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문제 정의
- 본 연구에서는 간단한 구조로 역전압을 부하에 인가할 수 있는 플라즈마 스퍼터용 트랜스포머형 비대칭 DC전원장치에 관한 연구를 진행하였다. 기존의 트랜스포머형 비대칭 전원장치는 트랜스포머에 축적된 자기 에너지의 순환으로 인하여 역전압이 인가되는 비율에 따라 출력 전압이 승압되는 문제가 있으며 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 자기 에너지 반환회로를 도입한 새로운 형태의 비대칭 DC전원 장치를 구성하였다. 새롭게 구성된 DC전원장치는 구조가 간단하고 출력전압의 제어가 용이한 장점이 있으며 특히 트랜스포머의 크기를 크게 줄일 수 있기 때문에 전원장치의 소형화가 가능하다.
- 본 연구에서는 간단한 구조로 역전압을 부하에 인가할 수 있는 플라즈마 스퍼터용 트랜스포머형 비대칭 DC전원장치에 관한 연구를 진행하였다. 기존의 트랜스포머형 비대칭 전원장치는 트랜스포머에 축적된 자기 에너지의 순환으로 인하여 역전압이 인가되는 비율에 따라 출력 전압이 승압되는 문제가 있으며 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 자기 에너지 반환회로를 도입한 새로운 형태의 비대칭 DC전원 장치를 구성하였다.
- 본 연구에서는 스퍼터용 플라즈마 증착장비의 아크방지를 위한 비대칭 펄스형 DC전원장치에 대하여 연구를 진행하였으며, 단일전원으로 비대칭 펄스를 발생시킬 수 있는 새로운 트랜스포머형 전원장치를 제안하였다. 제안된 전원장치에서 에너지 반환회로를 부가하여 주 회로의 인덕턴스를 크게 줄임으로써 제어 동특성을 높이고 안정적인 전압 제어가 가능하도록 하였으며 역전압 인가시간에 따른 비선형적인 승압 효과를 억제하였다.
- 위에서 언급한 바와 같이 트랜스포머의 상호인덕턴스를 작게 설계하는 경우에는 Q1의 도통구간 동안 1차측에 축적된 에너지를 회수하는 회로가 필수적으로 구성되어야 한다. 본 연구에서는 트랜스포머에 축적된 에너지를 전원에 반환함으로써 안정된 출력전압을 유지하고 승압 현상을 억제할 수 있는 새로운 형태의 비대칭 펄스형 DC전원장치를 제안한다.
- 위 축소 실험을 통하여 시뮬레이션과 동일한 형태의 전압이 출력됨을 확인할 수 있다. 축소모델로 실험한 이유는 무었보다 800V급의 고압을 학교 실험실에서 다루기 어렵기 때문에 그 구현 가능성만을 확인하고자 함이었다. 공칭전압이 800V인 실제 전원장치에서는 부하에 일정한 전력을 공급하고 아크를 억제하기 위하여 약 600∼1000V범위의 가변전압이 출력된다.
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