KR20010068399A - 노광대 조도 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 노광대 조도 제어장치는, 정류부(1), IGBT스위치1(2), IGBT스위치2(3), HF Tr(4), 리액터(5) 및 수은램프(6)를 포함하여 구성되는 노광대 조도 장치에 있어서: IGBT스위치2(3)에서 피드백된 직류전압 및 전류를 각 앰프(7)들을 통해 입력받아 적산한 후, 전력신호와 전압신호를 출력하는 적산회로(8); 적산회로(8)에서 인가되는 전력신호에 대한 전압신호를 비교하여 발생되는 차이만큼의 전압신호를 IGBT스위치1(2)에 출력하는 PWM 컨트롤러(9); 과전류 보호소자로 직류전류가 허용치 이상 초과하여 피드백 될 경우 피드백을 정지시켜 IGBT스위치2(3) 이후의 회로를 보호하기 위한 보호회로(10); 수은램프(6)의 점등시의 광을 검출하는 자외선 포토센서(11); 및 자외선 포토센서(11)의 조도를 검출하여 설정된 조도와 비교하여 발생되는 차이만큼의 전압에 대한 제어신호를 PWM 컨트롤러(9)에 출력하는 자동조도 컨트롤부(13)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 노광대 조도가 자동으로 균일하게 제어되고, 직류전류가 허용치 이상으로 초과되는 경우 보호회로에 의해 피드백이 정지되어 과전류가 방지되어 회로가 과전류로부터 보호되며, 시스템이 안정되고 특성이 향상되는 등의 효과가 있다.

Description

노광대 조도 제어장치{control device of an illuminance in an exposure apparatus}

본 발명은 노광대 조도 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수은램프의 점등시 자외선 포토센서에서 조도를 검출하여 미리 설정된 조도와 비교하여 차이 만큼에 대한 전압을 보상함으로써, 자동으로 조도가 균일하게 제어되고, 보호회로에 의해 과전류가 방지되어 시스템을 안정시킬 수 있는 노광대 조도 제어장치에 관한 것이다.

도 1에는 종래의 노광대 조도장치의 구성을 설명하기 위한 개략블록도가 도시되는바, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 노광대 조도장치는, 정류부(1), IGBT스위치1(2), IGBT스위치2(3), HF Tr(4), 리액터(5) 및 수은램프(6)를 포함하여 구성된다.

상기 정류부(1)에서는 외부에서 인가되는 교류전원(220V)을 입력받아 직류전원으로 평활하게 변환되어 출력되며, 이때의 직류전원은 인가되는 교류전원(220V)의 약 1.4배인 300V로 평활화되며, 도 2에는 정류부(1)의 입력단에 인가되는 교류전압의 파형도가 도시되며, 도 3에는 상기 정류부(1)에 인가된 교류전압을 직류전압으로 평활화시킨 전압 파형도가 도시된다.

상기 IGBT스위치1(2)에서는 도 3에 도시된 평활화된 직류전원을 IGBT스위치1(2)을 통해 스위칭 하여 반파 정류 파형으로 변환하여 출력하며, 이때의 상기 반파 정류 파형의 주파수는 40㎑가 되며, 도 4에는 상기 IGBT스위치1(2)을 통해 변환된 반파 정류 파형도가 도시되며, 도 5에는 상기 IGBT스위치2(3)에 인가되는 가변 직류전압(0∼300V)의 파형도가 도시된다.

상기 IGBT스위치2(3)에서는 진폭 변조된 파형을 양방향 스위칭에 의해 구형 파형으로 변환하여 출력하며, 그 구형 파형의 주파수는 500㎐가 되며, 또한, 도 6에는 상기 IGBT스위치2(3)에서 출력되는 구형파 전압의 파형도가 도시된다.

또한, 상기 IGBT스위치2(3)의 출력단에는 HF Tr(4)가 연결되어 리키지(Leakage) 기능을 수행하며, 상기 HF Tr(4)의 출력단에 리액터(5)가 연결되어 변압후의 파형의 찌그러짐을 보상하며, 그 후단에 수은램프(6)가 연결된다. 또한, 상기 IGBT스위치2(3)에서 출력되는 구형 파형의 전원에 의해 상기 수은램프(2)가 점등된다.

상술한 바와 같은 종래의 노광대 조도장치의 구성과 작용에 의하면, 인가되는 교류전원을 정류부를 개재하여 평활화 시키고, IGBT스위치1을 통해 반파 정류 파형으로 변환하고, IGBT스위치2를 통해 구형 파형의 전원을 출력하여 수은램프를 점등시킴으로써, 수은램프의 조도가 제어되지 않으며, 직류전류가 허용치 이상으로초과되는 경우 과전류가 발생되고, 그에 따라 조도장치의 시스템이 안정되지 않아 특성이 저하되는 등의 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 자외선 포토센서에서 검출한 조도와 미리 설정된 조도를 비교하여 전압차이에 대한 제어신호를 PWM 컨트롤러에 제어하여 출력함으로써, 노광대 조도가 자동으로 제어되며, 직류전류가 허용치 이상으로 초과되는 경우 보호회로에 의해 피드백을 정지시켜 과전류를 방지시키는 노광대 조도 제어장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 노광대 조도장치의 구성을 설명하기 위한 개략블록도,

도 2는 도 1의 정류부 입력단 A부분에서의 전압 파형도,

도 3은 도 1의 정류부 출력단 B부분에서의 전압 파형도,

도 4는 도 1의 IGBT스위치1 출력단 C부분에서의 전압 파형도,

도 5는 도 1의 IGBT스위치2 입력단 D부분에서의 전압 파형도,

도 6은 도 1의 IGBT스위치2 출력단 E부분에서의 전압 파형도,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 노광대 조도 제어장치의 구성을 설명하기 위한 개략블록도 이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 정류부 2 : IGBT스위치1

3 : IGBT스위치2 4 : HF Tr

5 : 리액터 6 : 수은램프

7 : 앰프(amp) 8 : 적산회로

9 : PWM 컨트롤러 10 : 보호회로

11 : 자외선 포토센서 12 : 아날로그-디지털변환기

13 : 자동조도 컨트롤부 13a : 연산부

13b : 설정부 13c : 조절부

13d : 표시부 14 : 디지털-아날로그변환기

15 : 전환스위치 16 : 조도제어볼륨

C : 콘덴서

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 노광대 조도 제어장치는, 인가되는 교류전원을 직류전원으로 평활하게 변환시키는 정류부, 상기 정류부에서 인가되는 평활화 된 직류전원을 반파 정류 파형으로 변환시키는 IGBT스위치1, 상기 IGBT스위치1에서 인가되는 진폭 변조된 파형을 양방향 스위칭에 의해 구형 파형으로 변환시키는 IGBT스위치2, 리키지 기능을 갖는 HF Tr, 변압 후 파형의 찌그러짐을 보상하기 위한 리액터 및 수은램프를 포함하여 구성되는 노광대 조도 장치에 있어서: 상기 IGBT스위치2 입력단에서 피드백 된 직류전압 및 직류전류를 각 앰프들을 통해 입력받아 적산한 후, 각각의 전력신호와 전압신호를 출력하는 적산회로; 상기 적산회로에서 인가되는 전력신호에 대한 전압신호를 비교한 후, 발생되는 차이만큼의 전압신호를 상기 IGBT스위치1의 입력단에 출력하는 PWM 컨트롤러; 상기 HF Tr의 리키지 기능에 대한 과전류 보호소자로 직류전류가 허용치 이상 초과하여 피드백 될 경우 피드백을 정지시켜 상기 IGBT스위치2 이후의 회로를 보호하기 위한보호회로; 상기 수은램프의 점등시의 광을 검출하기 위한 자외선 포토센서; 및 상기 자외선 포토센서의 조도를 검출하여 설정된 조도와 비교하여 발생되는 차이만큼의 전압에 대한 제어신호를 상기 PWM 컨트롤러에 출력하는 자동조도 컨트롤부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자동조도 컨트롤부는, 상기 자외선 포토센서에서 검출된 조도와 설정된 조도와 비교하는 연산부, 미리 설정된 조도를 가지고 있는 설정부, 상기 연산부에서 출력되는 신호에 의해 차이만큼의 전압을 조절하여 제어신호를 출력하는 조절부 및 표시부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 자동조도 컨트롤부의 입력단에는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그-디지털변환기가 연결되며, 자동조도 컨트롤부의 출력단에는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 디지털-아날로그변환기가 연결되어 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면, 다음과 같다.

도 7에는 본 발명의 일실시예에 따른 노광대 조도 제어장치의 구성을 설명하기 위한 개략블록도가 도시된다.

본 발명의 노광대 조도 제어장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 정류부(1), IGBT스위치1(2), IGBT스위치2(3), HF Tr(4), 리액터(5) 및 수은램프(6)를 포함하여 구성되는 노광대 조도 장치에 있어서: 적산회로(8); PWM 컨트롤러(9); 보호회로(10); 자외선 포토센서(11); 및 자동조도 컨트롤부(13)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 자동조도 컨트롤부(13)는, 연산부(13a), 설정부(13b), 조절부(13c) 및 표시부(13d)를 포함하여 구성되며, 상기 자외선 포토센서(11)에 앰프(7)가 연결되며, 상기 IGBT스위치2(3)의 입력단과 상기 적산회로(8)사이에 앰프(7)들이 연결되며, 상기 PWM 컨트롤러(9)의 입력단에 전환스위치(15)와 조도제어볼륨(16)이 각각 연결된다.

또한, 상기 자동조도 컨트롤부(13)의 입력단에는 아날로그-디지털변환기(12)이 연결되며, 그 자동조도 컨트롤부(13)의 출력단에는 디지털-아날로그변환기(14)가 연결되어 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 노광대 조도 제어장치의 상세한 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 노광대 조도 제어장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 교류전원을 직류전원으로 평활하게 변환시키는 정류부(1)와, 평활화된 직류전원을 반파정류 파형으로 변환시키는 IGBT스위치1(2)과, 진폭 변조된 파형을 양방향 스위칭에 의해 구형 파형으로 변환시키는 IGBT스위치2(3)와, 리키지 기능을 갖는 HF Tr(4)과, 파형의 찌그러짐을 보상하기 위한 리액터(5) 및 수은램프(6)가 도 1에 도시된 종래의 노광대 조도장치와 같이 구성된다.

상기 적산회로(8)에서는 상기 IGBT스위치2(3) 입력단에서 피드백 된 직류전압 및 직류전류를 각각의 앰프(7)들을 통해 입력받고, 이후 입력된 직류전압과 직류전류를 적산하여 전력신호와 전압신호를 상기 PWM 컨트롤러(9)에 출력하게 된다.

또한, 상기 PWM 컨트롤러(9)에서는 상기 적산회로(8)에서 인가되는 전력신호와 전압신호를 입력받아 전력신호에 대한 전압신호를 비교한 후, 차이가 발생되는 만큼의 전압신호를 보상하여 상기 IGBT스위치1(2)의 입력단에 출력하게 된다.

또한, 상기 보호회로(10)에서는 상기 HF Tr(4)의 리키지 기능에 대한 과전류 보호소자로 상기 IGBT스위치2(3)의 입력단에서 직류전류가 허용치 이상을 초과하여 피드백 되는 경우, 상기 IGBT스위치2(3)에서 피드백 되는 직류전류가 인가되지 못하도록 정지시킴에 따라 상기 IGBT스위치2(3) 이후의 회로를 보호하게 된다.

또한 상기 자외선 포토센서(11)에서는 수은램프(6)의 점등시의 광을 검출하여 검출된 광 신호를 앰프(7)를 통해 아날로그-디지털변환기(12)에 인가하고, 상기 아날로그-디지털변환기(12)에서는 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 자동조도 컨트롤부(13)에 출력하게 된다.

또한, 상기 자동조도 컨트롤부(13)의 연산부(13a)에서는 상기 아날로그-디지털변환기(12)에서 인가되는 신호에 따른 조도와 설정부(13b)에 미리 설정된 조도를 비교하여 조절부(13c)로 출력하며, 상기 조절부(13c)에서는 차이가 발생되는 만큼에 대한 전압(0∼10V)의 제어신호가 디지털-아날로그변환기(14)에 인가된다. 또한, 상기 표시부(13d)에서는 조절부(13c)에서 출력되는 전압이 표시될 수 있다.

또한, 상기 디지털-아날로그변환기(14)에서는 상기 자동조도 컨트롤부(13)의 조절부(13c)에서 인가되는 제어신호인 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환되어 상기 PWM 컨트롤러(9)에 출력된다.

또한, 상기 PWM 컨트롤러(9)의 입력단에는 전환스위치(15)와조도제어볼륨(16)이 연결되며, 상기 전환스위치(15)에 의해 정조도 자동 모드에서 컨트롤시에 상기 자동조도 컨트롤부(13)가 동작된다.

또한, 상기 PWM 컨트롤러(9)에서는 상기 적산회로(8)와 자동조도 컨트롤부(13) 및 조도제어볼륨(16)에서 인가되는 보상된 전압 신호를 상기 IGBT스위치1(2)에 출력하게 되며, 이에 따라 상기 수은램프(6)의 조도의 제어가 가능하게 되고, 과전류에 의한 시스템의 손상이 방지된다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 노광대 조도 제어장치의 구성과 작용에 의하면, 피드백 된 전력신호에 대한 전압신호를 비교한 후 차이만큼의 전압신호를 보상하여 출력하고, 자외선 포토센서에서 검출한 조도와 미리 설정된 조도를 비교하여 차이에 대한 제어신호를 PWM 컨트롤러에 출력함으로써, 노광대 조도가 자동으로 균일하게 제어되며, 또한, 직류전류가 허용치 이상으로 초과되는 경우 보호회로에 의해 피드백이 정지되어 과전류가 방지되어 IGBT스위치2 이후의 회로가 과전류로부터 보호되며, 이에 따라 시스템이 안정되고 특성이 향상되는 등의 효과가 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 일실시예에 의해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 의해 제한되는 것은 아니고, 당업자의 통상적인 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량 내지 응용이 가능하다.

Claims (3)

1. 인가되는 교류전원을 직류전원으로 평활하게 변환시키는 정류부(1), 상기 정류부(1)에서 인가되는 평활화된 직류전원을 반파정류 파형으로 변환시키는 IGBT스위치1(2), 상기 IGBT스위치1(2)에서 인가되는 진폭 변조된 파형을 양방향 스위칭에 의해 구형 파형으로 변환시키는 IGBT스위치2(3), 리키지 기능을 갖는 HF Tr(4), 변압 후 파형의 찌그러짐을 보상하기 위한 리액터(5) 및 수은램프(6)를 포함하여 구성되는 노광대 조도 장치에 있어서:

   상기 IGBT스위치2(3) 입력단에서 피드백 된 직류전압 및 직류전류를 각 앰프(7)들을 통해 입력받아 적산한 후, 각각의 전력신호와 전압신호를 출력하는 적산회로(8);

   상기 적산회로(8)에서 인가되는 전력신호에 대한 전압신호를 비교한 후, 발생되는 차이만큼의 전압신호를 상기 IGBT스위치1(2)의 입력단에 출력하는 PWM 컨트롤러(9);

   상기 HF Tr(4)의 리키지 기능에 대한 과전류 보호소자로 직류전류가 허용치 이상 초과하여 피드백 될 경우 피드백을 정지시켜 상기 IGBT스위치2(3) 이후의 회로를 보호하기 위한 보호회로(10);

   상기 수은램프(6)의 점등시의 광을 검출하기 위한 자외선 포토센서(11); 및

   상기 자외선 포토센서(11)의 조도를 검출하여 설정된 조도와 비교하여 발생되는 차이만큼의 전압에 대한 제어신호를 상기 PWM 컨트롤러(9)에 출력하는 자동조도 컨트롤부(13)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 노광대 조도 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자동조도 컨트롤부(13)는, 상기 자외선 포토센서(11)에서 검출된 조도와 설정된 조도와 비교하는 연산부(13a), 미리 설정된 조도를 가지고 있는 설정부(13b), 상기 연산부(13a)에서 출력되는 신호에 의해 차이만큼의 전압을 조절하여 제어신호를 출력하는 조절부(13c) 및 표시부(13d)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 노광대 조도 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 자동조도 컨트롤부(13)의 입력단에는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그-디지털변환기(12)가 연결되며, 자동조도 컨트롤부(13)의 출력단에는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 디지털-아날로그변환기(14)가 연결되는 것을 특징으로 하는 노광대 조도 제어장치.