KR101463965B1 - Switching apparatus for high current using semiconductor - Google Patents

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김춘식
김성준
박종민
윤성택
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태성전장주식회사
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Abstract

Provided is a high current switching apparatus using a semiconductor which can block flow of high current without damage to a semiconductor element and is small in volume and is low in price. The high current switching apparatus according to a first embodiment of the present invention includes a printed circuit board into which two metallic bars having one ends externally exposed are inserted; at least one semiconductor for power mounted on the printed circuit board and electrically connected to the two metallic bars; a current measuring part measuring the current flowing through the metallic bars; and a driving circuit part electrically connected to the current measuring part and the semiconductor for power and making the semiconductor block the current according the current value measured by the current measuring part.

Description

반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치{Switching apparatus for high current using semiconductor}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-

본 발명은 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 배터리로부터 부하장치로 흐르는 전류를 감지하여 감지된 값이 기준치를 초과하는 경우 반도체를 이용하여 전류의 흐름을 차단하는 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-current switching device using a semiconductor, and more particularly to a semiconductor switching device using a semiconductor for sensing current flowing from a battery of a vehicle to a load device, And a large current switching device using the same.

일반적으로, 차량에는 엔진의 점화, 기동, 충전뿐만 아니라 조명, 보안, 냉난방 목적에 의하여 다수의 전장품들이 사용되고 있다. 특히나 최근에는 차량의 고급화, 자동화로 인하여 전장품이 더욱 증가하는 추세에 있다.Generally, a vehicle uses a plurality of electrical products for lighting, security, and air-conditioning purposes as well as for ignition, start-up, and charging of the engine. Especially in recent years, automobiles are becoming more and more popular due to the upgrading and automation of vehicles.

이러한 전장품에 이상 전류가 흐를 때 해당 전장품을 보호하기 위하여 과전류 차단 장치가 사용된다. 이 차단 장치의 가장 흔한 예로 퓨즈가 있다.An overcurrent cutoff device is used to protect the electrical components when abnormal current flows through these electrical components. The most common example of this isolator is a fuse.

퓨즈는 선로의 일부를 구성하면서 선로에 과전류가 흐를 경우, 전류에 의해서 발생하는 열에 의해 녹아서 끊어짐으로써 전류를 차단하는 작용을 한다. 따라서, 퓨즈는 1회용 제품이고, 일단 과전류가 흘러 전류가 차단되면 퓨즈는 새로운 것으로 교체되어야 한다. 즉, 퓨즈는 재활용이 불가능하며 또한, 과전류를 사전에 경고하는 기능은 가지지 않는다.The fuse constitutes a part of the line, and when the overcurrent flows in the line, it melts by breaking the heat generated by the current, and cuts off the current. Therefore, the fuse is a disposable product, and once the overcurrent flows and the current is interrupted, the fuse must be replaced with a new one. In other words, the fuse is not recyclable and does not have a function to warn the overcurrent in advance.

한편, 퓨즈를 대신하여 과전류를 차단하기 위하여 기계적 릴레이나 전력 반도체가 사용될 수 있다.On the other hand, a mechanical relay or a power semiconductor may be used to cut off the overcurrent in place of the fuse.

그러나 기계식 릴레이는 비록 재활용은 가능하지만, 반응속도가 느리고, 반복 사용 시 마모가 발생하며 공간을 많이 차지한다는 단점이 있다. However, mechanical relays are disadvantageous in that they can be recycled, but they are slow in response, wear during repeated use, and take up a lot of space.

반면, 반도체 소자를 사용하는 반도체 릴레이는 전기 기계식 릴레이보다 반응속도가 빠르고, 기계적 동작을 하는 부품이 없어서 마모되는 곳이 없기 때문에 수명이 길다는 장점이 있다. 또한 동작 시에 동작 소음이 없는 장점도 있다.On the other hand, a semiconductor relay using a semiconductor element has a faster response speed than an electromechanical relay, has no parts to perform mechanical operation, and has a long life because there is no place to be worn. There is also an advantage that there is no operation noise during operation.

그러나, 반도체 소자는 열에 약하기 때문에, 선로에 대전류가 흘러 고열이 발생하는 경우, 그 열에 견디지 못하고 반도체가 손상되는 문제가 있다.However, since the semiconductor element is weak against heat, when a high current flows through the line, there is a problem that the semiconductor can not withstand the heat and the semiconductor is damaged.

따라서 반도체 소자를 사용하여 대전류를 차단하기 위해서는 대전류가 흘러도 열이 반도체 소자에 전달되지 않도록 하는 것이 중요하다. 이러한 목적을 위하여 PCB의 배면에 다수의 방열판(heat sink)을 부착하여 사용하는 방법이 있으나, 이러한 방식으로도 열 발산에 한계가 있어, 일정치 이상의 대전류가 흐를 때에는 반도체 소자가 파손되는 문제가 있으며, PCB의 배면에 다수의 방열판을 부착, 사용함으로써 제조 단가가 높아지는 문제가 있다.Therefore, in order to block a large current by using a semiconductor element, it is important to prevent heat from being transferred to the semiconductor element even when a large current flows. For this purpose, there is a method in which a plurality of heat sinks are attached to the back surface of a PCB. However, this method also has a limitation in heat dissipation, and there is a problem that a semiconductor element is broken when a large current exceeding a fixed value flows , There is a problem that the manufacturing cost is increased by attaching and using a plurality of heat sinks on the back surface of the PCB.

본 발명의 과제는 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 반도체 소자의 손상 없이 대전류의 흐름을 차단할 수 있으며, 부피가 작고 가격이 저렴한, 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치를 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a large current switching device using a semiconductor, which can block the flow of a large current without damaging a semiconductor device, and is small in volume and low in cost.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치는 일단이 외부로 노출된 2개의 금속바가 내부에 삽입되어 있는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 위에 실장되어 상기 2개의 금속바와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 전력용 반도체; 상기 금속바에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부; 상기 전류 측정부 및 상기 전력용 반도체와 전기적으로 연결되어 상기 전류 측정부에서 측정된 전류에 따라 상기 반도체가 전류를 차단하도록 하는 구동회로부;를 포함하여 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a high-current switching device using a semiconductor, comprising: a printed circuit board having two metal bars, one end of which is exposed to the outside, At least one power semiconductor mounted on the printed circuit board and electrically connected to the two metal bars; A current measuring unit for measuring a current flowing through the metal bar; And a driving circuit unit electrically connected to the current measuring unit and the power semiconductor to cause the semiconductor to cut off current according to the current measured by the current measuring unit.

또한, 상기 금속바는 션트저항일 수 있다.Also, the metal bar may be a shunt resistor.

또한, 상기 금속바는 구리 또는 구리 합금(Cu-Alloy)으로 형성된 버스 바일 수 있다.Also, the metal bar may be a bus bar formed of copper or a copper alloy (Cu-Alloy).

또한, 상기 버스 바는 두께가 1.5mm이상일 수 있다.The bus bar may have a thickness of 1.5 mm or more.

또한, 상기 전류측정부는 션트저항을 이용하여 전류를 측정하는 것일 수 있다.Further, the current measuring unit may measure the current using a shunt resistor.

또한, 상기 전류측정부는 홀 센서를 이용하여 전류를 측정하는 것일 수 있다.The current measuring unit may measure the current using a hall sensor.

또한, 상기 구동회로부는 역기전력에 의한 회로의 손상을 방지하는 프리휠링 다이오드를 포함할 수 있다.The driving circuit unit may include a free wheeling diode for preventing damage to the circuit due to a back electromotive force.

본 발명에 따르면, 반도체 소자를 이용하여 대전류를 차단하므로, 소비전력이 적으며, 동작 시에 동작 소음이 없는 장점이 있다.According to the present invention, since a large current is blocked by using a semiconductor device, there is an advantage that power consumption is low and operation noise is not generated during operation.

또한, 본 발명에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치는 부피가 작고, 가격이 저렴하다는 장점이 있다.Also, the large current switching device using the semiconductor according to the present invention is advantageous in that it is small in volume and low in cost.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치의 블록도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동회로부의 회로도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치의 블록도.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치의 블록도.
도 6는 본 발명의 제5 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치의 블록도.1 is a block diagram of a high-current switching device using a semiconductor according to a first embodiment of the present invention;
2 is a block diagram of a high-current switching device using a semiconductor according to a second embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of a driving circuit according to the first embodiment of the present invention;
4 is a block diagram of a high-current switching device using a semiconductor according to a third embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a high-current switching device using a semiconductor according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a high-current switching device using a semiconductor according to a fifth embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(100)의 블록도이다.1 is a block diagram of a high-current switching device 100 using a semiconductor according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(100)는 인쇄회로기판(10), 전력용 반도체(20), 전류 측정부(30), 구동회로부(40)를 포함하여 형성될 수 있다.1, a large current switching apparatus 100 using a semiconductor according to a first embodiment of the present invention includes a printed circuit board 10, a power semiconductor 20, a current measuring unit 30, (Not shown).

인쇄회로기판(10)에는 일단이 외부로 노출된 2개의 금속바(50)가 내부에 삽입되어 있다. 금속바(50)의 양단이 모두 인쇄회로기판(10) 외부로 노출되게 제작될 수도 있다. 금속바(50)는 저항값이 낮은 구리나 구리 합금(Cu-Alloy)으로 제작된 버스 바일 수 있다. 금속바(50)의 두께는 1.5mm이상인 것이 바람직하다. 금속바(50)의 두께가 1.5mm이상이어야 금속바(50)로 고전류가 흐르더라도 높은 열이 발생되지 않아 반도체 소자가 손상되는 것을 막을 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 금속바(50) 각각의 일단에는 연결홀(50a)이 형성되어, 하나의 금속바(50)는 그 연결홀(50a)을 통해 아래에서 설명할 전류측정부의 션트저항(31)의 단자와 연결되고, 다른 금속바(50)는 연결홀(50a)을 통해 차량의 부하와 연결될 수 있다. 이와 같이 연결됨으로써, 배터리(5)의 플러스 단자로부터 차량의 부하로 전류가 흐를 수 있다.Two metal bars 50, one end of which is exposed to the outside, are inserted into the printed circuit board 10. Both ends of the metal bar 50 may be exposed to the outside of the printed circuit board 10. [ The metal bar 50 may be a bus bar made of copper or a copper alloy having a low resistance value (Cu-Alloy). The thickness of the metal bar 50 is preferably 1.5 mm or more. If the thickness of the metal bar 50 is 1.5 mm or more, even if a high current flows through the metal bar 50, high heat is not generated and damage to the semiconductor element can be prevented. 1, a connection hole 50a is formed at one end of each of the two metal bars 50, and one metal bar 50 is connected to the connection hole 50a through the connection hole 50a, And the other metal bar 50 can be connected to the load of the vehicle through the connection hole 50a. By connecting in this way, a current can flow from the positive terminal of the battery 5 to the load of the vehicle.

그리고, 도시되지는 않았지만, 인쇄회로기판(10)의 표면에는 다수의 비아 홀(Via hole)이 형성될 수 있다. 비아 홀이 인쇄회로기판(10)의 표면부터 내부의 금속바(50)까지 관통되어 형성됨으로써, 금속바(50)에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있다.Although not shown, a plurality of via holes may be formed on the surface of the printed circuit board 10. The via hole is formed so as to penetrate from the surface of the printed circuit board 10 to the metal bar 50 inside, thereby releasing the heat generated from the metal bar 50 to the outside.

전력용 반도체(20)는 인쇄회로기판(10) 위에 실장되어 2개의 금속바(50)와 전기적으로 연결된다. 그리고 아래에서 설명할 구동회로부(40)에 의하여 전류의 흐름을 차단하는 역할을 수행한다. 전력용 반도체(20)는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor, IGBT) 등이 사용될 수 있다. MOSFET이나 IGBT를 사용한 반도체 릴레이는 다른 반도체 릴레이보다 스위칭 속도가 빠르고 소비전력이 적으며, 미세화가 용이하여 적합하다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 전력용 반도체(20)는 전기 기계식 릴레이보다 반응속도가 빠르고 부품이 없어서 마모되는 곳이 없기 때문에 수명이 길다는 장점이 있다. 또한 동작 시에 동작 소음이 없는 장점이 있다.The power semiconductor 20 is mounted on the printed circuit board 10 and electrically connected to the two metal bars 50. And blocks the flow of current by the driving circuit unit 40 described below. The power semiconductor 20 may be a Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET), an Insulated Gate Bipolar Mode Transistor (IGBT), or the like. Semiconductor relays using MOSFETs or IGBTs are more suitable than other semiconductor relays because they have faster switching speeds, less power consumption, and easier miniaturization. However, the present invention is not limited thereto. The power semiconductor 20 has a faster response speed than the electromechanical relay and has a long life because there is no part to be worn because there are no parts. In addition, there is an advantage that there is no operation noise during operation.

전류측정부는 금속바 중 적어도 어느 하나의 금속바에 흐르는 전류값을 측정한다. 도 1에 도시된 것과 같이, 전류측정부는 션트저항 양단의 전압을 이용하여 전류를 측정하는 것일 수 있다. 도 1의 전류측정부는 션트저항(31), 피씨비 앗세이를 포함하여 형성되어 있다. 션트저항(31)은 저항체인 중앙의 망간과 구리나 구리 합금 등과 같이 낮은 저항을 갖는 금속으로 된 저항체 양단의 단자로 이루어질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 션트저항(31)은 양단의 단자에 형성된 체결홀(31a)을 통해 일단은 차량 배터리(5)의 플러스 단자에 연결되고, 타단은 인쇄회로기판(10)에 삽입되어 있는 금속바(50)에 연결될 수 있다.The current measuring unit measures a current value flowing through at least one of the metal bars. As shown in Fig. 1, the current measuring unit may be one which measures the current using the voltage across the shunt resistor. The current measuring unit of FIG. 1 is formed to include a shunt resistor 31 and a PCB. The shunt resistor 31 may be composed of manganese in the center which is a resistor and terminals on both ends of the resistor made of a metal having a low resistance such as copper or a copper alloy. 1, the shunt resistor 31 is connected to the positive terminal of the vehicle battery 5 through one end of the fastening hole 31a formed in the terminals at both ends, and the other end is inserted into the printed circuit board 10 To the metal bar 50,

피씨비 앗세이는 션트저항(31)의 저항값과 션트저항(31) 양단의 전압을 이용하여 전류를 산출하는 역할을 한다. 따라서 피씨비 앗세이(33)는 전압을 이용하여 전류를 산출하기 위한 AS8510 등의 마이크로프로세서(32)를 포함할 수 있다.The PC Assisi serves to calculate the current using the resistance value of the shunt resistor 31 and the voltage across the shunt resistor 31. [ Thus, the FBCassay 33 may include a microprocessor 32 such as AS8510 for calculating current using a voltage.

구동회로부(40)는 전류 측정부 및 전력용 반도체(20)와 전기적으로 연결되어 전류 측정부(30)에서 산출된 전류에 따라 전력용 반도체(20)가 전류를 차단하도록 한다. The driving circuit unit 40 is electrically connected to the current measuring unit and the power semiconductor 20 so that the power semiconductor 20 cuts off the current according to the current calculated by the current measuring unit 30. [

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로부(40)가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 구동회로부(40)는 레귤레이터(regulator)와 플리플롭(flip-flop), 모스펫 드라이버, 프리휠링 다이오드 등을 구비하고 있다.3 shows a driving circuit 40 according to an embodiment of the present invention. The driving circuit 40 shown in FIG. 3 includes a regulator, a flip-flop, a MOSFET driver, a freewheeling diode, and the like.

모스펫 드라이버는 전력용 반도체(20)에 제어 신호를 인가하여, 전력용 반도체가 전류를 차단하도록 하게 한다. 레귤레이터 및 플리플롭은 차량의 key-off 시에도 본 발명에 따른 전력용 반도체(20)가 제 기능을 유지하도록 하기 위한 것이다.The MOSFET driver applies a control signal to the power semiconductor 20 to cause the power semiconductor to cut off the current. The regulator and the flip-flop are designed so that the power semiconductor 20 according to the present invention maintains its function even when the vehicle is key-off.

프리휠링 다이오드는 전력반도체가 전원을 차단할 때 발생하는 역기전력에 의해 소자들이 파손되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 구동회로부(40)는 잘못된 극성 연결로 회로가 손상되는 것을 방지하기 위한 배터리 극성 변환 방지 다이오드(45)를 더 구비할 수도 있다. 프리휠링 다이오드는 배터리의 마이너스 단자에 연결되므로, 도 1에는 배터리(5)의 마이너스 전원이 연결될 수 있는 전원 연결 홀(61)이 도시되어 있다. 전원 연결 홀(61)에 배터리(5)의 마이너스 전원을 연결하는 방법으로는 링 터미널을 이용한 방법이나 대전류 커넥터를 사용한 방법, 그리고 인서트 사출에 의한 연결방법 등이 있다. 또한, 프리휠링 다이오드가 열에 의해 손상되는 것을 방지하기 위하여 전원 연결 홀(61)에서부터 프리휠링 다이오드까지를 연결하는 미니 금속바(60)가 도 1 에 도시된 바와 같이 인쇄회로기판내에 삽입될 수 있다.The free wheeling diode is intended to prevent the devices from being damaged by the back electromotive force generated when the power semiconductor is cut off. The driving circuit unit 40 may further include a battery polarity conversion prevention diode 45 for preventing the circuit from being damaged due to erroneous polarity connection. Since the free wheeling diode is connected to the negative terminal of the battery, a power connection hole 61 through which the negative power of the battery 5 can be connected is shown in FIG. Methods for connecting the negative power source of the battery 5 to the power connection hole 61 include a method using a ring terminal, a method using a high current connector, and a connection method by insert injection. In order to prevent the free wheeling diode from being damaged by heat, a mini metal bar 60 connecting the power connection hole 61 to the free wheeling diode may be inserted into the printed circuit board as shown in FIG. 1 .

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(200)의 블록도이다.2 is a block diagram of a high-current switching device 200 using a semiconductor according to a second embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(200)는 도 1의 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(100)와 마찬가지로 인쇄회로기판(10), 전력용 반도체(20), 전류 측정부(30), 구동회로부(40)를 포함하여 형성되어 있다.As shown in FIG. 2, the high-current switching device 200 using the semiconductor according to the second embodiment of the present invention is similar to the high-current switching device 100 using the semiconductor of FIG. 1 except that the printed circuit board 10, A semiconductor 20, a current measuring unit 30, and a driving circuit unit 40. [

다만, 도 2의 대전류 스위칭 장치(200)는 도 1의 대전류 스위칭 장치(100)와 달리 션트저항(31)의 일단은 차량의 부하에 연결되고, 타단은 인쇄회로기판(10)에 삽입되어 있는 금속바(50)에 연결되어 있다. 도 2와 같이 션트저항(31)이 차량의 부하에 연결된 경우에는 차단장치의 소비전류가 포함된 전류의 측정이 가능하다는 장점이 있다. However, unlike the large current switching device 100 of FIG. 1, one end of the shunt resistor 31 is connected to a load of the vehicle, and the other end of the shunt resistor 31 is inserted into the printed circuit board 10 And is connected to the metal bar 50. As shown in FIG. 2, when the shunt resistor 31 is connected to the load of the vehicle, it is possible to measure the current including the consumption current of the isolator.

기타 다른 구성은 도 1과 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다.Other configurations are the same as those in Fig. 1, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(300)의 블록도이며, 도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(400)의 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram of a high-current switching device 300 using a semiconductor according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of a high- to be.

도 4 내지 도 5에 도시된 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(400,500)는 도 1의 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(100)와 마찬가지로 인쇄회로기판(10), 전력용 반도체(20), 전류 측정부(30), 구동회로부(40)를 포함하여 형성되어 있다.The high-current switching devices 400 and 500 using the semiconductors shown in FIGS. 4 to 5 are similar to the high-current switching device 100 using the semiconductor of FIG. 1 except that the printed circuit board 10, the power semiconductor 20, 30, and a driving circuit portion 40, as shown in FIG.

인쇄회로기판(10)에는 각각의 일단이 외부로 노출된 션트저항(31)과 금속바(50)가 삽입되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 션트저항(31) 일단에는 체결홀(31a)이 형성되어, 그 체결홀(31a)을 통해 차량 배터리(5)의 플러스 단자와 연결된다. 또한, 금속바(50)의 일단에는 연결홀(50a)이 형성되어 그 연결홀(50a)을 통해 차량의 부하와 연결됨으로써, 전류가 배터리(5)의 플러스단자로부터 차량의 부하로 흐를 수 있게 된다.A shunt resistor 31 and a metal bar 50, one end of which is exposed to the outside, are inserted into the printed circuit board 10. 4, a coupling hole 31a is formed at one end of the shunt resistor 31, and is connected to the positive terminal of the vehicle battery 5 through the coupling hole 31a. A connection hole 50a is formed at one end of the metal bar 50 and is connected to a load of the vehicle through the connection hole 50a so that current can flow from the plus terminal of the battery 5 to the load of the vehicle do.

도 4의 전류측정부는 차량 배터리(5)의 플러스 단자와 연결된 션트저항(31)에 흐르는 전류를 측정하도록 형성되어 있으며, 도 5의 전류측정부는 차량의 부하와 연결된 션트저항(31)에 흐르는 전류를 측정하도록 형성되어 있다. 션트저항(31)이 도 4와 같이 차량의 플러스 단자와 연결된 경우에는 차단 신호 인가 후 차단이 제대로 되었는지의 확인이 가능하고, 션트저항(31)이 도 5와 같이 차량의 부하와 연결된 경우에는 차단장치의 소비전류가 포함된 전류의 측정이 가능하다.4 is configured to measure a current flowing in the shunt resistor 31 connected to the positive terminal of the vehicle battery 5, and the current measuring unit of FIG. 5 measures the current flowing in the shunt resistor 31 connected to the load of the vehicle As shown in FIG. When the shunt resistor 31 is connected to the positive terminal of the vehicle, it can be confirmed whether or not the shunt resistor 31 is disconnected after the shutoff signal is applied. If the shunt resistor 31 is connected to the load of the vehicle as shown in FIG. 5, It is possible to measure the current including the consumption current of the device.

기타 다른 구성은 도 1과 동일하므로, 여기서 자세한 설명을 생략한다.Other configurations are the same as those in Fig. 1, and a detailed description thereof will be omitted.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(500)이다.6 is a large current switching device 500 using a semiconductor according to a fifth embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치(500)는 인쇄회로기판(10), 전력용 반도체(20), 홀 센서(70), 구동회로부(40)를 포함하여 형성되어 있다.6 includes a printed circuit board 10, a power semiconductor 20, a Hall sensor 70, and a drive circuit 40. The high-

인쇄회로기판(10)에는 일단이 외부로 노출된 2개의 금속바(50)가 내부에 삽입되어 있다. 금속바(50)의 양단이 모두 인쇄회로기판(10) 외부로 노출되게 제작될 수도 있다. 금속바(50)는 저항값이 낮은 구리나 구리 합금(Cu-Alloy)으로 제작된 버스 바일 수 있다.Two metal bars 50, one end of which is exposed to the outside, are inserted into the printed circuit board 10. Both ends of the metal bar 50 may be exposed to the outside of the printed circuit board 10. [ The metal bar 50 may be a bus bar made of copper or a copper alloy having a low resistance value (Cu-Alloy).

홀 센서(70)는 배터리(5)의 플러스 단자에 연결된 금속바(50)에 흐르는 전류를 측정한다. 홀 센서(70)는 자기장이 전류가 흐르는 도체를 쇄교할 때 그 도체의 양단에 전위차가 생기는 물리 현상인 홀 효과(Hall effect)를 이용하는 것이다.The hall sensor 70 measures the current flowing through the metal bar 50 connected to the plus terminal of the battery 5. The hall sensor 70 uses a Hall effect, which is a physical phenomenon in which a potential difference is generated across the conductor when the magnetic field links the conductor through which the current flows.

기타 다른 구성은 도 1과 동일하므로, 여기서 자세한 설명을 생략한다.Other configurations are the same as those in Fig. 1, and a detailed description thereof will be omitted.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치는 인쇄회로기판 내부에 금속바가 삽입되어 있어, 기준치를 넘는 대전류가 흘러도 과도한 열이 발생하지 않고, 인쇄회로기판 외부로 노출된 금속바 부분과 비아홀을 통하여 열이 외부로 배출되므로, 반도체 소자의 손상 없이 대전류의 흐름을 차단할 수 있게 된다. 따라서, 열을 외부로 방출하기 위하여 방열판을 사용할 필요가 없으므로 스위칭 장치의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제조 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.The high-current switching device using the semiconductor according to the present invention has a metal bar inserted in a printed circuit board, and a metal bar part exposed to the outside of the printed circuit board without generating excessive heat even if a large current exceeding a reference value flows. Since the heat is discharged to the outside through the via hole, the flow of the large current can be cut off without damaging the semiconductor element. Accordingly, there is no need to use a heat sink for discharging heat to the outside, which is advantageous in that the size of the switching device can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. There will be. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

5: 배터리 10: 인쇄회로기판
20: 전력용 반도체 30: 전류 측정부
31: 션트저항 31a: 체결홀
32: 마이크로프로세서 33: 피씨비 앗세이
40: 구동회로부 50: 금속바
50a: 연결홀 60: 미니 금속바
61: 전원 연결홀 70: 홀 센서
100,200,300,400,500: 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치 5: battery 10: printed circuit board
20: power semiconductor 30: current measuring unit
31: Shunt resistor 31a: Fastening hole
32: microprocessor 33:
40: drive circuit part 50: metal bar
50a: Connection hole 60: Mini metal bar
61: Power connection hole 70: Hall sensor
100, 200, 300, 400, 500: High current switching device using semiconductor

Claims (7)

일단이 외부로 노출된 2개의 금속바가 내부에 삽입되어 있는 인쇄회로기판;
상기 인쇄회로기판 위에 실장되어 상기 2개의 금속바와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 전력용 반도체;
상기 금속바에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부;
상기 전류 측정부 및 상기 전력용 반도체와 전기적으로 연결되어 상기 전류 측정부에서 측정된 전류에 따라 상기 반도체가 전류를 차단하도록 하는 구동회로부;
를 포함하는 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치.A printed circuit board on which two metal bars, one end of which is exposed to the outside, are inserted therein;
At least one power semiconductor mounted on the printed circuit board and electrically connected to the two metal bars;
A current measuring unit for measuring a current flowing through the metal bar;
A driving circuit unit electrically connected to the current measuring unit and the power semiconductor to cause the semiconductor to cut off the current according to a current measured by the current measuring unit;
Current switching device using a semiconductor. 제1항에 있어서,
상기 금속바는 션트저항인 것을 특징으로 하는 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치.The method according to claim 1,
Wherein the metal bar is a shunt resistor. 제1항에 있어서,
상기 금속바는 구리 또는 구리 합금(Cu-Alloy)으로 형성된 버스 바인 것을 특징으로 하는 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치.The method according to claim 1,
Wherein the metal bar is a bus bar formed of copper or a copper alloy (Cu-Alloy). 제3항에 있어서,
상기 버스 바는 두께가 1.5mm이상인 것을 특징으로 하는 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치.The method of claim 3,
Wherein the bus bar has a thickness of 1.5 mm or more. 제1항에 있어서,
상기 전류측정부는 션트저항을 이용하여 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치.The method according to claim 1,
Wherein the current measuring unit measures a current using a shunt resistor. 제1항에 있어서,
상기 전류측정부는 홀 센서를 이용하여 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치.The method according to claim 1,
Wherein the current measuring unit measures a current using a hall sensor. 제1항에 있어서,
상기 구동회로부는 역기전력에 의한 회로의 손상을 방지하는 프리휠링 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체를 이용한 대전류 스위칭 장치.The method according to claim 1,
Wherein the driving circuit unit includes a freewheeling diode for preventing a circuit from being damaged by a back electromotive force.
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