효율적 H/L 펄스 구동을 위한 다상 인터리브형 DC-DC 컨버터 제어방식에 關한 硏究 : 효율적 H/L 펄스 구동을 위한 다상 인터리브형 DC-DC 컨버터 제어방식에 關한 硏究 = A Study on Control Strategies of Multi-phase Interleaved DC-DC Converters for Efficient High/Low Pulse Operation

국문 초록 (Abstract)

플라즈마 응용 분야에 있어서 액정 패널이나 태양광 패널, 반도체 소 자 등의 제조 공정에 고주파 전원인 무선주파수(RF : Radio Frequency)제 너레이터가 사용되고 있다. 최근 제조 장치에 있어서의 고정밀화나 고 기능화가 진행되어 다양한 연구 및 개발이 진행되고 있다. 그 일례로 H(High)/L(Low)펄스 운전이 있다. 이 운전 모드는 고주파 출력에서 박 막 생성에 필요한 High측 전력과 플라즈마 방전을 계속 유지하기 위해 Low측 전력을 고속으로 전환 동작함으로써 플라즈마의 소호를 방지하 고 고품질의 성막 프로세스 실현에 효과적이다. RF 제너레이터에 있어 서 H/L 펄스 운전을 실현하는 방법으로서 RF 인버터의 게이트를 제어 함으로써 H/L 펄스 운전을 실현하는 방법이 있지만, 출력하는 RF 주파 수의 고주파화가 진행됨에 따라 제어가 복잡하다. 대조적으로 RF 인버 터의 입력 전압인 DC 전압을 2개의 레벨로 제어함으로써 RF 인버터의 주파수에 관계없이 H/L 펄스 동작을 실현할 수 있다. 이때 H/L 펄스 동작의 펄스 주파수는 RF 인버터의 입력 전압을 제어하는 DC-DC 컨 버터의 응답 속도에 따라 달라진다. 따라서 고속 H/L 펄스 동작을 실현하기 위해서는 고속 응답 속도를 실현하는 DC-DC 컨버터가 필요하다. 이러한 DC-DC 컨버터를 제어하 는 방법으로 PI 제어, 히스테리시스 제어, 모델 예측 제어 등이 있지만 출력 데드비트 제어를 사용하여 빠르고 정밀한 전압 천이를 실현한다. 이때 강압형 DC-DC 컨버터의 다상 인터리브(Interleave)화, 스위칭 주 파수의 고주파화 및 지연 시간을 고려한 제어가 가능하다. 본 논문에서는 다상 인터리브 회로에서 기준상의 시비율을 위상 시프 트 함으로써 동작시키는 일괄 제어와 각 상의 시비율을 각각 제어하는 개별 제어를 제안하였고, 또한 고속 검출이 가능한 커패시터 전류 피드 백을 사용하여 고속 H/L 펄스 운전을 실현했다. 또한 실험에서 사용한 스위칭 주파수는 800[kHz]이고 펄스 주파수는 10[kHz]에서 280[V] / 70[V]의 H/L 펄스 동작을 실현했으며, L에서 H로의 전압 천이 시간은 6.7[μs]를 달성했다.

목차 (Table of Contents)

• 제 Ⅰ 장 서 론 1
• 제 Ⅱ 장 일반적인 인터리브 DC-DC 컨버터의 특성 5
• 2.1 인터리브드 컨버터의 구조 및 동작 원리 5
• 2.2 인터리브드 컨버터의 효과 및 특징· 10
• 2.3 인터리브드 컨버터의 설계 16
• 제 Ⅲ 장 高速 H/L 펄스 동작을 위한 다상 인터리브 DC-DC 컨버터에 적용한 일괄제어 방식 21
• 3.1 데드비트 일괄제어 21
• 3.2 시뮬레이션의 결과 및 고찰 35
• 3.3 실험 결과 및 고찰 38
• 제 Ⅳ 장 高速 H/L 펄스 동작을 위한 다상 인터리브 DC-DC 컨버터에 적용한 개별제어 방식 41
• 4.1 데드비트 개별제어 41
• 4.2 시뮬레이션의 결과 및 고찰 50
• 4.3 실험 결과 및 고찰 52
• 4.4 각종 특성 결과 및 고찰· 56
• 제 Ⅴ 장 결 론 70
• 참 고 문 헌 73
• 부 록 79
• ABSTRACT 85