KR20200022684A - DC/DC Converter for high speed focusing camera actuator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비주얼 검사 장비에 사용되는 카메라 액튜에이터용 DC/DC 컨버터 에 관한 것으로, 카메라 액튜에이터에 가해지는 포커싱 전압이 전압제어에 의한 고속제어가 가능하게 한 DC/DC 컨버터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 반도체 검사 장비나, 칩 마운트 검사 장비는 비주얼[Visual] 검사를 하게 되는데 이때 카메라를 고속으로 움직이며, 고속(초당 100회 이상)으로 촬영하여 검사를 하게 된다. 이때 카메라 액튜에이터는 통상 0~15V의 제어전압을 입력 받아, 0~150V의 출력 전압으로 카메라 액튜에이터에 카메라 포커싱 전압을 공급하는 DC/DC 컨버터가 필요하게 된다. 예를 들어, 한 현장에서는 어떤 제품 검사에 4 포인트 필요하고, 그때 액튜에이터에는 각 포인트 마다 0V, 40V, 80V, 120V의 포커싱 전압이 필요하다고 하면 액튜에이터 에는In general, a semiconductor inspection device or a chip mount inspection device performs a visual inspection. At this time, the camera is moved at a high speed, and the inspection is performed by photographing at a high speed (more than 100 times per second). In this case, the camera actuator typically receives a control voltage of 0 to 15V and requires a DC / DC converter for supplying a camera focusing voltage to the camera actuator with an output voltage of 0 to 150V. For example, if a site requires 4 points for a product inspection, and the actuator needs a focusing voltage of 0V, 40V, 80V, and 120V for each point, the actuator
의 순으로 포커싱 전압이 가해져야 하고 또 이 동작이 고속으로 이루어져야 한다.The focusing voltage should be applied in the following order and this operation should be done at high speed.
종래의 고속카메라 액튜에이터용 DC/DC 컨버터는 출력전압(또는 입력 제어 전압) 구간별 별도의 레귤레이터를 사용하여 왔다. 그것은 0~150V의 광폭 레귤레이터 [Wide Range Regulator] 구성이 현실적으로 힘들었기 때문이다. 본 발명에 있어서는 가변형 레귤레이터를 구성하여 레귤레이터 1개로 포커싱 출력 전압을 고속으로 변경하면서 출력하는 것이 가능 하게 하였다.The conventional DC / DC converter for a high speed camera actuator has used a separate regulator for each output voltage (or input control voltage) section. This is because the construction of a wide range regulator from 0 to 150V was practically difficult. In the present invention, it is possible to configure a variable regulator and to output while changing the focusing output voltage at a high speed with one regulator.
본 발명의 목적은 비주얼 검사 장비용 카메라의 액튜에이터에 가해 지는 포커싱 전압이 전압 제어에 의해 고속으로 제어가 가능하게 한 DC/DC 컨버터를 제공함에 있다. DC/DC 컨버터의 출력 전압을 고속으로 변경하는 것이 쉽지 않기 때문에 본 발명에 있어서는 1차로 카메라 액튜에이터에 가할 수 있는 최대 전압을 출력하는 범용의 DC/DC 컨버터를 구성 한 후, 카메라 액튜에이터에 가하는 출력전압은 전압제어에 의해 최대전압으로부터 고속으로 다운(Dwon)하여 출력하도록 하였다.It is an object of the present invention to provide a DC / DC converter in which the focusing voltage applied to an actuator of a camera for visual inspection equipment can be controlled at high speed by voltage control. Since it is not easy to change the output voltage of the DC / DC converter at high speed, in the present invention, after constructing a general-purpose DC / DC converter that outputs the maximum voltage that can be applied to the camera actuator, the output voltage applied to the camera actuator The voltage is controlled to be down (Dwon) at a high speed from the maximum voltage by the voltage control.
본 발명에 있어서는 전류증폭율이 아주 큰 NPN형 트란지스터를 통하여 카메라 액튜에이터에 포커싱 전압을 출력하도록 한 후 상기 NPN형 트란지스터의 베이스 단자 전압을 고속으로 변경이 가능하도록 하였다.In the present invention, the focusing voltage is output to the camera actuator through the NPN transistor having a large current amplification factor, and the base terminal voltage of the NPN transistor can be changed at high speed.
본 발명으로 비주얼 검사장비의 고속카메라(최대 300회/초)가 고속으로 움직이며 검사할 때 그 포커싱 전압을 고속으로 변경하면서 출력해 주는 것이 가능하게 되어 비주얼 검사 장비의 효율을 대폭향상 시킬 수 있게 되었다 종래 방식의 카메라 액튜에이터용 DC/DC 컨버터에 비하여 본 발명에 의한 카메라 액튜에이터용 DC/DC 컨버터는 스피드는 수배 향상 되면서 원가는 낮아지게 되어 가치효율이 크게 향상되고 장비의 유지 보수 편리성도 크게 개선되는 효과가 있다.According to the present invention, the high speed camera (up to 300 times / sec) of the visual inspection equipment moves at high speed, and when the inspection is performed, the focusing voltage can be changed while outputting at high speed, thereby greatly improving the efficiency of the visual inspection equipment. Compared with the conventional DC / DC converter for a camera actuator, the DC / DC converter for a camera actuator according to the present invention has several times higher speeds, lowers costs, greatly improves value efficiency, and greatly improves the convenience of equipment maintenance. It works.
도1은 본 발명에 의한 비주얼 장비에 사용하는 카메라용 DC/DC컨버터의 회로 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
CN1 ; 직류전원 입력 단자
CN2 ; 출력전압 제어 단자
CN3 ; 카메라 액튜에이터용 포커싱 전압 출력 단자
1 ; DC/DC 컨버터
U1 ; OP 앰프
U2 ; 비교기(Comparator)
Q1 ; 고증폭율 NPN형 트란지스터
Q2~ Q4 ; 제2~제4 트란지스터
D1~ D2 ; 제1~제2 다이오드
C1~ C3 ; 제1~제3 콘덴서
R1~ R19 ; 제1~ 제19 저항
CFV+ ; 카메라 포커싱 전압 +단자
CFV- ; 카메라 포커싱 전압 -단자
Vout ; DC/DC 컨버터 출력 단자
F1 ; 휴즈1 is a circuit diagram of a DC / DC converter for a camera used in visual equipment according to the present invention.
<Description of the symbols for the main parts of the drawings>
CN1; DC power input terminal
CN2; Output voltage control terminal
CN 3 ; Focusing Voltage Output Terminal for Camera Actuator
One ; DC / DC converter
U 1 ; OP amplifier
U 2 ; Comparator
Q 1 ; High Amplification NPN Transistor
Q 2 to Q 4 ; 2nd-4th transistor
D 1 to D 2 ; 1st to 2nd diode
C 1 to C 3 ; 1st to 3rd condenser
R 1 to R 19 ; 1st to 19th resistance
CFV +; Camera Focusing Voltage + Terminal
CFV-; Camera Focusing Voltage-Terminal
Vout; DC / DC converter output terminal
F 1 ; Hughes
도1에서와 같이 구성된 본 발명의 동작원리를 도면과 함께 상세히 설명한다.The operation principle of the present invention configured as shown in Figure 1 will be described in detail with the drawings.
도1에서 일반범용 DC/DC 컨버터는 CN1으로 입력 되는 저전압 12VDC 를 150VDC 로 승압시켜 Vout 단자로 출력 한다. 비주얼 검사 장비용 고속카메라의 액튜에이터에 가해지는 포커싱 전압이 카메라의 위치에 따라 통상 0V~150V로 변하기 때문에, 150V의 중고전압을 Dwon 시켜 카메라 액튜에이터의 포커싱 전압으로 사용하기 위해서 이다.In Figure 1, the general-purpose DC / DC converter boosts the low voltage 12V DC input to CN1 to 150V DC and outputs it to the Vout terminal. Since the focusing voltage applied to the actuator of the high speed camera for visual inspection equipment is usually changed from 0V to 150V according to the position of the camera, this is to use the voltage of the 150V as the focusing voltage of the camera actuator.
카메라 액튜에어터의 포커싱 전압을 도1에서는 제1트란지스터 [Q1] 의 콜렉터 단자를 DC/DC 컨버터의 Vout 단자에 연결 한 상태에서 상기 Q1 의 에미터단자에 연결된 CN3 의 CFV+(카메라 포커싱 전압 +)단자를 통하여 출력하고 있기 때문에, 상기 Q1 의 베이스 단자 전압을 가변 하는 방법으로 카메라 포커싱 전압을 필요한 전압으로 가변 한다. 예를 들어 120V의 포커싱 전압이 필요하면 상기 DC/DC 컨버터[1]의 Vout 전압 에서부터 저항 [R1] 에서 29.3V가 Drop되고 Q1 의 베이스에 에미터 간 전압 0.7V가 Drop 되면 출력되는 카메라 포커싱 전압은In Fig. 1, the CFV + of the CN 3 connected to the emitter terminal of Q 1 while the collector terminal of the first transistor [Q 1] is connected to the Vout terminal of the DC / DC converter. Since the output is performed through the focusing voltage +) terminal, the camera focusing voltage is varied to the required voltage by varying the base terminal voltage of Q 1 . For example, if a focusing voltage of 120V is required, the camera outputs when 29.3V is dropped from the resistor [R 1 ] from the Vout voltage of the DC / DC converter [1] and 0.7V between emitters is dropped at the base of Q 1 . The focusing voltage
가 된다. 예를 들어 상기 R1 을 10KΩ 으로 설정한다면 상기 R1 에 2.93mA의 전류를 흘려 주면 된다. 40VDC 의 카메라 포커싱 전압이 필요 하다고 하면Becomes For example, if R 1 is set to 10 KΩ, a current of 2.93 mA may be supplied to R 1 . If you need a camera focusing voltage of 40V DC
가 되므로 상기 10KΩ 의 저항 [R1]에 10.93mA의 전류를 흘려 주면 된다. 도1에서 상기 Q1 의 베이스 단자에는 제2트란지스터 [Q2]의 콜렉터 단자가 연결되어 있고 상기 Q2 의 에미터 단자와 접지 단자 사이에는 제2저항 [R2]이 구성 되어 있으며 상기 Q2 의 베이스 단자는 제2다이오드 [D2]의 캐소드 단자가 연결되어 있고 상기 D2의 애노드 단자에 제3저항 [R3]의 한 단자가 연결되어 있고 상기 R3 의 다른 한 단자는 OP앰프 [U1]의 출력 단자가 연결되어 있다. 도1에서 Q1 의 베이스 전류와 Q2 의 베이스 전류를 무시 한다면 (실제는 Q2의 베이스 전류와 Q1 의 베이스 전류가 거의 같도록 설계함) 상기 R1 에 흐르는 전류는 상기 R2 에 흐르는 전류와 같게 되고 이때 R2 의 저항치를 100Ω 으로 설정 한다면 상기 Q2 의 에미터 전압은 R1 흐르는 전류 2.93mA*100Ω= 0.293VDC 가 된다.Since 10.93 mA of current is allowed to flow through the 10KΩ resistor [R 1 ]. In FIG. 1, a collector terminal of a second transistor [Q 2 ] is connected to the base terminal of Q 1 , and a second resistor [R 2 ] is formed between the emitter terminal of the Q 2 and the ground terminal. the base terminal of the second of the second diode [D 2] the cathode terminal is connected to the and is the one terminal of the third resistance [R 3] connected to the anode terminal of the D 2, and the other terminal of the R 3 is OP amp The output terminal of [U 1 ] is connected. In FIG. 1, if the base current of Q 1 and the base current of Q 2 are ignored (actually designed so that the base current of Q 2 and the base current of Q 1 are almost the same), the current flowing in R 1 flows in R 2 . If it becomes equal to the current and the resistance value of R 2 is set to 100Ω, the emitter voltage of Q 2 becomes 2.93mA * 100Ω = 0.293V DC flowing through R 1 .
상기 제3저항 [R3]의 값을 1KΩ 으로 설정 하면 상기 식(1)의 조건을 만족 시키기 위해서는 상기 OP앰프 U1 의 출력전압[Vu1out]은 Q2의 hFE(직류전류 증폭도)를 50이라 고 할 때When the value of the third resistor [R 3 ] is set to 1KΩ, in order to satisfy the condition of Equation (1), the output voltage [V u1out ] of the OP amplifier U 1 is h FE (DC current amplification degree) of Q 2 . When we say 50
가 된다. 마찬가지로 상기 식(2)를 만족하기 위해서는 상기 R1 에 10.93mA를 흘려야 하기 때문에 이때의 Q2 의 에미터 전압은 100Ω * 10.93mA = 1093.2mVDC = 1.093VDC 가 된다.따라서 이때의 상기 U1 의 출력전압 Vu1out은Becomes Similarly, in order to satisfy the above formula (2) it is the emitter of the emitter voltage of this case Q 2 is 100Ω * 10.93mA = 1093.2mV DC = 1.093V DC because the shed 10.93mA in the R 1. Thus, in this case, the U 1 The output voltage V u1out of
가 된다.Becomes
이상과 같이 카메라 액튜에이터 포커싱 전압이 120VDC 가 필요할 때에는 상기 U1 의 출력 전압이 1.75VDC 가 되도록, 제2콘넥터 [CN2]에 입력되는 제어 입력전압을 가하면 되고, 40V Dc 의 포커싱 전압이 필요할 때에는 상기 OP앰프 U1 의 출력 전압이 2.71VDC 가 되도록 상기 CN2 에 입력 되는 제어 입력 전압을 가하면 된다.As described above, when the camera actuator focusing voltage is required to be 120V DC , a control input voltage input to the second connector [CN 2 ] is applied so that the output voltage of U 1 is 1.75V DC , and a focusing voltage of 40V Dc is required. In this case, a control input voltage input to the CN 2 may be applied so that the output voltage of the OP amplifier U 1 becomes 2.71V DC .
식 (3)과 식(4)에서 알 수 있듯이 높은 출력 전압 [120VDC] 을 얻기 위해서는 상기 OP앰프의 출력 전압이 상대적으로 낮아야 [1.75VDC] 되고, 낮은 출력 전압 [40VDC] 을 얻기 위해서는 상기 OP앰프 [U1]의 출력 전압이 상대적으로 높아야 [2.71VDC] 되기 때문에 도1에서와 같이, 제어 전압이 OP앰프 [U1]의 (-)단자에 가해지는 인버팅 앰프 [Inverting Amp]를 구성 하였다. Q2 의 베이스 단자에 제2다이오드[D2]를 구성한 것은 상기 OP앰프 [U1]의 출력 전압이 1.4VDC 이하로 내려 가면 상기 Q2 가 확실하게 OFF 하여 카메라 액튜에이터에 포커싱 전압 150VDC 가 확실하게 출력 되게 하기 위한 구성이다.As can be seen from equations (3) and (4), in order to obtain a high output voltage [120V DC] , the output voltage of the op amp must be relatively low [1.75V DC ], and in order to obtain a low output voltage [40V DC ] (-), the OP amplifier [U 1] the output voltage is relatively higher in the [2.71V DC] is due to the control voltage of the amplifier OP [U 1], as shown in Figure 1 the inverting amplifier to be applied to the terminal [inverting amp ]. The second diode [D 2 ] formed at the base terminal of Q 2 is that when the output voltage of the OP amplifier [U 1 ] falls below 1.4V DC , Q 2 is surely turned off so that a focusing voltage of 150V DC is applied to the camera actuator. It is a configuration to make sure that the output.
비주얼 검사 장비에서 카메라 액튜에이터 포커싱 전압 제어는 0~15VDC 의 제어 전압으로 0~150VDC 의 액튜에이터 포커싱 전압을 출력 하도록 하는 방식을 사용하고 있기 때문에 도1에서 제11저항과 제10저항의 구성은 상기 OP앰프에 입력되는 제어 전압 범위를 한정하기 위한 구성이며 상기 Inverting 앰프의 (+) 단자에 연결 되어 있는 제 5저항과 제 6저항의 구성은 상기 Inverting 앰프의 (+) 입력단자 기준 전압을 설정하기 위한 구성이고 상기 Inverting 앰프의 (-) 단자에 연결 되어 있는 제 4저항과 제 9저항의 구성은 상기 Inverting 앰프의 증폭도를 설정하기 위한 구성이다.In the visual inspection equipment, the camera actuator focusing voltage control uses a method of outputting an actuator focusing voltage of 0 to 150 V DC with a control voltage of 0 to 15 V DC . The configuration for limiting the control voltage range input to the OP amplifier, and the configuration of the fifth and sixth resistors connected to the (+) terminal of the inverting amplifier to set the (+) input terminal reference voltage of the inverting amplifier. The fourth resistor and the ninth resistor connected to the negative terminal of the inverting amplifier are configured to set the amplification degree of the inverting amplifier.
또, 제 1다이오드[D1] 의 구성은 CN1 에 입력 되는 입력 전원의 극성이 잘못 입력 되었을 때, 회로를 보호하기 위한 구성이다.The first diode D 1 is configured to protect the circuit when the polarity of the input power input to CN 1 is incorrectly input.
도2에서 비교기 [U2] 와 Q4, Q3 의 구성과 제 12~제18 저항의 구성은, CN2 에 입력되는 제어전압이 2% 이하 OV가 되면 상기 비교기의 출력이 LOW 가 되어 상기 Q4 가 OFF 되고 Q3 가 ON 되어 출력을 확실하게 Zero화 하기 위한 구성이다.In FIG. 2, the comparators [U 2 ], Q 4 and Q 3 , and the structures of the 12th to 18th resistors, the output of the comparator becomes LOW when the control voltage input to CN 2 becomes OV of 2% or less. Q 4 is turned off and Q 3 is turned on to ensure zero output.
Claims (3)
카메라 액튜에이터용 DC/DC 컨버터.In a DC / DC converter that applies a focusing voltage to a camera actuator used for visual inspection equipment, a general-purpose DC / DC converter [1] is configured, and then a transistor for supplying a focusing voltage to the output terminal [Vout] [Q 1]. - the collector terminal and the other terminal of the first resistance [R 1] the first resistor and then connected to the first terminal of the above and to configure the connection to the base terminal of the Q 1 controls the base terminal voltage of the Q 1 The voltage output to the emitter at Q 1 is used as the focusing voltage for the camera actuator.
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Q1 의 베이스 단자에 NPN 트란지스터[Q2]의 콜렉터 단자를 연결하여 구성하고 상기 Q2 의 에미터 단자는 저항 [R2]을 통하여 접지하고 상기 Q2 의 베이스 단자는 다이오드[D2]의 캐소드 단자를 연결하여 구성하고, 상기 다이오드[D2]의 애노드 단자는 저항 [R3] 의 한 단자에 연결하여 구성해서 상기 R3 의 다른 한 단자에 가하는 전압을 제어하는 방식으로 카메라 액튜에이터 포커싱 전압을 가변하는 것을 더 포함하는,
카메라 액튜에이터용 DC/DC 컨버터.The method of claim 1,
Configured to connect the collector terminal of the NPN tran register [Q 2] to the base terminal of Q 1 and the emitter terminal of the Q 2 is grounded through the resistor [R 2] and the base terminal of the Q 2 is a diode [D 2] The cathode terminal of the diode [D 2 ] is configured by connecting the anode terminal of the resistor [R 3 ] to control the voltage applied to the other terminal of the R 3 camera actuator focusing Further comprising varying the voltage,
DC / DC converters for camera actuators.
상기 R3의 다른 한 단자에 가하는 전압을 제어함에 있어, 제어입력단자 [CN2] 에 가해지는 제어 전압을 R11 과 R10으로 분압한 후 저항 [R9] 을 통하여 OP앰프 [U1] (-)입력 단자에 연결하여 구성하고 상기 OP앰프 [U1]의 (-)입력 단자와 출력 단자 사이에 저항 [R4]를 연결하여 구성한 Inverting 앰프의 출력으로 제어하는 것을 더 포함하는,
카메라 액튜에이터용 DC/DC 컨버터.The method of claim 2,
In controlling the voltage applied to the other terminal of the R 3 , the control voltage applied to the control input terminal [CN 2 ] is divided into R 11 and R 10 and then the OP amplifier [U 1 ] through the resistor [R 9 ]. And controlling the output of an inverting amplifier configured by connecting to a (-) input terminal and connecting a resistor [R 4 ] between the (-) input terminal and the output terminal of the OP amplifier [U 1 ].
DC / DC converters for camera actuators.
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