항에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기; 상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기; 상기 변류기의 2차 코일에 연결되고 서로 병렬 연결된 리드 인덕터 및 리드 가변 저항을 포함하고 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로; 음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 상기 리드 가변 저항에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기; 상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치는 직류 전원; 상기 직류 전원으로부터 부하 저항, 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 부하로의 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및 상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 상기 스위치를 구동하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 부하 전류를 실시간으로 감지하여, 상기 부하 전류가 영을 가로지르는 순간으로부터 일정한 위상을 가지고 상기 스위치를 스위칭하여 상기 부하 전류와 상기 부하 전압 사이의 상호 위상을 일정하게 유지하고, 상기 부하 인덕터 및 상기 부하 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 자동으로 따라가도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치는 직류 전원; 상기 직류 전원으로부터 부하 저항(R_L), 부하 인덕터(L_L) 및 부하 축전기(C_L)를 포함하는 부하로의 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및 상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 상기 스위치를 구동하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기; 상기 변류기의 2차측에 연결된 변류 저항; 및 상기 변류기의 2차측에 연결된 리딩 센싱 회로를 포함한다. 상기 리딩 센싱회로는 상기 변류기의 2차측에 직렬 연결된 리드 축전기(C); 및 상기 리드 축전기와 접지 사이에 서로 직렬 연결된 리드 인덕터(L) 및 리드 저항(R)을 포함한다.

상기 제어부는

위의 조건을 만족하는 각주파수(ω)에서 동작하고,

지연 시간(t_delay)은 상기 제어부에서 상기 스위치를 구동하는 스위치 구동 신호를 생성하기 위하여 발생한 지연 시간이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압에 대하여 상기 부하 전류의 위상이 빠른 경우, 상기 지연 시간을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압에 대하여 상기 부하 전류의 위상이 느리고, 상기 설정 파워가 상기 부하 전력보다 큰 경우, 상기 지연 시간은 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압에 대하여 상기 부하 전류의 위상이 느리고, 상기 설정 파워가 상기 부하 전력보다 작은 경우, 상기 지연 시간은 감소할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지연 시간(t_delay)은 가변될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리드 저항(R)은 가변 저항일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 느린 경우(음의 위상), 상기 리드 저항(R)을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 빠르고(양의 위상), 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 작은 경우, 상기 리드 저항(R)을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 빠르고(양의 위상), 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 큰 경우, 상기 리드 저항(R)을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 빠른 경우(양의 위상), 상기 리드 저항(R)을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 느리고(음의 위상), 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 작은 경우, 상기 리드 저항(R)을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 느리고(음의 위상), 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 큰 경우, 상기 리드 저항(R)을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치는 직류 전원으로부터 부하 저항(R_L), 부하 인덕터(L_L) 및 부하 축전기(C_L)를 포함하는 부하로의 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로를 포함한다. 상기 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치의 전력 제어 방법은 상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하고, 상기 부하에 전달되는 전력을 감지하는 단계; 상기 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호에 의하여 발생한 부하 전압과 상기 부하 전류의 위상을 비교하는 단계; 및 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 느린 경우, 상기 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 증가시키고 구동 주파수를 증가시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 빠르고, 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 작은 경우, 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 증가시키고 구동 주파수를 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 빠르고, 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 큰 경우, 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 감소시키고 구동 주파수를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치는 직류 전원으로부터 부하 저항(R_L), 부하 인덕터(L_L) 및 부하 축전기(C_L)를 포함하는 부하로의 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로를 포함한다. 상기 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치의 전력 제어 방법은 상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하고, 상기 부하에 전달되는 전력을 감지하는 단계; 상기 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호에 의하여 발생한 부하 전압과 상기 부하 전류의 위상을 비교하는 단계; 및 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 빠른 경우, 상기 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 감소시키고 구동 주파수를 감소시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 느리고, 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 작은 경우, 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 감소시키고 구동 주파수를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 느리고, 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 큰 경우, 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 증가시키고 구동 주파수를 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 RF 전원은 수 MHz 영역에서 수 kW 내지 수십 kW의 전력을 시변 플라즈마 부하에 안정적으로 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 RF 전원은 시변 플라즈마 부하에 빠른 임피던스 매칭을 제공하여 대용량의 전류를 구동할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 개념도이다.
도 2는 도 1의 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 등가회로이다.
도 3은 도 1의 부하의 인덕터에 따른 부하 전류 및 부하 전압을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 부하의 인덕터에 따른 공명 주파수를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 부하의 인덕터에 따른 부하에서 소모되는 전력을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 회로도이다.
도 7은 도 6의 시간에 따른 신호를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 블록도이다.
도 9는 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치의 리딩 센싱 회로를 설명하는 도면이다.
도 10 및 도 11은 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치의 신호들을 나타내는 도면들이다.
도 12는 도 8의 주파수에 따른 파워 및 위상을 나타내는 도면들이다.
도 13은 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치에서, 부하 저항에 따른 전력을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치에서, 리드 저항에 따른 위상을 나타내는 도면이다.
도 15는 주파수에 따른 파워 및 위상을 나타내는 도면들이다.
도 16은 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 제어 방법을 설명하는 도면들이다.
도 18은 도 17의 전력 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치의 시간 지연에 따른 위상을 설명하는 도면이다.
도 20은 도 19의 시간 지연에 따른 위상을 변경하는 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풀-브리지 인버터를 채용한 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 개념도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리딩 센싱 회로를 나타내는 회로도이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리딩 센싱 회로를 나타내는 회로도이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리딩 센싱 회로를 나타내는 회로도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치의 전력 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.

플라즈마 소스(Plasma source)의 전기적인 부하 특성은 가스의 압력, 종류, 유량 등에 따라 큰 폭으로 변한다. 임피던스 매칭 네트워크(Impedance Matching network)은 일종의 공진형 탱크이기 때문에, 이러한 플라즈마 소스(plasma source)의 특성 변화는 파워를 급격하게 변동시킨다. 이를 해결하기 위한 기존의 방식은 가변 커패시터나 가변 인덕터를 임피던스 매팅 네트워크(Impedance matching network)에 포함시킨다. 이러한 구조는 부피가 크고 시스템의 복잡도를 증가시키며, 비용을 증가시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, "자체 발진 방식 (self-oscillating method)"을 RF 발생기 (RF generator)에 적용하여 적은 부피와 낮은 가격으로 간단하게 이를 해결할 수 있다. 자체 발진 방식을 3~5 MHz의 높은 주파수에서도 원활히 구현하기 위하여 공진형 진상 센싱 (lead-sensing)를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 부하는 유도 결합 플라즈마를 생성하는 유도 코일을 포함하는 유도성 부하일 수 있다. 상기 부하는 LC 공진 회로를 구성하기 위하여 임피던스 매칭 네트워크로써 직렬 연결된 고정 축전기를 포함할 수 있다. 상기 직렬 LC 공진 회로가 형성된 경우, 인버터는 최대 전력을 부하에 전달하고 임피던스가 정합될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 부하는 축전 결합 플라즈마를 생성하는 축전 전극을 포함하는 축전성 부하일 수 있다. 상기 부하는 LC 공진회로를 구성하기 위하여 임피던스 매칭 네트워크로써 직렬 연결된 고정 인덕터를 포함할 수 있다. 상기 직렬 LC 공진 회로가 형성된 경우, 인버터는 최대 전력을 부하에 전달하고 임피던스가 정합될 수 있다.

상기 인버터는 한 쌍의 스위치 또는 쵸퍼를 포함한다. 상기 한 쌍의 쵸퍼는 동시에 턴온(turn-on)되지 않도록 제어된다. 제어부는 부하에 흐르는 부하 전류를 실시간으로 감지하여, 부하 전류가 영을 가로지는 순간 한 쌍의 쵸퍼를 스위칭하면, 부하 전류와 부하 전압은 영 위상을 가지며, 동작 주파수는 직렬 공진 주파수를 가진다.

한편, 상기 직렬 LC 부하 공진 회로가 형성된 경우, 부하 전류를 이용하여 스위칭 구동 신호를 생성하면, 상기 스위칭 구동 신호는 논리회로에 의한 시간 지연을 구비하므로, 직렬 공명 주파수에서 자체 발진하기 위하여 상기 부하 전류는 리드 위상을 제공하는 리딩 위상 센싱 회로부를 통하여 처리된다. 상기 리딩 위상은 상기 논리회로에 의한 시간 지연을 보상하거나 추가적으로 지연 위상을 제공하도록 설정될 수 있다.

한편, 설정된 전력을 부하에 전달하기 위하여, 구동 주파수(또는 위상)은 의도적으로 상기 직렬 LC 공진 회로의 공진 주파수에서 약간 벗어나도록 설정될 수 있다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예와 결과 등에 대해 설명하고자 한다. 이하의 실시 예와 결과는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 개념도이다.

도 2는 도 1의 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 등가회로이다.

도 3은 도 1의 부하의 인덕터에 따른 부하 전류 및 부하 전압을 나타내는 도면이다.

도 4는 도 1의 부하의 인덕터에 따른 공명 주파수를 나타내는 도면이다.

도 5는 도 1의 부하의 인덕터에 따른 부하에서 소모되는 전력을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 5를 참조하면, 라디오 주파수 전력 발생 장치(100)는 직류 전원(110); 상기 직류 전원(110)으로부터 부하 저항(134a), 부하 인덕터(134b) 및 부하 축전기(132)를 포함하는 부하(131)에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로(120); 및 상기 부하(131)에 흐르는 부하 전류(i_L(t))를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로(120)를 구동하는 제어부(140)를 포함한다. 상기 제어부(140)는 상기 부하 인덕터(134b) 및 상기 부하 축전기(132)에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 스스로 맞추도록 자체 진동시킨다.

플라즈마 소스(134)는 유도 결합 플라즈마를 형성하고, 부하 인덕터(134b)와 부하 저항(134a)으로 표시될 수 있다. 상기 부하 인덕터(134b)는 시변될 수 있다. 상기 부하 저항(134a)은 시변될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 플라즈마 소스(134)는 축전 결합 플라즈마를 형성하고, 부하 축전기와 부하 저항으로 표시될 수 있다. 상기 부하 축전기는 시변될 수 있다. 상기 부하 저항은 시변될 수 있다.

상기 임피던스 매칭 네트워크는 고정 부하 축전기(132)를 포함하고, 상기 플라즈마 소스(134)에 직렬 연결되어, 전체적으로, 직렬 연결된 LCR 회로를 구성할 수 있다. 상기 부하(131)는 직렬 연결된 고정 축전기(132), 부하 인덕터(134b), 및 부하 저항(134a)을 포함할 수 있다.

직류 전원(110)은 정류기(111), 차단기(circuit breaker) 및 노이즈 필터(noise filter, 112), 한 쌍의 축전기(113)를 포함할 수 있다. 상기 정류기(111)는 3 상 전원을 공급받아 다이오드 정류 회로를 통하여 반파 정류(half-wave rectified)또는 전파 정류(full-wave rectified)될 수 있다. 상기 한 쌍의 축전기(114)는 서로 직렬 연결되고, 직렬 연결된 축전기의 일단은 접지되고, 다른 일단은 접지 대비 수백 볼트의 최대 전원 전압(2V_DD)에 연결될 수 있다.

직류 전원(110)은 제1 구동 전압원과 제2 구동 전압원을 포함할 수 있다. 상기 제1 구동 전압원은 최대 전원 전압의 반을 제공하고, 제2 구동 전압원은 최대 전원 전압의 다른 반을 제공할 수 있다. 제2 구동 전압원은 접지와 제1 단자 사이에 구동 전압(V_DD)을 인가할 수 있다.

상기 스위치 회로(120)는 한 쌍의 스위치(122a,122b)를 포함할 수 있다. 상기 스위치 회로(120)는 직류를 교류로 변경하는 인버터일 수 있다. 상기 스위치 회로는 반파 브리지 인버터 또는 전파 브리지 인버터일 수 있다.

상기 한 쌍의 스위치는 제1 스위치(122a) 및 제2 스위치(122b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 스위치(122a)는 트렌지스터와 제1 스위치 게이트 구동부를 포함할 수 있다. 제1 스위치 게이트 구동부는 제1 스위치 게이트 신호(S_A)를 상기 트렌지스터의 게이트에 제공하여 스위칭할 수 있다.

상기 제2 스위치(122b)는 트렌지스터와 제2 스위치 구동부를 포함할 수 있다. 제2 스위치 게이트 구동부는 제2 스위치 게이트 신호(S_B)를 상기 트렌지스터의 게이트에 제공하여 스위칭할 수 있다.

상기 한 쌍의 스위치(122a,122b)는 접지와 최대 전원 전압(2V_DD) 사이에 서로 직렬 연결될 수 있다.

부하(131)의 일단은 상기 제1 스위치와 제2 스위치의 접속단( 또는 제2 단자, N2)에 연결되고, 상기 부하의 타단은 제1 구동 전압원과 제2 구동 전압원의 접속단 (또는 제1 단자, N1)에 연결될 수 있다. 상기 부하(131)는 직렬 연결된 부하 축전기, 가변 부하 인덕터, 및 가변 부하 저항을 포함할 수 있다. 상기 부하 축전기는 임피던스 매칭 네트워크로 동작할 수 있다.

상기 제1 스위치(122a)와 상기 제2 스위치(122b)는 상기 부하에 흐르는 부하 전류(i_L(t))가 영 지점을 지나는 경우 스위칭될 수 있다. 이에 따라, 상기 부하 저항(R) 에 최대의 전력이 전달되는 경우, 스위칭은 부하 LC 회로의 공진 주파수와 정확히 맞을 수 있다. 이 경우, 부하 전류(i_L(t))와 부하 전압(v_L(t))은 위상이 일치할 수 있다.

부하 저항이 일정하고, 부하 인덕터의 인덕턴스가 변하는 경우, 공명 주파수는 변경되고, 공명 주파수에 따라 스위치는 스위칭될 수 있다. 상기 부하 저항에 전달되는 전력은 일정할 수 있다.

한편, 부하 저항이 변하는 경우, 공명 주파수는 일정하나, 부하 저항에서 소모되는 전력이 변경될 수 있다. 이에 따라, 부하 저항에서 소모되는 전력을 일정하게 유지하기 위하여 구동 주파수는 공명 주파수로부터 의도적으로 변경될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 회로도이다.

도 7은 도 6의 시간에 따른 신호를 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 라디오 주파수 전력 발생 장치(100a)는 직류 전원(110); 상기 직류 전원으로부터 부하 저항(134a), 부하 인덕터(134b) 및 부하 축전기(132)를 포함하는 부하에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로(120); 및 상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로(120)를 구동하는 제어부(140)를 포함한다. 상기 제어부(140)는 상기 부하 인덕터 및 상기 부하 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 스스로 맞추도록 자체 진동시킨다.

상기 제어부(140)는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기(141); 상기 변류기의 2차 코일에 연결된 변류 저항(142); 상기 변류 저항에 유도된 전압 신호와 상기 접지를 비교하는 비교기(143); 상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부(144)를 포함한다.

변류기(141)는 상기 부하(131)와 상기 제1 단자(N1) 사이에 배치되고 1차 코일 및 2 차 코일을 포함할 수 있다. 상기 변류기(141)의 권선비는 1:n이고, 상기 2차 코일의 권선수(n)는 수 내지 수십일 수 있다. 상기 변류기의 1차 코일은 동축 구조의 전송선에서 접지된 외측 도선이 제거된 구조일 수 있다. 상기 변류기(141)는 토로이드 형상의 자성체에 2차 코일이 감긴 구조일 수 있다. 상기 변류기의 코일들은 자속이 서로 반대 방향으로 형성되도록 서로 반대 방향으로 감길 수 있다.

변류 저항(142)은 상기 변류기의 2차 코일의 양단 사이에 연결될 수 있다. 상기 변류 저항에 유도된 전압 신호(v_S(t))는 상기 부하 전류(i_L(t)), 2차 코일의 권선수(n), 및 변류 저항(Rs)에 비례하고 동위상일 수 있다.

상기 비교기(143)는 상기 부하 전류가 양의 값을 가진 경우, 하이(HIGH) 신호를 출력하고, 상기 부하 전류가 음의 값을 가진 경우 로우(LOW) 신호를 생성할 수 있다.

스위치 구동부(144)는 상기 비교기(143)의 출력 신호를 제공받아 처리하는 논리회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스위치 구동부(144)는 입력과 출력의 전기적 경로를 차단하는 아이솔레이터 및 논리 인버터를 포함할 수 있다. 상기 스위치 구동부(144)는 시간 지연을 유발할 수 있다. 상기 스위치 구동부(144)는 제1 스위치를 구동하는 제1 스위치 구동 신호(S_A) 및 제2 스위치를 구동하는 제2 스위치 구동신호(S_B)를 생성할 수 있다. 상기 제2 스위치 구동 신호는 상기 제1 스위치 구동 신호를 반전하여 형성될 수 있다.

한편, 자체 발진 방식을 4 MHz와 같은 고주파 상황에서 적용하게 되면, 스위치 구동부(144)의 연산 처리 속도에 의해 i_L(t)과 v_L(t)의 위상이 서로 크게 어긋날 수 있다.

상기 스위치 구동부(144)에서 시간 지연(t_delay)이 발생한 경우, 상기 스위치 구동 신호는 상기 부하 전류와 동위상으로 동작하지 않을 수 있다. 이에 따라, 전력 발생 장치는 최대 전력을 부하에 전달할 수 없다. 따라서, 상기 스위치 구동 신호(S_A, S_B)를 상기 부하 전류와 동위상으로 동작시키거나 원하는 위상을 제공도록 위상을 변경하는 리딩 센싱 회로가 요구된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 블록도이다.

도 9는 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치의 리딩 센싱 회로를 설명하는 도면이다.

도 10 및 도 11은 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치의 신호들을 나타내는 도면들이다.

도 12는 도 8의 주파수에 따른 파워 및 위상을 나타내는 도면들이다.

도 13은 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치에서, 부하 저항에 따른 전력을 나타내는 도면이다.

도 14는 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치에서, 리드 저항에 따른 위상을 나타내는 도면이다.

도 15는 주파수에 따른 파워 및 위상을 나타내는 도면들이다.

도 16은 도 8의 라디오 주파수 전력 발생 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 8 내지 도 16을 참조하면, 라디오 주파수 전력 발생 장치(200)는 직류 전원(110); 상기 직류 전원으로부터 부하 저항, 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 부하(131)에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로(120); 및 상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로를 구동하는 제어부(240)를 포함한다. 상기 제어부(240)는 상기 부하 인덕터 및 상기 부하 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 스스로 맞추도록 자체 진동시킨다.

상기 제어부(240)는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 시변 부하의 부하 전류를 감지는 변류기(141); 상기 변류기의 2차측에 연결된 변류 저항(142); 상기 변류 저항(142)에 병렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 리드 축전기(244a), 리드 인덕터(244b) 및 리드 가변 저항(244c)를 포함하고, 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로(244); 음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 직렬 연결된 상기 리드 인덕터(244b)와 상기 리드 가변 저항(244c)에 인가된 리딩 전압 신호(V_SL(t))에 연결되는 비교기(143); 상기 비교기(143)의 출력 신호를 제공받아 위상 지연(t_delay)을 가지고 상기 스위치 구동 신호(S_A, S_B)를 생성하는 스위치 구동부(245); 및 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부(248)를 포함한다.

변류기(141)는 상기 부하(131)와 상기 제1 단자(N1) 사이에 배치되고 1차 코일 및 2차 코일을 포함할 수 있다. 상기 변류기(141)의 권선비는 1:n이고, 상기 2차 코일의 권선수(n)는 수 내지 수십일 수 있다. 상기 변류기의 1차 코일은 동축 구조의 전송선에서 접지된 외측 도선이 제거된 구조일 수 있다. 상기 변류기(141)는 토로이드 형상의 자성체에 2차 코일이 감긴 구조일 수 있다. 상기 변류기의 코일들은 자속이 서로 반대 방향으로 형성되도록 서로 반대 방향으로 감길 수 있다. 상기 변류기의 2차 코일의 일단은 접지될 수 있다.

변류 저항(142)은 상기 변류기(141)의 2차 코일의 양단 사이에 연결될 수 있다. 상기 변류 저항에 유도된 전압 신호(v_S(t))는 상기 부하 전류(i_L), 변류 저항(Rs), 및 변류기의 2차 코일의 권선수(n)에 비례하고 동위상일 수 있다.

리딩 센싱 회로(244)는 상기 변류 저항(142)에 병렬 연결되고 서로 직렬 연결된 리드 축전기(244a), 리드 인덕터(244b), 및 리드 가변 저항(244c)을 포함할 수 있다. 서로 직렬 연결된 리드 인덕터(244b)와 리드 저항(244c)으로 구성된 회로의 양단은 비교기(143)의 양의 입력과 음의 입력에 각각 접속될 수 있다. 리딩 전압 신호(v_SL)는 상기 리드 축전기(244a)와 상기 리드 인덕터(244b)의 접속단(N3)의 신호일 수 있다. 상기 리딩 전압 신호(v_SL)는 리딩 위상을 가질 수 있다.

상기 리딩 위상은 다음과 같이 표시될 수 있다.

상기 리딩 센싱 회로(244)는 부하 전류가 음의 값에서 양의 값을 변경되는 영 지점을 기준으로 리딩 시간(t_lead)을 가질 수 있다. 상기 리딩 시간(t_lead)은 상기 리딩 위상에 비례할 수 있다.

비교기(143)는 상기 리딩 전압 신호(v_SL)를 양의 입력으로 제공받고, 접지 신호를 음의 입력으로 제공받아, 상기 리딩 전압 신호(v_SL)가 양의 값을 가지는 경우 하이(HIGH) 신호를 출력하고, 상기 리딩 전압 신호(v_SL)가 음의 값을 가지는 경우 로우(LOW) 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 상기 비교기(143)의 출력 신호가 로우(LOW) 상태에서 하이(HIGH) 상태로 변경되는 시간은 상기 부하 전류가 음의 값에서 양의 값을 변경되는 영 지점을 기준으로 리딩 시간(t_lead) 또는 리딩 위상을 가질 수 있다.

상기 비교기(143)의 출력 신호는 스위치 구동부(245)에 제공될 수 있다. 상기 스위치 구동부(245)는 한 쌍의 아이솔레이터를 포함할 수 있다. 상기 비교기의 출력 신호는 분기되어 제1 아이솔레이터(246a) 및 제2 아이솔레이터(246b)에 제공될 수 있다.

제1 아이솔레이터(246a)의 출력 신호는 논리 버퍼 회로(247)에 제공되고, 제2 아이솔레이터(246b)의 출력 신호는 논리 인버터 회로(247)에 제공된다. 상기 논리 버퍼 회로(247a)의 출력은 제1 스위치(122a)의 제1 스위치 게이트 구동부(124a)에 제공되고, 상기 논리 인버터 회로(247b)의 출력은 제2 스위치(122b)의 제2 스위치 게이트 구동부(124b)에 제공된다. 상기 스위치 구동부(245)는 시간 지연(t_delay)을 발생시킬 수 있다. 상기 시간 지연(t_delay)은 비교기의 출력이 로우(LOW) 상태에서 하이(HIGH) 상태로 변경되는 시간을 기준으로 상기 스위치 구동부의 출력 신호가 로우(LOW) 상태에서 하이 상태(HIGH)로 변경되는 시간까지의 시간 간격일 수 있다.

만약, 시간 지연(t_delay)과 리딩 시간(t_lead)이 같다면, 상기 제1 스위치의 게이트 구동부(124a)의 출력 신호(S_A)는 동위상일 수 있다. 상기 제2 스위치의 게이트 구동부(124b)의 출력 신호(S_B)는 상기 제1 스위치의 게이트 구동부의 출력 신호(S_A)의 반대 신호일 수 있다.

상기 시간 지연(t_delay)이 리딩 시간(t_lead)보다 크다면, 부하 전압의 위상은 부하 전류의 위상보다 빠를 수 있다.

상기 비교기(143)의 출력은 상기 시간 지연(t_delay)은 추가적으로 시간 지연을 제공하는 시간 지연 제공부(249)에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 시간 지연 제공부(249)는 리드 가변 저항(244c)을 가변하지 않고 상기 시간 지연(t_delay)을 변경하여 전력 및 구동 주파수를 제어할 수 있다.

부하(131)는 직렬 LC 공명 회로를 구성한다. 따라서, 구동 주파수에 따라, 상기 부하 저항에서 소모되는 전력은 공명 주파수에서 최대치를 가진다. 또한, 상기 LC 공명회로의 위상은 구동 주파수에 따라 아크탄젠트(arctan) 함수 형태를 가진다. 공명 주파수에서, 상기 LC 부하 공명회로의 위상은 영일 수 있다.

한편, 상기 리딩 센싱 회로는 직렬 공명회로를 구성하며 리딩 위상을 제공하고, 리딩 위상은 구동 주파수에 따라 음의 기울기를 가진 직선에 근접할 수 있다.

따라서, 상기 LC 부하 공명회로의 위상과 상기 리딩 센싱 회로의 리딩 위상이 서로 교차하는 지점에서 구동 주파수가 결정될 수 있다.

만약, 상기 스위치 구동부가 시간 지연(t_delay)을 포함하면, 공명 조건에서 구동 주파수는 다음과 같은 조건을 만족할 수 있다.

여기서, ω는 구동 각주파수이고, L_L은 부하 인턱터의 인턱턴스, C_L은 부하 축전기의 정전용량, R_L은 부하 저항이다. L은 리드 인턱터의 인덕턴스이고, C는 리드 축전기의 정전용량이고, R은 리드 가변 저항의 저항값이다. t_delay는 스위치 구동부의 시간 지연이다.

예를 들어, 미지수는 구동 각주파수와 리드 가변 저항일 수 있다. 따라서, 위의 조건을 충족하는 구동 각주파수와 리드 가변 저항이 결정될 수 있다.

예를 들어, 미지수는 구동 각주파수와 시간 지연일 수 있다. 따라서, 위의 조건을 충족하는 구동 각주파수와 시간 지젼이 결정될 수 있다.

위의 수하식에서 첫째 항은 부하의 공진회로에 의한 위상이고, 둘째 항과 셋째 항은 리딩 센싱 회로에 의한 위상이고, 마지막 항은 시간 지연에 의한 위상이다.

도 12(c)를 참조하면, 리드 저항(R)이 가변인 경우, 리드 저항(R)이 증가하는 경우, 위상의 y축 절편이 감소할 수 있다. 상기 LC 부하 공명회로의 위상이 영이 되도록, 상기 리드 저항이 변경될 수 있다. 이에 따라, 상기 부하는 LC 공명 주파수에서 동작하고, 최대의 전력을 부하에 전달할 수 있다.

도 13을 참조하면, 부하 저항(R_L)이 시변인 경우, 출력 전력은 부하 저항의 증가함에 따라 반비례하여 감소한다. 실선은 공명 조건을 충족하는 경우이다. 점선은 공명 조건을 충족하지 않는 경우이다.

설정 기준 파워(P_REF)가 현재 파워보다 작은 경우(A 지점), 현재의 위치가 공명 조건을 충족하면, 공명 조건을 만족하지 못하도록 위상을 변경하여 비공명 조건에서 설정 기준 파워(B 지점)에 도달할 수 있다. 이를 위하여, 리드 가변 저항(R)은 감소하며, 이에 따라 구동 주파수가 증가하고, 위상이 증가한다.

한편, 상기 부하 저항(R_L)이 증가하여 설정 기준 파워(P_REF)가 현재 파워보다 큰 경우(C 지점), 현재 위치가 공명 조건을 충족하지 못하면, 공명 조건을 충족하도록 위상을 변경하여 공명 조건(D 지점)에서 최대한 설정 기준 파워에 근접하도록 동작될 수 있다. 이를 위하여 리드 가변 저항(R)이 증가하고, 이에 따라 구동 주파수가 감소하고, 위상이 감소한다.

수학식 2를 참조하면, 총 위상 차이는 부하의 위상, 리딩 센싱 회로의 리딩 위상, 및 시간 지연에 의한 위상으로 표시된다.

도 14를 참조하면, 부하의 위상이 양의 값을 가지면, 부하 전압의 위상이 부하 전류의 위상보다 빠르다. 한편, 부하의 위상이 음의 값을 가지면, 부하 전압의 위상이 부하 전류의 위상보다 느리다. 부하의 위상의 부호는 부하 전류(i_L(t))와 스위치 구동 신호(

))를 비교하여 생성할 수 있다.

부하의 위상이 음의 값을 가지면, 리드 저항(R)을 감소시켜 양의 위상 영역으로 이동시킨다. 리드 저항을 감소시키면, 상기 부하의 위상은 증가하며, 구동 주파수가 증가된다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 부하의 위상이 양의 값을 가지면, 제1 모드와 제2 모드로 동작할 수 있다. 즉, 제1 모드(A-B지점)는 현재의 파워가 설정 기준 파워보다 큰 경우이다. 제1 모드인 경우, 부하의 위상을 인위적으로 증가시켜 공명 조건에서 벗어나게 한다. 부하의 위상은 현재의 파워가 설정 기준 파워와 동일할 때 까지 변경한다. 구체적으로, 리드 저항(R)을 감소시키면, 부하의 위상이 증가하고, 구동 주파수가 증가한다.

제2 모드(C-D 지점)는 현재의 파워가 설정 기준 파워보다 작은 경우이다. 제2 모드인 경우, 부하의 위상을 인위적으로 감소시켜 공명 조건에서 근접하도록 변경한다. 부하의 위상은 현재의 파워가 설정 기준 파워에 최대로 근접할 때 까지 변경한다. 구체적으로, 리드 저항(R)을 증가시키면, 부하의 위상이 감소하고, 구동 주파수가 감소한다.

상기 전력 제어부(248)는 상기 부하 전류(i_L(t))를 입력단(D)으로 제공받고 상기 스위칭 구동 신호(S_A)의 반전(

)을 클럭 신호를 제공받아 출력단으로 출력하는 플립플롭(248c)을 포함할 수 있다. 상기 플립플롭의 상기 출력단의 신호가 로우(LOW)인 경우에 상기 리드 가변 저항(R)을 감소시킬 수 있다. 플립플롭의 입력단(D)은 부하 전류를 제공받고, 플립플롭의 클락(CLOCK)은 상기 제1 스위치의 게이트 구동 신호의 반전(

)을 제공받을 수 있다. 즉, 상기 제1 스위치의 게이트 구동 신호의 반전(

)은 상기 제1 스위치의 게이트 구동 신호(

)가 꺼지는 순간에, 부하 전류의 상태를 출력할 수 있다. 상기 플립플롭은 부하 전압 대비 부하 전류의 위상을 감지할 수 있다. D-플립 플롭의 출력(Q)가 하이(HIGH) 상태인 경우, 부하 전압의 위상은 상기 부하 전류의 위상보다 빠르다. 즉, 부하의 위상이 양의 값을 가진다.

한편, D-플립 플롭의 출력(Q)가 로우(LOW) 상태인 경우, 부하 전압의 위상은 상기 부하 전류의 위상보다 느리다. 즉, 부하의 위상이 음의 값을 가진다.

상기 전력 제어부(248)는 파워 비교기(248a)를 포함할 수 있다. 상기 파워 비교기(248a)는 설정 기준 전력(P_REF)을 음의 입력으로 제공받고 현재의 파워(P_L)를 양의 입력으로 제공받아 현재의 파워가 설정 기준 전력보다 큰 경우, 하이(HIGH) 상태를 출력할 수 있다. 현재의 파워(P_L)는 전력 측정부(113)에 의하여 측정될 수 있다. 상기 전력 측정부(113)는 직류 전원(110)와 스위칭 회로(120) 사이에 배치될 수 있다.

상기 파워 비교기(248a)의 출력은 보조 전력 제어부(248b)에 제공될 수 있다. 상기 보조 전력 제어부(248b)는 FPGA(field programmable gate array)로 구성될 수 있다. 상기 보조 전력 제어부(248b)는 상기 플립 플롭의 출력 신호를 제공받아 부하의 위상이 음의 값을 가진 경우, 리드 저항(R)을 감소시켜 양의 위상 영역으로 이동시킨다. 리드 저항(R)을 감소시키면, 상기 부하의 위상은 증가하며, 구동 주파수가 증가된다.

상기 보조 전력 제어부(248b)는 상기 플립 플롭(248c)의 출력 신호를 제공받아 부하의 위상이 양의 값을 가진 경우 제1 모드와 제2 모드 중에서 어느 하나로 동작할 수 있다. 제1 모드(A-B지점)는 현재의 파워가 설정 기준 파워보다 큰 경우이다. 제1 모드인 경우, 부하의 위상을 인위적으로 증가시켜 공명 조건에서 벗어나게 한다. 부하의 위상은 현재의 파워가 설정 기준 파워와 동일할 때 까지 변경한다. 구체적으로, 리드 저항을 감소시키면, 부하의 위상이 증가하고, 구동 주파수가 증가한다. 제2 모드(C-D 지점)는 현재의 파워가 설정 기준 파워보다 작은 경우이다. 제2 모드인 경우, 부하의 위상을 인위적으로 감소시켜 공명 조건에서 근접하도록 변경한다. 부하의 위상은 현재의 파워가 설정 기준 파워에 최대로 근접할 때 까지 변경한다. 구체적으로, 리드 저항을 증가시키면, 부하의 위상이 감소하고, 구동 주파수가 감소한다.

이하, 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치의 동작 방법이 개시된다.

자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치(200)는 직류 전원(110)으로부터 부하 저항(R_L), 부하 인덕터(L_L) 및 부하 축전기(C_L)를 포함하는 부하로의 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로(120)를 포함한다. 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치(200)는 외부로부터 설정 기준 전력(P_REF)을 제공받고, 설정된 지연 시간(t_delay)을 가진다(S110).

변류기(141)는 상기 부하에 흐르는 부하 전류(i_L(t))를 감지하고, 전력 측정부(113)는 상기 부하에 전달되는 전력(P_L(t))을 감지한다(S112).

플립 플롭(248c)은 상기 스위치 회로(120)를 구동하는 스위치 구동 신((

)에 의하여 발생한 부하 전압(v_L(t))과 상기 부하 전류(i_L(t))의 위상을 비교한다(S115).

전력 제어부(248)는 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 느린 경우(S115), 상기 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 증가시키고 구동 주파수를 증가시킨다. 구체적으로, 상기 전력 제어부(248)는 리딩 위상 센싱부(244)의 리드 가변 저항(244c)을 감소시키도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 부하의 위상이 양의 값을 가지도록 위상을 증가시키고 구동 주파수를 증가시킨다(S116). 이어서, 제어부(240)는 스위치 구동 신호(S_A, S_B)를 생성한다.

전력 제어부(248)는 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 빠르고(S115), 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 작은 경우(S117), 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 증가시키고 구동 주파수를 증가시킨다. 구체적으로, 상기 전력 제어부(248)는 리딩 위상 센싱부의 리드 가변 저항(244c)을 감소시키도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 현재 전력을 감소시키도록 위상 차이를 증가시키고 구동 주파수를 증가시킨다(S119). 이어서, 제어부(240)는 스위치 구동 신호(S_A, S_B)를 생성한다.

전력 제어부(248)는 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 빠르고(S115), 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 큰 경우(S117), 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 감소시키고 구동 주파수를 감소시킨다. 구체적으로, 상기 전력 제어부(248)는 리딩 위상 센싱부의 리드 가변 저항을 증가시키도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 현재 전력을 증가시키도록 위상 차이를 감소시키고 구동 주파수를 감소시킨다(S118). 이어서, 제어부(240)는 스위치 구동 신호(S_A, S_B)를 생성한다.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 제어 방법을 설명하는 도면들이다.

도 18은 도 17의 전력 제어 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 16에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 파워는 V²/R에 의하여 부하 저항이 증가함에 따라 반비례하여 감소한다. 부하 전압의 위상이 부하 전류의 위상보다 빠르고(S115), 현재 파워가 설정 기준 파워보다 작은 경우(S117), 직류 전원의 인가 전압(V_DD)을 증가시키어 파워를 제어할 수 있다(S118a).

이어서, 제2 모드는 현재의 파워가 설정 기준 파워보다 작은 경우이다. 제2 모드인 경우, 부하의 위상을 인위적으로 감소시켜 공명 조건에서 근접하도록 변경한다(S118). 부하의 위상은 현재의 파워가 설정 기준 파워에 최대로 근접할 때 까지 변경한다. 구체적으로, 리드 저항을 증가시키면, 총 위상이 감소하고, 구동 주파수가 감소한다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치의 시간 지연에 따른 위상을 설명하는 도면이다.

도 20은 도 19의 시간 지연에 따른 위상을 변경하는 흐름도이다. 도 8에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.

도 19 및 도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 라디오 주파수 전력 발생 장치는 도 8에서 설명한 라디오 주파수 전력 발생 장치와 유사하다. 구동 주파수를 변경하기 위하여, 리딩 센싱 회로의 리드 가변 저항을 사용하지 않고, 지연 시간 제공부가 지연 시간(t_delay)을 가변하여 전력을 공급할 수 있다.

라디오 주파수 전력 발생 장치(200)는 직류 전원; 상기 직류 전원으로부터 시변 부하 저항(R_L), 시변 부하 인덕터(L_L) 및 부하 축전기(C_L)를 포함하는 시변 부하로의 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및 상기 시변 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 상기 스위치를 구동하는 제어부를한다. 상기 제어부는 상기 시변 부하의 부하 전류를 감지는 변류기; 상기 변류기의 2차측에 연결된 변류 저항; 및 상기 변류기의 2차측에 연결된 리딩 센싱 회로를 포함한다. 상기 리딩 센싱회로는 상기 변류기의 2차측에 직렬 연결된 리드 축전기(C); 및 상기 리드 축전기와 접지 사이에 서로 직렬 연결된 리드 인덕터(L) 및 리드 저항(R)을 포함한다.

상기 제어부는

위의 조건을 만족하는 각주파수(ω)에서 동작한다. 지연 시간(t_delay)은 상기 제어부에서 상기 스위치를 구동하는 스위치 구동 신호를 생성하기 위하여 발생한 지연 시간일 수 있다.

상기 부하 전압에 대하여 상기 부하 전류의 위상이 빠른 경우(S115), 상기 지연 시간을 감소시킨다(S216). 이에 따라, 부하의 위상이 증가하고, 구동 주파수가 증가한다.

상기 부하 전압에 대하여 상기 부하 전류의 위상이 느리고(S115), 상기 설정 기준 파워가 상기 부하 전력보다 큰 경우(S117), 상기 지연 시간을 증가시킨다(S218).

상기 부하 전압에 대하여 상기 부하 전류의 위상이 느리고(S115), 상기 설정 기준 파워가 상기 부하 전력보다 작은 경우(S117), 상기 지연 시간을 감소시킨다(S219). 이에 따라, 부하의 위상이 증가하고, 구동 주파수가 증가한다.

상기 지연 시간(t_delay)은 지연 시간 제공부(249)에 의하여 가변될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 리드 저항(R)은 가변 저항을 사용하 추가적으로 부하의 위상을 변경할 수 있다.

도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풀-브리지 인버터를 채용한 라디오 주파수 전력 발생 장치를 설명하는 개념도이다.

도 21을 참조하면, 라디오 주파수 전력 발생 장치는 직류 전원; 상기 직류 전원으로부터 시변 부하 저항, 시변 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 시변 부하에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및 상기 시변 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로를 구동하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 시변 부하 인덕터 및 상기 부하 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 스스로 맞추도록 자체 진동시킨다.

직류 전원(210)은 정류기, 차단기(circuit breaker) 및 노이즈 필터(noise filter)를 포함할 수 있다. 상기 정류기는 3 상 전원을 공급받아 다이오드 정류 회로를 통하여 반파 정류(half-wave rectified)또는 전파 정류(full-wave rectified)될 수 있다. 상기 직류 전원은 접지 대비 수백 볼트의 최대 전원 전압(V_DD)에 연결될 수 있다.

상기 스위치 회로(320)는 전압형 풀 브리지 인버터일 수 있다. 상기 스위치 회로는 제1 내지 제4 스위치를 포함한다. 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 접지와 전원단 사이에 서로 직렬로 연결될 수 있다. 상기 제2 스위치는 접지에 접속될 수 있다.

또한, 제3 스위치 및 제4 스위치는 접지와 전원단 사이에 서로 직렬로 연결될 수 있다. 제4 스위치는 접지에 접속될 수 있다.

제1 내지 제4 스위치(320a~320d) 각각은 트렌지스터 및 게이트 구동부를 포함할 수 있다.

부하(131)는 상기 제1 스위치와 제2 스위치의 접속단(N1)과 상기 제3 스위치와 제4 스위치의 접속단(N2) 사이에 연결될 수 있다.

상기 제1 스위치(320a)와 상기 제4 스위치(320d)는 제1 스위치 구동 신호(S_A)에 의하여 동시에 구동될 수 있다. 상기 제2 스위치(320b)와 상기 제4 스위치(320d)는 제2 스위치 구동 신호(S_B)에 의하여 동시에 구동될 수 있다.

전력 제어 방법은 위의 실시예에서 설명한 것과 동일하다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 스위치 회로(320)는 전류형 하프 브리지 인버터, 또는 전류형 풀 브리지 인버터로 변형될 수 있다.

도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리딩 센싱 회로를 나타내는 회로도이다.

도 22를 참조하면, 라디오 주파수 전력 발생 장치(100)는 직류 전원(110); 상기 직류 전원(110)으로부터 부하 저항(134a), 부하 인덕터(134b) 및 부하 축전기(132)를 포함하는 부하(131)에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로(120); 및 상기 부하(131)에 흐르는 부하 전류(i_L(t))를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로(120)를 구동하는 제어부(140)를 포함한다. 상기 제어부(340)는 상기 부하 인덕터(134b) 및 상기 부하 축전기(132)에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 스스로 맞추도록 자체 진동시킨다.

상기 제어부(340)는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기(141); 상기 변류기의 상기 2차 코일에 연결된 변류 저항(142); 상기 변류기의 2차 코일에 병렬 연결되고 서로 직렬 연결된 리드 축전기(344a), 리드 인덕터(344b) 및 리드 가변 저항(344c)을 포함하고 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로(344); 음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 상기 리드 가변 저항 또는 상기 리드 인덕터에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기(143); 상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부(245); 및 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부(248)를 포함한다.

다시, 도 9를 참조하면, 변류 저항과 LRC 직렬회로는 변류기의 2차측에 연결되고, LR의 양단은 비교기에 연결되었다. 이러한 연결은 부하 전류의 위상을 리드하되 그 양을 90도 보다 더 크게할 수 있다. 따라서, 비교기 후단에 배치된 스위치 구동부에 의한 이미 설정된 시간 지연이 크게 발생하더라도, 부하 전압이 부하 전류보다 빠른 양의 위상을 제공할 수 있다.

도 22를 참조하면, 반드시 90도 이상의 위상을 요구하지 않는 경우에는 리드 가변 저항의 양단이 비교기에 연결되고어 리딩 위상을 제공할 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 리딩 위상은 상기 리드 인덕터의 양단이 비교기에 연결될 수 있다.

도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리딩 센싱 회로를 나타내는 회로도이다.

도 23을 참조하면, 라디오 주파수 전력 발생 장치(100)는 직류 전원(110); 상기 직류 전원(110)으로부터 부하 저항(134a), 부하 인덕터(134b) 및 부하 축전기(132)를 포함하는 부하(131)에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로(120); 및 상기 부하(131)에 흐르는 부하 전류(i_L(t))를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로(120)를 구동하는 제어부(140)를 포함한다. 상기 제어부(440)는 상기 부하 인덕터(134b) 및 상기 부하 축전기(132)에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 스스로 맞추도록 자체 진동시킨다.

상기 제어부(440)는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기(141); 상기 변류기의 2차 코일에 연결되고 서로 병렬 연결된 리드 축전기(444a), 리드 인덕터(444b) 및 리드 가변 저항(444c)을 포함하고 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로(444); 음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 상기 리드 가변 저항에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기(143); 상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부(245); 및 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부(248)를 포함한다.

도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리딩 센싱 회로를 나타내는 회로도이다.

도 24를 참조하면, 라디오 주파수 전력 발생 장치(100)는 직류 전원(110); 상기 직류 전원(110)으로부터 부하 저항(134a), 부하 인덕터(134b) 및 부하 축전기(132)를 포함하는 부하(131)에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로(120); 및 상기 부하(131)에 흐르는 부하 전류(i_L(t))를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로(120)를 구동하는 제어부(140)를 포함한다. 상기 제어부(540)는 상기 부하 인덕터(134b) 및 상기 부하 축전기(132)에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 스스로 맞추도록 자체 진동시킨다.

상기 제어부(540)는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기(141); 상기 변류기의 2차 코일에 연결되고 서로 병렬 연결된 리드 인덕터(544b) 및 리드 가변 저항(544c)을 포함하고 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로(544); 음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 상기 리드 가변 저항에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기(143); 상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부(245); 및 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부(248)를 포함한다.

도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치의 전력 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 25를 참조하면, 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치는 직류 전원으로부터 부하 저항(R_L), 부하 인덕터(L_L) 및 부하 축전기(C_L)를 포함하는 부하로의 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로를 포함한다. 상기 자체 공진 라디오 주파수 전력 발생 장치의 전력 제어 방법은 상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하고, 상기 부하에 전달되는 전력을 감지하는 단계(S112); 상기 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호에 의하여 발생한 부하 전압과 상기 부하 전류의 위상을 비교하는 단계(S215); 및 상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 빠른 경우, 상기 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 감소시키고 구동 주파수를 감소시키는 단계(S216)를 포함한다.

다시, 도 14 를 참조하면, 부하의 위상이 양의 영역(인덕티브 영역)에서 동작하도록 음의 위상인 경우 양의 위상을 가지도록 리드 가변 저항 (또는 시간 지연)을 감소시킬 수 있다.

다시, 도 25를 참조하면, 부하의 위상이 음의 영역(케페시티브 영역)에서 동작하도록 양의 위상인 경우 음의 위상을 가지도록 리드 가변 저항(또는 시간 지연)을 증가시킬 수 있다(S216).

상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 느리고, 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 작은 경우, 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 감소시키고 구동 주파수를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다(S219). 즉, 제1 모드에서 리드 가변 저항을 증가시키면, 위상이 감소하고, 구동 주파수가 감소한다.

상기 부하 전압의 위상이 상기 부하 전류의 위상보다 느리고, 설정 기준 전력이 현재의 전력보다 큰 경우, 스위치 회로를 구동하는 스위치 구동 신호와 상기 부하 전류 사이의 위상 차이를 증가시키고 구동 주파수를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다(S218). 즉, 제2 모드에서 리드 가변 저항을 감소시키면, 위상이 증가하고, 구동 주파수가 증가한다.

이상에서는 본 발명을 특정 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

100; 라디오 주파수 전력 발생 장치
110: 직류 전원
120: 스위치 회로
131: 부하
132: 부하 축전기
134a: 부하 저항
134b: 부하 인덕터
120: 스위치 회로
140: 제어부

Claims (31)

1. 직류 전원;
   상기 직류 전원으로부터 부하 저항, 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 부하에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및
   상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로를 구동하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 부하 인덕터 및 상기 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 상기 직렬 공명 주파수에 스스로 맞추도록 자체 진동시키고,
   상기 제어부는:
   1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기;
   상기 변류기의 2차 코일에 연결된 변류 저항;
   상기 변류 저항에 병렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 리드 축전기, 리드 인덕터 및 리드 가변 저항를 포함하고, 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로;
   음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 직렬 연결된 상기 리드 인덕터와 상기 리드 가변 저항의 전체에 걸쳐 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기;
   상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및
   상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는:
   상기 부하에 인가되는 부하 전압에 대하여 상기 부하 전류의 위상이 빠른 경우, 상기 리드 가변 저항을 감소시키는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
4. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
   설정 파워가 상기 부하 전력보다 큰 경우, 상기 리드 가변 저항은 증가하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
5. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
   설정 파워가 상기 부하 전력보다 작은 경우, 상기 리드 가변 저항은 감소하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 제어부는:
   상기 부하 전류를 입력단으로 제공받고 상기 스위치 구동 신호의 반대 부호를 클럭 신호를 제공받아 출력단으로 출력하는 플립플롭을 더 포함하고,
   상기 플립플롭의 상기 출력단의 신호가 로우(LOW)인 경우에 상기 리드 가변 저항을 감소시키는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 스위치 회로는 전압 타입 하프-브리지 인버터, 전압 타입 풀-브리지 인버터, 전류 타입 하프-브리지 인버터, 또는 전류 타입 풀-브리지 인버터인 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
8. 직류 전원;
   상기 직류 전원으로부터 부하 저항, 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 부하에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및
   상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로를 구동하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 부하 인덕터 및 상기 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 상기 직렬 공명 주파수에 스스로 맞추도록 자체 진동시키고,
   상기 제어부는:
   1차 코일 및 2차 코일을 포함하고 상기 부하 전류를 감지하는 변류기;
   상기 변류기의 상기 2차 코일에 연결된 변류 저항;
   접지와 상기 변류 저항 사이의 변류 전압 신호와 접지 신호를 비교하는 비교기;
   상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 시간 지연을 제공하는 시간 지연 제공부;
   상기 시간 지연 제공부의 출력 신호를 제공받아 추가적인 위상 지연을 가지고 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및
   상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 시간 지연을 제어하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제어부는:
   상기 변류기의 2차측에 상기 변류 저항에 대하여 병렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 리드 축전기, 리드 인덕터 및 리드 가변 저항을 포함하고, 상기 부하 전류가 부하 전압와 일치하도록 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로;를 더 포함하고,
   상기 전력 제어부는 상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리딩 위상(leading phase)을 제어하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
10. 직류 전원;
    상기 직류 전원으로부터 부하 저항, 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 부하에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및
    상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로를 구동하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 부하 인덕터 및 상기 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 상기 직렬 공명 주파수에 스스로 맞추도록 자체 진동시키고,
    상기 제어부는:
    1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기;
    상기 변류기의 상기 2차 코일에 연결된 변류 저항;
    상기 변류기의 2차 코일에 병렬 연결되고 서로 직렬 연결된 리드 축전기, 리드 인덕터 및 리드 가변 저항을 포함하고 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로;
    음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 상기 리드 가변 저항 또는 상기 리드 인덕터에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기;
    상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및
    상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
11. 직류 전원;
    상기 직류 전원으로부터 부하 저항, 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 부하에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및
    상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로를 구동하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 부하 인덕터 및 상기 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 상기 직렬 공명 주파수에 스스로 맞추도록 자체 진동시키고,
    상기 제어부는:
    1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기;
    상기 변류기의 2차 코일에 연결되고 서로 병렬 연결된 리드 축전기, 리드 인덕터 및 리드 가변 저항을 포함하고 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로;
    음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 상기 리드 가변 저항에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기;
    상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및
    상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
12. 직류 전원;
    상기 직류 전원으로부터 부하 저항, 부하 인덕터 및 부하 축전기를 포함하는 부하에 전류 경로를 변경하기 위하여 상기 직류 전원에 전기적으로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로; 및
    상기 부하에 흐르는 부하 전류를 감지하여 주파수를 변경하여 상기 스위치 회로를 구동하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 부하 인덕터 및 상기 축전기에 의한 직렬 공명 주파수를 중심으로 주파수를 상기 직렬 공명 주파수에 스스로 맞추도록 자체 진동시키고,
    상기 제어부는:
    1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일의 일단은 접지되고, 상기 부하의 부하 전류를 감지는 변류기;
    상기 변류기의 2차 코일에 연결되고 서로 병렬 연결된 리드 인덕터 및 리드 가변 저항을 포함하고 리딩 위상(leading phase)을 제공하는 리딩 센싱 회로;
    음의 입력단은 상기 접지에 연결되고 양의 입력단은 상기 리드 가변 저항에 인가된 리딩 전압 신호에 연결되는 비교기;
    상기 비교기의 출력 신호를 제공받아 위상 지연을 가지고 스위치 구동 신호를 생성하는 스위치 구동부; 및
    상기 부하에 전달되는 부하 전력 및 설정 기준 전력을 비교하여 상기 리드 가변 저항을 제어하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수 전력 발생 장치.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
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