KR20150132160A

KR20150132160A - 듀얼 전원을 사용하여 듀얼 마그네트론들에 전력을 공급하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20150132160A
Application number: KR1020157025162A
Authority: KR
Inventors: 마흐무드 그하라고즐로; 타 하이 예; 프라둠나 쿠마르 스웨인
Original assignee: 헤라우스 노블라이트 아메리카 엘엘씨
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-11-25
Also published as: EP2973922A1; TW201444415A; US10314120B2; KR102116215B1; WO2014143137A1; TWI584695B; JP6415527B2; CN105122569B; EP2973922B1; US20140263291A1; JP2016519832A; CN105122569A; US9363853B2; EP2973922A4; US20160249417A1

Abstract

듀얼 전원으로 듀얼 마그네트론에 전력을 공급하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 제 1 전원은 제 1 전압을 제 1 마그네트론에 공급한다. 제 2 전원은 제 2 전압을 제 2 마그네트론에 공급한다. 밸런서 회로는 제 1 전압 및 제 2 전압을 실질적으로 동일한 전압으로 유지하기 위하여 제 1 마그네트론의 자기장 및 제 2 마그네트론의 자기장을 변경하기 위해 드라이브 전류를 제어한다.

Description

듀얼 전원을 사용하여 듀얼 마그네트론들에 전력을 공급하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR POWERING DUAL MAGNETRONS USING A DUAL POWER SUPPLY}

[0001] 본 출원은 2013년 3월 15일 출원된 미국 예비 특허 출원 번호 61/788,500의 우선권을 주장하고, 본 개시는 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.

[0002] 본 발명은 공통 전압으로 동작하는 듀얼(dual) 전원들에 의해 전력을 공급받은 한 쌍의 마그네트론(magnetron)들을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

[0003] 마그네트론들은 라디오 주파수(RF) 에너지를 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 이 RF 에너지는 히팅 아이템(heating item)들(즉, 마이크로파 히팅) 같은 상이한 목적들을 위해 사용될 수 있거나, 플라즈마를 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 차례로, 플라즈마는 박막 증착, 다이아몬드 증착 및 반도체 제조 프로세스들 같은 많은 상이한 프로세스들에서 사용될 수 있다. RF 에너지는 또한 UV(또는 가시) 광을 생성하는 플라즈마를 석영 외피(envelope) 내에 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 이에 관하여 결정적인 이들 특성들은 d.c.(직류) 전력을 RF 에너지로 변환하는 것 및 마그네트론의 기하 구조에서 달성되는 고효율성이다. 하나의 단점은, 주어진 전력 출력을 생성하기 위하여 요구된 전압이 마그네트론마다 가변한다는 것이다. 이 전압은 마그네트론의 내부 기하구조 및 공동에서 자기장 강도에 의해 주로 결정될 수 있다.

[0004] 몇몇 애플리케이션들은 요구된 RF 에너지를 제공하기 위하여 두 개의 마그네트론들을 요구할 수 있다. 이들 상황들에서, 각각의 마그네트론에 대해 개별 전력원이 요구되었다. 그러나, 동일한 설계의 두 개의 마그네트론들은 동일한 전압 대 전류 특성들을 가지지 않을 수 있다. 두 개의 동일한 마그네트론들 사이의 정상 제조 허용오차 및 온도 차이들은 유닛마다 상이한 전압 대 전류 특성들을 생성할 수 있고 마그네트론들의 수명 사이클의 동적 동작 조건들하에서 변화를 겪는다. 이와 같이, 각각의 마그네트론은 약간 상이한 전압을 가질 수 있다. 예를 들어, 마그네트론들은, 하나의 마그네트론이 다른 마그네트론보다 높은 전력 출력을 생성할 수 있도록, 상호 상이한 동작 곡선들을 가질 수 있다. 보다 높은 출력 전력을 가진 마그네트론은 다른 마그네트론보다 더 뜨겁게 될 수 있어서, 다른 마그네트론보다 짧은 유효 수명이 초래된다. 게다가, 이것은, 본다 높은 출력을 생성하는 마그네트론의 전력 출력으로 하여금, 전구의 그 절반에 있는 플라즈마가 다른 절반에 있는 플라즈마보다 더 뜨겁게 되게 할 수 있어서, 비대칭적 UV 출력 전력 패턴이 생성된다.

[0005] 따라서, 원해지지만 아직 제공되지 않은 것은, 듀얼 마그네트론들에 전력을 공급하기 위한 듀얼 전원의 일정한 전압 및 전류 동작 포인트를 유지하기 위한 시스템 및 방법이다.

[0006] 상기 설명된 문제들은 다루어지고 기술적 솔루션은 기술 분야에서 듀얼 전원으로 듀얼 마그네트론에 전력을 공급하기 위한 시스템 및 방법을 제공함으로써 달성된다. 제 1 전원은 제 1 전압을 제 1 마그네트론에 공급한다. 제 2 전원은 제 2 전압을 제 2 마그네트론에 공급한다. 밸런서 회로(balancer circuit)는 제 1 전압 및 제 2 전압을 실질적으로 동일한 전압으로 유지하기 위하여 제 1 마그네트론의 자기장 및 제 2 마그네트론의 자기장을 변경하기 위해 드라이브(drive) 전류를 제어한다. 제 1 전압 및 제 2 전압은 실질적으로 일정한 전압일 수 있다.

[0007] 실시예에서, 제 1 마그네트론과 제 2 마그네트론 사이에서 실질적으로 공통의 동작 포인트를 유지하기 위하여, 제 1 전원은 제 1 공급 전류를 제 1 마그네트론에 제공하고 제 2 전원은 제 1 공급 전류와 실질적으로 동일한 제 2 공급 전류를 제 2 마그네트론에 제공한다.

[0008] 실시예에서, 시스템은 밸런서 회로에 전기적으로 커플링되고 제 1 마그네트론에 자기적으로 커플링된 제 1 코일 드라이버 및 제 1 코일 드라이버에 전기적으로 커플링되고 제 2 마그네트론에 자기적으로 커플링된 제 2 코일 드라이버를 더 포함할 수 있다. 제 1 코일 드라이버 및 제 2 코일 드라이버는 전기적으로 직렬로 커플링될 수 있다.

[0009] 제 1 코일 드라이버 및 제 2 코일 드라이버는 드라이브 전류를 수신할 수 있다. 제 1 전압 및 제 2 전압을 실질적으로 동일한 전압으로 유지하기 위하여, 각각 제 1 마그네트론의 자기장 및 제 2 마그네트론의 자기장을 반대 방향들로 조절하도록, 드라이브 전류는 제 1 코일 드라이버에 에너지를 공급하고 드라이브 전류는 제 2 코일 드라이버에 에너지를 공급한다.

[0010] 실시예에서, 밸런서 회로는 드라이브 전류를 공급하기 위한 보조 전원을 더 포함할 수 있다. 밸런서 회로는 제 1 전압을 감지하기 위하여 제 1 전원과 신호 통신하고 제 2 전압을 감지하기 위하여 제 2 전원과 신호 통신하는 프로세싱 디바이스를 더 포함할 수 있다. 프로세싱 디바이스는 디지털 신호 프로세서일 수 있다. 프로세싱 디바이스는 드라이브 전류를 조절하기 위하여 에러 신호를 보조 전원에 공급할 수 있다. 보조 전원에 공급된 에러 신호는 프로세싱 디바이스에 의해 구현된 비례-적분-미분(PID) 피드백 루프 또는 비례-적분(PI) 서보-루프의 출력에 기초할 수 있다.

[0011] 실시예에서, 프로세싱 디바이스는 제 1 전압과 제 2 전압 사이의 전압의 크기 차를 감지할 수 있다.

[0012] 실시예에서, 드라이브 전류는 제 1 전압과 제 2 전압 사이의 크기 차의 극성에 대응하는 극성을 가질 수 있다. 드라이브 전류의 크기는 제 1 전압과 제 2 전압 사이의 순시 전압 차 및 제 1 전압과 제 2 전압 사이의 수렴 레이트에 추가로 기초할 수 있다.

[0013] 본 발명은 첨부된 도면들과 함께 고려되는 하기 제시된 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 쉽게 이해될 수 있고 동일한 참조 번호들은 동일한 엘리먼트들을 지칭한다.
[0014] 도 1은 듀얼 전원으로부터 두 개의 마그네트론들에 전력을 공급하기 위한 시스템의 일 실시예의 회로도이다.
[0015] 도 2는 제 1 마그네트론 및 제 2 마그네트론을 가진 시스템에 전력을 공급하는 방법의 일 실시예의 예를 예시하는 흐름도이다.
[0016] 도 3은 종래의 마그네트론 전압 대 코일 전류를 예시하는 그래프이다.
[0017] 첨부된 도면들이 본 발명의 개념들을 예시하는 목적들을 위한 것이고 실척이지 않을 수 있다는 것이 이해될 것이다.

[0018] 도 1은 듀얼 전원들로부터 두 개의 마그네트론들에 전력을 공급하기 위한 시스템(100)의 일 실시예의 회로도이다. 특히, 도 1은 한 쌍의 고전압 낮은 리플(ripple) d.c. 전력 모듈들 같은 전원(10) 및 전원(12)을 도시한다. 예를 들어, 전원들(10, 12)은 4.5KV에서 0.84 amp를 출력할 수 있는 고체 상태 고전압 전력 모듈을 각각 포함할 수 있다. 전원들(10, 12)은 일정한 전류 출력(또는 거의 일정한 전류)을 제공하도록 설계될 수 있다. 전류 및 전력의 다른 양들은 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 전원들(10, 12)은 대응하는 높은 전위 라인들(18, 20)을 따라 마그네트론들(14, 16)의 대응하는 캐소드들에 커플링될 수 있다. 실시예에서, 마그네트론들(14, 16)의 대응하는 필라멘트들(22, 24)은 필라멘트 히팅을 위해 필요한 전류를 제공하는 대응하는 필라멘트 트랜스포머들(26, 28)에 커플링될 수 있다. 필라멘트 트랜스포머들(26, 28)의 1차측들은 AC(교류) 원(100 내지 200 볼트 같은)으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 캐소드 단자는 또한 필라멘트 단자들 중 하나와 공유될 있다.

[0019] 고전위 라인들(18, 20)은 실시예에 따라 감지되고 조절될 전원 신호 전압들(HVA 및 HVB)을 각각 제공한다. 전원 출력 전압들(HAV 및 HVB)은 전원 신호 전압들(HVA 및 HVB)에 비례하는 신호 라인들(50, 52) 상에 감소된 출력 전압들을 각각 제공하는 대응하는 분압기들(30, 32)에 의해 감지된다. 신호 라인들(50, 52) 상의 감소된 출력 전압들은 밸런서 회로(34)에 입력으로서 제공된다.

[0020] 일 실시예에서, 밸런서 회로(34)는 프로세싱 디바이스(36)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 디바이스(36)는 디지털 신호 프로세서일 수 있다. 프로세싱 디바이스(36)는 보조 전력 모듈(38)에 커플링된다. 출력 신호 라인(40)은 코일 드라이브 전류(ICOIL)를, 대응하는 마그네트론들(14, 16)에 각각 자기적으로 커플링된 한 쌍의 직렬 연결된 코일 드라이버들(42, 44)에 제공하도록 구성된다. 코일 드라이버들(42, 44)의 권선들은 전원들(10, 12)의 고전위 라인들(18, 20) 상 전원 출력 전압들(HVA 및 HVB)의 차를 실질적으로 동일한 전압으로 감소시키기 위하여 반대 자기장들을 마그네트론들(14, 16)에 제공하도록 반대 방향들로 구동된다. 일 실시예에서, 전원 출력 전압들(HVA 및 HVB)은 실질적으로 일정할 수 있다.

[0021] 도 1에서, 밸런서 회로(34)는 마그네트론들(14, 16)의 전압을 조절하기 위하여 활용될 수 있다. 보다 구체적으로, 밸런서 회로(34)는 제 1 마그네트론(14)과 연관된 코일 드라이버(42)에 공급된 코일 드라이브 전류(ICOIL) 및 제 2 마그네트론(16)과 연관된 코일 드라이버(44)에 공급된 코일 드라이브 전류(ICOIL)를 제어하도록 구성된다. 코일 드라이브 전류(ICOIL)는 고전위 라인들(18, 20) 상의 전원들(10, 12)의 전원 출력 전압들(HVA 및 HVB)을 실질적으로 동일한 전압으로 유지하기 위하여 제 1 마그네트론(14)의 자기장 및 제 2 마그네트론(16)의 자기장을 변경하는 효과를 가진다.

[0022] 실시예에서, 밸런서 회로(34)는 신호 전압들(HVA 및 HVB)을 실질적으로 일정한 전압으로 유지하도록 추가로 구성된다. 밸런서 회로(34)는 동일한 크기이지만 코일 드라이버들(42, 44)의 개별 코일들이 반대 방향들일 때 반대 극성의 코일 드라이브 전류(ICOIL)로 코일 드라이버들(42, 44)을 구동하도록 추가로 구성된다. 결과적으로, 제 1 마그네트론(14)의 자기장 및 제 2 마그네트론(16)의 자기장은 고전위 라인들(18, 20)들 상 전원들(10, 12)의 신호 전압들(HVA 및 HVB) 사이의 전압의 임의의 차를 영으로 구동하도록 서로 반대인 경향이 있다. 제 1 전원(10)은 제 1 공급 전류(HIA)를 제 1 마그네트론(14)에 제공하도록 추가로 구성되고 제 2 전원(12)은 제 1 마그네트론(14)과 제 2 마그네트론(16) 사이에서 실질적으로 공통 동작 포인트(즉, 전압-전류 특성들의)를 유지하기 위하여 제 1 공급 전류(HIA)와 실질적으로 동일한 제2 공급 전류(HIB)를 제 2 마그네트론(16)에 제공하도록 추가로 구성된다.

[0023] 보조 전력 모듈(38)은 프로세싱 디바이스(36)의 제어 하에서 코일 드라이브 전류(ICOIL)를 공급하도록 구성된다. 차례로, 프로세싱 디바이스는 코일 드라이브 전류(ICOIL)를 조절하기 위하여 밸런서 회로(34)의 입력부들(46, 48) 상의 에러 신호(V_Error)를 감지하도록 구성된다. 에러 신호(V_Error)는 고전위 라인들(18, 20) 상의 전원들(10, 12)의 신호 전압들(HVA 및 HVB) 사이의 전압 크기의 차를 감지하도록 분압기들(30, 32)의 출력 신호 라인들(50, 52) 상에 제공된다. 코일 드라이브 전류(ICOIL)는 제 1 전압(HVA)과 제 2 전압(HVB) 사이의 크기 차의 극성에 대응하는 극성을 가진다. 코일 드라이브 전류 크기 및 극성은, 프로세싱 디바이스(36)가 비례-적분-미분(PID) 피드백 루프 또는 비례-적분(PI) 서보-루프를 시뮬레이팅하도록 구성될 때, 밸런서 회로(34)에 의해 에러 신호(V_Error)로부터 유도된다.

[0024] 코일 드라이브 전류(ICOIL)의 크기 및 극성은 고전위 라인들(18, 20) 상 전원들(10, 12)의 신호 전압들(HVA 및 HVB) 사이의 순시 전압 차 및 고전위 라인들(18, 20) 상 전원들(10, 12)의 신호 전압들(HVA 및 HVB) 사이의 수렴 레이트에 기초한다.

[0025] 도 2는 제 1 마그네트론(14)과 제 2 마그네트론(16)을 가진 시스템에게 전력을 공급하는 방법(200)의 일 실시예의 예를 예시하는 흐름도이다. 블록(205)에서, 밸런서 회로(36)는 코일 드라이브 전류(ICOIL)를 제 1 마그네트론(14)에 자기적으로 커플링된 제 1 코일 드라이버(42)에 제공한다. 블록(210)에서, 밸런서 회로(34)는 코일 드라이브 전류(ICOIL)를 제 1 코일 드라이버(42)에 전기적으로 커플링되고 제 2 마그네트론(16)에 자기적으로 커플링된 제 2 코일 드라이버(44)에 제공한다. 블록(215)에서, 밸런서 회로(34)는 제 1 전원(10)에 의해 제 1 마그네트론(14)에 공급된 제 1 전압(HVA) 및 제 2 전원(12)에 의해 제 2 마그네트론(16)에 공급된 제 2 전압(HVB)을 실질적으로 동일한 전압으로 유지하기 위하여, 제 1 마그네트론(14)의 자기장 및 제 2 마그네트론(16)의 자기장을 변경하기 위해 제 1 코일 드라이버(42) 및 제 2 코일 드라이버(44)에 대한 코일 드라이브 전류(ICOIL)를 조절한다. 실질적으로 동일함은 약 ±10 볼트 또는 그 미만의 제 1 전압(HVA) 및 제 2 전압(HVB) 사이의 전압 차인 것으로 정의된다.

[0026] 실질적으로 동일한 전압은 실질적으로 일정한 전압일 수 있다. 제 1 전압(VHA) 및 제 2 전압(VHB)을 실질적으로 동일한 전압으로 유지하기 위하여, 각각 제 1 마그네트론(14)의 자기장 및 제 2 마그네트론(16)의 자기장을 반대 방향들로 조절하도록, 코일 드라이브 전류(ICOIL)는 제 1 코일 드라이버(42)에 에너지를 공급할 수 있고 코일 드라이브 전류(ICOIL)는 제 2 코일 드라이버(44)에 에너지를 공급할 수 있다.

[0027] 제 1 마그네트론(14) 및 제 2 마그네트론(16)에 공급된 코일 드라이브 전류(ICOIL)는 동일한 크기이지만 반대 극성을 가질 수 있다. 제 1 마그네트론(14)과 제 2 마그네트론(16) 사이에서 실질적으로 공통 동작 포인트를 유지하기 위하여 제 1 전원(10)은 제 1 공급 전류(HIA)를 제 1 마그네트론(14)에 제공하고 제 2 전원(12)은 제 1 공급 전류(HIA)와 실질적으로 동일한 제 2 공급 전류(HIB)를 제 2 마그네트론(16)에 제공하도록 추가로 구성될 수 있다.

[0028] 밸런서 회로(34)에 의해 공급된 코일 드라이브 전류(ICOIL)는, 예를 들어 제 1 전원(10)에 의해 제 1 마그네트론(14)에 공급된 제 1 전압(HVA)과 제 2 전원(12)에 의해 제 2 마그네트론(16)에 공급된 제 2 전압(HVB) 사이의 전압 크기 차를 감지하는 것에 기초한 에러 신호(V_error)에 기초하여 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 밸런서 회로(34)는 제 1 전압(HVA)과 제 2 전압(HVB) 사이의 순시 전압 차 및 제 1 전압(HVA)과 제 2 전압(HVB) 사이의 수렴 레이트를 결정하는 것에 기초하여, 코일 드라이브 전류(ICOIL)를 조절할 수 있다.

[0029] 보다 구체적으로, 일 실시예에서, 도 1의 시스템(100)의 프로세싱 디바이스(36)를 동작시키기 위한 소프트웨어 제어는 각각 두 개의 마그네트론들(HVA 및 HVB)에 인가된 동작 애노드 전압들을 연속하여 샘플링하도록 드라이브 서브루틴을 이용할 수 있다. 드라이브 서브루틴은, 실질적으로 항상 그리고 실질적으로 모든 동작 조건들하에서 두 개의 전압들(HVA 및 HVB)의 밸런스를 달성하기 위하여, 특정 방향으로 적당한 양의 코일 드라이브 전류(ICOIL)를 코일 드라이브들(42, 44)에 제공하도록 프로세싱 디바이스(36)를 동작시킬 수 있다.

[0030] 시스템 스타트업(startup)시, 두 개의 마그네트론 전압들(HVA 및 HVB)은 샘플링될 수 있다. 두 개의 마그네트론 전압들(HVA 및 HVB)이 특정 수의 가장 최근 샘플링 기간들에 걸친 피크 전압 크기의 변화(예를 들어, 최종 5개의 샘플링 기간들에서 100V(볼트)의 변화)보다 작은 변화 내에서 자신의 개별 피크 동작 레벨에 도달할 때, 밸런싱 전류 루틴이 시작한다. 모니터링된 마그네트론 전압(V_error)의 차가 계산된다. 보조 전력 모듈(38)의 출력 전류(ICOIL)는 전류 크기를 0A(amps) 내지 ±3A 범위 내에서 변화하도록 프로세싱 디바이스(36)로부터의 커맨드로 제어된다. 보조 전력 모듈(38)의 전류 크기 및 극성은 두 개의 전압들(HVA 및 HVB)을 밸런싱하도록 프로그램 제어 하에서 조절된다. 보조 전력 모듈(38)의 전류 크기의 극성은 모니터링된 바와 같이, V_error의 전압들의 포지티브 차에 대해 포지티브일 수 있고 그 반대일 수 있다.

[0031] 밸런싱 프로세스 동안 임의의 순간에 코일 드라이버들(42, 44)에 공급될 적당한 전류 양은 순시 전압 차(V_error) 및 두 개의 전압들(HVA 및 HVB) 사이의 수렴 레이트 둘 다에 따른다. 상기 전류 양은 상기 차가 최소 양의 움직임들로 제어된 방식으로 영으로 줄어드는 레벨들로 제공되어야 한다. 이것은 비례-적분-미분(PID) 피드백 또는 비례-적분(PI) 피드백 같은 흔히 알려진 피드백 제어 기술들에 의해 달성된다. 일 예에서, 두 개의 전압들의 평균의 1% 차이로의 정착 시간이 목표되고, 예를 들어 100 msec이다. 예에서, 두 개의 마그네트론들(14, 16) 사이의 전압 차의 밸런싱 정확도는 10V 또는 그 미만으로 유지되어야 한다.

[0032] 프로세스는, 워밍 업, 안정화, 및 동작 변화들에 대한 동적 응답을 포함하는, 활성 동작의 전체 기간 동안 두 개의 마그네트론들 사이의 밸런스를 유지하기 위하여 진행중인 내포된 루프에서 업데이트된 전압 차 값들 및 대응하는 드라이브 전류들을 사용하여 실시간 기반으로 계속하여 반복될 수 있다.

[0033] 거의 정확한 양의 요구된 안정 상태 코일 드라이브 전류는 마그네트론들(14, 16) 사이의 다양한 전압 차들에 대해 수립되었고 이하 논의된다. 도 3은 종래의 마그네트론 전압 대 코일 전류를 예시하는 그래프이다. 그래프에서, 동작 애노드 전압은 코일 드라이브 없이 840mA에서 대략 4.45kV이다. 마그네트론 전압은 상이한 마그네트론 전류 레벨들에 의해 변화할 수 있다. 다른 마그네트론들은 다소 상이한 전압들에서 동작할 수 있다.

[0034] 전압 대 코일 전류의 이득은 대략 100V/A이고, 마그네트론의 제조 허용 오차들에 의해 다소 가변한다. 두 개의 드라이브 코일들(42, 44)이 동일한 전류이지만 반대 방향들로 구동되기 때문에, 도 3에 따라, 1A 드라이브 코일 전류는 200 V의 동작 전압 차를 가진 두 개의 마그네트론들을 동일한 동작 전압으로 가져올 수 있다. 차가 작을 수록, 마그네트론 동작 전압(HVA 및 HVB)이 허용 가능한 오차내에 있게 하도록 요구된 전류의 양은 작아진다. 요구된 코일 드라이브 전류의 크기 및 극성은 하나의 동작 포인트로부터 다른 동작 포인트로 변할 수 있는데, 그 이유는 두 개의 마그네트론들(14, 16)의 V-I 특성 곡선들의 전류 상태들에 따라, 동작 온도가 시간에 걸쳐 변화하거나 동작 파라미터들이 시간에 걸쳐 가변하기 때문이다.

[0035] 프로세싱 디바이스(36) 내에 구현된 서보 루프 서브루틴의 제어 속도 및 과도 응답은 경험적 테스팅으로 최적화될 수 있다. 선택된 초기 코일 드라이브 전류(ICOIL)는 프로세싱 디바이스(36)에 프로그래밍될 수 있다. 수렴은, 어떠한 코일 드라이브 전류도 인가되지 않을 때 동작에서 마그네트론들(14, 16)의 쌍 사이의 초기 전압 차에 대응하는 최종 값으로 전류 크기의 증분 변화들에 의해 실시간에 기초하여 달성될 수 있다. 룩업 테이블은 주어진 전압 차(V_error)에 대해 시작 드라이브 코일 전류를 선택하기 위하여 이용될 수 있다. 이 룩업 테이블은 단지 기준 포인트로서만 이용될 수 있는데, 그 이유는 테이블이 평생 사용에 걸쳐 마그네트론 동작 파라미터들 및 상기 파라미터들의 변화에 의해 어느 정도 변화할 수 있기 때문이다. 최종 DC 전류 값은, 모니터링된 마그네트론 전압 차가 영이 될 때 도달할 수 있다. 프로그래밍될 코일 드라이브 전류의 증분 변화 량은 코일 드라이브 전류의 정착 속도 및 과도 응답을 결정하는 주어진 수렴 레이트에 대응할 수 있다. 이것은 경험적으로 최적화될 수 있다.

[0036] 특정 양의 공칭 드라이브 전류가 두 개의 마그네트론들 사이의 밸런스를 특정 동작 포인트로 이끌게 결정된 후, 서브루틴은 업데이트된 전압들을 계속 모니터하고 새로운 에러 전압(V_error)을 계속 계산할 수 있다. V_error는 가변 동작 조건들에 의해 발생하는 V_error의 임의의 새로운 변화들에 대해 코일 드라이브 전류를 추가로 정정하도록 이용될 수 있다. 예를 들어, 마그네트론 전압 차는 마그네트론들 워밍 업으로서 다시 나타날 수 있다. 다른 예는, 마그네트론 전압 차가 나타날 수 있는 경우 동작하는 마그네트론 전류 레벨이 사용자에 의해 가변될 때이다. 그 다음 코일 드라이브 전류는 변화 후 밸런스를 복원하기 위하여 이에 따라 재조절될 수 있다.

[0037] 예에서, 한 쌍의 마그네트론들(14, 16)에 대한 입력 전압들(VHA 및 VHB)은 모니터링될 수 있다. 루틴은, 최대 시간 기간(예를 들어, 60초)까지 전체 동작 전압들(VHA 및 VHB)이 수립될 때까지(예를 들어, 서로의 허용 오차 내) 시간 기간을 대기한다. 전압들(VHA 및 VHB)이 여전히 안정화되지 않으면, 그럼에도 불구하고 밸런싱 계산이 개시된다. 그 다음 두 개의 마그네트론들(14, 16) 사이의 전압 차(V_error)는 다음과 같이 계산된다:

V_error = {HVA (Vout_DC, Engine 'A')} - {HVB (Vout_DC, Engine 'B')}

[0038] "V_error"의 대략 매 200 V에 대해, 밸런서 코일 드라이브 전류(IOUT_BALANCER)는 약 +1A 또는 -1A(부호를 가진 값)로 설정될 수 있다. 절대 값 아래로 V_error를 조절하기 위하여, 다음 계산들이 수행될 수 있다:

밸런스에 요구된 전류 = 1000mA/200V = 5mA/V

V_error 에러 비율(V_Error_P) = (V_error/8)

출력 전류 새로운 계산(I_Out_New) = (V_Error_P) × 5mA/V

[0039] 프로세싱 디바이스(36)에 기록하기 위한 최종 출력 전류는 하기와 같다:

IOUT_BALANCER = (I_Out_Old) + (I_Out_New)

[0040] "IOUT_BALANCER"의 각각의 최종 계산 후, 다음 계산에 대해 I_Out_Old로서 저장될 수 있다.

[0041] 예시적인 실시예들이 본 발명의 단지 예시이고 상기 설명된 실시예들의 많은 변형들이 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 당업자에 의해 고안될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러므로, 모든 변형들이 다음 청구항들 및 청구항들의 등가물들의 범위 내에 포함되는 것이 의도된다.

Claims

시스템으로서,
제 1 전압을 공급하기 위한 제 1 전원;
제 2 전압을 공급하기 위한 제 2 전원;
상기 제 1 전원에 의해 전력을 공급받을 제 1 마그네트론(magnetron);
상기 제 2 전원에 의해 전력을 공급받을 제 2 마그네트론; 및
상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 실질적으로 동일한 전압으로 유지하기 위하여 상기 제 1 마그네트론의 자기장 및 상기 제 2 마그네트론의 자기장을 변경하기 위한 드라이브 전류를 제어하기 위한 밸런서 회로(balancer circuit)
를 포함하는,
시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 각각 실질적으로 일정한 전압을 포함하는,
시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 마그네트론과 상기 제 2 마그네트론 사이에서 실질적으로 공통 동작 포인트를 유지하기 위하여, 상기 제 1 전원은 제 1 공급 전류를 상기 제 1 마그네트론에 추가로 제공하고 상기 제 2 전원은 상기 제 1 공급 전류와 실질적으로 동일한 제 2 공급 전류를 상기 제 2 마그네트론에 추가로 제공하는,
시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 밸런서 회로에 전기적으로 커플링되고 상기 제 1 마그네트론에 자기적으로 커플링된 제 1 코일 드라이버;
상기 제 1 코일 드라이버에 전기적으로 커플링되고 상기 제 2 마그네트론에 자기적으로 커플링된 제 2 코일 드라이버
를 더 포함하고,
상기 제 1 코일 드라이버 및 상기 제 2 코일 드라이버는 드라이브 전류를 수신하는,
시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 코일 드라이버 및 상기 제 2 코일 드라이버는 전기적으로 직렬로 커플링되는,
시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 실질적으로 동일 전압으로 유지하기 위하여, 개별적으로 상기 제 1 마그네트론의 자기장 및 상기 제 2 마그네트론의 자기장을 반대 방향들로 조절하도록, 상기 드라이브 전류는 상기 제 1 코일 드라이버에 에너지를 공급하고 상기 드라이브 전류는 상기 제 2 코일 드라이버에 에너지를 공급하는,
시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 밸런서 회로는 상기 드라이브 전류를 공급하기 위한 보조 전원을 더 포함하는,
시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 전압을 감지하기 위해 상기 제 1 전원과 신호 통신하고 상기 제 2 전압을 감지하기 위해 상기 제 2 전원과 신호 통신하는 프로세싱 디바이스를 더 포함하는,
시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 디지털 신호 프로세서를 포함하는,
시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 상기 드라이브 전류를 조절하기 위하여 에러 신호를 상기 보조 전원에 공급하는,
시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 보조 전원에 공급된 상기 에러 신호는 상기 프로세싱 디바이스에 의해 구현된 비례-적분-미분(PID) 피드백 루프 또는 비례-적분(PI) 서보-루프의 출력에 기초하는,
시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 프로세싱 디바이스는 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압 사이의 전압 크기의 차를 감지하는,
시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 드라이브 전류는 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압 사이의 크기의 차의 극성에 대응하는 극성을 포함하는,
시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 드라이브 전류의 크기는 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압 사이의 순시 전압 차 및 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압 사이의 수렴 레이트(rate of convergence)에 기초하는,
시스템.
제 1 마그네트론 및 제 2 마그네트론을 가진 시스템에 전력을 공급하는 방법으로서,
드라이브 전류를, 상기 제 1 마그네트론에 자기적으로 커플링된 제 1 코일 드라이버 및 상기 제 1 코일 드라이버에 전기적으로 커플링되고 상기 제 2 마그네트론에 자기적으로 커플링된 제 2 코일 드라이버에 제공하는 단계; 및
제 1 전원에 의해 상기 제 1 마그네트론에 공급된 제 1 전압 및 제 2 전원에 의해 상기 제 2 마그네트론에 공급된 제 2 전압을 실질적으로 동일한 전압으로 유지하기 위하여, 상기 제 1 마그네트론의 자기장 및 상기 제 2 마그네트론의 자기장을 변경하기 위해 상기 제 1 코일 드라이버 및 상기 제 2 코일 드라이버에 대한 상기 드라이브 전류를 조절하는 단계
를 포함하는,
제 1 마그네트론 및 제 2 마그네트론을 가진 시스템에 전력을 공급하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압을 실질적으로 동일한 전압으로 유지하기 위하여, 개별적으로 상기 제 1 마그네트론의 자기장 및 제 2 마그네트론의 기장을 반대 방향들로 조절하도록, 상기 드라이브 전류는 상기 제 1 코일 드라이버에 에너지를 공급하고 상기 드라이브 전류는 상기 제 2 코일 드라이버에 에너지를 공급하는,
제 1 마그네트론 및 제 2 마그네트론을 가진 시스템에 전력을 공급하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 실질적으로 동일한 전압을 실질적으로 일정한 전압으로 유지하는 단계를 더 포함하는,
제 1 마그네트론 및 제 2 마그네트론을 가진 시스템에 전력을 공급하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 마그네트론과 상기 제 2 마그네트론 사이에서 실질적으로 공통 동작 포인트를 유지하기 위하여, 상기 제 1 전원은 제 1 공급 전류를 상기 제 1 마그네트론에 제공하고 상기 제 2 전원은 상기 제 1 공급 전류와 실질적으로 동일한 제 2 공급 전류를 상기 제 2 마그네트론에 제공하는,
제 1 마그네트론 및 제 2 마그네트론을 가진 시스템에 전력을 공급하는 방법.
제 15 항에 있어서,
에러 신호에 기초하여 상기 드라이브 전류를 조절하는 단계를 더 포함하는,
제 1 마그네트론 및 제 2 마그네트론을 가진 시스템에 전력을 공급하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 에러 신호는 상기 제 1 마그네트론에 공급된 제 1 전압과 상기 제 2 마그네트론에 공급된 제 2 전압 사이의 전압 크기 차를 포함하는,
제 1 마그네트론 및 제 2 마그네트론을 가진 시스템에 전력을 공급하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 드라이브 전류를 조절하는 단계는 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압 사이의 순시 전압 차 및 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압 사이의 수렴 레이트를 결정하는 단계를 포함하는,
제 1 마그네트론 및 제 2 마그네트론을 가진 시스템에 전력을 공급하는 방법.