JP3548753B2 - Control device and method for power supply for glow discharge load - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリング装置などのグロー放電を利用した装置に用いられる直流電源において、グロー放電開始までの高インピーダンス状態と、グロー放電開始から正規グロー放電へ移行する段階での制御を連続的にスムーズに行えるようにした制御装置および方法に関するものである。本発明は、さらに、アーク放電が発生した場合に、アーク放電を消滅させ、正常なグロー放電に戻すようにした制御装置および方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本発明のグロー放電負荷用電源の制御装置および方法を説明するに当たって、スパッタリング装置などのグロー放電を利用した装置に用いられる直流電源に求められる機能について説明する。
【0003】
図1はグロー放電の電流−電圧特性を示したものである。グロー放電が始まるためには放電開始電圧以上の電圧を印加しなければならず、放電開始電圧以上の電圧を印加するとグロー放電が始まり、電流密度が上がるにつれて電圧が急速に低下する負性抵抗領域である前期グローと呼ばれる領域に入る。さらに電流密度が上がると電圧があまり変化しない正規グローと呼ばれる領域に入る。そして、さらに電流密度が上がると、電圧も上昇する異常グロー領域に入り、ついにはアーク放電領域に至る。
【0004】
スパッタリング装置の場合では、放電開始電圧は1000V〜1600Vであり、正規グローの電圧は数百Vである。これに対して、アーク放電時は100V以下の電圧となり、過大な電流が流れることになる。この過大な電流によって、スパッタリング装置のターゲット材などを損傷したり、さらにはスパッタリング装置で製造する製品にも影響を及ぼし、製品の品質の低下や歩留まりの低下を招くことになる。
【0005】
そこで、このグロー放電を利用したスパッタリング装置などに用いられる直流電源の機能として、
(1)放電開始時は、放電開始電圧以上の電圧を出力でき、そのときの出力インピーダンスが大きいこと、
(2)グロー放電が開始して、定常運転に入ると、出力インピーダンスは極力小さく、かつ、グロー放電の開始後は速やかに電圧を低下させて、異常グロー領域に入らないようにすること、
(3)アーク放電が発生した場合には、アーク放電を速やかに検出し、出力電圧をゼロVあるいは小さな逆電圧にしてアーク放電を消滅させ、一定時間後に再び出力して正常なグロー放電に戻すことが要求される。このような機能を備える直流電源を、本出願人は考案し、既に特許出願している(特願2001−50315号)。
【0006】
図2に、上記出願に係るスパッタリング装置用直流電源の回路図を示す。このスパッタリング装置用直流電源は、交流を直流に変換する1次側整流器12、オン時間およびオン電圧が可変の例えば電界効果型トランジスタ(FET)よりなる出力制御用スイッチング素子14、1次側コイル16、1次側コンデンサ18、デューティ制御用スイッチング素子20,22、トランス24,26、2次側整流器28,30、2次側コイル32,34、2次側コンデンサ36を備えている。38は、スパッタリング装置である。
【0007】
デューティ制御用スイッチング素子20,22は、放電開始時は最大デューティで、通常運転時は50%デューティ、かつ位相差90度で、出力遮断時は0%デューティで動作するようにされ、2次側整流器28,30のそれぞれに電力を供給する。出力制御用スイッチング素子14は、オン時間およびオン電圧が変えられて、デューティ制御用スイッチング素子20,22に供給される電力を制御する。
【0008】
デューティ制御用スイッチング素子20,22をパルス幅変調(PWM)で運転し、かつ、それぞれ位相に90゜の差を設けた場合には、デューティが50%の時に限って、電流リップルが小さくなるので、定常運転時には、常にこの状態とする。そして、直流電源の出力の制御は、デューティ制御用スイッチング素子20,22ではなく、出力制御用スイッチング素子14で行う。
【0009】
以上のような制御により、直流電源は、放電開始時の電圧を高く、かつ出力インピーダンスを大きくすることが容易にでき、放電開始時の過電流発生を防ぐことができる。また定常運転時には、出力インピーダンスを小さくすることができ、さらには、発生した不所望なアーク放電を消滅させることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した直流電源において、放電開始後、正規グロー領域での定常運転に移行する段階で、出力制御用スイッチング素子(FET)14のゲート電圧を大きくしてスイッチング素子のインピーダンス、すなわちオン電圧を下げる速さが速すぎると、急速に出力電流が大きくなってアーク放電に至ったり、逆にその速さが遅すぎると定常運転への移行時間が掛かり過ぎるという問題が発生する。
【0011】
また、放電開始後、正規グロー領域での定常運転に移行する段階で、デューティ制御用スイッチング素子のデューティを最大デューティから50%デューティへの移行をあまりに急速に行うと出力電圧が下がり過ぎてグロー放電が停止してしまうという問題がある。
【0012】
そこで本発明の目的は、このようなグロー放電負荷用直流電源において、グロー放電開始後に、連続的、速やかに、かつ過電流を発生させることなく定常運転に移行させる制御装置および方法を提供することにある。
【0013】
本発明のさらに他の目的は、アーク放電が発生した場合に、アーク放電を消滅させ、正常なグロー放電に戻すようにした制御装置および方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、負荷装置の定格から決まる最大電流値を設定値として、直流電源の出力電流の検出値と比較して検出値が設定値を超えるときのみその差を増幅して出力する増幅回路を備え、出力制御用スイッチング素子のオン時間を制御するための定電流調節器の出力から、前記増幅回路の出力を減算することによって出力電流が過電流にならないように制御すると同時に、出力電流が数十mAから数百mAのグロー放電開始電流を超え、かつ出力電圧が数百Vの前期グロー電圧または正規グロー電圧まで下がったことを条件としてグロー放電開始を検出し、その検出信号で出力制御用スイッチング素子のオン電圧を適正な速さで下げるようにするという手順によって一旦定常運転状態に移行させ、しかる後にデューティ制御用スイッチング素子のデューティを最大デューティから50%デューティへランプ関数で移行させることによって、グロー放電負荷のグロー放電開始後に連続的、速やかに、かつ過電流を発生させることなく定常運転に移行させることができる。
【0015】
また、出力電圧が定格電圧に比較して異常に低いか(定格電圧の10%位)、または出力電流が定格電流に比較して異常に大きい(定格電流の120〜150%)場合にアーク放電が発生したと判断して、デューティ制御用スイッチング素子をオフさせることにより出力電圧をゼロVにしてアーク放電を消滅させ、一定時間後に再びオンすることによって正常なグロー放電に戻す。
【0016】
【発明の実施の形態】
図3および図4は、本発明による制御装置の回路例を示したものである。図3は直流電源を含む主回路部10を、図4は制御回路部50を示す。
【0017】
図3の主回路部10の直流電源の構成は、図2に示したものと同一であり、同一の要素には、同一の参照番号を付して示してある。主回路部10は、出力制御用スイッチング素子14を駆動するゲートドライバ(GD)40、デューティ制御用スイッチング素子20,22を駆動するゲートドライバ(GD)42,直流電源の出力電流検出用のシャント抵抗44,直流電源の出力電圧検出用の分圧抵抗46,48を備えている。
【0018】
なお、図3において、記号A,B,C,D,E,Fは、図4の回路との結線関係をわかりやすくするために付したものである。
【0019】
図4の制御回路部50は、ゲートドライバ40を制御するパルス幅変調(PWM)制御回路52、ゲートドライバ42を制御するデューティ制御回路54、定電力調節器(AWR)56、定電流調節器(ACR)58、電流リミッタ制御用比例増幅器60、オン電圧制御回路62、タイマ64、検出器66を主に備えている。
【0020】
デューティ制御回路54は、最大デューティ設定スイッチ80,50%デューティ設定スイッチ82,ランプ関数を有する電圧発生回路84,PWM制御回路86により構成されている。
【0021】
オン電圧制御回路62は、高インピーダンス設定用スイッチ76,高インピーダンス解除用スイッチ78,ランプ関数を有する電圧発生回路74により構成されている。
【0022】
検出器66は、直流電源から出力電流,出力電圧を取り込み、出力電圧検出、出力電流検出、グロー放電開始検出、およびアーク放電検出を行うための回路である。図5に、検出器66の詳細を示す。シャント抵抗44からの出力電流は、電流検出回路100で検出され、分圧抵抗46からの出力電圧は電圧検出回路102で検出される。グロー放電開始検出は、出力電流が数十mAから数百mAのグロー放電開始電流を超え、かつ出力電圧が数百Vの前期グロー電圧または正規グロー電圧まで下がったことを条件として行われるように構成されている。また、アーク放電は、出力電圧が定格電圧に比較して異常に低いか(定格電圧の10%位)、または出力電流が定格電流に比較して異常に大きい(定格電流の120〜150%)場合にアーク放電が発生したと判断できるように構成されている。グロー放電開始検出用フリップフロップ104およびアーク放電検出用フリップフロップ106は、始動信号によりリセットされるように構成されている。
【0023】
検出器66の出力するグロー放電開始検出信号は、オン電圧制御回路62およびタイマ64に入力され、一方、検出器66の出力するアーク放電検出信号は、デューティ制御用スイッチング素子用のゲートドライバ42に出力される。
【0024】
検出器66内の電流検出器100および電圧検出器102で検出された出力電流値と出力電圧値とは、乗算器68に入力され、乗算器68で出力電力を演算し、定電力調節器56の検出信号としている。定電力調節器56は、この検出信号と電力設定値との差がゼロになるように出力信号を出すが、その信号が定電流調節器58の設定値となる。定電流調節器58には、この設定値と検出器66の電流検出回路100からの出力電流検出値Idet が等しくなるように定電流制御信号を出す。
【0025】
一方、比例増幅器60の入力側にある減算器59には、負荷装置の定格から決まる最大電流値である電流リミッタ設定値Imax と、検出器66で検出された出力電流検出値Idet とが入力され、Idet からImax を減算し、比例増幅器60に入力する。比例増幅器では、入力値をゲイン倍して出力する。比例増幅器60の出力側には、負の出力を0にクランプするクランプ回路70が設けられている。なお、減算器59と比例増幅器60とクランプ回路70とを含めて、本発明では増幅回路と言うものとする。この増幅回路において、検出値Idet が設定値Imax を超える場合には、その差がゲイン倍された値が、減算器72に入力され、検出値Idet が設定値Imax を超えない場合には、ゼロ値が、定電流調節器58の出力側の減算器72に入力される。
【0026】
減算器72では、定電流調節器58の定電流制御信号から増幅回路の出力信号を減算し、減算された信号はPWM制御部52に入力される。PWM制御部52では、この信号と例えば三角波との比較により出力制御用スイッチング素子14のオン時間を決定する。これによりデューティ制御用スイッチング素子20,22の入力側の電圧が制御され、直流電源の出力電圧が制御されるので、電流が制御され、電力も制御されることになる。
【0027】
また、検出器66は、前述したように、出力電流,出力電圧を取り込み、出力電圧検出、出力電流検出、グロー放電開始検出およびアーク放電検出をするための回路である。ここでグロー放電開始が検出されると、フリップフロップ104からの信号が、オン電圧制御回路62に入力される。オン電圧制御回路62では、高インピーダンスモードから高インピーダンス解除モードに切替え、ゲート電圧発生回路74は、発生するゲート電圧をランプ関数で時間T1の間に上昇させる。その結果、出力制御用スイッチング素子14のゲート電圧が時間T1の間に上昇し、飽和領域でオン状態となるように制御される。その結果、出力制御用スイッチング素子のインピーダンス、すなわちオン電圧がランプ関数で低下する。
【0028】
また、検出器66によるグロー放電開始検出からタイマ64による計時時間T1後には、デューティ制御用スイッチング素子20,22のデューティを最大デューティから50%デューティへランプ関数で移行させるように、デューティ制御回路62が働く。
【0029】
図6は本発明による制御方法でのグロー放電開始から定常運転に移行するまでの直流電源の出力電圧,出力電流の変化を、負荷特性との関係において示したものである。以下、図3〜図5をも参照して動作を説明する。
【0030】
放電開始時は、出力インピーダンスを大きくするために、オン電圧制御回路62の高インピーダンス用スイッチ76をオンしておき、出力制御用スイッチング素子14のゲート電圧を小さくして、インピーダンスすなわちオン電圧を大きくし、かつ、出力電圧を定常運転時より高くするために、デューティ制御回路54の最大デューティ用スイッチ80をオンしておき、デューティ制御用スイッチング素子20,22のデューティを最大デューティで運転する。図6の直線1は、例えば出力電圧1600V,出力インピーダンス20kΩの場合の直流電源の出力電流と出力電圧の関係を示している。この直線と負荷特性との交点Aがグロー放電開始直後の動作点であり、仮に放電電圧が300Vとすると、出力電流は65mAとなる。
【0031】
次に、検出器66が、出力電流が設定値(図6では50mAとする)以上で、かつ出力電圧が設定値(図6では500Vとする)以下であることをとらえてグロー放電が開始したことを検知すると、オン電圧制御回路62がスイッチング素子14の高インピーダンス状態を解除するようにモードを切り替え、時間T1のランプ関数でゲート電圧を上昇させる。ゲート電圧が上がるとスイッチング素子14のインピーダンスすなわちオン電圧が下がり、出力電流が増え、やがて電流リミッタ設定値Imax に達する。この時の直流電源の出力電流と出力電圧の関係を示したのが図6の直線2である。この直線と負荷特性との交点Bが、電流リミッタ設定値に対応している。
【0032】
出力電流が電流リミッタ設定値Imax を超えると、比例増幅器60の動作により電流リミッタ設定値Imax と電流検出値Idet との差をゲイン倍したものが、減算器72で定電流調節器58の出力から差し引かれ、その値がPWM制御装置52に入力される。PWM制御装置は、スイッチング素子14のオン時間を減少させて、出力電圧を下げる。その結果、直流電源の出力電流と出力電圧の関係は図6の直線3の方向に動くことになり、電流が減少する。一方、オン電圧制御回路62はスイッチング素子14のオン電圧を下げ続けているので、直流電源の出力電流と出力電圧の関係はさらに図6の直線4の方向に動く。ここで再び比例増幅器60の動作で出力電圧が下がり、図6の直線5の方向に動き、さらに直線6の方向に動く。結局、この動作が連続的に行われるので、結果的には点Bを基点として直線2から直線6の方向に動くことになる。以上の動作によりグロー放電開始後は連続的に速やかに、しかも過電流になることなく定常運転状態に移行することになる。
【0033】
次に、グロー放電開始検出後時間T1が経つと、デューティ制御回路54の出力が時間T2のランプ関数で最大デューティから50%デューティに切替わっていく。この時は既に定常運転に入っているので、この切替わりによって出力電圧が下がろうとしても、定電力調節器56および定電流調節器58の動作により出力が一定に保たれる。
【0034】
以上のようにして、グロー放電開始後に連続的、速やかに、かつ過電流を発生させることなく定常運転に移行させることができる。
【0035】
グロー放電負荷が定常運転中にアーク放電に移行した場合には、検出器66が、直流電源の出力電圧が定格電圧に比較して異常に低い(定格電圧の10%位)場合、または出力電流が定格電流に比較して異常に大きい(定格電流の120〜150%)場合を検出すると、アーク放電検出信号がゲートドライバ42に入力され、デューティ制御用スイッチング素子20,22をオフさせることにより出力電圧をゼロVにしてアーク放電を消滅させ、一定時間後に再びオンすることによって正常なグロー放電に戻す。
【0036】
以上の実施例では、出力制御用スイッチング素子がFETの場合について説明したが、FETの代わりに、MOSFETとバイポーラトランジスタを組合わせて1チップとした絶縁ゲートバイポーラトランジスタを用いても良い。
【0037】
また、デューティ制御用スイッチング素子は、2つを用いたが、3つ以上のスイッチング素子を用いることもできる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の制御装置および方法によれば、グロー放電負荷用直流電源において、グロー放電開始後に連続的、速やかに、かつ過電流を発生させることなく定常運転に移行させることができる。また、アーク放電が発生した場合には、これを検出して速やかにグロー放電に移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】グロー放電の電流−電圧特性を示す図である。
【図2】スパッタリング装置用直流電源の回路図である。
【図3】直流電源を含む回路部の回路図である。
【図4】制御回路部の回路図である。
【図5】検出部の詳細図である。
【図6】本発明による制御方法でのグロー放電開始から定常運転に移行するまでの直流電源の出力電圧,出力電流の変化を、負荷特性との関係において示す図である。
【符号の説明】
10 主回路部
12 1次側整流器
14 出力制御用スイッチング素子
16 1次側コイル
18 1次側コンデンサ
20,22 デューティ制御用スイッチング素子
24,26 トランス
28,30 2次側整流器
32,34 2次側コイル
36 2次側コンデンサ
40,42 ゲートドライバ
44 シャント抵抗
46,48 分圧抵抗
50 制御回路部
52 PWM制御回路
54 デューティ制御回路
56 定電力調節器
58 定電流調節器
60 比例増幅器
62 オン電圧制御回路
64 タイマ
66 検出器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a DC power supply used in an apparatus utilizing glow discharge, such as a sputtering apparatus, in which a high impedance state until the start of a glow discharge and a smooth transition from the start of the glow discharge to a normal glow discharge are continuously and smoothly controlled. The present invention relates to a control device and a control method which can be performed at a high speed. The present invention further relates to a control device and a method for extinguishing arc discharge and returning to normal glow discharge when arc discharge occurs.
[0002]
[Prior art]
In describing the control device and method of the glow discharge load power supply of the present invention, functions required for a DC power supply used in a device using glow discharge such as a sputtering device will be described.
[0003]
FIG. 1 shows current-voltage characteristics of glow discharge. To start glow discharge, a voltage higher than the discharge start voltage must be applied. When a voltage higher than the discharge start voltage is applied, glow discharge starts, and the voltage decreases rapidly as the current density increases. Into an area called the early glow. When the current density further increases, the current enters a region called a normal glow where the voltage does not change much. When the current density further increases, the voltage enters an abnormal glow region where the voltage also increases, and finally reaches an arc discharge region.
[0004]
In the case of a sputtering apparatus, the discharge starting voltage is 1000 V to 1600 V, and the voltage of the normal glow is several hundred volts. On the other hand, at the time of arc discharge, the voltage becomes 100 V or less, and an excessive current flows. The excessive current damages a target material of the sputtering apparatus or the like, and further affects a product manufactured by the sputtering apparatus, resulting in a decrease in product quality and a decrease in yield.
[0005]
Therefore, as a function of a DC power supply used in a sputtering apparatus utilizing this glow discharge,
(1) At the start of discharge, a voltage higher than the discharge start voltage can be output, and the output impedance at that time must be large;
(2) When the glow discharge starts and the steady operation is started, the output impedance is as small as possible, and after the start of the glow discharge, the voltage is quickly reduced so as not to enter the abnormal glow region.
(3) When an arc discharge occurs, the arc discharge is quickly detected, the output voltage is set to zero V or a small reverse voltage to extinguish the arc discharge, and after a certain period of time, the arc discharge is output again to return to a normal glow discharge. Is required. The applicant has devised a DC power supply having such a function, and has already filed a patent application (Japanese Patent Application No. 2001-50315).
[0006]
FIG. 2 shows a circuit diagram of a DC power supply for a sputtering apparatus according to the above application. The DC power supply for the sputtering apparatus includes a
[0007]
The duty
[0008]
When the duty
[0009]
With the above-described control, the DC power supply can easily increase the voltage at the start of discharge and increase the output impedance, and can prevent the occurrence of overcurrent at the start of discharge. Further, at the time of steady operation, the output impedance can be reduced, and the generated undesired arc discharge can be eliminated.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described DC power supply, at the stage of transition to the steady operation in the normal glow region after the start of discharge, the gate voltage of the output control switching element (FET) 14 is increased to reduce the impedance of the switching element, that is, the ON voltage. If the rate of reduction is too fast, the output current will increase rapidly, leading to arc discharge. Conversely, if the rate is too slow, the transition time to steady operation will take too long.
[0011]
In addition, if the duty of the duty control switching element is changed from the maximum duty to the 50% duty too quickly at the stage of transition to the steady operation in the normal glow region after the start of the discharge, the output voltage becomes too low and the glow discharge occurs. Is stopped.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to provide a control device and a method for such a DC power supply for a glow discharge load that, after the start of a glow discharge, transition to a steady operation continuously, promptly, and without generating an overcurrent. It is in.
[0013]
It is still another object of the present invention to provide a control device and a control method for extinguishing arc discharge and returning to normal glow discharge when arc discharge occurs.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, an amplification circuit that sets a maximum current value determined from the rating of the load device as a set value, amplifies the difference only when the detected value exceeds the set value as compared with the detected value of the output current of the DC power supply, and outputs the amplified difference. The output current of the amplifying circuit is subtracted from the output of the constant current regulator for controlling the ON time of the output control switching element, so that the output current is controlled so as not to be an overcurrent. The glow discharge start is detected on condition that the glow discharge start current exceeds several tens mA to several hundred mA and the output voltage drops to the initial glow voltage or the normal glow voltage of several hundred V, and output control is performed based on the detection signal. The on-state voltage of the switching element for switching at a proper speed to make a transition to the steady operation state, and then the duty control switch By shifting the duty of the glow element from the maximum duty to the 50% duty by a ramp function, it is possible to shift to the steady operation continuously, promptly and without generating an overcurrent after the start of the glow discharge of the glow discharge load. .
[0015]
Also, if the output voltage is abnormally low compared to the rated voltage (about 10% of the rated voltage), or if the output current is abnormally large (120 to 150% of the rated current) compared to the rated current, arc discharge occurs. Is determined to have occurred, the output voltage is set to zero volts by turning off the duty control switching element to extinguish the arc discharge, and the glow discharge is returned to normal glow discharge by turning it on again after a certain time.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
3 and 4 show circuit examples of the control device according to the present invention. 3 shows the main circuit section 10 including a DC power supply, and FIG. 4 shows the control circuit section 50.
[0017]
The configuration of the DC power supply of the main circuit unit 10 in FIG. 3 is the same as that shown in FIG. 2, and the same elements are denoted by the same reference numerals. The main circuit section 10 includes a gate driver (GD) 40 for driving the output
[0018]
In FIG. 3, the symbols A, B, C, D, E, and F are given for easy understanding of the connection relation with the circuit of FIG.
[0019]
4 includes a pulse width modulation (PWM)
[0020]
The
[0021]
The on-
[0022]
The
[0023]
The glow discharge start detection signal output from the
[0024]
The output current value and the output voltage value detected by the
[0025]
On the other hand, the
[0026]
The
[0027]
As described above, the
[0028]
Also, after a time T1 measured by the timer 64 from the start of glow discharge detection by the
[0029]
FIG. 6 shows changes in the output voltage and output current of the DC power supply from the start of glow discharge to the transition to steady operation in the control method according to the present invention in relation to load characteristics. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIGS.
[0030]
At the start of discharging, the high-
[0031]
Next, the
[0032]
When the output current exceeds the current limiter setting I max, which the difference between the current limiter setting I max and the current detection value I det by the operation of the
[0033]
Next, when a time T1 elapses after the start of glow discharge detection, the output of the
[0034]
As described above, it is possible to shift to the steady operation continuously and promptly after the start of the glow discharge and without generating an overcurrent.
[0035]
When the glow discharge load shifts to the arc discharge during the steady operation, the
[0036]
In the above embodiments, the case where the output control switching element is an FET has been described. However, instead of the FET, an insulated gate bipolar transistor in which a MOSFET and a bipolar transistor are combined into one chip may be used.
[0037]
Although two duty control switching elements are used, three or more switching elements can be used.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the control device and the method of the present invention, in the DC power supply for a glow discharge load, it is possible to shift to the steady operation continuously, promptly, and without generating an overcurrent after the start of the glow discharge. it can. Further, when an arc discharge is generated, it is possible to detect the arc discharge and promptly shift to the glow discharge.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing current-voltage characteristics of glow discharge.
FIG. 2 is a circuit diagram of a DC power supply for a sputtering apparatus.
FIG. 3 is a circuit diagram of a circuit unit including a DC power supply.
FIG. 4 is a circuit diagram of a control circuit unit.
FIG. 5 is a detailed diagram of a detection unit.
FIG. 6 is a diagram showing changes in the output voltage and output current of the DC power supply from the start of glow discharge to the transition to steady operation in the control method according to the present invention in relation to load characteristics.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10
Claims (11)
前記出力制御用スイッチング素子のオン時間を制御するための定電流制御信号を出力する定電流調節器と、
前記負荷装置の定格から定まる最大電流値を電流リミッタ設定値として、前記直流電源の出力電流の検出値と比較して、前記検出値が前記電流リミッタ設定値を超えるときのみその差を増幅して出力する増幅回路と、
前記直流電源の出力電流が過電流にならないように、前記定電流調節器の出力から、前記増幅回路の出力を減算する減算回路と、
前記直流電源の出力電流および出力電圧から、少なくともグロー放電開始を検出する検出回路と、
グロー放電開始の検出を示す検出信号で、前記出力制御用スイッチング素子のオン電圧を所定の速さで下げるように制御するオン電圧制御回路とを備え、
前記出力制御用スイッチング素子のオン電圧が下がると、前記出力制御用スイッチング素子のインピーダンスが下がり、前記直流電源の出力電流が増大することにより、前記グロー放電負荷装置を、連続的、速やかに、かつ過電流を発生させることなく、グロー放電開始状態から定常運転状態に移行させることを特徴とする直流電流の制御装置。A DC power supply for supplying main power to the glow discharge load device, a plurality of secondary rectifiers for supplying DC, a maximum duty at the start of discharge of the glow discharge load device, and 50% during normal operation. A plurality of duty control switching elements for supplying power to each of the secondary rectifiers, which are operated at a duty and a phase difference of 90 degrees, and power supplied to the duty control switching elements. For controlling the output of the DC power supply by controlling, in a DC power supply control device comprising an ON-time and ON-voltage variable output control switching element,
A constant current regulator that outputs a constant current control signal for controlling the on time of the output control switching element,
The maximum current value determined from the rating of the load device as a current limiter set value, compared with the detected value of the output current of the DC power supply, amplifying the difference only when the detected value exceeds the current limiter set value An output amplifier circuit,
A subtraction circuit that subtracts the output of the amplifying circuit from the output of the constant current regulator so that the output current of the DC power supply does not become an overcurrent .
From the output current and output voltage of the DC power supply, a detection circuit that detects at least the start of glow discharge,
An on-voltage control circuit that controls the on-voltage of the output control switching element to decrease at a predetermined speed with a detection signal indicating the detection of the start of glow discharge,
When the ON voltage of the output control switching element decreases, the impedance of the output control switching element decreases, and the output current of the DC power supply increases, so that the glow discharge load device is continuously, promptly, and A DC current control device for shifting from a glow discharge start state to a steady operation state without generating an overcurrent.
前記負荷装置の定格から定まる最大電流値を電流リミッタ設定値として、前記直流電源の出力電流の検出値と比較して検出値が設定値を超えるときのみその差を増幅して出力し、前記出力制御用スイッチング素子のオン時間を制御するための定電流制御信号から、前記増幅された出力を減算することによって出力電流が過電流にならないように制御すると同時に、出力電流および出力電圧からグロー放電開始を検出し、その検出信号で前記出力制御用スイッチング素子のオン電圧を所定の速さで下げることにより前記出力制御用スイッチング素子のインピーダンスを下げて前記直流電源の出力電流を増大させるという手順によって定常運転状態に移行させることを特徴とする直流電源の制御方法。A DC power supply for supplying main power to the glow discharge load device, a plurality of secondary rectifiers for supplying DC, a maximum duty at the start of discharge of the glow discharge load device, and 50% during normal operation. A plurality of duty control switching elements for supplying power to each of the secondary rectifiers, which are operated at a duty and a phase difference of 90 degrees, and power supplied to the duty control switching elements. By controlling, a control method of a DC power supply including an on-time and an on-voltage for controlling an output of the DC power supply, and a variable output control switching element.
The maximum current value determined from the rating of the load device as a current limiter set value, compared with the detected value of the output current of the DC power supply, and only when the detected value exceeds the set value, amplifies the difference and outputs the amplified value. By subtracting the amplified output from the constant current control signal for controlling the ON time of the control switching element, the output current is controlled so as not to be an overcurrent, and at the same time, the glow discharge is started from the output current and the output voltage. And the detection signal reduces the on-voltage of the output control switching element at a predetermined speed, thereby lowering the impedance of the output control switching element and increasing the output current of the DC power supply. A method for controlling a DC power supply, wherein the method is shifted to an operation state.
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