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KR20040034262A - Current Limiting Circuit for Use in Plasma Processing Apparatus - Google Patents

Current Limiting Circuit for Use in Plasma Processing Apparatus Download PDF

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KR20040034262A
KR20040034262A KR1020020064358A KR20020064358A KR20040034262A KR 20040034262 A KR20040034262 A KR 20040034262A KR 1020020064358 A KR1020020064358 A KR 1020020064358A KR 20020064358 A KR20020064358 A KR 20020064358A KR 20040034262 A KR20040034262 A KR 20040034262A
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South Korea
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current
plasma processing
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processing apparatus
power supply
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KR1020020064358A
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Korean (ko)
Inventor
유효열
Original Assignee
주식회사 다원시스
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Publication date
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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기에 관한 것이다.The present invention relates to a current limiter used in a plasma processing apparatus.

직류 또는 교류 전압을 발생시키는 전원 장치와, 상기 전원 장치로부터 입력 전류를 공급받아 동작하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기에 있어서, 상기 입력 전류의 공급을 차단하기 위한 차단 스위치가 상기 전원 장치의 일측에 직렬로 연결되고, 상기 차단 스위치와 상기 플라즈마 처리 장치의 사이에 전류 검출기가 직렬로 연결되고, 일측으로는 상기 전류 검출기로부터 검출된 전류값을 입력받고, 다른 일측으로는 기준 전류값을 입력받아 상기 차단 스위치를 온 시키는 차단 신호를 송출하는 비교기가 상기 전류 검출기 및 상기 차단 스위치와 직렬로 연결되며, 상기 플라즈마 처리 장치가 정상 상태인 경우 단락 회로처럼 기능하고, 단락 발생 상태인 경우 상기 입력 전류의 급격한 증가를 억제하기 위한 전류 제한기가 상기 차단 스위치와 상기 전류 검출기의 사이에 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기를 제공한다.In the power supply device for generating a direct current or alternating voltage, and a current limiter used in a plasma processing device operating by receiving an input current from the power supply device, a cutoff switch for cutting off the supply of the input current is one side of the power supply device. Is connected in series, a current detector is connected in series between the cutoff switch and the plasma processing apparatus, and receives a current value detected from the current detector on one side and a reference current value on the other side. A comparator for sending a cutoff signal to turn on the cutoff switch is connected in series with the current detector and the cutoff switch, and function as a short circuit when the plasma processing apparatus is in a normal state, and when the short circuit occurs, The current limiter to suppress the sudden increase of the disconnect switch And a current limiter connected in series between the current detector and the current detector.

본 발명의 의하면, 정상 상태에서도 입력 전류 파형의 왜곡을 초래하지 않으면서도, 단락 발생 상태에서도 효율적으로 과도 전류의 발생을 억제할 수 있다.According to the present invention, it is possible to efficiently suppress the generation of the transient current even in a short circuit occurrence state without causing distortion of the input current waveform even in a steady state.

Description

플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기{Current Limiting Circuit for Use in Plasma Processing Apparatus}Current Limiting Circuit for Use in Plasma Processing Units {Current Limiting Circuit for Use in Plasma Processing Apparatus}

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 플라즈마 처리 장치에서 발생하는 아크로 인한 단락 발생 상태에서 전원을 차단하기까지의 일정 시간 동안 출력 전류의 급격한 증가를 억제하기 위해 플라즈마 처리 장치의 입력단에 사용되는 전류 제한기에 관한 것이다.The present invention relates to a current limiter used in a plasma processing apparatus. More particularly, the present invention relates to a current limiter used at an input terminal of a plasma processing apparatus to suppress a sudden increase in output current for a predetermined time until the power is cut off in a short circuit due to an arc generated in the plasma processing apparatus.

일반적으로, 플라즈마(Plasma)란 물질을 구성하는 분자들이 외부로부터 많은 에너지를 제공받아 극도로 활성화됨으로써 중성 상태의 가스 분자들의 일부가 분해되어 이온과 전자로 구성된 상태로서, 중성의 가스분자와 양 전하를 가진 이온과 음 전하를 가진 전자를 통칭하는 말이다. 이러한, 플라즈마의 실용화는 오래 전부터 꾸준히 추진되어 왔는데, 예컨대, 네온등은 플라즈마의 글로우(Glow) 방전을 이용한 것이고 아크(Arc) 용접은 플라즈마의 아크 방전을 이용한 것이다. 플라즈마는 기존 물질의 합성이나 가공 방법으로는 제조하기 어려웠던 새로운 물질을 만들 수도 있고, 공해유발 공정이나 난공정 등을 대체할 수 있다.In general, plasma is a state in which molecules constituting a material are energized by the outside to be extremely activated to decompose some of gas molecules in a neutral state, and are composed of ions and electrons. It is a generic term for ions with and electrons with negative charge. This practical use of plasma has been steadily promoted for a long time. For example, neon lamps use glow discharge of plasma and arc welding uses arc discharge of plasma. Plasma can make new materials that were difficult to manufacture by synthesis or processing of existing materials, and can replace pollution-producing or difficult processes.

이러한, 플라즈마는 크게 고온 플라즈마(Thermal Plasma)와 저온 플라즈마(Non-Thermal Plasma)로 구분되어 사용된다. 특히, 저온 플라즈마는 기체를 사이에 둔 두 개의 전극 양단에 고전압을 인가하여 밀도가 낮은 플라즈마를 얻고, 그 플라즈마가 갖는 높은 물리적 에너지와 높은 화학적 활성도를 이용하여 난분해성 가스를 분해하거나, 금속 혹은 폴리머(Polymer)의 표면을 세정하거나, 표면에 유효한 막을 입히는 등의 응용에 활용되고 있다.The plasma is largely divided into a high temperature plasma and a low temperature plasma. In particular, low-temperature plasma obtains a low-density plasma by applying a high voltage across two electrodes interposed between gases, and decomposes a hardly decomposable gas using high physical energy and high chemical activity of the plasma, or It is utilized for the application | cleaning of the surface of (Polymer), or coating an effective film | membrane on the surface.

하지만, 저온 플라즈마를 사용하는 플라즈마 장치는 고전압 전기 방전을 일으키는 특성상 전원 장치의 출력단에 아크(Arc)에 의한 단락 현상이 빈번하게 발생하게 된다. 이 때 피처리물이 설치되어 있는 부하 장치로의 단락 현상에 따른 과도한 전류 공급을 최대한 신속하게 차단하지 않으면 피처리물이나 부하 장치에 피해를 주어 피처리물의 품질을 크게 떨어뜨리는 결과를 초래한다.However, in a plasma apparatus using low temperature plasma, a short circuit phenomenon occurs frequently due to an arc at the output terminal of the power supply due to the characteristics of high voltage electric discharge. At this time, if the excessive current supply due to the short-circuit phenomenon to the load device in which the workpiece is installed is not blocked as quickly as possible, damage to the workpiece or the load device may result in a significant deterioration in the quality of the workpiece.

이러한 단락에 따른 과도한 전류 공급을 최소로 하기 위하여 통상적으로 플라즈마 처리 장치의 출력단의 출력 전류를 감지하여 소정의 값 이상으로 출력 전류가 증가하면 출력단에 아크로 인한 단락 현상 발생으로 판단하여 신속하게 전원을 차단하는 방법을 사용하고 있다. 하지만, 이러한 방법은 단락 현상 발생을 감지하고, 플라즈마 처리 장치에 전원을 공급하는 전원 장치의 전원을 차단하는 데 통상적으로 수 ㎲ 정도의 시간 지연이 발생하고 있다. 따라서, 전원을 차단하는 데 소요되는 시간 동안 플라즈마 처리 장치의 출력 전류는 급격하게 증가하여 부하 장치의 피처리물에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있다.In order to minimize excessive current supply due to such a short circuit, when the output current of the output stage of the plasma processing apparatus is normally detected and the output current increases by more than a predetermined value, it is determined that a short circuit phenomenon occurs due to an arc in the output stage and the power is cut off quickly. I'm using the method. However, such a method typically detects a short circuit, and a time delay of several milliseconds typically occurs to turn off the power supply for supplying power to the plasma processing apparatus. Therefore, the output current of the plasma processing apparatus increases rapidly during the time required to shut down the power source, which adversely affects the workpiece of the load apparatus.

도 1은 단락 현상에 의한 출력 전류의 급격한 증가를 억제하기 위한 종래 플라즈마 처리 시스템을 간략하게 나타낸 블럭도이다.1 is a simplified block diagram of a conventional plasma processing system for suppressing a sudden increase in output current due to a short circuit phenomenon.

종래 플라즈마 처리 시스템은 플라즈마 처리 장치(100)와 플라즈마 처리 장치(100)에 전원을 공급하는 전원 장치(110), 플라즈마 처리 장치(100)와 전원 장치(110) 사이에 직렬로 연결되는 차단 스위치(150), 인덕터(L)(140) 및 전류 검출기(120)와 출력 전류를 비교하기 위한 비교기(130)를 포함한다.Conventional plasma processing system is a power supply 110 for supplying power to the plasma processing apparatus 100 and the plasma processing apparatus 100, a cutoff switch connected in series between the plasma processing apparatus 100 and the power supply 110 ( 150, an inductor (L) 140, and a comparator 130 for comparing the output current with the current detector 120.

플라즈마 처리 장치(100)의 입력단 앞에는 플라즈마 처리 장치(100)에서 아크로 인한 단락 현상이 발생하여 입력 전류(I)의 값이 급격히 증가하는지를 판단하기 위하여 입력 전류(I)를 검출하는 전류 검출기(120)가 연결되어 있다.The current detector 120 which detects the input current I in order to determine whether a short circuit phenomenon due to an arc occurs in the plasma processing apparatus 100 in front of the input terminal of the plasma processing apparatus 100 so as to rapidly increase the value of the input current I. Is connected.

전류 검출기(120)에서 검출된 전류값은 하나의 단자를 통해 비교기(Comparator)(130)로 입력되고, 비교기(130)의 다른 단자로는 단락 여부를 판단하기 위해 미리 설정된 기준 전류값(Reference)이 입력된다. 따라서, 비교기(130)는 전류 검출기(120)로부터 입력되는 전류값과 기준 전류값을 비교하여 플라즈마 처리 장치(100)에서의 단락 발생 여부를 판단한다. 비교기(130)는 플라즈마 처리 장치(100)에서 단락이 발생하였다고 판단되면, 출력차단 신호(Signal)를 차단 스위치(150)로 전달하여 차단 스위치(150)를 오프 상태로 전환시킴으로써 플라즈마 처리 장치(100)로의 전원 공급을 차단시킨다.The current value detected by the current detector 120 is input to the comparator 130 through one terminal, and the preset reference current value Reference to determine whether a short is connected to the other terminal of the comparator 130. Is input. Accordingly, the comparator 130 determines whether a short circuit occurs in the plasma processing apparatus 100 by comparing the current value input from the current detector 120 with the reference current value. When the comparator 130 determines that a short circuit has occurred in the plasma processing apparatus 100, the comparator 130 transmits an output cutoff signal (Signal) to the cutoff switch 150 to turn off the cutoff switch 150 to the plasma processing apparatus 100. Turn off the power supply to).

하지만, 이러한 방법은 앞에서 설명하였듯이 단락 발생 감지 후, 전원 공급을 차단하기까지 어느 정도의 시간 지연이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 시간 지연이 발생하는 동안 입력 전류(I)가 급격하게 증가하는 사태를 억제하기 위하여 전류 검출기(120)의 전단에 적절한 값의 인덕터(140)를 추가하는 방법이 사용되고 있다. 도 1에서와 같이 인덕터(140)를 추가하면 인덕터(140)가 전류의 급격한 증가 또는 감소를 억제하는 특성으로 인하여 전원 장치(110)로부터 송출되는 입력 전류(I)의 급격한 증가를 상당 부분 억제할 수 있다.However, this method has a problem in that a time delay occurs until the power supply is cut off after detecting the short circuit as described above. Therefore, a method of adding an appropriate value inductor 140 to the front end of the current detector 120 is used to suppress a situation in which the input current I increases rapidly during this time delay. As shown in FIG. 1, the addition of the inductor 140 suppresses a sudden increase in the input current I output from the power supply 110 due to the characteristic of the inductor 140 suppressing a sudden increase or decrease of the current. Can be.

하지만, 도 1에서 설명한 방법은 인덕터(140)가 아크로 인한 단락 발생 상태에서는 입력 전류(I)의 급격한 증가를 억제할 수 있는 장점이 있지만, 아크가 발생하지 않는 정상 상태에서도 인덕터(140)가 하나의 불필요한 소자로 기능을 하게 된다. 더욱이, 단락 발생 상태에서 입력 전류(I)의 급격한 증가를 억제하는 성능은 인덕터(140)의 인덕턴스(Inductance) 크기에 비례하므로 인덕턴스가 큰 인덕터(140)를 사용하는 것이 일반적이다. 하지만, 인덕턴스가 큰 인덕터(140)를 사용할수록 정상 상태에서 전원 장치(110)에서 출력되는 전류의 파형을 크게 왜곡시키는 문제점을 유발한다. 즉, 인덕턴스의 크기를 작게 하면 단락 발생 상태에서 전류의 급격한 증가를 억제하는 성능이 나빠지고, 인덕턴스의 크기를 크게 하면 정상 상태에서 정상 전류의 왜곡을 초래하는 문제점이 발생된다. 더욱이, 전원 장치(110)에서 출력되는 전압의 파형이 펄스(Pulse)파인 경우에는 도 1에 나타낸 것과 같이 출력 파형의 왜곡 현상이 더욱 더 심하게 된다.However, the method described with reference to FIG. 1 has an advantage of suppressing a sudden increase in the input current I in the short circuit caused by the arc in the inductor 140, but one inductor 140 in the normal state without the arc. It functions as an unnecessary element of. In addition, since the performance of suppressing a sudden increase in the input current I in a short circuit condition is proportional to the inductance size of the inductor 140, it is common to use an inductor 140 having a large inductance. However, the use of the inductor 140 having a large inductance causes a problem of greatly distorting the waveform of the current output from the power supply 110 in the normal state. In other words, if the size of the inductance is reduced, the performance of suppressing a sudden increase in the current in a short circuit occurs is deteriorated. If the size of the inductance is increased, a problem of inducing a steady current in a steady state occurs. Further, when the waveform of the voltage output from the power supply device 110 is a pulse wave, as shown in FIG. 1, the distortion of the output waveform becomes more severe.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 플라즈마 처리 장치에서 발생하는 아크로 인한 단락 발생 상태에서 전원을 차단하기까지의 일정 시간 동안 출력 전류의 급격한 증가를 억제하기 위해 플라즈마 처리 장치의 입력단에 사용되는 전류 제한기를 제시하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-described problems, the present invention, the current used in the input terminal of the plasma processing apparatus to suppress the sudden increase in the output current for a predetermined time until the power is cut off in the short circuit caused by the arc generated in the plasma processing apparatus The purpose is to present a limiter.

도 1은 단락 현상에 의한 출력 전류의 급격한 증가를 억제하기 위한 종래 플라즈마 처리 시스템을 간략하게 나타낸 블럭도,1 is a block diagram schematically showing a conventional plasma processing system for suppressing a sudden increase in output current due to a short circuit phenomenon;

도 2는 단락 현상에 따른 입력 전류의 급격한 증가를 억제하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 시스템의 간략하게 나타낸 블럭도,2 is a simplified block diagram of a plasma processing system according to a preferred embodiment of the present invention for suppressing a sudden increase in input current due to a short circuit phenomenon;

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전류 제한기가 사용된 플라즈마 처리 시스템의 회로도,3 is a circuit diagram of a plasma processing system using a current limiter according to a first embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단락 발생 상태에서의 입력 전류의 변화를 보여주는 그래프,4 is a graph showing a change in input current in a short circuit generation state according to a first embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전류 제한기가 사용된 플라즈마 처리 시스템의 회로도,5 is a circuit diagram of a plasma processing system using a current limiter according to a second embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단락 발생 상태에서의 입력 전류의 변화를 보여주는 그래프,6 is a graph showing a change in input current in a short circuit generation state according to a second embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전류 제한기가 사용된 플라즈마 처리 시스템의 회로도,7 is a circuit diagram of a plasma processing system using a current limiter according to a third embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 단락 발생 상태에서의 입력 전류의 변화를 보여주는 그래프,8 is a graph showing a change in input current in a short circuit generation state according to a third embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전류 제한기가 사용된 플라즈마 처리 시스템의 회로도이다.9 is a circuit diagram of a plasma processing system using a current limiter according to a fourth embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100, 320 : 플라즈마 처리 장치 110 : 전원 장치100, 320: plasma processing device 110: power supply device

120 : 전류 검출기 130 : 비교기120: current detector 130: comparator

140 : 인덕터 150 : 차단 스위치140: inductor 150: disconnect switch

200, 310, 510, 710 : 전류 제한기 520 : 다이오드 브릿지200, 310, 510, 710: current limiter 520: diode bridge

720, 930, 940 : 가포화 변성기 722 : 자화도 그래프720, 930, 940: Saturated Transformer 722: Magnetization Graph

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 직류 또는 교류 전압을 발생시키는 전원 장치와, 상기 전원 장치로부터 입력 전류를 공급받아 동작하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치로의 상기 입력 전류의 공급을 차단하기 위한 차단 스위치가 상기 전원 장치의 일측에 직렬로 연결되고, 상기 차단 스위치와 상기 플라즈마 처리 장치의 사이에 상기 입력 전류를 검출하는 전류 검출기가 직렬로 연결되고, 일측으로는 상기 전류 검출기로부터 검출된 전류값을 입력받고, 다른 일측으로는 기설정된 기준 전류값을 입력받되, 소정의 조건에 해당되면 상기 차단 스위치를 오프시키는 차단 신호를 송출하는 비교기가 상기 전류 검출기 및 상기 차단 스위치와 직렬로 연결되며, 상기 플라즈마 처리 장치가 정상 상태인 경우 단락 회로처럼 기능하고, 상기 플라즈마 처리 장치가 단락 발생 상태인 경우 상기 입력 전류의 급격한 증가를 소정의 시간 동안 억제하기 위한 전류 제한기가 상기 차단 스위치와 상기 전류 검출기의 사이에 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a power supply device for generating a direct current or alternating voltage, and a current limiter used for a plasma processing device operating by receiving an input current from the power supply device. A cutoff switch for cutting off the supply of the input current is connected in series to one side of the power supply device, and a current detector for detecting the input current is connected in series between the cutoff switch and the plasma processing apparatus and connected to one side. Receives a current value detected from the current detector, the other side receives a predetermined reference current value, the comparator for transmitting a cutoff signal for turning off the cutoff switch when a predetermined condition is met the current detector and the It is connected in series with the disconnect switch, the plasma processing apparatus is normal A short circuit, and a current limiter for suppressing a sudden increase in the input current for a predetermined time when the plasma processing apparatus is in a short circuit state, is connected in series between the disconnect switch and the current detector. A current limiter for use in a plasma processing apparatus is provided.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 사용함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in using the reference numerals for the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 단락 현상에 따른 입력 전류의 급격한 증가를 억제하기 위한 플라즈마 처리 시스템의 간략하게 나타낸 블럭도이다.2 is a simplified block diagram of a plasma processing system for suppressing a sudden increase in input current due to a short circuit phenomenon according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2의 플라즈마 처리 시스템은 도 1에서 설명한 구조와 거의 동일하다. 다만, 도 1에서 설명하였듯이 정상 상태에서 인덕터(140)로 인한 입력 전류(I)의 왜곡 현상을 제거하기 위하여 인덕터(140)를 제거하고, 소정의 전류 제한기(200)를 사용하였다.The plasma processing system of FIG. 2 is almost identical to the structure described in FIG. However, as described with reference to FIG. 1, the inductor 140 is removed and a predetermined current limiter 200 is used to remove the distortion of the input current I due to the inductor 140 in the normal state.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전류 제한기(200)가 사용된 플라즈마 처리 시스템은 정상 상태에서는 전류 제한기(200)가 회로를 구성하는 소자로서 기능하지 않고, 단락 발생 상태에서만 그 기능을 수행하는 소자로서 기능한다. 따라서, 전류 제한기(200)는 정상 상태에서는 플라즈마 처리 장치(100)로의 입력 전류(I)의 왜곡 현상을 전혀 발생시키지 않지만, 단락이 발생한 상태에서는 입력 전류(I)의 급격한 증가를 억제할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 전류 제한기(200)는 도 3 내지 도 9에서 더욱 상세하게 설명한다.On the other hand, the plasma processing system using the current limiter 200 according to the preferred embodiment of the present invention does not function as an element constituting the circuit in the normal state, but functions only in a short circuit occurrence state. It functions as an element to perform. Therefore, the current limiter 200 does not cause any distortion of the input current I to the plasma processing apparatus 100 in the normal state, but suppresses a sudden increase in the input current I in the short circuit state. have. The current limiter 200 according to the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 9.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전류 제한기(310)가 사용된 플라즈마 처리 시스템의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a plasma processing system using a current limiter 310 according to an embodiment of the present invention.

전원부(300)는 1000V의 직류 전원을 공급하고, 플라즈마 처리 장치(320)의 부하 저항 R2는 20Ω의 값을 갖는다. 따라서, 전원부(300)로부터 제공되는 입력 전류 I1의 크기는 50A이다. 그리고, 전류 제한기(310)는 전압 V2가 100V이고, 저항 R1이 1Ω이므로 100A의 전류원을 갖는다.The power supply unit 300 supplies a 1000 V DC power, and the load resistance R2 of the plasma processing apparatus 320 has a value of 20 Ω. Therefore, the magnitude of the input current I1 provided from the power supply unit 300 is 50A. The current limiter 310 has a current source of 100A because the voltage V2 is 100V and the resistor R1 is 1Ω.

먼저, 전원부(300)에서 플라즈마 처리 장치(320)측으로 50A의 전류 I1이 흐르고, 전류 제한기(310)내의 인덕터(L)에는 I1의 허용 최대치인 100A의 I2가 흐르도록 설정한다. 따라서, I1이 I2보다 작은 정상 상태에서는 다이오드(D)에 I2-I1=50A만큼의 순방향 전류가 흐르게 되므로, 노드 A점과 노드 B점이 마치 단락된 것처럼 동작하여 전류 제한기(310)내의 회로 소자들은 전원부에서 부하단까지의 회로 경로에서 아무런 역할을 하지 않게 된다.First, the current I1 of 50 A flows from the power supply unit 300 to the plasma processing apparatus 320 side, and the inductor L in the current limiter 310 flows to I2 of 100 A, which is the maximum allowable value of I1. Therefore, in the steady state where I1 is smaller than I2, forward current flows as much as I2-I1 = 50A in the diode D, so that node A and node B operate as if they are short-circuited, and thus the circuit element in the current limiter 310 is operated. They do not play any role in the circuit path from the power supply to the load stage.

하지만, 플라즈마 처리 장치(320)에서 발생하는 아크로 인해 U1에 단락이 발생한 상태에서는 플라즈마 처리 당치(320)로 유입되는 I1의 값이 급격하게 증가하게 된다. 따라서, I1이 증가하여 I2와 같아지면 다이오드(D)에는 더 이상 순방향으로 전류가 흐르지 못하게 되므로, 다이오드(D)가 회로에서 없어지는 것과 같은 효과를 나타내며, I2와 같아진 I1은 다이오드(D) 대신 전류 제한기(310)내의 인덕터(L)를 통하여 흐르게 된다. 즉, 인덕터(L)은 I1이 I2보다 작은 정상 상태에서는 전원부(300)에서 플라즈마 처리 장치(320)의 회로 경로에서 아무런 역할을 못하다가, I1이 I2와 같아지는 상황에서부터 상기 경로에 직렬로 삽입되어 동작하게 되는 것이다.However, when a short circuit occurs in U1 due to an arc generated in the plasma processing apparatus 320, the value of I1 flowing into the plasma processing apparatus 320 rapidly increases. Therefore, if I1 is increased to be equal to I2, no further current flows in the diode D in the forward direction, and thus the diode D is removed from the circuit, and I1 equal to I2 is equal to diode D. Instead it flows through the inductor L in the current limiter 310. That is, the inductor L does not play any role in the circuit path of the plasma processing apparatus 320 in the power supply unit 300 when I1 is smaller than I2, and is inserted in series in the path from the situation where I1 is equal to I2. Will be working.

하지만, 인덕터(L)에는 정상 상태에서 100A의 전류가 흐르고 있던 상태여서 부하 전류가 급격하게 증가하게 되면 인덕터(L)는 "렌츠의 법칙"에 의해 전류의 급격한 증가를 억제하기 시작한다. 즉, 단락 발생 상태에서 전류 제한기(310)의 인덕터(L)가 전류제한 소자로서 작용하는 것이다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(320)로 인가되는 I1은 인덕터(L)에 의해 급격한 증가가 억제되어 서서히 증가되다가 정상 상태인 100A로 수렴된다. 이 때, 인덕터(L)에 흐르는 전류 I1 = I2는 아래 수식에 의해 증가한다.However, in the inductor L, a current of 100 A flows in a steady state, and when the load current rapidly increases, the inductor L starts to suppress the sudden increase in current by the "Lenz's law". In other words, the inductor L of the current limiter 310 acts as a current limiting device in a short circuit occurrence state. Therefore, the I1 applied to the plasma processing apparatus 320 is suppressed by the inductor L, and the increase is gradually increased and gradually converges to the normal state 100A. At this time, the current I1 = I2 flowing in the inductor L is increased by the following equation.

(L : 인덕턴스 값, VL은 인덕터 양단의 전압 값)(L: Inductance value, V L is the voltage value across the inductor)

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단락 발생 상태에서의 입력 전류의 변화를 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing a change in input current in a short circuit generation state according to an embodiment of the present invention.

도 3을 함께 참조하여 도 4의 그래프를 보면, 정상 상태에서는 플라즈마 처리 장치(320)로 50A의 전류가 일정하게 입력되고 있음을 알 수 있다. 하지만, 도 4의 그래프에서 보여지는 것과 같이 5 ㎲ 시점에서 플라즈마 처리 장치(320)에 단락이 발생하더라도 전류가 약 100A 정도에서 전류값이 일정하게 제한되고 있음을 알 수 있다. 즉, 전류 제한기(310)의 인덕터(L)에 의해 전류가 순간적으로 엄청나게 증가할 수 있는 현상이 억제되고 있음을 알 수 있다. 따라서, 전류 제한기(310)에 의해 플라즈마 처리 장치(320)로 인가되는 전류가 정상 상태에 비해 단락 발생 상태시에도 급격하게 증가하지 않게 되므로 플라즈마 처리 장치(320)의 부하 장치를 보호할 수 있다. 물론, 이러한 전류 제한기(310)의 급격한 전류 제한 기능은 비교기(130)에 의해 차단 스위치(150)가 작동되는 시점까지만 수행되면 충분할 것이다.Referring to the graph of FIG. 4 with reference to FIG. 3, it can be seen that a current of 50 A is constantly input into the plasma processing apparatus 320 in the normal state. However, as shown in the graph of FIG. 4, even when a short circuit occurs in the plasma processing apparatus 320 at a time of 5 mV, it can be seen that the current value is constantly limited at about 100A. That is, it can be seen that the phenomenon in which the current can be greatly increased instantaneously by the inductor L of the current limiter 310 is suppressed. Therefore, since the current applied to the plasma processing apparatus 320 by the current limiter 310 does not increase rapidly even in a short-circuit state compared to the normal state, it is possible to protect the load device of the plasma processing apparatus 320. . Of course, such a rapid current limiting function of the current limiter 310 will be sufficient to be performed only up to the point of time when the cutoff switch 150 is operated by the comparator 130.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 제한기(510)가 사용된 플라즈마 처리 시스템의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a plasma processing system in which a current limiter 510 is used in accordance with another embodiment of the present invention.

도 5의 전원부(500)는 주파수(FREQ)가 50 KHz인 교류 전원으로서, RMS값이 1,000V이며 사인(Sine)파의 파형 특성을 갖는다. 물론, 인덕터(L), 저항(R1, R2), 전류 제한기(510)의 전압 V2, I1의 값(50A) 및 I2의 값(100A)은 도 3과 동일하다.The power supply unit 500 of FIG. 5 is an AC power supply having a frequency (FREQ) of 50 KHz, and has an RMS value of 1,000 V and a waveform characteristic of a sine wave. Of course, the inductor L, the resistors R1 and R2, the voltage V2 of the current limiter 510, the value 50A of I1 and the value 100A of I2 are the same as in FIG.

먼저, 전원부(500)에서 플라즈마 처리 장치(320)측으로 첨두치가 50A인 전류 I1이 흐르고, 전류 제한기(510)내의 인덕터(L)에는 I1의 허용 최대치인 100A의 I2가 흐르도록 설정한다. I1의 절대값이 I2보다 작은 정상 상태에서는 다이오드 브릿지(Bridge)(520)내의 각 다이오드(D1, D2, D3, D4)는 모두 순방향으로 전압이 인가되므로, 노드 A점과 노드 B점이 마치 단락된 것처럼 동작하여 전류 제한기(510)내의 회로 소자들은 전원부(500)에서 부하단까지의 회로 경로에서 아무런 역할지 하지 않게 된다.First, the current I1 having a peak value of 50 A flows from the power supply unit 500 to the plasma processing apparatus 320 side, and the inductor L in the current limiter 510 is set such that 100 A of allowable maximum I1 flows. In a steady state where the absolute value of I1 is smaller than I2, voltages are applied to the diodes D1, D2, D3, and D4 in the diode bridge 520 in the forward direction, so that node A and node B are short-circuited. The circuit elements in the current limiter 510 do not play any role in the circuit path from the power supply 500 to the load terminal.

하지만, 단락 발생 상태에서는 도 3에서 설명한 것과 마찬가지로 플라즈마 처리 장치(320)의 저항은 거의 0이 되므로 전원부(500)에서 인가되는 전류 I1은 급격하게 증가하게 된다. 따라서, I1이 증가하여 I2와 같아지면 다이오드 브릿지(520)에 더 이상 순방향으로 전압이 인가되지 못하므로 다이오드 브릿지(520)가 회로에서 없어지는 효과를 나타내며, I2와 같아진 I1은 다이오드(D)대신 전류 제한기(510) 내의 인덕터(L)를 통하여 흐르게 된다. 즉, 인덕터(L)은 I1이 I2보다 작은 정상 상태에서는 전원부(500)에서 플라즈마 처리 장치(320)의 회로 경로에서 아무런 역할을 못하다가, I1이 I2와 같아지는 상황에서부터 상기 경로에 직렬로 삽입되어 동작하게 되는 것이다. 이 때, 인덕터(L)이 도 3에서 설명한 것과 마찬가지로 급격한 전류의 증가를 억제하는 소자로 작용하여 플라즈마 처리 장치(320)의 부하 장치를 보호한다.However, in the short circuit generation state, as in the case of FIG. 3, since the resistance of the plasma processing apparatus 320 becomes almost zero, the current I1 applied from the power supply unit 500 increases rapidly. Therefore, if I1 is increased to be equal to I2, the voltage is not applied to the diode bridge 520 in the forward direction anymore, so the diode bridge 520 is removed from the circuit, and I1 equal to I2 is equal to the diode D. Instead it flows through the inductor L in the current limiter 510. That is, the inductor L does not play any role in the circuit path of the plasma processing apparatus 320 in the power supply unit 500 when I1 is smaller than I2, and is inserted in series in the path from the situation where I1 is equal to I2. Will be working. At this time, the inductor L serves as an element for suppressing a sudden increase in current as described with reference to FIG. 3 to protect the load device of the plasma processing apparatus 320.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단락 발생 상태에서의 입력 전류의 변화를 보여주는 그래프이다.6 is a graph illustrating a change in input current in a short circuit generation state according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 함께 참조하여 도 6의 그래프를 보면, 정상 상태에서는 플라즈마 처리 장치(320)로 ±50A의 범위 내에서 일정한 사인파(I = -sin2πft = -sin(2π×5×104t))가 흐르고 있음을 알 수 있다. 하지만, 도 4의 그래프에서 보여지는 것과 같이 100 ㎲ 시점에서 플라즈마 처리 장치(320)에 단락이 발생하더라도 전류 제한기(510)에 의해 전류가 약 ±100A 범위 내에서 전류값이 일정하게 제한되고 있음을 알 수 있다.Referring to the graph of FIG. 6 with reference to FIG. 5, in a steady state, a constant sine wave (I = −sin 2 π ft = −sin (2π × 5 × 10 4 t)) is within the range of ± 50 A by the plasma processing apparatus 320. It can be seen that it is flowing. However, as shown in the graph of FIG. 4, even if a short circuit occurs in the plasma processing apparatus 320 at a time of 100 μs, the current value is constantly limited by the current limiter 510 within a range of about ± 100 A. It can be seen.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류 제한기(710)가 사용된 플라즈마 처리 시스템의 회로도이다.7 is a circuit diagram of a plasma processing system using a current limiter 710 according to another embodiment of the present invention.

도 7을 보면, 전류 제한기(710)에 가포화 변성기(Saturable Cored Transformer)(720)가 사용되고 있음을 알 수 있다. 여기서, 가포화 변성기란 변성기의 일측 권선에 일정 이상의 직류 전류를 흐르게 하여 코어를 포화시킬 수 있는 일종의 변성기이며, 포화가 되었을 때에는 코어가 공심의 특성을 나타내어 매우 낮은 자화 인덕턴스를 가지며, 반대로 포화가 되지 않았을 때에는 매우 큰 자화 인덕턴스를 가져 일반적인 변성기처럼 동작하는 변성기이다. 본 발명의 실시예에 따른 가포화 변성기(720)는 정상 부하 전류의 반대 방향으로 포화된 상태로 설치된다. 즉, 도 7의 가포화 변성기(720)는 자화도 그래프(Hysteresis Curve)(722)의 정상 구간에서 역의 포화 상태(S1 : Saturation)로 동작한다. 여기서, 가포화 변성기(722)가 포화되지 않았을 때의 자화 인덕턴스는 L1의 값에 비하여 충분히 크다고 가정한다.Referring to FIG. 7, it can be seen that a saturable cored transformer 720 is used as the current limiter 710. Here, a saturable transformer is a kind of transformer that can saturate a core by flowing a DC current over a winding of one side of the transformer, and when saturated, the core exhibits an air core characteristic and has a very low magnetization inductance. When not in use, the transformer has a very large magnetizing inductance and operates like a normal transformer. Saturable transformer 720 according to an embodiment of the present invention is installed in a saturated state in the opposite direction of the normal load current. That is, the saturable transformer 720 of FIG. 7 operates in an inverse saturation state (S1) in the normal section of the hysteresis curve 722. Here, it is assumed that the magnetization inductance when the saturable transformer 722 is not saturated is sufficiently large compared to the value of L1.

먼저, 정상 상태에서 가포화 변성기(720)는 포화 상태이므로 매우 낮은 자화 인덕턴스를 가지므로 전원부(700)와 플라즈마 처리 장치(320)가 이루는 회로 경로에서 단락처럼 동작한다. 따라서, 전원부(700)에서 인가되는 전류 I1은 단락과 같은 상태의 가포화 변성기(720)의 왼쪽 권선을 그대로 통과하여 플라즈마 처리 장치(320)로 흘러간다.First, since the saturable transformer 720 is in a saturation state and has a very low magnetization inductance, the saturable transformer 720 operates as a short circuit in a circuit path formed by the power supply unit 700 and the plasma processing apparatus 320. Therefore, the current I1 applied from the power supply unit 700 passes through the left winding of the saturable transformer 720 in a state such as a short circuit and flows to the plasma processing apparatus 320.

하지만, 플라즈마 처리 장치(320)의 U2에 단락이 발생하면 전원부(700)에서 인가되는 I1은 급격하게 증가하게 된다. 따라서, 가포화 변성기(720)의 왼쪽 권선(제어 권선)으로 많은 양의 전류가 갑자기 유입되므로, 가포화 변성기(720)는 자화도 그래프(722)의 포화 상태에서 벗어나 단락 발생 구간의 곡선 ①을 따라 자화도가 증가하는 일반적인 변성기(720)로서 동작하기 시작한다. 즉, 가포화 변성기(720)의 자화 인덕턴스가 커지므로 I1은 L1을 통하여 흐르려고 한다.However, when a short circuit occurs in U2 of the plasma processing apparatus 320, the I1 applied from the power supply unit 700 rapidly increases. Therefore, since a large amount of current suddenly flows into the left winding (control winding) of the saturable transformer 720, the saturable transformer 720 breaks the saturation state of the magnetization graph 722 and removes the curve ① of the short circuit generation period. As a result, it begins to operate as a general transformer 720 with increased magnetization. That is, since the magnetization inductance of the saturable transformer 720 increases, I1 tries to flow through L1.

한편, 가포화 변성기(720)가 자화도 그래프(722)를 따라 정의 포화 상태(S2)에 도달하면, 반대로 곡선 ②를 따라 역의 포화 상태(S1)로 진행하려고 한다. 따라서, 도 2에서 설명한 전류 검출기(120) 및 비교기(130)는 가포화 변성기(720)가 정의 포화 상태(S2)에 도달하기 전에 차단 스위치(150)를 동작시켜 전원을 차단할 수 있도록 설계되어야 할 것이다.On the other hand, when the saturable transformer 720 reaches the positive saturation state S2 along the magnetization degree graph 722, on the contrary, it attempts to progress to the inverse saturation state S1 along the curve ②. Therefore, the current detector 120 and the comparator 130 described in FIG. 2 should be designed to cut off the power by operating the cutoff switch 150 before the saturable transformer 720 reaches the positive saturation state S2. will be.

한편, 도 7에서 설명한 전류 제한기(710)는 도 3에서 설명한 전류 제한기(310)과 함께 (+) 또는 (-)의 플라즈마 처리용 전원을 공급하는 단극성의 전원부(300, 700)와 함께 사용된다.On the other hand, the current limiter 710 described in FIG. 7 and the unipolar power supply unit 300, 700 for supplying the power for the plasma processing of (+) or (-) together with the current limiter 310 described in FIG. Used together.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단락 발생 상태에서의 입력 전류의 변화를 보여주는 그래프이다.8 is a graph showing a change in input current in a short circuit generation state according to another embodiment of the present invention.

도 7을 함께 참조하여 도 8의 그래프를 보면, 그래프 ①은 플라즈마 처리 장치(320)로 입력되는 입력 전류를 나타내고 있고, 그래프 ②는 가포화 변성기(720)의 자화도를 나타내고 있다.Referring to the graph of FIG. 8 with reference to FIG. 7, graph ① shows an input current input to the plasma processing apparatus 320, and graph ② shows a magnetization of the saturable transformer 720.

먼저, 정상 상태에서는 가포화 변성기(720)가 단락된 것처럼 보이므로 전류 I1은 일정한 값을 가진다. 하지만, 도 8의 5 ㎲ 지점에서 U2에 단락이 발생하면 그래프 ②에서 보는 것과 같이 플럭스(Flux)가 증가하므로 가포화 변성기(720)의 포화 상태가 풀려 일반적인 변성기로 작용하여 전류 제한기(710)에 설정된 제한값인 100A 이내로 입력 전류의 급격한 증가가 억제된다. 즉, 가포화 변성기(720)가 일반적인 변성기로 전환되면 자화 인덕턴스가 커지므로 변성기의 2차 권선을 통하여 입력 전류가 흐르므로, 인덕터(L)에 의해 입력 전류의 급격한 증가가 억제되는 것이다.First, since the saturable transformer 720 appears to be shorted in the normal state, the current I1 has a constant value. However, when a short circuit occurs in U2 at the point of 5 의 of FIG. 8, since flux increases as shown in the graph ②, the saturation state of the saturable transformer 720 is released to act as a general transformer to act as a current transformer 710. A sudden increase in the input current is suppressed within the limit set at 100A. That is, when the saturable transformer 720 is switched to a general transformer, the magnetization inductance is increased, so that the input current flows through the secondary winding of the transformer, so that a sudden increase in the input current is suppressed by the inductor L.

하지만, 도 8에서 보여지는 것과 같이 단락 발생 상태에서 시간이 계속 흘러대략 7 ㎲ 지점에서 가포화 변성기(720)가 정의 포화 상태(S2)에 도달하면 가포화 변성기(720)는 도 7의 자화도 그래프(722)에 나타낸 것과 같이 곡선 ②를 따라 자화도가 감소하기 시작한다. 따라서, 역의 포화 상태(S1)의 경우와 반대 방향으로 입력 전류가 급격하게 다시 증가하기 시작하므로 도 8의 그래프 ①에서 보듯이, 입력 전류가 7 ㎲ 지점에서 다시 급격하게 증가하게 된다. 따라서, 앞에서 설명하였듯이 가포화 변성기(720)가 정의 포화 상태(S2)에 도달하기 전에 전원을 차단해야 할 것이다.However, as shown in FIG. 8, when the saturable transformer 720 reaches the positive saturation state S2 at a point of about 7 μs, the saturable transformer 720 is shown in FIG. 7. As shown in graph 722, the degree of magnetization begins to decrease along the curve ②. Therefore, since the input current starts to increase again in the opposite direction as in the case of reverse saturation (S1), as shown in the graph ① of FIG. 8, the input current increases rapidly again at the point of 7 ㎲. Therefore, as described above, the saturable transformer 720 will have to be turned off before reaching the positive saturation state (S2).

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류 제한기(910, 920)가 사용된 플라즈마 처리 시스템의 회로도이다.9 is a circuit diagram of a plasma processing system in which current limiters 910 and 920 are used in accordance with another embodiment of the present invention.

도 9의 회로도는 도 7의 것과 유사하지만, 전원부(900)에서 교류 전원(VMAG=1000V, FREQ=1KHz)이 인가되는 점과 두 개의 전류 제한기가 직렬로 연결되어 있는 점이 다르다. 즉, 도 7이 직류 전원을 위한 단방향성 전류 제한기라면 도 9는 교류 전원을 위한 양방향성 전류 제한기를 나타내고 있다.The circuit diagram of FIG. 9 is similar to that of FIG. 7, except that an AC power source (VMAG = 1000V, FREQ = 1KHz) is applied from the power supply unit 900 and that two current limiters are connected in series. That is, if FIG. 7 is a unidirectional current limiter for a DC power supply, FIG. 9 shows a bidirectional current limiter for an AC power supply.

먼저, 정상 상태에서는 도 7에서 설명한 대로 역의 포화 상태(S1)로 설정된 가포화 변성기 A(930)와 가포화 변성기 B(940)는 마치 단락된 것처럼 보이므로 입력 전류 I1은 플라즈마 처리 장치(320)로 그대로 흘러 들어간다. 하지만, U3에 단락이 발생하면 가포화 변성기 A(930) 또는 가포화 변성기 B(940)의 자화 인덕턴스가 커지고, 가포화 변성기 A(930) 및 가포화 변성기 B(940)의 2차 권선과 인덕터(L)를 통하여 입력 전류가 흐르므로 인덕터(L)에 의해 입력 전류의 급격한 증가가 억제되는 것이다.First, in the normal state, since the saturable transformer A 930 and the saturable transformer B 940 set to the reverse saturation state S1 as shown in FIG. 7 appear to be short-circuited, the input current I1 is the plasma processing apparatus 320. ) Just flows into. However, if a short circuit occurs in U3, the magnetization inductance of saturable transformer A 930 or saturable transformer B 940 increases, and the secondary winding and inductor of saturable transformer A 930 and saturable transformer B 940 are increased. Since the input current flows through (L), a sudden increase in the input current is suppressed by the inductor (L).

한편, 도 9에서 설명한 전류 제한기(910 및 920)는 도 5에서 설명한 전류 제한기(510)과 함께 (+)와 (-)가 교번으로 인가되는 플라즈마 처리용 전원을 공급하는 양극성의 전원부(500, 900)와 함께 사용된다.On the other hand, the current limiter 910 and 920 described in FIG. 9 is a bipolar power supply unit for supplying the power for plasma processing in which (+) and (-) are alternately applied together with the current limiter 510 described in FIG. 500, 900).

한편, 도 9에서와 같이 양방향성 전류 제한기의 경우에 단락 발생 상태에서의 입력 전류 파형의 변화하는 모습은 도 8에서 설명한 것과 동일함은 누구나 알 수 있을 것이다.On the other hand, in the case of the bidirectional current limiter as shown in FIG. 9, it will be appreciated that the changing state of the input current waveform in the short circuit occurrence state is the same as that described with reference to FIG. 8.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited by these embodiments. It is intended that the scope of the invention be interpreted by the following claims, and that all descriptions within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of the present invention.

앞에서 설명하였듯이, 종래 전류 제한 회로에 사용되는 인덕터는 정상 상태에서도 동작하여 입력 전류의 파형을 왜곡하는 문제점을 유발하였으나, 본 발명에 따른 전류 제한 회로는 정상 상태에서는 단락된 것과 마찬가지로 동작하므로 입력 전류의 파형을 전혀 손상시키지 않는 장점이 있다.As described above, the inductor used in the conventional current limiting circuit operates in the normal state, causing a problem of distorting the waveform of the input current. However, the current limiting circuit according to the present invention operates as if it is shorted in the normal state. This has the advantage of not damaging the waveform at all.

또한, 전원부에서 인가되는 전원의 종류(교류 및 직류)별로 전류 제한 회로를 다양하게 구현함으로써 플라즈마 처리 장치에 교류 및 직류 전원의 사용을 모두가능하게 하였고, 과도 전류의 발생을 효율적으로 억제함으로써 부하 장치에서 생성되는 제품의 품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, by implementing a variety of current limiting circuits for each type of power applied from the power supply unit (AC and DC), it is possible to use both AC and DC power in the plasma processing apparatus, and load devices by efficiently suppressing the generation of transient current. There is an effect that can improve the quality of the product generated from.

Claims (11)

직류 또는 교류 전압을 발생시키는 전원 장치와, 상기 전원 장치로부터 입력 전류를 공급받아 동작하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기에 있어서,In the power supply device for generating a direct current or alternating voltage, and the current limiter used in the plasma processing device that operates by receiving an input current from the power supply device, 상기 플라즈마 처리 장치로의 상기 입력 전류의 공급을 차단하기 위한 차단 스위치가 상기 전원 장치의 일측에 직렬로 연결되고,A cutoff switch for cutting off the supply of the input current to the plasma processing apparatus is connected in series to one side of the power supply apparatus, 상기 차단 스위치와 상기 플라즈마 처리 장치의 사이에 상기 입력 전류를 검출하는 전류 검출기가 직렬로 연결되고,A current detector for detecting the input current is connected in series between the cutoff switch and the plasma processing apparatus; 일측으로는 상기 전류 검출기로부터 검출된 전류값을 입력받고, 다른 일측으로는 기설정된 기준 전류값(Reference)을 입력받되, 소정의 조건에 해당되면 상기 차단 스위치를 오프시키는 차단 신호를 송출하는 비교기가 상기 전류 검출기 및 상기 차단 스위치와 직렬로 연결되며,A comparator for receiving a current value detected from the current detector on one side and a preset reference current value (Reference) on the other side, and transmitting a cutoff signal for turning off the cutoff switch when a predetermined condition is met. Connected in series with the current detector and the disconnect switch, 상기 플라즈마 처리 장치가 정상 상태인 경우 단락 회로처럼 기능하고, 상기 플라즈마 처리 장치가 단락 발생 상태인 경우 상기 입력 전류의 급격한 증가를 소정의 시간 동안 억제하기 위한 전류 제한기가 상기 차단 스위치와 상기 전류 검출기의 사이에 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.The plasma processing apparatus functions as a short circuit when the plasma processing apparatus is in a normal state, and a current limiter for suppressing a sudden increase in the input current for a predetermined time when the plasma processing apparatus is in a short circuit generating state is provided with the cutoff switch and the current detector. A current limiter for use in a plasma processing apparatus, characterized in that connected in series between. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전류 제한기는 상기 전원 장치가 직류 전압을 발생하는 경우, 다이오드가 상기 전원 장치와 상기 플라즈마 처리 장치에 직렬 연결되고, 상기 다이오드의 캐소드(Cathode)측에 직렬로 연결된 인덕터, 저항, 전원의 직렬체가 상기 다이오드의 양 끝단과 직렬로 연결되며, 상기 정상 상태에서 상기 다이오드는 쇼트(Short)로 기능하고, 상기 단락 발생 상태에서 상기 인덕터가 상기 입력 전류의 급격한 증가를 제한하는 소자로서 동작하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.The current limiter may include a series of inductors, resistors, and power supplies, in which a diode is connected in series with the power supply and the plasma processing device, and in series with a cathode side of the diode when the power supply generates a DC voltage. The diode is connected in series with both ends of the diode, and in the normal state, the diode functions as a short, and in the short-circuit state, the inductor operates as a device for limiting a sudden increase in the input current. Current limiters used in plasma processing apparatus. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 다이오드는 상기 정상 상태 및 상기 단락 발생 상태에서 상기 입력 전류의 흐름과 반대 방향으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.And the diode is connected in a direction opposite to the flow of the input current in the steady state and the short circuit occurrence state. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전류 제한기는 상기 전원 장치가 교류 전압을 발생하는 경우, 다이오드 브릿지의 두 다이오드(D1 및 D2) 사이에는 상기 전원 장치가 직렬로 연결되고, 두 다이오드(D3 및 D4)의 사이에는 상기 플라즈마 처리 장치가 직렬로 연결되고, 두 다이오드 브릿지(D2 및 D4)의 사이에는 인덕터, 저항, 전원의 직렬체가 직렬로 연결되어 상기 정상 상태에서는 상기 다이오드 브릿지의 모든 다이오드(D1 내지 D4)에는 상기 교류 전압이 순방향으로 인가되어 상기 다이오드 브릿지가 쇼트로 기능하고, 상기 단락 발생 상태에서는 상기 다이오드 브릿지에 상기 교류 전압이 순방향으로 인가되지 못하여 상기 인덕터가 상기 입력 전류의 급격한 증가를 제한하는 소자로서 동작하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.In the current limiter, when the power supply generates an alternating voltage, the power supply is connected in series between two diodes D1 and D2 of a diode bridge, and the plasma processing device is connected between two diodes D3 and D4. Is connected in series, and an inductor, a resistor, and a power supply are connected in series between two diode bridges D2 and D4. In the normal state, the AC voltage is forwarded to all diodes D1 to D4 of the diode bridge. And the diode bridge functions as a short, and in the short circuit occurrence state, the AC voltage is not applied to the diode bridge in a forward direction, so that the inductor operates as an element for limiting a sudden increase in the input current. Current limiters used in plasma processing equipment. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소정의 조건은 상기 검출된 전류값이 상기 기준 전류값을 초과하기 시작하는 상태인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.And the predetermined condition is a state in which the detected current value starts to exceed the reference current value. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소정의 시간은 단락 발생을 감지한 시점에서부터 상기 차단 스위치가 오프 상태로 전이되기까지 걸리는 기간인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.The predetermined time period is a current limiter used in the plasma processing apparatus, characterized in that it takes a period from the time of detecting the occurrence of a short circuit to the transition of the cutoff switch to the off state. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전류 제한기는 상기 전원 장치가 직류 전압을 발생하는 경우, 역의 포화 상태(S1)로 셋팅된 가포화 변성기의 일측 권선이 상기 전원 장치와 상기 플라즈마 처리 장치에 직렬 연결되고, 상기 가포화 변성기의 타측 권선에는 인덕터, 저항, 전원의 직렬체가 직렬로 연결되며, 상기 정상 상태에서는 상기 가포화 변성기와 상기 인덕터는 쇼트로 기능하고, 상기 단락 발생 상태에서 상기 가포화 변성기와 상기 인덕터는 상기 입력 전류의 급격한 증가를 제한하는 소자로서 동작하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.In the current limiter, when the power supply generates a DC voltage, one winding of the saturable transformer set to the reverse saturation state S1 is connected in series with the power supply and the plasma processing apparatus, and The other winding is connected in series with an inductor, a resistor and a power supply in series. In the normal state, the saturable transformer and the inductor function as a short, and in the short circuit state, the saturable transformer and the inductor are connected to each other. A current limiter for use in a plasma processing apparatus, characterized in that it acts as an element to limit the rapid increase. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,The method according to claim 1 or 7, 상기 전류 검출기 및 상기 비교기는 상기 가포화 변성기가 상기 역의 포화 상태(S1)에서 벗어나 자화도 곡선 ①을 따라 정의 포화 상태(S2)에 도달하기 전에 상기 차단 스위치를 오프시킬 수 있는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.The current detector and the comparator have a function of turning off the cutoff switch before the saturable transformer escapes the inverse saturation state S1 and reaches a positive saturation state S2 along the magnetization curve ①. A current limiter for use in a plasma processing apparatus. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전류 제한기는 상기 전원 장치가 교류 전압을 발생하는 경우, 역의 포화 상태(S1)로 셋팅된 가포화 변성기 A 및 가포화 변성기 B의 각 일측 권선이 상기 전원 장치와 상기 플라즈마 처리 장치에 직렬 연결되고, 상기 가포화 변성기 A의 타측 권선은 인덕터, 저항, 전원의 직렬체와 직렬로 연결되어 상기 가포화 변성기 B의 타측 권선에 직렬로 연결되고, 상기 정상 상태에서는 상기 가포화 변성기 A, 상기 인덕터 및 상기 가포화 변성기 B는 쇼트로 기능하고, 상기 단락 발생 상태에서 상기 가포화 변성기 A, 상기 인덕터 및 상기 가포화 변성기 B는 상기 입력 전류의 급격한 증가를 제한하는 소자로서 동작하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.In the current limiter, when the power supply generates an alternating voltage, windings of one side of the saturable transformer A and the saturable transformer B set to reverse saturation state S1 are connected in series with the power supply device and the plasma processing device. The other winding of the saturable transformer A is connected in series with a series of inductors, resistors, and power supplies, and is connected in series with the other winding of the saturable transformer B, and in the normal state, the saturable transformer A, the inductor And the saturable transformer B functions as a short, and the saturable transformer A, the inductor, and the saturable transformer B operate as elements that limit a sudden increase in the input current in the short circuit occurrence state. Current limiters used in processing units. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 단락 발생 상태에서 상기 가포화 변성기 A는 상기 전원 장치에서 (+)교류 전압이 발생하는 경우에 동작하고, 상기 가포화 변성기 B는 상기 전원 장치에서 (-)교류 전압이 발생하는 경우에 동작하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.In the short circuit generating state, the saturable transformer A operates when a positive alternating voltage is generated in the power supply device, and the saturable transformer B operates when a negative alternating voltage is generated in the power supply device. A current limiter used in a plasma processing apparatus, characterized in that. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,The method according to claim 1 or 9, 상기 전류 검출기 및 상기 비교기는 상기 가포화 변성기 A 또는 상기 가포화 변성기 B가 상기 역의 포화 상태(S1)에서 벗어나 자화도 곡선 ①을 따라 정의 포화 상태(S2)에 도달하기 전에 상기 차단 스위치를 오프시킬 수 있는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 전류 제한기.The current detector and the comparator turn off the disconnect switch before the saturable transformer A or the saturable transformer B escapes the inverse saturation state S1 and reaches a positive saturation state S2 along the magnetization curve ①. A current limiter for use in a plasma processing apparatus, characterized in that it has a function to make it possible.
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