(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源の進行波電力制御方法において、
高周波電源から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号及び高周波電源に反射入力される反射波電力値を検出した反射波電力検出信号を出力する過程と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号を設定する課程と、
前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を設定する課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた緩和時間が経過するまでは、前記電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた緩和時間が経過した後は、前記電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とする課程と、
前記反射波電力検出信号と前記電力抑制しきい値信号とを用いて進行波電力値を抑制するための電力抑制信号を演算する過程と、
前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号と前記電力抑制信号とを用いて電力目標値に相当する電力目標値信号を演算する過程と、
前記電力目標値信号と進行波電力検出信号とを用いて電力制御信号を演算する過程と、
前記電力制御信号によって前記進行波電力値が電力目標値になるように制御する課程とを備え、
前記電力抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から予め定めた緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する高周波電源の進行波電力制御方法。
【請求項２】
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源の進行波電力制御方法において、
高周波電源から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号及び高周波電源に反射入力される反射波電力値を検出した反射波電力検出信号を出力する過程と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号を設定する課程と、
前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を設定する課程と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号を設定する課程と、
前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を設定する課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた反射保護用緩和時間が経過するまでは、前記電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた反射保護用緩和時間が経過した後は、前記電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過するまでは、前記電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過した後は、前記電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とする課程と、
前記反射波電力検出信号と前記電力抑制しきい値信号とを用いて進行波電力値を抑制するための電力抑制信号を演算する過程と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値に相当する電流検出信号と前記電流抑制しきい値信号とを用いて進行波電力値を抑制するための電流抑制信号を演算する過程と、
前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号と前記電力抑制信号と前記電流抑制信号とを用いて電力目標値に相当する電力目標値信号を演算する過程と、
前記電力目標値信号と進行波電力検出信号とを用いて電力制御信号を演算する過程と、
前記電力制御信号によって前記進行波電力値が電力目標値になるように制御する課程とを備え、
前記電力抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から予め定めた反射保護用緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少し、
前記電流抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する、高周波電源の進行波電力制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の反射保護用緩和時間と電流保護用緩和時間とが同じ時間である高周波電源の進行波電力制御方法。
【請求項４】
請求項２に記載の反射保護用緩和時間と電流保護用緩和時間とが異なる時間である高周波電源の進行波電力制御方法。
【請求項５】
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源の進行波電力制御方法において、
高周波電源から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号を出力する過程と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号を設定する課程と、
前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を設定する課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過するまでは、前記電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過した後は、前記電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とする課程と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値に相当する電流検出信号と前記電流抑制しきい値信号とを用いて進行波電力値を抑制するための電流抑制信号を演算する過程と、
前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号と前記電流抑制信号とを用いて電力目標値に相当する電力目標値信号を演算する過程と、
前記電力目標値信号と進行波電力検出信号とを用いて電力制御信号を演算する過程と、
前記電力制御信号によって前記進行波電力値が電力目標値になるように制御する課程とを備え、
前記電流抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から予め定めた緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する、高周波電源の進行波電力制御方法。
【請求項６】
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源装置において、
高周波電源装置から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号及び高周波電源装置に反射入力される反射波電力値を検出した反射波電力検出信号を出力する電力検出器と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号、及び前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは、前記電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過した後は、電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号及び前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号及び進行波電力検出信号によって求めて出力する電力制御手段と、
前記電力制御信号を入力して進行波電力値が電力目標値になるように制御して進行波電力を出力する前記電力増幅回路を含んだ電力出力手段とを備え、
前記電力抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する高周波電源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電力制御手段が、
出力する進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号を出力する出力電力設定回路と、
進行波電力を出力開始したときに進行波電力を出力開始する前と異なる所定値の出力開始信号を出力する出力開始信号出力回路と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号、及び前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は前記電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する反射保護回路と、
前記進行波電力設定信号と電力抑制信号と進行波電力検出信号とを入力して、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を出力する出力設定演算回路とから成る高周波電源装置。
【請求項８】
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源装置において、
高周波電源装置から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号及び高周波電源装置に反射入力される反射波電力値を検出した反射波電力検出信号を出力する電力検出器と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値に相当する電流検出信号を出力する電流検出器と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号、前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号、前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号、及び前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を発生させて、前記進行波電力の出力開始時から定められた反射保護用緩和時間が経過するまでは、電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた反射保護用緩和時間が経過した後は、前記電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とするとともに、前記進行波電力の出力開始時から定められた電流保護用緩和時間が経過するまでは、電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた電流保護用緩和時間が経過した後は、電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号及び前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号及び前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号及び進行波電力検出信号によって求めて出力する電力制御手段と、
前記電力制御信号を入力して進行波電力値が電力目標値になるように制御して進行波電力を出力する前記電力増幅回路を含んだ電力出力手段とを備え、
前記電力抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から定められた反射保護用緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少し、
前記電流抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から定められた電流保護用緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する、高周波電源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電力制御手段が、
出力する進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号を出力する出力電力設定回路と、
進行波電力を出力開始したときに進行波電力を出力開始する前と異なる所定値の出力開始信号を出力する出力開始信号出力回路と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号、及び前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた反射保護用緩和時間が経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から反射保護用緩和時間が経過した後は電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する反射保護回路と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号、及び前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた電流保護用緩和時間が経過するまでは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から電流保護用緩和時間が経過した後は前記電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流保護回路と、
前記進行波電力設定信号と電力抑制信号と電流抑制信号と進行波電力検出信号とを入力して、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を出力する出力設定演算回路とから成る高周波電源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の反射保護用緩和時間と電流保護用緩和時間とが同じ時間である高周波電源装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の反射保護用緩和時間と電流保護用緩和時間とが異なる時間である高周波電源装置。
【請求項１２】
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源装置において、
高周波電源装置から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号を出力する進行波電力検出器と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値に相当する電流検出信号を出力する電流検出器と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号、及び前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を発生させて、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは、電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過した後は、電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号及び前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号及び進行波電力検出信号によって求めて出力する電力制御手段と、
前記電力制御信号を入力して進行波電力値が電力目標値になるように制御して進行波電力を出力する前記電力増幅回路を含んだ電力出力手段とを備え、
前記電流抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する、高周波電源装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電力制御手段が、
出力する進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号を出力する出力電力設定回路と、
進行波電力を出力開始したときに進行波電力を出力開始する前と異なる所定値の出力開始信号を出力する出力開始信号出力回路と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号、及び前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流保護回路と、
前記進行波電力設定信号と電流抑制信号と進行波電力検出信号とを入力して、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を出力する出力設定演算回路とから成る高周波電源装置。
【請求項１４】
請求項７又は請求項９に記載の反射保護回路が、
前記電力抑制基準しきい値信号を出力する電力抑制基準しきい値設定回路と、
前記電力抑制緩和しきい値信号を出力する電力抑制緩和しきい値設定回路と、
前記電力抑制基準しきい値信号と電力抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力し、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力する電力抑制しきい値切り換え回路と、
前記反射波電力検出信号及び電力抑制しきい値信号を入力して、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する電力抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電力抑制しきい値切り換え回路が、
前記出力開始信号を入力して、この出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過したときに、進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過するまでとは異なる所定値の電力抑制しきい値切り換え信号を出力する電力用タイマ回路と、
前記電力抑制基準しきい値信号と電力抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記電力抑制しきい値切り換え信号を入力して、この電力抑制しきい値切り換え信号が所定値のときは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力し、電力抑制しきい値切り換え信号が所定値でなければ電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力する電力用スイッチ回路とから成る高周波電源装置。
【請求項１６】
請求項７又は請求項９に記載の反射保護回路が、
前記電力抑制基準しきい値信号を出力する電力抑制基準しきい値設定回路と、
前記出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時として、進行波電力の出力開始時では前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな信号であり、時間の経過とともに信号値が減少する電力抑制緩和しきい値信号を出力する電力抑制緩和しきい値設定回路と、
前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力し、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力する電力抑制しきい値切り換え回路と、
前記反射波電力検出信号及び電力抑制しきい値信号を入力して、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する電力抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置。
【請求項１７】
請求項７又は請求項９に記載の反射保護回路が、
前記電力抑制基準しきい値信号出力する電力抑制基準しきい値設定回路と、
それぞれが異なるしきい値の電力抑制緩和しきい値信号を出力する複数の電力抑制緩和しきい値設定回路と、
前記複数の電力抑制緩和しきい値設定回路と同数あり、かつ、前記複数の電力抑制緩和しきい値設定回路から出力される電力抑制緩和しきい値信号を信号値が降順になるように並べたときに、それぞれが降順に並べた電力抑制緩和しきい値信号と１対１で対応するとともに、その順序ではそれぞれに定められた緩和時間が昇順になり、さらに、それぞれが前記出力開始信号を入力して、その出力開始信号が所定値になったときを進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時からそれぞれにおいて緩和時間が経過したときに、進行波電力の出力開始時からそれぞれにおいて緩和時間が経過するまでとは異なる所定値の電力抑制しきい値切り換え信号をそれぞれ出力する複数の電力用タイマ回路と、
前記複数の電力用タイマ回路と同数で各電力用タイマ回路に１対１で対応する複数のスイッチを有し、前記電力抑制基準しきい値信号と複数の電力抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記複数の電力用タイマ回路からそれぞれ出力される電力抑制しきい値切り換え信号を入力して、電力抑制しきい値切り換え信号が所定値のときは対応するスイッチを電力抑制緩和しきい値信号が遮断状態になるように切り換えて、電力抑制基準しきい値信号および遮断状態でない電力抑制緩和しきい値信号の内で最もしきい値が大きい信号を電力抑制しきい値信号として出力する電力用スイッチ回路と、
前記反射波電力検出信号及び電力抑制しきい値信号を入力して、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する電力抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電力抑制信号出力回路が、前記反射波電力検出信号値が電力抑制しきい値信号値よりも大きいときに、反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値の差に応じて変化する電力抑制信号を出力し、前記反射波電力検出信号値が電力抑制しきい値信号値以下のときに、０レベルの電力抑制信号を出力する回路である高周波電源装置。
【請求項１９】
請求項９又は請求項１３に記載の電流保護回路が、
前記電流抑制基準しきい値信号を出力する電流抑制基準しきい値設定回路と、
前記電流抑制緩和しきい値信号を出力する電流抑制緩和しきい値設定回路と、
前記電流抑制基準しきい値信号と電流抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力し、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力する電流抑制しきい値切り換え回路と、
前記電流検出信号及び電流抑制しきい値信号を入力して、前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の電流抑制しきい値切り換え回路が、
前記出力開始信号を入力して、この出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過したときに、進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過するまでとは異なる所定値の電流抑制しきい値切り換え信号を出力する電流用タイマ回路と、
前記電流抑制基準しきい値信号と電流抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記電流抑制しきい値切り換え信号を入力して、この電流抑制しきい値切り換え信号が所定値のときは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力し、電流抑制しきい値切り換え信号が所定値でなければ電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力する電流用スイッチ回路とから成る高周波電源装置。
【請求項２１】
請求項９又は請求項１３に記載の電流保護回路が、
前記電流抑制基準しきい値信号を出力する電流抑制基準しきい値設定回路と、
前記出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時として、進行波電力の出力開始時では前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな信号であり、時間の経過とともに信号値が減少する電流抑制緩和しきい値信号を出力する電流抑制緩和しきい値設定回路と、
前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力し、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力する電流抑制しきい値切り換え回路と、
前記電流検出信号及び電流抑制しきい値信号を入力して、前記電流検出値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置。
【請求項２２】
請求項９又は請求項１３に記載の電流保護回路が、
前記電流抑制基準しきい値信号を出力する電流抑制基準しきい値設定回路と、
それぞれが異なるしきい値の電流抑制緩和しきい値信号を出力する複数の電流抑制緩和しきい値設定回路と、
前記複数の電流抑制緩和しきい値設定回路と同数あり、かつ、前記複数の電流抑制緩和しきい値設定回路から出力される電流抑制緩和しきい値信号を信号値が降順になるように並べたときに、それぞれが降順に並べた電流抑制緩和しきい値信号と１対１で対応するとともに、その順序ではそれぞれに定められた緩和時間が昇順になり、さらに、それぞれが前記出力開始信号を入力して、その出力開始信号が所定値になったときを進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時からそれぞれにおいて緩和時間が経過したときに、進行波電力の出力開始時からそれぞれにおいて緩和時間が経過するまでとは異なる所定値の電流抑制しきい値切り換え信号をそれぞれ出力する複数の電流用タイマ回路と、
前記複数の電流用タイマ回路と同数で各電流用タイマ回路に１対１で対応する複数のスイッチを有し、前記電流抑制基準しきい値信号と複数の電流抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記複数の電流用タイマ回路からそれぞれ出力される電流抑制しきい値切り換え信号を入力して、電流抑制しきい値切り換え信号が所定値のときは対応するスイッチを電流抑制緩和しきい値信号が遮断状態になるように切り換えて、電流抑制基準しきい値信号および遮断状態でない電流抑制緩和しきい値信号の内で最もしきい値が大きい信号を電流抑制しきい値信号として出力する電流用スイッチ回路と、
前記電流検出信号及び電流抑制しきい値信号を入力して、前記電流検出値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の電流抑制信号出力回路が、
前記電流検出値が電流抑制しきい値信号値よりも大きいときに、電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力し、前記電流検出信号値が電流抑制しきい値信号値以下のときに、０レベルの電流抑制信号を出力する回路である高周波電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプラズマエッチングを行うプラズマ処理装置等に電力を供給する高周波電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、高周波電源装置ＨＰ及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。
高周波電源装置ＨＰは、電力伝送線路２及び整合装置３及び電力伝送線路４を介して、負荷となるプラズマ処理装置５に高周波電力を供給するための電源装置である。なお、一般にこの種の高周波電源装置では、数百ｋＨｚ以上の周波数の高周波電力を出力している。
整合装置３は、高周波電源装置ＨＰの高周波電力出力部から内部を見た出力インピーダンスＺｏ（通常は５０Ωにしていることが多い）と、高周波電源装置ＨＰの高周波電力出力部から負荷側を見た負荷側インピーダンスＺＬ（電力伝送線路２及び整合装置３及び電力伝送線路４及びプラズマ処理装置５のインピーダンス）とを整合させるための装置である。
この整合装置３は、例えば、内部に可変コンデンサ、可変インダクタ等の可変インピーダンス素子を備えていて、内部のインピーダンスを変化させることによって負荷側インピーダンスＺＬを変化させる。
【０００３】
プラズマ処理装置５は、ワーク加工部を備え、そのワーク加工部の内部に搬入したウエハ、液晶基板等のワークを加工（エッチング、ＣＶＤ等）するための装置である。このプラズマ処理装置５は、ワークを加工するために、ワーク加工部にプラズマ放電用ガスを導入し、そのプラズマ放電用ガスに高周波電源装置ＨＰから供給された高周波電力（電圧）を印加することによって、上記のプラズマ放電用ガスを放電（以下、プラズマ放電という）させて非プラズマ状態からプラズマ状態にしている。そして、プラズマ状態になったガスを利用してワークを加工している。
【０００４】
電力伝送線路２及び電力伝送線路４は、電力を伝送するための線路であり、例えば、同軸ケーブル、導波管、銅板、同軸管等が用いられる。
【０００５】
ここで、図２に示した高周波電源装置ＨＰの出力インピーダンスＺｏと負荷側インピーダンスＺＬとが整合（以下、インピーダンス整合という）しているときは、高周波電源装置ＨＰから出力された高周波電力が効率よくプラズマ処理装置５に供給される（以下、プラズマ処理装置５等の負荷に供給される電力を負荷電力という）。
【０００６】
しかし、プラズマ処理装置５の内部インピーダンスがプラズマ放電の状態によって変動するために、高周波電源装置ＨＰから見た負荷側インピーダンスＺＬは、整合時に比べて、高インピーダンス又は低インピーダンスに変動する。
そうなると、出力インピーダンスＺｏと負荷側インピーダンスＺＬとが整合しない状態になるので、高周波電源装置ＨＰから出力されてプラズマ処理装置５に向かう高周波電力（以下、進行波電力という）の一部又は全部が反射してプラズマ処理装置５から高周波電源装置ＨＰに向かう反射波電力ＰＲが発生する。
【０００７】
通常は、整合装置３によってインピーダンス整合をさせるために、整合状態に戻るが、非整合状態から整合状態になるまでの間は、反射波電力が発生することになる。また、整合装置３の調整が最適でない場合等は、非整合状態が続くこともある。このように、何らかの理由で発生した反射波電力は、高周波電源装置ＨＰ内に戻る（反射入力される）。
【０００８】
図３は、後述する定電圧出力直流電源回路ＤＰＳ１を使用した従来技術の定直流電圧入力高周波電源装置ＨＰ１（以下、高周波電源装置ＨＰ１という）の構成を示すブロック図である。
発振回路ＯＳＣは、所定の高周波電圧（高周波信号）ＡＣ１を出力する。なお、ここで言う高周波信号とは、正弦波信号に限らず、例えば、矩形波信号、三角波信号等も含む。
電力調整回路ＡＤＪは、発振回路ＯＳＣから出力される高周波電圧ＡＣ１と後述する出力設定演算回路ＣＡＬから出力される電力制御信号Ｖｃｏｎｔとを入力し、入力した電力制御信号Ｖｃｏｎｔのレベルによって、発振回路ＯＳＣから出力される高周波電圧ＡＣ１の振幅又はデューティサイクルを増減させた高周波電圧（高周波信号）ＡＣ２を出力する。
【０００９】
通常は、整合装置３によってインピーダンス整合をさせるために、整合状態に戻るが、非整合状態から整合状態になるまでの間は、反射波電力が発生することになる。また、整合装置３の調整が最適でない場合等は、非整合状態が続くこともある。このように、何らかの理由で発生した反射波電力は、高周波電源装置ＨＰ内に戻る。
【００１０】
この電力調整回路ＡＤＪには、例えば、ミキサ、デュアルゲートＦＥＴ、ピンダイオードアッテネータ等を用いた振幅制御回路や専用ＩＣ等を用いたＰＷＭ制御回路が用いられる。
ミキサは、高周波電圧（高周波信号）ＡＣ１に直流電圧（電力制御信号Ｖｃｏｎｔ）をかけ合わせて、直流電圧レベルに依存する振幅の出力が得られる素子である。デュアルゲートＦＥＴは、ゲートが２端子あり、一方に高周波電圧（高周波信号）ＡＣ１、他方に直流電圧（電力制御信号Ｖｃｏｎｔ）を入力する。直流電圧レベルによってＦＥＴのゲインが変化し出力を調整できる素子である。ピンダイオードアッテネータは、電圧制御による可変減衰器であり、高周波電圧（高周波信号）ＡＣ１に対する減衰率を、入力する直流電圧レベル（電力制御信号Ｖｃｏｎｔ）によって変化させることができる。
ＰＷＭ制御回路は、高周波信号ＡＣ１（正弦波信号とは限らない）と直流電圧（電力制御信号Ｖｃｏｎｔ）とを入力し、入力された直流電圧レベルに依存して出力波形のデューティサイクルが変化する。出力電力は、出力波形のデューティサイクルによって決まる。
【００１１】
定電圧出力直流電源回路ＤＰＳ１（以下、直流電源回路ＤＰＳ１という）は、後述する電力増幅回路ＡＭＰ１において、小電力から大電力への増幅のための電力供給源である。図３の場合の直流電源回路ＤＰＳ１は、出力電圧値が一定で、出力電流値が変化する定電圧出力電圧（以下、出力電圧ＤＣ１という）を出力する。
【００１２】
電力増幅回路ＡＭＰ１は、電力調整回路ＡＤＪから出力される電力（電圧で表しても可）を増幅して進行波電力ＰＦを出力する。
この電力増幅回路ＡＭＰ１の増幅素子には、例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ），バイポーラトランジスタが用いられている。そして、ＦＥＴ等を用いた電力増幅回路ＡＭＰ１のドレイン（バイポーラトランジスタの場合はコレクタ）に直流電圧を印加し、ＦＥＴのゲート（バイポーラトランジスタの場合はベース）に電力調整回路ＡＤＪから出力される高周波電圧ＡＣ２を入力することによって、電力増幅回路ＡＭＰ１の入力部よりも大きな電力を得ることができる。なお、増幅率は一定ではなく、出力電力に依存する。
【００１３】
なお、この図３では、発振回路ＯＳＣと電力調整回路ＡＤＪと直流電源回路ＤＰＳ１と電力増幅回路ＡＭＰ１とによって進行波電力ＰＦを出力する電力出力手段ＰＯＵＴが構成されている。
【００１４】
出力電力設定回路ＳＥＴは、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力ＰＦの大きさ（以下、進行波電力値ＰＦという）の設定値を設定する回路であり、この設定値に相当する進行波電力設定信号Ｖｓｅｔを出力する。なお、進行波電力設定信号Ｖｓｅｔの大きさを、以下、進行波電力設定信号値Ｖｓｅｔという。
【００１５】
進行波・反射波電力検出器ＤＥＴ（以下、電力検出器ＤＥＴという）は、電力出力手段ＰＯＵＴから出力される進行波電力値ＰＦ及び高周波電源装置ＨＰ１の外部から戻ってくる反射波電力ＰＲの大きさ（以下、反射波電力値ＰＲという）を検出し、進行波電力に相当する進行波電力検出信号Ｖｐｆを出力するとともに、反射波電力に相当する反射波電力検出信号Ｖｐｒを出力する。この電力検出器ＤＥＴには、例えば、方向性結合器が用いられる。
なお、電力検出器ＤＥＴから出力される進行波電力ＰＦ及び高周波電源装置ＨＰ１の外部から戻ってくる反射波電力ＰＲは、電力検出器ＤＥＴの内部をそのままの大きさで通過するか又は殆ど減衰することなく通過する。
【００１６】
しきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐは、電力検出器ＤＥＴから出力される反射波電力検出信号Ｖｐｒを入力し、この反射波電力検出信号Ｖｐｒに応じて変化する電力抑制信号Ｖｓｕｂを出力する。
この電力抑制信号Ｖｓｕｂは、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力値ＰＦを抑制するための信号である。なお、電力抑制信号Ｖｓｕｂの大きさを、以下、電力抑制信号値Ｖｓｕｂという。
なお、進行波電力ＰＦの設定値から、この電力抑制信号値Ｖｓｕｂに相当する電力値を減算した電力値が電力目標値となる。また、電力目標値に相当する信号（以下、電力目標値信号Ｖｔｐという）の大きさ（以下、電力目標値信号値Ｖｔｐという）は、Ｋ１を比例定数として次式で表される。
Ｖｔｐ＝Ｋ１×（Ｖｓｅｔ−Ｖｓｕｂ）
このしきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐの回路構成については、図５を参照して後述する。
【００１７】
出力設定演算回路ＣＡＬは、進行波電力設定信号Ｖｓｅｔと電力抑制信号Ｖｓｕｂと進行波電力検出信号Ｖｐｆとを入力し、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力値ＰＦが、電力目標値となるように、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力値ＰＦを制御するための電力制御信号Ｖｃｏｎｔを出力する。
なお、電力制御信号Ｖｃｏｎｔの大きさ（以下、電力制御信号値Ｖｃｏｎｔという）は、Ｋ１及びＫ２を比例定数として次式で表すことができる。また、次式の各信号値は絶対値で表した値である。
Ｖｃｏｎｔ＝Ｋ２×（Ｋ１×（Ｖｓｅｔ−Ｖｓｕｂ）−Ｖｐｆ）
＝Ｋ２×（Ｖｔｐ−Ｖｐｆ）
この出力設定演算回路ＣＡＬの回路構成については、図６を参照して後述する。
なお、この図３では、しきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐと出力設定演算回路ＣＡＬと出力電力設定回路ＳＥＴとによって進行波電力ＰＦを制御する電力制御手段ＰＣＯＮが構成されている。
【００１８】
電力調整回路ＡＤＪは、前述したように、出力設定演算回路ＣＡＬから出力される電力制御信号Ｖｃｏｎｔのレベルによって、高周波電圧ＡＣ２の出力値を増減させているので、図３のような構成にすることによって、進行波電力ＰＦの出力値をフィードバック制御させている。
すなわち、出力設定演算回路ＣＡＬから出力する電力制御信号Ｖｃｏｎｔによって、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力値ＰＦを電力目標値になるように制御している。
【００１９】
図４は、後述する可変電圧出力直流電源回路ＤＰＳ２を使用した従来技術の可変直流電圧入力高周波電源装置ＨＰ２（以下、高周波電源装置ＨＰ２という）の構成を示すブロック図である。
発振回路ＯＳＣ、電力検出器ＤＥＴ、しきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐ、出力設定演算回路ＣＡＬ、出力電力設定回路ＳＥＴは、図３に示した高周波電源装置と同じであるので、説明を省略する。
【００２０】
可変電圧出力直流電源回路ＤＰＳ２（以下、直流電源回路ＤＰＳ２という）は、電力増幅回路ＡＭＰ２において、小電力から大電力への増幅のための電力供給源である。また、出力設定演算回路ＣＡＬから出力される電力制御信号Ｖｃｏｎｔを入力し、入力した電力制御信号Ｖｃｏｎｔのレベルによって、出力電圧ＤＣ２を増減させている。なお、図４の場合の直流電源回路ＤＰＳ２は、図３の直流電源回路ＤＰＳ１と異なり出力電圧及び出力電流が変化する。
【００２１】
電力増幅回路ＡＭＰ２は、発振回路ＯＳＣから出力される高周波電圧ＡＣ１（電力で表しても可）を増幅して進行波電力ＰＦを出力する。
また、電力増幅回路ＡＭＰの増幅素子には、図３に示した高周波電源装置と同様で、例えば、ＦＥＴ等が用いられている。そのために、ＦＥＴ等を用いた電力増幅回路ＡＭＰ２のドレイン（バイポーラトランジスタの場合はコレクタ）に直流電源回路ＤＰＳ２の出力である直流電圧ＤＣ２を印加し、ＦＥＴのゲート（バイポーラトランジスタの場合はベース）に発振回路ＯＳＣから出力される所定の高周波電圧ＡＣ１を入力することによって、電力増幅回路ＡＭＰ２の入力部よりも大きな電力を得ることができる。
【００２２】
なお、この図４では、発振回路ＯＳＣと直流電源回路ＤＰＳ２と電力増幅回路ＡＭＰ２とによって進行波電力ＰＦを出力する電力出力手段ＰＯＵＴが構成されている。
また、この図４では、しきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐと出力設定演算回路ＣＡＬと出力電力設定回路ＳＥＴとによって進行波電力ＰＦを制御する電力制御手段ＰＣＯＮが構成されている。
【００２３】
直流電源回路ＤＰＳ２から出力する直流電圧ＤＣ２は、前述したように、出力設定演算回路ＣＡＬから出力された電力制御信号Ｖｃｏｎｔのレベルによって、出力値を増減させているので、図４の構成にすることによって、進行波電力ＰＦの出力値をフィードバック制御させている。
すなわち、出力設定演算回路ＣＡＬから出力する電力制御信号Ｖｃｏｎｔによって、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力値ＰＦを電力目標値になるように制御している。
【００２４】
（従来技術のしきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐの説明）
次に、図３及び図４で用いられている従来技術のしきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐおよび出力設定演算回路ＣＡＬについて、さらに説明する。
図５は、従来技術のしきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐの回路図である。
電力抑制基準しきい値設定回路ＴＨ０は、電圧（アースを基準にした電位）がＶｅの制御電圧源Ｅｃと抵抗器Ｒｔ０１と（一方がアースに接続される）抵抗器Ｒｔ０２とから成る。そして、制御電圧源Ｅｃの電圧Ｖｅを抵抗器Ｒｔ０１及びＲｔ０２によって分圧した電圧信号である電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０を出力する。
なお、本出願では、このように電圧であっても信号として扱う場合がある。また、制御電圧源Ｅｃは高周波電源装置ＨＰ１又はＨＰ２の他の個所にも共通して使用する。
【００２５】
Ｖｐｒ（−）は、電力検出器ＤＥＴから出力される反射波電力検出信号Ｖｐｒの符号を反転させて、負の信号（負電位）にしていることを表している。なお、符号を反転させるために、図示しない反転回路を電力検出器ＤＥＴと反射保護回路ＰＲＴとの間に設けている。
【００２６】
以後、信号等の後に「（−）」を付記していれば、負の信号（負電位）であることを示す。同様に「（＋）」を付記していれば、正の信号（正電位）であることを示す。また、符号（電位）を反転させるための反転回路の図示及び説明を省略して説明することがある。
【００２７】
電力抑制信号出力回路ＡＤＤ１は反転型の加算増幅回路（以下、電力抑制信号出力回路という）であり、オペアンプＯＰａ１と抵抗器Ｒａ１１，Ｒａ１２，Ｒａ１３，（一方がアースに接続される）Ｒａ１４とダイオードＤａ１１，Ｄａ１２とから成る。
【００２８】
従来技術のしきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐは、図５のように構成されているので、反射波電力検出信号Ｖｐｒの大きさ（絶対値）（以下、反射波電力検出信号値Ｖｐｒという）が電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０の大きさ（絶対値）（以下、電力抑制基準しきい値信号値Ｖｔｈ０という）よりも大きくなったときに、両者の差の電圧信号が反転増幅された電力抑制信号Ｖｓｕｂ（＋）が出力される。また、反射波電力検出信号値Ｖｐｒ（絶対値）が電力抑制基準しきい値信号値Ｖｔｈ０（絶対値）以下のときは、電力抑制信号値Ｖｓｕｂは０レベルとなる。
また、この例では、反射波電力検出信号Ｖｐｒが負の信号（負電位）、電力抑制信号Ｖｓｕｂが正の信号（正電位）であるが、信号の符号が逆の場合も同様である。
また、増幅率は、オペアンプＯＰａ１の出力信号が適切なレベルになるように、入力する信号値に応じて設定すればよい。
なお、この電力抑制信号出力回路ＡＤＤ１は、一般に広く知られているので、詳細な説明は省略する。また、以降に記載する同様の反転増幅回路についても説明を省略する。
【００２９】
（出力設定演算回路ＣＡＬの説明）
図６は、出力設定演算回路ＣＡＬの回路構成図である。
Ｖｓｅｔ（＋）は出力電力設定回路ＳＥＴから出力された進行波電力設定信号である。Ｖｓｕｂ（−）は、しきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐから出力された電力抑制信号である。なお、この信号は、図示しない反転回路を用いて、しきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐの出力信号を反転させて負の信号（負電位）にした信号である。
【００３０】
ＡＤＤ２は反転型の加算増幅回路（以下、第２加算増幅回路という）であり、オペアンプＯＰａ２と抵抗器Ｒａ２１，Ｒａ２２，Ｒａ２３，（一方がアースに接続される）Ｒａ２４とから成る。
ＡＤＤ３は反転型の加算増幅回路（以下、第３加算増幅回路という）であり、オペアンプＯＰａ３と抵抗器Ｒａ３１，Ｒａ３２，Ｒａ３３，（一方がアースに接続される）Ｒａ３４とから成る。
第２加算増幅回路ＡＤＤ２は反転型の加算増幅回路であるので、進行波電力設定信号Ｖｓｅｔ（＋）と電力抑制信号Ｖｓｕｂ（−）とを加算した電圧信号を反転増幅して、電力目標値信号Ｖｔｐ（−）を出力する。
Ｖｐｆ（＋）は、電力検出器ＤＥＴから出力された進行波電力検出信号である。
第３加算増幅回路ＡＤＤ３も、反転型の加算増幅回路であり、進行波電力検出信号Ｖｐｆ（＋）と電力目標値信号Ｖｔｐ（−）とを加算した電圧信号を反転増幅して、電力制御信号Ｖｃｏｎｔを出力する。
なお、第２加算増幅回路ＡＤＤ２、第３加算増幅回路ＡＤＤ３の増幅率は、オペアンプの出力信号が適切なレベルになるように、入力する信号値に応じて設定すればよい。
【００３１】
出力設定演算回路ＣＡＬは、上述したように構成されているので、電力目標値信号Ｖｔｐの信号値よりも進行波電力検出信号Ｖｐｆの大きさ（以下、進行波電力検出信号値Ｖｐｆという）が小さければ、電力出力手段ＰＯＵＴから出力される進行波電力ＰＦが大きくなるように出力設定演算回路ＣＡＬが電力制御信号Ｖｃｏｎｔを出力し、電力目標値信号Ｖｔｐの信号値よりも進行波電力検出信号値Ｖｐｆが大きければ、電力出力手段ＰＯＵＴから出力される進行波電力ＰＦが小さくなるように出力設定演算回路ＣＡＬが電力制御信号Ｖｃｏｎｔを出力する。
このように電力目標値に相当する電力目標値信号Ｖｔｐと進行波電力値ＰＦに相当する進行波電力検出信号Ｖｐｆとを比較して進行波電力値ＰＦを制御しているので、反射波電力検出信号値Ｖｐｒ（絶対値）が電力抑制基準しきい値信号値Ｖｔｈ０（絶対値）よりも大きくなって、その超過分の大きさに相当する電力値だけ電力目標値が減少すると、進行波電力ＰＦの出力値が減少するので、反射係数が同じでも反射波電力が減少する。
【００３２】
ところで、前述したように電力増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２には、例えば、ＦＥＴ等の増幅素子が用いられている。この増幅素子には、ジャンクション温度Ｔｊの絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘが規定されており、ジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えると素子の破壊に至るので、ジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えないように設計する必要がある。
（通常は、安全を考えてディレーティングをとり、ジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘよりも低い温度Ｔｊｍａｘ’を超えないように設計されている。しかし、以後の説明では、絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを用いて説明する。）
【００３３】
なお、上記増幅素子のジャンクション温度は、次式で表される。すなわち、ジャンクション温度は、増幅素子のケース温度Ｔｃと増幅素子内での損失Ｐｄに依存することになる。
Ｔｊ＝Ｔｃ＋Ｐｄ×θ
Ｔｊ：増幅素子のジャンクション温度［℃］，
Ｔｃ：増幅素子のケース温度［℃］，
Ｐｄ：増幅素子内での損失［Ｗ］，
θ：増幅素子の熱抵抗［℃／Ｗ］（損失を温度に換算する係数）
【００３４】
次に損失と熱との関係について説明する。
電力を伝送すると必ず損失が発生する。電力増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２では電力を増幅する際に損失が発生する。電力増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２で損失があると、その損失が熱となって発生するので電力増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２自体の温度を上昇させる。また、電力増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２の温度が上昇するとケース温度Ｔｃも上昇する。
また、前述したように電力増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２は大きな電力を出力しているので、電力増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２で損失があった場合、その発熱量は大きくなり、素子の温度が上昇しやすい。
そのために、通常は、ヒートシンク等の冷却機構を設けて発熱した熱を放出し、電力増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２での温度上昇の度合いを減少させる工夫がされている。
【００３５】
ところが、図２に示すように、プラズマ処理装置５に電力を供給するために高周波電源装置ＨＰを使用すると、反射波電力が発生することがある。この場合、高周波電源装置ＨＰ内に反射波電力が戻ってくるので、進行波電力を出力するときに発生する損失だけでなく、反射波電力による損失も発生する。すなわち、整合時に比べて、反射波電力が発生している方が、ジャンクション温度Ｔｊの温度上昇度は高くなる。
【００３６】
そして、前述した従来技術では、反射波電力検出信号値Ｖｐｒ（絶対値）が電力抑制基準しきい値信号値Ｖｔｈ０（絶対値）を超えるまでは、反射波電力が発生しても電力目標値信号Ｖｔｐが減少しない。そのために、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に相当する反射波電力が発生し、かつ、その状態が連続して熱飽和状態になったときに、ジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えないように、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０の値を設定すれば、電力増幅回路ＡＭＰ１、ＡＭＰ２に用いられている増幅素子を保護することができる。
【００３７】
なお、前述したように反射波電力検出信号値Ｖｐｒ（絶対値）が電力抑制基準しきい値信号値Ｖｔｈ０（絶対値）よりも大きくなると、その超過分の大きさに比例した電力値だけ進行波電力ＰＦの出力値が減少する。負荷側インピーダンスの状態が変化しないときは、反射係数が同じなので、進行波電力が減少すると反射波電力も減少する。
そのために、通常は、前述したように電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０を設定すれば、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０よりも反射波電力検出信号Ｖｐｒが大きくなるような反射波電力が発生しても、ジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えないようにすることができる。
【００３８】
しかし、何らかの理由によって、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０よりも大きな反射波電力検出信号Ｖｐｒが検出されるような反射波電力が発生した状態になり、そのことが原因で、ジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えるような状態になるときは、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０の設定値を小さくして、より保護を強める必要がある。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
（プラズマ放電するまでの問題点）
高周波電源装置ＨＰから進行波電力を出力して電力をプラズマ処理装置５に供給開始したときに、反射が生じて反射波電力が発生すると、整合装置３がインピーダンス整合をするように動作をする。しかし、インピーダンス整合するまでの間は、反射が生じるので効率よく電力が供給されない。すると、プラズマ処理装置５に供給される負荷電力が少なくなり、プラズマ放電が生じにくくなる。
このとき、反射波電力検出信号値Ｖｐｒ（絶対値）が、電力抑制基準しきい値信号値Ｖｔｈ０（絶対値）を超えていると、進行波電力ＰＦの出力値が抑制されるために、さらにプラズマ処理装置５に供給される負荷電力が小さくなってしまう。そのために、さらにプラズマ放電が生じにくくなってしまう。
【００４０】
そこで、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０の設定値を大きくして、進行波電力ＰＦの出力値の抑制を押さえれば、プラズマ処理装置５に供給する電力量が増えてプラズマ放電させやすくなり上記の問題が改善される。しかし、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０の設定値を大きくすると、反射波電力が大きくなったときに、ジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えて増幅素子の破壊を招きやすくなるので、このようなことはできない。
【００４１】
また、電力出力開始時からすぐにプラズマ放電しない場合は、整合装置３がインピーダンス整合を行い、プラズマ処理装置５に供給される電力量を増やしてプラズマ放電させるのであるが、非整合状態から整合状態になるまでの過程で、必ずしも高周波電源装置ＨＰの出力インピーダンスＺｏと負荷側インピーダンスＺＬとの差（以下、整合インピーダンス偏差という）が減少し続けるのではなく、場合によっては、一旦、整合インピーダンス偏差が大きくなるという過程を経ながら最終的にインピーダンス整合することがある。そのために、進行波電力の出力開始時と整合動作中のある状態の時とを比べると、場合によっては、進行波電力の出力開始時の方が整合インピーダンス偏差が小さいときがある。
【００４２】
このような状態になると、整合インピーダンス偏差が減少し続けるだけの過程に比べて、インピーダンス整合する過程に無駄が生じるので、インピーダンス整合するまでの時間（以下、整合時間という）が長くなる。整合時間が長くなると、ワークの加工時間が長くなるという問題があった。
【００４３】
また、高周波電源装置ＨＰから電力を供給してから整合するまでの許容時間を設定して、設定した許容時間内に整合しない場合は、整合動作に異常があったと見なしてワークの加工工程を中断させる場合がある。このような場合は、ワークの加工時間が長くなるだけでなく、ワークの品質低下、加工不良等による歩留まりが悪くなることが問題であった。
【００４４】
（プラズマ放電してからの問題点）
整合インピーダンス偏差がなくなるか、または、小さくなるとプラズマ放電が生じてプラズマ放電用ガスが非プラズマ状態からプラズマ状態になる。そしてワークの加工が開始される。
しかし、プラズマ放電後であっても、プラズマが不安定になった場合には反射が生じる。このときに、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０の設定値を小さくしていると、進行波電力を抑制する度合いが大きくなるので、プラズマ放電を維持するための電力が不足して、プラズマ状態から非プラズマ状態になりやすくなる。
このようにプラズマ状態から非プラズマ状態になった場合も、ワークの加工が中断するので、ワークの加工時間が長くなるだけでなく、ワークの品質低下、加工不良等による歩留まりが悪くなることが問題であった。
【００４５】
このように、従来技術のような方法で進行波電力を制御すると、上述したような各種の問題が生じていた。
したがって、本願発明は、増幅素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えて増幅素子の破壊を招いてしまうことなく、進行波電力の出力開始直後の進行波電力の抑制を緩和できる高周波電源装置及び進行波電力の制御方法を提供することを目的としている。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源の進行波電力制御方法において、
高周波電源から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号及び高周波電源に反射入力される反射波電力値を検出した反射波電力検出信号を出力する過程と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号を設定する課程と、
前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を設定する課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた緩和時間が経過するまでは、前記電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた緩和時間が経過した後は、前記電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とする課程と、
前記反射波電力検出信号と前記電力抑制しきい値信号とを用いて進行波電力値を抑制するための電力抑制信号を演算する過程と、
前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号と前記電力抑制信号とを用いて電力目標値に相当する電力目標値信号を演算する過程と、
前記電力目標値信号と進行波電力検出信号とを用いて電力制御信号を演算する過程と、
前記電力制御信号によって前記進行波電力値が電力目標値になるように制御する課程とを備え、
前記電力抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から予め定めた緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する高周波電源の進行波電力制御方法である。
【００４７】
請求項２の発明は、
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源の進行波電力制御方法において、
高周波電源から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号及び高周波電源に反射入力される反射波電力値を検出した反射波電力検出信号を出力する過程と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号を設定する課程と、
前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を設定する課程と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号を設定する課程と、
前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を設定する課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた反射保護用緩和時間が経過するまでは、前記電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた反射保護用緩和時間が経過した後は、前記電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過するまでは、前記電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過した後は、前記電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とする課程と、
前記反射波電力検出信号と前記電力抑制しきい値信号とを用いて進行波電力値を抑制するための電力抑制信号を演算する過程と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値に相当する電流検出信号と前記電流抑制しきい値信号とを用いて進行波電力値を抑制するための電流抑制信号を演算する過程と、
前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号と前記電力抑制信号と前記電流抑制信号とを用いて電力目標値に相当する電力目標値信号を演算する過程と、
前記電力目標値信号と進行波電力検出信号とを用いて電力制御信号を演算する過程と、
前記電力制御信号によって前記進行波電力値が電力目標値になるように制御する課程とを備え、
前記電力抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から予め定めた反射保護用緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少し、
前記電流抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する、高周波電源の進行波電力制御方法である。
【００４８】
請求項３の発明は、
請求項２に記載の反射保護用緩和時間と電流保護用緩和時間とが同じ時間である高周波電源の進行波電力制御方法である。
【００４９】
請求項４の発明は、
請求項２に記載の反射保護用緩和時間と電流保護用緩和時間とが異なる時間である高周波電源の進行波電力制御方法である。
【００５０】
請求項５の発明は、
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源の進行波電力制御方法において、
高周波電源から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号を出力する過程と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号を設定する課程と、
前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を設定する課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過するまでは、前記電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とする課程と、
前記進行波電力の出力開始時から予め定めた電流保護用緩和時間が経過した後は、前記電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とする課程と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値に相当する電流検出信号と前記電流抑制しきい値信号とを用いて進行波電力値を抑制するための電流抑制信号を演算する過程と、
前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号と前記電流抑制信号とを用いて電力目標値に相当する電力目標値信号を演算する過程と、
前記電力目標値信号と進行波電力検出信号とを用いて電力制御信号を演算する過程と、
前記電力制御信号によって前記進行波電力値が電力目標値になるように制御する課程とを備え、
前記電流抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から予め定めた緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する、高周波電源の進行波電力制御方法である。
【００５１】
請求項６の発明は、
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源装置において、
高周波電源装置から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号及び高周波電源装置に反射入力される反射波電力値を検出した反射波電力検出信号を出力する電力検出器と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号、及び前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは、前記電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過した後は、電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号及び前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号及び進行波電力検出信号によって求めて出力する電力制御手段と、
前記電力制御信号を入力して進行波電力値が電力目標値になるように制御して進行波電力を出力する前記電力増幅回路を含んだ電力出力手段とを備え、
前記電力抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する高周波電源装置である。
【００５２】
請求項７の発明は、
請求項６に記載の電力制御手段が、
出力する進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号を出力する出力電力設定回路と、
進行波電力を出力開始したときに進行波電力を出力開始する前と異なる所定値の出力開始信号を出力する出力開始信号出力回路と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号、及び前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は前記電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する反射保護回路と、
前記進行波電力設定信号と電力抑制信号と進行波電力検出信号とを入力して、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を出力する出力設定演算回路とから成る高周波電源装置である。
【００５３】
請求項８の発明は、
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源装置において、
高周波電源装置から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号及び高周波電源装置に反射入力される反射波電力値を検出した反射波電力検出信号を出力する電力検出器と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値に相当する電流検出信号を出力する電流検出器と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号、前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号、前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号、及び前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を発生させて、前記進行波電力の出力開始時から定められた反射保護用緩和時間が経過するまでは、電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた反射保護用緩和時間が経過した後は、前記電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とするとともに、前記進行波電力の出力開始時から定められた電流保護用緩和時間が経過するまでは、電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた電流保護用緩和時間が経過した後は、電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号及び前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号及び前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号及び進行波電力検出信号によって求めて出力する電力制御手段と、
前記電力制御信号を入力して進行波電力値が電力目標値になるように制御して進行波電力を出力する前記電力増幅回路を含んだ電力出力手段とを備え、
前記電力抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から定められた反射保護用緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少し、
前記電流抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から定められた電流保護用緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する、高周波電源装置である。
【００５４】
請求項９の発明は、
請求項８に記載の電力制御手段が、
出力する進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号を出力する出力電力設定回路と、
進行波電力を出力開始したときに進行波電力を出力開始する前と異なる所定値の出力開始信号を出力する出力開始信号出力回路と、
反射波電力が発生し、その状態が連続して前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない反射波電力に相当する電力抑制基準しきい値信号、及び前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな電力抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた反射保護用緩和時間が経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から反射保護用緩和時間が経過した後は電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号とし、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する反射保護回路と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号、及び前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた電流保護用緩和時間が経過するまでは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から電流保護用緩和時間が経過した後は前記電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流保護回路と、
前記進行波電力設定信号と電力抑制信号と電流抑制信号と進行波電力検出信号とを入力して、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を出力する出力設定演算回路とから成る高周波電源装置である。
【００５５】
請求項１０の発明は、
請求項９に記載の反射保護用緩和時間と電流保護用緩和時間とが同じ時間である高周波電源装置である。
【００５６】
請求項１１の発明は、
請求項９に記載の反射保護用緩和時間と電流保護用緩和時間とが異なる時間である高周波電源装置である。
【００５７】
請求項１２の発明は、
電力増幅回路で増幅して出力する進行波電力値が、電力目標値になるように制御する高周波電源装置において、
高周波電源装置から出力される進行波電力値を検出した進行波電力検出信号を出力する進行波電力検出器と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値に相当する電流検出信号を出力する電流検出器と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号、及び前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を発生させて、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは、電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過した後は、電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を前記進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号及び前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号及び進行波電力検出信号によって求めて出力する電力制御手段と、
前記電力制御信号を入力して進行波電力値が電力目標値になるように制御して進行波電力を出力する前記電力増幅回路を含んだ電力出力手段とを備え、
前記電流抑制緩和しきい値信号値が、進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでの間は、連続的または段階的に減少する、高周波電源装置である。
【００５８】
請求項１３の発明は、
請求項１２に記載の電力制御手段が、
出力する進行波電力値の設定値に相当する進行波電力設定信号を出力する出力電力設定回路と、
進行波電力を出力開始したときに進行波電力を出力開始する前と異なる所定値の出力開始信号を出力する出力開始信号出力回路と、
前記電力増幅回路において増幅のための電力供給源が出力する電流値による損失の影響によって前記電力増幅回路の増幅素子が熱飽和状態になったときでも前記電力増幅回路の増幅素子のジャンクション温度が絶対最大定格温度を超えない電流値に相当する電流抑制基準しきい値信号、及び前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな電流抑制緩和しきい値信号を発生させるとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号とし、前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流保護回路と、
前記進行波電力設定信号と電流抑制信号と進行波電力検出信号とを入力して、出力する進行波電力値が電力目標値となるように制御するための電力制御信号を出力する出力設定演算回路とから成る高周波電源装置である。
【００５９】
請求項１４の発明は、
請求項７又は請求項９に記載の反射保護回路が、
前記電力抑制基準しきい値信号を出力する電力抑制基準しきい値設定回路と、
前記電力抑制緩和しきい値信号を出力する電力抑制緩和しきい値設定回路と、
前記電力抑制基準しきい値信号と電力抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力し、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力する電力抑制しきい値切り換え回路と、
前記反射波電力検出信号及び電力抑制しきい値信号を入力して、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する電力抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置である。
【００６０】
請求項１５の発明は、
請求項１４に記載の電力抑制しきい値切り換え回路が、
前記出力開始信号を入力して、この出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過したときに、進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過するまでとは異なる所定値の電力抑制しきい値切り換え信号を出力する電力用タイマ回路と、
前記電力抑制基準しきい値信号と電力抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記電力抑制しきい値切り換え信号を入力して、この電力抑制しきい値切り換え信号が所定値のときは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力し、電力抑制しきい値切り換え信号が所定値でなければ電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力する電力用スイッチ回路とから成る高周波電源装置である。
【００６１】
請求項１６の発明は、
請求項７又は請求項９に記載の反射保護回路が、
前記電力抑制基準しきい値信号を出力する電力抑制基準しきい値設定回路と、
前記出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時として、進行波電力の出力開始時では前記電力抑制基準しきい値信号よりも大きな信号であり、時間の経過とともに信号値が減少する電力抑制緩和しきい値信号を出力する電力抑制緩和しきい値設定回路と、
前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力し、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電力抑制基準しきい値信号を電力抑制しきい値信号として出力する電力抑制しきい値切り換え回路と、
前記反射波電力検出信号及び電力抑制しきい値信号を入力して、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する電力抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置である。
【００６２】
請求項１７の発明は、
請求項７又は請求項９に記載の反射保護回路が、
前記電力抑制基準しきい値信号出力する電力抑制基準しきい値設定回路と、
それぞれが異なるしきい値の電力抑制緩和しきい値信号を出力する複数の電力抑制緩和しきい値設定回路と、
前記複数の電力抑制緩和しきい値設定回路と同数あり、かつ、前記複数の電力抑制緩和しきい値設定回路から出力される電力抑制緩和しきい値信号を信号値が降順になるように並べたときに、それぞれが降順に並べた電力抑制緩和しきい値信号と１対１で対応するとともに、その順序ではそれぞれに定められた緩和時間が昇順になり、さらに、それぞれが前記出力開始信号を入力して、その出力開始信号が所定値になったときを進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時からそれぞれにおいて緩和時間が経過したときに、進行波電力の出力開始時からそれぞれにおいて緩和時間が経過するまでとは異なる所定値の電力抑制しきい値切り換え信号をそれぞれ出力する複数の電力用タイマ回路と、
前記複数の電力用タイマ回路と同数で各電力用タイマ回路に１対１で対応する複数のスイッチを有し、前記電力抑制基準しきい値信号と複数の電力抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記複数の電力用タイマ回路からそれぞれ出力される電力抑制しきい値切り換え信号を入力して、電力抑制しきい値切り換え信号が所定値のときは対応するスイッチを電力抑制緩和しきい値信号が遮断状態になるように切り換えて、電力抑制基準しきい値信号および遮断状態でない電力抑制緩和しきい値信号の内で最もしきい値が大きい信号を電力抑制しきい値信号として出力する電力用スイッチ回路と、
前記反射波電力検出信号及び電力抑制しきい値信号を入力して、前記反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電力抑制信号を出力する電力抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置である。
【００６３】
請求項１８の発明は、
請求項１７に記載の電力抑制信号出力回路が、前記反射波電力検出信号値が電力抑制しきい値信号値よりも大きいときに、反射波電力検出信号値と電力抑制しきい値信号値の差に応じて変化する電力抑制信号を出力し、前記反射波電力検出信号値が電力抑制しきい値信号値以下のときに、０レベルの電力抑制信号を出力する回路である高周波電源装置である。
【００６４】
請求項１９の発明は、
請求項９又は請求項１３に記載の電流保護回路が、
前記電流抑制基準しきい値信号を出力する電流抑制基準しきい値設定回路と、
前記電流抑制緩和しきい値信号を出力する電流抑制緩和しきい値設定回路と、
前記電流抑制基準しきい値信号と電流抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記出力開始信号を入力して、出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力し、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力する電流抑制しきい値切り換え回路と、
前記電流検出信号及び電流抑制しきい値信号を入力して、前記電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置である。
【００６５】
請求項２０の発明は、
請求項１９記載の電流抑制しきい値切り換え回路が、
前記出力開始信号を入力して、この出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過したときに、進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過するまでとは異なる所定値の電流抑制しきい値切り換え信号を出力する電流用タイマ回路と、
前記電流抑制基準しきい値信号と電流抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記電流抑制しきい値切り換え信号を入力して、この電流抑制しきい値切り換え信号が所定値のときは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力し、電流抑制しきい値切り換え信号が所定値でなければ電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力する電流用スイッチ回路とから成る高周波電源装置である。
【００６６】
請求項２１の発明は、
請求項９又は請求項１３に記載の電流保護回路が、
前記電流抑制基準しきい値信号を出力する電流抑制基準しきい値設定回路と、
前記出力開始信号が所定値になったときを前記進行波電力の出力開始時として、進行波電力の出力開始時では前記電流抑制基準しきい値信号よりも大きな信号であり、時間の経過とともに信号値が減少する電流抑制緩和しきい値信号を出力する電流抑制緩和しきい値設定回路と、
前記進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間が経過するまでは電流抑制緩和しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力し、前記進行波電力の出力開始時から緩和時間が経過した後は電流抑制基準しきい値信号を電流抑制しきい値信号として出力する電流抑制しきい値切り換え回路と、
前記電流検出信号及び電流抑制しきい値信号を入力して、前記電流検出値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置である。
【００６７】
請求項２２の発明は、
請求項９又は請求項１３に記載の電流保護回路が、
前記電流抑制基準しきい値信号を出力する電流抑制基準しきい値設定回路と、
それぞれが異なるしきい値の電流抑制緩和しきい値信号を出力する複数の電流抑制緩和しきい値設定回路と、
前記複数の電流抑制緩和しきい値設定回路と同数あり、かつ、前記複数の電流抑制緩和しきい値設定回路から出力される電流抑制緩和しきい値信号を信号値が降順になるように並べたときに、それぞれが降順に並べた電流抑制緩和しきい値信号と１対１で対応するとともに、その順序ではそれぞれに定められた緩和時間が昇順になり、さらに、それぞれが前記出力開始信号を入力して、その出力開始信号が所定値になったときを進行波電力の出力開始時とし、前記進行波電力の出力開始時からそれぞれにおいて緩和時間が経過したときに、進行波電力の出力開始時からそれぞれにおいて緩和時間が経過するまでとは異なる所定値の電流抑制しきい値切り換え信号をそれぞれ出力する複数の電流用タイマ回路と、
前記複数の電流用タイマ回路と同数で各電流用タイマ回路に１対１で対応する複数のスイッチを有し、前記電流抑制基準しきい値信号と複数の電流抑制緩和しきい値信号とを入力するとともに、前記複数の電流用タイマ回路からそれぞれ出力される電流抑制しきい値切り換え信号を入力して、電流抑制しきい値切り換え信号が所定値のときは対応するスイッチを電流抑制緩和しきい値信号が遮断状態になるように切り換えて、電流抑制基準しきい値信号および遮断状態でない電流抑制緩和しきい値信号の内で最もしきい値が大きい信号を電流抑制しきい値信号として出力する電流用スイッチ回路と、
前記電流検出信号及び電流抑制しきい値信号を入力して、前記電流検出値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力する電流抑制信号出力回路とから成る高周波電源装置である。
【００６８】
請求項２３の発明は、
請求項２２に記載の電流抑制信号出力回路が、
前記電流検出値が電流抑制しきい値信号値よりも大きいときに、電流検出信号値と電流抑制しきい値信号値との差に応じて変化する電流抑制信号を出力し、前記電流検出信号値が電流抑制しきい値信号値以下のときに、０レベルの電流抑制信号を出力する回路である高周波電源装置である。
【０１５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。
図１は本出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。
図１は後述する図９と同じなので、説明は図９で後述する。
【０１５５】
図７は、定電圧出力直流電源回路ＤＰＳ１を採用した本願発明の反射保護形高周波電源装置ＨＰ１１（以下、高周波電源装置ＨＰ１１という）の構成を示すブロック図であり、図３に示した従来技術の高周波電源装置ＨＰ１の構成を示すブロック図に対応する。
図８は、可変電圧出力直流電源回路ＤＰＳ１を採用した本願発明の反射保護形高周波電源装置ＨＰ２１（以下、高周波電源装置ＨＰ２１という）の構成を示すブロック図であり、図４に示した従来技術の高周波電源装置ＨＰ２の構成を示すブロック図に対応する。
図７及び図８に示した高周波電源装置ＨＰ１１及びＨＰ２１の構成を示すブロック図は、それぞれ図３及び図４に示した従来技術の高周波電源装置ＨＰ１及びＨＰ２の構成を示すブロック図に、出力開始信号出力回路ＳＴが追加されている。なお、図７及び図８で、それぞれ図３及び図４と同様の部分については説明を省略する。
【０１５６】
出力開始信号出力回路ＳＴは、電力出力手段ＰＯＵＴが進行波電力を出力開始したときを検知して、このときに進行波電力を出力開始する前と異なる所定値の出力開始信号を出力する。なお、出力開始信号Ｖｓｔの大きさを、以下、出力開始信号値Ｖｓｔという。この出力開始信号Ｖｓｔは、例えば、進行波電力が出力されていないときはＬｏｗレベルの信号、進行波電力が出力されているときはＨｉｇｈレベルの信号である。
なお、この図７、図８では、本発明に適用するしきい値切換反射保護回路ＰＲＴ（以下、反射保護回路ＰＲＴという）と出力設定演算回路ＣＡＬと出力電力設定回路ＳＥＴと出力開始信号出力回路ＳＴとによって進行波電力ＰＦを制御する電力制御手段ＰＣＯＮが構成されている。
【０１５７】
図９は、本願発明の反射保護回路ＰＲＴの一例を示す回路図である。
この反射保護回路ＰＲＴは、電力抑制基準しきい値設定回路ＴＨ０と電力抑制緩和しきい値設定回路ＴＨ１と電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨと電力抑制信号出力回路ＡＤＤ１とから構成されている。
電力抑制信号出力回路ＡＤＤ１は、従来技術と同じである。また、電力抑制基準しきい値設定回路ＴＨ０は、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０を出力する回路であり、従来技術と同じである。
電力抑制緩和しきい値設定回路ＴＨ１は、電力抑制基準しきい値設定回路ＴＨ０と同様の回路構成であり、電圧（アースを基準にした電位）がＶｅの制御電圧源Ｅｃと抵抗器Ｒｔ０１と（一方がアースに接続される）抵抗器Ｒｔ０２とから成る。そして、制御電圧源Ｅｃの電圧Ｖｅを抵抗器Ｒｔ１１及びＲｔ１２によって分圧した電圧信号である電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を出力する。
なお、電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１の大きさ（以下、電力抑制緩和しきい値信号値Ｖｔｈ１という）が、電力抑制基準しきい値信号値Ｖｔｈ０よりも大きくなるように（Ｖｔｈ０＜Ｖｔｈ１）、電力抑制緩和しきい値設定回路ＴＨ１の各抵抗値を設定する。
【０１５８】
なお、図９の例では、電力抑制緩和しきい値設定回路は１つで、電力抑制緩和しきい値信号は１つの値であるが、これに限定されるものではない。例えば、後述する第３の実施例に示すように、電力抑制緩和しきい値信号が時間の経過とともに変化するように回路を構成してもよいし、後述する第４の実施例に示すように電力抑制緩和しきい値信号が複数の値をもつように回路を構成してもよい。
【０１５９】
また、電力抑制基準しきい値信号及び電力抑制緩和しきい値信号を総称して電力抑制しきい値信号Ｖｔｈといい、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈの大きさ（以下、電力抑制しきい値信号値Ｖｔｈという）を設定して電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを出力する回路を総称して電力しきい値設定回路ＴＨという。
なお、反射保護回路ＰＲＴ内でみれば、電力しきい値設定回路ＴＨ部によって電力抑制しきい値信号Ｖｔｈが発生することになる。
【０１６０】
電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨは、電力用タイマ回路ＴＭと電力用スイッチ回路ＳＷとから構成されている。
電力用タイマ回路ＴＭは、出力開始信号Ｖｓｔを入力して、この出力開始信号が所定値になったときを進行波電力の出力開始時とし、進行波電力の出力開始時から電力用タイマ回路ＴＭの回路定数等で定まる所定の時間（以下、緩和時間Ｅｔｉｍｅという）が経過したときに、進行波電力の出力開始時から緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過するまでとは異なる所定値の電力抑制しきい値切り換え信号Ｖｃｈを出力する回路である。なお、電力抑制しきい値切り換え信号Ｖｃｈの大きさを、以下、電力抑制しきい値切り換え信号値Ｖｃｈという。
【０１６１】
電力用スイッチ回路ＳＷは、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０と電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１とを入力するとともに、前述したように電力抑制しきい値切り換え信号Ｖｃｈを入力して、この電力抑制しきい値切り換え信号Ｖｃｈが所定値のときは電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力し、電力抑制しきい値切り換え信号Ｖｃｈが所定値でなければ電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０を電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力する回路である。
すなわち、電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨは、進行波電力の出力開始時から定められた緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力し、進行波電力の出力開始時から緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過した後は電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０を電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力する。
【０１６２】
電力抑制信号出力回路ＡＤＤ１は、反射波電力検出信号Ｖｐｒと電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとを入力して、反射波電力検出信号値Ｖｐｒと電力抑制しきい値信号値Ｖｔｈとの差に応じて変化する電力抑制信号Ｖｓｕｂを出力する。なお、前述したように、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈが大きい程、進行波電力の抑制が緩和される。
ここで、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０＜電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１なので、緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過するまでは、従来技術の場合よりも進行波電力の抑制度合いが少ないことになる。よって、反射が生じた場合に、従来技術よりもプラズマ処理装置５に大きな負荷電力を供給できる。その結果、進行波電力を出力開始してから緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過するまでの間に、従来技術よりもプラズマ放電が生じ易くなる。
【０１６３】
また、これまでの説明で分かるように、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０は、進行波電力値ＰＦを抑制しないですむ反射波電力検出信号Ｖｐｒの上限の基準を示す信号である。
そして、電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１は、進行波電力値ＰＦを抑制しないですむ反射波電力検出信号Ｖｐｒの上限を示す電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０よりも大きな信号である。
さらに、後述する電流抑制基準しきい値信号Ｖｉｔｈ０は、進行波電力値ＰＦを抑制しないですむ電流検出信号Ｖｉの上限の基準を示す信号である。
同様に、後述する電流抑制緩和しきい値信号Ｖｉｔｈ１は、行波電力値ＰＦを抑制しないですむ電流検出信号Ｖｉの上限を示す電流抑制基準しきい値信号Ｖｉｔｈ０よりも大きな信号である。
【０１６４】
図１０は、同一条件下で従来技術と本発明とを用いた場合におけるジャンクション温度Ｔｊの進行波電力出力開始時からの温度上昇曲線の比較図である。
ジャンクション温度Ｔｊの温度上昇度合いは、そのときの条件によって異なるが、図１０に示すように、従来技術では電力出力開始直後にジャンクション温度Ｔｊが最高温度になるのではなく、徐々に温度が高くなり最高温度に達する。
よって、ジャンクション温度Ｔｊが低い間、すなわち、進行波電力出力開始直後だけを考えれば、増幅素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えるまでに温度余裕があるので、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈの設定値を大きくして、進行波電力の抑制を緩和することによって損失が増大しても、増幅素子の破壊を防止できる。
【０１６５】
したがって、前述したように、電力抑制基準しきい値設定回路ＴＨ０とは別に電力抑制緩和しきい値設定回路ＴＨ１を設けて、進行波電力の出力開始直後には電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０よりも大きな電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを使用し、緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過した後に電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０を使用するようにしても、図１０の本発明の温度上昇曲線が示すように、増幅素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えないようにできる。
その結果、進行波電力出力開始直後に、従来技術よりも大きな進行波電力を出力できるようになるので、従来技術よりもプラズマ放電が生じ易くなる。
【０１６６】
ここで、緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過した後も、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に切り換えないで、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０よりも大きな電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを使用すると、図１０に示すように、増幅素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えてしまうので、増幅素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超える前に電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に切り換える必要がある。
【０１６８】
また、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを用いて電力抑制信号Ｖｓｕｂを求め、この電力抑制信号Ｖｓｕｂを用いて電力目標値に相当する信号値である電力目標値信号値を求めている。すなわち、電力目標値に相当する信号値である電力目標値信号値を求めるために電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを用いている。また、同様に電力目標値に相当する信号値である電力目標値信号値を求めるために電流抑制しきい値信号Ｖｉｔｈを用いている。
【０１６９】
なお、緩和時間Ｅｔｉｍｅ及び電力抑制しきい値信号Ｖｔｈは、高周波電源装置ＨＰ１１又はＨＰ２１の使用環境等に応じた最適な値になるように設定すればよい。
また、電力しきい値設定回路ＴＨでは、２つの抵抗器によって電力しきい値を設定しているが、少なくとも一方を可変抵抗器にしてもよい。
以下、具体的な実施例を用いて、詳細に説明する。
【０１７０】
【実施例】
（第１の実施例）
本願発明は高周波電源装置で、そのブロック図が前述した図７又は図８である。この図７又は図８に示す「反射保護回路ＰＲＴ」が前述した図９である。さらに、この図９に示す「電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨ」の回路構成図が図１１で、第１の実施例とする。
図１１は、図９に示した電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨの第１の実施例を示す回路構成図である。
図１２は、図１１に示す電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨを使用したときのタイムチャートである。
この図１１及び図１２を参照して、第１の実施例を説明する。
図１１の電力用タイマ回路ＴＭは、図示のように、抵抗器、コンデンサ、トランジスタ、コンパレータ等によって構成されている。そして、電力用スイッチ回路ＳＷは、ダイオード及びＦＥＴによって構成されている。
【０１７１】
進行波電力が出力されていないときは、出力開始信号ＶｓｔがＬｏｗレベルであるので、トランジスタＴｒ１がＯＦＦして、コンパレータＣＯ１に入力するコンパレータ入力電圧Ｖ１は、制御電圧源Ｅｃの電圧Ｖｅに維持される。
それに対して、比較電圧Ｖ２は、制御電圧源Ｅｃの電圧Ｖｅを分圧した電圧（Ｖ１＞Ｖ２）であるので、コンパレータから出力するコンパレータ出力電圧Ｖ３はＨｉｇｈレベルになる。従って、電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＮする。すると、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ０であるので、２つのダイオードＤｓ０及びＤｓ１により、Ｖｔｈ＝Ｖｔｈ１となる（図１２（ｄ）参照）。
このように、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０及び電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１の出力側にダイオードが接続され、かつ、これらのダイオードが並列に接続されていれば、ダイオードから出力される信号の内で最も大きさが大きい信号が電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力される。
なお、電界効果トランジスタＦＥＴ１が電力用スイッチ回路ＳＷ内にあるスイッチに相当し、電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＦＦのときは電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１が遮断状態になり、ＯＮのときは電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１がダイオード側に伝わる。
【０１７２】
次に、進行波電力が出力されると、出力開始信号ＶｓｔがＨｉｇｈレベルになるので、トランジスタＴｒ１がＯＮして、抵抗器Ｒｍ１１を通してコンデンサＣｍ１１が放電を開始する。そして、コンデンサＣｍ１１の放電が進むと、コンパレータ入力電圧Ｖ１が図１２（ｂ）に示すように小さくなる。なお、コンパレータ入力電圧Ｖ１は、抵抗器Ｒｍ１１及びコンデンサＣｍ１１の時定数によって定まる特性に従って小さくなる。
【０１７３】
さらにコンデンサＣｍ１１の放電が進んで、コンパレータ入力電圧Ｖ１が比較電圧Ｖ２よりも小さくなる（Ｖ１＜Ｖ２）と、コンパレータ出力電圧Ｖ３がＬｏｗレベルに変化するので、電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＦＦする。このように電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＦＦのときは、電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１が遮断状態になるので、Ｖｔｈ＝Ｖｔｈ０となる。
この第１の実施例の場合、進行波電力が出力されてから、コンパレータ入力電圧Ｖ１が比較電圧Ｖ２よりも小さくなるまでの時間が、緩和時間Ｅｔｉｍｅとなる。
このように、図１１に示すような抵抗器とコンデンサとを用いた時定数回路を使用することによって、図１２（ａ）に示すように、出力開始信号Ｖｓｔが所定値に変化したときから、図１２（ｂ）に示すように、コンパレータ入力電圧Ｖ１が減少し始めて、コンパレータ入力電圧Ｖ１が比較電圧Ｖ２よりも小さくなる（Ｖ１＜Ｖ２）と、図１２（ｃ）に示すように、コンパレータ出力電圧Ｖ３が変化するので、図１２（ｄ）に示すように、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１から電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に切り換えることができる。
【０１７４】
（第２の実施例）
図１３は、前述した図１１に示した第１の実施例の電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨと同様に、図９に示した電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨの第２の実施例を示す回路構成図である。
図１４は、図１３に示す電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨを使用したときのタイムチャートである。
この図１３及び図１４を使用して、第２の実施例を説明する。
図１３の電力用タイマ回路ＴＭは市販のタイマＩＣ（例えば、型式ＮＥ５５５等）と制御電圧源Ｅｃと抵抗器Ｒｍ４と（一方がアースに接続される）コンデンサＣｍ４とから成る。
上記のタイマＩＣは、トリガー端子ＴｒｇにＨｉｇｈレベルの信号を入力したときから、設定されたタイマ時間だけ経過したときに、出力端子Ｏｕｔから出力される切り換え信号Ｖｃｈのレベルが変化するＩＣであり、外付けの抵抗器Ｒｍ４の抵抗値又はコンデンサＣｍ４の容量値を変化させることによって、タイマ時間を変化させることができる。なお、設定したタイマ時間が、前述した緩和時間Ｅｔｉｍｅとなる。また、出力開始信号Ｖｓｔがトリガ信号になる。
【０１７５】
また、電力用スイッチ回路ＳＷには、アナログスイッチ（例えば、型式ＡＤ７５１２ＤＩ等）が使用できる。このアナログスイッチは、切り換え信号Ｖｃｈのレベルによってスイッチが切り換わる。図１３及び図１４に示した例では、切り換え信号ＶｃｈがＨｉｇｈレベルのときにＶｔｈ１を出力するようにスイッチを切り換えて、切り換え信号ＶｃｈがＬｏｗレベルのときにＶｔｈ０を出力するようにスイッチを切り換える。
【０１７６】
進行波電力が出力されていないときは、出力開始信号ＶｓｔがＬｏｗレベルであり、切り換え信号ＶｃｈがＨｉｇｈレベルである。その結果、スイッチは、Ｖｔｈ１側に切り換わっているので、Ｖｔｈ＝Ｖｔｈ１となる。
【０１７７】
次に、進行波電力が出力されると、出力開始信号ＶｓｔがＨｉｇｈレベルになるので、タイマＩＣが動作を開始する。なお、緩和時間Ｅｔｉｍｅ（タイマ時間）が経過するまでは、切り換え信号ＶｃｈがＨｉｇｈレベル，Ｖｔｈ＝Ｖｔｈ１のままである。
【０１７８】
タイマＩＣの動作が進んで緩和時間Ｅｔｉｍｅ（タイマ時間）が経過すると、切り換え信号ＶｃｈがＬｏｗレベルに変化するので、電力用スイッチ回路ＳＷ内のスイッチが、Ｖｔｈ０側に切り換わりＶｔｈ＝Ｖｔｈ１となる。
このように、図１３に示すようなタイマＩＣ等を用いた回路を使用することによって、図１４（ａ）に示すように、出力開始信号Ｖｓｔが所定値に変化したときから、図１４（ｂ）に示すように、緩和時間が経過したときに切り換え信号Ｖｃｈが変化するので、図１４（ｃ）に示すように、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１から電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に切り換えることができる。
【０１７９】
（第３の実施例）
図１５は、前述した図１１に示した第１の実施例及び図１３に示した第２の実施例の電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨと同様に、図９に示した電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨの第３の実施例を示す回路構成図である。
図１６は、図１５に示す回路を使用したときのタイムチャートである。
この図１５及び図１６を参照して、第３の実施例を説明する。
図１５に示した実施例では、電力用スイッチ回路ＳＷ内のスイッチが制御電圧源Ｅｃ側に切り換わっている状態のときに制御電圧源Ｅｃの電圧Ｖｅを抵抗器Ｒｍ５１と抵抗器Ｒｍ５２とで分圧した電圧信号Ｖｔｈ１を電力抑制緩和しきい値信号とする。また、制御電圧源Ｅｃの電圧Ｖｅを抵抗器Ｒｍ５３と抵抗器Ｒｍ５４とで分圧した電圧信号Ｖｔｈ０を電力抑制基準しきい値信号とする。さらに、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ０となるように、抵抗器Ｒｍ５１乃至Ｒｍ５４の抵抗値を定める。
電力用スイッチ回路ＳＷは、出力開始信号Ｖｓｔの信号レベルが、Ｌｏｗレベルのときに制御電圧源Ｅｃ側に切り換わり、Ｈｉｇｈレベルのときに他方（未接続側）に切り換わる。
【０１８０】
図１６に示すように、進行波電力出力開始までは、出力開始信号ＶｓｔがＬｏｗレベルなので、電力用スイッチ回路ＳＷは、制御電圧源Ｅｃ側に切り換わっているので、コンデンサＣｍ５に電荷がチャージ（充電）される。また、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ０であるので、２つのダイオードＤｓ０及びＤｓ１により、Ｖｔｈ１がＶｔｈとして出力される。
【０１８１】
次に進行波電力を出力開始すると、出力開始信号ＶｓｔがＨｉｇｈレベルになるので、電力用スイッチ回路ＳＷは、他方（未接続側）に切り換わる。そうなると、コンデンサＣｍ５にチャージ（充電）された電荷は、抵抗器Ｒｍ５２を通して放電されるので、放電が進むにしたがって電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１の値が小さくなる（図１６（ｂ）参照）。
そして、Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ０になると、２つのダイオードＤｓ０及びＤｓ１により、Ｖｔｈ０がＶｔｈとして出力される。
この図１５の場合、制御電圧源Ｅｃと抵抗器Ｒｍ５１と抵抗器Ｒｍ５２とコンデンサＣｍ５と電力用スイッチ回路ＳＷとによって電力抑制緩和しきい値設定回路及び電力用タイマ回路ＴＭが構成されている。
このように、時間の経過とともに信号値が減少する電力抑制緩和しきい値信号を出力する電力抑制緩和しきい値設定回路を使用することによっても、図１６（ａ）に示すように、出力開始信号Ｖｓｔが所定値に変化したときから、図１６（ｂ）に示すように、電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１が減少し始めて、電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１が電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０よりも小さくなる（Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ０）と電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０が電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力されるので、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１から電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に切り換えることができる。
なお、この第３の実施例は、前述した第１の実施例、第２の実施例とは異なり、電力抑制緩和しきい値設定回路ＴＨ１及び電力用タイマ回路ＴＭ内に電力用スイッチ回路ＳＷが組み込まれているので、図９に示した電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨとは少し異なることになる。
【０１８２】
（第４の実施例）
図１７は、前述した図１１に示した第１の実施例及び図１３に示した第２の実施例及び図１５に示した第３の実施例の電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨと同様に、図９に示した電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨの第４の実施例を示す回路構成図である。
図１８は、図１７に示す回路を使用したときのタイムチャートである。
この図１７及び図１８を参照して、第４の実施例を説明する。
図１７に示す回路は、図１１に示した第１の実施例の変形例であり、図１１の電力用タイマ回路ＴＭの内部の回路定数が異なる３種類の電力用タイマ回路ＴＭ１、ＴＭ２及びＴＭ３と第１乃至第３の電力抑制緩和しきい値信号とを用いている。
【０１８３】
図１７に示すように、３種類の電力用タイマ回路ＴＭ１、電力用タイマ回路ＴＭ２及び電力用タイマ回路ＴＭ３は、並列に接続されており、それぞれ、図１１の電力用タイマ回路ＴＭと同様に抵抗器とコンデンサとを用いた時定数回路等を用いて、第１乃至第３の緩和時間Ｅｔｉｍｅを定めている。
なお、Ｅｔｉｍｅ１を第１の緩和時間、Ｅｔｉｍｅ２を第２の緩和時間、Ｅｔｉｍｅ３を第３の緩和時間、Ｖｔｈ１１を第１の電力抑制緩和しきい値信号、Ｖｔｈ１２を第２の電力抑制緩和しきい値信号及びＶｔｈ１３を第３の電力抑制緩和しきい値信号とする。
【０１８４】
また、第１の緩和時間Ｅｔｉｍｅ１＜第２の緩和時間Ｅｔｉｍｅ２＜第３の緩和時間Ｅｔｉｍｅ３となるように、各回路の時定数が、
Ｒｍ１１×Ｃｍ１１ ＜ Ｒｍ２１×Ｃｍ２１ ＜ Ｒｍ３１×Ｃｍ３１
の関係になるように設定する。なお、上式は便宜上、Ｒｍ１１、Ｒｍ２１及びＲｍ３１を抵抗値とし、Ｃｍ１１、Ｃｍ２１及びＣｍ３１をコンデンサの容量値としている。また、
Ｖｔｈ１１ ＞ Ｖｔｈ１２ ＞ Ｖｔｈ１３ ＞ Ｖｔｈ０
の関係になるように第１乃至第３の電力抑制緩和しきい値信号を設定する。
なお、Ｖｔｈ０、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２及びＶｔｈ３を設定するための回路例は図１７には図示していないが、図９のＴＨ０及びＴＨ１と同様であり、上記の大小関係になるように抵抗値を設定すればよい。
【０１８５】
次にこの実施例の動作を説明する。なお、前述したように、図１７の第４の実施例は図１１に示した第１の実施例の変形例であるので、同様の部分についての説明を省略する。
進行波電力が出力されていないときは、出力開始信号ＶｓｔがＬｏｗレベルであるので、トランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ３がＯＦＦし、コンパレータＣｏ１乃至Ｃｏ３の出力信号はＨｉｇｈレベルになる。従って、図１１と同様に電界効果トランジスタＦＥＴ１乃至ＦＥＴ３がＯＮする。従って、ＦＥＴ１からＶｔｈ１１が出力され、ＦＥＴ２からＶｔｈ１２が出力され、ＦＥＴ３からＶｔｈ１３が出力されるが、上述したように、Ｖｔｈ１１＞Ｖｔｈ１２＞Ｖｔｈ１３＞Ｖｔｈ０であるので、４つのダイオードＤｓ０乃至Ｄｓ３により、Ｖｔｈ１１が電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力される。
【０１８６】
次に、進行波電力が出力されると、出力開始信号ＶｓｔがＨｉｇｈレベルになるので、トランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ３がＯＮする。次に、電力用タイマ回路ＴＭ１は第１の緩和時間Ｅｔｉｍｅ１が経過したときに、ＦＥＴ１がＯＦＦする。また、電力用タイマ回路ＴＭ２は第２の緩和時間Ｅｔｉｍｅ２が経過したときに，ＦＥＴ２がＯＦＦする。また、電力用タイマ回路ＴＭ３は第３の緩和時間Ｅｔｉｍｅ３が経過したときに、ＦＥＴ３がＯＦＦする。
上述したように、第１の緩和時間Ｅｔｉｍｅ１＜第２の緩和時間Ｅｔｉｍｅ２＜第３の緩和時間Ｅｔｉｍｅ３であるので、第１の緩和時間Ｅｔｉｍｅ１が経過してＦＥＴ１がＯＦＦすると、Ｖｔｈ１２が一番大きな信号になるので、４つのダイオードＤｓ０乃至Ｄｓ３により、Ｖｔｈ１２が電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力される。
また、第２の緩和時間Ｅｔｉｍｅ２が経過してＦＥＴ２がＯＦＦすると、Ｖｔｈ１３が一番大きな信号になるので、４つのダイオードＤｓ０乃至Ｄｓ３により、Ｖｔｈ１３が電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力される。
また、第３の緩和時間Ｅｔｉｍｅ３が経過してＦＥＴ３がＯＦＦすると、Ｖｔｈ０が一番大きな信号になるので、４つのダイオードＤｓ０乃至Ｄｓ３により、Ｖｔｈ０が電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとして出力される。
【０１８７】
このように、図１７に示すような回路を使用することによって、図１８（ａ）に示すように、出力開始信号Ｖｓｔが所定値に変化したときから、図１８（ｂ）に示すように、第１の緩和時間Ｅｔｉｍｅ１、第２の緩和時間Ｅｔｉｍｅ２及び第３の緩和時間Ｅｔｉｍｅ３が経過するごとに電力抑制しきい値信号Ｖｔｈが切り換わるので、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを４段階に切り換えることができる。
なお、図１７の実施例は、Ｖｔｈを４段階に切り換える第４の実施例であるが、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈが変化する段数は、並列接続する電力しきい値設定回路ＴＨ及び電力抑制しきい値信号Ｖｔｈの数によって自在に定めることができる。また、緩和時間Ｅｔｉｍｅは抵抗値とコンデンサの容量値との時定数によって自在に定めることができる。
【０１８８】
（第５の実施例）
図７及び図８の高周波電源装置ＨＰ１１又はＨＰ２１を構成する反射保護回路ＰＲＴの全ての機能をマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成して、本願発明の機能を付加することもできる。
図１９は、反射保護回路ＰＲＴをマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成したときの構成図である。
この図１９に示すように、反射保護回路ＰＲＴの全ての機能をマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成する場合、取り扱う信号はディジタル信号にする必要がある。そのために、反射波電力検出信号Ｖｐｒがアナログ信号である場合は、アナログ信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号にした後にマイクロコンピュータで用いればよい。また、反射保護回路ＰＲＴから出力する電力抑制信号Ｖｓｕｂをアナログ信号で出力する場合は、ディジタル信号をＤ／Ａ変換してアナログ信号にすればよい。
【０１８９】
図２０は、反射保護回路ＰＲＴをマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成した場合の第１のフローチャートである。
なお、この図２０に示したフローチャートは、電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨとして、図１１に示す第１の実施例及び図１３に示す第２の実施例を採用した場合の実行手順を示し、以下、第５の実施例とする。以下、この図２０を参照して、第５の実施例について説明する。
【０１９０】
ステップ１は、進行波電力出力開始前の状態、すなわちスタンバイ状態を示す。
ステップ２は、後に使用するｔｉｍｅｒ及び電力抑制信号Ｖｓｕｂを、０に初期化するステップである。なお、ｔｉｍｅｒは、進行波電力が出力開始してからの時間を示す。また、Ｖｓｕｂは電力抑制信号を示す。
ステップ３は、進行波電力が出力開始されたか否かを判別するステップである。ステップ３で、進行波電力が出力開始していない状態のときは、再度、進行波電力が出力開始されたか否かを判別するためのステップ３を繰り返す。また、ステップ３で進行波電力が出力開始していれば、ステップ４に進む。
【０１９１】
ステップ４は、マイクロコンピュータに入力した反射波電力検出信号Ｖｐｒが、電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１よりも大きいか否かを判別するステップである。
なお、反射波電力検出信号Ｖｐｒは、随時にマイクロコンピュータに取り込まれる信号であり、電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１は予め値が設定された信号である。
ステップ４で、Ｖｐｒ＞Ｖｔｈ１が不成立ならば、進行波電力の抑制をしないので、ステップ５にて、電力抑制信号Ｖｓｕｂ＝０とした後にステップ７に進む。ステップ４で、Ｖｐｒ＞Ｖｔｈ１が成立すれば、進行波電力を抑制するので、ステップ６に進む。
ステップ６は、反射波電力検出信号Ｖｐｒと電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１とを用いて電力抑制信号Ｖｓｕｂを演算するステップであり、第１の実施例と同様に、反射波電力検出信号値Ｖｐｒと電力抑制緩和しきい値信号値Ｖｔｈ１との差に応じて変化する値を電力抑制信号Ｖｓｕｂとする。この図２０の場合、例えば、Ｋ３を比例定数として、
Ｖｓｕｂ ＝ Ｋ３×（Ｖｐｒ−Ｖｔｈ１）
のように一次関数を用いてＶｓｕｂを演算すればよい。なお、使用する関数は一次関数に限定されるものではなく、指数関数等を用いてもよい。
【０１９２】
ステップ７は、進行波電力が出力開始してからの時間を示すｔｉｍｅｒが、緩和時間Ｅｔｉｍｅよりも大きいか否かを判別するステップである。なお、緩和時間Ｅｔｉｍｅは予め値が設定された信号である。また、この緩和時間Ｅｔｉｍｅは、ソフトウェアの処理時間にあわせて適切な値を設定すればよい。例えば、実際に進行波電力を抑制したい緩和時間Ｅｔｉｍｅを、後述するステップ８にてｔｉｍｅｒの値が１増える（インクリメント）ために必要なループ時間で除算すればよい。
ステップ７で、ｔｉｍｅｒ＞緩和時間Ｅｔｉｍｅが不成立ならば、ステップ８にて、ｔｉｍｅｒ＝ｔｉｍｅｒ＋１とした後にステップ４に戻る。以降はステップ７で、ｔｉｍｅｒ＞緩和時間Ｅｔｉｍｅが成立するまでステップ４乃至ステップ７を繰り返す。
ステップ７で、ｔｉｍｅｒ＞緩和時間Ｅｔｉｍｅが成立すれば、ステップ９に進む。なお、ステップ９以降は、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈが電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１から電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に切り換わる。また、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０は予め値が設定された信号である。
【０１９３】
ステップ９は、マイクロコンピュータに入力した反射波電力検出信号Ｖｐｒが、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０よりも大きいか否かを判別するステップである。なお、反射波電力検出信号Ｖｐｒは、随時にマイクロコンピュータに取り込まれる信号であり、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０は予め値が設定された信号である。
ステップ９で、Ｖｐｒ＞Ｖｔｈ０が不成立ならば、進行波電力の抑制をしないので、ステップ９にて、電力抑制信号Ｖｓｕｂ＝０とした後にステップ９に戻る。ステップ９で、反射波電力検出信号Ｖｐｒ＞Ｖｔｈ０が成立すれば、進行波電力を抑制するので、ステップ１１に進む。
【０１９４】
ステップ１１は、反射波電力検出信号Ｖｐｒと電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０とを用いて電力抑制信号Ｖｓｕｂを演算するステップであり、ステップ６と同様である。
【０１９５】
なお、ステップ１２に示すように、ステップ２乃至ステップ１１において、進行波電力出力停止コマンドが出された場合は、進行波電力の出力を停止して、ステップ１のスタンバイ状態に戻る。
【０１９６】
以上説明したように、進行波電力出力開始から緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過するまでは、電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を用いて進行波電力を抑制し、また、進行波電力出力開始から緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過した後は、電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０を用いて進行波電力を抑制することができる。
【０１９７】
（第６の実施例）
図２１は、図２０と同様に反射保護回路ＰＲＴをマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成した場合の第２のフローチャートである。
この図２１に示したフローチャートは、電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨとして、図１５に示す第３の実施例を採用した場合の実行手順を示し、以下、第６の実施例とする。
ここで電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨについて補足説明をすると、第１の実施例では、図１２（ｄ）に示すように、また第２の実施例では、図１４（ｃ）に示すように、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈが進行波電力出力開始から緩和時間Ｅｔｉｍｅを経過したときに段階的に電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１から電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に変化する。
これに対して、第３の実施例では、図１４（ｃ）に示すような段階的に電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１から電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０への変化するのではなく、図１６（ｂ）に示すように、進行波電力の出力を開始したときから時間の経過とともに電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１が減少をし始めて緩和時間Ｅｔｉｍｅだけ経過したときに電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０になるように連続的に変化する。
【０１９８】
以下、図２１を参照して、第６の実施例について説明する。
なお、この図２１は、図２０のステップ３とステップ４との間に、図２１のステップＡを追加したフローチャートである。
そのために、ステップ１乃至ステップ３は、図２０と同じなので説明を省略する。また、ステップ４乃至ステップ１２は、図２０のステップ４乃至ステップ１２と同じなので説明を省略する。従って、ステップＡを中心に説明をする。
【０１９９】
ステップＡは、電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を連続的に減少さるためのステップであり、それまでの電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１とｔｉｍｅｒとを用いて新たな電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を演算するステップである。具体的には、図１６（ｂ）に示すように、指数関数曲線になるような関数で新たな電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を演算してもよいし、直線的に減少するような一次関数で新たな電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を演算してもよい。また、それまでの電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１よりも増加しないようにすれば、他の特性の式で新たな電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を演算してもよい。
【０２００】
このようにすることで電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を連続的に減少させて、進行波電力出力開始から緩和時間Ｅｔｉｍｅを経過したときに電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１から電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に切り換わるようにすることができる。
【０２０１】
（第７の実施例）
図２２は、図２０及び図２１と同様に反射保護回路ＰＲＴをマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成した場合の第３のフローチャートである。
この図２２に示したフローチャートは、電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨとして、図１７に示す第４の実施例を採用した場合の実行手順を示し、以下、第７の実施例とする。
ここで電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨについて補足説明をすると、第１の実施例では、図１２（ｄ）に示すように、第２の実施例では、図１４（ｃ）に示すように、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈが進行波電力出力開始から緩和時間Ｅｔｉｍｅを経過したときに段階的に電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１から電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に変化する。
これに対して、第４の実施例では、図１８（ｂ）に示すように、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈが進行波電力出力開始から第１の緩和時間Ｅｔｉｍｅ１を経過したときに第１の電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１１から第２の電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１２に変化し、進行波電力出力開始から第２の緩和時間Ｅｔｉｍｅ２を経過したときに第２の電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１２から第３の電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１３に変化し、進行波電力出力開始から第３の緩和時間Ｅｔｉｍｅ３を経過したときに第３の電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１３から電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に変化する。すなわち、複数段階的に電力抑制しきい値信号Ｖｔｈが変化する。
【０２０２】
以下、図２２を参照して、第７の実施例について説明する。
なお、この図２２は、図２０のステップ７からステップ９へ進む間に、図２２のステップＢ乃至ステップＧを追加したフローチャートである。
そのために、ステップ１乃至ステップ８は、図２０と同じなので説明を省略する。また、ステップ９乃至ステップ１２は、図２０のステップ９乃至ステップ１２と同じなので説明を省略する。従って、ステップＢ乃至ステップＧを中心に説明する。
【０２０３】
ステップ４乃至ステップ８及びステップＢ乃至ステップＧは、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを複数段階的に変化させるステップである。この内、ステップ４乃至ステップ８は、電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを段階的に変化させる役割を持つステップ群であり、それぞれのステップについては図２０で説明した通りである。
このステップ４乃至ステップ８を１つのブロック（以下、分割ブロック）として、分割したい段数に応じて分割ブロックをフローチャートの下方に直列に繋げると、複数段階的に電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを変化させることができる。例えば、図１８（ｂ）のように第１乃至第３の緩和時間Ｅｔｉｍｅを設定するときは、３つの分割ブロックをフローチャートの下方に直列に繋げればよい。
ただし、緩和時間Ｅｔｉｍｅは、それぞれの分割ブロックに適した値に設定する必要がある。
【０２０４】
図２２のステップＢは、第２段目の分割ブロック乃至Ｎ−１段目の分割ブロックを示す（分割ブロックが合計でＮ個ある場合）。なお、紙面の都合上、細部を省略している。また、分割ブロックの合計が２個の場合は、このステップＢは不要である。
【０２０５】
ステップＣ乃至ステップＧは、Ｎ段目の分割ブロックを示す。
このＮ段目の分割ブロックの処理が終わると、電力抑制しきい値信号が第Ｎの電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１Ｎから電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０に切り換わる。なお、第Ｎの電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１Ｎは、予め値が設定された信号である。
【０２０６】
次にステップ８及びステップＧのｔｉｍｅｒについて説明する。なお、細部が省略されているステップＢで使用されるｔｉｍｅｒも同様である。
ｔｉｍｅｒは、ステップ２で０に初期化され、その後、ステップ８で値が１増える。そして、ステップ７で第１の緩和時間Ｅｔｉｍｅ１よりも大きくなれば、次の分割ブロックに進むが、このときにｔｉｍｅｒは０に初期化されない。以降の分割ブロックでも同様である。
そのために、ｔｉｍｅｒは、進行波電力出力開始からの時間を示すことになるので、このｔｉｍｅｒを用いて、緩和時間Ｅｔｉｍｅの制御ができる。その結果、複数段階的に電力抑制しきい値信号Ｖｔｈを変化させることができる
【０２０７】
（第８の実施例）
これまでは、反射波電力が電力しきい値よりも大きくなったときに増幅素子の温度上昇を緩和するための反射保護回路ＰＲＴについて説明をしたが、本願発明は、増幅素子の過温度を防止するための他の用途にも適用できる。
図２３は、図７に示した高周波電源装置ＨＰ１１の構成を示すブロック図に電流検出器ＩＤＥＴと電流保護回路ＩＰＲＴとを追加した本願発明の反射及び電流保護形高周波電源装置ＨＰ１２（以下、高周波電源装置ＨＰ１２という）の構成を示すブロック図である。以下、この図２３の高周波電源装置ＨＰ１２の構成を示すブロック図を第８の実施例とする。
【０２０８】
この図２３では、反射保護回路ＰＲＴと出力設定演算回路ＣＡＬと出力電力設定回路ＳＥＴと出力開始信号出力回路ＳＴと電流保護回路ＩＰＲＴとによって進行波電力ＰＦを制御する電力制御手段ＰＣＯＮが構成されている。
この図２３参照して、第８の実施例を説明する。なお、図３及び図７と同様の部分については、説明を省略する。
【０２０９】
直流電源回路ＤＰＳ１は、図３で説明したので省略する。電流検出器ＩＤＥＴは、直流電源回路ＤＰＳ１から出力される出力電流値を検出して電流検出信号Ｖｉを出力する。なお、直流電源回路ＤＰＳ１の出力電圧ＤＣ１は、そのままの大きさ又は殆ど減衰することなく電力増幅回路ＡＭＰ１に入力される。
ここで、電力増幅回路ＡＭＰ１が入力する電流値が大きいほど、電力増幅回路ＡＭＰ１での損失が大きくなって、増幅素子の温度上昇度が高くなる。そのために、反射波電力が発生した場合と同様の保護をすることが望ましい。
【０２１０】
図２４は、電流保護回路ＩＰＲＴの一例を示す回路図である。
この電流保護回路ＩＰＲＴは、図９で示した反射保護回路ＰＲＴと同様であり、電流抑制基準しきい値設定回路ＩＴＨ０と、電流抑制緩和しきい値設定回路ＩＴＨ１と、電流抑制しきい値切り換え回路ＩＣＨと、電流抑制信号出力回路ＩＡＤＤ１とから成る。
【０２１１】
また、電流抑制しきい値切り換え回路ＩＣＨは、出力開始信号Ｖｓｔを入力して、この出力開始信号Ｖｓｔが所定値になったときを進行波電力ＰＦの出力開始時とし、進行波電力ＰＦの出力開始時から定められた緩和時間Ｅｉｔｉｍｅが経過したときに、進行波電力ＰＦの出力開始時から緩和時間Ｅｉｔｉｍｅが経過するまでとは異なる所定値の電流抑制しきい値切り換え信号Ｖｉｃｈを出力する電流用タイマ回路ＩＴＭと、電流抑制基準しきい値信号Ｖｉｔｈ０と電流抑制緩和しきい値信号Ｖｉｔｈ１とを入力するとともに、電流抑制しきい値切り換え信号Ｖｉｃｈを入力して、この電流抑制しきい値切り換え信号Ｖｉｃｈが所定値のときは電流抑制緩和しきい値信号Ｖｉｔｈ１を電流抑制しきい値信号Ｖｉｔｈとして出力し、電流抑制しきい値切り換え信号Ｖｉｃｈが所定値でなければ電流抑制基準しきい値信号Ｖｉｔｈ０を電流抑制しきい値信号Ｖｉｔｈとして出力する電流用スイッチ回路ＩＳＷとから成る。なお、電流抑制しきい値切り換え信号Ｖｉｃｈの大きさを、以下、電流抑制しきい値切り換え信号値Ｖｉｃｈという。
【０２１２】
そして、直流電源回路ＤＰＳ１の出力電流の電流検出信号Ｖｉを入力し、入力した電流検出信号Ｖｉの大きさ（以下、電流検出信号値Ｖｉという）が電流抑制しきい値信号Ｖｉｔｈの大きさ（以下、電流抑制しきい値信号値Ｖｉｔｈという）よりも大きくなったときに、電流抑制信号Ｖｉｓｕｂを出力する。なお、電流抑制緩和しきい値信号Ｖｉｔｈ１の大きさ（以下、電流抑制緩和しきい値信号値Ｖｉｔｈ１という）と電流抑制基準しきい値信号Ｖｉｔｈ０の大きさ（以下、電流抑制基準しきい値信号値Ｖｉｔｈ０という）とは、Ｖｉｔｈ１＞Ｖｉｔｈ０の関係がある。また、電流抑制基準しきい値信号Ｖｉｔｈ０等のレベルは、電流検出信号値Ｖｉ等に応じて適切に設定すればよい。
【０２１３】
電流保護回路ＩＰＲＴ用の（電流保護用）緩和時間Ｅｉｔｉｍｅは、前述した反射保護回路ＰＲＴ用の（反射保護用）緩和時間Ｅｔｉｍｅと同様であるが、反射保護回路ＰＲＴの緩和時間Ｅｔｉｍｅと同じ時間にしても、別の時間にしてもよい。
【０２１４】
なお、この図２４の電流保護回路ＩＰＲＴは、図９の反射保護回路ＰＲＴと同様であるので、詳細な説明は省略する。
また、具体的な回路構成等は、これまで説明した第１乃至第７の実施例の回路及びフローチャートが適用できる。そのために、これらの具体的な回路構成等についても、説明を省略する。
【０２１５】
なお、図２３の場合、進行波電力ＰＦの設定値から、電力抑制信号値Ｖｓｕｂ及び電流抑制信号値Ｖｉｓｕｂの大きさ（以下、電流抑制信号値Ｖｉｓｕｂという）に相当する電力値を減算した電力値が電力目標値となる。また、電力目標値に相当する信号（以下、電力目標値信号Ｖｔｐｉという）の大きさ（以下、電力目標値信号値Ｖｔｐｉという）は、Ｋ１を比例定数として次式で表される。
Ｖｔｐｉ＝Ｋ１×（Ｖｓｅｔ−Ｖｓｕｂ−Ｖｉｓｕｂ）
【０２１６】
また、図２３の場合、出力設定演算回路ＣＡＬでは、進行波電力設定信号Ｖｓｅｔと電力抑制信号Ｖｓｕｂと電流抑制信号Ｖｉｓｕｂと進行波電力検出信号Ｖｐｆとを入力し、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力値ＰＦが、電力目標値となるように、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力値ＰＦを制御するための電力制御信号Ｖｃｏｎｔを出力する。
なお、電力制御信号Ｖｃｏｎｔの大きさ（以下、電力制御信号値Ｖｃｏｎｔという）は、Ｋ１及びＫ２を比例定数として次式で表すことができる。また、次式の各信号値は絶対値で表した値である。
Ｖｃｏｎｔ＝Ｋ２×（Ｋ１×（Ｖｓｅｔ−Ｖｓｕｂ−Ｖｉｓｕｂ）−Ｖｐｆ）
＝Ｋ２×（Ｖｔｐｉ−Ｖｐｆ）
【０２１７】
図２３に示したように高周波電源装置ＨＰ１２の構成を変更することで、直流電源回路ＤＰＳ１の出力電流値を示す電流検出信号値Ｖｉが電流抑制しきい値信号値Ｖｉｔｈよりも大きくなったときに高周波電源装置から出力する進行波電力を抑制するための電流抑制信号Ｖｉｓｕｂを出力する。進行波電力が抑制されれば、直流電源回路ＤＰＳ１から出力される電流値が小さくなるので、直流電源回路ＤＰＳ１の出力電流による増幅素子の温度上昇を緩和することができる。
【０２１８】
（第９の実施例）
図２５は、図８に示した高周波電源装置ＨＰ２１の構成を示すブロック図に電流検出器ＩＤＥＴと電流保護回路ＩＰＲＴとを追加した本願発明の反射及び電流保護形高周波電源装置ＨＰ２２（以下、高周波電源装置ＨＰ２２という）の構成を示すブロック図である。
なお、この図２５では、反射保護回路ＰＲＴと出力設定演算回路ＣＡＬと出力電力設定回路ＳＥＴと出力開始信号出力回路ＳＴと電流保護回路ＩＰＲＴとによって進行波電力ＰＦを制御する電力制御手段ＰＣＯＮが構成されている。
この図２５が示すように、第８の実施例で説明した電流検出器ＩＤＥＴ及び電流保護回路ＩＰＲＴは図２５の高周波電源装置ＨＰ２２にも適用できる。
図２５に示したように高周波電源装置ＨＰ２２の構成を変更することで、直流電源回路ＤＰＳ２の出力電流値を示す電流検出信号値Ｖｉが電流抑制しきい値信号値Ｖｉｔｈよりも大きくなったときに直流電源回路ＤＰＳ２から出力する出力電圧値ＤＣ２を抑制するための電流抑制信号Ｖｉｓｕｂを出力する。直流電源回路ＤＰＳ２から出力する出力電圧値ＤＣ２が抑制されれば、直流電源回路ＤＰＳ２から出力される電流値も小さくなるので、直流電源回路ＤＰＳ２の出力電流による増幅素子の温度上昇を緩和することができる。
なお、この第９の実施例は、図８のブロック図に第８の実施例と同様の回路を追加しただけなので、詳細な説明は省略する。
【０２１９】
（第１０及び第１１の実施例）
図２６は、図２３に示した高周波電源装置ＨＰ１２の構成を示すブロック図から反射保護回路ＰＲＴを取り除いた電流保護形高周波電源装置ＨＰ１３（以下、高周波電源装置ＨＰ１３という）のブロック図である。
図２７は、図２５に示した高周波電源装置ＨＰ１３の構成を示すブロック図から反射保護回路ＰＲＴを取り除いた電流保護形高周波電源装置ＨＰ２３（以下、高周波電源装置ＨＰ２３という）のブロック図である。
そのために、進行波電力検出器ＤＥＴｆは、進行波電力検出信号Ｖｐｆを出力できればよい。
なお、この図２６及び図２７では、出力設定演算回路ＣＡＬと出力電力設定回路ＳＥＴと出力開始信号出力回路ＳＴと電流保護回路ＩＰＲＴとによって進行波電力ＰＦを制御する電力制御手段ＰＣＯＮが構成されている。
【０２２０】
第１０の実施例は、図２６に示すように、反射保護回路ＰＲＴを用いないで、第８の実施例で説明した電流保護回路ＩＰＲＴを用いて増幅素子の温度上昇を緩和させる構成を示している。
第１１の実施例は、図２７に示すように、反射保護回路ＰＲＴを用いないで、第９の実施例で説明した電流保護回路ＩＰＲＴを用いて増幅素子の温度上昇を緩和させる構成を示している。
このように、反射保護回路ＰＲＴを用いないでも増幅素子の温度上昇を緩和させることができる。なお、図２６及び図２７の各部分については、これまで説明した部分と同様であるので、説明は省略する。
【０２２１】
なお、図２６、図２７の場合、進行波電力ＰＦの設定値から電流抑制信号値Ｖｉｓｕｂに相当する電力値を減算した電力値が電力目標値となる。また、電力目標値に相当する信号（以下、電力目標値信号Ｖｔｉという）の大きさ（以下、電力目標値信号値Ｖｔｉという）は、Ｋ１を比例定数として次式で表される。
Ｖｔｉ＝Ｋ１×（Ｖｓｅｔ−Ｖｉｓｕｂ）
なお、電力目標値信号Ｖｔｉの大きさを、以下、電力目標値信号値Ｖｔｉという。
【０２２２】
また、図２６、図２７の場合、出力設定演算回路ＣＡＬでは、進行波電力設定信号Ｖｓｅｔと電流抑制信号Ｖｉｓｕｂと進行波電力検出信号Ｖｐｆとを入力し、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力値ＰＦが、電力目標値となるように、電力出力手段ＰＯＵＴから出力する進行波電力値ＰＦを制御するための電力制御信号Ｖｃｏｎｔを出力する。
なお、電力制御信号Ｖｃｏｎｔの大きさ（以下、電力制御信号値Ｖｃｏｎｔという）は、Ｋ１及びＫ２を比例定数として次式で表すことができる。また、次式の各信号値は絶対値で表した値である。
Ｖｃｏｎｔ＝Ｋ２×（Ｋ１×（Ｖｓｅｔ−Ｖｉｓｕｂ）−Ｖｐｆ）
＝Ｋ２×（Ｖｔｉ−Ｖｐｆ）
【０２２３】
なお、第８乃至第１１の実施例で説明したような直流電源回路ＤＰＳ１又はＤＰＳ２の出力電流値を示す電流検出信号値Ｖｉが電流抑制しきい値信号値Ｖｉｔｈよりも大きくなったときに電流抑制信号Ｖｉｓｕｂを出力し、この電流抑制信号Ｖｉｓｕｂを用いて、増幅素子の温度上昇を緩和する制御方法は、本願発明の高周波電源装置に限らず、インバータ、モータドライバ等で過渡的な大出力が必要なアプリケーションに使用されるパワー半導体の過温度保護にも適用できる。
【０２２４】
【発明の効果】
本願発明のように、進行波電力ＰＦの出力開始時から緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過するまでは電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１を電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとし、進行波電力ＰＦの出力開始時から緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過した後は電力抑制基準しきい値信号Ｖｔｈ０を電力抑制しきい値信号Ｖｔｈとし、前述した反射波電力検出信号値Ｖｐｒと電力抑制しきい値信号値Ｖｔｈとの差に応じて変化する電力抑制信号Ｖｓｕｂを用いて進行波電力の抑制を行っても、図１０の本発明の温度上昇曲線が示すように、増幅素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えないようにできる。
【０２２５】
そのために、出力開始時から緩和時間Ｅｔｉｍｅが経過するまでは、反射が生じた場合に行う進行波電力の抑制度合いを少なくできるので、従来技術よりもプラズマ処理装置５に大きな負荷電力を供給できる。そのために、従来技術よりもプラズマ放電が生じ易くなる。
その結果、従来ならば進行波電力の出力開始直後にプラズマ放電しなかった条件でも、本願発明を用いれば、進行波電力の出力開始直後にプラズマ放電がし易くなる。そのために、ワークの加工時間の短縮が可能になる。また、ワークの品質低下の防止、加工不良の防止等が可能になる。さらに、ワークの品質低下、加工不良等による歩留まりの改善が可能になる。
【０２２６】
さらに、進行波電力の出力開始直後にプラズマ放電しないと、前述したようにインピーダンス整合する過程に無駄が生じて整合時間が長くなることがあった。
しかし、本願発明を用いれば、進行波電力の出力開始直後にプラズマ放電が生じ易くなるので整合時間の短縮が可能になる。
【０２２７】
また、前述したように高周波電源装置ＨＰから電力を供給してから整合するまでの許容時間を設定して、設定した許容時間内に整合しない場合は、整合動作に異常があったと見なしてワークの加工工程を中断させる場合がある。
本願発明では、緩和時間の間は、負荷電力が従来よりも大きくなるので、従来技術では許容時間内にインピーダンス整合ができなかったようなプロセス条件でも、許容時間内にインピーダンス整合ができるようになることが期待できる。
また、そうなれば、ワークの加工工程が中断しないので、このような場合もワークの加工時間の短縮が可能になる。さらに、ワークの品質低下、加工不良等による歩留まりの改善が可能になる。
【０２２８】
また、前述したように、プラズマ放電後であっても、プラズマが不安定になった場合には反射が生じる。このような場合、従来技術ではプラズマ放電した直後にプラズマ放電を維持するための電力が不足して、プラズマ状態から非プラズマ状態になり易くなる。
しかし、本願発明を用いて、プラズマ放電が安定するまで進行波電力の抑制度合いを少なくすれば、プラズマ状態から非プラズマ状態になりにくくなる。
プラズマ放電を維持してプラズマ状態から非プラズマ状態になるのを防止できれば、ワークの加工が中断しないので、このような場合もワークの加工時間の短縮が可能になる。さらに、ワークの品質低下、加工不良等による歩留まりの改善が可能になる。
【０２２９】
さらに、本願発明は、進行波電力ＰＦの出力開始時から緩和時間Ｅｉｔｉｍｅが経過するまでは電流抑制緩和しきい値信号Ｖｉｔｈ１を電流抑制しきい値信号Ｖｉｔｈとし、進行波電力ＰＦの出力開始時から緩和時間Ｅｉｔｉｍｅが経過した後は電流抑制基準しきい値信号Ｖｉｔｈ０を電流抑制しきい値信号Ｖｉｔｈとし、前述した電流検出信号値Ｖｉと電流抑制しきい値信号値Ｖｉｔｈとの差に応じて変化する電流抑制信号Ｖｉｓｕｂを用いて進行波電力の抑制を行っても、図１０の本発明の温度上昇曲線が示すように、増幅素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格温度Ｔｊｍａｘを超えないようにできる。
また、電力抑制信号Ｖｓｕｂを用いて進行波電力の抑制を行うか、電流抑制信号Ｖｉｓｕｂを用いて進行波電力の抑制を行うかだけでなく、両者を組み合わせて進行波電力の抑制を行うことができる。
なお、これらのようにしても、前述した効果と同様の効果を得ることができることはもちろんである。
【０２３０】
さらに、本願発明では、緩和時間（Ｅｉｔｉｍｅ，Ｅｉｔｉｍｅ）及び電力抑制緩和しきい値信号Ｖｔｈ１及び電流抑制緩和しきい値信号Ｖｉｔｈ１を自在に定めることができるので、使用する条件に応じて最適な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。
【図２】  図２は、高周波電源装置ＨＰ及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。
【図３】  図３は、従来技術の高周波電源装置ＨＰ１の構成を示すブロック図である。
【図４】  図４は、従来技術の高周波電源装置ＨＰ２の構成を示すブロック図である。
【図５】  図５は、従来技術のしきい値固定の反射保護回路ＰＲＴｐの回路図である。
【図６】  図６は、出力設定演算回路ＣＡＬの回路構成図である。
【図７】  図７は、本願発明の高周波電源装置ＨＰ１１の構成を示すブロック図である。
【図８】  図８は、本願発明の高周波電源装置ＨＰ２１の構成を示すブロック図である。
【図９】  図９は、本願発明の反射保護回路ＰＲＴの一例を示す回路図である。
【図１０】  図１０は、同一条件下で従来技術と本発明とを用いた場合におけるジャンクション温度Ｔｊの進行波電力出力開始時からの温度上昇曲線の比較図である。
【図１１】  図１１は、図９に示した電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨの第１の実施例を示す回路構成図である。
【図１２】  図１２は、図１１に示す電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨを使用したときのタイムチャートである。
【図１３】  図１３は、図９に示した電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨの第２の実施例を示す回路構成図である。
【図１４】  図１４は、図１３に示す電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨを使用したときのタイムチャートである。
【図１５】  図１５は、図９に示した電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨの第３の実施例を示す回路構成図である。
【図１６】  図１６は、図１５に示す回路を使用したときのタイムチャートである。
【図１７】  図１７は、図９に示した電力抑制しきい値切り換え回路ＣＨの第４の実施例を示す回路構成図である。
【図１８】  図１８は、図１７に示す回路を使用したときのタイムチャートである。
【図１９】  図１９は、反射保護回路ＰＲＴをマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成したときの構成図である。
【図２０】  図２０は、反射保護回路ＰＲＴをマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成した場合の第１のフローチャートである。
【図２１】  図２１は、反射保護回路ＰＲＴをマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成した場合の第２のフローチャートである。
【図２２】  図２２は、反射保護回路ＰＲＴをマイクロコンピュータとソフトウェアとで構成した場合の第３のフローチャートである。
【図２３】  図２３は、図７に示した高周波電源装置ＨＰ１１の構成を示すブロック図に電流検出器ＩＤＥＴと電流保護回路ＩＰＲＴとを追加した本願発明の高周波電源装置ＨＰ１２の構成を示すブロック図である。
【図２４】  図２４は、電流保護回路ＩＰＲＴの一例を示す回路図である。
【図２５】  図２５は、図８に示した高周波電源装置ＨＰ２１の構成を示すブロック図に電流検出器ＩＤＥＴと電流保護回路ＩＰＲＴとを追加した本願発明の高周波電源装置ＨＰ２２の構成を示すブロック図である。
【図２６】  図２６は、図２３に示した高周波電源装置ＨＰ１２の構成を示すブロック図から反射保護回路ＰＲＴを取り除いた高周波電源装置ＨＰ１３のブロック図である。
【図２７】  図２７は、図２５に示した高周波電源装置ＨＰ２２の構成を示すブロック図から反射保護回路ＰＲＴを取り除いた高周波電源装置ＨＰ２３のブロック図である。
【符号の説明】
ＨＰ          高周波電源装置
ＨＰ１        （従来技術の定直流電圧入力形）高周波電源装置（図３）
ＨＰ２        （従来技術の可変直流電圧入力形）高周波電源装置（図４）
ＨＰ１１      （本発明の定直流電圧入力・反射保護形）高周波電源装置（図７）
ＨＰ２１      （本発明の可変直流電圧入力・反射保護形）高周波電源装置（図８）
ＨＰ１２      （本発明の定直流電圧入力・反射及び電流護形）高周波電源装置（図２３）
ＨＰ２２      （本発明の可変直流電圧入力・反射及び電流保護形）高周波電源装置（２５図）
ＨＰ１３      （本発明の定直流電圧入力・電流保護形）高周波電源装置（図２６）
ＨＰ２３      （本発明の可変直流電圧入力・電流保護形）高周波電源装置（図２７）
２            電力伝送線路
３            整合装置
４            電力伝送線路
５            プラズマ処理装置
Ｚｏ          出力インピーダンス
ＺＬ          負荷側インピーダンス
ＡＣ１        高周波電圧／高周波信号
ＡＣ２        高周波電圧／高周波信号
ＡＤＤ１      電力抑制信号出力回路
ＣＡＬ        出力設定演算回路
ＣＨ          電力抑制しきい値切り換え回路
ＤＣ１        出力電圧／出力電圧値
ＤＣ２        出力電圧／出力電圧値
ＤＥＴ        （進行波・反射波）電力検出器
ＤＥＴｆ            進行波電力検出器
ＤＰＳ１      （定電圧出力）直流電源回路
ＤＰＳ２      （可変電圧出力）直流電源回路
Ｅｉｔｉｍｅ  緩和時間／電流保護用緩和時間
Ｅｔｉｍｅ    緩和時間／反射保護用緩和時間
ＩＡＤＤ１    電流抑制信号出力回路
ＩＣＨ        電流抑制しきい値切り換え回路
ＩＤＥＴ      電流検出器
ＩＰＲＴ      電流保護回路
ＩＳＷ        電流用スイッチ回路
ＩＴＨ０      電流抑制基準しきい値設定回路
ＩＴＨ１      電流抑制緩和しきい値設定回路
ＩＴＭ        電流用タイマ回路
ＰＣＯＮ      電力制御手段
ＰＦ          進行波電力／進行波電力値
ＰＯＵＴ      電力出力手段
ＰＲ          反射波電力／反射波電力値
ＰＲＴ        （本発明の）しきい値切換の反射保護回路
ＰＲＴｐ      （従来技術の）しきい値固定の反射保護回路
ＳＥＴ        出力電力設定回路
ＳＴ          出力開始信号出力回路
ＳＷ          電力用スイッチ回路
ＴＨ０        電力抑制基準しきい値設定回路
ＴＨ１        電力抑制緩和しきい値設定回路
ＴＭ          電力用タイマ回路
Ｖｃｈ        電力抑制しきい値切り換え信号／電力抑制しきい値切り換え信号値
Ｖｃｏｎｔ    電力制御信号／電力制御信号値
Ｖｉ          電流検出信号／電流検出信号値
Ｖｉｃｈ      電流抑制しきい値切り換え信号／電流抑制しきい値切り換え信号値
Ｖｉｓｕｂ    電流抑制信号／電流抑制信号値
Ｖｉｔｈ      電流抑制しきい値信号／電流抑制しきい値信号値
Ｖｉｔｈ０    電流抑制基準しきい値信号／電流抑制基準しきい値信号値
Ｖｉｔｈ１    電流抑制緩和しきい値信号／電流抑制緩和しきい値信号値
Ｖｐｆ        進行波電力検出信号／進行波電力検出信号値
Ｖｐｒ        反射波電力検出信号／反射波電力検出信号値
Ｖｓｅｔ      進行波電力設定信号／進行波電力設定信号値
Ｖｓｔ        出力開始信号／出力開始信号
Ｖｓｕｂ      電力抑制信号／電力抑制信号値
Ｖｔｈ        電力抑制しきい値信号／電力抑制しきい値信号値
Ｖｔｈ０      電力抑制基準しきい値信号／電力抑制基準しきい値信号値
Ｖｔｈ１      電力抑制緩和しきい値信号／電力抑制緩和しきい値信号値
Ｖｔｉ        （電流保護用）電力目標値信号／（電流保護用）電力目標値信号値
Ｖｔｐ        （反射保護用）電力目標値信号／（反射保護用）電力目標値信号値
Ｖｔｐｉ      （反射・電流保護用）電力目標値信号／（反射・電流保護用）電力目標値信号値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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