KR20150030436A - Power supply unit for magnetron including correction circuit - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a power supply unit for a magnetron and, more particularly, to a power supply unit for a magnetron, which has semi-permanent life together with excellent power output characteristics by forming the power supply unit by connecting a plurality of unit power modules to each other where a power compensation circuit is added to an insulated gate bipolar transistor and a condenser. The power supply unit for a magnetron includes: a unit power modules including a power switch, a condenser, and a power compensation circuit, which are connected to each other in series; a power supply unit formed by connecting one or more unit power modules to each other in series; and a charging circuit configured to charge the condenser. By forming the power supply unit using the unit power modules each including the insulated gate bipolar transistor, the condenser, and the power compensation circuit, the power supply unit for a magnetron having semi-permanent life together with excellent power output characteristics may be realized.

Description

전원 보정 회로를 포함하는 마그네트론 전원 공급 장치 {Power supply unit for magnetron including correction circuit}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power supply unit for a magnetron,

본 발명은 마그네트론 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 콘덴서에 전원 보정 회로를 부가한 복수의 단위 전원 모듈을 연결하여 전원 공급 장치를 구성함으로써 우수한 전원 출력 특성과 함께 반영구적 수명을 가지는 마그네트론 전원 공급 장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a magnetron power supply device, and more particularly, to a power supply device by connecting a plurality of unit power supply modules including an insulated gate bipolar transistor and a capacitor with a power correction circuit, And more particularly to a magnetron power supply having a semi-permanent life together with characteristics.

무선 및 고주파를 이용한 다양한 제품 및 서비스가 개발되면서 고효율, 고출력의 전자기파를 생성할 수 있는 마그네트론도 다양한 분야에서 응용되고 있다. 마그네트론(Magnetron)은 전기장과 자기장이 서로 수직으로 인가되는 교차장(crossed field)이 존재하는 진공 환경에서 발생된 전자빔의 전기 에너지를 고출력 전자기파 에너지로 변환하여 방사하는 고효율, 고출력의 전자기파 발생 장치로서, 그 적용예를 간단히 살핀다면, 915MHz 대역의 마이크로파 해동/가열 시스템으로부터 2.45GHz의 마이크로파 오븐, 9.5GHz 대역의 선박용 레이더, 35GHz 대역의 기상 관측용 레이더, 95GHz 대역의 공항 관제용 레이더 등을 들 수 있고, 그 외에도 다양한 분야에서 사용되고 있다.As various products and services using wireless and high frequency have been developed, a magnetron capable of generating electromagnetic waves with high efficiency and high output has been applied in various fields. Magnetron is a high-efficiency, high-power electromagnetic wave generator that converts electric energy of an electron beam generated in a vacuum environment in which a crossed field, in which an electric field and a magnetic field are vertically applied, into high-output electromagnetic wave energy, A microwave oven of 2.45 GHz, a shipborne radar of 9.5 GHz band, a meteorological radar of 35 GHz band, a radar of airport control at 95 GHz band, and the like are available from the 915 MHz band microwave thawing / , And is used in various fields.

이러한 마그네트론에 전력을 공급하기 위한 전원 공급 장치도 또한 그 용도에 따라 다양한데, 특히 고전압 대전류가 사용되는 마그네트론의 경우, 그 특성에 따라 통상 사이러트론(Thyratron)을 스위치로 사용하여 전원 공급 장치를 구성하여 마그네트론을 구동시켜 왔다. 예를 들어, 근래 의료용 중입자 가속기 등 다양한 용도로 사용되고 있는 입자 가속기의 경우, 마그네트론의 양극 전압(anode volatage)은 약 30~50kV, 양극 전류(anode current)는 약 80~100A를 가지며, 주기적으로 약 4~5μs의 펄스폭(pulse width)을 가지는 펄스가 생성되는 규격의 전원 공급 장치가 구성되어 적용된다. 이에 따라서 여기에 적용되는 스위치도 고전압 및 대전류의 전원을 제어할 수 있는 특성을 가지는 사이러트론(Thyratron)이 많이 사용되어 왔다. 도 1에서는 상기한 구조를 가지는 종래의 마그네트론 전원 공급 장치를 도시하고 있고, 도 2에서는 상기한 펄스를 포함하는 전원의 파형을 예시하고 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 펄스 형성 네트워크(Pulse Forming Network, PFN)와 연결된 사이러트론(110)이 스위치로서 동작하면서 펄스 파형을 형성하게 된다. 그런데, 이러한 사이러트론(110)은 양극과 음극 사이에 그리드를 하나 또는 둘 가진 열음극방전관(음극을 가열하여 열전자방출을 이용하는 방전관) 내지 그리드 제어 방전관으로서 관 속에 음극, 그리드, 양극의 전극이 있고 수소, 비활성기체, 수은증기 등의 가스가 봉입되어 있는 구조를 가지는 바, 사용 환경에 따라 달라질 수는 있으나, 일반적인 반도체 소자와 비교할 때 그 수명이 짧다는 문제가 있다. 이와 함께, 싸이러트론(110)은 높은 규격의 전기적 특성이 요구되는 바 그 단가가 상당히 높기 때문에, 짧은 수명에 따른 주기적인 교체 비용이 크게 상승하게 된다는 문제점이 있다.The power supply for supplying power to such a magnetron also varies according to its use. In particular, in the case of a magnetron in which a high voltage and a large current are used, a power supply is usually constituted by using a thyratron as a switch, To drive the magnetron. For example, in the case of a particle accelerator used for various purposes such as medical accelerator for medical use, the magnetron has an anode voltage of about 30 to 50 kV, an anode current of about 80 to 100 A, A power supply of a standard in which a pulse having a pulse width of 4 to 5 μs is generated is applied and configured. Accordingly, a thyratron having a characteristic capable of controlling a high voltage and a high current power has been widely used. FIG. 1 shows a conventional magnetron power supply apparatus having the above-described structure. FIG. 2 illustrates a waveform of a power source including the above-described pulse. 1, a thyratron 110 connected to a pulse forming network (PFN) operates as a switch to form a pulse waveform. The thyratron 110 has a cathode, a grid, and an anode in a tube as a hot cathode discharge tube (a discharge tube that uses a cathode to heat and emit thermoelectrons) having a grid between the anode and the cathode and a grid control discharge tube Hydrogen, inert gas, mercury vapor, or the like is enclosed. However, the lifetime is short compared with a general semiconductor device although it may vary depending on the use environment. In addition, since a high standard electric characteristic is required for the cyclotron 110, the cyclotron 110 has a considerably high unit price, and therefore, there is a problem in that the cyclic replacement cost increases significantly with a short lifetime.

이에 대하여 상기 사이러트론(110)을 대체하는 방안으로서, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용하여 전원 공급 장치를 구성하는 방안을 생각해 볼 수 있다. 도 3에서는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용하여 펄스를 포함하는 파형의 전원을 공급하기 위한 장치를 예시하고 있다. 그러나, 상기 도 3에서와 같이 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 적층하여 전원 공급 장치를 구성할 경우, 도 4와 같이 펄스 파형에 리플(Ripple)이 생기거나, 펄스 전압이 시간에 따라 상승하거나 하강하는 문제가 발생할 수 있다는 점을 확인하였다.As an alternative to the above-described thyratron 110, a method of constructing a power supply device using an insulated gate bipolar transistor may be considered. 3 illustrates an apparatus for supplying a power source of a waveform including pulses using an insulated gate bipolar transistor (IGBT). However, when the insulated gate bipolar transistor (IGBT) is stacked as shown in FIG. 3 to form a power supply device, ripple is generated in the pulse waveform as shown in FIG. 4, And that there is a possibility of the problem occurring.

그런데 이러한 왜곡(distortion)은 마그네트론의 동작에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 마그네트론이 안정적으로 동작하기 위해서는 공급되는 전원의 특성이 중요한 요소가 되는데, 예를 들어 입자 가속기 등에 사용되는 전원은 도 2에서 도시된 바와 같이 약 4~5μs 등 일정한 폭을 가지는 펄스가 200Hz 등 특정 주기로 안정적으로 공급되어야 하고, 이때 상기 펄스는 정확한 파형을 유지하여야, 상기 입자 가속기의 안정적인 동작을 보장할 수 있게 된다. 그러므로, 상기 전원의 펄스 파형에 대한 드룹(Droop) 특성 등을 고려하여 펄스 형상을 정확하게 유지할 수 있도록 전원 장치를 구성하는 것이 중요하게 된다.However, this distortion can have a negative effect on the operation of the magnetron. In order for the magnetron to operate stably, the characteristics of the supplied power source are important factors. For example, as shown in FIG. 2, the power source used in the particle accelerator is a pulse having a constant width, such as about 4 to 5 μs, And the pulse must maintain an accurate waveform so that stable operation of the particle accelerator can be ensured. Therefore, it is important to configure the power supply device so as to accurately maintain the pulse shape in consideration of the droop characteristics of the pulse waveform of the power supply.

이에 따라, 사이러트론 등 마그네트론 전원 공급 장치의 수명을 제한할 수 있는 부품을 대체하여 전원 공급 장치를 구성함과 동시에, 상기 마그네트론 전원의 펄스가 정확한 파형을 형성하도록 하는 것이 필요하나, 아직까지 이를 만족시킬 수 있는 적절한 마그네트론 전원 공급 장치가 제시되지 못하고 있다.Accordingly, it is necessary to replace the parts that can limit the lifetime of the magnetron power supply device such as the thyratron, so as to constitute the power supply device and to make the pulse of the magnetron power supply form an accurate waveform. However, There is no adequate magnetron power supply to satisfy this requirement.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 마그네트론 전원 장치에서 사용되는 사이러트론 스위치의 단수명에 의한 높은 유지 관리 비용 문제를 해결할 수 있도록, 장수명을 가지면서도 정확한 펄스 파형을 형성할 수 있는 마그네트론 전원 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a syratron switch for use in a magnetron power supply, Which is capable of forming a magnetron power supply.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 마그네트론 전원 공급 장치는 직렬 연결되는 콘덴서와 전원 스위치를 포함하여 구성되는 단위 전원 모듈; 하나 이상의 상기 단위 전원 모듈이 직렬로 연결되어 구성되는 전원부; 상기 콘덴서를 충전하는 충전 회로; 및 상기 전원부의 전원 출력 신호의 왜곡(Distortion)을 보상하여 주는 전원 보정 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a magnetron power supply device including a unit power module including a capacitor connected in series and a power switch; A power unit having at least one unit power module connected in series; A charging circuit for charging the capacitor; And a power correction circuit for compensating for a distortion of a power output signal of the power supply unit.

여기서, 상기 전원 스위치는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the power switch may include an insulated gate bipolar transistor.

또한, 상기 충전 회로와 전원 스위치의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The controller may further include a controller for controlling operations of the charging circuit and the power switch.

또한, 상기 전원 보정 회로는 병렬로 연결된 콘덴서와 인덕터를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the power correction circuit may include a capacitor and an inductor connected in parallel.

또한, 상기 전원부의 전원 출력 신호를 승압시켜주는 펄스 트랜스포머(transformer) 코일을 더 포함할 수 있다.The power supply unit may further include a pulse transformer coil for boosting a power output signal of the power supply unit.

본 발명의 다른 측면에 따른 마그네트론은 앞서 기재된 마그네트론 전원 공급 장치를 포함하여 구성되는 마그네트론 전원부; 및 상기 마그네트론 전원부로부터 전원을 공급받아 마이크로웨이브를 발생시키는 마이크로웨이브 발진부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetron comprising: a magnetron power supply unit including the magnetron power supply unit; And a microwave oscillation unit for generating microwaves by receiving power from the magnetron power supply unit.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 입자 가속기는 앞서 기재된 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론; 입자를 발생시키는 입자 생성부; 및 상기 마이크로웨이브를 이용하여 상기 입자를 가속시키는 입자 가속부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a particle accelerator comprising: a magnetron generating a microwave as described above; A particle generating unit for generating particles; And a particle accelerator for accelerating the particle using the microwave.

본 발명에 따르면, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 콘덴서 및 전원 보정 회로로 구성되는 복수의 단위 전원 모듈을 사용하여 전원 공급 장치를 구성함으로써 우수한 전원 출력 특성과 함께 반영구적 수명을 가지는 마그네트론 전원 공급 장치를 구현하는 효과를 갖는다.According to the present invention, a plurality of unit power modules including an insulated gate bipolar transistor, a condenser, and a power correction circuit are used to constitute a power supply device, so that a magnetron power source It has an effect of implementing a feeding device.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 사이러트론을 이용한 마그네트론 전원 공급 장치의 회로도.
도 2는 종래 기술에 따른 사이러트론을 이용한 마그네트론 전원 공급 장치의 파형 그래프.
도 3은 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 이용하여 마그네트론 전원 공급 장치를 구성한 경우의 회로도.
도 4는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 이용하여 구성한 마그네트론 전원 공급 장치의 파형 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 콘덴서 및 전원 보정 회로를 이용한 마그네트론 전원 공급 장치의 회로도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 보정 회로에 의한 출력 파형 측정 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a circuit diagram of a magnetron power supply device using a thyratron according to the prior art.
2 is a waveform graph of a magnetron power supply using a thyratron according to the prior art.
3 is a circuit diagram when a magnetron power supply device is constructed using an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
FIG. 4 is a waveform graph of a magnetron power supply device constructed using an insulated gate bipolar transistor (IGBT). FIG.
5 is a circuit diagram of a magnetron power supply device using an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a capacitor, and a power correction circuit according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph of an output waveform measurement by a power correction circuit according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another Is used.

본 발명은, 종래 기술의 경우 사이러트론(Thyratron)을 사용하여 마그네트론 전원 장치를 구성할 경우, 사이러트론의 단수명 및 높은 단가로 인하여 주기적인 교체 비용이 커지게 되어 마그네트론의 유지 관리 비용이 크게 증가하게 되고, 또한 상기 사이러트론 대신 다른 소자를 사용하여 상기 전원 장치를 구성하는 경우 전원 신호의 펄스 파형이 왜곡될 수 있고, 또한 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)를 적층하여 전원 장치를 구성하는 경우 출력 파형에 왜곡이 발생할 수 있다는 문제점에 착안하여, 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 콘덴서 및 전원 보정 회로를 포함하는 복수의 단위 전원 모듈을 연결하여 상기 마그네트론 전원 공급 장치를 구성함으로써 전원 신호의 정확한 펄스 파형 특성과 함께 반영구적 수명을 가지는 마그네트론 전원 공급 장치를 개시하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, when the magnetron power supply device is constructed using Thyratron in the prior art, the replacement cost of the magnetron is increased due to the short lifetime and the high unit price of the thyratron, The pulse waveform of the power supply signal can be distorted when the power supply device is constructed by using another element instead of the thyratron. In addition, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is stacked It is necessary to connect a plurality of unit power modules including an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a capacitor and a power correction circuit to the magnetron power supply device, This makes it possible to obtain a permanent waveform The present invention discloses a magnetron power supply having a long service life.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 콘덴서 및 전원 보정 회로를 이용한 마그네트론 전원 공급 장치의 회로도를 도시하고 있다. 도 3에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 마그네트론 전원 공급 장치(500)는 전원 스위치(512), 콘덴서(516) 및 전원 보정 회로(514)를 포함하여 구성되는 단위 전원 모듈(510); 하나 이상의 상기 단위 전원 모듈(510)이 직렬로 연결되어 구성되는 전원부; 및 상기 콘덴서(516)를 충전하는 충전 회로(520)를 포함하여 구성될 수 있다.FIG. 5 is a circuit diagram of a magnetron power supply using an insulation gate bipolar transistor (IGBT), a capacitor, and a power correction circuit according to an embodiment of the present invention. 3, the magnetron power supply 500 according to an embodiment of the present invention includes a unit power module 510 (including a power switch 512, a capacitor 516, and a power correction circuit 514) ); A power unit having at least one unit power module (510) connected in series; And a charging circuit 520 for charging the capacitor 516.

이를 좀더 자세하게 살핀다면, 상기 충전 회로(520)가 상기 콘덴서(516)를 충전시켜 소정의 전압 레벨까지 상승시키게 되고, 이에 따라 일련의 단위 전원 모듈(510)이 직렬로 연결되어 구성되는 전원부의 출력은 각 단위 전원 모듈(510)의 전압 레벨의 합에 근접하게 된다. 예를 들어 도 5의 경우를 살펴보면, 각 단위 전원 모듈(510)의 콘덴서(516)에는 600V의 전압이 걸려 있는 상태이므로, 상기 단위 전원 모듈(510)이 70개 직렬로 연결되어 구성된 전원부의 출력 전압은 42kV에 근접하게 된다. 이어서, 상기 전원 스위치(512)를 단속하면서 펄스 파형을 형성하게 된다. 덧붙여, 상기 충전 회로(520)는 하나의 회로로서 구성될 수도 있으나, 각 단위 전원 모듈(510) 별로 독립적으로 구성되는 충전 모듈이 집합을 이루어 전체 충전 회로(520)를 구성할 수도 있다.The charging circuit 520 charges the capacitor 516 to a predetermined voltage level so that a series of unit power supply modules 510 are connected in series and the output of the power supply unit Is close to the sum of the voltage levels of the unit power supply modules 510. 5, a voltage of 600 V is applied to the capacitor 516 of each unit power supply module 510. Therefore, the output of the power supply unit composed of 70 unit power supply modules 510 connected in series, The voltage becomes close to 42 kV. Then, a pulse waveform is formed while the power switch 512 is interrupted. In addition, the charging circuit 520 may be configured as a single circuit, but the charging modules formed independently for each unit power source module 510 may constitute a whole charging circuit 520.

이때, 상기 전원 스위치(512)는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)를 사용하여 구성될 수 있다. 종래 많이 사용되었던 사어러트론의 수명이 길지 못한데 반하여, 고체 소자로 형성되는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용하여 상기 전원 스위치(512)를 구성할 경우, 그 수명을 크게 늘릴 수 있게 된다. 이에 따라, 높은 단가의 사이러트론의 교체에 따른 높은 유지 관리 비용을 상당 부분 절감할 수 있게 된다.At this time, the power switch 512 may be formed using an insulated gate bipolar transistor (IGBT). When the power switch 512 is formed by using an insulated gate bipolar transistor (IGBT) formed of a solid element, the lifetime of the sarratorron can not be long. As a result, a high maintenance cost due to the replacement of the high cost unit of thyratron can be considerably reduced.

또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따르는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 콘덴서 및 전원 보정 회로를 이용한 마그네트론 전원 공급 장치(500)는 충전 회로(520)와 전원 스위치(512)의 동작을 제어하는 제어부(530)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(530)는 마그네트론에 필요한 전압 및 펄스 파형을 고려하여 각 단위 전원 모듈(510)의 콘덴서에 충전되는 전압 레벨을 결정하여 충전하고, 필요한 펄스의 폭 등 파형을 고려하여 상기 전원 스위치(512)와 충전 회로(520)가 적절하게 동작할 수 있도록 제어하는 역할을 수행하게 된다.In addition, the magnetron power supply 500 using the insulated gate bipolar transistor (IGBT), the condenser and the power correction circuit according to an embodiment of the present invention controls the operation of the charging circuit 520 and the power switch 512 And may further include a control unit 530. The controller 530 determines and charges the voltage level charged in the capacitor of each unit power module 510 considering the voltage and the pulse waveform required for the magnetron, and controls the power switch 512 And the charging circuit 520 can be properly operated.

여기서, 상기 전원 보정 회로(514)는 병렬로 연결된 콘덴서와 인덕터를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 전원 보정 회로(514)는 상기 전원부의 출력 파형이 정확한 펄스 파형을 유지할 수 있도록 보상해 주는 역할을 수행한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따르는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 콘덴서 및 전원 보정 회로를 이용한 마그네트론 전원 공급 장치(500)를 도 5와 같이 구성하는 경우, 펄스 파형을 정확하기 유지하기 위해서 약 0.5 μF의 콘덴서와 3 ~ 4 μH의 인덕터를 병렬로 연결하여 상기 전원 보정 회로(514)를 구성하였다. 물론 상기와 같은 실시예는 구체적인 전원 공급 장치의 규격 및 사용 장치에 따라 달라질 수 있는 것이므로, 상기 전원 보정 회로(514)의 콘덴서와 인덕터의 값도 당연히 달라질 수 있다.Here, the power correction circuit 514 may include a capacitor and an inductor connected in parallel. The power correction circuit 514 compensates the output waveform of the power supply unit so as to maintain a correct pulse waveform. For example, when a magnetron power supply 500 using an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a capacitor, and a power correction circuit according to an embodiment of the present invention is constructed as shown in FIG. 5, The power correction circuit 514 is constructed by connecting a capacitor of about 0.5 μF and an inductor of 3 to 4 μH in parallel. Of course, since the embodiment described above may vary depending on the specifications of the specific power supply device and the apparatus to be used, the values of the capacitor and the inductor of the power correction circuit 514 may naturally vary.

도 6에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 전원 보정 회로를 이용한 마그네트론 전원 공급 장치(500)의 파형 그래프를 도시하고 있다. 도 6(a)는 적절한 전원 보정 회로(514)가 구성되어 마그네트론 전원으로 필요한 규격에 맞추어 정확한 펄스 파형을 형성하는 경우의 측정 그래프를 도시하고 있다. FIG. 6 is a waveform graph of a magnetron power supply 500 using an insulated gate bipolar transistor (IGBT) according to an embodiment of the present invention and a power correction circuit. Fig. 6 (a) shows a measurement graph when an appropriate power correction circuit 514 is configured to form a precise pulse waveform in accordance with the required specifications with a magnetron power supply.

반면 도 6(b) 내지 도 6(e)에서는 적절하지 못한 값의 인덕터와 콘덴서가 사용되어 펄스 파형이 왜곡된 경우의 측정 그래프를 도시하고 있다. 도 6(b) 또는 도 6(c)에서 볼 수 있는 바와 같이 펄스 파형이 시간에 따라 상승 혹은 하강하거나, 도 6(d) 또는 도 6(e)에서 볼 수 있는 바와 같이 펄스 파형에 리플(ripple)이나 진동(fluctuation)이 발생하여 마그네트론의 안정적인 동작에 문제를 일으킬 수 있다.On the other hand, FIGS. 6 (b) to 6 (e) show measurement graphs in which an inductor and a capacitor having an inappropriate value are used and the pulse waveform is distorted. As shown in FIG. 6 (b) or 6 (c), the pulse waveform may rise or fall with time, or ripple may be added to the pulse waveform as shown in FIG. 6 (d) ripple or fluctuation may occur, which may cause problems in the stable operation of the magnetron.

상기 전원 보정 회로(514)의 콘덴서와 인덕터에 대하여 적절한 값을 선정하기 위하여 다양한 과정을 거칠 수 있으나, 먼저 인덕터 값을 변화시키면서 펄스 파형의 왜곡이 적어지는 값을 찾은 후, 도 6의 파형을 참조하여 콘덴서 값을 늘이거나 줄여가면서 정확한 펄스 파형이 형성되는 최적점을 찾아 가는 것이 바람직하다.Various methods can be used to select an appropriate value for the capacitor and the inductor of the power correction circuit 514. First, a value in which the distortion of the pulse waveform is decreased while varying the inductor value is referred to as a waveform of FIG. 6 It is desirable to find the optimum point where the accurate pulse waveform is formed while increasing or decreasing the capacitor value.

덧붙여, 상기 전원 보정 회로(514)가 사용되지 않은 경우, 즉 도 3과 같이 회로가 구성되는 경우에는 펄스 파형이 보다 왜곡되어 나타날 수 있다. 상기 전원 보정 회로(514)가 사용되지 않은 경우에는 마그네트론으로 입력되는 전원의 펄스 파형이 도 4와 같이 펄스 파형에 왜곡이 발생하면서 리플(ripple)도 함께 나타날 수 있다. 따라서, 앞서 살핀 바와 같이 전원 보정 회로(514)를 사용하여 환경에 따라 적절한 값을 가지는 콘덴서와 인덕터를 병렬로 연결하여 상기 전원 보상 회로(514)를 구성하고 이를 포함하여 마그네트론 전원 공급 장치를 구성하여, 정확한 펄스 파형을 형성하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, when the power correction circuit 514 is not used, that is, when a circuit is configured as shown in FIG. 3, the pulse waveform may appear more distorted. When the power correction circuit 514 is not used, the pulse waveform of the power source input to the magnetron may be distorted in the pulse waveform as shown in FIG. 4, and ripples may also appear. Therefore, as described above, the power compensation circuit 514 is used to configure the power compensation circuit 514 by connecting a capacitor and an inductor having an appropriate value in accordance with the environment in parallel, and constitutes a magnetron power supply device , So as to form an accurate pulse waveform.

앞서 기술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터와 전원 보정 회로를 이용한 마그네트론 전원 공급 장치(500)는 이를 포함하여 구성되는 마그네트론 전원부를 구성할 수 있고, 이와 함께 상기 마그네트론 전원부로부터 전원을 공급받아 마이크로웨이브를 발생시키는 마이크로웨이브 발진부를 포함하여 마그네트론을 구성하는 것도 당연히 가능하다.The magnetron power supply device 500 using the insulated gate bipolar transistor and the power correction circuit according to an embodiment of the present invention can constitute a magnetron power supply unit including the same and the power from the magnetron power supply unit It is also possible to construct a magnetron by including a microwave oscillating unit for generating microwaves.

또한 이렇게 구성된 마그네트론은 입자를 발생시키는 입자 발생부 및 상기 마그네트론에서 발생되는 마이크로웨이브를 이용하여 상기 입자를 가속시키는 입자 가속부를 포함하여 구성되는 입자 가속기를 이용하여 의료 목적의 중입자 가속기 등 다양한 입자 가속기를 구성할 수 있다.In addition, the magnetron constructed as described above includes various kinds of particle accelerators such as an intracavity accelerator for medical use using a particle accelerator including a particle generating part for generating particles and a particle accelerating part for accelerating the particle using microwaves generated from the magnetron Can be configured.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to illustrate the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

110 : 사이러트론(Thyratron) 스위치
500 : 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터와 콘덴서 및 전원 보정 회로를 이용한 마그네트론 전원 공급 장치
510 : 단위 전원 모듈
512 : 전원 스위치
514 : 전원 보정 회로
516 : 콘덴서
520 : 충전 회로
530 : 제어부110: Thyratron switch
500: Magnetron power supply with isolation gate bipolar transistor, capacitor and power compensation circuit
510: Unit power module
512: Power switch
514: Power correction circuit
516: Condenser
520: Charging circuit
530:

Claims (6)

직렬 연결되는 전원 스위치와 콘덴서 및 전원 보정 회로를 포함하여 구성되는 단위 전원 모듈;
하나 이상의 상기 단위 전원 모듈이 직렬로 연결되어 구성되는 전원부; 및
상기 콘덴서를 충전하는 충전 회로
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 전원 공급 장치.A unit power module including a power switch, a capacitor, and a power correction circuit connected in series;
A power unit having at least one unit power module connected in series; And
The charging circuit
Wherein the magnetron power supply comprises: 제1항에 있어서,
상기 전원 스위치는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 전원 공급 장치.The method according to claim 1,
Wherein the power switch comprises an insulated gate bipolar transistor. ≪ RTI ID = 0.0 > 31. < / RTI > 제1항에 있어서,
상기 충전 회로와 전원 스위치의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 전원 공급 장치.The method according to claim 1,
And a control unit for controlling operations of the charging circuit and the power switch. 제1항에 있어서,
상기 전원 보정 회로는 병렬로 연결된 콘덴서와 인덕터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 전원 공급 장치.The method according to claim 1,
Wherein the power correction circuit comprises a capacitor and an inductor connected in parallel. 제1항에 기재된 마그네트론 전원 공급 장치를 포함하여 구성되는 마그네트론 전원부; 및
상기 마그네트론 전원부로부터 전원을 공급받아 마이크로웨이브를 발생시키는 마이크로웨이브 발진부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트론.A magnetron power supply unit including the magnetron power supply unit according to claim 1; And
And a microwave oscillation unit for generating a microwave by receiving power from the magnetron power supply unit. 제5항에 기재된 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론;
입자를 발생시키는 입자 생성부; 및
상기 마이크로웨이브를 이용하여 상기 입자를 가속시키는 입자 가속부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입자 가속기.A magnetron generating the microwave according to claim 5;
A particle generating unit for generating particles; And
And a particle accelerator for accelerating the particle using the microwave.
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