KR102413538B1 - A method of precisely controling frequency and rf generator using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서, 직류 전원을 구동 주파수를 가지는 교류 전원으로 변환하여 부하에 인가하는 인버터, 복수의 시점에서 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간을 획득하는 센서, 부하에 제1 지연 시간에 기초하여 제1 구동 주파수로부터 미리 설정된 주파수만큼 차이 나는 제2 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 인버터에 제공하는 PWM 발생기, 및 부하에 제2 지연 시간에 기초하여, 제2 구동 주파수를 가지는 제2 교류 전원으로부터 미리 설정된 위상만큼 차이 나는 제3 교류 전원에 대응되는 스위치 신호를 인버터에 제공함으로써 부하에 제2 교류 전원을 인가하는 경우보다 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 감소시키는 시간 지연부를 포함하는 주파수 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a frequency control device for supplying power to a load by controlling the frequency to correspond to a variable resonant frequency of the load, the inverter converting DC power into AC power having a driving frequency and applying it to the load, A sensor that acquires a delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load, based on the first delay time to the load, a switch signal corresponding to a second driving frequency different from the first driving frequency by a preset frequency to the inverter Based on the PWM generator provided, and the second delay time to the load, the switch signal corresponding to the third AC power that is different from the second AC power having the second driving frequency by a preset phase is provided to the inverter to provide the load with a switch signal. 2 It relates to a frequency control device including a time delay unit for reducing a phase difference between a voltage and a current of a load compared to the case of applying AC power.

Figure R1020200055434
Figure R1020200055434

Description

정밀하게 주파수를 제어하기 위한 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 주파수 제어 장치{A METHOD OF PRECISELY CONTROLING FREQUENCY AND RF GENERATOR USING THE SAME}Frequency control method for precisely controlling frequency and frequency control device using the same

본 발명은 정밀하게 주파수를 제어하기 위한 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 주파수 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부하에 교류 전원을 인가함에 있어서 부하의 전류 및 전압의 위상차를 감지하여 부하의 가변적인 공진 주파수에 대응하도록 구동 주파수를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a frequency control method for precisely controlling a frequency and a frequency control apparatus using the same, and more particularly, to a variable resonance of a load by sensing a phase difference between a current and a voltage of a load when applying an AC power to a load. It relates to a method and apparatus for controlling a driving frequency to correspond to the frequency.

플라즈마를 활용하는 기술은 반도체, 디스플레이, 의료 장비 기술 분야뿐만 아니라 공기, 물, 토양 정화 등의 환경 기술 분야 및 태양 전지, 수소 에너지 등의 에너지 기술 분야 등 다양한 산업 분야에서 이용되고 있다.The technology using plasma is being used in various industrial fields such as semiconductor, display, and medical equipment technology fields, as well as environmental technology fields such as air, water, and soil purification, and energy technology fields such as solar cells and hydrogen energy.

이러한 플라즈마를 발생시키는 방법은 코로나 방전, 글로우 방전, 아크 방전 등의 직류 방전, 축전 결합 방전, 유도 결합 방전 등의 교류 방전, 충격파, 고에너지 빔 등 매우 다양하며, 그 중 간단한 구조를 이용함으로써 활용도가 높은 유도 결합 방식이 각광 받고 있다.Methods for generating such plasma are very diverse, such as direct current discharge such as corona discharge, glow discharge, arc discharge, AC discharge such as capacitively coupled discharge, and inductively coupled discharge, shock wave, and high energy beam. The high inductive coupling method is in the spotlight.

한편, 플라즈마 발생을 위해서는 플라즈마를 발생시키는 부하에 적절한 주파수, 예를 들어 부하의 공진 주파수를 가지는 전원을 인가하는 것이 바람직하다. 그러나, 플라즈마 발생에 따라 부하의 공진 주파수가 지속적으로 변경될 수 있는데, 이러한 주파수 변화에 실시간으로 대응하여 구동 주파수를 제어하기 어려운 문제점이 있다. 따라서, 안정적인 플라즈마 발생 및 유지를 위한 구동 주파수 제어, 나아가 보다 정밀하게 공진 주파수에 근접하도록 구동 주파수를 제어하는 방안이 요구되고 있다.On the other hand, in order to generate plasma, it is preferable to apply a power source having an appropriate frequency, for example, a resonant frequency of the load, to a load generating plasma. However, the resonant frequency of the load may be continuously changed according to the generation of plasma, and there is a problem in that it is difficult to control the driving frequency in real time in response to the frequency change. Accordingly, there is a need for a method of controlling the driving frequency for stable plasma generation and maintenance, and further precisely controlling the driving frequency to approach the resonant frequency.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 안테나 구조체에 실시간으로 변경 되는 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 제공하는 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.One problem to be solved by the present invention is to provide a frequency control method for providing an AC power having a driving frequency changed in real time to an antenna structure, and an apparatus using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 부하의 전류 및 전압 위상차에 기초하여 부하의 공진 주파수에 대응하는 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 제공하는 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다. One problem to be solved by the present invention is to provide a frequency control method for providing an AC power source having a driving frequency corresponding to a resonant frequency of a load based on a current and voltage phase difference of a load, and an apparatus using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 복수의 주파수 제어 방법을 이용하여 부하에 인가되는 교류 전원의 구동 주파수를 조절하는 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a frequency control method for adjusting a driving frequency of an AC power applied to a load using a plurality of frequency control methods, and an apparatus using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 부하의 전기적 신호의 위상, 크기를 고려하여 부하에 인가되는 교류 전원의 구동 주파수를 조절하는 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a frequency control method for adjusting a driving frequency of an AC power applied to a load in consideration of the phase and magnitude of an electrical signal of the load, and an apparatus using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 스위치에 신호 전달 시 전달하는 신호를 증폭시켜 송신하고 감쇠시켜 수신하는 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.One problem to be solved by the present invention is to provide a frequency control method for amplifying, transmitting, attenuating, and receiving a signal transmitted when a signal is transmitted to a switch, and an apparatus using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and the problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and the accompanying drawings. .

본 명세서의 일 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서, 직류 전원을 제1 구동 주파수를 가지는 제1 교류 전원으로 변환하여 상기 부하에 인가하는 인버터; 제1 시점 및 제2 시점에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 제1 및 제2 지연 시간을 획득하는 센서; 상기 부하에 상기 제1 지연 시간에 기초하여 상기 제1 구동 주파수로부터 미리 설정된 주파수만큼 차이 나는 제2 구동 주파수에 대응되는 제1 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 PWM 발생기; 및 상기 부하에 상기 제2 지연 시간에 기초하여, 상기 제2 구동 주파수를 가지는 제2 교류 전원으로부터 미리 설정된 위상만큼 차이 나는 제3 교류 전원에 대응되는 제2 스위치 신호를 상기 인버터에 제공함으로써 상기 부하에 상기 제2 교류 전원을 인가하는 경우보다 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 감소시키는 시간 지연부;를 포함하는 주파수 제어 장치가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present specification, in the frequency control device for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load, by converting DC power into first AC power having a first driving frequency, an inverter applied to the load; a sensor for acquiring first and second delay times indicating a phase difference between the voltage and current of the load at a first time point and a second time point; a PWM generator providing to the inverter a first switch signal corresponding to a second driving frequency different from the first driving frequency by a preset frequency to the load based on the first delay time; and based on the second delay time to the load, by providing to the inverter a second switch signal corresponding to a third AC power that is different by a preset phase from the second AC power having the second driving frequency to the inverter A frequency control device including a; a time delay unit for reducing the phase difference between the voltage and the current of the load compared to the case of applying the second AC power to the frequency control device can be provided.

본 명세서의 또 다른 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 방법에 있어서, 인버터를 이용하여, 상기 부하에 제1 구동 주파수를 가지는 제1 교류 전원을 인가하고; 센서를 이용하여, 제1 시점에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 제1 지연 시간을 획득하고; 상기 부하에 상기 제1 지연 시간에 기초하여 상기 제1 구동 주파수로부터 미리 설정된 주파수만큼 차이 나는 제2 구동 주파수를 가지는 제2 교류 전원을 인가하고; 상기 센서를 이용하여 제2 시점에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 제2 지연 시간을 획득하고; 상기 부하에 상기 제2 지연 시간에 기초하여 상기 제2 교류 전원과 미리 설정된 위상만큼 차이 나는 제3 교류 전원을 인가하여, 상기 부하에 상기 제2 교류 전원을 인가하는 경우보다 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 감소시키는 주파수 제어 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present specification, in the frequency control method for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load, using an inverter, the first driving frequency to the load 1 Apply AC power; acquiring a first delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load at a first time point using the sensor; applying a second AC power having a second driving frequency different from the first driving frequency by a preset frequency based on the first delay time to the load; acquiring a second delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load at a second time point using the sensor; The voltage and current of the load compared to the case of applying the second AC power to the load by applying a third AC power different from the second AC power by a preset phase based on the second delay time to the load A frequency control method for reducing the phase difference therebetween may be provided.

본 명세서의 또 다른 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 부하에 인가하는 인버터; 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간 -상기 지연 시간은 제1 시점에서의 제1 지연 시간, 제2 시점에서의 제2 지연 시간 및 제3 시점에서의 제3 지연 시간을 포함함- 을 검출하는 위상 검출기; 상기 위상 검출기로부터 획득한 상기 제1 지연 시간에 기초하여 설정된 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 PWM(Pulse Width Modulation) 발생기; 상기 위상 검출기로부터 상기 제3 지연 시간을 획득하고, 상기 부하에 흐르는 전류 위상 신호를 획득하며, 획득한 상기 제3 지연 시간에 기초하여 상기 전류 위상 신호를 미리 설정된 시간만큼 지연시켜 상기 인버터에 제공하는 시간 지연부; 및 상기 PWM 발생기 및 상기 시간 지연부 중 어느 하나와 상기 인버터를 전기적으로 연결하고, 상기 위상 검출기로부터 획득한 상기 제2 지연 시간이 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 인버터에 전기적으로 연결되는 구성을 상기 PWM 발생기에서 상기 시간 지연부로 스위칭하는 스위칭 회로;를 포함하는 주파수 제어 장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present specification, there is provided a frequency control device for providing power to the load by controlling a frequency to correspond to a variable resonant frequency of a load, comprising: an inverter converting DC power into AC power and applying it to the load; Delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load - The delay time includes a first delay time at a first time point, a second delay time at a second time point, and a third delay time at a third time point a phase detector to detect ham-; a pulse width modulation (PWM) generator that provides a switch signal corresponding to a set driving frequency to the inverter based on the first delay time obtained from the phase detector; Obtaining the third delay time from the phase detector, obtaining the current phase signal flowing through the load, and delaying the current phase signal by a preset time based on the obtained third delay time to provide it to the inverter time delay unit; and electrically connecting the inverter to any one of the PWM generator and the time delay unit, and electrically connecting to the inverter when the second delay time obtained from the phase detector satisfies a preset condition. A frequency control device comprising a; a switching circuit for switching from the generator to the time delay unit may be provided.

본 명세서의 또 다른 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 방법에 있어서, 인버터를 이용하여, 상기 부하에 특정 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하고; 제1 센서를 이용하여, 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간을 획득하고; 제2 센서를 이용하여, 상기 부하의 적어도 일부에 대한 전압을 지시하는 전압 데이터를 획득하고; 상기 인버터를 이용하여, 제1 구간에서 상기 부하에 상기 지연 시간에 기초하여 설정되는 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하고; 상기 인버터를 이용하여, 제2 구간에서 상기 부하에 상기 전압 데이터에 기초하여 설정되는 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하는; 주파수 제어 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present specification, in the frequency control method for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load, using an inverter, AC power having a specific driving frequency to the load to authorize; obtaining a delay time indicating a phase difference between the voltage and the current of the load using the first sensor; obtain, using a second sensor, voltage data indicative of a voltage for at least a portion of the load; applying AC power having a driving frequency set based on the delay time to the load in a first section using the inverter; applying AC power having a driving frequency set based on the voltage data to the load in a second section using the inverter; A frequency control method may be provided.

본 명세서의 또 다른 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 부하에 인가하는 인버터; 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간 -상기 지연 시간은 제1 시점에서의 제1 지연 시간 및 제2 시점에서의 제2 지연 시간을 포함함- 을 검출하는 위상 검출기; 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점에서 상기 부하의 전압을 감지하여 상기 제1 지연 시간과 관련되는 제1 전압 및 상기 제2 지연 시간과 관련된 제2 전압을 포함하는 전압 데이터를 획득하는 전압 검출기; 및 상기 위상 검출기로부터 획득한 상기 지연 시간에 기초하여 설정된 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 PWM(Pulse Width Modulation) 발생기;를 포함하되, 상기 PWM 발생기는 상기 제1 전압의 크기가 상기 제2 전압의 크기 보다 작은 경우, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 이후의 제3 시점에서 상기 제1 지연 시간에 기초하여 설정된 제1 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 주파수 제어 장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present specification, there is provided a frequency control device for providing power to the load by controlling a frequency to correspond to a variable resonant frequency of a load, comprising: an inverter converting DC power into AC power and applying it to the load; a phase detector for detecting a delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load, wherein the delay time includes a first delay time at a first time point and a second delay time at a second time point; a voltage detector sensing the voltage of the load at the first time point and the second time point to obtain voltage data including a first voltage related to the first delay time and a second voltage related to the second delay time; and a PWM (Pulse Width Modulation) generator that provides a switch signal corresponding to a set driving frequency to the inverter based on the delay time obtained from the phase detector. A frequency of providing a switch signal corresponding to a first driving frequency set based on the first delay time to the inverter at the first time point and a third time point after the second time point when the magnitude of the second voltage is smaller than the level of the second voltage A control device may be provided.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The solutions to the problems of the present invention are not limited to the above-described solutions, and solutions not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and the accompanying drawings. will be able

본 발명에 의하면, 부하에 적절한 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하여 플라즈마 발생을 유도하고 발생된 플라즈마를 유지할 수 있다.According to the present invention, by applying an AC power having an appropriate frequency to the load, it is possible to induce plasma generation and maintain the generated plasma.

본 발명에 의하면, 가변하는 부하의 공진 주파수에 대응되도록 부하에 인가되는 교류 전원의 구동 주파수를 조절하여 부하로부터 형성된 플라즈마를 안정적으로 유지할 수 있다.According to the present invention, the plasma formed from the load can be stably maintained by adjusting the driving frequency of the AC power applied to the load to correspond to the resonant frequency of the variable load.

본 발명에 의하면, 복수의 주파수 제어 방법을 이용하여 보다 정밀하게 부하의 공진 주파수에 대응되는 구동 주파수의 교류 전원을 제공하여 플라즈마 유지력을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to more precisely provide an AC power having a driving frequency corresponding to the resonant frequency of a load using a plurality of frequency control methods to improve plasma holding power.

본 발명에 의하면, 부하의 전기적 신호의 위상뿐만 아니라 크기를 이용하여 보다 정밀하게 부하의 공진 주파수에 대응되는 구동 주파수의 교류 전원을 제공하여 플라즈마 유지력을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to more precisely provide AC power having a driving frequency corresponding to the resonant frequency of the load using the magnitude as well as the phase of the electrical signal of the load, thereby improving plasma retention.

본 발명에 의하면, 스위치가 ZVS(Zero Voltage Switching) 및 ZCS(Zero Current Switching) 또는 nearly ZCS 조건을 만족하면서 동작하게 되어 스위치 손상을 방지할 수 있다.According to the present invention, the switch operates while satisfying the ZVS (Zero Voltage Switching) and ZCS (Zero Current Switching) or nearly ZCS conditions, thereby preventing switch damage.

본 발명에 의하면, 스위치에서 전기적 신호가 안정적으로 수신되어 스위치 손실이나 데미지를 방지할 수 있다.According to the present invention, an electrical signal is stably received from the switch, thereby preventing switch loss or damage.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains from the present specification and accompanying drawings.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템에 관한 도면이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 발생기에 관한 도면이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 안테나 구조체에 관한 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디지털 주파수 제어를 위한 RF 발생기 구조에 관한 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디지털 주파수 제어 방법에 관한 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디지털 주파수 제어에 따라 변경되는 구동 주파수에 관한 도면이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 고해상도 주파수 제어를 위한 RF 발생기 구조에 관한 도면이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 고해상도 주파수 제어 방법에 관한 도면이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 고해상도 주파수 제어에 따라 조절되는 구동 주파수에 관한 도면이다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 고해상도 주파수 제어에 따른 부하의 전류 및 전압 위상차 변화에 관한 도면이다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세 주파수 제어를 위한 RF 발생기 구조에 관한 도면이다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세 주파수 제어 방법에 관한 도면이다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세 주파수 제어에 따른 부하 전압 전류의 위상차에 관한 도면이다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 증폭기 및 감쇠기를 이용한 스위치 신호 송수신 방식에 관한 도면이다.
도 15는 본 명세서의 일 실시예에 따른 광 변환기를 이용한 스위치 신호 송수신 방식에 관한 도면이다.1 is a diagram of a plasma system according to an embodiment of the present specification.
2 is a view related to an RF generator according to an embodiment of the present specification.
3 is a view of an antenna structure according to an embodiment of the present specification.
4 is a diagram of a structure of an RF generator for digital frequency control according to an embodiment of the present specification.
5 is a diagram illustrating a digital frequency control method according to an embodiment of the present specification.
6 is a diagram of a driving frequency changed according to digital frequency control according to an embodiment of the present specification.
7 is a diagram of a structure of an RF generator for high-resolution frequency control according to an embodiment of the present specification.
8 is a diagram related to a high-resolution frequency control method according to an embodiment of the present specification.
9 is a diagram of a driving frequency adjusted according to high-resolution frequency control according to an embodiment of the present specification.
10 is a diagram illustrating a change in a current and a voltage phase difference of a load according to high-resolution frequency control according to an embodiment of the present specification.
11 is a diagram related to the structure of an RF generator for fine frequency control according to an embodiment of the present specification.
12 is a diagram of a method for controlling a fine frequency according to an embodiment of the present specification.
13 is a diagram illustrating a phase difference of a load voltage and current according to a fine frequency control according to an embodiment of the present specification.
14 is a diagram illustrating a switch signal transmission/reception method using an amplifier and an attenuator according to an embodiment of the present specification.
15 is a diagram illustrating a switch signal transmission/reception method using an optical converter according to an embodiment of the present specification.

본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.The above-mentioned objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. However, since the present invention may have various changes and may have various embodiments, specific embodiments will be exemplified in the drawings and described in detail below.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The embodiments described herein are for clearly explaining the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, so the present invention is not limited by the embodiments described herein, and the present invention It should be construed as including modifications or variations that do not depart from the spirit of the present invention.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.The drawings attached to this specification are for easily explaining the present invention, and the shapes shown in the drawings may be exaggerated as necessary to help understand the present invention, so the present invention is not limited by the drawings.

본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.If it is determined that a detailed description of a known function or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, numbers (eg, first, second, etc.) used in the description process of the present specification are only identification symbols for distinguishing one component from other components.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "유닛", "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.In addition, the suffixes "unit", "module", and "unit" for components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and have a meaning or role distinct from each other by themselves. it is not

본 명세서의 일 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서, 직류 전원을 제1 구동 주파수를 가지는 제1 교류 전원으로 변환하여 상기 부하에 인가하는 인버터; 제1 시점 및 제2 시점에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 제1 및 제2 지연 시간을 획득하는 센서; 상기 부하에 상기 제1 지연 시간에 기초하여 상기 제1 구동 주파수로부터 미리 설정된 주파수만큼 차이 나는 제2 구동 주파수에 대응되는 제1 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 PWM 발생기; 및 상기 부하에 상기 제2 지연 시간에 기초하여, 상기 제2 구동 주파수를 가지는 제2 교류 전원으로부터 미리 설정된 위상만큼 차이 나는 제3 교류 전원에 대응되는 제2 스위치 신호를 상기 인버터에 제공함으로써 상기 부하에 상기 제2 교류 전원을 인가하는 경우보다 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 감소시키는 시간 지연부;를 포함하는 주파수 제어 장치가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present specification, in the frequency control device for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load, by converting DC power into first AC power having a first driving frequency, an inverter applied to the load; a sensor for acquiring first and second delay times indicating a phase difference between the voltage and current of the load at a first time point and a second time point; a PWM generator providing to the inverter a first switch signal corresponding to a second driving frequency different from the first driving frequency by a preset frequency to the load based on the first delay time; and based on the second delay time to the load, by providing to the inverter a second switch signal corresponding to a third AC power that is different by a preset phase from the second AC power having the second driving frequency to the inverter A frequency control device including a; a time delay unit for reducing the phase difference between the voltage and the current of the load compared to the case of applying the second AC power to the frequency control device can be provided.

여기서, 상기 미리 설정된 주파수는 상기 제2 구동 주파수 및 상기 제3 교류 전원에 대응되는 제3 구동 주파수의 차이보다 큰 값을 가질 수 있다.Here, the preset frequency may have a value greater than a difference between the second driving frequency and a third driving frequency corresponding to the third AC power.

또 여기서, 상기 시간 지연부는 상기 부하의 위상 신호를 입력 받아 상기 미리 설정된 위상만큼 지연시켜 획득되는 상기 제2 스위치 신호를 출력하고, 상기 부하의 위상 신호는 상기 부하에 흐르는 전류의 위상을 지시할 수 있다.Also, here, the time delay unit may receive the phase signal of the load and output the second switch signal obtained by delaying it by the preset phase, and the phase signal of the load may indicate the phase of the current flowing in the load have.

또 여기서, 상기 미리 설정된 위상은 상기 제2 지연 시간에 대응되는 위상을 포함할 수 있다.Also, here, the preset phase may include a phase corresponding to the second delay time.

또 여기서, 상기 주파수 제어 장치는 상기 PWM 발생기 및 상기 시간 지연부 중 적어도 하나를 상기 인버터와 전기적으로 연결하는 스위칭 회로;를 포함할 수 있다.Also, the frequency control device may include a switching circuit electrically connecting at least one of the PWM generator and the time delay unit to the inverter.

또 여기서, 상기 스위칭 회로는 상기 제2 지연 시간이 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 인버터에 전기적으로 연결되는 상기 PWM 발생기를 상기 시간 지연부로 변경할 수 있다.Also, when the second delay time satisfies a preset condition, the switching circuit may change the PWM generator electrically connected to the inverter to the time delay unit.

또 여기서, 상기 주파수 제어 장치는 미리 설정된 클럭 주파수(clock frequency)를 가지는 클럭원(clock source);을 포함하고, 상기 미리 설정된 주파수는 상기 클럭 주파수를 정수로 나눈 값이고, 상기 미리 설정된 위상은 상기 클럭 주파수의 역수값의 정수배일 수 있다.Also, the frequency control device includes a clock source having a preset clock frequency, wherein the preset frequency is a value obtained by dividing the clock frequency by an integer, and the preset phase is the It may be an integer multiple of the reciprocal value of the clock frequency.

또 여기서, 상기 주파수 제어 장치는 상기 부하의 위상 신호를 주기적으로 획득하여 상기 시간 지연부에 제공하는 위상 센싱부;를 포함하고, 상기 센서는 주기적으로 지연 시간을 획득하여 상기 시간 지연부에 제공하며, 상기 시간 지연부는 상기 지연 시간에 기초하여 상기 위상 신호를 지연시킨 스위치 신호를 상기 인버터에 제공할 수 있다.Also, here, the frequency control device includes a phase sensing unit that periodically obtains the phase signal of the load and provides it to the time delay unit, wherein the sensor periodically obtains a delay time and provides it to the time delay unit, , the time delay unit may provide a switch signal in which the phase signal is delayed based on the delay time to the inverter.

또 여기서, 상기 주파수 제어 장치는 상기 스위칭 회로에 전기적으로 연결되어 신호를 증폭시키는 증폭기; 및 상기 인버터에 전기적으로 연결되어 신호를 감쇠시키는 감쇠기;를 포함하고, 노이즈 발생 방지를 위해 상기 감쇠기의 문턱 전압은 상기 인버터의 문턱 전압 보다 큰 값을 가질 수 있다.Also, here, the frequency control device is electrically connected to the switching circuit amplifier for amplifying a signal; and an attenuator electrically connected to the inverter to attenuate a signal, wherein a threshold voltage of the attenuator may be greater than a threshold voltage of the inverter to prevent noise generation.

또 여기서, 상기 주파수 제어 장치는 상기 스위칭 회로에 전기적으로 연결되어 전기적 신호를 광 신호로 변환하는 제1 변환기; 및 상기 인버터에 전기적으로 연결되어 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 제2 변환기;를 포함하고, 노이즈 발생 방지를 위해 상기 스위칭 회로는 상기 제1 및 제2 변환기를 통해 상기 인버터에 상기 제1 스위치 신호 또는 상기 제2 스위치 신호를 제공할 수 있다.Also, the frequency control device includes: a first converter electrically connected to the switching circuit to convert an electrical signal into an optical signal; and a second converter electrically connected to the inverter to convert an optical signal into an electrical signal, wherein the switching circuit sends the first switch signal to the inverter through the first and second converters to prevent noise generation Alternatively, the second switch signal may be provided.

본 명세서의 다른 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 방법에 있어서, 인버터를 이용하여, 상기 부하에 제1 구동 주파수를 가지는 제1 교류 전원을 인가하고; 센서를 이용하여, 제1 시점에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 제1 지연 시간을 획득하고; 상기 부하에 상기 제1 지연 시간에 기초하여 상기 제1 구동 주파수로부터 미리 설정된 주파수만큼 차이 나는 제2 구동 주파수를 가지는 제2 교류 전원을 인가하고; 상기 센서를 이용하여 제2 시점에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 제2 지연 시간을 획득하고; 상기 부하에 상기 제2 지연 시간에 기초하여 상기 제2 교류 전원과 미리 설정된 위상만큼 차이 나는 제3 교류 전원을 인가하여, 상기 부하에 상기 제2 교류 전원을 인가하는 경우보다 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 감소시키는; 주파수 제어 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present specification, in the frequency control method for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load, using an inverter, the first having a first driving frequency to the load applying AC power; acquiring a first delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load at a first time point using the sensor; applying a second AC power having a second driving frequency different from the first driving frequency by a preset frequency based on the first delay time to the load; acquiring a second delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load at a second time point using the sensor; The voltage and current of the load compared to the case of applying the second AC power to the load by applying a third AC power different from the second AC power by a preset phase based on the second delay time to the load to reduce the phase difference between; A frequency control method may be provided.

여기서, PWM 발생기를 이용하여, 상기 인버터에 상기 제1 구동 주파수에 대응하는 제1 스위치 신호를 제공하고; 상기 PWM 발생기를 이용하여, 상기 인버터에 상기 제2 구동 주파수에 대응하는 제2 스위치 신호를 제공하고; 시간 지연부를 이용하여, 상기 인버터에 상기 제3 교류 전원에 대응하는 지연된 상기 부하의 위상 신호를 제공할 수 있다.Here, using a PWM generator, providing a first switch signal corresponding to the first driving frequency to the inverter; using the PWM generator to provide a second switch signal corresponding to the second driving frequency to the inverter; The delayed phase signal of the load corresponding to the third AC power may be provided to the inverter by using the time delay unit.

또 여기서, 상기 위상 신호는 상기 부하에 상기 제3 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하기 이전 시점의 상기 부하의 전류 위상 신호일 수 있다.Also, here, the phase signal may be a current phase signal of the load prior to applying the AC power having the third driving frequency to the load.

본 명세서의 다른 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 부하에 인가하는 인버터; 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간 -상기 지연 시간은 제1 시점에서의 제1 지연 시간, 제2 시점에서의 제2 지연 시간 및 제3 시점에서의 제3 지연 시간을 포함함- 을 검출하는 위상 검출기; 상기 위상 검출기로부터 획득한 상기 제1 지연 시간에 기초하여 설정된 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 PWM(Pulse Width Modulation) 발생기; 상기 위상 검출기로부터 상기 제3 지연 시간을 획득하고, 상기 부하에 흐르는 전류 위상 신호를 획득하며, 획득한 상기 제3 지연 시간에 기초하여 상기 전류 위상 신호를 미리 설정된 시간만큼 지연시켜 상기 인버터에 제공하는 시간 지연부; 및 상기 PWM 발생기 및 상기 시간 지연부 중 어느 하나와 상기 인버터를 전기적으로 연결하고, 상기 위상 검출기로부터 획득한 상기 제2 지연 시간이 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 인버터에 전기적으로 연결되는 구성을 상기 PWM 발생기에서 상기 시간 지연부로 스위칭하는 스위칭 회로;를 포함하는 주파수 제어 장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present specification, there is provided a frequency control device for providing power to the load by controlling a frequency to correspond to a variable resonant frequency of a load, comprising: an inverter converting DC power into AC power and applying it to the load; Delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load - The delay time includes a first delay time at a first time point, a second delay time at a second time point, and a third delay time at a third time point a phase detector to detect ham-; a pulse width modulation (PWM) generator that provides a switch signal corresponding to a set driving frequency to the inverter based on the first delay time obtained from the phase detector; Obtaining the third delay time from the phase detector, obtaining the current phase signal flowing through the load, and delaying the current phase signal by a preset time based on the obtained third delay time to provide it to the inverter time delay unit; and electrically connecting the inverter to any one of the PWM generator and the time delay unit, and electrically connecting to the inverter when the second delay time obtained from the phase detector satisfies a preset condition. A frequency control device comprising a; a switching circuit for switching from the generator to the time delay unit may be provided.

여기서, 상기 PWM 발생기는 상기 부하에 인가되는 상기 교류 전원의 주파수가 제1 구동 주파수에서 제2 구동 주파수로 변경되도록 상기 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하고, 상기 시간 지연부는 상기 부하에 인가되는 상기 교류 전원의 주파수가 제3 구동 주파수에서 제4 구동 주파수로 변경되도록 상기 전류 위상 신호를 지연시켜 상기 인버터에 제공하되, 상기 제1 구동 주파수 및 상기 제2 구동 주파수의 차이는 상기 제3 구동 주파수 및 상기 제4 구동 주파수의 차이 보다 큰 값을 가질 수 있다.Here, the PWM generator provides the switch signal to the inverter so that the frequency of the AC power applied to the load is changed from a first driving frequency to a second driving frequency, and the time delay unit is the AC applied to the load The current phase signal is delayed and provided to the inverter so that the frequency of the power is changed from the third driving frequency to the fourth driving frequency, wherein the difference between the first driving frequency and the second driving frequency is the third driving frequency and the second driving frequency It may have a value greater than the difference between the fourth driving frequencies.

또 여기서, 상기 PWM 발생기는 상기 부하에 인가되는 상기 교류 전원의 주파수가 제1 구동 주파수에서 제2 구동 주파수로 변경되도록 상기 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하고, 상기 시간 지연부는 상기 부하에 인가되는 상기 교류 전원의 주파수가 상기 제2 구동 주파수에서 제3 구동 주파수로 변경되도록 상기 전류 위상 신호를 지연시켜 상기 인버터에 제공하되, 상기 제1 구동 주파수 및 상기 제2 구동 주파수의 차이는 상기 제2 구동 주파수 및 상기 제3 구동 주파수의 차이 보다 큰 값을 가질 수 있다.Here, the PWM generator provides the switch signal to the inverter so that the frequency of the AC power applied to the load is changed from a first driving frequency to a second driving frequency, and the time delay unit is applied to the load. The current phase signal is delayed and provided to the inverter so that the frequency of the AC power is changed from the second driving frequency to the third driving frequency, wherein the difference between the first driving frequency and the second driving frequency is the second driving frequency and a value greater than a difference between the third driving frequencies.

또 여기서, 상기 미리 설정된 조건은 -5ns 내지 20ns 중 적어도 일부 구간에서 설정될 수 있다.Also, here, the preset condition may be set in at least a partial interval of -5ns to 20ns.

본 명세서의 다른 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 방법에 있어서, 인버터를 이용하여, 상기 부하에 특정 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하고; 제1 센서를 이용하여, 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간을 획득하고; 제2 센서를 이용하여, 상기 부하의 적어도 일부에 대한 전압을 지시하는 전압 데이터를 획득하고; 상기 인버터를 이용하여, 제1 구간에서 상기 부하에 상기 지연 시간에 기초하여 설정되는 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하고; 상기 인버터를 이용하여, 제2 구간에서 상기 부하에 상기 전압 데이터에 기초하여 설정되는 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하는 주파수 제어 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present specification, in the frequency control method for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load, an AC power source having a specific driving frequency is supplied to the load using an inverter. authorize; obtaining a delay time indicating a phase difference between the voltage and the current of the load using the first sensor; obtain, using a second sensor, voltage data indicative of a voltage for at least a portion of the load; applying AC power having a driving frequency set based on the delay time to the load in a first section using the inverter; A frequency control method of applying AC power having a driving frequency set based on the voltage data to the load in a second section using the inverter may be provided.

여기서, 상기 제1 센서를 이용하여 상기 제1 구간에서 획득한 제1 지연 시간 및 제2 지연 시간에 기초하여 주파수 범위를 결정하고; 상기 주파수 범위에서 상기 전압 데이터에 기초하여 최종 유지 주파수를 선택하고; 상기 인버터를 이용하여, 상기 부하에 상기 최종 유지 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하되, 상기 제1 지연 시간 및 상기 제2 지연 시간은 미리 설정된 조건을 만족할 수 있다.Here, using the first sensor to determine a frequency range based on the first delay time and the second delay time obtained in the first section; select a final holding frequency based on the voltage data in the frequency range; By using the inverter, the AC power having the final sustain frequency may be applied to the load, and the first delay time and the second delay time may satisfy a preset condition.

또 여기서, 상기 주파수 범위는 적어도 제1 구동 주파수 및 제2 구동 주파수를 포함하고, 상기 전압 데이터는 상기 부하에 상기 제1 구동 주파수를 가지는 교류 전원이 인가될 때 획득되는 제1 전압 및 상기 부하에 상기 제2 구동 주파수를 가지는 교류 전원이 인가될 때 획득되는 제2 전압을 포함하고, 상기 제2 전압이 상기 제1 전압보다 작으면, 상기 제2 구동 주파수가 상기 최종 유지 주파수로 선택될 수 있다.Here, the frequency range includes at least a first driving frequency and a second driving frequency, and the voltage data is a first voltage obtained when an AC power having the first driving frequency is applied to the load and the load. and a second voltage obtained when AC power having the second driving frequency is applied, and when the second voltage is less than the first voltage, the second driving frequency may be selected as the final sustain frequency .

또 여기서, 상기 제2 구간에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차는 미리 설정된 조건을 만족할 수 있다.Also, a phase difference between the voltage and current of the load in the second section may satisfy a preset condition.

또 여기서, 상기 미리 설정된 조건은 -5ns 내지 20ns 중 적어도 일부 구간에서 설정될 수 있다.Also, here, the preset condition may be set in at least a partial interval of -5ns to 20ns.

또 여기서, 상기 부하는 제1 곡률 반경을 가지는 제1 안테나 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 가지는 제2 안테나를 포함하는 안테나 구조체를 포함하고, 상기 전압 데이터는 상기 제2 센서를 이용하여 상기 제1 안테나에 대한 전압을 측정하여 획득될 수 있다.Also, here, the load includes an antenna structure including a first antenna having a first radius of curvature and a second antenna having a second radius of curvature greater than the first radius of curvature, and the voltage data is transmitted to the second sensor. It can be obtained by measuring the voltage to the first antenna using

또 여기서, 상기 부하는 제1 곡률 반경을 가지는 제1 안테나 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 가지는 제2 안테나를 포함하는 안테나 구조체를 포함하고, 상기 전압 데이터는 상기 제2 센서를 이용하여 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 대한 전압을 측정하여 획득될 수 있다.Also, here, the load includes an antenna structure including a first antenna having a first radius of curvature and a second antenna having a second radius of curvature greater than the first radius of curvature, and the voltage data is transmitted to the second sensor. It can be obtained by measuring voltages for the first antenna and the second antenna using

본 명세서의 다른 양상에 따르면, 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 부하에 인가하는 인버터; 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간 -상기 지연 시간은 제1 시점에서의 제1 지연 시간 및 제2 시점에서의 제2 지연 시간을 포함함- 을 검출하는 위상 검출기; 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점에서 상기 부하의 전압을 감지하여 상기 제1 지연 시간과 관련되는 제1 전압 및 상기 제2 지연 시간과 관련된 제2 전압을 포함하는 전압 데이터를 획득하는 전압 검출기; 및 상기 위상 검출기로부터 획득한 상기 지연 시간에 기초하여 설정된 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 PWM(Pulse Width Modulation) 발생기;를 포함하되, 상기 PWM 발생기는 상기 제1 전압의 크기가 상기 제2 전압의 크기 보다 작은 경우, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 이후의 제3 시점에서 상기 제1 지연 시간에 기초하여 설정된 제1 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 주파수 제어 장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present specification, there is provided a frequency control device for providing power to the load by controlling a frequency to correspond to a variable resonant frequency of a load, comprising: an inverter converting DC power into AC power and applying it to the load; a phase detector for detecting a delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load, wherein the delay time includes a first delay time at a first time point and a second delay time at a second time point; a voltage detector sensing the voltage of the load at the first time point and the second time point to obtain voltage data including a first voltage related to the first delay time and a second voltage related to the second delay time; and a PWM (Pulse Width Modulation) generator that provides a switch signal corresponding to a set driving frequency to the inverter based on the delay time obtained from the phase detector. A frequency of providing a switch signal corresponding to a first driving frequency set based on the first delay time to the inverter at the first time point and a third time point after the second time point when the magnitude of the second voltage is smaller than the level of the second voltage A control device may be provided.

여기서, 상기 주파수 제어 장치는 상기 PWM 발생기에 전기적으로 연결되어 신호를 증폭시키는 증폭기; 및 상기 인버터에 전기적으로 연결되어 신호를 감쇠시키는 감쇠기;를 포함하고, 노이즈 발생 방지를 위해 상기 감쇠기의 문턱 전압은 상기 인버터의 문턱 전압 보다 큰 값을 가질 수 있다.Here, the frequency control device is electrically connected to the PWM generator to amplify a signal; and an attenuator electrically connected to the inverter to attenuate a signal, wherein a threshold voltage of the attenuator may be greater than a threshold voltage of the inverter to prevent noise generation.

또 여기서, 상기 주파수 제어 장치는 상기 PWM 발생기에 전기적으로 연결되어 전기적 신호를 광 신호로 변환하는 제1 변환기; 및 상기 인버터에 전기적으로 연결되어 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 제2 변환기;를 포함하고, 노이즈 발생 방지를 위해 상기 PWM 발생기는 상기 제1 및 제2 변환기를 통해 상기 인버터에 상기 스위치 신호를 제공할 수 있다.Also, here, the frequency control device is electrically connected to the PWM generator a first converter for converting an electrical signal into an optical signal; and a second converter electrically connected to the inverter to convert an optical signal into an electrical signal, wherein the PWM generator provides the switch signal to the inverter through the first and second converters to prevent noise generation can do.

본 명세서는 정밀하게 주파수를 제어하기 위한 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 주파수 제어 장치에 관한 것이다.The present specification relates to a frequency control method for precisely controlling a frequency and a frequency control apparatus using the same.

구체적으로, 본 명세서의 일 실시예에 따른 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 주파수 제어 장치에 의하면 부하에 특정 구동 주파수를 가지는 전원 또는 전력을 인가함에 있어서 구동 주파수를 주기적으로 또는 실시간으로 변경할 수 있다.Specifically, according to the frequency control method and the frequency control apparatus using the same according to an embodiment of the present specification, when applying power or power having a specific driving frequency to a load, the driving frequency may be changed periodically or in real time.

여기서, 구동 주파수는 부하에 인가되는 전원 또는 전력의 주파수를 의미할 수 있다. Here, the driving frequency may mean a frequency of power or power applied to a load.

여기서, 부하는 전원 또는 전력이 공급되는 구성을 의미할 수 있다. 예를 들어, 부하는 저항, 인덕터(inductor), 커패시터(capacitor) 등의 전기적 소자를 포함하는 회로로 표현되는 전기적 구성을 의미할 수 있다. 부하는 부하를 구성하는 전기적 소자의 성질이나 특징에 따라 공진 주파수(resonant frequency)를 가질 수 있다. 이 때, 부하에 따라 공진 주파수가 실시간으로 변경될 수 있다.Here, the load may mean a power source or a configuration to which power is supplied. For example, a load may mean an electrical configuration expressed as a circuit including electrical elements such as a resistor, an inductor, and a capacitor. The load may have a resonant frequency according to properties or characteristics of electrical elements constituting the load. In this case, the resonance frequency may be changed in real time according to the load.

이하에서는 설명의 편의를 위해 플라즈마 시스템에 있어서 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 주파수 제어 장치에 대해서 서술하나, 본 명세서의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시간으로 구동 주파수를 조절하여 교류 전원을 인가할 필요가 있는 장치 또는 어플리케이션에 유사하게 적용될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 무선 전력 전송 및 유도 가열 분야 등에서 부하의 가변되는 공진 주파수에 대응되도록 교류 전원의 구동 주파수를 제어하기 위해 후술하는 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 장치가 이용될 수 있다.Hereinafter, a frequency control method and a frequency control apparatus using the same in a plasma system will be described for convenience of description, but the technical spirit of the present specification is not limited thereto, and it is necessary to apply AC power by adjusting the driving frequency in real time. Of course, it can be similarly applied to a device or application with For example, a frequency control method and an apparatus using the same may be used to control a driving frequency of an AC power source to correspond to a variable resonant frequency of a load in the field of wireless power transmission and induction heating, etc.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 플라즈마를 발생시키고 유지하는 플라즈마 시스템에 있어서 안테나 또는 안테나 구조체에 전원을 인가하기 위해 주파수 제어 방법이 이용될 수 있다.According to an embodiment of the present specification, a frequency control method may be used to apply power to an antenna or an antenna structure in a plasma system for generating and maintaining plasma.

여기서, 플라즈마는 물질이 고에너지를 인가받아 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 상태(phase)로, 다양한 방식에 의해 유도되거나 발생될 수 있다. 그 중에서도 유도 결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma)는 코일(coil) 또는 안테나(antenna) 등에 전력이 공급되어 특정 공간에 유도 전기장 또는 축전 전기장이 형성되고, 이에 의해 발생되는 플라즈마로, 일반적으로 무선주파수(RF: Radio Frequency)와 같은 고주파 전원에 의해 구동될 수 있다. 한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해 플라즈마 시스템에 의해 발생되는 플라즈마는 유도 결합 플라즈마인 것을 전제로 설명하나, 본 명세서의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the plasma is a phase in which a material is applied with high energy and is separated into negatively charged electrons and positively charged ions, and may be induced or generated by various methods. Among them, Inductively Coupled Plasma (ICP) is a plasma generated by electric power being supplied to a coil or an antenna to form an inductive electric field or a capacitive electric field in a specific space, and is generally a radio frequency It can be driven by a high-frequency power source such as (RF: Radio Frequency). Meanwhile, hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the plasma generated by the plasma system is an inductively coupled plasma, but the technical spirit of the present specification is not limited thereto.

여기서, 안테나는 전압 또는 전류를 인가하면 주위에 전기장 또는 자기장을 형성시키는 유도성 소자 또는 부하로, 코일 또는 인덕터 등을 의미할 수 있으며, 나아가 유도성 소자 외의 소자로 구현된 등가 회로를 의미할 수도 있다.Here, the antenna is an inductive element or load that forms an electric or magnetic field around it when a voltage or current is applied, and may mean a coil or an inductor, and further may mean an equivalent circuit implemented as an element other than the inductive element. have.

여기서, 안테나 구조체는 적어도 하나 이상의 안테나를 포함하는 구조체를 의미할 수 있다. 나아가, 안테나 구조체는 적어도 하나 이상의 용량성 소자 또는 부하를 포함하고, 적어도 하나 이상의 안테나 또는 용량성 소자가 특정 방법으로 연결되거나 배치된 형태로 구현될 수 있다.Here, the antenna structure may mean a structure including at least one antenna. Further, the antenna structure may include at least one or more capacitive elements or loads, and at least one or more antennas or capacitive elements may be embodied in a form in which they are connected or disposed in a specific way.

한편, 본 명세서의 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템은 반도체, 디스플레이 가공, 환경, 에너지 등 여러 분야에서 광범위하게 이용될 수 있으며 이하에서 서술하는 플라즈마 발생 장치가 어느 특정 분야에만 이용되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 플라즈마가 활용되는 분야에서 공통적으로 이용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.On the other hand, the plasma system according to an embodiment of the present specification can be widely used in various fields such as semiconductor, display processing, environment, and energy, and the plasma generating device described below is not limited to being used only in any specific field. , it is stated in advance that it can be commonly used in the field where plasma is utilized.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 명세서의 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템에 대하여 서술한다.Hereinafter, a plasma system according to an embodiment of the present specification will be described with reference to FIG. 1 .

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템(100)에 관한 도면이다. 도 1을 참조하면, 플라즈마 시스템(100)은 RF 발생기(Radio Frequency generator)(1000), 안테나 구조체(2000) 및 플라즈마 발생부(3000)를 포함할 수 있다. 플라즈마 시스템(100)은 RF 발생기(1000)를 이용하여 안테나 구조체(2000)에 RF 전원을 공급하여 플라즈마 발생부(3000)에 유도 결합 플라즈마 발생을 유도할 수 있다. 1 is a diagram of a plasma system 100 according to an embodiment of the present specification. Referring to FIG. 1 , a plasma system 100 may include a radio frequency generator 1000 , an antenna structure 2000 , and a plasma generator 3000 . The plasma system 100 may induce the generation of inductively coupled plasma in the plasma generator 3000 by supplying RF power to the antenna structure 2000 using the RF generator 1000 .

RF 발생기(1000)는 안테나 구조체(2000)에 전원 또는 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, RF 발생기(1000)는 안테나 구조체(2000)에 특정 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가할 수 있다. 이 때, 안테나 구조체(2000)에 제공되는 교류 전원의 구동 주파수는 후술하는 바와 같이 변경될 수 있다.The RF generator 1000 may provide power or power to the antenna structure 2000 . For example, the RF generator 1000 may apply AC power having a specific driving frequency to the antenna structure 2000 . At this time, the driving frequency of the AC power provided to the antenna structure 2000 may be changed as described below.

안테나 구조체(2000)는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 또는, 안테나 구조체(2000)는 적어도 하나의 안테나 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 안테나 구조체(2000)의 구성 요소와 구조에 대해서는 추후 구체적으로 서술하도록 한다.The antenna structure 2000 may include at least one antenna. Alternatively, the antenna structure 2000 may include at least one antenna and at least one capacitor. Components and structures of the antenna structure 2000 will be described in detail later.

안테나 구조체(2000)는 RF 발생기(1000)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나 구조체(2000)는 RF 발생기(1000)과 도선으로 직렬 또는 병렬 연결되거나 전기적 소자를 통해 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.The antenna structure 2000 may be electrically connected to the RF generator 1000 . The antenna structure 2000 may be connected in series or parallel with the RF generator 1000 through a conductive wire or may be connected in series or parallel through an electrical element.

안테나 구조체(2000)는 플라즈마 발생부(3000)와 물리적 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나 구조체(1000) 및 플라즈마 발생부(2000)의 연결관계에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.The antenna structure 2000 may be physically or electrically connected to the plasma generator 3000 . Details of the connection relationship between the antenna structure 1000 and the plasma generator 2000 will be described later.

안테나 구조체(2000)는 RF 발생기(1000)로부터 RF 전력을 공급받으면 시변하는 전류가 흐르고, 이에 기초하여 플라즈마 발생부(3000)에 유도 전기장을 발생시켜 플라즈마를 유도할 수 있다.When the antenna structure 2000 receives RF power from the RF generator 1000 , a time-varying current flows, and based on this, an induced electric field is generated in the plasma generator 3000 to induce plasma.

안테나 구조체(2000)는 구성 요소에 따라 공진 주파수(resonant frequency)를 가질 수 있다. 여기서, 공진 주파수는 안테나 구조체(2000) 자체의 공진 주파수를 의미할 수 있다. 또는, 공진 주파수는 안테나 구조체(2000) 및 발생되는 플라즈마에 의한 영향이 고려된 공진 주파수를 의미할 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마 시스템(100)에 의해 플라즈마가 형성되면 플라즈마가 유지되는 동안 안테나 구조체(2000)의 전압 및 전류의 위상 차이를 최소화 하기 위해 RF 발생기(1000)에서 안테나 구조체(2000)에 인가해주어야 하는 구동 주파수는 실시간으로 변경될 수 있고, 이 경우 안테나 구조체(2000)와 플라즈마 발생부(300)에서 발생하는 플라즈마에 의해 공진 주파수가 변경되는 것으로 볼 수 있다.The antenna structure 2000 may have a resonant frequency depending on its components. Here, the resonant frequency may mean a resonant frequency of the antenna structure 2000 itself. Alternatively, the resonant frequency may mean a resonant frequency in which the effect of the antenna structure 2000 and the generated plasma is considered. For example, when plasma is formed by the plasma system 100, it must be applied to the antenna structure 2000 from the RF generator 1000 in order to minimize the phase difference between the voltage and current of the antenna structure 2000 while the plasma is maintained. The driving frequency may be changed in real time, and in this case, it can be seen that the resonance frequency is changed by the plasma generated by the antenna structure 2000 and the plasma generator 300 .

플라즈마 발생부(3000)는 플라즈마 발생이 유도되는 영역 또는 공간을 포함할 수 있다. 구체적으로, 플라즈마 발생부(3000)는 챔버 또는 튜브 등 플라즈마가 발생되어 유지될 수 있는 공간을 의미할 수 있다.The plasma generator 3000 may include a region or space in which plasma generation is induced. Specifically, the plasma generating unit 3000 may mean a space in which plasma is generated and maintained, such as a chamber or tube.

이하에서는 도 2를 참조하여 RF 발생기(1000)의 구성 및 구조에 대하여 서술한다.Hereinafter, the configuration and structure of the RF generator 1000 will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 발생기(1000)에 관한 도면이다. 2 is a view of the RF generator 1000 according to an embodiment of the present specification.

도 2를 참조하면, RF 발생기(1000)는 교류 전원(1100), 정류기(1200), 인버터(1300), 제어기(1500) 및 센서 모듈(1400)을 포함할 수 있다. RF 발생기(1000)는 교류 전원(1100)에서 공급되는 제1 교류 전원을 제2 교류 전원으로 변환하여 부하(load)에 공급할 수 있다. 예를 들어, RF 발생기(1000)는 통상적인 가정 또는 산업에서 사용되는 제1 교류 전원을 수백kHz 내지 수십MHz의 주파수 및 수kW 이상의 전력을 가지는 제2 교류 전원으로 변환하여 부하에 제공할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the RF generator 1000 may include an AC power source 1100 , a rectifier 1200 , an inverter 1300 , a controller 1500 , and a sensor module 1400 . The RF generator 1000 may convert the first AC power supplied from the AC power source 1100 into the second AC power and supply it to a load. For example, the RF generator 1000 may convert a first AC power used in a typical home or industry into a second AC power having a frequency of several hundreds of kHz to several tens of MHz and power of several kW or more and provide it to the load. .

여기서, 부하는 안테나 구조체(2000) 및 안테나 구조체(2000)에 의해 발생되는 플라즈마를 포함할 수 있다. 부하는 플라즈마 유도에 따라 시변하는 공진 주파수를 가질 수 있다.Here, the load may include the antenna structure 2000 and plasma generated by the antenna structure 2000 . The load may have a time-varying resonant frequency according to plasma induction.

정류기(1200)는 교류 전원(1100)의 출력을 직류 전원으로 변환할 수 있다. 정류기(1200)는 교류 전원(1100)에서 공급되는 제1 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 인버터(1300) 양단에 인가할 수 있다.The rectifier 1200 may convert the output of the AC power source 1100 into DC power. The rectifier 1200 may convert the first AC power supplied from the AC power source 1100 into DC power and apply it to both ends of the inverter 1300 .

인버터(1300)는 정류기(1200)로부터 직류 전원을 전달받아 부하에 제2 교류 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 인버터(1300)는 제어기(1500)로부터 스위치 신호(SW)를 수신하고, 수신한 스위치 신호를 이용하여 제2 교류 전원을 부하에 제공할 수 있다. 여기서, 인버터(1300)는 스위치 신호에 의해 제어되는 적어도 하나의 스위치 소자를 포함할 수 있으며, 인버터(1300)에서 부하로 공급되는 제2 교류 전원은 인버터(1300)가 제어기(1500)로부터 제공받는 스위치 신호에 기초하여 설정되는 구동 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 인버터(1300)는 하프 브릿지 타입 또는 풀 브릿지 타입으로 제공될 수 있다.The inverter 1300 may receive the DC power from the rectifier 1200 and supply the second AC power to the load. For example, the inverter 1300 may receive the switch signal SW from the controller 1500 and provide the second AC power to the load using the received switch signal. Here, the inverter 1300 may include at least one switch element controlled by a switch signal, and the second AC power supplied from the inverter 1300 to the load is provided by the inverter 1300 to the controller 1500 . It may have a driving frequency set based on the switch signal. For example, the inverter 1300 may be provided as a half-bridge type or a full-bridge type.

인버터(1300)는 제어기(1500)의 주파수 제어 방법에 따라 시간 지연 방식(time delay), 펄스 폭 변조 방식(PWM: Pulse Width Moudlation) 또는 이들을 조합하는 방식 등으로 제어될 수 있다.The inverter 1300 may be controlled by a time delay method, a pulse width modulation (PWM) method, or a combination thereof according to a frequency control method of the controller 1500 .

한편, 정류기(1200)와 인버터(1300) 사이에 용량성 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, RF 전원(200)은 정류기(1200) 및 인버터(1300)와 병렬로 연결되는 커패시터를 포함하며, 커패시터는 인버터(1300)에 인가되는 전원의 교류 성분을 접지 노드(GND)로 방전할 수 있다.Meanwhile, a capacitive element may be disposed between the rectifier 1200 and the inverter 1300 . For example, the RF power source 200 includes a capacitor connected in parallel to the rectifier 1200 and the inverter 1300 , and the capacitor discharges an AC component of the power applied to the inverter 1300 to the ground node GND. can do.

제어기(1500)는 후술하는 센서 모듈(1400)로부터 센싱된 데이터를 수신하여 스위치 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어기(1500)는 센서 모듈(1400)로부터 부하의 전류 및 전압 등 공진 주파수와 관련된 데이터를 획득하여 스위치 신호를 생성하도록 구현될 수 있다. 구체적으로, 제어기(1500)는 센서 모듈(1400)로부터 획득한 부하에 인가되는 전류의 위상 데이터 및 부하에 인가되는 전압의 위상 데이터를 이용하여 위상차 데이터 또는 지연 시간을 획득하고 이에 기초하여 스위치 신호를 생성할 수 있다. 제어기(1500)는 FPGA(Field Programmable Gate Arrays) 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 제어기(1500)의 구체적인 구성 및 구조에 대해서는 후술한다.The controller 1500 may generate a switch signal by receiving sensed data from a sensor module 1400 to be described later. For example, the controller 1500 may be implemented to generate a switch signal by acquiring data related to a resonance frequency, such as a current and voltage of a load, from the sensor module 1400 . Specifically, the controller 1500 obtains phase difference data or delay time using the phase data of the current applied to the load and the phase data of the voltage applied to the load obtained from the sensor module 1400, and based on this, the switch signal can create The controller 1500 may be implemented using Field Programmable Gate Arrays (FPGA) technology. A detailed configuration and structure of the controller 1500 will be described later.

센서 모듈(1400)은 제어기(1500)에 부하의 공진 주파수에 관한 데이터 또는 부하에 공급되는 전력에 관한 데이터를 획득할 수 있다. 다시 도 2를 참조하면, 센서 모듈(1400)은 변류기(1410), 필터(1420) 및 비교기(1430)을 포함할 수 있다. 센서 모듈(1400)은 변류기(1410)를 통해 부하에 흐르는 전류 또는 전압 신호를 입력 받아 크기가 다른 전류 또는 전압 신호로 변환하고, 필터(1420)를 이용하여 변환된 전류 또는 전압 신호를 필터링하고, 비교기(1430)를 통해 위상 데이터를 제어기(1500)에 출력할 수 있다.The sensor module 1400 may obtain data about the resonant frequency of the load or data about the power supplied to the load from the controller 1500 . Referring back to FIG. 2 , the sensor module 1400 may include a current transformer 1410 , a filter 1420 , and a comparator 1430 . The sensor module 1400 receives a current or voltage signal flowing through the load through the current transformer 1410 and converts it into a current or voltage signal having a different magnitude, and filters the converted current or voltage signal using the filter 1420, The phase data may be output to the controller 1500 through the comparator 1430 .

여기서, 변류기(1410)는 인버터(1300) 및 부하 사이의 배선에 유도 결합(inductively coupled)될 수 있고 부하에 인가되는 전압 또는 전류 신호를 변환하여 필터(1420)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 변류기(1410)는 부하와 연결된 도선에 흐르는 전류를 전압 신호로 변환할 수 있다.Here, the current transformer 1410 may be inductively coupled to a wiring between the inverter 1300 and the load, and may convert a voltage or current signal applied to the load and provide it to the filter 1420 . Specifically, the current transformer 1410 may convert a current flowing through a wire connected to a load into a voltage signal.

여기서, 필터(1420)는 입력받은 전류 또는 전압 신호에서 직류 성분을 제거하여 비교기(1430)에 출력할 수 있다. 이를 위해, 필터(1420)는 고대역 통과 필터링 또는 저대역 통과 필터링을 수행할 수 있다.Here, the filter 1420 may remove the DC component from the input current or voltage signal and output it to the comparator 1430 . To this end, the filter 1420 may perform high-pass filtering or low-pass filtering.

여기서, 비교기(1430)는 위상 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 비교기(1430)는 변류기(1410) 또는 필터(1420)로부터 획득한 전압 신호와 미리 설정된 값을 비교하여 위상 데이터를 획득할 수 있다. 이 때, 위상 데이터는 부하에 인가되는 전류의 위상 데이터를 의미할 수 있다.Here, the comparator 1430 may acquire phase data. For example, the comparator 1430 may obtain phase data by comparing a voltage signal obtained from the current transformer 1410 or the filter 1420 with a preset value. In this case, the phase data may mean the phase data of the current applied to the load.

상술한 센서 모듈(1400)이 포함하는 구성 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.At least one of the components included in the above-described sensor module 1400 may be omitted.

도 2에 도시되지 않았으나 RF 발생기(1000)는 메모리를 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 2 , the RF generator 1000 may include a memory.

여기서, 메모리는 각종 데이터를 저장할 수 있다. 메모리에는 각종 데이터가 임시적으로 또는 반영구적으로 저장될 수 있다. 메모리의 예로는 하드 디스크(HDD: Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 플래쉬 메모리(flash memory), 롬(ROM: Read-Only Memory), 램(RAM: Random Access Memory) 등이 있을 수 있다. 메모리는 RF 발생기(1000)에 내장되는 형태나 탈부착 가능한 형태로 제공될 수 있다.Here, the memory may store various data. Various data may be temporarily or semi-permanently stored in the memory. Examples of memory may include a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), flash memory, read-only memory (ROM), and random access memory (RAM). have. The memory may be provided in a form embedded in the RF generator 1000 or in a form detachable.

상술한 바와 같이, RF 발생기(1000)는 부하의 공진 주파수에 관한 데이터에 기초하여 부하에 제공되는 제2 교류 전원의 구동 주파수를 제어할 수 있다. 다시 말해, RF 발생기(1000)는 플라즈마 발생에 따라 변화하는 부하의 공진 주파수를 추적하여 제2 교류 전원의 구동 주파수를 부하의 공진 주파수와 대응되도록 출력할 수 있다. 이로써, 불필요한 전력 소모를 방지하고 플라즈마 시스템의 내구성을 향상시킬 수 있다.As described above, the RF generator 1000 may control the driving frequency of the second AC power provided to the load based on data regarding the resonant frequency of the load. In other words, the RF generator 1000 may output the driving frequency of the second AC power to correspond to the resonance frequency of the load by tracking the resonant frequency of the load that changes according to the generation of plasma. Accordingly, unnecessary power consumption can be prevented and durability of the plasma system can be improved.

이상에서 설명한 RF 발생기(1000)는 그 구성 중 적어도 하나가 생략될 수 있다. 예를 들어, RF 발생기(1000)는 센서 모듈(1400)을 포함하지 않고 외부의 센서로부터 부하에 대한 전기적 데이터를 획득할 수 있다. 다른 예를 들어, RF 발생기(1000)는 교류 전원(1100) 및 정류기(1200)를 포함하지 않고 외부로부터 직류 전원 또는 정류된 직류 전원을 제공 받을 수 있다.At least one of the components of the RF generator 1000 described above may be omitted. For example, the RF generator 1000 may acquire electrical data about a load from an external sensor without including the sensor module 1400 . For another example, the RF generator 1000 may receive DC power or rectified DC power from the outside without including the AC power source 1100 and the rectifier 1200 .

이하에서는 도 3을 참조하여 플라즈마를 유도하는 안테나 구조체(2000)에 대하여 서술한다.Hereinafter, the antenna structure 2000 for inducing plasma will be described with reference to FIG. 3 .

도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 안테나 구조체(2000)에 관한 도면이다.3 is a view of an antenna structure 2000 according to an embodiment of the present specification.

도 3을 참조하면, 안테나 구조체(2000)는 플라즈마 발생부(3000) 주위에 배치되는 복수의 안테나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 안테나 구조체(2000)는 서로 다른 곡률 반경을 가지는 제1 내지 제3 안테나(2100, 2200, 2300)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the antenna structure 2000 may include a plurality of antennas disposed around the plasma generator 3000 . Specifically, the antenna structure 2000 may include first to third antennas 2100 , 2200 , and 2300 having different radii of curvature.

제1 안테나(2100)는 다른 안테나에 비해 플라즈마 발생부(3000)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나(2100)는 다른 안테나 보다 작은 곡률 반경을 가지고 내경면이 플라즈마 발생부(3000)와 접촉하도록 배치될 수 있다.The first antenna 2100 may be disposed adjacent to the plasma generator 3000 compared to other antennas. For example, the first antenna 2100 may have a radius of curvature smaller than that of other antennas and may be disposed such that an inner diameter surface thereof is in contact with the plasma generator 3000 .

제2 안테나(2200)는 제1 안테나(2100) 보다 큰 곡률 반경을 가지고 제1 안테나(2100) 및 제3 안테나(2300) 사이에 배치될 수 있다.The second antenna 2200 may have a larger radius of curvature than the first antenna 2100 and may be disposed between the first antenna 2100 and the third antenna 2300 .

제3 안테나(2300)는 제2 안테나(2200) 보다 큰 곡률 반경을 가지고 가장 외측에 배치될 수 있다.The third antenna 2300 may have a larger radius of curvature than the second antenna 2200 and may be disposed at the outermost side.

제1 내지 제3 안테나(2100, 2200, 2300)는 다양한 형상으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 다시 도 3을 참조하면 제1 내지 제3 안테나(2100, 2200, 2300)는 사각형 단면을 가지는 원형 고리 형상 또는 원 단면을 가지는 사각 고리 형상을 가질 수 있다.The first to third antennas 2100 , 2200 , and 2300 may be designed in various shapes. For example, referring back to FIG. 3 , the first to third antennas 2100 , 2200 , and 2300 may have a circular ring shape having a rectangular cross section or a quadrangular ring shape having a circular cross section.

제1 내지 제3 안테나(2100, 2200, 2300)는 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나(2100) 일단 및 제2 안테나(2200) 일단이 전기적으로 연결되고, 제2 안테나(2200) 타단 및 제3 안테나(2300) 일단이 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 안테나(2100) 및 제2 안테나(2200), 제2 안테나(2200) 및 제3 안테나(2300)는 각각 커패시터와 같은 전기적 연결 소자를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.The first to third antennas 2100 , 2200 , and 2300 may be electrically connected. For example, one end of the first antenna 2100 and one end of the second antenna 2200 may be electrically connected, and the other end of the second antenna 2200 and one end of the third antenna 2300 may be electrically connected. As another example, the first antenna 2100 and the second antenna 2200 , the second antenna 2200 , and the third antenna 2300 may be electrically connected to each other through an electrical connection element such as a capacitor.

제1 내지 제3 안테나(2100, 2200, 2300)는 전원이 인가되면 플라즈마 발생부(3000) 내부에 유도 전기장을 발생시켜 플라즈마를 유도할 수 있다. 이 때, 후술하는 바와 같이 제1 내지 제3 안테나(2100, 2200, 2300) 중 적어도 하나의 전기적 특성을 이용하여 안테나 구조체(2000)에 인가되는 교류 전원의 구동 주파수를 제어할 수 있다.The first to third antennas 2100 , 2200 , and 2300 may induce plasma by generating an induced electric field inside the plasma generating unit 3000 when power is applied. At this time, as will be described later, the driving frequency of the AC power applied to the antenna structure 2000 may be controlled by using the electrical characteristics of at least one of the first to third antennas 2100 , 2200 , and 2300 .

도 3에 도시된 것과 달리, 안테나 구조체(2000)는 상술한 형상 또는 구조 외에 유도 결합 플라즈마를 유도하는 형상 또는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 안테나 구조체(2000)가 포함하는 안테나 수가 반드시 3개인 것은 아니며 안테나 구조체(2000)는 3개 이하 또는 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 구조체(2000)는 서로 다른 평면에 배치되는 안테나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 안테나 구조체(2000)는 플라즈마 발생부(3000) 주위를 둘러싸고 제1 평면에 배치되는 적어도 하나의 안테나 및 플라즈마 발생부(3000) 주위를 둘러싸고 제1 평면과 다른 제2 평면에 배치되는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 이 때, 서로 다른 층의 안테나는 직접 또는 커패시터와 같은 별도의 전기적 연결 소자를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 안테나 구조체(2000)는 적어도 하나의 안테나를 포함하되, 각 안테나는 복수의 안테나 세그먼트 및 그 사이를 전기적으로 연결하는 커패시터를 포함할 수 있다. 3 , the antenna structure 2000 may have a shape or structure for inducing inductively coupled plasma in addition to the above-described shape or structure. For example, the number of antennas included in the antenna structure 2000 is not necessarily three, and the antenna structure 2000 may include three or less or more antennas. As another example, the antenna structure 2000 may include antennas disposed on different planes. Specifically, the antenna structure 2000 surrounds the plasma generator 3000 and at least one antenna disposed on a first plane and at least one antenna disposed on the plasma generator 3000 and disposed on a second plane different from the first plane. It may include one antenna. In this case, antennas of different layers may be electrically connected directly or through a separate electrical connection element such as a capacitor. As another example, the antenna structure 2000 may include at least one antenna, and each antenna may include a plurality of antenna segments and a capacitor electrically connecting the antenna segments therebetween.

안테나 구조체(2000)는 RF 발생기(1000)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, RF 발생기(1000)의 일단은 제1 안테나(2100)의 말단에, RF 발생기(1000)의 타단은 제3 안테나(2300)의 말단에 전기적으로 연결되어 RF 발생기(1000)는 안테나 구조체(2000)에 전원을 공급할 수 있다. 다른 예를 들어, RF 발생기(1000)는 별도의 전기적 소자를 통해 안테나 구조체(2000)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 안테나(2100) 말단 및 제3 안테나(2300) 말단은 각각 커패시터와 연결되고, 각각의 커패시터가 RF 발생기(1000)에 연결될 수 있다.The antenna structure 2000 may be electrically connected to the RF generator 1000 . For example, one end of the RF generator 1000 is electrically connected to the end of the first antenna 2100 , and the other end of the RF generator 1000 is electrically connected to the end of the third antenna 2300 , so that the RF generator 1000 is the antenna. Power may be supplied to the structure 2000 . For another example, the RF generator 1000 may be connected to the antenna structure 2000 through a separate electrical device. Specifically, an end of the first antenna 2100 and an end of the third antenna 2300 may be respectively connected to a capacitor, and each capacitor may be connected to the RF generator 1000 .

이하에서는 본 명세서의 일 실시예에 따른 주파수 제어 방법에 대하여 서술한다. RF 발생기(1000)는 주파수 제어 방법을 통해 안테나 구조체(2000)에 인가되는 교류 전원의 주파수를 조절할 수 있다. 구체적으로, RF 발생기(1000)는 안테나 구조체(2000)를 포함하는 부하의 공진 주파수 또는 전류 및 전압 등의 전기적 성질을 실시간으로 감지하여 플라즈마 형성 또는 유지를 위한 구동 주파수를 실시간으로 변경하거나 설정할 수 있다.Hereinafter, a frequency control method according to an embodiment of the present specification will be described. The RF generator 1000 may adjust the frequency of the AC power applied to the antenna structure 2000 through a frequency control method. Specifically, the RF generator 1000 may change or set the driving frequency for plasma formation or maintenance in real time by detecting the resonance frequency or electrical properties such as current and voltage of the load including the antenna structure 2000 in real time. .

이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 디지털 주파수 제어 방법에 대하여 서술한다.Hereinafter, a digital frequency control method will be described with reference to FIGS. 4 to 6 .

도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디지털 주파수 제어를 위한 RF 발생기(1000) 구조에 관한 도면이다.4 is a diagram of the structure of the RF generator 1000 for digital frequency control according to an embodiment of the present specification.

도 4를 참조하면, RF 발생기(1000)는 인버터(1300), 센서 모듈(1400) 및 위상 검출기(phase detector)(1510) 및 PWM 발생기(PWM generator)(1520)를 포함하는 제어기(1500)를 포함할 수 있다. RF 발생기(1000)는 센서 모듈(1400)을 이용하여 전류 위상 데이터를 획득하고, 위상 검출기(1510)를 이용하여 전류 및 전압 사이의 지연 시간 또는 위상차 데이터를 획득하고 PWM 발생기(1520)를 이용하여 인버터(1300)에 스위치 신호를 제공할 수 있다.4, the RF generator 1000 is a controller 1500 including an inverter 1300, a sensor module 1400 and a phase detector 1510 and a PWM generator 1520. may include The RF generator 1000 obtains the current phase data using the sensor module 1400 , and obtains the delay time or phase difference data between the current and the voltage using the phase detector 1510 , and uses the PWM generator 1520 . A switch signal may be provided to the inverter 1300 .

인버터(1300)는 직류 전원을 인가 받아 교류 전원으로 변경하여 부하에 제공할 수 있다. 이를 위해, 인버터(1300)는 하프 브릿지 타입 또는 풀 브릿지 타입으로 제공될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 인버터(1300)는 풀 브릿지 타입으로 제공되는 것으로 서술하나, 본 명세서의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.The inverter 1300 may receive DC power, change it to AC power, and provide it to the load. To this end, the inverter 1300 may be provided as a half-bridge type or a full-bridge type. Hereinafter, it is described that the inverter 1300 is provided as a full-bridge type for convenience of description, but the technical spirit of the present specification is not limited thereto.

인버터(1300)는 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)를 포함할 수 있다.The inverter 1300 may include first to fourth switches S1 , S2 , S3 , and S4 .

여기서, 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)는 PWM 발생기(1520)로부터 스위치 신호를 수신하여 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)될 수 있다. 이 때, 제1 및 제3 스위치(S1, S3)가 턴온되고 제2 및 제4 스위치(S2, S4)가 턴오프되면 부하에 양의 전압이 인가되고, 제1 및 제3 스위치(S1, S3)가 턴오프되고 제2 및 제4 스위치(S2, S4)가 턴온되면 부하에 음의 전압이 인가될 수 있다. 이와 같이, 인버터(1300)는 부하에 양의 전압 및 음의 전압을 교번적으로 인가하여 특정 주파수를 가지는 교류 전원을 인가할 수 있다.Here, the first to fourth switches S1 , S2 , S3 , and S4 may be turned on or off by receiving a switch signal from the PWM generator 1520 . At this time, when the first and third switches S1 and S3 are turned on and the second and fourth switches S2 and S4 are turned off, a positive voltage is applied to the load, and the first and third switches S1 and S4 are turned off. When S3 is turned off and the second and fourth switches S2 and S4 are turned on, a negative voltage may be applied to the load. As such, the inverter 1300 may apply AC power having a specific frequency by alternately applying positive and negative voltages to the load.

센서 모듈(1400)은 부하에 흐르는 전류의 위상을 검출할 수 있다. 도 2에서 서술한 바와 같이, 센서 모듈(1400)은 부하와 전기적으로 결합하여 부하에 흐르는 전류에 대응하는 전류 신호를 획득하고, 획득한 전류 신호를 기초로 부하에 흐르는 전류의 위상을 지시하는 전류 위상 데이터를 획득할 수 있다. 이 때, 전류 위상 데이터는 전류 위상 신호와 동일한 의미로 이용될 수 있다. 또는, 센서 모듈(1400)은 부하에 인가되는 전압에 대응하는 전압 신호를 획득하고, 획득한 전압 신호를 기초로 부하에 흐르는 전류의 위상 데이터를 획득할 수 있다.The sensor module 1400 may detect the phase of the current flowing through the load. As described in FIG. 2 , the sensor module 1400 is electrically coupled to the load to obtain a current signal corresponding to the current flowing in the load, and a current indicating the phase of the current flowing in the load based on the obtained current signal Phase data can be acquired. In this case, the current phase data may be used in the same meaning as the current phase signal. Alternatively, the sensor module 1400 may obtain a voltage signal corresponding to a voltage applied to the load, and may obtain phase data of a current flowing through the load based on the obtained voltage signal.

위상 검출기(1510)는 부하에 흐르는 전류 및 인가되는 전압의 위상 데이터를 획득할 수 있다. 위상 검출기(1510)는 센서 모듈(1400)로부터 전류 위상 데이터를 획득할 수 있다. 위상 검출기(1510)는 인버터(1300)에 제공되는 스위치 신호를 전압 위상 데이터로 획득할 수 있다. 이 때, 스위치 신호는 부하에 인가되는 전압의 위상을 지시할 수 있고 스위치 신호는 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)에 제공되는 스위치 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 위해, 위상 검출기(1510)는 PWM 발생기(1520)로부터 스위치 신호를 제공 받을 수 있다.The phase detector 1510 may acquire phase data of a current flowing through a load and a voltage applied thereto. The phase detector 1510 may acquire current phase data from the sensor module 1400 . The phase detector 1510 may obtain a switch signal provided to the inverter 1300 as voltage phase data. In this case, the switch signal may indicate the phase of the voltage applied to the load, and the switch signal may include at least one of the switch signals provided to the first to fourth switches S1, S2, S3, and S4. To this end, the phase detector 1510 may receive a switch signal from the PWM generator 1520 .

위상 검출기(1510)는 지연시간 또는 위상차 데이터를 획득할 수 있다. 위상 검출기(1510)는 전류 위상 데이터 및 전압 위상 데이터를 획득하여 그 차이를 지시하는 지연 시간 또는 위상차 데이터를 획득할 수 있다.The phase detector 1510 may acquire delay time or phase difference data. The phase detector 1510 may acquire current phase data and voltage phase data to acquire delay time or phase difference data indicating the difference.

여기서, 지연 시간 또는 위상차 데이터는 부하에 흐르는 전류 및 인가되는 전압의 위상 차이를 의미할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 위상 검출기(1510)가 지연 시간을 획득하는 것을 주로 서술하나, 위상 검출기(1510)가 위상차 데이터를 획득하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다. 지연 시간은 위상(phase) 또는 시간(time)으로 표시될 수도 있다. 지연 시간은 부하에 인가되는 전압에 대한 부하에 흐르는 전류의 위상 차이 또는 지연 시간을 의미하거나 부하에 흐르는 전류에 대한 부하에 인가되는 전압의 위상 차이 또는 지연 시간을 의미할 수 있다. RF 발생기(1000)는 획득한 지연 시간에 기초하여 부하에 인가하는 교류 전원의 구동 주파수를 조절할 수 있다.Here, the delay time or phase difference data may mean a phase difference between a current flowing through a load and an applied voltage. Hereinafter, it is mainly described that the phase detector 1510 acquires the delay time for convenience of description, but it may be similarly applied to the case where the phase detector 1510 acquires the phase difference data. The delay time may be expressed in phase or time. The delay time may mean a phase difference or delay time between a voltage applied to the load and a current flowing through the load, or a phase difference or delay time between a current flowing through the load and a voltage applied to the load. The RF generator 1000 may adjust the driving frequency of the AC power applied to the load based on the acquired delay time.

또 여기서, 지연 시간은 메모리에 저장될 수 있다. 예를 들어, 지연 시간은 실시간으로 측정되어 위상 또는 시간 형태로 메모리에 저장되고 필요에 따라 로드(load)될 수 있다.Also here, the delay time may be stored in the memory. For example, the delay time may be measured in real time, stored in a memory in the form of phase or time, and loaded as needed.

이상에서는 위상 검출기(1510)가 센서 모듈(1400)로부터 획득한 전류 위상 데이터 및 PWM 발생기(1520)로부터 획득한 스위치 신호를 이용하여 지연 시간을 획득하는 것으로 서술하였으나, 본 명세서의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, RF 발생기(1000)는 부하에 인가되는 전압 및 부하에 흐르는 전류를 직접 측정하고 각각의 위상 데이터를 획득하여 인버터(1300)에 제공되는 스위치 신호를 생성할 수 있다.In the above, it has been described that the phase detector 1510 acquires the delay time using the current phase data acquired from the sensor module 1400 and the switch signal acquired from the PWM generator 1520, but the technical spirit of the present specification is limited to this it is not going to be For example, the RF generator 1000 may generate a switch signal provided to the inverter 1300 by directly measuring a voltage applied to a load and a current flowing through the load, and obtaining respective phase data.

PWM 발생기(1520)는 스위치 신호를 생성하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다. The PWM generator 1520 may generate a switch signal and provide it to the inverter 1300 .

일 예로, PWM 발생기(1520)는 이전 시점에서 부하에 인가된 교류 전원의 주파수를 증감한 구동 주파수에 대응하도록 스위치 신호를 생성하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 예를 들어, PWM 발생기(1520)는 기설정된 제1 동위상 인정 조건을 기준으로 스위치 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 기설정된 제1 동위상 인정 조건이 -5ns 내지 15ns 일 때, 지연 시간이 15ns 이상이면 이전 시점의 구동 주파수보다 낮은 주파수에 기초하여 스위치 신호를 생성하고, 지연 시간이 -5ns 이하이면 이전 시점의 구동 주파수보다 높은 주파수에 기초하여 스위치 신호를 생성할 수 있다. 여기서, PWM 발생기(1520)는 지연 시간이 제1 동위상 인정 조건을 만족하면 이전 시점의 구동 주파수를 유지하도록 스위치 신호를 생성할 수 있다.For example, the PWM generator 1520 may generate a switch signal to correspond to a driving frequency obtained by increasing or decreasing the frequency of the AC power applied to the load at a previous time point and may provide it to the inverter 1300 . For example, the PWM generator 1520 may generate a switch signal based on a preset first in-phase recognition condition. Specifically, when the preset first in-phase recognition condition is -5ns to 15ns, if the delay time is 15ns or more, a switch signal is generated based on a frequency lower than the driving frequency of the previous time, and if the delay time is -5ns or less, the previous The switch signal may be generated based on a frequency higher than the driving frequency of the starting point. Here, the PWM generator 1520 may generate a switch signal to maintain the driving frequency of the previous time when the delay time satisfies the first in-phase recognition condition.

제1 동위상 인정 조건은 주파수 제어 방법에서 이용되는 주파수 대역, 주파수 제어 장치의 안전성, 전력 전달 효율 등을 고려하여 설정될 수 있다. The first in-phase recognition condition may be set in consideration of a frequency band used in the frequency control method, safety of a frequency control device, power transfer efficiency, and the like.

제1 동위상 인정 조건의 하한값은 인버터(1300) 내 스위치가 ZVS(Zero Voltage Switching) 할 수 있는 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 구동 주파수가 부하의 공진 주파수 보다 작아지는 경우 인가되는 전류의 위상이 전압 보다 늦어져 인버터(1300) 내 스위치가 하드 스위칭(Hard Switching)을 하여 스위치 손상이 유발될 수 있다. 따라서, 제1 동위상 인정 조건의 하한값은 인버터(1300) 내 스위치가 하드 스위칭 하지 않는 조건을 만족하도록 설정될 수 있다.The lower limit of the first in-phase recognition condition may be set to a value capable of ZVS (Zero Voltage Switching) of the switch in the inverter 1300 . For example, when the driving frequency becomes smaller than the resonant frequency of the load, the phase of the applied current becomes slower than the voltage, so that the switch in the inverter 1300 performs hard switching, which may cause switch damage. Accordingly, the lower limit of the first in-phase recognition condition may be set to satisfy the condition that the switch in the inverter 1300 does not perform hard switching.

제1 동위상 인정 조건의 상한값은 인버터(1300) 내 스위치가 nearly ZCS(Zero Current Switching) 할 수 있는 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 구동 주파수가 부하의 공진 주파수 보다 커지는 경우 인가되는 전압의 위상이 전류 보다 늦어져 스위칭 노이즈가 발생할 수 있고 나아가 부하에 제공되는 전력이 감소하여 플라즈마 지속이 어려워질 수 있다. 따라서, 제1 동위상 인정 조건의 상한값은 인버터(1300)의 ZCS 및 플라즈마 유지를 위한 값으로 설정될 수 있다.The upper limit of the first in-phase recognition condition may be set to a value capable of nearly ZCS (Zero Current Switching) of the switch in the inverter 1300 . For example, when the driving frequency is greater than the resonant frequency of the load, the phase of the applied voltage becomes later than the current, which may cause switching noise, and furthermore, the power supplied to the load may decrease, making it difficult to sustain plasma. Accordingly, the upper limit of the first in-phase recognition condition may be set to a value for maintaining ZCS and plasma of the inverter 1300 .

상술한 바와 같이 제1 동위상 인정 조건의 하한값 및 상한값은 ZVS, ZCS, 및 플라즈마 유지 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있으며, 나아가 이용되는 주파수 대역에 따라 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 제1 동위상 인정 조건으로 상술한 -5ns 내지 15ns는 일 예에 따른 수치로, 필요에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 동위상 인정 조건은 -10ns 내지 20ns로 설정될 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 동위상 인정 조건은 이용하는 주파수 대역이 2MHz 근방인 경우 -15ns 내지 40ns로 설정될 수 있다.As described above, the lower limit and upper limit of the first in-phase recognition condition may be appropriately selected in consideration of ZVS, ZCS, and plasma maintenance, and further may be set differently according to a frequency band used. Accordingly, the above-described -5ns to 15ns as the first in-phase recognition condition is a numerical value according to an example, and may be set differently as needed. For example, the first in-phase recognition condition may be set to -10ns to 20ns. As another example, the first in-phase recognition condition may be set to -15ns to 40ns when the frequency band used is near 2MHz.

다른 예로, PWM 발생기(1520)는 지연 시간에 기초하여 구동 주파수를 설정하고 설정된 구동 주파수에 대응하도록 스위치 신호를 생성하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 구체적으로, PWM 발생기(1520)는 룩업 테이블(lookup table)을 이용하여 획득된 지연 시간에 대응하는 주파수를 구동 주파수로 설정하여 스위치 신호를 생성할 수 있다. 또는, PWM 발생기(1520)는 미리 설정된 함수를 이용하여 획득된 지연 시간에 대응하는 주파수를 구동 주파수로 설정하여 스위치 신호를 생성할 수 있다.As another example, the PWM generator 1520 may set a driving frequency based on the delay time, generate a switch signal to correspond to the set driving frequency, and provide it to the inverter 1300 . Specifically, the PWM generator 1520 may generate a switch signal by setting a frequency corresponding to a delay time obtained using a lookup table as a driving frequency. Alternatively, the PWM generator 1520 may generate a switch signal by setting a frequency corresponding to the acquired delay time as the driving frequency using a preset function.

PWM 발생기(1520)는 지연 시간에 기초하여 부하에 인가되는 전압에 대해 부하에 흐르는 전류가 지상(lagging)인지 진상(leading)인지 여부를 판단할 수 있다.The PWM generator 1520 may determine whether the current flowing through the load is lagging or leading with respect to the voltage applied to the load based on the delay time.

도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디지털 주파수 제어 방법(S1000)에 관한 도면이다.5 is a diagram of a digital frequency control method ( S1000 ) according to an embodiment of the present specification.

도 5를 참조하면, 디지털 주파수 제어 방법(S1000)은 전류 및 전압 위상 데이터를 획득하는 단계(S1100), 전류 및 전압 사이의 지연 시간을 획득하는 단계(S1200), 제1 동위상 인정 조건을 이용하여 구동 주파수를 설정하는 단계(S1300) 및 구동 주파수에 기초하여 인버터(1300)에 스위치 신호 제공하는 단계(S1400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the digital frequency control method ( S1000 ) includes obtaining current and voltage phase data ( S1100 ), obtaining a delay time between current and voltage ( S1200 ), and using a first in-phase recognition condition to set the driving frequency ( S1300 ) and providing a switch signal to the inverter 1300 based on the driving frequency ( S1400 ).

이하에서는 디지털 주파수 제어 방법(S1000)의 각 단계에 대하여 구체적으로 서술한다.Hereinafter, each step of the digital frequency control method ( S1000 ) will be described in detail.

RF 발생기(1000)는 전류 및 전압 위상 데이터를 획득할 수 있다(S1100). RF 발생기(1000)는 센서 모듈(1400)로부터 부하에 흐르는 전류의 위상 데이터를 획득할 수 있다. RF 발생기(1000)는 PWM 발생기(1520)로부터 부하에 인가되는 전압의 위상 데이터를 획득할 수 있다. 또는, RF 발생기(1000)는 부하의 전류 및 전압을 직접 측정하여 전류 및 전압의 위상 데이터를 획득할 수 있다.The RF generator 1000 may acquire current and voltage phase data (S1100). The RF generator 1000 may acquire phase data of a current flowing in a load from the sensor module 1400 . The RF generator 1000 may acquire phase data of the voltage applied to the load from the PWM generator 1520 . Alternatively, the RF generator 1000 may directly measure the current and voltage of the load to obtain phase data of the current and voltage.

RF 발생기(1000)는 전류 및 전압 사이의 지연 시간을 획득할 수 있다(S1200). RF 발생기(1000)는 위상 검출기(1510)를 이용하여 전압에 대한 전류의 지연 시간 또는 전류에 대한 전압의 지연 시간을 획득할 수 있다.The RF generator 1000 may obtain a delay time between the current and the voltage (S1200). The RF generator 1000 may obtain a delay time of a current with respect to a voltage or a delay time of a voltage with respect to a current by using the phase detector 1510 .

RF 발생기(1000)는 제1 동위상 인정 조건을 이용하여 구동 주파수를 설정할 수 있다(S1300). RF 발생기(1000)는 지연 시간 획득 단계(S1200)에서 획득한 지연 시간 및 제1 동위상 인정 조건을 비교하여 구동 주파수를 설정할 수 있다. 구체적으로, 지연 시간이 제1 동위상 인정 조건 보다 크면 구동 주파수를 감소시키고 지연 시간이 동위상 인정 조건 보다 작으면 구동 주파수를 증가시킬 수 있다. 한편, RF 발생기(1000)는 미리 설정된 함수를 이용하여 지연 시간에 대응하는 구동 주파수를 설정하거나 룩업 테이블을 이용하여 지연 시간에 대응하는 구동 주파수를 설정할 수도 있다.The RF generator 1000 may set the driving frequency using the first in-phase recognition condition (S1300). The RF generator 1000 may set the driving frequency by comparing the delay time obtained in the delay time acquisition step S1200 and the first in-phase recognition condition. Specifically, when the delay time is greater than the first in-phase recognition condition, the driving frequency may be decreased, and if the delay time is smaller than the in-phase recognition condition, the driving frequency may be increased. Meanwhile, the RF generator 1000 may set a driving frequency corresponding to the delay time using a preset function or may set a driving frequency corresponding to the delay time using a lookup table.

제1 동위상 인정 조건을 이용하여 구동 주파수를 설정하는 단계(S1300)는 생략될 수 있다. 제어기(1500)는 획득한 지연 시간을 이용하여 스위치 신호를 생성하고 이를 인버터(1300)에 제공할 수 있다.The step of setting the driving frequency using the first in-phase recognition condition ( S1300 ) may be omitted. The controller 1500 may generate a switch signal using the acquired delay time and provide it to the inverter 1300 .

제어기(1500)는 구동 주파수에 기초하여 인버터(1300)에 스위치 신호를 제공할 수 있다(S1400). 예를 들어, 제어기(1500)는 인버터(1300)가 설정된 구동 주파수 또는 지연 시간의 크기를 감소시키는 주파수로 동작하도록 스위치 신호를 생성할 수 있다.The controller 1500 may provide a switch signal to the inverter 1300 based on the driving frequency (S1400). For example, the controller 1500 may generate a switch signal so that the inverter 1300 operates at a set driving frequency or a frequency that reduces the magnitude of the delay time.

인버터(1300)는 제어기(1500)로부터 스위치 신호를 수신하여 스위치를 동작시킬 수 있다. 이 때, 제1 및 제3 스위치(S1, S3)는 스위치 신호를 그대로 인가 받고 제2 및 제4 스위치(S2, S4)는 반전된 스위치 신호를 인가 받을 수 있고, 이로써 제1 및 제3 스위치(S1, S3)와 제2 및 제4 스위치(S2, S4)는 교번적으로 턴온되거나 턴오프 될 수 있다.The inverter 1300 may receive a switch signal from the controller 1500 to operate the switch. At this time, the first and third switches S1 and S3 may receive the switch signal as it is, and the second and fourth switches S2 and S4 may receive the inverted switch signal, thereby the first and third switches (S1, S3) and the second and fourth switches (S2, S4) may be alternately turned on or turned off.

제어기(1500)는 디지털 주파수 제어에 따라 설정된 구동 주파수에 기초하여 인버터(1300)를 제어하되, 플라즈마 유지에 의해 부하의 공진 주파수가 변경되는 것을 감지하고 상술한 디지털 주파수 제어 방법(S1000)을 다시 수행하여 인버터(1300)를 기존과 다른 구동 주파수로 동작시킬 수 있다.The controller 1500 controls the inverter 1300 based on the driving frequency set according to the digital frequency control, but detects that the resonant frequency of the load is changed by maintaining the plasma, and performs the above-described digital frequency control method (S1000) again Accordingly, the inverter 1300 may be operated at a different driving frequency than the existing one.

도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디지털 주파수 제어에 따라 변경되는 구동 주파수에 관한 도면이다.6 is a diagram of a driving frequency changed according to digital frequency control according to an embodiment of the present specification.

도 6을 참조하면, RF 발생기(1000)는 플라즈마 유도 개시 시점에서 시작 주파수(f_start)로 인버터(1300)를 동작시키고, 디지털 주파수 제어에 따라 일정 시간 경과 후 제1 구동 주파수(f1) 또는 제2 구동 주파수(f2)로 인버터(1300)를 동작시킬 수 있다.Referring to FIG. 6 , the RF generator 1000 operates the inverter 1300 at the start frequency f_start at the start of plasma induction, and after a predetermined time elapses according to digital frequency control, the first driving frequency f1 or the second The inverter 1300 may be operated at the driving frequency f2.

시작 주파수(f_start)는 제어기(1500)에 의해 인버터(1300)가 구동되는 시점의 구동 주파수를 의미할 수 있다. The start frequency f_start may mean a driving frequency when the inverter 1300 is driven by the controller 1500 .

일 예로, 시작 주파수(f_start)는 공진 주파수(f0)에 기초하여 설정될 수 있다. 여기서, 공진 주파수(f0)는 안테나 구조체(2000) 자체의 고유 주파수나 공진 주파수 또는 안테나 구조체(2000)를 포함하는 부하의 고유 주파수나 공진 주파수를 의미할 수 있다. 공진 주파수(f0)는 플라즈마 발생에 따라 변경될 수 있다.For example, the start frequency f_start may be set based on the resonance frequency f0. Here, the resonant frequency f0 may mean a natural frequency or resonant frequency of the antenna structure 2000 itself or a natural frequency or resonant frequency of a load including the antenna structure 2000 . The resonance frequency f0 may be changed according to plasma generation.

다른 예로, 시작 주파수(f_start)는 공진 주파수(f0)와 상관 없이 임의로 설정될 수 있다. 구체적으로, 시작 주파수(f_start)는 안테나 구조체(2000)의 크기에 기초하여 설정될 수 있다. 또는, 시작 주파수(f_start)는 플라즈마 시스템(100)에서 유도되어야 하는 플라즈마의 크기나 규모에 기초하여 설정될 수 있다.As another example, the start frequency f_start may be arbitrarily set regardless of the resonance frequency f0. Specifically, the start frequency f_start may be set based on the size of the antenna structure 2000 . Alternatively, the start frequency f_start may be set based on the size or scale of plasma to be induced in the plasma system 100 .

시작 주파수(f_start)는 공진 주파수(f0) 보다 크거나 작을 수 있다.The start frequency f_start may be greater or less than the resonance frequency f0.

디지털 주파수 제어를 통해 구동 주파수는 시작 주파수(f_start)에서 공진 주파수(f0)를 향해 변경될 수 있다. 여기서, 구동 주파수는 제어기(1500)에 따라 미리 설정된 주파수 간격(f_interval)만큼 변경될 수 있다. 예를 들어, 제어기(1500)에서 주파수 변경에 400MHz의 클럭 주파수(clock frequency)를 가지는 클럭원(clock source)을 이용하는 경우 주파수 간격은 약 0.04MHz가 될 수 있다. 이 때, RF 발생기(1000)는 약 1%의 주파수 제어 해상도를 가질 수 있다.Through digital frequency control, the driving frequency may be changed from the start frequency f_start toward the resonance frequency f0. Here, the driving frequency may be changed by a preset frequency interval f_interval according to the controller 1500 . For example, when the controller 1500 uses a clock source having a clock frequency of 400 MHz to change the frequency, the frequency interval may be about 0.04 MHz. In this case, the RF generator 1000 may have a frequency control resolution of about 1%.

디지털 주파수 제어를 통해 구동 주파수는 제1 구동 주파수(f1) 또는 제2 구동 주파수(f2)로 설정될 수 있다.The driving frequency may be set to the first driving frequency f1 or the second driving frequency f2 through digital frequency control.

여기서, 제1 구동 주파수(f1) 및 제2 구동 주파수(f2)는 주파수 간격을 고려할 때, 공진 주파수(f0)에 가장 근접한 주파수로 이해될 수 있다. 다시 말해, 제1 구동 주파수(f1) 및 제2 구동 주파수(f2) 사이에 공진 주파수(f0)가 존재하고 제1 구동 주파수(f1) 및 제2 구동 주파수(f2)는 주파수 간격만큼 이격될 수 있다.Here, the first driving frequency f1 and the second driving frequency f2 may be understood as frequencies closest to the resonance frequency f0 when the frequency interval is considered. In other words, a resonance frequency f0 exists between the first driving frequency f1 and the second driving frequency f2, and the first driving frequency f1 and the second driving frequency f2 may be spaced apart by a frequency interval. have.

또 여기서, 인버터(1300)가 제1 구동 주파수(f1) 또는 제2 구동 주파수(f2)로 동작하는 경우 부하에 인가되는 전압 및 부하에 흐르는 전류는 동위상 인정 조건을 만족할 수 있다. Here, when the inverter 1300 operates at the first driving frequency f1 or the second driving frequency f2, the voltage applied to the load and the current flowing to the load may satisfy the in-phase recognition condition.

구동 주파수는 각각 대응하는 지연 시간을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 지연 시간(td1)은 제1 구동 주파수(f1)에 대응하고, 제2 지연 시간(td2)은 제2 구동 주파수(f2)에 대응될 수 있다.Each of the driving frequencies may have a corresponding delay time. For example, the first delay time td1 may correspond to the first driving frequency f1 , and the second delay time td2 may correspond to the second driving frequency f2 .

여기서, 지연 시간은 해당 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 부하에 인가하는 경우 부하에 인가되는 전압 및 흐르는 전류 사이의 지연 시간을 의미할 수 있다.Here, the delay time may mean a delay time between a voltage applied to the load and a flowing current when an AC power having a corresponding driving frequency is applied to the load.

지연 시간은 위상 검출기(1510)에서 획득된 값일 수 있다. 또는, 지연 시간은 공진 주파수(f0)를 이용하여 산출되거나 룩업 테이블을 이용하여 획득될 수 있다.The delay time may be a value obtained by the phase detector 1510 . Alternatively, the delay time may be calculated using the resonance frequency f0 or may be obtained using a lookup table.

상술한 디지털 주파수 제어에 따라 RF 발생기(1000)는 부하의 전류 및 전압의 위상차가 감소되도록 부하에 인가되는 교류 전원의 구동 주파수를 조절할 수 있다. 디지털 주파수 제어 방법(S1000)을 이용하면 부하에서 손실되는 전력을 줄일 수 있어 플라즈마 유도 효율을 증가시키고 플라즈마 발생부(3000)의 손상을 줄일 수 있다.According to the digital frequency control described above, the RF generator 1000 may adjust the driving frequency of the AC power applied to the load so that the phase difference between the current and the voltage of the load is reduced. When the digital frequency control method ( S1000 ) is used, power loss from the load can be reduced, thereby increasing plasma induction efficiency and reducing damage to the plasma generator 3000 .

이상에서는 디지털 주파수 제어에 대하여 서술하였다. 디지털 주파수 제어는 특정 주파수를 구동 주파수로 빠르게 설정하여 이용이 편리하고 비교적 적은 구성으로 구현할 수 있다. 다만, 디지털 주파수 제어의 경우 주파수 간격이 제한적이므로 보다 세밀한 주파수 제어가 필요한 경우 효율이 낮아질 수 있어 고해상도 주파수 제어가 필요할 수 있다.In the above, digital frequency control has been described. Digital frequency control is convenient to use by quickly setting a specific frequency as the driving frequency and can be implemented with relatively few configurations. However, in the case of digital frequency control, since the frequency interval is limited, when more detailed frequency control is required, efficiency may be lowered, and thus high-resolution frequency control may be required.

이하에서는 도 7 내지 도 10을 참조하여 고해상도 주파수 제어에 대하여 서술한다.Hereinafter, high-resolution frequency control will be described with reference to FIGS. 7 to 10 .

도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 고해상도 주파수 제어를 위한 RF 발생기(1000) 구조에 관한 도면이다.7 is a diagram related to the structure of the RF generator 1000 for high-resolution frequency control according to an embodiment of the present specification.

도 7을 참조하면, RF 발생기(1000)는 인버터(1300), 센서 모듈(1400) 및 제어기(1500)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the RF generator 1000 may include an inverter 1300 , a sensor module 1400 , and a controller 1500 .

인버터(1300) 및 센서 모듈(1400)은 특별한 언급이 없는 한 도 4에서 서술한 내용이 그대로 적용될 수 있다.As for the inverter 1300 and the sensor module 1400, the contents described in FIG. 4 may be applied as they are unless otherwise specified.

제어기(1500)는 위상 검출기(1510), PWM 발생기(1520), 스위칭 회로(switching circuit)(1530) 및 시간 지연부(1540)를 포함할 수 있다. 위상 검출기(1510) 및 PWM 발생기(1520)는 특별한 언급이 없는 한 도 4에서 서술한 내용이 그대로 적용될 수 있다.The controller 1500 may include a phase detector 1510 , a PWM generator 1520 , a switching circuit 1530 , and a time delay unit 1540 . The phase detector 1510 and the PWM generator 1520 may be applied as described in FIG. 4 unless otherwise specified.

위상 검출기(1510)는 전류 위상 데이터 및 전압 위상 데이터를 획득할 수 있다. 위상 검출기(1510)는 센서 모듈(1400)로부터 전류 위상 데이터를 획득하고 스위치 신호로부터 전압 위상 데이터를 획득할 수 있다.The phase detector 1510 may obtain current phase data and voltage phase data. The phase detector 1510 may obtain current phase data from the sensor module 1400 and voltage phase data from the switch signal.

위상 검출기(1510)는 전류 위상 데이터 및 전압 위상 데이터를 이용하여 지연 시간을 획득하고 이를 PWM 발생기(1520) 및 시간 지연부(1540) 중 적어도 하나에 제공할 수 있다. 위상 검출기(1510)는 복수의 시점에서 지연 시간을 획득할 수 있다.The phase detector 1510 may obtain a delay time using the current phase data and the voltage phase data, and may provide it to at least one of the PWM generator 1520 and the time delay unit 1540 . The phase detector 1510 may acquire delay times at a plurality of time points.

PWM 발생기(1520)는 지연 시간에 기초하여 스위치 신호를 생성하고 이를 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 예를 들어, PWM 발생기(1520)는 지연 시간에 기초하여 구동 주파수를 설정하고 설정된 구동 주파수로 인버터(1300)가 동작하도록 스위치 신호를 생성하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다.The PWM generator 1520 may generate a switch signal based on the delay time and provide it to the inverter 1300 . For example, the PWM generator 1520 may set a driving frequency based on the delay time, generate a switch signal so that the inverter 1300 operates at the set driving frequency, and provide it to the inverter 1300 .

PWM 발생기(1520)는 스위칭 회로(1530)에 전기적으로 연결될 수 있다. PWM 발생기(1520)는 스위칭 회로(1530)를 통해 인버터(1300)에 스위치 신호를 제공할 수 있다.The PWM generator 1520 may be electrically connected to the switching circuit 1530 . The PWM generator 1520 may provide a switch signal to the inverter 1300 through the switching circuit 1530 .

스위칭 회로(1530)는 PWM 발생기(1520) 또는 시간 지연부(1540)와 전기적으로 연결되고 인버터(1300) 및 위상 검출기(1510)와 전기적으로 연결될 수 있다. 스위칭 회로(1530)는 인버터(1300)에 전기적으로 연결되는 구성을 PWM 발생기(1520)에서 시간 지연부(1540)로 변경하거나 시간 지연부(1540)에서 PWM 발생기(1520)로 변경할 수 있다.The switching circuit 1530 may be electrically connected to the PWM generator 1520 or the time delay unit 1540 and electrically connected to the inverter 1300 and the phase detector 1510 . The switching circuit 1530 may change the configuration electrically connected to the inverter 1300 from the PWM generator 1520 to the time delay unit 1540 or change the time delay unit 1540 to the PWM generator 1520 .

시간 지연부(1540)는 입력된 신호를 지연시켜 출력할 수 있다. 시간 지연부(1540)는 센서 모듈(1400)로부터 획득한 신호를 지연시켜 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 시간 지연부(1540)는 센서 모듈(1400)로부터 전류 위상 데이터에 대응하는 신호를 획득하고 이를 미리 설정된 시간만큼 지연시켜 스위칭 회로(1530)를 통해 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)에 제공할 수 있다.The time delay unit 1540 may delay and output the input signal. The time delay unit 1540 may delay the signal obtained from the sensor module 1400 and provide it to the inverter 1300 . Specifically, the time delay unit 1540 obtains a signal corresponding to the current phase data from the sensor module 1400 , delays it by a preset time, and passes the first to fourth switches S1 and S2 through the switching circuit 1530 . , S3, S4) can be provided.

여기서, 미리 설정된 시간은 시간 지연부(1540)가 신호를 지연 시키는 정도를 지시할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 시간은 전압 및 전류 사이의 지연 시간에 기초하여 설정되는 초기 지연 시간을 의미할 수 있다. 다른 예를 들어, 미리 설정된 시간은 이전 시점에서 지연시킨 시간에 RF 발생기(1000) 특성에 따라 정해지는 시간 간격(t_interval)을 가감한 시간을 의미할 수 있다. 이 때, 시간 간격은 RF 발생기(1000)에서 400MHz의 클럭 주파수를 가지는 클럭원을 이용하여 신호를 지연 시키는 경우, 클럭 주파수의 역수인 2.5ns로 설정될 수 있다.Here, the preset time may indicate the degree to which the time delay unit 1540 delays the signal. For example, the preset time may mean an initial delay time set based on a delay time between voltage and current. For another example, the preset time may mean a time obtained by adding or subtracting a time interval (t_interval) determined according to the characteristics of the RF generator 1000 to a time delayed from a previous time point. In this case, the time interval may be set to 2.5 ns, which is the reciprocal of the clock frequency, when the signal is delayed using a clock source having a clock frequency of 400 MHz in the RF generator 1000 .

여기서, 초기 지연 시간은 스위칭 회로(1530)에 의해 시간 지연부(1540)가 인버터(1300)에 전기적으로 연결되는 경우 시간 지연부(1540)에서 입력된 신호를 지연시키는 정도를 지시할 수 있다. 시간 지연부(1540)는 위상 검출기(1510)로부터 초기 지연 시간을 획득할 수 있다. 초기 지연 시간에 대하여는 추후 구체적으로 서술하도록 한다. Here, the initial delay time may indicate the degree to which a signal input from the time delay unit 1540 is delayed when the time delay unit 1540 is electrically connected to the inverter 1300 by the switching circuit 1530 . The time delay unit 1540 may obtain an initial delay time from the phase detector 1510 . The initial delay time will be described in detail later.

도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 고해상도 주파수 제어 방법(S2000)에 관한 도면이다.8 is a diagram of a high-resolution frequency control method ( S2000 ) according to an embodiment of the present specification.

도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 고해상도 주파수 제어에 따라 조절되는 구동 주파수에 관한 도면이다.9 is a diagram of a driving frequency adjusted according to high-resolution frequency control according to an embodiment of the present specification.

도 8을 참조하면, 고해상도 주파수 제어 방법(S2000)은 디지털 주파수 제어 방법을 이용하여 구동 주파수를 제어하는 단계(S2100), 초기 지연 시간을 획득하는 단계(S2200), 아날로그 주파수 제어 방법으로 전환하는 단계(S2300), 초기 지연 시간에 기초하여 인버터(1300)에 지연된 신호를 인가하는 단계(S2400), 전류 및 전압 위상 데이터 및 지연 시간을 획득하는 단계(S2500) 및 지연 시간에 기초하여 인버터(1300)에 지연된 신호를 인가하는 단계(S2600)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the high-resolution frequency control method (S2000) includes the steps of controlling the driving frequency using the digital frequency control method (S2100), obtaining an initial delay time (S2200), and switching to the analog frequency control method (S2300), applying the delayed signal to the inverter 1300 based on the initial delay time (S2400), obtaining the current and voltage phase data and the delay time (S2500) and the inverter 1300 based on the delay time It may include the step of applying the delayed signal (S2600).

이하에서는 고해상도 주파수 제어 방법(S2000)의 각 단계에 대하여 구체적으로 서술한다.Hereinafter, each step of the high-resolution frequency control method ( S2000 ) will be described in detail.

RF 발생기(1000)는 디지털 주파수 제어 방법(S1000)을 이용하여 구동 주파수를 제어할 수 있다(S2100). RF 발생기(1000)는 상술한 디지털 주파수 제어 방법(S1000)을 이용하여 부하에 특정 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가할 수 있다. 구체적으로, RF 발생기(1000)는 부하에 인가되는 전압 및 흐르는 전류의 위상차에 기초하여 구동 주파수를 증가시키거나 감소시키고, 증감된 구동 주파수를 갖는 교류 전원을 부하에 제공할 수 있다. 도 9를 참조하면, RF 발생기(1000)에 의해 변경되는 구동 주파수는 부하의 가변하는 공진 주파수(f0)에 근접한 제1 구동 주파수(f1) 또는 제2 구동 주파수(f2)일 수 있다.The RF generator 1000 may control the driving frequency by using the digital frequency control method (S1000) (S2100). The RF generator 1000 may apply AC power having a specific driving frequency to the load using the digital frequency control method S1000 described above. Specifically, the RF generator 1000 may increase or decrease the driving frequency based on the phase difference between the voltage applied to the load and the flowing current, and may provide AC power having the increased or decreased driving frequency to the load. Referring to FIG. 9 , the driving frequency changed by the RF generator 1000 may be a first driving frequency f1 or a second driving frequency f2 close to the variable resonance frequency f0 of the load.

RF 발생기(1000)는 초기 지연 시간을 획득할 수 있다(S2200). 예를 들어, RF 발생기(1000)는 부하의 공진 주파수(f0)에 근접한 구동 주파수에 대응하는 지연 시간을 초기 지연 시간으로 획득할 수 있다. 구체적으로, 다시 도 9를 참조하면, RF 발생기(1000)는 디지털 주파수 제어에 따라 부하에 제1 구동 주파수(f1)를 가지는 교류 전원을 인가하고 제1 구동 주파수(f1)에 대응하는 제1 지연 시간(td1)을 초기 지연 시간으로 획득할 수 있다. 또는, RF 발생기(1000)는 디지털 주파수 제어에 따라 부하에 제2 구동 주파수(f2)를 가지는 교류 전원을 인가하고 제2 구동 주파수(f2)에 대응하는 제2 지연 시간(td2)을 초기 지연 시간으로 획득할 수 있다.The RF generator 1000 may acquire an initial delay time (S2200). For example, the RF generator 1000 may acquire a delay time corresponding to a driving frequency close to the resonant frequency f0 of the load as the initial delay time. Specifically, referring back to FIG. 9 , the RF generator 1000 applies an AC power having a first driving frequency f1 to a load according to digital frequency control and a first delay corresponding to the first driving frequency f1 Time td1 may be obtained as an initial delay time. Alternatively, the RF generator 1000 applies the AC power having the second driving frequency f2 to the load according to the digital frequency control and sets the second delay time td2 corresponding to the second driving frequency f2 to the initial delay time. can be obtained with

한편, 초기 지연 시간은 위상 검출기(1510)로부터 획득되어 메모리에 저장될 수 있다. 또는, 초기 지연 시간은 위상 검출기(1510)에서 획득된 지연 시간에 기초하여 산출될 수 있다.Meanwhile, the initial delay time may be obtained from the phase detector 1510 and stored in a memory. Alternatively, the initial delay time may be calculated based on the delay time obtained by the phase detector 1510 .

RF 발생기(1000)는 디지털 주파수 제어에서 아날로그 주파수 제어로 주파수 제어 방법을 전환할 수 있다(S2300). RF 발생기(1000)는 스위칭 회로(1530)를 이용하여 인버터(1300)에 전기적으로 연결되는 구성을 PWM 발생기(1520)에서 시간 지연부(1540)로 변경함으로써 주파수 제어 방법을 전환할 수 있다.The RF generator 1000 may switch the frequency control method from digital frequency control to analog frequency control (S2300). The RF generator 1000 may switch the frequency control method by changing the configuration electrically connected to the inverter 1300 using the switching circuit 1530 from the PWM generator 1520 to the time delay unit 1540 .

여기서, 아날로그 주파수 제어는 후술하는 시간 지연부(1540)를 이용하는 주파수 제어 방법을 의미할 수 있다. 구체적으로, 아날로그 주파수 제어를 이용하면 부하에 인가되는 전압 및 흐르는 전류의 위상 중 적어도 어느 하나를 지연시키거나 단축시켜 전압 및 전류의 위상 차이를 줄일 수 있다.Here, the analog frequency control may refer to a frequency control method using a time delay unit 1540 to be described later. Specifically, by using the analog frequency control, it is possible to reduce the phase difference between the voltage and the current by delaying or shortening at least one of the phases of the voltage applied to the load and the flowing current.

RF 발생기(1000)는 초기 지연 시간에 기초하여 인버터(1300)에 지연된 신호를 인가할 수 있다(S2400). 시간 지연부(1540)는 입력된 신호를 초기 지연 시간만큼 지연시켜 출력할 수 있다. 구체적으로, 시간 지연부(1540)는 센서 모듈(1400)로부터 전류 위상 데이터를 획득하고, 전류 위상 데이터를 초기 지연 시간만큼 지연시킨 신호를 인버터(1300)에 제공할 수 있다. The RF generator 1000 may apply the delayed signal to the inverter 1300 based on the initial delay time (S2400). The time delay unit 1540 may delay and output the input signal by an initial delay time. Specifically, the time delay unit 1540 may obtain current phase data from the sensor module 1400 , and may provide a signal obtained by delaying the current phase data by an initial delay time to the inverter 1300 .

RF 발생기(1000)가 초기 지연 시간에 기초하여 인버터(1300)에 지연된 신호를 인가함으로써, 보다 정확한 주파수 제어가 수행될 수 있고 플라즈마 시스템(100)의 오작동 발생을 방지할 수 있다. 구체적으로, RF 발생기(1000)가 초기 지연 시간이 아닌 임의의 지연 시간을 이용하는 경우, RF 발생기(1000)는 공진 주파수(f0)로부터 크게 떨어진 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 부하에 제공할 수 있고, 플라즈마 발생부(3000) 내부에 충분한 전력이 제공되지 않아 플라즈마 형성이나 유지가 어려울 수 있다.When the RF generator 1000 applies the delayed signal to the inverter 1300 based on the initial delay time, more accurate frequency control can be performed and a malfunction of the plasma system 100 can be prevented. Specifically, when the RF generator 1000 uses an arbitrary delay time other than the initial delay time, the RF generator 1000 may provide the load with AC power having a driving frequency far away from the resonance frequency f0 to the load, Since sufficient power is not provided inside the plasma generator 3000 , it may be difficult to form or maintain plasma.

반면, 초기 지연 시간은 상술한 바와 같이 공진 주파수(f0)에 인접한 구동 주파수에 대응하는 지연 시간이므로, RF 발생기(1000)는 공진 주파수(f0)에 인접한 영역에서 시간 지연부(1540)를 이용하여 아날로그 주파수 제어를 수행할 수 있다.On the other hand, since the initial delay time is a delay time corresponding to the driving frequency adjacent to the resonance frequency f0 as described above, the RF generator 1000 uses the time delay unit 1540 in the region adjacent to the resonance frequency f0 to Analog frequency control can be performed.

RF 발생기(1000)는 전류 및 전압 위상 데이터 및 지연 시간을 획득할 수 있다(S2500). 위상 검출기(1510)는 센서 모듈(1400)로부터 전류 위상 데이터를 획득하고, 시간 지연부(1540)로부터 전압 위상 데이터를 획득하고, 전압 및 전류 사이의 지연 시간을 획득하여 이를 시간 지연부(1540)에 제공할 수 있다. The RF generator 1000 may acquire current and voltage phase data and delay time (S2500). The phase detector 1510 obtains the current phase data from the sensor module 1400 , obtains the voltage phase data from the time delay unit 1540 , obtains a delay time between the voltage and the current, and transmits it to the time delay unit 1540 . can be provided to

시간 지연부(1540)는 지연 시간에 기초하여 인버터(1300)에 지연된 신호를 인가할 수 있다(S2600). 예를 들어, 시간 지연부(1540)는 획득한 지연 시간이 제2 동위상 인정 조건을 만족하지 않는 경우 전류 위상 데이터를 초기 지연 시간 보다 길거나 짧은 시간만큼 지연시켜 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 시간 지연부(1540)는 획득한 지연 시간이 제2 동위상 인정 조건 보다 작은 경우 초기 지연 시간 보다 짧은 시간만큼 전류 위상 데이터를 지연시켜 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 또는, 시간 지연부(1540)는 획득한 지연 시간이 제2 동위상 인정 조건 보다 큰 경우 초기 지연 시간 보다 긴 시간만큼 전류 위상 데이터를 지연시켜 인버터(1300)에 제공할 수 있다.The time delay unit 1540 may apply a delayed signal to the inverter 1300 based on the delay time (S2600). For example, when the acquired delay time does not satisfy the second in-phase recognition condition, the time delay unit 1540 may delay the current phase data by a time longer or shorter than the initial delay time and provide it to the inverter 1300. . Specifically, when the acquired delay time is smaller than the second in-phase recognition condition, the time delay unit 1540 may delay the current phase data by a time shorter than the initial delay time and provide it to the inverter 1300 . Alternatively, when the acquired delay time is greater than the second in-phase recognition condition, the time delay unit 1540 may delay the current phase data by a time longer than the initial delay time and provide it to the inverter 1300 .

여기서, 전류 위상 데이터는 전류 위상 신호를 의미할 수 있다. 따라서, 시간 지연부(1540)가 지연시키거나 감축시킨 전류 위상 신호를 인버터(1300)에 제공하는 경우 부하에 인가되는 전압 및 흐르는 전류의 위상 차이가 이전 시점 보다 감소할 수 있다.Here, the current phase data may mean a current phase signal. Accordingly, when the time delay unit 1540 provides the delayed or reduced current phase signal to the inverter 1300 , the phase difference between the voltage applied to the load and the flowing current may be reduced compared to the previous time point.

여기서, 제2 동위상 인정 조건은 디지털 주파수 제어에서 이용되는 제1 동위상 인정 조건과 같거나 다를 수 있다. 제2 동위상 인정 조건은 상술한 제1 동위상 인정 조건이 설정되는 방법과 동일한 방법으로 설정될 수 있다.Here, the second in-phase recognition condition may be the same as or different from the first in-phase recognition condition used in digital frequency control. The second in-phase recognition condition may be set in the same way as the method in which the above-described first in-phase recognition condition is set.

시간 지연부(1540)는 입력 신호를 이전 시점에 지연 시킨 시간 보다 미리 설정된 시간 간격이 길거나 짧은 시간만큼 지연시켜 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 시간 지연부(1540)는 제1 시점에서 제1 시간만큼 전류 위상 신호를 지연시켰다면 제1 시점 이후의 제2 시점에서는 제1 시간에 시간 간격을 더한 제2 시간만큼 전류 위상 신호를 지연시켜 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 다른 예를 들어, 시간 지연부(1540)는 제1 시점에서 제1 시간만큼 전류 위상 신호를 지연시켰다면 제1 시점 이후의 제2 시점에서는 제1 시간에 시간 간격을 뺀 제2 시간만큼 전류 위상 신호를 지연시켜 인버터(1300)에 제공할 수 있다.The time delay unit 1540 may delay the input signal by a preset time interval longer or shorter than the delay time at a previous point in time to provide it to the inverter 1300 . For example, if the time delay unit 1540 delays the current phase signal by the first time at the first time point, at a second time point after the first time point, the current phase signal is delayed for a second time by adding the time interval to the first time. The delay may be provided to the inverter 1300 . For another example, if the time delay unit 1540 delays the current phase signal by the first time at the first time point, at a second time point after the first time point, the current phase signal is the second time by subtracting the time interval from the first time. may be provided to the inverter 1300 by delay.

여기서, RF 발생기(1000)에서 설정된 시간 간격에 따라 주파수 제어에 있어서 해상도가 결정될 수 있다. 한편, RF 발생기(1000)가 디지털 주파수 제어 및 아날로그 주파수 제어를 수행함에 있어서 같은 클럭원을 이용하는 경우, 아날로그 주파수 제어의 해상도가 디지털 주파수 제어의 해상도 보다 높을 수 있다. Here, the resolution may be determined in frequency control according to a time interval set in the RF generator 1000 . Meanwhile, when the RF generator 1000 uses the same clock source to perform digital frequency control and analog frequency control, the resolution of the analog frequency control may be higher than that of the digital frequency control.

상술한 고해상도 주파수 제어 방법(S2000)이 포함하는 단계 중 적어도 일부는 생략될 수 있다. 예를 들어, 고해상도 주파수 제어 방법(S2000)은 디지털 주파수 제어 방법(S1000)을 생략하고 메모리에 저장된 룩업 테이블을 이용하여 초기 지연 시간을 획득하고, 이를 이용하여 아날로그 주파수 제어를 수행할 수 있다.At least some of the steps included in the above-described high-resolution frequency control method S2000 may be omitted. For example, in the high-resolution frequency control method ( S2000 ), the digital frequency control method ( S1000 ) may be omitted, an initial delay time may be obtained using a lookup table stored in a memory, and analog frequency control may be performed using this.

RF 발생기(1000)는 고해상도 주파수 제어에 따라 설정된 구동 주파수에 기초하여 인버터(1300)를 제어하되, 플라즈마 유지에 의해 부하의 공진 주파수가 변경되는 것을 감지하고 상술한 고해상도 주파수 제어 방법(S2000)을 다시 수행하여 인버터(1300)를 기존과 다른 구동 주파수로 동작시킬 수 있다.The RF generator 1000 controls the inverter 1300 based on the driving frequency set according to the high-resolution frequency control, but detects that the resonant frequency of the load is changed by maintaining the plasma, and repeats the high-resolution frequency control method (S2000) again Thus, the inverter 1300 may be operated at a different driving frequency than the existing one.

도 9를 참조하면, 고해상도 주파수 제어에 따라 부하에 인가되는 교류 전원의 구동 주파수는 세밀하게 부하의 시변하는 공진 주파수(f0)에 근접하게 제어될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the driving frequency of the AC power applied to the load may be precisely controlled close to the time-varying resonant frequency f0 of the load according to the high-resolution frequency control.

RF 발생기(1000)는 디지털 주파수 제어 방법(S1000)을 이용하여 구동 주파수를 공진 주파수(f0)에 근접한 제1 구동 주파수(f1) 또는 제2 구동 주파수(f2)로 제어할 수 있다.The RF generator 1000 may control the driving frequency to the first driving frequency f1 or the second driving frequency f2 close to the resonance frequency f0 using the digital frequency control method S1000.

RF 발생기(1000)는 아날로그 주파수 제어를 통해 제1 구동 주파수(f1) 또는 제2 구동 주파수(f2)에서 공진 주파수(f0) 방향으로 주파수를 제어할 수 있다.The RF generator 1000 may control the frequency in the resonance frequency f0 direction at the first driving frequency f1 or the second driving frequency f2 through analog frequency control.

여기서, 제어되는 구동 주파수는 특정 시간 간격(t_interval)에 대응하는 만큼 증감될 수 있다.Here, the controlled driving frequency may be increased or decreased as much as corresponding to a specific time interval t_interval.

여기서, 구동 주파수가 제어됨에 따라 부하에 인가되는 전압 및 흐르는 전류 사이의 지연 시간은 점진적으로 줄어들 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 주파수(f1)에서 공진 주파수(f0) 방향으로 주파수가 제어되는 경우 부하의 전압 및 전류 사이의 지연 시간은 제1 지연 시간(td1)에서 제3 지연 시간(td3)으로 시간 간격(t_interval)만큼씩 변경될 수 있다. 이 때, 제3 지연 시간(td3)은 제1 지연 시간(td1) 보다 0ns 또는 구동 주파수의 역수인 주기의 정수배에 가까워진 값을 포함할 수 있다. 즉, 제3 지연 시간(td3)은 부하의 전압 및 전류 사이의 지연 시간 또는 위상차가 상대적으로 줄어들었음을 지시할 수 있다.Here, as the driving frequency is controlled, the delay time between the voltage applied to the load and the flowing current may be gradually reduced. For example, when the frequency is controlled from the first driving frequency f1 to the resonance frequency f0, the delay time between the voltage and current of the load is changed from the first delay time td1 to the third delay time td3. It may be changed by the time interval (t_interval). In this case, the third delay time td3 may include a value closer to 0ns than the first delay time td1 or an integer multiple of a period that is an inverse number of the driving frequency. That is, the third delay time td3 may indicate that the delay time or phase difference between the voltage and the current of the load is relatively reduced.

도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 고해상도 주파수 제어에 따른 부하의 전류 및 전압 위상차 변화에 관한 도면이다.10 is a diagram illustrating a change in a current and a voltage phase difference of a load according to high-resolution frequency control according to an embodiment of the present specification.

플라즈마 시스템(100)에서 플라즈마가 유도됨에 따라 부하에 인가되는 전압(V_RF) 및 흐르는 전류(I_RF)는 동일하지 않은 위상을 가질 수 있다.As plasma is induced in the plasma system 100 , the voltage V_RF applied to the load and the current I_RF flowing through it may have different phases.

부하의 전압 및 전류 사이에 지연 시간 또는 위상차가 있는 경우, 플라즈마 발생부(3000)에 충분한 전력이 인가되지 않아 플라즈마가 형성되거나 유지될 수 없을 수 있다. 또한, 인버터(1300) 내 스위치에 전압이 인가된 상태에서 동작하거나 전류가 흐르는 상태에서 동작함으로써 스위치 손상을 초래할 수 있다.When there is a delay time or a phase difference between the voltage and the current of the load, sufficient power is not applied to the plasma generator 3000 so that plasma may not be formed or maintained. In addition, the switch in the inverter 1300 may be damaged by operating in a state in which a voltage is applied or in a state in which current flows.

RF 발생기(1000)는 고해상도 주파수 제어를 통해 부하에 인가되는 전압 및 흐르는 전류가 제1 지연 시간(td1)의 위상차를 갖도록 제어할 수 있다. 예를 들어, RF 발생기(1000)가 상술한 디지털 주파수 제어를 수행하면 부하에 인가되는 교류 전원은 제1 구동 주파수(f1)로 제어될 수 있고, 부하에 흐르는 전류의 위상은 부하에 인가되는 전압의 위상보다 제1 지연 시간(td1)만큼 앞설 수 있다.The RF generator 1000 may control the voltage applied to the load and the flowing current to have a phase difference of the first delay time td1 through high-resolution frequency control. For example, when the RF generator 1000 performs the above-described digital frequency control, the AC power applied to the load may be controlled by the first driving frequency f1, and the phase of the current flowing in the load is the voltage applied to the load. may be ahead of the phase of by the first delay time td1.

다시 도 10을 참조하면, RF 발생기(1000)는 상술한 고해상도 주파수 제어를 수행하면 부하의 전압 및 전류의 위상이 실질적으로 동일하게 제어될 수 있다. 예를 들어, RF 발생기(1000)는 부하에 흐르는 전류의 위상 신호를 미리 설정된 시간(예를 들어, 제1 지연 시간(td1)을 시간 간격(dt)만큼 증감한 시간)만큼 지연시켜 인버터(1300)에 제공함으로써 부하의 전류 및 전압 위상차를 감소시킬 수 있다.Referring back to FIG. 10 , when the RF generator 1000 performs the above-described high-resolution frequency control, the phases of the voltage and current of the load may be controlled to be substantially the same. For example, the RF generator 1000 delays the phase signal of the current flowing through the load by a preset time (eg, a time obtained by increasing/decreasing the first delay time td1 by the time interval dt) to the inverter 1300 ) to reduce the current and voltage phase difference of the load.

도 10에서 도시된 것처럼 부하의 전류 및 전압의 위상이 실질적으로 동일한 위상 조건을 만족하는 경우, 플라즈마 발생부(3000)에 플라즈마 형성 및 유지에 충분한 전력이 제공될 수 있다. 또한, 인버터(1300) 내 스위치가 전압이 인가되지 않은 상태에서 동작하는 ZVS(Zero Voltage Switching) 및 전류가 거의 흐르지 않는 상태에서 동작하는 nearly ZCS(Zero Current Switching)로 동작하여 스위치 손상이 방지되어 플라즈마 시스템(100)의 내구성이 향상될 수 있다.As illustrated in FIG. 10 , when the phases of the current and voltage of the load substantially satisfy the same phase condition, sufficient power may be provided to the plasma generator 3000 to form and maintain plasma. In addition, the switch in the inverter 1300 operates as ZVS (Zero Voltage Switching) operating in a state where no voltage is applied and nearly ZCS (Zero Current Switching) operating in a state in which almost no current flows, thereby preventing switch damage and preventing plasma Durability of the system 100 may be improved.

이하에서는 도 11 내지 도 13을 참조하여 미세 주파수 제어에 대하여 서술한다.Hereinafter, fine frequency control will be described with reference to FIGS. 11 to 13 .

도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세 주파수 제어를 위한 RF 발생기(1000) 구조에 관한 도면이다.11 is a diagram related to the structure of the RF generator 1000 for fine frequency control according to an embodiment of the present specification.

도 11을 참조하면 RF 발생기(1000)는 인버터(1300), 센서 모듈(1400), 제어기(1500) 및 전압 검출기(1600)를 포함할 수 있다. 이하에서는 특별한 언급이 없으면 RF 발생기(1000)의 구성은 도 4에서 서술된 내용이 동일하게 적용될 수 있음을 미리 밝혀 둔다.Referring to FIG. 11 , the RF generator 1000 may include an inverter 1300 , a sensor module 1400 , a controller 1500 , and a voltage detector 1600 . Hereinafter, unless otherwise specified, the configuration of the RF generator 1000 sets forth in advance that the contents described in FIG. 4 may be equally applied.

전압 검출기(1600)는 부하의 전기적 성질을 감지할 수 있다. 전압 검출기(1600)는 부하의 전압의 크기를 실시간으로 또는 주기적으로 측정할 수 있다. 구체적으로, 전압 검출기(1600)는 안테나 구조체(2000)의 적어도 일부의 전압을 측정하여 전압 데이터를 획득할 수 있다. The voltage detector 1600 may detect an electrical property of the load. The voltage detector 1600 may measure the magnitude of the voltage of the load in real time or periodically. Specifically, the voltage detector 1600 may obtain voltage data by measuring a voltage of at least a portion of the antenna structure 2000 .

전압 검출기(1600)는 다시 도 3을 참조하면, 제1 내지 제3 안테나(2100, 2200, 2300) 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되어 안테나 양단에 인가되는 전압 또는 접지 노드에 대한 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 전압 검출기(1600)는 플라즈마 발생부(3000) 기준으로 가장 내측에 배치된 제1 안테나(2100)의 양단에 인가되는 전압 또는 접지에 대한 특정 지점에서의 전압을 측정할 수 있다. 다른 예를 들어, 전압 검출기(1600)는 제1 내지 제3 안테나(2100, 2200, 2300) 각각의 전압값을 모두 측정할 수 있다.Referring back to FIG. 3, the voltage detector 1600 is electrically connected to at least one of the first to third antennas 2100, 2200, and 2300 to measure a voltage applied to both ends of the antenna or a voltage to a ground node. have. For example, the voltage detector 1600 may measure a voltage applied to both ends of the innermost first antenna 2100 with respect to the plasma generator 3000 or a voltage at a specific point with respect to the ground. As another example, the voltage detector 1600 may measure all voltage values of each of the first to third antennas 2100 , 2200 , and 2300 .

여기서, 전압 데이터는 RF 발생기(1000)가 동작한 시점부터 검출된 전압값을 포함하거나 특정 구간(time period)에서 검출된 전압값을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전압 데이터는 부하에 인가되는 전압 및 흐르는 전류의 위상 차이가 실질적으로 동일 위상이라고 인정되는 범위 내가 되는 시점부터 측정된 전압값들을 포함할 수 있다.Here, the voltage data may include a voltage value detected from the time when the RF generator 1000 is operated or a voltage value detected in a specific time period. For example, the voltage data may include voltage values measured from a point in time when a phase difference between a voltage applied to a load and a flowing current is substantially within a range recognized as the same phase.

전압 검출기(1600)는 측정된 부하의 전기적 성질을 메모리에 저장하거나 제어기(1500)에 제공할 수 있다. 전압 검출기(1600)는 안테나 구조체(2000) 적어도 일부에서 측정한 전압 데이터를 PWM 발생기(1520)에 제공하거나 메모리에 저장할 수 있다.The voltage detector 1600 may store the measured electrical properties of the load in a memory or provide it to the controller 1500 . The voltage detector 1600 may provide voltage data measured by at least a part of the antenna structure 2000 to the PWM generator 1520 or store it in a memory.

제어기(1500)는 전압 검출기(1600)로부터 안테나 전압 데이터를 획득할 수 있다. PWM 발생기(1520)는 전압 검출기(1600)로부터 전압 데이터를 획득할 수 있다.The controller 1500 may obtain antenna voltage data from the voltage detector 1600 . The PWM generator 1520 may obtain voltage data from the voltage detector 1600 .

제어기(1500)는 전압 데이터를 이용하여 미세 주파수 제어를 수행할 수 있다. PWM 발생기(1520)는 후술하는 바와 같이 전압 데이터에 기초하여 스위치 신호를 생성하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 구체적으로, PWM 발생기(1520)는 전압 데이터를 참고하여 부하에 인가되는 교류 전원의 주파수가 가장 낮은 안테나 전압에 대응하는 구동 주파수가 되도록 스위치 신호를 생성하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다.The controller 1500 may perform fine frequency control using voltage data. The PWM generator 1520 may generate a switch signal based on voltage data and provide it to the inverter 1300 as will be described later. Specifically, the PWM generator 1520 may generate a switch signal so that the frequency of the AC power applied to the load becomes the driving frequency corresponding to the lowest antenna voltage with reference to the voltage data and provide it to the inverter 1300 .

이상에서는 미세 주파수 제어를 위해 부하의 전압을 측정하는 것을 주로 서술하였으나, 본 명세서의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, RF 발생기(1000)는 부하의 전류 크기 또는 부하에서 소비되는 전력 크기 등을 이용하여 미세 주파수 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, RF 발생기(1000)는 인버터(1300) 입력단 또는 출력단에서 측정된 전류 또는 전압을 이용하여 인버터(1300) 또는 부하에서 소모되는 전력을 산출하고 이를 미세 주파수 제어의 척도로 이용할 수 있다.In the above, it has been mainly described that the voltage of the load is measured for fine frequency control, but the technical idea of the present specification is not limited thereto, and the RF generator 1000 uses the current size of the load or the power consumption in the load. Thus, fine frequency control can be performed. For example, the RF generator 1000 may use the current or voltage measured at the input or output terminal of the inverter 1300 to calculate the power consumed by the inverter 1300 or the load and use it as a measure of fine frequency control.

도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세 주파수 제어 방법(S3000)에 관한 도면이다.12 is a diagram related to a fine frequency control method ( S3000 ) according to an embodiment of the present specification.

도 12를 참조하면, 미세 주파수 제어 방법(S3000)은 전류 및 전압 사이의 지연 시간을 획득하는 단계(S3100), 전압 데이터를 획득하는 단계(S3200), 지연 시간 이용하여 구동 주파수를 제어하는 단계(S3300), 지연 시간에 기초하여 동위상으로 인정되는 동위상 영역을 결정하는 단계(S3400), 전압 데이터에 기초하여 동위상 영역에서 최종 유지 주파수를 선택하는 단계(S3500) 및 최종 유지 주파수에 기초하여 인버터(1300)에 스위치 신호를 제공하는 단계(S3600)를 포함할 수 있다.12, the fine frequency control method (S3000) includes the steps of obtaining a delay time between current and voltage (S3100), obtaining voltage data (S3200), and controlling the driving frequency using the delay time ( S3300), determining an in-phase region recognized as in-phase based on the delay time (S3400), selecting a final sustain frequency in the in-phase region based on voltage data (S3500), and based on the final sustain frequency It may include providing a switch signal to the inverter 1300 (S3600).

이하에서는 각 단계에 대하여 구체적으로 서술한다.Hereinafter, each step will be described in detail.

RF 발생기(1000)는 전류 및 전압 사이의 지연 시간을 획득할 수 있다(S3100). 위상 검출기(1510)는 본 명세서의 다른 부분에서 서술된 것처럼 센서 모듈(1400)로부터 부하의 전류 위상 데이터를 획득하고, PWM 발생기(1520)로부터 부하의 전압 위상 데이터를 획득하여 부하의 전류 및 전압 사이의 지연 시간을 획득할 수 있다.The RF generator 1000 may obtain a delay time between the current and the voltage (S3100). The phase detector 1510 obtains the current phase data of the load from the sensor module 1400 as described elsewhere in this specification, and obtains the voltage phase data of the load from the PWM generator 1520 to obtain the voltage between the current and the voltage of the load. of delay time can be obtained.

RF 발생기(1000)는 전압 데이터를 획득할 수 있다(S3200). 전압 검출기(1600)는 안테나 구조체(2000)의 적어도 일부의 전압값을 측정하여 전압 데이터를 획득할 수 있다. RF 발생기(1000)는 획득한 전압 데이터를 PWM 발생기(1520) 또는 메모리에 저장할 수 있다.The RF generator 1000 may acquire voltage data (S3200). The voltage detector 1600 may obtain voltage data by measuring a voltage value of at least a portion of the antenna structure 2000 . The RF generator 1000 may store the acquired voltage data in the PWM generator 1520 or a memory.

여기서 획득된 전압 데이터는 전류 및 전압 사이의 지연 시간 및 해당 구동 주파수 중 적어도 하나와 연관되어 저장될 수 있다.The voltage data obtained here may be stored in association with at least one of a delay time between current and voltage and a corresponding driving frequency.

RF 발생기(1000)는 지연 시간을 이용하여 구동 주파수를 제어할 수 있다(S3300). 예를 들어, PWM 발생기(1520)는 본 명세서의 다른 부분에서 서술한 바와 같이 지연 시간에 기초하여 부하의 공진 주파수(f0)에 보다 근접한 주파수를 가지는 교류 전원을 부하에 인가하도록 스위치 신호를 생성하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다. The RF generator 1000 may control the driving frequency using the delay time (S3300). For example, the PWM generator 1520 generates a switch signal to apply an AC power having a frequency closer to the resonant frequency f0 of the load to the load based on the delay time as described in another part of this specification. It may be provided to the inverter 1300 .

RF 발생기(1000)는 지연 시간에 기초하여 동위상으로 인정되는 동위상 영역을 결정할 수 있다(S3400). 예를 들어, RF 발생기(1000)는 획득된 지연 시간이 제1 동위상 인정 조건을 만족하는 경우, 대응하는 구동 주파수의 범위를 동위상 영역으로 획득할 수 있다. 구체적으로, RF 발생기(1000)는 지속적으로 구동 주파수를 감소시켜 지연 시간을 감지하고, 감지된 지연 시간이 제1 동위상 인정 조건을 만족하는 구동 주파수부터 만족하지 않는 구동 주파수 전까지를 동위상 영역으로 결정할 수 있다.The RF generator 1000 may determine an in-phase region recognized as an in-phase based on the delay time (S3400). For example, when the acquired delay time satisfies the first in-phase recognition condition, the RF generator 1000 may acquire a range of a corresponding driving frequency as an in-phase region. Specifically, the RF generator 1000 continuously reduces the driving frequency to detect the delay time, and the detected delay time is from a driving frequency that satisfies the first in-phase recognition condition to a driving frequency that does not satisfy the in-phase region. can decide

한편, 동위상 영역은 부하의 전압 및 전류의 위상이 실질적으로 동위상으로 인정되도록 지연시킬 시간의 범위를 의미할 수도 있다. 예를 들어, RF 발생기(1000)가 상술한 고해상도 주파수 제어 방법(S2000)으로 인버터(1300)의 구동 주파수를 제어하는 경우, 동위상 영역은 시간 지연부(1540)가 전류 위상 신호를 지연시키는 미리 설정된 시간의 범위로 이해될 수 있다. 이 때, RF 발생기(1000)는 스위칭 회로(1530) 및 시간 지연부(1540)를 더 포함할 수 있고, 각 미리 설정된 시간은 대응하는 전압값과 함께 메모리 또는 시간 지연부(1540)에 저장될 수 있다.On the other hand, the in-phase region may mean a range of time to delay so that the phases of the voltage and current of the load are recognized as substantially in-phase. For example, when the RF generator 1000 controls the driving frequency of the inverter 1300 by the high-resolution frequency control method (S2000) described above, the in-phase region is preset in which the time delay unit 1540 delays the current phase signal. It can be understood as a range of a set time. At this time, the RF generator 1000 may further include a switching circuit 1530 and a time delay unit 1540, and each preset time is stored in a memory or time delay unit 1540 together with a corresponding voltage value. can

한편, 상술한 고해상도 주파수 제어 방법(S2000)을 이용하면서 미세 주파수 제어 방법(S3000)을 이용하는 경우, 디지털 주파수 제어 방법 및 아날로그 주파수 제어 방법 중 적어도 하나에서 미세 주파수 제어 방법(S3000)이 이용될 수 있다. 예를 들어, PWM 발생기(1520)를 이용하는 디지털 주파수 제어의 경우에만 부하의 전압을 고려하여 상술한 미세 주파수 제어 방법(S3000)을 이용할 수 있다. 다른 예를 들어, 미세 주파수 제어 방법(S3000)은 디지털 주파수 제어에서는 이용하지 않고 스위칭 회로(1530)에 의해 아날로그 주파수 제어로 전환되는 경우에 비로소 이용될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 미세 주파수 제어 방법(S3000)은 디지털 주파수 제어 및 아날로그 주파수 제어 모두의 경우에서 이용될 수도 있다.Meanwhile, when using the fine frequency control method S3000 while using the high-resolution frequency control method S2000 described above, the fine frequency control method S3000 may be used in at least one of the digital frequency control method and the analog frequency control method. . For example, only in the case of digital frequency control using the PWM generator 1520, the above-described fine frequency control method S3000 may be used in consideration of the voltage of the load. As another example, the fine frequency control method ( S3000 ) can be used only when it is not used in digital frequency control and is converted to analog frequency control by the switching circuit 1530 . As another example, the fine frequency control method S3000 may be used in both digital frequency control and analog frequency control.

RF 발생기(1000)는 전압 데이터에 기초하여 동위상 영역에서 최종 유지 주파수를 선택할 수 있다(S3500). 예를 들어, 제어기(1500)는 동위상 영역에서 가장 낮은 전압값과 연관되는 구동 주파수를 최종 유지 주파수로 선택할 수 있다. 또는, 제어기(1500)는 동위상 영역에서 크기가 가장 작은 지연 시간과 연관되는 구동 주파수를 최종 유지 주파수로 선택할 수 있다. 이 때. 제어기(1500)는 모든 주파수 구간에서 전압 검출기(1600)로부터 전달받은 데이터를 저장하여 최종 유지 주파수 선택에 이용할 수 있다. 또는, 제어기는 동위상 영역에서의 전압 데이터만 전압 검출기(1600)로부터 전달받아, 이를 최종 유지 주파수 선택에 이용할 수 있다.The RF generator 1000 may select a final sustain frequency in the in-phase region based on the voltage data (S3500). For example, the controller 1500 may select a driving frequency associated with the lowest voltage value in the in-phase region as the final sustain frequency. Alternatively, the controller 1500 may select a driving frequency associated with the smallest delay time in the in-phase region as the final sustain frequency. At this time. The controller 1500 may store data received from the voltage detector 1600 in all frequency sections and use it to select a final sustain frequency. Alternatively, the controller may receive only voltage data in the in-phase region from the voltage detector 1600 and use it for final sustaining frequency selection.

제어기(1500)는 최종 유지 주파수에 기초하여 인버터(1300)에 스위치 신호를 제공할 수 있다(S3600). 예를 들어, PWM 발생기(1520)는 부하에 인가되는 교류 전원의 주파수가 최종 유지 주파수가 되도록 스위치 신호를 생성하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다. 다른 예를 들어, 고해상도 주파수 제어 방법(S2000)이 이용되는 경우, 시간 지연부(1540)는 부하에 인가되는 교류 전원의 주파수가 최종 유지 주파수가 되도록 전류 위상 신호를 대응되는 미리 설정된 시간만큼 지연시켜 인버터(1300)에 제공할 수 있다.The controller 1500 may provide a switch signal to the inverter 1300 based on the final sustain frequency (S3600). For example, the PWM generator 1520 may generate a switch signal so that the frequency of the AC power applied to the load becomes the final maintenance frequency and provide it to the inverter 1300 . For another example, when the high-resolution frequency control method (S2000) is used, the time delay unit 1540 delays the current phase signal by a corresponding preset time so that the frequency of the AC power applied to the load becomes the final maintenance frequency. It may be provided to the inverter 1300 .

상술한 미세 주파수 제어 방법(S3000)에 따르면, RF 발생기(1000)는 제1 구간에서 지연 시간을 이용하여 구동 주파수를 제어하고, 제1 동위상 인정 조건 또는 제2 동위상 인정 조건을 이용하여 동위상 영역을 결정하고, 전압 데이터에 기초하여 최종 유지 주파수를 선택하며, 제2 구간에서 부하에 최종 유지 주파수를 가지는 교류 전원을 인가할 수 있다.According to the above-described fine frequency control method (S3000), the RF generator 1000 controls the driving frequency using the delay time in the first section, and uses the first in-phase recognition condition or the second in-phase recognition condition to A phase region may be determined, a final sustain frequency may be selected based on voltage data, and AC power having a final sustain frequency may be applied to the load in the second section.

RF 발생기(1000)는 미세 주파수 제어에 따라 최종 유지 주파수에 기초하여 인버터(1300)를 제어하되, 플라즈마 유지에 따라 부하의 공진 주파수가 변경되는 것을 감지하고 상술한 미세 주파수 제어 방법(S3000)을 다시 수행하여 인버터(1300)를 기존과 다른 최종 유지 주파수로 동작시킬 수 있다.The RF generator 1000 controls the inverter 1300 based on the final maintenance frequency according to the fine frequency control, but detects that the resonance frequency of the load is changed according to the plasma maintenance and repeats the above-described fine frequency control method (S3000) again Thus, the inverter 1300 may be operated at a final sustain frequency different from the existing one.

도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세 주파수 제어에 따른 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차에 관한 도면이다.13 is a diagram illustrating a phase difference between a voltage and a current of a load according to fine frequency control according to an embodiment of the present specification.

도 13을 참조하면, RF 발생기(1000)는 플라즈마 유도 개시 시점에서 시작 주파수(f_start)로 인버터(1300)를 동작시키고, 미세 주파수 제어에 따라 일정 시간 경과 후 최종 유지 주파수로 인버터(1300)를 동작시킬 수 있다.Referring to FIG. 13 , the RF generator 1000 operates the inverter 1300 at the start frequency (f_start) at the start of plasma induction, and operates the inverter 1300 at the final maintenance frequency after a certain time has elapsed according to the fine frequency control. can do it

시작 주파수(f_start)는 본 명세서의 다른 부분에서 서술된 바와 같이 기존 데이터베이스에 기초하여 설정되거나 임의로 설정될 수 있다.The start frequency f_start may be set based on an existing database or set arbitrarily as described in another part of this specification.

다시 도 13을 참조하면, RF 발생기(1000)는 미세 주파수 제어를 수행하여 제1 내지 제4 구동 주파수(f1, f2, f3, f4)를 포함하는 동위상 영역을 결정할 수 있다.Referring back to FIG. 13 , the RF generator 1000 may determine an in-phase region including the first to fourth driving frequencies f1, f2, f3, and f4 by performing fine frequency control.

동위상 영역은 플라즈마 형성이나 유지가 용이한 위상차 범위를 지시할 수 있다. 예를 들어, 동위상 영역은 -5ns 내지 20ns를 포함하거나 -5ns 내지 20ns 구간 내 일부 구간으로 설정될 수 있다.The in-phase region may indicate a phase difference range in which plasma formation or maintenance is easy. For example, the in-phase region may include -5 ns to 20 ns or may be set to a partial interval within the -5 ns to 20 ns interval.

제1 내지 제4 구동 주파수(f1, f2, f3, f4)는 제1 동위상 인정 조건 또는 제2 동위상 인정 조건을 만족할 수 있다. 예를 들어, 부하에 제1 내지 제4 구동 주파수(f1, f2, f3, f4)를 가지는 교류 전원이 인가되면 부하의 전압 및 전류의 위상차는 제1 동위상 인정 조건 또는 제2 동위상 인정 조건을 만족할 수 있다.The first to fourth driving frequencies f1, f2, f3, and f4 may satisfy the first in-phase recognition condition or the second in-phase recognition condition. For example, when AC power having the first to fourth driving frequencies f1, f2, f3, and f4 is applied to the load, the phase difference between the voltage and current of the load is the first in-phase recognition condition or the second in-phase recognition condition can be satisfied with

RF 발생기(1000)는 제1 내지 제4 구동 주파수(f1, f2, f3, f4)에 대응하는 전압값을 포함하는 전압 데이터를 획득할 수 있다. 이를 위해 RF 발생기(1000)는 제1 내지 제4 구동 주파수(f1, f2, f3, f4)로 인버터(1300) 구동 시 측정되는 지연 시간 또는 전압값을 해당 구동 주파수와 연관시켜 저장할 수 있다.The RF generator 1000 may acquire voltage data including voltage values corresponding to the first to fourth driving frequencies f1, f2, f3, and f4. To this end, the RF generator 1000 may store a delay time or voltage value measured when the inverter 1300 is driven at the first to fourth driving frequencies f1, f2, f3, and f4 in association with the corresponding driving frequency.

RF 발생기(1000)는 제1 내지 제4 구동 주파수(f1, f2, f3, f4) 중 최종 유지 주파수를 선택할 수 있다. 다시 도 13을 참조하면, 제2 구동 주파수(f2)와 연관되는 전압값이 가장 낮으므로, RF 발생기(1000)는 제2 구동 주파수(f2)를 최종 유지 주파수로 선택하고, 최종 유지 주파수로 인버터(1300)를 동작시킬 수 있다. 한편, RF 발생기(1000)는 연관되는 지연 시간의 크기가 가장 작은 제3 구동 주파수(f3)를 최종 유지 주파수로 선택하여 인버터(1300)를 최종 유지 주파수로 동작시킬 수도 있다.The RF generator 1000 may select a final sustain frequency from among the first to fourth driving frequencies f1, f2, f3, and f4. Referring back to FIG. 13 , since the voltage value associated with the second driving frequency f2 is the lowest, the RF generator 1000 selects the second driving frequency f2 as the final sustaining frequency, and uses the inverter as the final sustaining frequency. (1300) can be operated. Meanwhile, the RF generator 1000 may operate the inverter 1300 as the final sustain frequency by selecting the third driving frequency f3 having the smallest associated delay time as the final sustain frequency.

플라즈마 시스템(100)에서 상술한 미세 주파수 제어 방법(S3000)이 활용됨에 따라 보다 부하 특성이 고려된 주파수 제어가 수행될 수 있고, 이로써 플라즈마 형성 및 유지 효율을 증대시키고 높은 전압 인가에 따른 플라즈마 발생부(3000) 손상이 방지될 수 있다.As the above-described fine frequency control method S3000 is utilized in the plasma system 100, frequency control in consideration of load characteristics may be performed, thereby increasing plasma formation and maintenance efficiency and plasma generating unit according to high voltage application (3000) damage can be prevented.

이하에서는 도 14 및 도 15를 참조하여 노이즈 면역을 갖는 신호 전송 방식에 대하여 서술한다.Hereinafter, a signal transmission method having noise immunity will be described with reference to FIGS. 14 and 15 .

본 명세서의 일 실시예에 따른 플라즈마 시스템(100)은 플라즈마 유도 및 유지를 위해 지속적으로 부하의 공진 주파수(f0)를 추적하고, RF 발생기(1000)는 인버터(1300)의 구동 주파수를 제어할 수 있다. 이 때, 제공되는 전력 또는 에너지에 민감한 플라즈마의 성질로 인해, RF 발생기(1000)는 빠르고 안정적으로 인버터(1300)를 제어할 것이 요구된다. 특히, PWM 발생기(1520)에서 인버터(1300)로 스위치 신호 전송 시 이용되는 전송 도선이 상대적으로 길고 고주파 또는 고전압 출력원 근방에 배치될 경우 스위치 신호는 스위칭 노이즈에 노출될 수 있다. 따라서, 스위칭 노이즈에 둔감한 신호 전송 방식이 요구된다.The plasma system 100 according to an embodiment of the present specification continuously tracks the resonant frequency f0 of the load for plasma induction and maintenance, and the RF generator 1000 may control the driving frequency of the inverter 1300. have. At this time, due to the nature of the plasma sensitive to the power or energy provided, the RF generator 1000 is required to quickly and stably control the inverter 1300 . In particular, when a transmission lead used for transmitting a switch signal from the PWM generator 1520 to the inverter 1300 is relatively long and disposed near a high frequency or high voltage output source, the switch signal may be exposed to switching noise. Accordingly, a signal transmission method insensitive to switching noise is required.

도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 증폭기 및 감쇠기를 이용한 스위치 신호 송수신 방식에 관한 도면이다.14 is a diagram illustrating a switch signal transmission/reception method using an amplifier and an attenuator according to an embodiment of the present specification.

도 14를 참조하면, PWM 발생기(1520)는 전압 증폭기(1710) 및 전압 감쇠기(1720)를 통해 인버터(1300)에 스위치 신호를 제공할 수 있다. PWM 발생기(1520) 및 인버터(1300)는 본 명세서의 다른 부분에서 서술된 내용이 동일하게 적용될 수 있어 중복되는 내용은 생략한다.Referring to FIG. 14 , the PWM generator 1520 may provide a switch signal to the inverter 1300 through the voltage amplifier 1710 and the voltage attenuator 1720 . As for the PWM generator 1520 and the inverter 1300, the contents described in other parts of the present specification may be equally applied, and thus overlapping contents will be omitted.

PWM 발생기(1520)는 전압 증폭기(1710)에 스위치 신호를 송신할 수 있다.The PWM generator 1520 may send a switch signal to the voltage amplifier 1710 .

여기서, 스위치 신호는 인버터(1300) 내 스위치의 턴온/턴오프를 지시하는 특정 전압값을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치 신호는 턴온을 지시하는 5V 및 턴오프를 지시하는 0V를 포함할 수 있다.Here, the switch signal may include a specific voltage value indicating turn-on/turn-off of a switch in the inverter 1300 . For example, the switch signal may include 5V indicating turn-on and 0V indicating turn-off.

한편, 스위치 신호를 수신하는 인버터(1300)는 스위치 문턱 전압을 가질 수 있다. 스위치 문턱 전압은 인버터(1300) 내 스위치가 턴온 되거나 턴오프 되는 기준으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 스위치 신호가 5V 및 0V를 포함하는 경우 인버터(1300) 내 스위치는 약 2V 내지 3V 사이의 문턱 전압을 가질 수 있고, 스위치는 문턱 전압보다 낮은 신호를 수신하면 턴오프되고 문턱 전압보다 높은 신호를 수신하면 턴온될 수 있다. 이 때, 스위치 신호에 스위칭 노이즈가 인가되어 문턱 전압 보다 높아지거나 낮아지면 인버터(1300)가 오동작할 수 있는 문제가 있다.Meanwhile, the inverter 1300 receiving the switch signal may have a switch threshold voltage. The switch threshold voltage may be used as a reference by which a switch in the inverter 1300 is turned on or turned off. For example, when the switch signal includes 5V and 0V, the switch in the inverter 1300 may have a threshold voltage between about 2V and 3V, and the switch is turned off when receiving a signal lower than the threshold voltage and is higher than the threshold voltage. It can be turned on when it receives a high signal. At this time, when the switching noise is applied to the switch signal to be higher or lower than the threshold voltage, there is a problem that the inverter 1300 may malfunction.

전압 증폭기(1710)는 PWM 발생기(1520)와 전기적으로 연결되어 PWM 발생기(1520)로부터 스위치 신호를 획득할 수 있다.The voltage amplifier 1710 may be electrically connected to the PWM generator 1520 to obtain a switch signal from the PWM generator 1520 .

전압 증폭기(1710)는 획득한 스위치 신호를 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 전압 증폭기(1710)는 5V의 스위치 신호를 12V로 증폭시킬 수 있다.The voltage amplifier 1710 may amplify the acquired switch signal. For example, the voltage amplifier 1710 may amplify a switch signal of 5V to 12V.

전압 증폭기(1710)는 전압 감쇠기(1720)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 전압 증폭기(1710)는 전압 감쇠기(1720)와 도선을 통해 전기적으로 연결될 수 있고, 도선의 길이 및 배치 위치에 따라 스위칭 노이즈가 발생할 수 있다.The voltage amplifier 1710 may be electrically connected to the voltage attenuator 1720 . Specifically, the voltage amplifier 1710 may be electrically connected to the voltage attenuator 1720 through a conductive wire, and switching noise may occur depending on the length and arrangement position of the conductive wire.

전압 감쇠기(1720)는 전압 증폭기(1710)로부터 증폭된 스위치 신호를 수신할 수 있다. The voltage attenuator 1720 may receive the switch signal amplified from the voltage amplifier 1710 .

전압 감쇠기(1720)는 수신한 스위치 신호를 감쇠시킬 수 있다. 예를 들어, 전압 감쇠기(1720)는 12V의 증폭된 스위치 신호를 5V로 감쇠시킬 수 있다.The voltage attenuator 1720 may attenuate the received switch signal. For example, the voltage attenuator 1720 may attenuate the amplified switch signal of 12V to 5V.

전압 감쇠기(1720)는 감쇠기 문턱 전압을 가질 수 있다. 감쇠기 문턱 전압은 전압 감쇠기(1720)가 수신된 스위치 신호를 턴온을 지시하는 신호 또는 턴오프를 지시하는 신호 중 어떤 신호로 출력할지 결정하는 기준이 될 수 있다. 감쇠기 문턱 전압은 스위치 신호에 스위칭 노이즈가 인가되더라도 문턱 전압을 넘거나 넘지 않도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 전압 감쇠기(1720)가 12V로 증폭된 스위치 신호를 제공 받고 스위칭 노이즈가 스위치 신호에 인가되는 경우 스위치 신호에 중첩된 노이즈의 크기가 약 3V 증감하는 경우, 감쇠기 문턱 전압은 3V 내지 9V 사이에서 설정될 수 있다.The voltage attenuator 1720 may have an attenuator threshold voltage. The attenuator threshold voltage may be a criterion for determining whether the voltage attenuator 1720 outputs the received switch signal as either a signal indicating turn-on or a signal indicating turn-off. The attenuator threshold voltage may be set to exceed or not exceed the threshold voltage even when switching noise is applied to the switch signal. For example, when the voltage attenuator 1720 receives the switch signal amplified to 12V and the switching noise is applied to the switch signal, the magnitude of the noise superimposed on the switch signal increases or decreases by about 3V, the attenuator threshold voltage is 3V to 9V can be set between

감쇠기 문턱 전압은 스위치 문턱 전압 보다 높게 설정될 수 있다. 이로써, 전압 감쇠기(1720)는 노이즈가 인가된 스위치 신호를 수신하고, 노이즈를 제거하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다.The attenuator threshold voltage may be set higher than the switch threshold voltage. Accordingly, the voltage attenuator 1720 may receive the switch signal to which the noise is applied, remove the noise and provide it to the inverter 1300 .

도 15는 본 명세서의 일 실시예에 따른 광 변환기를 이용한 스위치 신호 송수신 방식에 관한 도면이다.15 is a diagram illustrating a switch signal transmission/reception method using an optical converter according to an embodiment of the present specification.

도 15를 참조하면, PWM 발생기(1520)는 전압-광 변환기(1730) 및 광-전압 변환기(1740)를 통해 인버터(1300)에 스위치 신호를 제공할 수 있다. PWM 발생기(1520) 및 인버터(1300)는 도 14에서 서술된 내용이 동일하게 적용될 수 있어 중복되는 내용은 생략한다.Referring to FIG. 15 , the PWM generator 1520 may provide a switch signal to the inverter 1300 through the voltage-to-optical converter 1730 and the optical-to-voltage converter 1740 . As for the PWM generator 1520 and the inverter 1300, the contents described in FIG. 14 may be applied in the same manner, and thus overlapping contents will be omitted.

전압-광 변환기(1730)는 PWM 발생기(1520)로부터 스위치 신호를 제공 받아 광 신호로 변환하여 광-전압 변환기(1740)에 제공할 수 있다.The voltage-to-optical converter 1730 may receive the switch signal from the PWM generator 1520 , convert it into an optical signal, and provide it to the optical-to-voltage converter 1740 .

광-전압 변환기(1740)는 전압-광 변환기(1730)로부터 광 신호를 수신하고 광 신호를 스위치 신호에 대응하는 전압 신호로 변환하여 인버터(1300)에 제공할 수 있다.The optical-to-voltage converter 1740 may receive an optical signal from the voltage-to-optical converter 1730 , convert the optical signal into a voltage signal corresponding to the switch signal, and provide it to the inverter 1300 .

전압-광 변환기(1730) 및 광-전압 변환기(1740)는 광섬유로 연결되어 광통신을 통해 광 신호를 송수신할 수 있다. 이러한 광통신은 스위칭 노이즈를 원천적으로 차단할 수 있다. The voltage-to-optical converter 1730 and the optical-to-voltage converter 1740 may be connected by an optical fiber to transmit/receive an optical signal through optical communication. Such optical communication can fundamentally block switching noise.

한편, 이상에서는 RF 발생기(1000)가 PWM 발생기(1520)를 통해 인버터(1300)를 제어하는 방법에 있어서 안정적인 신호 송수신 방식에 대하여 주로 서술하였으나, 본 명세서의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 본 명세서의 다른 부분에서 서술한 PWM 발생기(1520) 및 시간 지연부(1540)를 이용하는 주파수 제어 방법에서도 상술한 신호 송수신 방식이 유사하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 14 에서 서술한 전압 증폭기(1710) 및 도 15에서 서술한 전압-광 변환기(1730)는 PWM 발생기(1520), 시간 지연부(1540) 및 스위칭 회로(1530) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.Meanwhile, in the above, a stable signal transmission/reception method has been mainly described in a method in which the RF generator 1000 controls the inverter 1300 through the PWM generator 1520 , but the technical spirit of the present specification is not limited thereto. For example, the above-described signal transmission/reception method may be similarly applied to the frequency control method using the PWM generator 1520 and the time delay unit 1540 described in other parts of the present specification. For example, the voltage amplifier 1710 described in FIG. 14 and the voltage-optical converter 1730 described in FIG. 15 are at least one of the PWM generator 1520, the time delay unit 1540 and the switching circuit 1530. can be connected

RF 발생기(1000)는 도 14 및 도 15에서 서술한 신호 송수신 방식을 통해 인버터(1300)를 제어할 수 있다. 이러한 신호 송수신 방식을 이용하여 RF 발생기(1000)는 스위칭 노이즈의 영향을 최소화할 수 있고, 그로써 RF 발생기(1000) 손상을 방지하고 안정적인 주파수 제어가 가능해질 수 있다.The RF generator 1000 may control the inverter 1300 through the signal transmission/reception method described with reference to FIGS. 14 and 15 . By using this signal transmission/reception method, the RF generator 1000 can minimize the influence of switching noise, thereby preventing damage to the RF generator 1000 and enabling stable frequency control.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

100: 플라즈마 시스템 1000: RF 발생기
2000: 안테나 구조체 3000: 플라즈마 발생부100: plasma system 1000: RF generator
2000: antenna structure 3000: plasma generating unit

Claims (27)

부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서,
직류 전원을 제1 구동 주파수를 가지는 제1 교류 전원으로 변환하여 상기 부하에 인가하는 인버터;
제1 시점 및 제2 시점에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 제1 및 제2 지연 시간을 획득하는 센서;
상기 부하에 상기 제1 지연 시간에 기초하여 상기 제1 구동 주파수로부터 미리 설정된 주파수만큼 차이 나는 제2 구동 주파수에 대응되는 제1 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 PWM 발생기; 및
상기 부하에 상기 제2 지연 시간에 기초하여, 상기 제2 구동 주파수를 가지는 제2 교류 전원으로부터 미리 설정된 위상만큼 차이 나는 제3 교류 전원에 대응되는 제2 스위치 신호를 상기 인버터에 제공함으로써 상기 부하에 상기 제2 교류 전원을 인가하는 경우보다 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 감소시키는 시간 지연부;를 포함하는,
주파수 제어 장치.
In the frequency control device for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load,
an inverter converting DC power into first AC power having a first driving frequency and applying the converted DC power to the load;
a sensor for acquiring first and second delay times indicating a phase difference between the voltage and current of the load at a first time point and a second time point;
a PWM generator providing to the inverter a first switch signal corresponding to a second driving frequency different from the first driving frequency by a preset frequency to the load based on the first delay time; and
Based on the second delay time to the load, by providing to the inverter a second switch signal corresponding to a third AC power that is different by a preset phase from the second AC power having the second driving frequency to the load A time delay unit for reducing the phase difference between the voltage and the current of the load compared to the case of applying the second AC power;
frequency control unit.
 제1 항에 있어서,
상기 미리 설정된 주파수는 상기 제2 구동 주파수 및 상기 제3 교류 전원에 대응되는 제3 구동 주파수의 차이보다 큰 값을 가지는,
주파수 제어 장치.
According to claim 1,
The preset frequency has a value greater than a difference between the second driving frequency and a third driving frequency corresponding to the third AC power,
frequency control unit.
 제1 항에 있어서,
상기 시간 지연부는 상기 부하의 위상 신호를 입력 받아 상기 미리 설정된 위상만큼 지연시켜 획득되는 상기 제2 스위치 신호를 출력하고,
상기 부하의 위상 신호는 상기 부하에 흐르는 전류의 위상을 지시하는,
주파수 제어 장치.
According to claim 1,
The time delay unit outputs the second switch signal obtained by receiving the phase signal of the load and delaying it by the preset phase,
The phase signal of the load indicates the phase of the current flowing in the load,
frequency control unit.
 제3 항에 있어서,
상기 미리 설정된 위상은 상기 제2 지연 시간에 대응되는 위상을 포함하는,
주파수 제어 장치.
4. The method of claim 3,
The preset phase includes a phase corresponding to the second delay time,
frequency control unit.
 제1 항에 있어서,
상기 PWM 발생기 및 상기 시간 지연부 중 적어도 하나를 상기 인버터와 전기적으로 연결하는 스위칭 회로;를 포함하는,
주파수 제어 장치.
According to claim 1,
A switching circuit that electrically connects at least one of the PWM generator and the time delay unit to the inverter.
frequency control unit.
 제5 항에 있어서,
상기 스위칭 회로는 상기 제2 지연 시간이 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 인버터에 전기적으로 연결되는 상기 PWM 발생기를 상기 시간 지연부로 변경하는,
주파수 제어 장치.
6. The method of claim 5,
The switching circuit changes the PWM generator electrically connected to the inverter to the time delay unit when the second delay time satisfies a preset condition,
frequency control unit.
 제1 항에 있어서,
미리 설정된 클럭 주파수(clock frequency)를 가지는 클럭원(clock source);을 포함하고,
상기 미리 설정된 주파수는 상기 클럭 주파수를 정수로 나눈 값이고, 상기 미리 설정된 위상은 상기 클럭 주파수의 역수값의 정수배인,
주파수 제어 장치.
According to claim 1,
Including; a clock source having a preset clock frequency (clock frequency);
The preset frequency is a value obtained by dividing the clock frequency by an integer, and the preset phase is an integer multiple of a reciprocal value of the clock frequency,
frequency control unit.
 제1 항에 있어서,
상기 부하의 위상 신호를 주기적으로 획득하여 상기 시간 지연부에 제공하는 위상 센싱부;를 포함하고,
상기 센서는 주기적으로 지연 시간을 획득하여 상기 시간 지연부에 제공하며,
상기 시간 지연부는 상기 지연 시간에 기초하여 상기 위상 신호를 지연시킨 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는,
주파수 제어 장치.
According to claim 1,
A phase sensing unit periodically acquiring the phase signal of the load and providing it to the time delay unit;
The sensor periodically obtains a delay time and provides it to the time delay unit,
The time delay unit provides a switch signal delayed by the phase signal to the inverter based on the delay time,
frequency control unit.
 제5 항에 있어서,
상기 스위칭 회로에 전기적으로 연결되어 신호를 증폭시키는 증폭기; 및
상기 인버터에 전기적으로 연결되어 신호를 감쇠시키는 감쇠기;를 포함하고,
노이즈 발생 방지를 위해 상기 감쇠기의 문턱 전압은 상기 인버터의 문턱 전압 보다 큰 값을 가지는,
주파수 제어 장치.
6. The method of claim 5,
an amplifier electrically connected to the switching circuit to amplify a signal; and
Including; an attenuator electrically connected to the inverter to attenuate a signal;
In order to prevent noise generation, the threshold voltage of the attenuator has a value greater than the threshold voltage of the inverter,
frequency control unit.
 제5 항에 있어서,
상기 스위칭 회로에 전기적으로 연결되어 전기적 신호를 광 신호로 변환하는 제1 변환기; 및
상기 인버터에 전기적으로 연결되어 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 제2 변환기;를 포함하고,
노이즈 발생 방지를 위해 상기 스위칭 회로는 상기 제1 및 제2 변환기를 통해 상기 인버터에 상기 제1 스위치 신호 또는 상기 제2 스위치 신호를 제공하는,
주파수 제어 장치.
6. The method of claim 5,
a first converter electrically connected to the switching circuit to convert an electrical signal into an optical signal; and
a second converter electrically connected to the inverter to convert an optical signal into an electrical signal; and
In order to prevent noise generation, the switching circuit provides the first switch signal or the second switch signal to the inverter through the first and second converters,
frequency control unit.
 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 방법에 있어서,
인버터를 이용하여, 상기 부하에 제1 구동 주파수를 가지는 제1 교류 전원을 인가하고;
센서를 이용하여, 제1 시점에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 제1 지연 시간을 획득하고;
상기 부하에 상기 제1 지연 시간에 기초하여 상기 제1 구동 주파수로부터 미리 설정된 주파수만큼 차이 나는 제2 구동 주파수를 가지는 제2 교류 전원을 인가하고;
상기 센서를 이용하여 제2 시점에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 제2 지연 시간을 획득하고;
상기 부하에 상기 제2 지연 시간에 기초하여 상기 제2 교류 전원과 미리 설정된 위상만큼 차이 나는 제3 교류 전원을 인가하여, 상기 부하에 상기 제2 교류 전원을 인가하는 경우보다 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 감소시키는;
주파수 제어 방법.
In the frequency control method for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load,
applying a first AC power having a first driving frequency to the load using an inverter;
acquiring a first delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load at a first time point using the sensor;
applying a second AC power having a second driving frequency different from the first driving frequency by a preset frequency based on the first delay time to the load;
acquiring a second delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load at a second time point using the sensor;
The voltage and current of the load compared to the case of applying the second AC power to the load by applying a third AC power different from the second AC power by a preset phase based on the second delay time to the load to reduce the phase difference between;
Frequency control method.
 제11 항에 있어서,
PWM 발생기를 이용하여, 상기 인버터에 상기 제1 구동 주파수에 대응하는 제1 스위치 신호를 제공하고;
상기 PWM 발생기를 이용하여, 상기 인버터에 상기 제2 구동 주파수에 대응하는 제2 스위치 신호를 제공하고;
시간 지연부를 이용하여, 상기 인버터에 상기 제3 교류 전원에 대응하는 제3 스위치 신호를 제공하되;
상기 제3 스위치 신호는 상기 부하의 위상 신호를 지연시켜 획득되는,
주파수 제어 방법.
12. The method of claim 11,
using a PWM generator to provide a first switch signal corresponding to the first driving frequency to the inverter;
using the PWM generator to provide a second switch signal corresponding to the second driving frequency to the inverter;
providing a third switch signal corresponding to the third AC power to the inverter using a time delay unit;
the third switch signal is obtained by delaying the phase signal of the load,
Frequency control method.
 제12 항에 있어서,
상기 위상 신호는 상기 부하에 상기 제3 교류 전원이 인가되기 이전 시점의 상기 부하의 전류 위상 신호인,
주파수 제어 방법.
13. The method of claim 12,
The phase signal is a current phase signal of the load before the third AC power is applied to the load,
Frequency control method.
 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서,
직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 부하에 인가하는 인버터;
상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간 -상기 지연 시간은 제1 시점에서의 제1 지연 시간, 제2 시점에서의 제2 지연 시간 및 제3 시점에서의 제3 지연 시간을 포함함- 을 검출하는 위상 검출기;
상기 위상 검출기로부터 획득한 상기 제1 지연 시간에 기초하여 설정된 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 PWM(Pulse Width Modulation) 발생기;
상기 위상 검출기로부터 상기 제3 지연 시간을 획득하고, 상기 부하에 흐르는 전류 위상 신호를 획득하며, 획득한 상기 제3 지연 시간에 기초하여 상기 전류 위상 신호를 미리 설정된 시간만큼 지연시켜 상기 인버터에 제공하는 시간 지연부; 및
상기 PWM 발생기 및 상기 시간 지연부 중 어느 하나와 상기 인버터를 전기적으로 연결하고, 상기 위상 검출기로부터 획득한 상기 제2 지연 시간이 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 인버터에 전기적으로 연결되는 구성을 상기 PWM 발생기에서 상기 시간 지연부로 스위칭하는 스위칭 회로;를 포함하는,
주파수 제어 장치.
In the frequency control device for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load,
an inverter converting DC power into AC power and applying it to the load;
Delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load - The delay time includes a first delay time at a first time point, a second delay time at a second time point, and a third delay time at a third time point a phase detector to detect ham-;
a pulse width modulation (PWM) generator that provides a switch signal corresponding to a driving frequency set based on the first delay time obtained from the phase detector to the inverter;
Obtaining the third delay time from the phase detector, obtaining a current phase signal flowing through the load, and delaying the current phase signal by a preset time based on the obtained third delay time to provide it to the inverter time delay unit; and
The PWM generator is electrically connected to any one of the PWM generator and the time delay unit and the inverter, and is electrically connected to the inverter when the second delay time obtained from the phase detector meets a preset condition. a switching circuit for switching to the time delay unit in
frequency control unit.
 제14 항에 있어서,
상기 PWM 발생기는 상기 부하에 인가되는 상기 교류 전원의 주파수가 제1 구동 주파수에서 제2 구동 주파수로 변경되도록 상기 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하고,
상기 시간 지연부는 상기 부하에 인가되는 상기 교류 전원의 주파수가 제3 구동 주파수에서 제4 구동 주파수로 변경되도록 상기 전류 위상 신호를 지연시켜 상기 인버터에 제공하되,
상기 제1 구동 주파수 및 상기 제2 구동 주파수의 차이는 상기 제3 구동 주파수 및 상기 제4 구동 주파수의 차이 보다 큰 값을 가지는,
주파수 제어 장치.
15. The method of claim 14,
The PWM generator provides the switch signal to the inverter so that the frequency of the AC power applied to the load is changed from a first driving frequency to a second driving frequency,
The time delay unit delays the current phase signal so that the frequency of the AC power applied to the load is changed from the third driving frequency to the fourth driving frequency and provides it to the inverter,
The difference between the first driving frequency and the second driving frequency has a larger value than the difference between the third driving frequency and the fourth driving frequency,
frequency control unit.
 제14 항에 있어서,
상기 PWM 발생기는 상기 부하에 인가되는 상기 교류 전원의 주파수가 제1 구동 주파수에서 제2 구동 주파수로 변경되도록 상기 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하고,
상기 시간 지연부는 상기 부하에 인가되는 상기 교류 전원의 주파수가 상기 제2 구동 주파수에서 제3 구동 주파수로 변경되도록 상기 전류 위상 신호를 지연시켜 상기 인버터에 제공하되,
상기 제1 구동 주파수 및 상기 제2 구동 주파수의 차이는 상기 제2 구동 주파수 및 상기 제3 구동 주파수의 차이 보다 큰 값을 가지는,
주파수 제어 장치.
15. The method of claim 14,
The PWM generator provides the switch signal to the inverter so that the frequency of the AC power applied to the load is changed from a first driving frequency to a second driving frequency,
The time delay unit delays the current phase signal so that the frequency of the AC power applied to the load is changed from the second driving frequency to the third driving frequency and provides it to the inverter,
The difference between the first driving frequency and the second driving frequency has a larger value than the difference between the second driving frequency and the third driving frequency,
frequency control unit.
 제14 항에 있어서,
상기 미리 설정된 조건은 -5ns 내지 20ns 중 적어도 일부 구간에서 설정되는,
주파수 제어 장치.
15. The method of claim 14,
The preset condition is set in at least some section of -5ns to 20ns,
frequency control unit.
 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 방법에 있어서,
인버터를 이용하여, 상기 부하에 특정 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하고;
제1 센서를 이용하여, 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간을 획득하고;
제2 센서를 이용하여, 상기 부하의 적어도 일부에 대한 전압을 지시하는 전압 데이터를 획득하고;
상기 인버터를 이용하여, 제1 구간에서 상기 부하에 상기 지연 시간에 기초하여 설정되는 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하고;
상기 인버터를 이용하여, 제2 구간에서 상기 부하에 상기 전압 데이터에 기초하여 설정되는 구동 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하는;
주파수 제어 방법.
In the frequency control method for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load,
applying AC power having a specific driving frequency to the load using an inverter;
obtaining a delay time indicating a phase difference between the voltage and the current of the load using the first sensor;
obtain, using a second sensor, voltage data indicative of a voltage for at least a portion of the load;
applying AC power having a driving frequency set based on the delay time to the load in a first section using the inverter;
applying an AC power having a driving frequency set based on the voltage data to the load in a second section using the inverter;
Frequency control method.
 제18 항에 있어서,
상기 제1 센서를 이용하여 상기 제1 구간에서 획득한 제1 지연 시간 및 제2 지연 시간에 기초하여 주파수 범위를 결정하고;
상기 주파수 범위에서 상기 전압 데이터에 기초하여 최종 유지 주파수를 선택하고;
상기 인버터를 이용하여, 상기 부하에 상기 최종 유지 주파수를 가지는 교류 전원을 인가하되,
상기 제1 지연 시간 및 상기 제2 지연 시간은 미리 설정된 조건을 만족하는,
주파수 제어 방법.
19. The method of claim 18,
determining a frequency range based on a first delay time and a second delay time obtained in the first section using the first sensor;
select a final holding frequency based on the voltage data in the frequency range;
Applying an AC power having the final sustain frequency to the load using the inverter,
The first delay time and the second delay time satisfy a preset condition,
Frequency control method.
 제19 항에 있어서,
상기 주파수 범위는 적어도 제1 구동 주파수 및 제2 구동 주파수를 포함하고,
상기 전압 데이터는 상기 부하에 상기 제1 구동 주파수를 가지는 교류 전원이 인가될 때 획득되는 제1 전압 및 상기 부하에 상기 제2 구동 주파수를 가지는 교류 전원이 인가될 때 획득되는 제2 전압을 포함하고,
상기 제2 전압이 상기 제1 전압보다 작으면, 상기 제2 구동 주파수가 상기 최종 유지 주파수로 선택되는,
주파수 제어 방법.
20. The method of claim 19,
the frequency range includes at least a first drive frequency and a second drive frequency;
The voltage data includes a first voltage obtained when the AC power having the first driving frequency is applied to the load and a second voltage obtained when the AC power having the second driving frequency is applied to the load, and ,
When the second voltage is less than the first voltage, the second driving frequency is selected as the final sustain frequency,
Frequency control method.
 제18 항에 있어서,
상기 제2 구간에서 상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차는 미리 설정된 조건을 만족하는,
주파수 제어 방법.
19. The method of claim 18,
In the second section, the phase difference between the voltage and the current of the load satisfies a preset condition,
Frequency control method.
 제19 항 또는 제21 항에 있어서,
상기 미리 설정된 조건은 -5ns 내지 20ns 중 적어도 일부 구간에서 설정되는,
주파수 제어 방법.
22. The method of claim 19 or 21,
The preset condition is set in at least some section of -5ns to 20ns,
Frequency control method.
 제18 항에 있어서,
상기 부하는 제1 곡률 반경을 가지는 제1 안테나 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 가지는 제2 안테나를 포함하는 안테나 구조체를 포함하고,
상기 전압 데이터는 상기 제2 센서를 이용하여 상기 제1 안테나에 대한 전압을 측정하여 획득되는,
주파수 제어 방법.
19. The method of claim 18,
The load includes an antenna structure including a first antenna having a first radius of curvature and a second antenna having a second radius of curvature greater than the first radius of curvature,
The voltage data is obtained by measuring the voltage to the first antenna using the second sensor,
Frequency control method.
 제18 항에 있어서,
상기 부하는 제1 곡률 반경을 가지는 제1 안테나 및 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 가지는 제2 안테나를 포함하는 안테나 구조체를 포함하고,
상기 전압 데이터는 상기 제2 센서를 이용하여 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 대한 전압을 측정하여 획득되는,
주파수 제어 방법.
19. The method of claim 18,
The load includes an antenna structure including a first antenna having a first radius of curvature and a second antenna having a second radius of curvature greater than the first radius of curvature,
The voltage data is obtained by measuring voltages for the first antenna and the second antenna using the second sensor,
Frequency control method.
 부하의 가변하는 공진 주파수에 대응되도록 주파수를 제어하여 상기 부하에 전력을 제공하는 주파수 제어 장치에 있어서,
직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 부하에 인가하는 인버터;
상기 부하의 전압 및 전류 사이의 위상차를 지시하는 지연 시간 -상기 지연 시간은 제1 시점에서의 제1 지연 시간 및 제2 시점에서의 제2 지연 시간을 포함함- 을 검출하는 위상 검출기;
상기 제1 시점 및 상기 제2 시점에서 상기 부하의 전압을 감지하여 상기 제1 지연 시간과 관련되는 제1 전압 및 상기 제2 지연 시간과 관련된 제2 전압을 포함하는 전압 데이터를 획득하는 전압 검출기; 및
상기 위상 검출기로부터 획득한 상기 지연 시간에 기초하여 설정된 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는 PWM(Pulse Width Modulation) 발생기;를 포함하되,
상기 PWM 발생기는 상기 제1 전압의 크기가 상기 제2 전압의 크기 보다 작은 경우, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 이후의 제3 시점에서 상기 제1 지연 시간에 기초하여 설정된 제1 구동 주파수에 대응되는 스위치 신호를 상기 인버터에 제공하는,
주파수 제어 장치.
In the frequency control device for providing power to the load by controlling the frequency to correspond to the variable resonant frequency of the load,
an inverter converting DC power into AC power and applying it to the load;
a phase detector for detecting a delay time indicating a phase difference between the voltage and current of the load, wherein the delay time includes a first delay time at a first time point and a second delay time at a second time point;
a voltage detector sensing the voltage of the load at the first time point and the second time point to obtain voltage data including a first voltage related to the first delay time and a second voltage related to the second delay time; and
A pulse width modulation (PWM) generator that provides a switch signal corresponding to a set driving frequency to the inverter based on the delay time obtained from the phase detector;
When the level of the first voltage is smaller than the level of the second voltage, the PWM generator is configured to operate at a first driving frequency set based on the first delay time at the first time point and a third time point after the second time point. providing a corresponding switch signal to the inverter;
frequency control unit.
 제25 항에 있어서,
상기 PWM 발생기에 전기적으로 연결되어 신호를 증폭시키는 증폭기; 및
상기 인버터에 전기적으로 연결되어 신호를 감쇠시키는 감쇠기;를 포함하고,
노이즈 발생 방지를 위해 상기 감쇠기의 문턱 전압은 상기 인버터의 문턱 전압 보다 큰 값을 가지는,
주파수 제어 장치.
26. The method of claim 25,
an amplifier electrically connected to the PWM generator to amplify a signal; and
Including; an attenuator electrically connected to the inverter to attenuate a signal;
In order to prevent noise generation, the threshold voltage of the attenuator has a value greater than the threshold voltage of the inverter,
frequency control unit.
 제25 항에 있어서,
상기 PWM 발생기에 전기적으로 연결되어 전기적 신호를 광 신호로 변환하는 제1 변환기; 및
상기 인버터에 전기적으로 연결되어 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 제2 변환기;를 포함하고,
노이즈 발생 방지를 위해 상기 PWM 발생기는 상기 제1 및 제2 변환기를 통해 상기 인버터에 상기 스위치 신호를 제공하는,
주파수 제어 장치.26. The method of claim 25,
a first converter electrically connected to the PWM generator to convert an electrical signal into an optical signal; and
a second converter electrically connected to the inverter to convert an optical signal into an electrical signal; and
The PWM generator provides the switch signal to the inverter through the first and second converters to prevent noise generation,
frequency control unit.
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