KR20080018511A - 시분할 방식의 전원 공급 시스템 - Google Patents

시분할 방식의 전원 공급 시스템 Download PDF

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KR20080018511A
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Abstract

본 발명은 다수의 부하에 대응하는 다수의 포트들로 직류 전원을 안정적으로 분배하기 위한 시분할 방식의 전원 공급 시스템에 관한 것이다. 전원 공급 시스템은 스위칭 모드 전원 공급 장치로부터 출력되는 직류 전원을 다수의 포트들로 일정 시간 공급할 수 있도록 공급 시간을 설정하고, 설정된 공급 시간에 따라 각각의 포트들로 직류 전원을 공급하도록 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 본 발명에 의하면, 전원 공급 시스템은 다수의 포트들의 직류 전원을 설정된 시간에 대응하여 시분할 방식으로 공급하도록 제어함으로써, 전원 공급 장치 전체 부하를 최소화할 수 있으며, 각 포트들 간의 간섭이 제거되어 채터링 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.
반도체 제조 설비, 전원 공급 시스템, SMPS, 전원 분배, 시간 설정

Description

시분할 방식의 전원 공급 시스템{POWER SUPPLY SYSTEM OF TIME DIVISION TYPE}
도 1은 종래기술의 일실시예에 따른 전원 공급 시스템의 구성을 도시한 회로도;
도 2는 본 발명에 따른 전원 공급 시스템의 구성을 도시한 블럭도; 그리고
도 3은 도 2에 도시된 시간 설정부의 구성을 도시한 블럭도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 전원 공급 시스템
110 : SMPS
120 : 컨트롤러
122 : 시간 설정부
130 : 전압 검출부
본 발명은 전원 공급 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 다수의 부하들로 직류 전원을 안정적으로 분배, 공급하는 시분할 방식의 전원 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 설비에 사용되는 전원 공급 장치는 예를 들어, 스위칭 방식의 전원 공급 장치(Switching Mode Power Supply : SMPS)를 이용하여 반도체 제조 설비의 각 처리 유닛들이 동작하는데 필요한 전원을 공급한다.
반도체 제조 설비는 반도체 제조 공정을 처리하는 처리 유닛들(예를 들어, 모터, 히터, 로봇 등)에 필요한 전원 즉, 직류 전원을 전원 공급 장치(SMPS)로부터 공급받아 공정을 처리한다.
도 1을 참조하면, 반도체 제조 설비의 전원 공급 시스템(10)은 교류 전원(AC_IN)을 공급받아서 직류 전원(DC_OUT)을 출력하는 스위칭 모드의 전원 공급 장치(SMPS : 12)와, 각각의 포트들(P1 ~ P3)들에 대응하여 다수의 타이머(TMR1 ~ TMR3) 및, 다수의 릴레이 회로(RL1 ~ RL3)들을 구비한다. 그리고 타이머(TMR1 ~ TMR3) 및 릴레이 회로(RL1 ~ RL3)들을 이용하여 다수의 부하 즉, 반도체 제조 설비의 각 처리 유닛들(미도시됨)에 대응하는 다수의 포트들(P1 ~ P3)로 직류 전압(DC24V_OUT)을 출력한다. 이러한 전원 공급 시스템(10)은 각 포트(P1 ~ P3)들에 대응하여 복수의 타이머(TMR1 ~ TMR3)와 릴레이 회로(RL1 ~ RL3)들을 사용하여 다수의 포트(P1 ~ P3)들로 전원을 공급, 분배하는 시간을 설정한다. 이 때, 타이머(TMR1 ~ TMR3)와 릴레이 회로(RL1 ~ RL3)는 설정된 시간에 따라 전원 공급 장치(12)로부터 출력된 직류 전원(DC_OUT)의 전류량를 조절하게 된다.
따라서 전원 공급 시스템(10)은 일정 크기의 직류 전원(DC_OUT)이 공급되며 이 때, 타이머(TMR1 ~ TMR3) 및 릴레이 회로(RL1 ~ RL3)에 의해 각 포트(P1 ~ P3) 들로 동일 또는 다양한 전류 레벨의 직류 전원을 출력한다.
그러나 이러한 종래기술의 전원 공급 시스템(10)은 전원 공급 장치(12)와 포트(P1 ~ P3)들 사이에 다수의 타이머(TMR1 ~ TMR3) 및 릴레이 회로(RL1 ~ RL3)를 사용하여 다수의 포트(P1 ~ P3)들로 전원을 분배하기 때문에, 과도한 직류 전원의 피크 전류(peak current)로 인하여 전원 공급 장치(12)의 용량이 대형화되어야 한다. 예를 들어, 제 1 내지 제 3 포트(P1 ~ P3) 각각에 각각 DC 24 V 5 A의 전원을 공급한다면, 제 1 내지 제 3 포트(P1 ~ P3) 전체의 전류량은 15 A가 되므로 전원 공급 장치(12)는 최소 15 A의 용량이 필요하게 된다. 만약, 각 포트(P1 ~ P3)들의 최대 전류가 10 A 이고, 각각의 포트(P1 ~ P3)들로 10 A 이하의 전류를 동시에 공급할 수 있는 용량의 전원 공급 장치(12)를 사용하는 경우, 포트(P1 ~ P3)들의 직류 전원의 전류량에 관계없이 대용량 예를 들어, 최대 30 A의 전원 공급 장치(12)가 필요하다.
또 각 포트(P1 ~ P3)들은 각각 타이머(TMR1 ~ TMR3) 및 릴레이 회로(RL1 ~ RL3)가 구동되어 직류 전원(DC_OUT)이 동시에 공급되므로 각 포트(P1 ~ P3)들간의 간섭이 발생되고, 이로 인하여 채터링 노이즈(chattering noise)가 발생되는 등의 문제점을 가진다. 채터링 노이즈는 전자적인 스위칭 또는 기계적인 스위칭 동작에 의해 실제로는 매우 짧은 시간 안에 접점이 붙었다가 떨어지는 것을 반복하는 현상으로, 이는 전자 장치(예컨대, 반도체 제조 설비의 처리 유닛들)에 나쁜 영향을 끼치는 원인이 된다. 따라서 이러한 전원 공급 시스템(10)을 사용하는 반도체 제조 설비의 오동작 및 설비 수명을 단축시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 다수의 포트들로 전원을 공급하는 시분할 방식의 전원 공급 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다수의 포트들의 전원 공급시 피크 전류 발생을 최소화하고, 채터링 노이즈 발생을 방지하기 위한 시분할 방식의 전원 공급 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 전원 공급 시스템은 설정된 시간에 대응하여 다수의 포트들로 전원 공급을 제어하는 컨트롤러를 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 전원 공급 시스템은 다수의 포트들로 안정적인 전원 공급이 가능하다.
본 발명의 전원 공급 시스템은, 교류 전원을 공급받아서 직류 전원을 출력하는 전원 공급 장치와; 상기 전원 공급 장치에 연결되고, 외부 처리 유닛들의 전원을 공급하는 다수의 포트들 및; 상기 전원 공급 장치와 상기 포트들 사이에 구비되어, 상기 포트들 각각의 직류 전원을 시분할 방식으로 분배, 공급하도록 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전원 공급 시스템은; 상기 컨트롤러와 상기 포트들 사이에 구비되어 상기 포트들 각각으로 출력되는 직류 전원의 전압 레벨을 검출하는 전압 검출부를 더 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전압 검출부는 상기 검출된 전압 레벨이 허용 오차 범위를 초과하는 오류가 발생되면, 해당 포트로의 직류 전원의 공급을 차단한 다.
다른 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 포트들에 대응하여 동일 또는 서로 다른 시간을 설정하는 시간 설정부를 구비하되, 상기 컨트롤러는 상기 포트들 각각에 대응하여 상기 설정된 시간에 의해 상기 포트들의 직류 전원을 순차적이고 주기적으로 공급하도록 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 시간 설정부는 상기 포트들에 대응하여 상기 시간을 각각 설정하는 딥 스위치로 구비된다.
본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전원 공급 시스템의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 3은 도 2에 도시된 시간 설정부의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 전원 공급 시스템(100)은 교류 전원(AC_IN)을 공급받아서 직류 전원(DC_OUT)을 출력하는 스위칭 모드의 전원 공급 장치(SMPS : 110)와, 다수의 부하 예를 들어, 반도체 제조 설비의 처리 유닛들(미도시됨)로 직류 전원(DC1_OUT ~ DC3_OUT)을 출력하는 다수의 포트들 및, 시분할(time division) 방식으로 다수의 포트들의 전원을 분배 공급하도록 제어하는 컨트롤러(120)를 포함 한다.
컨트롤러(120)는 시간 설정부(122)를 구비하여 각 포트들의 전류량에 대응하여 직류 전원의 공급 시간을 설정한다. 시간 설정부(122)는 예를 들어, 각 포트들마다 동일 또는 다양하게 공급 시간을 설정하는 딥 스위치(DIP switch)로 구비된다. 따라서 컨트롤러(120)는 시간 설정부(122)에 설정된 공급 시간들에 대응하여 각각의 포트들로 전원을 분배, 공급하도록 제어한다.
또 전원 공급 시스템(100)은 컨트롤러(120)와 다수의 포트들 각각에 연결되는 전압 검출부(130)를 포함한다. 전압 검출부(130)는 컨트롤러(120)로부터 다수의 포트들 각각으로 출력되는 직류 전원(DC1_OUT ~ DC3_OUT)의 전압 레벨을 검출한다. 이는 각 포트들로 공급되는 직류 전원(DC1_OUT ~ DC3_OUT)이 허용 오차 범위 이내인지를 판별하기 위함이다. 즉, 전압 검출부(130)는 각각의 포트로 공급되는 직류 전원(DC1_OUT ~ DC3_OUT)의 전압 레벨이 허용 오차 범위를 초과하는 오류가 발생되면, 해당 포트로 공급되는 직류 전원을 차단시킨다. 따라서 본 발명의 전원 공급 시스템(100)은 각 포트의 직류 전원을 검출하여 오류가 발생되는 포트의 전원 공급을 개별적으로 차단함으로써, 다른 포트들의 전원 공급에 영향을 끼치지 않게 된다.
구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 시간 설정부(122 : 122a ~ 122c)는 각각의 포트들에 대응하여 동일하거나 서로 다른 시간(t1 ~ t3)을 설정한다. 예를 들어, 제 1 내지 제 3 포트 각각은 직류 전원 24 V 5 A를 공급하는 경우, 각 포트들에 동일하게 설정된 시간에 대응하여 제 1 내지 제 3 포트를 시분할 방식 즉, 순차 적으로 그리고 주기적으로 공급한다. 그 결과, 전원 공급 장치(110)의 용량이 예를 들어, 10 A 이하인 경우에도 다수의 포트들로 직류 전원을 안정적으로 공급할 수 있다. 또 제 1 내지 제 3 포트 각각에 서로 다른 직류 전원 예를 들어, DC 24 V 2 A, 5 A 및 7 A의 직류 전원을 공급하는 경우에도 시분할 방식에 의해 직류 전원을 공급하기 때문에 시간 차를 두고 제 1 내지 제 3 포트로의 전원 공급이 이루어진다.
따라서 각 포트들로의 전원 공급이 시간 차이가 발생되어 전원 공급 장치(110) 전체 부하를 최소화할 수 있으며, 각 포트들 간의 간섭이 제거됨으로써, 채터링 노이즈의 발생을 방지한다.
이상에서, 본 발명에 따른 반도체 제조 설비에서 사용되는 전원 공급 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전원 공급 시스템은 다수의 포트들의 직류 전원을 설정된 시간에 대응하여 시분할 방식으로 공급하도록 제어함으로써, 전원 공급 장치 전체 부하를 최소화할 수 있으며, 각 포트들 간의 간섭이 제거되어 채터링 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.
따라서 반도체 제조 설비에서 다수의 포트들을 통해 전원을 공급받는 다수의 처리 유닛들의 전원 공급이 안정화되어 설비 오동작을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 전원 공급 시스템에 있어서:
    교류 전원을 공급받아서 직류 전원을 출력하는 전원 공급 장치와;
    상기 전원 공급 장치에 연결되고, 외부 처리 유닛들의 전원을 공급하는 다수의 포트들 및;
    상기 전원 공급 장치와 상기 포트들 사이에 구비되어, 상기 포트들 각각의 직류 전원을 시분할 방식으로 분배, 공급하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 공급 시스템은;
    상기 컨트롤러와 상기 포트들 사이에 구비되어 상기 포트들 각각으로 출력되는 직류 전원의 전압 레벨을 검출하는 전압 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전압 검출부는 상기 검출된 전압 레벨이 허용 오차 범위를 초과하는 오류가 발생되면, 해당 포트로의 직류 전원의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 포트들에 대응하여 동일 또는 서로 다른 시간을 설정하는 시간 설정부를 구비하되,
    상기 컨트롤러는 상기 포트들 각각에 대응하여 상기 설정된 시간에 의해 상기 포트들의 직류 전원을 순차적이고 주기적으로 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 시간 설정부는 상기 포트들에 대응하여 상기 시간을 각각 설정하는 딥 스위치로 구비되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 시스템.
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