KR102084913B1 - 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정전기 시험기의 출력 전압의 유무와, 충전 및 방전동작의 이상유무를 동시에 감지할 수 있어, 이상상태 발생시 이상의 원인을 용이하게 알아낼 수 있는 정전기 시험기의 출력 및 충전 또는 방전 동작상태 검지장치를 제공하기 위한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치는, 미리 설정된 고전압을 발생시키는 고전압 발생기(110)와, 사용자의 조작에 따라 상기 고전압 발생기(110)의 동작을 제어하는 제어회로부(120)를 구비하는 메인 시스템(100)과; 상기 메인 시스템(100)의 고전압 발생기(110)에 병렬로 연결되어 상기 고전압 발생기(110)에서 출력되는 고전압을 미리 설정된 제1 충전시간 또는 제1 방전시간 단위로 충전 또는 방전하는 충,방전소자(210)와; 상기 고전압 발생기(110)와 상기 충방전소자(210) 사이에 연결되어, 상기 충,방전소자(210)의 충전동작을 상기 제1 충전시간 단위로 스위칭제어하는 고전압 충전제어부(220)와, 상기 충,방전소자(210)의 출력단에 병렬로 연결되어, 상기 충,방전소자(210)의 방전동작을 상기 제1 방전시간 단위로 스위칭제어하는 고전압 방전제어부(230)를 구비하는 고전압 충,방전제어부(200)와; 상기 충,방전소자(210)의 양단에 걸리는 전압의 유무, 전압값을 검지하여 상기 메인 시스템(100)의 상기 제어회로부(120)로 전달하는 출력 및 상태 검지부(400)로 구성된다.

Description

정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치{Output and Operating Status Detection Device of ESD(Electro Static Discharge) Tester}
본 발명은 정전기 시험기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전기 시험기에서 시험 대상물에 인가되는 출력전압의 유무와 시험 대상물에 인가되는 전압의 충전 또는 방전 동작상태를 동시에 감지할 수 있는 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체나 전자부품, 전기 또는 전자기기 등을 사용하는 도중에 갑작스럽게 정전기(Electro Static Discharge:ESD)가 발생하거나, 번개나 전력전송장비의 이상으로 과전압이 인가되는 경우, 제품의 갑작스런 오동작이나 고장이 발생할 수 있다.
이에 따라, 제조사는 반도체나 전자부품, 전기 또는 전자기기를 생산하는 과정에서 정전기 시험기를 이용하여 미리 설정된 시간 동안 충전된 고전압을 해당 제품에 인가함으로써 해당 제품이 일정 시간 동안 고전압에 견디는지를 시험한다.
이때, 검사자는 정전기 시험기에서 인가되는 고전압에 충분히 견디는 제품은 소비자가 제품을 사용하는 도중에 발생되는 정전기에도 동일하게 견딜 수 있다고 판단하여 해당 제품을 이상이 없는 정상적인 제품으로 출하한다.
그러나, 기존의 정전기 시험기는 반도체나 전자부품, 전기 또는 전자기기에 고전압을 일정 시간 인가하는 시험과정에서 미리 설정된 고전압의 출력 여부를 확인하거나, 고전압이 출력되는 경우에도 출력 전압이 미리 설정된 고전압으로 정확하게 출력되는지 알 수가 없었다.
예를 들어, (i)시험기에서 고전압이 정상적으로 발생되지 않아 충,방전용 커패시터에 고전압이 정상적으로 충전되지 않거나, (ii) 시험기의 내부 회로가 부분적으로 쇼트되어, 충,방전용 커패시터에 충전되는 고전압의 충전시간이 초과되어 지속적으로 충전되거나, (iii) 시험기에서 출력되어 커패시터에 충전되는 고전압의 충전시간은 정상적이지만 충전된 고전압이 정상적으로 방전되지 않아 고전압이 지속적으로 방전되는 경우, 향후 정전기나 과전압이 인가되는 경우엔 제품의 오작동과 고장의 원인을 제공할 수 밖에 없는 문제점을 지니고 있었다.
이와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 종래에는 정전기 시험기에 고가의 오실로스코프(oscilloscope) 등을 별도로 연결하여 정전기 시험기의 출력 전압을 측정하면서 정상적인 제품을 생산 및 출하하였다.
본 발명은 이상에서 설명한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 정전기 시험기의 출력 전압의 유무와 인가된 전압값, 충전 및 방전동작의 이상유무를 동시에 감지할 수 있어, 이상상태 발생 여부 뿐만 아니라 이상상태의 원인을 용이하게 알아낼 수 있는 정전기 시험기의 출력 및 충전 또는 방전 동작상태 검지장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 장치를 이용하여 정전기에서 발생하는 고전압, 또는 기계, 전기 또는 전자장치에서 발생하는 저전압을 선택적으로 측정 대상체에 인가할 수 있는 정전기 시험기의 출력 및 충전 또는 방전 동작상태 검지장치를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치는, 임의의 전자부품 또는 전자제품에 대한 정전기를 시험하기 하기 위하여 미리 설정된 고전압을 발생시키는 고전압 발생기(110)와, 사용자의 조작에 따라 상기 고전압 발생기(110)의 동작을 제어하는 제어회로부(120)를 구비하는 메인 시스템(100)과; 상기 메인 시스템(100)의 고전압 발생기(110)에 병렬로 연결되어 상기 고전압 발생기(110)에서 출력되는 고전압을 미리 설정된 제1 충전시간 또는 제1 방전시간 단위로 충전 또는 방전하는 충,방전소자(210)와; 상기 고전압 발생기(110)와 상기 충,방전소자(210) 사이에 연결되어, 상기 충,방전소자(210)의 충전동작을 상기 제1 충전시간 단위로 스위칭 제어하는 고전압 충전제어부(220)와, 상기 충,방전소자(210)의 출력단에 병렬로 연결되어, 상기 충,방전소자(210)의 방전동작을 상기 제1 방전시간 단위로 스위칭 제어하는 고전압 방전제어부(230)를 구비하는 고전압 충,방전제어부(200)와; 상기 충,방전소자(210)의 양단에 걸리는 전압 유무 및 인가된 전압값을 측정하여 상기 메인 시스템(100)의 상기 제어회로부(120)로 전달하는 출력 및 상태 검지부(400)로 구성되며; 상기 제어회로부(120)는 상기 출력 및 상태 검지부(400)에서 측정한 전압값에 따라 상기 충,방전소자(210)에 전압의 인가 여부, 인가된 전압값, 그리고 상기 고전압 충전제어부(220) 및/또는 고전압 방전제어부(230)의 온(on)상태 또는 오프(off)상태를 각각 감지하여 이상상태 발생시 상기 이상상태의 원인을 표시 및/또는 통보하는 것을 특징으로 한다.
또한, 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치는, 임의의 전자부품 또는 전자제품에 대한 정전기를 시험하기 하기 위하여 미리 설정된 고전압을 발생시키는 고전압 발생기(110)와, 사용자의 조작에 따라 고전압 발생기(110)의 동작을 제어하는 제어회로부(120)를 구비하는 메인 시스템(100)과; 메인 시스템(100)의 고전압 발생기(110)에 병렬로 연결되어 고전압 발생기(110)에서 출력되는 고전압을 미리 설정된 제1 충전시간 또는 제1 방전시간 단위로 충전 또는 방전하는 충,방전소자(210)와; 고전압 발생기(110)와 충방전소자(210) 사이에 연결되어, 충,방전소자(210)의 충전동작을 제1 충전시간 단위로 스위칭제어하는 고전압 충전제어부(220)와, 충,방전소자(210)의 출력단에 병렬로 연결되어, 충,방전소자(210)의 방전동작을 제1 방전시간 단위로 스위칭제어하는 고전압 방전제어부(230)를 구비하는 고전압 충,방전제어부(200)와; 충,방전소자(210)의 양단에 걸리는 전압을 측정하여 메인 시스템(100)의 제어회로부(120)로 전달하되, 충,방전소자(210)의 양단에 걸린 전압의 측정시, 제1 충전시간 또는 제2 방전시간의 초기구간(P1)에서 제1 또는 제2 릴레이(RLY1,2)의 접점의 개방(open)여부를 측정하고, 제1 충전시간 또는 제2 방전시간의 중간구간(P2)에서 전압값을 측정하고, 제1 충전시간 또는 제2 방전시간의 후기구간(P3)에서 제1 또는 제2 릴레이(RLY1,2)의 접점의 개쇼트(short)여부를 측정하는 것을 출력 및 상태 검지부(400)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 본 발명의 특징에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치에 따르면, 충전 및 방전용 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 검지함으로써, 정전기 시험기의 출력 전압의 유무와 인가된 전압값, 충전 및 방전동작의 이상유무를 동시에 감지할 수 있다.
즉, 정전기 시험기의 이상발생시, (i)정전기 시험기에서 고전압의 인가 여부를 검지하거나, (ii)인가된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값에 해당되는지를 검지하거나, (iii) 정전기 시험기에서 출력되어 커패시터에 충전되는 고전압의 충전시간이 초과되어 과충전되는지를 검지하거나, (iv) 커패시터에 정상적으로 충전된 고전압이 방전시간을 초과하여 과방전되는지를 각각 검지할 수 있다.
또한, 하나의 장치를 이용하여 정전기에서 발생하는 고전압 및 전기 또는 전자장치에서 발생하는 저전압을 충전 또는 방전동작을 필요에 따라 이원화하여 실행할 수 있어, 고가의 오실로스코프를 별도로 사용하지 않고서도 정전기 시험기의 출력 및 동작상태를 효율적으로 감지할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치의 전체적인 구성을 개괄적으로 나타낸 블럭 구성도이며;
도 1b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 메인 시스템의 전면판넬의 배치도이며;
도 1c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 메인 시스템의 후면판넬의 배치도이며;
도 1d는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 메인 시스템의 전면판넬의 초기 화면을 도시한 도면이며;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치를 개괄적으로 나타낸 블럭구성도이며;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치의 출력전압 감지부의 회로도이며;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치의 회로도이며;
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치의 충전 및 방전동작상태를 측정한 측정 그래프이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치의 전체적인 구성을 개괄적으로 나타낸 블럭 구성도이며; 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 메인 시스템의 전면판넬의 배치도이며; 도 1c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 메인 시스템의 후면판넬의 배치도이며; 도 1d는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 메인 시스템의 전면판넬의 초기 화면을 도시한 도면이다.
도 1a 및 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치는, 고전압 발생기(110), 제어회로부(120)를 부한 메인 시스템(100)과; 충,방전소자(210), 고전압 충전제어부(220), 고전압 방전제어부(230), 파형 정형화부(240)를 구비한 고전압 충방전 제어부(200)와; 저전압 충전제어부(320), 저전압 방전제어부(330)를 구비한 저전압 충방전 제어부(300)와; 출력 및 상태 검지부(400)로 구성된다.
먼저 메인 시스템(100)에 구비된 고전압 발생기(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 임의의 전자부품 또는 전자제품에 대한 정전기를 시험하기 하기 위하여 사용자의 조작 또는 설정에 따라 미리 설정된 고전압 펄스를 발생시키는데, 0.2 ~ 25KV±5%의 범위 내에서 출력 전압 펄스를 출력할 수 있다.
또한, 제어회로부(120)는 메인 시스템(100)의 전체적인 동작을 제어하기 위한 것으로서, 사용자는 도 1b에 도시된 다수의 조작 스위치(103)을 조작하여 동작 모드, 방전전압, 방전횟수 등과 같은 동작조건을 제어회로부(120)에 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 메인 시스템(100)과 고전압 충방전 제어부(200)는 메인 시스템(100)의 후면판넬에 구비된 고압출력 커넥터(104), LAN 커넥터(107) 및 스위치 박스 연결 커넥터(108)를 통하여 각각 연결되기 때문에, 고전압 충방전 제어부(200)는 메인 시스템(100)에서 출력하는 고전압을 커패시터와 같은 충,방전소자(210)을 통하여 미리 설정된 충전 시간동안 충전하고, 충전된 고전압을 측정 대상체(500)로 미리 설정된 방전시간 동안 방전할 수 있다.
여기서, 고압출력 커넥터(104)는 시험 대상체에 방전을 하기 위한 고압 펄스를 내보내기 위한 것이며, 스위치 박스 연결 커넥터(108)는 마이컵(120)이 고전압 충,방전 제어부(200)를 제어하기 위한 것이다.
또한, 고전압 충,방전제어부(200)는 메인 시스템(100)의 고전압 발생기(110)에 병렬로 연결되어 고전압 발생기(110)에서 출력되는 고전압을 미리 설정된 제1 충전시간 또는 제1 방전시간 단위로 충전 또는 방전하는 충,방전소자(210)와; 고전압 발생기(110)와 충방전소자(210) 사이에 연결되어, 충,방전소자(210)의 충전동작을 제1 충전시간 단위로 스위칭제어하는 고전압 충전제어부(220)와, 충,방전소자(210)의 출력단에 병렬로 연결되어, 충,방전소자(210)의 방전동작을 제1 방전시간 단위로 스위칭제어하는 고전압 방전제어부(230)로 구성된다.
여기서, 충,방전소자(210)는 고전압 발생기(110)와 병렬로 연결되어, 고전압 발생기(110)에서 발생되는 고전압 펄스를 충전하고 필요시 방전하기 위한 소자로서, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 200pF±10% 범위의 커패시터를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 충,방전소자(210)의 충전 또는 방전시간, 충전 또는 방전 간격과 충전 또는 방전 횟수는 사용자가 제어회로부(120)을 제어하여 수동모드나 자동반복모드로 설정할 수 있는데, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 사용자가 방전 간격은 0.1 ~ 9.9S이며, 방전회수는 1 ~ 999회의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 고전압 충전 제어부(220)는, 제어회로부(120)의 제어에 따라 고전압 발생기(110)에서 출력되는 고전압을 제1 충전시간 단위로 충,방전소자(210)로 공급하도록 스위칭제어하는 제1 릴레이(RLY1)와, 제1 릴레이(RLY1)의 입력단에 병렬로 연결되되, 서로는 직렬로 연결된 제1 다이오드(D1) 및 제1 캐패시터(C1)와, 제1 다이오드(D1) 및 제1 캐패시터(C1) 전단에 병렬로 연결된 제2 커패시터(C2)로 구성된다.
여기서, 제1 릴레이(RLY1)의 스위칭 접점(4,3)이 제어회로부(120)의 제어에 따라 서로 연결되면(on 상태) 고전압 발생기(110)에서 출력되는 고전압이 충,방전소자(210)로 공급될 수 있으며, 제1 릴레이(RLY1)의 스위칭 접점(4,3)이 서로 떨어지면(off 상태) 고전압 발생기(110)에서 출력되는 고전압이 충,방전소자(210)로 공급될 수 없다. 또한, 단기간의 과전압으로부터 제1 릴레이(RLY1)를 보호하기 위해 서로 직렬로 연결된 정류용 제1 다이오드(D1) 및 제1 커패시터(C1) 그리고 이와 병렬로 연결된 제2 커패시트(C2)를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 고전압 방전제어부(230)는, 제어회로부(120)의 제어에 따라 충,방전소자(210)에 충전된 고전압을 제1 방전시간 단위로 방전하도록 스위칭제어하는 제2 릴레이(RLY2)와, 제2 릴레이(RLY2)의 출력단 각각 병렬로 연결된 제2 다이오드(D2) 및 제3 캐패시터(C3)로 구성된다.
여기서, 제2 릴레이(RLY2)의 스위칭 접점(4,3)이 제어회로부(120)의 제어에 따라 서로 연결되면(on 상태) 충,방전소자(210)에 충전된 고전압이 미리 설정된 ㅈ제1 방전시간 동안 방전될 수 있으며, 제2 릴레이(RLY2)의 스위칭 접점(4,3)이 서로 떨어지면(off 상태) 충,방전소자(210)에 충전된 고전압이 방전될 수 없다. 또한, 단기간의 과전압으로부터 제2 릴레이(RLY2)를 보호하기 위해 정류용 제2 다이오드(D2)와 제3 커패시터(C3)를 병렬로 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 파형 정형화부(240)는 고전압 방전제어부(230)의 전단에 차례로 직렬로 연결된 제1 저항(R1) 및 제1 인덕터(L1)과, 고전압 방전제어부(230)의 후단에 차례로 직렬로 연결된 제2 인덕터(L2), 제2 저항(R2) 및 제3 인덕터(L3)로 구성되어, 고전압 방전제어부(230)에서 출력되는 출력전압의 파형을 미리 설정된 직류성분을 갖는 파형으로 정형화처리한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 파형 정형화부(240)의 출력단에 병렬로 연결되어, 제어회로부(120)의 제어에 따라 외부에서 입력되는 저전압을 미리 설정된 제2 충전시간 단위로 충전되도록 스위칭제어하는 저전압 충전제어부(320)와, 저전압 충전제어부(320)에 충전된 저전압을 미리 설정된 제2 방전시간 단위로 방전되도록 스위칭제어하는 저전압 방전제어부(330)을 구비하는 저전압 충,방전제어부(300)를 추가적으로 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같은 저전압 충,방전제어부(300)는 주변의 기계, 전기나 전자장치에서 발생하는 300~500V 범위의 정전기를 테스트하기 위한 것이며, 저전압 충전제어부(320)는 제어회로부(120)의 제어에 따라 외부에서 입력되는 저전압을 미리 설정된 제2 충전시간 단위로 충,방전용 커패시터(C6,C7)로 공급하도록 스위칭제어하는 제3 릴레이(RLY3)와, 제3 릴레이(RLY3)의 입력단에 병렬로 연결되되, 서로는 직렬로 연결된 제3 다이오드(D3) 및 제4 캐패시터(C4)와, 제3 릴레이(RLY3)의 입력단에 병렬로 연결된 제3 저항(R3)으로 구성되고, 저전압 방전제어부(330)는 제어회로부(120)의 제어에 따라 충,방전 커패시터(C6,C7)에 충전된 저전압을 제2 방전시간 단위로 방전하도록 스위칭제어하는 제4 릴레이(RLY4)와, 제4 릴레이(RLY4)의 출력단에 병렬로 연결되되, 서로 직렬로 연결된 제4 다이오드(D2) 및 제5 캐패시터(C3)로 구성되며, 그 동작은 고전압 충,방전제어부(200)의 동작과동일하다.
또한, 출력 및 상태 검지부(400)는 도 4에 도시된 바와 같이, 충,방전소자(210)의 양단에 걸리는 전압을 측정하여 메인 시스템(100)의 제어회로부(120)로 전달하는 역할을 하는 것으로서, 충,방전소자(210)의 양단에 인가되는 교류(AC)전원을 전압강하시키기 위한 전압강하부(410)와, 전압강하부(410)의 교류전원을 버퍼링하여 출력하는 버퍼링부(420)와, 버퍼링부(420)에서 출력되는 교류전원을 비교 및 증폭하여 출력하는 차동증폭부(430)와, 차동증폭부(430)에서 출력되는 교류전원의 플러스(+) 반 사이클만 전류를 흘려서 직류를 출력하는 정류회로부(440)와, 정류회로부(440)에서 출력되는 아날로그 직류신호를 디지털 신호로 변환하여 버퍼링 입력기능이 가능하도록 출력하는 ADC(아날로그-디지털 컨버터)(450)로 구성된다.
여기서, 전압강하부(410)는 도 2 및 도 3에 도시된 충,방전소자(210)의 양단(T1,T2)에 걸리는 플러스(+) 및 마이너스(-) 전압에 대해 서로 직렬로 연결된 한 쌍의 저항(R11,R12;R21,R22)이 하나의 저항(R13;R23)과 병렬로 각각 연결된 회로로 구성된다.
또한, 버퍼링부(420)는 전압강하부(410)에서 각각 출력되는 플러스 교류와 마이너스 교류가 각각 입력되어 미리 설정된 증폭비로 증폭하는 제1 및 제2 OP앰프(OP11,OP21)와, 각각의 제1 및 제2 OP앰프(OP11,OP21)의 마이너스 입력단에 각각 병렬로 연결되는 제1 및 제2 제너다이오드(D11;D21) 및 제4 및 제5 저항(R14,R24)로 구성된다.
또한, 차동증폭부(430)는 제1 및 제2 OP앰프(OP11,OP21)에서 각각 출력되는 교류가 마이너스 및 플러스 입력단을 통하여 입력되는 제3 OP앰프(OP31) 및 제3 OP앰프(OP31)의 출력단에 직렬로 연결된 제6 저항(R32)로 구성된다.
또한, 정류회로부(440)는 차동증폭부(430)의 출력전압이 마이너스 입력단으로 입력되어 소정 증폭비로 증폭되는 제4 OP앰프(OP41)와, 제4 OP앰프(OP41)의 출력단에서 궤환하여 제4 OP앰프(OP41)의 마이너스 입력단으로 연결된 선로에 병렬로 연결되되, 서로 직렬로 연결된 제5 및 제6 다이오드(D41,D42)와, 제5 및 제6 다이오드(D41,D42)의 입력단과 출력단이 각각 마이너스 및 플러스 입력단으로 연결되는 제5 OP앰프(OP42)와, 제4 OP앰프(OP41)의 입력단과 제5 다이오드(D41)의 입력단 사이, 제5 다이오드(D41)의 입력단과 제5 OP앰프(OP42)의 마이너스 입력단 사이, 그리고 제5 OP앰프(OP42)의 마이너스 입력단과 출력단 사이에 각각 병렬로 연결되는 제7 내지 제9 저항(R41,R42,R43)으로 구성된다.
또한, ADC(450)는 제5 OP앰프(OP42)의 출력단이 마이너스 및 플러스 입력단에 각각 입력되는 제6 OP앰프(OP51)와, 제6 OP앰프(OP51)의 마이너스 입력단에 직렬로 연결된 제10 및 제11 저항(R51,R52)과, 제10 및 제11 저항(R51,R52) 사이와 제6 OP앰프(OP51)의 마이너스 입력단 사이에 설치되는 제4 커패시터(C51)와, 제10 및 제11 저항(R51,R52)에 병렬로 연결되는 제5 커패시터(C52)로 구성된다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치의 동작을 설명한다.
먼저, 사용자는 메인 시스템(100)의 고압출력 커넥터(104)와 스위치 박스 연결 커넥터(108)를 포함한 필요한 단자들을 고전압 충방전 제어부(200)에 연결시키고, 이어 메인 시스템(100) 및 고전압 충방전 제어부(200)에 전원을 공급한다(S101).
이어, 사용자는 메인 시스템(100)의 전면 판넬에 구비된 다수개의 조작 스위치(104)를 이용하여 현재 모드, 방전전압, 방전횟수 등과 같은 정전기 시험기의 동작옵션을 설정한다(S102). 이때, 사용자는 제어회로부(120)을 제어하여 고전압 방전을 수동모드 또는 자동모드로 현재 모드를 설정할 수 있다.
이어, 고전압 발생기(110)는 미리 설정된 고전압 펄스를 발생하여 출력하는데(S103), 이때 고전압 충전제어부(220)는 제어회로부(120)의 제어에 따라 충,방전소자(210)의 충전을 위해 제1 충전시간 단위로 온/오프 스위칭제어한다(S104).
이에 따라, 충,방전소자(210)는 고전압 발생기(110)에서 출력되는 고전압을 미리 설정된 제1 충전시간 단위로 충전한다(S105).
이때, 충,방전소자(210)의 충전이 완료된 상태에서 고전압 방전제어부(230)는 제어회로부(120)의 제어에 따라 충,방전소자(210)에 충전된 고전압의 방전을 위해 미리 설정된 제1 방전시간 단위로 온/오프 스위칭제어한다(S106).
이에 따라 고전압 충방전 제어부(200)의 앞에 놓인 측정 대상체(500)에 충전된 고전압이 인가된다(S107).
이때, 출력 및 상태 검지부(400)는 고전압 충방전 제어부(200)의 충,방전소자(210)의 양단에 걸린 교류전압을 측정하여 제어회로부(120)으로 전달한다(S108).
본 발명의 바람직한 실시 예에서 충,방전소자(210)의 양단에 걸린 전압의 측정시 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 충전시간 또는 제2 방전시간의 초기구간(P1)에서 제1 또는 제2 릴레이(RLY1,2)의 접점의 쇼트(short)여부를 측정하고, 제1 충전시간 또는 제2 방전시간의 중간구간(P2)에서 전압값을 측정하고, 제1 충전시간 또는 제2 방전시간의 후기구간(P3)에서 제1 또는 제2 릴레이(RLY1,2)의 접점의 쇼트(short)여부를 측정하는 것이 바람직하다.
여기서, 출력 및 상태 검지부(400)의 전압강하부(410)는 충,방전소자(210)의 양단에 인가되는 교류(AC)전원을 전압강하시키기 위하여 1/1,000 - 1/10,000로 분할하여 출력하는데, 예를 들어, 충,방전소자(210)의 양단의 출력전압이 8,000V인 경우, 제1 내지 제3 저항(R11-R13;R21-R23)을 통과한 분할된 전압은 0-8V 범위 내의 전압값이 출력된다. 이어 버퍼링부(420)는 전압강하부(410)의 교류전원을 버퍼링하여 출력하고, 차동증폭부(430)는 버퍼링부(420)에서 출력되는 교류전원을 비교 및 증폭하여 출력한다. 이어, 정류회로부(440)는 차동증폭부(430)에서 출력되는 교류전원의 플러스(+) 반 사이클만 전류를 흘려서 직류를 ADC(아날로그-디지털 컨버터)(450)로 입력시킨다. 이때, ADC(450)는 입력되는 전압이 0-8V 범위 내의 전압값인 경우, 0-12V의 범위로 증폭시켜서 메인 시스템(100)에 설정된 시험 기준 전압에 유사한 전압값의 범위 내에 있도록 증폭하여 제어회로부(120)로 전달할 수 있다.
이때, 제어회로부(120)는 출력 및 상태 검지부(400)에서 측정한 전압값에 따라 충,방전소자(210)에 전압의 인가 여부와 고전압 충전제어부(220) 및/또는 고전압 방전제어부(230)의 온(on)상태 또는 오프(off)상태를 각각 감지하여 이상상태 발생시 이상상태의 원인을 메인시스템(100)에 구비된 모니터에 표시하거나 사용자에게 가청가능한 음성 또는 데이터로 통보한다(S108).
예를 들어, 도 5a 내지 도 5f에 도시된 바와 같이, 출력 및 상태 검지부(400)에서 측정한 전압값이 도 5a와 같이 표시되는 경우에는 정상적으로 충전상태를 나타내고 있는 것이고, 도 5b와 같이 표시되는 경우에는 고전압 충전제어부(220)에 구비된 제1 릴레이(RLY1)의 접점이 개방(open)상태를 계속 유지하는 것을 나타내고 있는 것이고, 도 5c와 같이 표시되는 경우에는 고전압 충전제어부(220)에 구비된 제1 릴레이(RLY1)의 접점이 쇼트(short)상태를 계속 유지하는 것을 나타낸 것이다.
또한, 출력 및 상태 검지부(400)에서 측정한 전압값이 도 5d와 같이 표시되는 경우에는 정상적으로 방전상태를 나타내고 있는 것이고, 도 5e와 같이 표시되는 경우에는 고전압 방전제어부(230)에 구비된 제2 릴레이(RLY2)의 접점이 개방(open)상태를 계속 유지하는 것을 나타내고 있는 것이고, 도 5f와 같이 표시되는 경우에는 고전압 방전제어부(230)에 구비된 제2 릴레이(RLY2)의 접점이 쇼트(short)상태를 계속 유지하는 것을 나타낸 것이다.
여기서, 도 5a 내지 도 5f에 도시된 바와 같이 흰색 파형은 정상적인 경우를 나타내는 것이며, 초록색 파형은 제1 또는 제2 릴레이(RLY1,2)의 접점이 개방 또는 쇼트상태로 인한 이상상태의 파형을 각각 보여준다.
이상에서 설명된 본 발명의 바람직한 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치에 따르면, 충,방전용 커패시터의 양단에 걸린 출력전압을 측정하여 이상상태의 정확한 문제점을 용이하게 파악하여 이에 상응하는 보수를 할 수 있을 것이다. 이에 따라, 반도체나 전자부품, 전기 또는 전자기기를 생산하는 과정에서 사용되는 정전기 시험기에 대한 고전압 출력여부, 출력전압값, 충전동작의 이상여부, 방전동작의 이상여부를 정확하게 검지할 수 있어, 반도체나 전자부품, 전기 또는 전자기기의 불량제품의 발생을 미연에 방지할 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
100 : 메인 시스템 110 : 고전압 발생기
120 : 제어회로부 200 : 고전압 충,방전제어부
210 : 충,방전소자 220 ; 고전압 충전제어부
230 : 고전압 방전제어부 240 : 파형 정형화부
300 : 저전압 충,방전제어부 310 : 저전압 충전제어부
320 : 저전압 방전제어부 400 : 출력 및 상태 검지부
410 : 전압강하부 420 : 버퍼링부
430 : 차동증폭부 440 : 정류부
450 : ADC 버퍼링부 500 : 측정 대상체
RLY1-RLY4 : 릴레이 OP1-OP5 : OP앰프
D1-D4, D11, D21, D41, D42 : 다이오드
R1-R4, R11-R14, R21-R24, R31, R32, R41-R43, R51, R52 : 저항
C1-C8, C21, C22, C31, C32, C51, C52 : 커패시터

Claims (7)

  1. 임의의 전자부품 또는 전자제품에 대한 정전기를 시험하기 하기 위하여 미리 설정된 고전압을 발생시키는 고전압 발생기와, 사용자의 조작에 따라 상기 고전압 발생기의 동작을 제어하는 제어회로부를 구비하는 메인 시스템과;
    상기 메인 시스템의 고전압 발생기에 병렬로 연결되어 상기 고전압 발생기에서 출력되는 고전압을 미리 설정된 제1 충전시간 또는 제1 방전시간 단위로 충전 또는 방전하는 충,방전소자와; 상기 고전압 발생기와 상기 충,방전소자 사이에 연결되어, 상기 충,방전소자의 충전동작을 상기 제1 충전시간 단위로 스위칭 제어하는 고전압 충전제어부와, 상기 충,방전소자의 출력단에 병렬로 연결되어, 상기 충,방전소자의 방전동작을 상기 제1 방전시간 단위로 스위칭 제어하는 고전압 방전제어부와, 상기 고전압 방전제어부에서 출력되는 출력전압의 파형을 미리 설정된 직류성분을 갖는 파형으로 정형화처리하는 파형 정형화부를 구비하는 고전압 충,방전제어부와;
    상기 파형 정형화부의 출력단에 병렬로 연결되어, 상기 제어회로부의 제어에 따라 외부에서 입력되는 저전압을 미리 설정된 제2 충전시간 단위로 충전되도록 스위칭 제어하는 저전압 충전제어부와, 상기 저전압 충전제어부에 충전된 저전압을 미리 설정된 제2 방전시간 단위로 방전되도록 스위칭 제어하는 저전압 방전제어부를 구비하는 저전압 충,방전제어부와;
    상기 충,방전소자의 양단에 걸린 전압의 측정시 제1 충전시간 또는 제2 방전시간의 초기구간(P1)에서 상기 고전압 충전제어부 또는 상기 고전압 방전제어부에 구비된 제1 또는 제2 릴레이의 접점의 쇼트(short)여부를 측정하고, 제1 충전시간 또는 제2 방전시간의 중간구간(P2)에서 전압값을 측정하고, 제1 충전시간 또는 제2 방전시간의 후기구간(P3)에서 상기 제1 또는 제2 릴레이의 접점의 쇼트(short)여부를 측정하여 상기 제어회로부로 전달하는 출력 및 상태 검지부로 구성되며;
    상기 제어회로부는 상기 출력 및 상태 검지부에서 측정한 전압값에 따라 상기 충,방전소자에 전압의 인가 여부, 인가된 전압값, 그리고 상기 고전압 충전제어부 및/또는 고전압 방전제어부의 온(on)상태 또는 오프(off)상태를 각각 감지하여 이상상태 발생시 상기 이상상태의 원인을 표시하거나 통보하는 것을 특징으로 하는 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파형 정형화부는 상기 고전압 방전제어부의 전단에 차례로 직렬로 연결된 제1 저항 및 제1 인덕터와, 상기 고전압 방전제어부의 후단에 차례로 직렬로 연결된 제2 인덕터, 제2 저항 및 제3 인덕터로 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전압 충전제어부는, 상기 제어회로부의 제어에 따라 상기 고전압 발생기에서 출력되는 고전압을 제1 충전시간 단위로 상기 충,방전소자로 공급하도록 스위칭제어하는 제1 릴레이와; 상기 제1 릴레이의 입력단에 병렬로 연결되되, 서로는 직렬로 연결된 제1 다이오드 및 제1 캐패시터와; 상기 제1 다이오드 및 상기 제1 캐패시터 전단에 병렬로 연결된 제2 커패시터로 구성되며;
    상기 고전압 방전제어부는, 상기 제어회로부의 제어에 따라 상기 충,방전소자에 충전된 고전압을 제1 방전시간 단위로 방전하도록 스위칭제어하는 제2 릴레이와; 상기 제2 릴레이의 출력단 각각 병렬로 연결된 제2 다이오드 및 제3 캐패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 저전압 충전제어부는 상기 제어회로부(120)의 제어에 따라 외부에서 입력되는 저전압을 미리 설정된 제2 충전시간 단위로 충,방전용 커패시터로 공급하도록 스위칭제어하는 제3 릴레이와; 상기 제3 릴레이의 입력단에 병렬로 연결되되, 서로는 직렬로 연결된 제3 다이오드 및 제4 캐패시터와; 상기 제3 릴레이의 입력단에 병렬로 연결된 제3 저항으로 구성되고;
    상기 저전압 방전제어부는 상기 제어회로부의 제어에 따라 충,방전 커패시터에 충전된 저전압을 제2 방전시간 단위로 방전하도록 스위칭제어하는 제4 릴레이와; 상기 제4 릴레이의 출력단에 병렬로 연결되되, 서로 직렬로 연결된 제4 다이오드 및 제5 캐패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력 및 상태 검지부는,
    상기 충,방전소자의 양단에 인가되는 교류(AC)전원을 전압강하시키기 위한 전압강하부와;
    상기 전압강하부의 교류전원을 버퍼링하여 출력하는 버퍼링부와;
    상기 버퍼링부에서 출력되는 교류전원을 비교 및 증폭하여 출력하는 차동증폭부와;
    상기 차동증폭부에서 출력되는 교류전원의 플러스(+) 반 사이클만 전류를 흘려서 직류를 출력하는 정류회로부와;
    상기 정류회로부에서 출력되는 아날로그 직류신호를 디지털 신호로 변환하여 버퍼링 입력기능이 가능하도록 출력하는 ADC(아날로그-디지털 컨버터)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 시험기의 출력 및 동작상태 검지장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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