KR100852244B1 - 전압강하 대응 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부 전원에 대한 스위치와 AC/DC 컨버터와 DC/DC 컨버터와 저전압 여부를 감지하는 전압센서를 구비한 장비의 전압강하에 대응하는 장치로서, 전압강하가 발생하면 보상전원을 공급하는 보상전원 공급부; 및 전압강하가 발생하면 AC/DC 컨버터로부터 출력되는 원격 제어신호를 일정 시간 동안 지연시킨 후 DC/DC 컨버터로 제공하는 시간지연부;를 포함하여 구성한다. 본 발명에 따르면 반도체 장비와 같은 고가의 장비에 대해 전압강하 내성율을 획기적으로 제고함으로써 일시적 전압강하가 발생하더라도 시스템 셧다운되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.

반도체 설비, 테스트 장비, 전압강하, 시간지연

Description

전압강하 대응 장치{Voltage SAG protection device}

본 발명은 반도체 장비 등에 부착하여 전압강하에 대응하는 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 장비 등에서 일시적인 전압강하가 발생하는 때에 장비 전체가 시스템 셧다운되는 것을 보상전원과 시간지연을 통해 방지함으로써 전압강하 내성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.

도 1과 도 2는 일반적으로 반도체 설비의 신뢰성 확보를 위해 사용하는 반도체 설비 테스트 장비의 블록구성도 및 상세회로도이다.

노이즈 필터(11)는 전원에서 잡음을 제거하고, 스위치(12)는 전원을 AC/DC 컨버터(13)로 전달한다. AC/DC 컨버터(13)는 AC 신호를 DC로 변환하여 DC/DC 컨버터(14)로 전달하는데, 이때 스타트/스톱 버튼에 의한 신호를 전달받고 DC/DC 컨버터(14)에 대한 원격 제어를 수행하며, 다이오드에 의한 정류 기능, 평활 컨덴서에 의한 DC 전원의 충전을 수행하고 VS(voltage sensor)에서 전압강하 상태를 감시하며 논리합 소자에서 스타트/스톱 신호와 VS 신호를 논리합 연산하여 DC/DC 컨버 터(14)에 대한 원격 제어를 수행한다.

DC/DC 컨버터(14)는 AC/DC 컨버터(13)에서 전달된 DC 신호를 반도체 설비의 입력 전압에 맞는 DC 신호로 변환 출력하고, 전압 감지부(15)는 DC/DC 컨버터(14)의 출력 DC 신호를 센싱한다. 전압 감지부(15)에서 전압강하, 즉 저전압 상태를 감지하면 스위치(12)로 알리고, 그러면 AC/DC 컨버터(13)의 논리합 소자에서 스타트/스톱 신호와 스위치(12)를 통해 입력된 저전압 상태 감지 신호를 논리합 연산하여 DC/DC 컨버터(14)를 제어하여 셧다운되도록 한다.

통상의 반도체 설비 테스트 장비에서 노이즈 필터(11)는 EMO(Emergency Machine Off, 비상정지회로)로서 입력 전원이 160 VAC 이하로 저하되면 전자개폐기(contactor)를 개방시켜 시스템을 셧다운시킨다. 이때의 노이즈 필터(11)의 전압강하 내성율은 23%이다.

통상의 AC/DC 컨버터(13)는 175 VAC 이하시 저전압에 의한 오류가 발생하여 시스템을 셧다운시키므로 전압강하 내성율은 16 %이고, DC/DC 컨버터(14)는 145 VAC 또는 205 VDC 이하시 출력 전압을 다운시켜 시스템을 셧다운시키므로 전압강하 내성율은 30%이다.

이러한 종래기술은 저전압을 감지에 따른 시스템 셧다운으로 인한 비용이 과다하다는 문제점이 있다. 즉, 반도체 설비 테스트 장비(10)가 고가임에도 불구하고 전압강하 내성율이 낮아서 약간만 외부에서 공급되는 전압이 저하되어도 시스템이 셧다운되어 버리는 불편함이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 장비 등에 부착함으로써 일시적 전압강하가 발생하더라도 보상전원과 시간지연을 통해 시스템 셧다운을 방지함으로써 전압강하 내성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전압강하 대응 장치는, 외부 전원에 대한 스위칭을 수행하는 스위치와, 스위치를 통과한 신호를 입력받아 AC/DC 변환하는 AC/DC 컨버터와, AC/DC 변환된 신호를 DC 신호로 변환하는 DC/DC 컨버터와, DC/DC 변환된 신호의 저전압 여부를 감지하여 그에 따라 스위치를 제어하는 전압센서를 구비한 장비의 전압강하에 대응하는 장치로서, 전압강하가 발생하면 장비로 보상전원을 공급하는 보상전원 공급부; 및 전압강하가 발생하면 AC/DC 컨버터로부터 출력되는 원격 제어신호를 미리 설정된 시간 동안 지연시킨 후 DC/DC 컨버터로 제공하는 시간지연부;를 구비한다.

본 발명에 따른 전압강하 대응 장치에서 보상전원 공급부는 장비의 내부 전압강하 내성율이 가장 높은 수치 이하의 전압강하에 대해서는 장비로 EMO 백업을 위한 보상전원을 공급하도록 구성된다.

본 발명에 따른 전압강하 대응 장치에서 시간지연부는 보상전원 공급부가 전 원 보상을 보장하는 시간 동안 지연을 수행하도록 구성된다.

본 발명에 따른 전압강하 대응 장치에서 장비와 보상전원 공급부와 시간지연부는 일체로 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면 보상전원과 시간지연을 통해 반도체 장비 등에 대해 전압강하 내성율을 획기적으로 제고함으로써 일시적 전압강하가 발생하더라도 전체 시스템이 셧다운되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 반도체 장비와 같은 고가의 장비에서 일시적으로 전압강하가 발생할 때 시스템 셧다운되는 것을 보상전원과 시간지연을 통해 방지함으로써 전압강하 내성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.

도 3과 도 4는 앞서 기술하였던 반도체 설비 테스트 장비와 같은 고가의 장비에 본 발명에 따른 전압강하 대응 구성을 결합시킨 블록구성도 및 상세회로도를 나타낸 도면이다.

장비(100)에서 노이즈 필터(110)는 입력된 외부 전원 신호에서 잡음을 제거하여 스위치(120)로 전달하고, 스위치(120)는 잡음이 제거된 전원 신호를 AC/DC 컨버터(130)로 전달한다. 그러면 AC/DC 컨버터(130)는 입력된 AC 신호를 DC 신호로 변환시켜 DC/DC 컨버터(140)로 전달한다.

AC/DC 컨버터(130)는 스타트/스톱 버튼에 의한 스타트 또는 스톱 신호를 전달받고, DC/DC 컨버터(140)에 대한 원격 제어를 수행한다. 또한 AC/DC 컨버터(130)는 다이오드에 의한 정류 기능, 평활 컨덴서에 의한 변환된 DC 전원의 충전을 수행하고, VS에서 전압강하 상태를 감시한다. 그리고 논리합 소자는 스타트/스톱 신호와 VS의 신호를 논리합 연산한 후, 시간지연부(400)를 통해 DC/DC 컨버터(140)에 대한 원격 제어를 수행한다.

DC/DC 컨버터(140)는 AC/DC 컨버터(130)에서 전달된 DC 신호를 외부 반도체 설비의 입력 전압에 맞는 DC 신호로 변환시켜 출력한다. 전압 감지부(150)는 DC/DC 컨버터(140)에서 출력되는 DC 신호의 상태를 감시하는데, DC/DC 컨버터(140) 출력에서 저전압 상태를 감지하면 스위치(120)로 이를 알린다. 그러면 AC/DC 컨버터(130)의 논리합 소자에서 스타트/스톱 신호와 스위치(120)를 통해 입력된 저전압 상태 감지 신호를 논리합 연산하여 시간지연부(400)를 경유하여 DC/DC 컨버터(140)를 제어한다.

EMO 회로인 노이즈 필터(110)의 후단에 보상전원 공급부(300)를 설치하여, 바람직하게는 100 %의 전압강하가 1초 동안 유지될 경우에도 장비(100)가 ON 상태를 유지할 수 있도록 한다.

또한, AC/DC 컨버터(130)에 대해서도 원격 제어신호를 미리 설정된 시간, 바람직하게는 1초 동안 지연시키는 시간지연부(400)를 구성함으로써 ON 상태를 유지할 수 있도록 하여 전압강하 내성율이 30 %로 된다.

또한, DC/DC 컨버터(140)에 대해서도 테스트의 신뢰성을 유지할 수 있도록 미리 설정된 시간, 바람직하게는 1초 동안 현 상태를 유지하도록 함으로써 전압강하 내성율이 30 %로 된다. 전압강하가 발생할 때 프로브(probe)의 공급에 이상이 발생하면 이 경우에는 시스템을 셧다운시킨다.

도 5는 전압가변부(200)와 보상전원 공급부(300)의 개념을 나타내는 도면이다. 도면에서 CB는 Circuit Breaker(차단기)를 나타낸다.

전압가변부(200)는 장비(100)에 대해 전압이 조절 가능한 전원을 제공하는 구성으로 바람직하게는 3상 전압 가변 장치로 구성할 수 있다. 전압가변부(200)를 이용하여 장비(100)에 대해 소망하는 대로 전압강하를 발생시킴으로써 장비(100)에서 발생되는 전압강하 대응 방식을 파악한다.

바람직하게는 장비(100)의 내부 전압강하 내성율이 가장 높았던 DC/DC 컨버터(140)의 내성율인 30% 이하로 전압강하가 발생하는 경우에는 EMO 회로로 구성되는 스위치(120)의 상태를 그대로 유지시키고 그동안은 보상전원 공급부(300)로부터 의 전원 공급으로 전압강하를 보상한다. 즉, 30 % 이하의 전압강하에는 반도체 장비에 공급되는 DC 전압은 변동이 없다.

이와 같이 장비(100)의 EMO 회로에 보상전원 공급부(300)를 통한 백업 전원을 공급하고, AC/DC 컨버터(130)에 1초 트립(trip) 지연 회로인 시간지연부(400)를 구성하여 원격제어 신호에 연결하면 종래로 16 %이던 전압강하 내성을 본 발명을 통해 30 %로 개선할 수 있게 된다.

도 6a는 종래기술에 의한 반도체 설비 테스트 장비의 회로도이고, 도 6b는 본 발명에 의한 전압강하 대응 장치에서 보상전원 공급부(300)에서의 보상전원 공급예를 보인 회로도이다. 도 6b에서와 같이 보상전원 공급부(300)에서 백업 전원을 공급하도록 회로를 구성할 수 있다.

도 7a는 종래기술에 의한 반도체 설비 테스트 장비의 회로도이고, 도 7b는 본 발명에 의한 전압강하 대응 장치에서 보상전원 공급부(300)에서의 보상전원 공급예를 보인 회로도이다. 도 7b에서와 같이 보상전원 공급부(300)에서 백업 전원을 공급하도록 회로를 구성할 수 있다.

도 8은 시간지연부(400)와 주변블록의 상세회로도이다. 시간지연부(400)는 AC/DC 컨버터(130)에서 스타트/스톱 출력을 전달받아 논리 제어기에 의해 0.5 ~ 2초{바람직하게는 보상전원 공급부(300)가 보장하는 1초로 설정함} 동안 시간 지연한다. 그리고 1초 동안 지연된 스타트/스톱 신호를 DC/DC 컨버터(SMPS)(140)에 각각 입력시킨다.

도 9는 도 8의 시간지연부(400)에서 1초 시간 지연을 수행하는 예를 보인 타임챠트이다.

전원 상태가 온(PWR ON)이 된 후 AC/DC 컨버터(130)는 동작한다. 그러면 DC/DC 컨버터(140)의 상태는 각각의 채널(Ch-1 ~ Ch-4)을 동작시켜 반도체 설비에 맞는 DC 전원을 공급한다.

이때 1초의 범위 이내에서 전원 상태가 전압강하가 되어 순간 전압강하가 발생하면 바로 출력 전압인 DC/DC 컨버터(140)의 상태에 영향이 가지 않도록 1초 지연시킨다. 정전 사고 등이 발생하여 1초의 범위를 벗어나 전원 상태가 전압강하가 되면 EMO를 셧다운시켜 장비(100)를 셧다운시킨다.

미리 설정된 시간(1초) 이내에 지연을 수행하는 시간지연부(400)를 이용하여 심각한 전압강하가 이 시간 이하로 유지되는 경우에는 출력 전압에 이상이 없도록 한다. 이는 정전 사고와 같이 불가피한 경우를 제외한 일시적인 전압 문제는 경험상 0.5 ~ 2초 이내에 복구되기 때문이다.

도 10은 본 발명에 따른 전압강하 대응 장치의 동작을 나타낸 도면이다.

전압가변부(200)에서 전압을 가변하여 전원 신호를 노이즈 필터(110)로 입력하여 장비(100)에서의 저전압 상태를 파악한다(ST1).

이어서, 장비(100)에서 저전압 상태가 발생하는지 판별하여(ST2), 만일 저전압 상태가 발생한 경우라면 보상전원 공급부(300)에서 스위치(120)로 보상전원을 공급한다. 이때, 전압강하가 30 % 이하이면 장비(100)로 EMO 백업을 위한 보상전원을 공급한다(ST3).

또한, 장비(100)에서 저전압 상태가 발생한 경우라면 시간지연부(400)를 이용하여 AC/DC 컨버터(130)의 원격 제어신호를 미리 설정된 시간(예: 1초) 동안 지연시켜 DC/DC 컨버터(140)로 제공한다(ST4).

도 11은 종래기술과 본 발명에 의한 전압강하 내성율 및 전압강하에 따른 피해 회수를 비교하여 나타낸 도면이다.

전압강하 내성율과 관련하여, 종래기술에서는 전압강하 내성율이 16 %임에 반해 본 발명에 따르면 전압강하 내성율은 30%가 되어 전압강하 내성율이 대폭 개선된 것을 알 수 있다.

전압강하에 따른 피해 회수와 관련하여, 특정 지역의 발생 이력을 근거로 판단한 결과, 종래기술에서는 24 % 이하의 전압강하에 피해가 3회 발생한 반면, 본 발명을 적용하면 40 % 이하에서 피해 발생이 전무함을 알 수 있다.

이처럼 본 발명에 따르면 반도체 설비 테스트 장비 등에서 일시적인 전압강하가 발행될 때 보상전원과 시간지연을 통해 대처함으로써 전체 시스템이 셧다운되는 것을 방지하고, 이를 통해 전압강하 내성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 장점을 얻게 된다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않 는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래 반도체 장비의 블록구성도,

도 2는 도 1의 상세회로도,

도 3은 본 발명에 따른 전압강하 대응 장치의 블록구성도,

도 4는 도 3에서 일부 블록의 상세회로도,

도 5는 전압가변부 및 보상전원 공급부의 개념도,

도 6a는 종래기술에 의한 반도체 장비의 회로도,

도 6b는 본 발명에 의한 전압강하 대응 장치에서 보상전원 공급부에서의 보상전원 공급예를 보인 회로도,

도 7a는 종래기술에 의한 반도체 장비의 회로도,

도 7b는 본 발명에 의한 전압강하 대응 장치에서 보상전원 공급부에서의 보상전원 공급예를 보인 회로도,

도 8은 시간지연부와 그 주변블록의 상세회로도,

도 9는 시간지연부에서 1초 시간지연을 수행하는 예를 나타내는 도면,

도 10은 본 발명에 따른 전압강하 대응 장치의 동작을 나타낸 도면,

도 11은 종래기술과 본 발명에 의한 전압강하 내성율 및 전압강하에 따른 피해 회수를 비교하여 나타낸 도면이다.

Claims (4)

1. 외부 전원에 대한 스위칭을 수행하는 스위치와, 상기 스위치를 통과한 신호를 입력받아 AC/DC 변환하는 AC/DC 컨버터와, 상기 AC/DC 변환된 신호를 미리 설정된 레벨의 DC 신호로 변환하는 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 변환된 신호의 저전압 여부를 감지하여 그에 따라 상기 스위치를 제어하는 전압센서를 구비한 장비의 전압강하에 대응하기 위한 장치로서,

   상기 전압강하가 발생하면 상기 장비로 보상전원을 공급하는 보상전원 공급부(300); 및

   상기 전압강하가 발생하면 상기 AC/DC 컨버터로부터 출력되는 원격 제어신호를 미리 설정된 시간 동안 지연시킨 후 상기 DC/DC 컨버터로 제공하는 시간지연부(400);

   를 포함하여 구성되는 전압강하 대응 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 보상전원 공급부(300)는 상기 장비의 내부 전압강하 내성율이 미리 설정된 수치 이하의 전압강하에 대해서는 상기 장비로 EMO 백업을 위한 보상전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 전압강하 대응 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 시간지연부(400)는 상기 보상전원 공급부(300)가 전원 보상을 보장하는 시간 동안 지연을 수행하는 것을 특징으로 하는 전압강하 대응 장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 장비와 상기 보상전원 공급부(300)와 상기 시간지연부(400)는 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 전압강하 대응 장치.

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