JP5778463B2

JP5778463B2 - Power supply

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Publication number: JP5778463B2
Application number: JP2011092660A
Authority: JP
Inventors: 康希中原; 中村　雄一; 雄一中村; 和之指田
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2031-04-19
Also published as: JP2012226930A

Description

本発明は、例えば、半導体ウェハ、磁気ディスク、液晶パネル等のターゲットに対し、スパッタによる成膜を形成するための成膜製造装置の真空チャンバ等に使用されるプラズマ発生用等の電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device for generating plasma used in a vacuum chamber of a film production apparatus for forming a film by sputtering on a target such as a semiconductor wafer, a magnetic disk, or a liquid crystal panel. It is.

従来のプラズマ発生用等の電源装置は、例えば、下記の特許文献２、３に記載されているように、直流（以下「ＤＣ」という。）の入力電力をスイッチングして高電圧のＤＣ電力に変換し、このＤＣ電力を放電負荷としての成膜製造装置の真空チャンバ等へ与えるコンバータを備えている。コンバータは、例えば、ＤＣ入力電力をスイッチングして交流（以下「ＡＣ」という。）に変換するスイッチング回路と、このスイッチング回路における出力電圧のレベルを変換する変圧器（以下「トランス」という。）と、このトランスの出力電力を整流する整流回路と、この整流回路の出力電力を平滑するインダクタ（Ｌ）及びキャパシタ（Ｃ）からなる平滑回路とにより構成されている。 For example, as described in Patent Documents 2 and 3 below, conventional power supply devices for plasma generation or the like switch high-voltage DC power by switching direct current (hereinafter referred to as “DC”) input power. A converter is provided for converting and supplying this DC power to a vacuum chamber or the like of a film forming apparatus as a discharge load. The converter is, for example, a switching circuit that switches DC input power to convert it into alternating current (hereinafter referred to as “AC”), and a transformer (hereinafter referred to as “transformer”) that converts the level of the output voltage in the switching circuit. The rectifier circuit rectifies the output power of the transformer, and a smoothing circuit including an inductor (L) and a capacitor (C) for smoothing the output power of the rectifier circuit.

真空チャンバ側等では、マグネット部分の配置、カソード表面の状態、絶縁部分の製造方法、ターゲットの品質、スパッタガスの種類等の種々の原因により、プラズマの異常放電が発生することがある。異常放電が発生すると、半導体ウェハ、磁気ディスク等のターゲット上に放電痕を残すことがあり、歩留まりを低下させる。 On the vacuum chamber side or the like, abnormal plasma discharge may occur due to various causes such as the arrangement of the magnet portion, the state of the cathode surface, the manufacturing method of the insulating portion, the quality of the target, the type of sputtering gas, and the like. When abnormal discharge occurs, discharge traces may be left on a target such as a semiconductor wafer or a magnetic disk, thereby reducing the yield.

異常放電を防止するために、特許文献１の技術では、コンバータ中の平滑回路の出力側に、インダクタ及びキャパシタにより構成されるＬＣ共振回路を接続している。ＬＣ共振回路は、異常放電発生時に共振電流を発生させ、共振時に発生する逆バイアスにより、放電負荷に逆電圧をかけて異常放電を消弧する機能を有している。 In order to prevent abnormal discharge, in the technique of Patent Document 1, an LC resonance circuit composed of an inductor and a capacitor is connected to the output side of the smoothing circuit in the converter. The LC resonance circuit has a function of generating a resonance current when an abnormal discharge occurs, and extinguishing the abnormal discharge by applying a reverse voltage to the discharge load by a reverse bias generated at the time of resonance.

このような出力側にＬＣ共振回路が接続されたプラズマ発生用等の電源装置では、放電負荷において異常放電が発生すると、ＬＣ共振回路の出力端子が短絡状態になる。そのため、従来の異常放電検出回路では、ＬＣ共振回路の出力電圧と出力電流に閾値を用い、出力電圧が閾値以下、且つ出力電流が閾値以上の時には、異常放電が発生したと判定し、その発生回数をカウントすることにより、異常放電の発生の検出と発生回数を検出している。 In such a power source device for generating plasma that has an LC resonance circuit connected to the output side, when an abnormal discharge occurs in the discharge load, the output terminal of the LC resonance circuit is short-circuited. Therefore, the conventional abnormal discharge detection circuit uses threshold values for the output voltage and output current of the LC resonance circuit, and determines that abnormal discharge has occurred when the output voltage is below the threshold and the output current is above the threshold, By counting the number of times, the occurrence of abnormal discharge and the number of occurrences are detected.

特開平８−２２２３９８号公報JP-A-8-222398 特開２００５−１４９７６１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-149761 特開２００７−１６９７１０号公報JP 2007-169710 A

しかしながら、従来のプラズマ発生用等の電源装置における異常放電検出回路では、平滑回路の出力電圧と出力電流を監視し、出力電圧が閾値以下、且つ出力電流が閾値以上の時には、異常放電が発生したと判定し、その発生回数をカウントしているので、以下の（ａ）〜（ｃ）のような課題があった。 However, in an abnormal discharge detection circuit in a conventional power supply device for plasma generation or the like, the output voltage and output current of the smoothing circuit are monitored, and abnormal discharge occurs when the output voltage is below the threshold and the output current is above the threshold. Since the number of occurrences is counted, there are problems such as the following (a) to (c).

（ａ）従来の異常放電検出回路では、例えば、平滑回路中に電流測定用のシャント抵抗を挿入し、このシャント抵抗により、平滑回路の出力電流を検出している。しかし、シャント抵抗は、ＬＣ共振回路の前段に位置する平滑回路中に挿入され、このシャント抵抗により、平滑回路を構成するインダクタとキャパシタのリプル電流（脈動電流）を検出しているので、異常放電時にＬＣ共振回路に発生する共振電流を正しく検出できない。 (A) In a conventional abnormal discharge detection circuit, for example, a shunt resistor for current measurement is inserted in a smoothing circuit, and the output current of the smoothing circuit is detected by the shunt resistor. However, the shunt resistor is inserted in the smoothing circuit located in the previous stage of the LC resonance circuit, and the ripple current (pulsating current) of the inductor and the capacitor constituting the smoothing circuit is detected by this shunt resistor. Sometimes the resonance current generated in the LC resonance circuit cannot be detected correctly.

（ｂ）放電負荷の条件によっては、短時間（例えば、１μｓｅｃ程度）で消滅する自己消弧性の異常放電がある。シャント抵抗により検出される検出電流は微弱なため、演算増幅器（以下「オペアンプ」という。）等でその検出電流を増幅する必要がある。しかし、検出電流をオペアンプ等で増幅した場合、検出結果に遅れ（例えば、１５μｓｅｃ程）が生じ、高速な検出ができない。そのため、自己消弧性の異常放電のように、放電時間が数μｓｅｃと短い場合は、異常放電の発生回数を正しくカウントできないことがある。 (B) Depending on the conditions of the discharge load, there is a self-extinguishing abnormal discharge that disappears in a short time (for example, about 1 μsec). Since the detection current detected by the shunt resistor is weak, it is necessary to amplify the detection current with an operational amplifier (hereinafter referred to as “op-amp”). However, when the detection current is amplified by an operational amplifier or the like, a delay (for example, about 15 μsec) occurs in the detection result, and high-speed detection cannot be performed. Therefore, when the discharge time is as short as several μsec as in the case of self-extinguishing abnormal discharge, the number of occurrences of abnormal discharge may not be counted correctly.

（ｃ）出力電圧は高電圧であるため、回路構成部品の損傷等を防止するために、出力電流及び出力電圧を検出する部分と、異常放電の発生回数をカウントする制御部とを、絶縁しなければならない。そのため、絶縁アンプ等が必要になり、回路が煩雑及び高コストとなる。 (C) Since the output voltage is high, in order to prevent damage to circuit components, the part that detects the output current and output voltage and the control part that counts the number of occurrences of abnormal discharge are insulated. There must be. Therefore, an insulation amplifier or the like is required, and the circuit becomes complicated and expensive.

本発明の電源装置は、ＤＣ入力電圧をスイッチングして一定レベルのＤＣ電圧に変換し、ＤＣ出力電圧を出力するコンバータと、前記コンバータの出力側と放電負荷との間に設けられる第１のインダクタと前記放電負荷に対して並列に接続されるキャパシタとを有し、前記コンバータの前記出力電圧を入力し、前記出力電圧を前記放電負荷へ供給すると共に、前記放電負荷における異常放電の発生時に前記第１のインダクタ及び前記キャパシタにより共振電流を発生して前記放電負荷に逆電圧を印加するＬＣ共振回路と、前記放電負荷と並列になるように前記キャパシタと直列に接続され、前記共振電流のＡＣ成分を検出して電流検出結果を出力する変流器（以下「ＣＴ」という。）と、前記電流検出結果を電圧レベルに変換し、変換された前記電圧レベルが閾値を超えた回数をカウントして前記異常放電の発生回数を検出する異常放電検出回路と、を備えたことを特徴とする。 A power supply apparatus according to the present invention switches a DC input voltage to convert it into a DC voltage of a certain level and outputs a DC output voltage, and a first inductor provided between the output side of the converter and a discharge load and a capacitor connected in parallel to said discharge load and receives the output voltage of the converter, the said output voltage is supplied to the discharge load, in the event of abnormal discharge in the discharge load An LC resonance circuit that generates a resonance current by the first inductor and the capacitor and applies a reverse voltage to the discharge load, and is connected in series with the capacitor so as to be in parallel with the discharge load, and the AC of the resonance current A current transformer (hereinafter referred to as “CT”) that detects a component and outputs a current detection result, and converts the current detection result into a voltage level, And abnormal discharge detection circuit that counts the number of times the serial voltage level exceeds the threshold value for detecting the number of occurrences of the abnormal discharge, characterized by comprising a.

前記異常放電検出回路は、例えば、前記電流検出結果を前記電圧レベルに変換する電圧レベル変換部と、変換された前記電圧レベルを前記閾値と比較し、前記電圧レベルが前記閾値を超えた場合には、前記放電負荷に前記異常放電が発生したと判定して異常放電判定結果を出力する比較部と、前記異常放電判定結果の出力回数をカウントして前記異常放電の前記発生回数を求めるカウント部とを有している。 The abnormal discharge detection circuit compares, for example, a voltage level conversion unit that converts the current detection result into the voltage level, the converted voltage level with the threshold value, and the voltage level exceeds the threshold value. A comparison unit that determines that the abnormal discharge has occurred in the discharge load and outputs an abnormal discharge determination result, and a counting unit that counts the number of times of output of the abnormal discharge determination result to obtain the number of occurrences of the abnormal discharge And have.

本発明の電源装置によれば、コンバータの出力側にＬＣ共振回路が接続されているので、真空チャンバ等の放電負荷の異常放電によりＬＣ共振回路の出力端子が短絡状態になって共振電流が発生する。この時の共振電流のＡＣ成分を、放電負荷と並列になるようにキャパシタと直列に接続されたＣＴにより検出し、異常放電検出回路によって異常放電の発生回数をカウントしているので、次の（１）、（２）のような効果がある。 According to the power supply device of the present invention, since the LC resonance circuit is connected to the output side of the converter, the output terminal of the LC resonance circuit is short-circuited due to abnormal discharge of a discharge load such as a vacuum chamber, and a resonance current is generated. To do. The AC component of the resonance current at this time is detected by CT connected in series with the capacitor so as to be in parallel with the discharge load, and the number of occurrences of abnormal discharge is counted by the abnormal discharge detection circuit. There are effects as in 1) and (2).

（１）異常放電時にＬＣ共振回路に発生する共振電流を、高速で、且つ正確に検出できるので、異常放電の発生回数を精度良くカウントできる。そのため、カウント回数に対するメンテナンス時期を各成膜製造装置等にて設定することにより、放電負荷のメンテナンス時期を的確に検知することができる。 (1) Since the resonance current generated in the LC resonance circuit at the time of abnormal discharge can be detected at high speed and accurately , the number of occurrences of abnormal discharge can be accurately counted. Therefore, it is possible to accurately detect the maintenance time of the discharge load by setting the maintenance time with respect to the number of counts in each film forming manufacturing apparatus or the like.

（２）ＣＴにより共振電流を検出しているので、電源出力部に対してＣＴのみで絶縁が図れる。そのため、回路構成が簡単になって低コスト化が可能になる。 (2) Since the resonance current is detected by CT, it is possible to insulate the power supply output unit only by CT. Therefore, the circuit configuration is simplified and the cost can be reduced.

図１は本発明の実施例１における電源装置を示す概略の構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a power supply device according to a first embodiment of the present invention. 図２は図１（ｂ）中のＬＣ共振回路３０及び異常放電検出回路６０の構成例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the LC resonance circuit 30 and the abnormal discharge detection circuit 60 in FIG. 図３は図１（ｂ）中のスイッチング回路２３内のＮＭＯＳ２３ａ〜２３ｄにおけるドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを示す動作波形図である。FIG. 3 is an operation waveform diagram showing the drain-source voltage Vds in the NMOSs 23a to 23d in the switching circuit 23 in FIG. 図４は従来の異常放電検出回路における異常放電発生回数のカウント方法を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing a method of counting the number of occurrences of abnormal discharge in a conventional abnormal discharge detection circuit. 図５は図２の異常放電発生時の出力電圧、出力電流（共振電流）及び異常放電判定結果を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing the output voltage, output current (resonant current), and abnormal discharge determination result when the abnormal discharge occurs in FIG. 図６は図２の自己消弧性の異常放電発生時の出力電圧、出力電流（共振電流）及び異常放電判定結果を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing the output voltage, output current (resonant current), and abnormal discharge determination result when the self-extinguishing abnormal discharge of FIG. 2 occurs. 図７は本発明の実施例２におけるＬＣ共振回路及び異常放電検出回路の構成例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the LC resonance circuit and the abnormal discharge detection circuit according to the second embodiment of the present invention.

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。 Modes for carrying out the present invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments when read in light of the accompanying drawings. However, the drawings are only for explanation and do not limit the scope of the present invention.

（実施例１の構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１における電源装置（例えば、プラズマ発生用の電源装置）を示す概略の構成図であり、同図（ａ）は電源装置全体の構成ブロック図、更に、同図（ｂ）は同図（ａ）中のコンバータ、ＬＣ共振回路及び異常放電検出回路の回路図である。 (Configuration of Example 1)
FIGS. 1A and 1B are schematic configuration diagrams showing a power supply device (for example, a power supply device for generating plasma) in Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1A is a configuration of the entire power supply device. Further, FIG. 2B is a circuit diagram of the converter, the LC resonance circuit, and the abnormal discharge detection circuit in FIG.

図１（ａ）に示すように、本実施例１のプラズマ発生用の電源装置は、ＡＣ電圧（例えば、３φ２００Ｖ）Ｖｉｎを入力する入力ラインフィルタ１を有している。入力ラインフィルタ１は、入力されるＡＣ電圧Ｖｉｎのノイズを除去する回路であり、インダクタ及びキャパシタ等により構成されている。入力ラインフィルタ１の出力側には、整流突防回路１０を介して、コンパレータ２０が接続されている。 As shown in FIG. 1A, the plasma generating power supply apparatus according to the first embodiment includes an input line filter 1 for inputting an AC voltage (for example, 3φ200V) Vin. The input line filter 1 is a circuit that removes noise from the input AC voltage Vin, and includes an inductor, a capacitor, and the like. A comparator 20 is connected to the output side of the input line filter 1 via a rectifying anti-impact circuit 10.

整流突防回路１０は、後段のコンパレータ２０内における入力キャパシタの初充電及びＤＣ化を行う回路であり、入力ラインフィルタ１の出力側に接続された整流部１１と、この整流部１１の出力側に接続された突入電流防止部１２とを有している。突入電流防止部１２は、整流部１１に対して直列に接続された１つ又は複数の過電流抑制用の抵抗１２ａ，１２ｂと、この抵抗１２ａ，１２ｂに対して並列に接続されたＭＯＳトランジスタ等のスイッチング素子１２ｃとを有している。 The rectifying and blocking circuit 10 is a circuit that performs initial charging and DC conversion of the input capacitor in the comparator 20 at the subsequent stage. The rectifying unit 11 connected to the output side of the input line filter 1 and the output side of the rectifying unit 11 And an inrush current preventing portion 12 connected to the. The inrush current prevention unit 12 includes one or a plurality of overcurrent suppressing resistors 12a and 12b connected in series to the rectifying unit 11, a MOS transistor connected in parallel to the resistors 12a and 12b, and the like. Switching element 12c.

整流部１１は、入力ラインフィルタ１の出力電圧を全波整流する回路であり、例えば、ブリッジ接続された４つの整流用ダイオードにより構成され、この出力側に、突入電流防止部１２が接続されている。突入電流防止部１２において、抵抗１２ａ，１２ｂは、電源投入時における整流部１１の出力電流を抑制するものである。スイッチング素子１２ｃは、電源投入時にオフ状態となり、整流部１１の出力電流を抵抗１２ａ，１２ｂを通してコンバータ２０内の入力キャパシタへ供給させ、その入力キャパシタの充電後にオン状態になって抵抗１２ａ，１２ｂ間を短絡するものである。 The rectifying unit 11 is a circuit for full-wave rectifying the output voltage of the input line filter 1. The rectifying unit 11 includes, for example, four rectifying diodes connected in a bridge, and an inrush current preventing unit 12 is connected to the output side. Yes. In the inrush current preventing unit 12, the resistors 12a and 12b suppress the output current of the rectifying unit 11 when the power is turned on. The switching element 12c is turned off when the power is turned on, supplies the output current of the rectifying unit 11 to the input capacitor in the converter 20 through the resistors 12a and 12b, turns on after charging the input capacitor, and turns on between the resistors 12a and 12b. Are short-circuited.

コンバータ２０は、突入電流防止部１２のＤＣ出力電圧を入力し、このＤＣ入力電圧をスイッチングして一定レベルのＤＣ電圧に変換し、ＤＣ出力電圧を出力する回路であり、この出力側に、ＬＣ共振回路３０が接続されている。ＬＣ共振回路３０は、コンバータ２０のＤＣ出力電圧を入力し、このＤＣ出力電圧を放電負荷（例えば、成膜製造装置の真空チャンバ）４０へ供給すると共に、その放電負荷４０における異常放電の発生時に共振電流を発生して放電負荷４０に逆電圧を印加し、その異常放電を消弧するための回路である。 The converter 20 is a circuit that inputs the DC output voltage of the inrush current prevention unit 12, switches the DC input voltage to convert the DC input voltage into a constant level DC voltage, and outputs the DC output voltage. A resonance circuit 30 is connected. The LC resonance circuit 30 receives the DC output voltage of the converter 20 and supplies the DC output voltage to a discharge load (for example, a vacuum chamber of a film forming apparatus) 40, and when an abnormal discharge occurs in the discharge load 40. This circuit generates a resonance current, applies a reverse voltage to the discharge load 40, and extinguishes the abnormal discharge.

整流突防回路１０内のスイッチング素子１２ｃ、及びコンバータ２０内のスイッチング素子は、制御部５０の制御によってオン／オフ動作を行う構成になっている。即ち、制御部５０は、ＬＣ共振回路３０の出力電圧又は出力電流に基づき、その出力電圧が一定となるように、又は、その出力電圧が０〜１０００Ｖ程度の定電圧、あるいは放電負荷４０に応じて定電力となるように、スイッチング素子１２ｃ及びコンバータ２０内のスイッチング素子をオン／オフ制御を行う機能を有している。 The switching element 12 c in the rectifying and blocking circuit 10 and the switching element in the converter 20 are configured to perform an on / off operation under the control of the control unit 50. That is, the control unit 50 makes the output voltage constant based on the output voltage or output current of the LC resonance circuit 30, or according to the constant voltage of about 0 to 1000V or the discharge load 40. The switching element 12c and the switching element in the converter 20 have a function of performing on / off control so that constant power is obtained.

図１（ｂ）に示すように、コンバータ２０は、入力電圧Ｖ１用の入力端子２１ａ，２１ｂ、入力キャパシタ（例えば、電解コンデンサ）２２、スイッチング回路２３、トランス２４、整流回路２５、及び平滑回路２６を有し、これらが縦続接続されている。 As shown in FIG. 1B, the converter 20 includes input terminals 21a and 21b for an input voltage V1, an input capacitor (for example, electrolytic capacitor) 22, a switching circuit 23, a transformer 24, a rectifier circuit 25, and a smoothing circuit 26. Are connected in cascade.

入力端子２１ａ，２１ｂは、突入電流防止部１２から与えられるＤＣ入力電圧Ｖ１を入力する端子であり、これには、電解コンデンサ２２を介してスイッチング回路２３が接続されている。スイッチング回路２３は、ブリッジ接続された４つのスイッチング素子（例えば、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ、以下「ＮＭＯＳ」という。）２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄにより、ＤＣ入力電圧Ｖ１をスイッチングしてＡＣ電圧に変換する回路であり、この出力側に、トランス２４が接続されている。 The input terminals 21 a and 21 b are terminals for inputting a DC input voltage V <b> 1 provided from the inrush current prevention unit 12, and a switching circuit 23 is connected to the terminals via an electrolytic capacitor 22. The switching circuit 23 switches the DC input voltage V1 to an AC voltage by switching four bridge-connected switching elements (for example, N-channel MOS transistors, hereinafter referred to as “NMOS”) 23a, 23b, 23c, and 23d. A transformer 24 is connected to the output side.

トランス２４は、スイッチング回路２３から出力されるＡＣ出力電圧の電圧レベルを変換するものであり、スイッチング回路２３の出力側に接続された１次巻数ｎ１の１次巻線２４ａと、２次巻数ｎ２の２次巻線２４ｂとを有している。２次巻線２４ｂには、整流回路２５が接続されている。 The transformer 24 converts the voltage level of the AC output voltage output from the switching circuit 23. The transformer 24 converts the primary winding 24a of the primary winding n1 connected to the output side of the switching circuit 23 and the secondary winding n2. Secondary winding 24b. A rectifier circuit 25 is connected to the secondary winding 24b.

整流回路２５は、２次巻線２４ｂのＡＣ出力電圧を全波整流する回路であり、ブリッジ接続された４つの整流用ダイオード２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄにより構成され、この出力側に、平滑回路２６が接続されている。平滑回路２６は、整流回路２５のＤＣ出力電圧を平滑する回路であり、ダイオード２５ｃのカソードとダイオード２５ｄのアノードとの間に直列に接続された第２のインダクタ２６ａ及びキャパシタ２６ｂにより構成されている。キャパシタ２６ｂとダイオード２５ｄのアノードとの間には、電流測定用のシャント抵抗２６ｃが接続されている。 The rectifier circuit 25 is a circuit for full-wave rectifying the AC output voltage of the secondary winding 24b, and is constituted by four bridge-connected rectifier diodes 25a, 25b, 25c, and 25d. 26 is connected. The smoothing circuit 26 is a circuit that smoothes the DC output voltage of the rectifier circuit 25, and includes a second inductor 26a and a capacitor 26b connected in series between the cathode of the diode 25c and the anode of the diode 25d. . A shunt resistor 26c for current measurement is connected between the capacitor 26b and the anode of the diode 25d.

平滑回路２６の出力側には、ＬＣ共振回路３０が接続されている。ＬＣ共振回路３０は、第２のインダクタ２６ａとＤＣ出力電圧Ｖｏｕｔ用の出力端子３２ａとの間に接続された第１のインダクタ３１と、平滑回路２６内のキャパシタ２６ｂと、グランドＧＮＤ側の出力端子３２ｂとにより構成されている。このＬＣ共振回路３０の出力端子３２ａ，３２ｂには、放電負荷４０が接続される。 An LC resonance circuit 30 is connected to the output side of the smoothing circuit 26. The LC resonance circuit 30 includes a first inductor 31 connected between the second inductor 26a and the output terminal 32a for the DC output voltage Vout, a capacitor 26b in the smoothing circuit 26, and an output terminal on the ground GND side. 32b. A discharge load 40 is connected to the output terminals 32 a and 32 b of the LC resonance circuit 30.

ＬＣ共振回路３０内において、キャパシタ２６ｂとグランドＧＮＤ側の出力端子３２ｂとの間には、共振電流検出用のＣＴ５９が接続されている。ＣＴ５９は、放電負荷４０における異常放電の発生時にＬＣ共振回路３０に生じる共振電流のＡＣ成分を検出して電流検出結果を出力するものであり、これには、異常放電検出回路６０が接続されている。異常放電検出回路６０は、ＣＴ５９の電流検出結果を電圧レベルに変換し、この変換された電圧レベルが閾値を超えた回数をカウントして放電負荷４０における異常放電の発生回数を検出する回路である。 In the LC resonance circuit 30, a CT 59 for detecting a resonance current is connected between the capacitor 26b and the output terminal 32b on the ground GND side. The CT 59 detects the AC component of the resonance current generated in the LC resonance circuit 30 when an abnormal discharge occurs in the discharge load 40 and outputs a current detection result, to which the abnormal discharge detection circuit 60 is connected. Yes. The abnormal discharge detection circuit 60 is a circuit that detects the number of occurrences of abnormal discharge in the discharge load 40 by converting the current detection result of the CT 59 into a voltage level and counting the number of times the converted voltage level exceeds a threshold value. .

図２は、図１（ｂ）中のＬＣ共振回路３０及び異常放電検出回路６０の構成例を示す回路図である。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the LC resonance circuit 30 and the abnormal discharge detection circuit 60 in FIG.

異常放電検出回路６０は、電圧レベル変換部（例えば、抵抗）６１と、比較部（例えば、電圧比較器であるコンパレータ）６２と、カウント部（例えば、マイクロコンピュータ、以下「マイコン」という。）６３とにより構成されている。 The abnormal discharge detection circuit 60 includes a voltage level conversion unit (for example, a resistor) 61, a comparison unit (for example, a comparator that is a voltage comparator) 62, and a count unit (for example, a microcomputer, hereinafter referred to as “microcomputer”) 63. It is comprised by.

抵抗６１は、ＣＴ５９の２つの出力端子間に接続され、そのＣＴ５９の電流検出結果を電圧レベルに変換するものであり、この出力側に、コンパレータ６２が接続されている。コンパレータ６２は、抵抗６１により変換された電圧レベルを閾値（例えば、閾値電圧）Ｖｒｅｆ）と比較し、その電圧レベルが閾値電圧Ｖｒｅｆを超えた場合には、放電負荷４０に異常放電が発生したと判定して異常放電判定結果を出力する回路であり、この出力側に、マイコン６３が接続されている。マイコン６３は、コンパレータ６２からの異常放電判定結果の出力回数をカウントして前記異常放電の発生回数を求める機能を有している。 The resistor 61 is connected between the two output terminals of the CT 59 and converts the current detection result of the CT 59 into a voltage level. A comparator 62 is connected to the output side. The comparator 62 compares the voltage level converted by the resistor 61 with a threshold value (for example, threshold voltage) Vref), and when the voltage level exceeds the threshold voltage Vref, an abnormal discharge has occurred in the discharge load 40. This circuit determines and outputs an abnormal discharge determination result. A microcomputer 63 is connected to the output side. The microcomputer 63 has a function of obtaining the number of occurrences of the abnormal discharge by counting the number of outputs of the abnormal discharge determination result from the comparator 62.

（電源装置の全体の動作）
図１（ａ）において、３φ２００ＶのＡＣ電圧Ｖｉｎが入力ラインフィルタ１に入力されると、そのＡＣ電圧Ｖｉｎのノイズが、入力ラインフィルタ１にて除去され、ノイズが除去されたＡＣ電圧Ｖｉｎが整流突防回路１０へ入力される。整流突防回路１０に入力されたＡＣ電圧Ｖｉｎは、整流部１１にて全波整流される。この際、制御部５０の制御により、突入電流防止部１２内のスイッチング素子１２ｃがオフ状態になっている。そのため、整流後のＤＣ電流により、突入電流防止部１２内の抵抗１２ａ，１２ｂを介して、図１（ｂ）に示すコンバータ２０内の入力側電解コンデンサ２２が初期充電される。電解コンデンサ２２への大きな突入電流は、抵抗１２ａ，１２ｂにより抑制される。 (Overall operation of the power supply unit)
In FIG. 1A, when an AC voltage Vin of 3φ200V is input to the input line filter 1, noise of the AC voltage Vin is removed by the input line filter 1, and the AC voltage Vin from which noise has been removed is rectified. It is input to the rush prevention circuit 10. The AC voltage Vin input to the rectifying and preventing circuit 10 is full-wave rectified by the rectifying unit 11. At this time, under the control of the control unit 50, the switching element 12c in the inrush current prevention unit 12 is in an OFF state. Therefore, the input side electrolytic capacitor 22 in the converter 20 shown in FIG. 1B is initially charged by the DC current after rectification through the resistors 12a and 12b in the inrush current prevention unit 12. A large inrush current to the electrolytic capacitor 22 is suppressed by the resistors 12a and 12b.

電解コンデンサ２２の充電完了後、制御部５０の制御によってスイッチング素子１２ｃがオン状態になり、整流部１１にて整流されたＤＣ電圧が、オン状態のスイッチング素子１２ｃを通して、コンバータ２０へ入力される。コンバータ２０に入力されたＤＣ電圧は、一定レベルのＤＣ電圧に変換され、ＬＣ共振回路３０を介して、放電負荷４０へ供給される。これにより、放電負荷４０が所定の動作を行う。 After charging of the electrolytic capacitor 22 is completed, the switching element 12c is turned on under the control of the control unit 50, and the DC voltage rectified by the rectifying unit 11 is input to the converter 20 through the switching element 12c in the on state. The DC voltage input to the converter 20 is converted into a constant level DC voltage and supplied to the discharge load 40 via the LC resonance circuit 30. Thereby, the discharge load 40 performs a predetermined operation.

（コンバータ及びＬＣ共振回路の動作）
図１（ｂ）のコンバータ２０において、スイッチング回路２３内のＮＭＯＳ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、制御部５０によりオン／オフ制御され、例えば、数十ｋＨｚにてオン／オフ動作を繰り返し、高周波のＡＣ電圧を作る。この高周波のＡＣ電圧は、トランス２４により電圧レベルが変換され、整流回路２５により全波整流された後、平滑回路２６のインダクタ２６ａ及びキャパシタ２６ｂにより平滑される。平滑されたＤＣ電圧Ｖｏｕｔは、ＬＣ共振回路３０を介して、出力端子３２ａ，３２ｂから出力され、放電負荷４０へ供給される。 (Operation of converter and LC resonance circuit)
In the converter 20 of FIG. 1B, the NMOSs 23a, 23b, 23c, and 23d in the switching circuit 23 are on / off controlled by the control unit 50. For example, the on / off operation is repeated at several tens of kHz, Create an AC voltage. The high-frequency AC voltage is converted in voltage level by the transformer 24 and full-wave rectified by the rectifier circuit 25, and then smoothed by the inductor 26 a and the capacitor 26 b of the smoothing circuit 26. The smoothed DC voltage Vout is output from the output terminals 32 a and 32 b via the LC resonance circuit 30 and supplied to the discharge load 40.

図３は、図１（ｂ）中のスイッチング回路２３内のＮＭＯＳ２３ａ〜２３ｄにおけるドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを示す動作波形図である。 FIG. 3 is an operation waveform diagram showing the drain-source voltage Vds in the NMOSs 23a to 23d in the switching circuit 23 in FIG.

制御部５０の制御により、ＮＭＯＳ２３ａ，２３ｄがオン状態になると、突入電流防止部１２から供給されたＤＣ入力電圧Ｖｉｎが、入力端子２１ａ→ＮＭＯＳ２３ａ→トランス２４の１次巻線２４ａ→ＮＭＯＳ２３ｄ→入力端子２１ｂの経路で印加され、１次巻線２４ａが励磁される。又、制御部５０の制御により、ＮＭＯＳ２３ｂ，２３ｃがオン状態になると、突入電流防止部１２から供給されたＤＣ入力電圧Ｖｉｎが、入力端子２１ａ→ＮＭＯＳ２３ｃ→トランス２４の１次巻線２４ａ→ＮＭＯＳ２３ｂ→入力端子２１ｂの経路で印加され、前記とは逆向きに１次巻線２４ａが励磁される。 When the NMOSs 23a and 23d are turned on by the control of the control unit 50, the DC input voltage Vin supplied from the inrush current prevention unit 12 is changed from the input terminal 21a → the NMOS 23a → the primary winding 24a of the transformer 24 → the NMOS 23d → the input terminal. The primary winding 24a is excited by being applied through the path 21b. When the NMOSs 23b and 23c are turned on by the control of the control unit 50, the DC input voltage Vin supplied from the inrush current preventing unit 12 is changed from the input terminal 21a → NMOS 23c → the primary winding 24a of the transformer 24 → NMOS 23b → Applied through the path of the input terminal 21b, the primary winding 24a is excited in the opposite direction.

制御部５０の制御により、ＮＭＯＳ２３ａ，２３ｄとＮＭＯＳ２３ｂ，２３ｃとが交互にオン／オフ動作を繰り返すことにより、ＤＣ入力電圧ＶｉｎがＡＣ電圧に変換され、トランス２４を介してＤＣ的な絶縁が行われ、このトランス２４の２次巻線２４ｂ側にエネルギーが伝達される。伝達されたエネルギーは、整流回路２５で整流され、平滑回路２６にて平滑された後、出力端子３２ａ，３２ｂからＤＣ出力電圧Ｖｏｕｔが出力されて放電負荷４０に供給される。 Under the control of the control unit 50, the NMOSs 23a and 23d and the NMOSs 23b and 23c are alternately turned on / off, whereby the DC input voltage Vin is converted into an AC voltage, and DC insulation is performed via the transformer 24. The energy is transmitted to the secondary winding 24b side of the transformer 24. The transmitted energy is rectified by the rectifier circuit 25 and smoothed by the smoothing circuit 26, and then the DC output voltage Vout is output from the output terminals 32 a and 32 b and supplied to the discharge load 40.

この際、制御部５０の制御により、ＮＭＯＳ２３ａ，２３ｂに対してＮＭＯＳ２３ｃ，２３ｄの位相θ１，θ２を変化させることにより、トランス２４に励磁される時間ｔ１，ｔ２が変化し、出力電圧Ｖｏｕｔが一定となるように制御される。 At this time, by controlling the control unit 50, the phases .theta.1 and .theta.2 of the NMOSs 23c and 23d are changed with respect to the NMOSs 23a and 23b, so that the times t1 and t2 excited in the transformer 24 change and the output voltage Vout is constant. It is controlled to become.

出力電圧Ｖｏｕｔは、次式（１）にて表される。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×Ｄ×ｎ２／ｎ１・・・（１）
但し、デューティ；Ｄ＝ｔ１／ｆ＝ｔ２／ｆ
ｎ１；トランス２４の１次巻数
ｎ２；トランス２４の２次巻数
ｆ；ＮＭＯＳ２３ａ〜２３ｄのオン／オフ周波数 The output voltage Vout is expressed by the following equation (1).
Vout = Vin × D × n2 / n1 (1)
However, duty: D = t1 / f = t2 / f
n1: the number of primary turns of the transformer 24
n2: Secondary winding number of transformer 24
f; NMOS 23a to 23d on / off frequency

放電負荷４０に異常放電が発生した場合には、出力端子３２ａ，３２ｂ間が短絡状態になる。すると、ＬＣ共振回路３０のインダクタ３１及びキャパシタ２６ｂにより、共振電流が発生する。この時に発生する逆バイアスにより、放電負荷４０に逆電圧が印加されるので、異常放電が消弧する。 When abnormal discharge occurs in the discharge load 40, the output terminals 32a and 32b are short-circuited. Then, a resonance current is generated by the inductor 31 and the capacitor 26b of the LC resonance circuit 30. Since a reverse voltage is applied to the discharge load 40 due to the reverse bias generated at this time, the abnormal discharge is extinguished.

（異常放電検出回路の動作）
図４は、従来の異常放電検出回路における異常放電発生回数のカウント方法を示す波形図である。 (Operation of abnormal discharge detection circuit)
FIG. 4 is a waveform diagram showing a method of counting the number of occurrences of abnormal discharge in a conventional abnormal discharge detection circuit.

図４において、横軸は時間軸（２０μｓｅｃ／ｄｉｖ（目盛））、縦軸のＶｏｕｔは出力電圧（２００Ｖ（ボルト）／ｄｉｖ）、Ｉｏｕｔは出力電流（５Ａ（アンペア）／ｄｉｖ）、Ｖｄは検出電圧（５Ｖ／ｄｉｖ）、及びＩｄは検出電流（５Ａ／ｄｉｖ）である。 In FIG. 4, the horizontal axis is the time axis (20 μsec / div (scale)), the vertical axis Vout is the output voltage (200 V (volts) / div), Iout is the output current (5 A (amperes) / div), and Vd is the detection The voltage (5 V / div) and Id are the detection current (5 A / div).

図２において、シャント抵抗２６ｃに対して図示しない電圧計を接続し、シャント抵抗２６ｃの抵抗値Ｒと電圧計の電圧値Ｖとから、シャント抵抗２６ｃを流れる電流値Ｉ（＝Ｖ／Ｒ）を検出できる。従来の異常放電検出回路では、例えば、シャント抵抗２６ｃを用いて出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔを監視し、図４に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔがある閾値（例えば、１５０Ｖ）以下、且つ出力電流Ｉｏｕｔがある閾値（例えば、１．２Ａ以上の時に、放電負荷４０で異常放電が発生したと判定し、この判定結果をカウントして異常放電の発生回数を求めている。 In FIG. 2, a voltmeter (not shown) is connected to the shunt resistor 26c, and the current value I (= V / R) flowing through the shunt resistor 26c is determined from the resistance value R of the shunt resistor 26c and the voltage value V of the voltmeter. It can be detected. In the conventional abnormal discharge detection circuit, for example, the output voltage Vout and the output current Iout are monitored using the shunt resistor 26c, and as shown in FIG. 4, the output voltage Vout is less than a certain threshold (for example, 150V) and the output current When Iout is a certain threshold value (for example, 1.2 A or more), it is determined that an abnormal discharge has occurred in the discharge load 40, and the determination result is counted to determine the number of occurrences of abnormal discharge.

つまり、従来のカウント方法では、検出部としてのシャント抵抗２６ｃで出力電流Ｉｏｕｔを検出しているが、その検出部がＬＣ共振回路３０の外の平滑回路２６内にあるため、インダクタ２６ａとキャパシタ２６ｂのリプル電流を検出しており、異常放電時に発生するＬＣ共振回路３０の共振電流を正しく検出できない。しかも、シャント抵抗２６ｃを用いた検出電流Ｉｄは微弱なため、オペアンプ等で増幅した場合、１５μｓｅｃ程の遅れが発生する。そのため、高速な検出ができず、異常放電が数μｓｅｃと短い場合には、異常放電の発生回数をカウントできないことがある。その上、出力電圧Ｖｏｕｔが高電圧のため、出力電流Ｉｏｕｔ及び出力電圧Ｖｏｕｔを検出する検出部と、カウントを行う制御部とを絶縁しなければならないが、そのために絶縁アンプ等が必要になるので、回路構成が煩雑で、コスト高になる。 In other words, in the conventional counting method, the output current Iout is detected by the shunt resistor 26c as the detection unit. However, since the detection unit is in the smoothing circuit 26 outside the LC resonance circuit 30, the inductor 26a and the capacitor 26b are detected. Therefore, the resonance current of the LC resonance circuit 30 generated during abnormal discharge cannot be detected correctly. Moreover, since the detection current Id using the shunt resistor 26c is weak, when it is amplified by an operational amplifier or the like, a delay of about 15 μsec occurs. Therefore, when the high-speed detection cannot be performed and the abnormal discharge is as short as several μsec, the number of occurrences of the abnormal discharge may not be counted. In addition, since the output voltage Vout is a high voltage, it is necessary to insulate the detection unit that detects the output current Iout and the output voltage Vout from the control unit that performs the count, which requires an insulation amplifier or the like. The circuit configuration is complicated and the cost is high.

このような問題を解決するために、本実施例１の異常放電検出回路６０では、図２に示すように、ＬＣ共振回路３０内にＣＴ５９を挿入している。そのため、放電負荷４０にて異常放電が発生すると、出力端子３２ａ，３２ｂ間が短絡状態となり、インダクタ３１及びキャパシタ２６ｂにより構成されるＬＣ共振回路３０において、共振電流（Ｉｏｕｔ）が発生する。この時の共振周波数ｆ２は、インダクタ３１のインダクタンス値Ｌ２と、キャパシタ２６ｂのキャパシタンス値Ｃ２とで決まり、次式（２）で表せる。
ｆ２＝１／［２×π×√（Ｌ２×Ｃ２）］・・・（２） In order to solve such a problem, in the abnormal discharge detection circuit 60 of the first embodiment, CT 59 is inserted in the LC resonance circuit 30 as shown in FIG. Therefore, when an abnormal discharge occurs in the discharge load 40, the output terminals 32a and 32b are short-circuited, and a resonance current (Iout) is generated in the LC resonance circuit 30 including the inductor 31 and the capacitor 26b. The resonance frequency f2 at this time is determined by the inductance value L2 of the inductor 31 and the capacitance value C2 of the capacitor 26b, and can be expressed by the following equation (2).
f2 = 1 / [2 × π × √ (L2 × C2)] (2)

又、共振電流（ＡＣ成分）のピーク値Ｉｐは、インダクタ３１のインダクタンス値Ｌ２、キャパシタ２６ｂのキャパシタンス値Ｃ２、及び出力電圧Ｖｏｕｔにて求められ、次式（３）となる。
Ｉｐ＝Ｖｏｕｔ／√（Ｌ２／Ｃ２）・・・（３） The peak value Ip of the resonance current (AC component) is obtained from the inductance value L2 of the inductor 31, the capacitance value C2 of the capacitor 26b, and the output voltage Vout, and is expressed by the following equation (3).
Ip = Vout / √ (L2 / C2) (3)

共振電流（Ｉｏｕｔ）はＡＣであるため、ＣＴ５９の巻数比、及び２次側に接続された抵抗６１により電圧に変換される。変換された電圧は、コンパレータ６２によって閾値電圧Ｖｒｅｆと比較される。この比較結果がある閾値（基準）を超えると、コンパレータ６２から異常放電判定結果Ｓ６２がマイコン６３へ出力される。マイコン６３では、入力される異常放電判定結果Ｓ６２の出力回数をカウントして、異常放電の発生回数を検出する。 Since the resonance current (Iout) is AC, the resonance current (Iout) is converted into a voltage by the turn ratio of CT59 and the resistor 61 connected to the secondary side. The converted voltage is compared with the threshold voltage Vref by the comparator 62. When the comparison result exceeds a certain threshold value (reference), the abnormal discharge determination result S62 is output from the comparator 62 to the microcomputer 63. The microcomputer 63 counts the number of outputs of the input abnormal discharge determination result S62 and detects the number of occurrences of abnormal discharge.

図５は、図２の異常放電発生時の出力電圧、出力電流（共振電流）及び異常放電判定結果を示す波形図である。この波形図の横軸は時間軸（５μｓｅｃ／ｄｉｖ）、縦軸のＶｏｕｔは出力電圧（５０Ｖ／ｄｉｖ）、Ｉｏｕｔは出力電流（共振電流、１Ａ／ｄｉｖ）、及びＳ６２はコンパレータ６２から出力される異常放電判定結果（５Ｖ／ｄｉｖ）である。 FIG. 5 is a waveform diagram showing the output voltage, output current (resonance current), and abnormal discharge determination result when the abnormal discharge occurs in FIG. In this waveform diagram, the horizontal axis is the time axis (5 μsec / div), the vertical axis Vout is the output voltage (50 V / div), Iout is the output current (resonant current, 1 A / div), and S62 is output from the comparator 62. It is an abnormal discharge determination result (5 V / div).

この図５は、ＬＣ共振回路３０に生じる出力電流（共振電流）Ｉｏｕｔに対する検出閾値を約２Ａとした時の波形図である。この波形図から明らかなように、出力電流（共振電流）Ｉｏｕｔに対しほぼ遅延無く、異常放電の発生を検出できている。 FIG. 5 is a waveform diagram when the detection threshold for the output current (resonance current) Iout generated in the LC resonance circuit 30 is about 2A. As is apparent from this waveform diagram, the occurrence of abnormal discharge can be detected with almost no delay with respect to the output current (resonant current) Iout.

図６は、図２の自己消弧性の異常放電（異常放電時に異常放電が途中で消えた状態）発生時の出力電圧、出力電流（共振電流）及び異常放電判定結果を示す波形図である。この波形図の横軸は時間軸（１μｓｅｃ／ｄｉｖ）、縦軸のＶｏｕｔは出力電圧（５０Ｖ／ｄｉｖ）、Ｉｏｕｔは出力電流（共振電流、１Ａ／ｄｉｖ）、及びＳ６２はコンパレータ６２から出力される異常放電判定結果（５Ｖ／ｄｉｖ）である。 FIG. 6 is a waveform diagram showing output voltage, output current (resonance current), and abnormal discharge determination result when the self-extinguishing abnormal discharge of FIG. 2 (the state where the abnormal discharge disappeared during the abnormal discharge) occurs. . In this waveform diagram, the horizontal axis is the time axis (1 μsec / div), the vertical axis Vout is the output voltage (50 V / div), Iout is the output current (resonance current, 1 A / div), and S62 is output from the comparator 62. It is an abnormal discharge determination result (5 V / div).

この図６は、ＬＣ共振回路３０に生じる出力電流（共振電流）Ｉｏｕｔに対する検出閾値を約２Ａとした時の波形図である。この波形図から明らかなように、閾値２Ａに対し１μｓｅｃ未満の遅れにて検出を行っており、従来に比べて高速化が図れている。 FIG. 6 is a waveform diagram when the detection threshold for the output current (resonance current) Iout generated in the LC resonance circuit 30 is about 2A. As is apparent from this waveform diagram, the detection is performed with a delay of less than 1 μsec with respect to the threshold value 2A, and the speed is increased as compared with the conventional case.

このように、本実施例１では、ＬＣ共振回路３０内にＣＴ５９を挿入し、異常放電検出回路６０によって異常放電の発生回数を検出している。そのため、ＣＴ５９の巻数比及び接続される抵抗６１により、簡単に絶縁を施して検出電流から検出電圧に変換することができる。更に、回路構成が簡単なため、高速での検出も実現できる。 Thus, in the first embodiment, CT 59 is inserted into the LC resonance circuit 30 and the abnormal discharge detection circuit 60 detects the number of occurrences of abnormal discharge. Therefore, it is possible to easily insulate and convert the detection current to the detection voltage by the turn ratio of the CT 59 and the connected resistor 61. Furthermore, since the circuit configuration is simple, high-speed detection can be realized.

電源装置の使用者は、使用する装置の条件に応じた異常放電の回数を設定し、マイコン６３のカウント値を観測することにより、放電負荷４０のメンテナンス時期を知ることができる。 The user of the power supply apparatus can know the maintenance time of the discharge load 40 by setting the number of abnormal discharges according to the conditions of the apparatus to be used and observing the count value of the microcomputer 63.

（実施例１の効果）
本実施例１の電源装置によれば、コンバータ２０の出力側にＬＣ共振回路３０が接続されているので、放電負荷４０の異常放電によりＬＣ共振回路３０の出力端子３２ａ，３２ｂ間が短絡状態になって共振電流が発生する。この時の共振電流のＡＣ成分を、放電負荷４０と並列になるようにキャパシタ２６ｂと直列に接続されたＣＴ５９により検出し、異常放電検出回路６０によって異常放電の発生回数をカウントしているので、次の（１）、（２）のような効果がある。 (Effect of Example 1)
According to the power supply device of the first embodiment, since the LC resonance circuit 30 is connected to the output side of the converter 20, the output terminals 32a and 32b of the LC resonance circuit 30 are short-circuited due to abnormal discharge of the discharge load 40. A resonance current is generated. The AC component of the resonance current at this time is detected by the CT 59 connected in series with the capacitor 26b so as to be in parallel with the discharge load 40, and the number of occurrences of abnormal discharge is counted by the abnormal discharge detection circuit 60. The following effects (1) and (2) are obtained.

（１）異常放電時にＬＣ共振回路３０に発生する共振電流を、高速で、且つ正確に検出できるので、異常放電の発生回数をマイコン６３にて精度良くカウントできる。そのため、カウント回数に対するメンテナンス時期を各成膜製造装置等にて設定することにより、真空チャンバ等の放電負荷４０のメンテナンス時期を的確に検知することができる。 (1) Since the resonance current generated in the LC resonance circuit 30 at the time of abnormal discharge can be detected at high speed and accurately , the number of occurrences of abnormal discharge can be accurately counted by the microcomputer 63. Therefore, the maintenance time of the discharge load 40 such as a vacuum chamber can be accurately detected by setting the maintenance time with respect to the number of counts in each film forming manufacturing apparatus or the like.

（２）ＣＴ５９により共振電流を検出しているので、電源出力部に対してＣＴ５９のみで絶縁が図れる。そのため、回路構成が簡単になって低コスト化が可能になる。 (2) Since the resonance current is detected by CT59, insulation can be achieved only by CT59 with respect to the power output part. Therefore, the circuit configuration is simplified and the cost can be reduced.

図７は、本発明の実施例２におけるＬＣ共振回路及び異常放電検出回路の構成例を示す回路図であり、実施例１を示す図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。 FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the LC resonance circuit and the abnormal discharge detection circuit according to the second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 2 illustrating the first embodiment are denoted by common reference numerals. Has been.

本実施例２の異常放電検出回路６０Ａでは、実施例１の異常放電検出回路６０における電圧レベル変換部としての抵抗６１に代えて、整流用ダイオード６４と抵抗６１とにより、電圧レベル変換部が構成されている。即ち、ＣＴ５９と抵抗６１との間に、整流用ダイオード６４が追加されている。 In the abnormal discharge detection circuit 60A of the second embodiment, a voltage level conversion section is configured by a rectifying diode 64 and a resistor 61 instead of the resistor 61 as the voltage level conversion section in the abnormal discharge detection circuit 60 of the first embodiment. Has been. That is, a rectifying diode 64 is added between the CT 59 and the resistor 61.

図５に示すように、放電負荷４０に異常放電が発生すると、ＬＣ共振回路３０に共振電流（Ｉｏｕｔ）が流れる。この共振電流（Ｉｏｕｔ）は、異常放電発生時に約＋２Ａまで立ち上がった後に降下し、０Ａを通過して約−０．８Ａまでアンダシュートし、徐々に０Ａへと消弧して行く。このようなアンダシュートが発生すると、これがＣＴ５９により検出され、抵抗６１にて電圧変換された負電圧がコンパレータ６２に入力されるので、誤検出のおそれがある。 As shown in FIG. 5, when an abnormal discharge occurs in the discharge load 40, a resonance current (Iout) flows through the LC resonance circuit 30. The resonance current (Iout) rises to about +2 A when an abnormal discharge occurs, then drops, passes through 0 A, undershoots to about −0.8 A, and gradually extinguishes to 0 A. When such an undershoot occurs, this is detected by the CT 59, and the negative voltage converted by the resistor 61 is input to the comparator 62, which may cause erroneous detection.

そこで、本実施例２では、ＣＴ５９から出力される負電流をダイオード６４にて遮断し、正電流のみを抵抗６４にて電圧に変換するようにしている。そのため、コンパレータ６２における誤検出を防止でき、マイコン６３にて、より精度良く異常放電の発生回数を検出できる。 Therefore, in the second embodiment, the negative current output from the CT 59 is blocked by the diode 64, and only the positive current is converted into a voltage by the resistor 64. Therefore, erroneous detection in the comparator 62 can be prevented, and the microcomputer 63 can detect the number of occurrences of abnormal discharge with higher accuracy.

（変形例）
本発明は、上記実施例１、２に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。 (Modification)
The present invention is not limited to the first and second embodiments, and various usage forms and modifications are possible. For example, the following forms (a) to (d) are used as the usage form and the modified examples.

（ａ）実施例２の異常放電検出回路６０Ａでは、ＣＴ５９と抵抗６１との間に整流用ダイオード６４を接続しているが、これに代えて、その整流用ダイオード６４を、抵抗６１とコンパレータ６２との間に接続しても良い。これにより、実施例２とほぼ同様の作用効果が得られる。 (A) In the abnormal discharge detection circuit 60A of the second embodiment, the rectifying diode 64 is connected between the CT 59 and the resistor 61. Instead, the rectifying diode 64 is replaced by the resistor 61 and the comparator 62. You may connect between. Thereby, substantially the same operation effect as Example 2 is acquired.

（ｂ）図１の電源装置における整流突防回路１０及びコンバータ２０等は、図示以外の回路構成に変更しても良い。例えば、コンバータ２０中のスイッチング回路２３は、ＮＭＯＳ２３ａ〜２３ｄ以外の他のスイッチング素子（例えば、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタ等）を用いて構成しても良い。更に、各スイッチング素子と並列に回生用ダイオードを付加する等、他の回路部品を追加しても良い。 (B) The rectifying anti-blocking circuit 10 and the converter 20 in the power supply device of FIG. 1 may be changed to a circuit configuration other than that illustrated. For example, the switching circuit 23 in the converter 20 may be configured using switching elements other than the NMOSs 23a to 23d (for example, P-channel MOS transistors, bipolar transistors, etc.). Furthermore, other circuit components may be added such as adding a regenerative diode in parallel with each switching element.

（ｃ）図２及び図７において、マイコン６３に代えて、カウンタを設けても良い。 (C) In FIGS. 2 and 7, a counter may be provided instead of the microcomputer 63.

（ｄ）実施例１、２では、プラズマ発生用の電源装置について説明したが、本発明は、プラズマ発生用以外の電源装置にも適用できる。 (D) In the first and second embodiments, the power supply device for generating plasma has been described. However, the present invention can also be applied to power supply devices other than those for generating plasma.

１０整流突防回路
２０コンバータ
２３スイッチング回路
２４トランス
２５整流回路
２６平滑回路
３０ＬＣ共振回路
４０放電負荷
５０制御部
５９ＣＴ
６０，６０Ａ異常放電検出回路
６１抵抗
６２コンパレータ
６３マイコン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Commutation prevention circuit 20 Converter 23 Switching circuit 24 Transformer 25 Rectification circuit 26 Smoothing circuit 30 LC resonance circuit 40 Discharge load 50 Control part 59 CT
60, 60A Abnormal discharge detection circuit 61 Resistor 62 Comparator 63 Microcomputer

Claims

A converter that switches the DC input voltage to a certain level of DC voltage and outputs a DC output voltage;
And a capacitor connected in parallel to said discharge load and a first inductor provided between the converter output side and the discharge load, enter the output voltage of the converter, the output voltage supplies to the discharge load, the LC resonant circuit for applying a reverse voltage the discharge abnormality by the discharge of the first inductor and the capacitor in the event of generating a resonant current in the load to the discharge load,
A current transformer connected in series with the capacitor so as to be in parallel with the discharge load , detecting an alternating current component of the resonance current, and outputting a current detection result;
An abnormal discharge detection circuit that converts the current detection result into a voltage level, counts the number of times the converted voltage level exceeds a threshold, and detects the number of occurrences of the abnormal discharge;
A power supply device comprising:

The converter is
A switching circuit for switching the DC input voltage to an AC voltage by switching with a switching element;
A transformer for converting the voltage level of the converted AC voltage;
A rectifier circuit for rectifying the output voltage of the transformer;
Is constituted by a second inductor output terminal connected to the input end of said first inductor and said capacitor, a smoothing circuit for outputting an output voltage of the smoothing to the DC output voltage of the rectifier circuit,
The power supply device according to claim 1, further comprising:

The abnormal discharge detection circuit is
A voltage level converter for converting the current detection result into the voltage level;
A comparison unit that compares the converted voltage level with the threshold value, and determines that the abnormal discharge has occurred in the discharge load and outputs an abnormal discharge determination result when the voltage level exceeds the threshold value; ,
A count unit for counting the number of times of output of the abnormal discharge determination result to obtain the number of occurrences of the abnormal discharge;
The power supply device according to claim 1, further comprising:

The voltage level converter is
4. The power supply apparatus according to claim 3, comprising a resistor that converts the current detection result into the voltage level.

The voltage level converter is
A diode for rectifying the current detection result;
A resistor for converting the rectified current detection result to the voltage level;
The power supply device according to claim 3, comprising:

The voltage level converter is
A resistor for converting the current detection result to the voltage level;
A diode for rectifying the converted voltage level;
The power supply device according to claim 3, comprising: