KR101864622B1 - 스위칭 모듈 구동 회로 - Google Patents

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variable resistor
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채승우
김상현
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Abstract

본 명세서는 스위칭 모듈 구동 회로에 관한 것으로, 스위칭 모듈의 보호 전압을 검출하기 위한 검출 회로의 전압을 가변 저항의 제어를 통해 조절함으로써, 보호 전압의 검출 레벨을 조절할 수 있는 스위칭 모듈 구동 회로에 관한 것이다.

Description

스위칭 모듈 구동 회로{CIRCUIT FOR DRIVING SWITCHING MODULES}
본 명세서는 스위칭 모듈 구동 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전력 변환 장치에 포함되는 스위칭 모듈을 구동 및 보호하는 스위칭 모듈 구동 회로에 관한 것이다.
일반적으로 IGBT를 적용하는 구동 시스템에서는, IGBT의 Turn On시에 생기는 전류에 비례하는 콜렉터 이미터간 포화 전압 Vce(Sat) 값을 통해 일정 값 이상 상승을 감지하여 과전류를 방지함으로써 스위치를 보호하는 동작을 한다. 하지만 Vce 전압은 구동 조건(Gating Voltage, Junction 온도)에 따라 변동하며, 정확도가 높지 않으므로 사용자가 원하는 정확한 전류 크기에서 동작시키기 어렵다.
도 1은 종래의 IGBT 모듈 구동 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 모듈 구동 시스템(100)은, 하나 이상의 IGBT 소자(112), 상기 IGBT 소자(112)의 온도 변화에 대응하여 저항값이 변화되는 PTC서미스터(120)를 포함하고, 상기 IGBT 소자(112)와 드라이브 IC(130)를 연결시키는 연결회로(140)를 포함하는 IGBT 모듈(110)과, 마이컴에 의해 동작하여 상기 IGBT 모듈(110)을 구동하는 드라이브 IC(130)를 포함하여 이루어진다. 상기 드라이브 IC(130)는, 전류원(134)을 이용하여 Vce 포화 전압을 검출하기 위한 DESAT 전압을 검출함으로써 상기 IGBT 소자(110)의 포화 상태를 검출하고, 검출 결과에 따라 보호 회로(132)가 동작하여 상기 IGBT 소자(110)의 동작을 제한하게 된다.
이와 같은 종래의 구동 시스템(100)에서 드라이브 IC(130)의 DESAT 기능을 활용한 보호 회로 기능은, DESAT 전압을 검출하기 위한 오프셋 전압을 연결회로(140)에 포함된 저항 및 다이오드를 통해 설정하게 된다. 이는 초기 설계 시에 이루어지게 되는데, 저항 및 다이오드의 특성에 의해 이후에는 오프셋 전압의 조절이 불가하게 된다. 하지만 IGBT의 운전 가능 영역은 내부 온도(정션 온도) 변화에 따라 가변하고, Vce 포화 전압 또한 IGBT의 구동 조건, 이를 테면 내부 온도 및 게이팅 전압에 따라 변동하게 된다. 따라서 고정된 Vce 전압을 검출하게 된다면, 구동 조건에 따라 임계값에서 검출되는 전류의 크기에 변동이 있게 된다.
즉, 종래의 구동 시스템(100)은, Vce 포화 전압의 검출을 위한 오프셋 전압의 설정이 초기 시스템 제작 시에 고정되어, 운전 환경에 따라 검출 전류 레벨을 조정이 불가한 한계가 있었다. 또한, DESAT 전압을 일정 값으로 세팅해 놓았기 때문에, 구동 조건이 변동되면 원하는 값보다 낮거나 높은 값에서 보호 동작이 발생하게 되어, 정확하고 적절한 보호가 보장되지 않는 문제가 있었다.
따라서, 본 명세서는 종래기술의 한계를 개선하는 것으로 과제로 하여, 스위칭 모듈의 전압 검출 레벨을 조절할 수 있는 스위칭 모듈 구동 회로를 제공하고자 한다.
또한, 본 명세서는 스위칭 모듈의 구동 조건의 변동에 대해 정확한 포화 상태 판단 및 이에 따른 정확하고 적절한 스위칭 모듈의 보호가 이루어질 수 있는 스위칭 모듈 구동 회로를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로는, 스위칭 모듈의 보호 전압을 검출하기 위한 검출 회로의 전압을 조절함으로써, 보호 전압의 검출 레벨을 조절하는 것을 기술적 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 검출 회로에 가변 저항을 구비하여, 가변 저항의 저항값을 조절함으로써, 보호 전압의 검출 레벨을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 특징을 해결 수단으로 하는 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로는, 하나 이상의 스위칭 모듈, 상기 스위칭 모듈의 보호 전압을 검출하기 위한 검출 회로, 상기 스위칭 모듈을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여, 상기 구동 신호를 상기 스위칭 모듈에 출력하고, 상기 검출 회로를 통해 상기 보호 전압을 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 스위칭 모듈을 보호하는 구동부 및 상기 구동 신호의 생성에 대한 명령 신호를 상기 구동부에 전달하는 제어부를 포함하고, 상기 검출 회로는, 상기 제어부에 의해 저항값이 가변되는 가변 저항을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 스위칭 모듈의 구동 조건에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어하여, 상기 보호 전압의 검출 레벨을 조절한다.
일 실시 예에서, 상기 스위칭 모듈은, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) 모듈일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 검출 회로는, 상기 스위칭 모듈의 컬렉터단과 상기 구동부 사이에 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 검출 회로는, 하나 이상의 수동 소자를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 보호 전압은, 상기 검출 회로에 걸리는 전압과 상기 스위칭 모듈의 컬렉터단과 이미터단 사이의 포화 전압을 더한 전압일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 구동부는, 상기 검출 회로에 상기 보호 전압을 검출하기 위한 검출 전류를 인가하여, 상기 검출 전류가 상기 검출 회로 및 상기 스위칭 모듈을 통전한 결과를 근거로 상기 보호 전압을 검출할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 구동부는, 상기 검출 결과를 기설정된 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 구동 신호의 출력을 제한할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 구동 조건은, 상기 스위칭 모듈의 내부 온도 또는 상기 스위칭 모듈의 게이트단과 이미터단 사이의 전압인 게이팅 전압일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 스위칭 모듈의 내부 온도를 검출하는 온도 센서 또는 상기 스위칭 모듈의 게이팅 전압을 검출하는 전압 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 센서 또는 상기 전압 센서로부터 상기 구동 조건에 대한 정보를 전달받을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 스위칭 모듈의 내부 온도에 대한 정보를 전달받아 모니터링하여, 상기 스위칭 모듈의 내부 온도 변화에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 전압 센서로부터 상기 스위칭 모듈의 게이팅 전압에 대한 정보를 전달받아 모니터링하여, 상기 스위칭 모듈의 게이팅 전압 변화에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 구동 조건을 기저장된 테이블 기준과 비교하여, 비교 결과에 따른 저항값으로 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 구동 조건의 수치값을 근거로 상기 가변 저항의 저항값을 산출하여, 산출한 저항값으로 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어할 수 있다.
본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로는, 스위칭 모듈의 보호 전압을 검출하기 위한 검출 회로의 전압을 가변 저항의 가변 제어를 통해 조절함으로써, 보호 전압의 검출 레벨을 조절할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 스위칭 모듈의 구동 조건 및 구동 조건의 변동에 따른 검출 레벨의 조절이 이루어지게 되어, 스위칭 모듈의 구동 조건 및 구동 조건의 변동에 따른 적절한 스위칭 모듈의 보호가 이루어지게 될 수 있는 효과가 있다.
또한, 스위칭 모듈의 구동 조건 및 구동 조건의 변동에 대한 정확한 포화 상태 판단 및 스위칭 모듈의 보호가 이루어질 수 있고, 이에 따라 정확하고 안정적인 스위칭 모듈의 보호가 이루어지게 될 수 있는 효과가 있다.
아울러, 스위칭 모듈의 구동 조건 및 구동 조건의 변동에 따른 검출 레벨의 조절이 이루어지게 됨으로써, 스위칭 모듈의 보호 조건 범위가 넓어지게 될 수 있음은 물론, 정확하고 안정적인 스위칭 모듈의 보호가 이루어지게 됨으로써 스위칭 모듈 구동의 신뢰성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 IGBT 모듈 구동 시스템의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 실시 예에 따른 검출 회로의 구성을 나타낸 구성도 1.
도 4는 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 실시 예에 따른 검출 회로의 구성을 나타낸 구성도 2.
도 5는 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 전압 검출 레벨 조절 개념을 나타낸 개념도.
도 6은 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 내부 온도에 따른 스위칭 모듈의 전압 변화 예시를 나타낸 예시도.
도 7은 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 게이팅 전압에 따른 스위칭 모듈의 전압 변화 예시를 나타낸 예시도.
도 8은 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 실시 예에 따른 기실정된 테이블 기준의 예시를 나타낸 예시도.
본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로는, 스위칭 모듈을 구동하는 회로, 모듈, 또는 이를 포함하는 장치에 적용될 수 있다. 또한, 스위칭 모듈을 제어하기 위한 회로, 스위칭 모듈을 포함하는 구동 회로 등에도 적용되어 실시될 수 있다. 특히, 스위칭 모듈을 통해 전력을 변환하는 전력 변환 장치에 유용하게 적용되어 실시될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로를 설명한다.
도 2는 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 실시 예에 따른 검출 회로의 구성을 나타낸 구성도 1이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 실시 예에 따른 검출 회로의 구성을 나타낸 구성도 2이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 전압 검출 레벨 조절 개념을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 내부 온도에 따른 스위칭 모듈의 전압 변화 예시를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 게이팅 전압에 따른 스위칭 모듈의 전압 변화 예시를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로의 실시 예에 따른 기실정된 테이블 기준의 예시를 나타낸 예시도이다.
본 명세서에 개시된 스위칭 모듈 구동 회로(이하, 구동 회로라 칭한다)는, 스위칭 동작을 통해 전력을 변환하는 스위칭 모듈의 구동 회로일 수 있다.
상기 구동 회로는, 하나 이상의 스위칭 모듈을 포함하여, 하나 이상의 스위칭 모듈의 구동을 제어하는 회로, 모듈, 또는 이를 비롯한 장치일 수 있다.
상기 구동 회로는, 하나 이상의 스위칭 모듈을 구동 및 보호하는 회로일 수 있다.
즉, 상기 구동 회로는, 하나 이상의 스위칭 모듈의 구동을 제어하고, 스위칭 모듈을 보호하는 기능을 수행하는 회로일 수 있다.
상기 구동 회로는, 하나 이상의 스위칭 모듈을 포함하는 장치에 포함될 수 있다.
상기 구동 회로는, 바람직하게는 컨버터/인버터를 비롯한 전력 변환 장치에 포함된 스위칭 모듈 구동 회로일 수 있다.
상기 구동 회로의 구성은, 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 구동 회로(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 스위칭 모듈(10), 검출 회로(20), 구동부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.
상기 스위칭 모듈(10)은, 상기 구동 회로(100)에 하나 이상이 포함될 수 있다.
상기 스위칭 모듈(10)은, 스위칭 동작을 통해 전력을 변환하는 반도체 스위칭 모듈일 수 있다.
상기 스위칭 모듈(10)은, 상기 구동부(30)로부터 전달받은 상기 구동 신호에 의해 구동되어 동작하게 될 수 있다.
상기 스위칭 모듈(10)은, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) 모듈일 수 있다.
상기 스위칭 모듈(10)은, 게이트(G), 컬렉터(C) 및 이미터(E) 세 개의 단으로 이루어지고, 상기 게이트단(G)은 상기 구동부(30)와 연결되고, 상기 컬렉터단(C)은 상기 검출 회로(20)와 연결될 수 있다.
상기 스위칭 모듈(10)은, 상기 구동부(30)와 연결된 상기 게이트단(G)으로 상기 구동 신호를 인가받아 구동하게 되어, 상기 컬렉터단(C) 및 상기 이미터단(E) 간에 전류가 흐르게 될 수 있다.
상기 스위칭 모듈(10)은, 상기 구동 신호에 의해 구동하게 될 시, 상기 구동 신호, 스위칭 동작 및 통전되는 전류에 의해 열이 발생할 수 있고, 상기 게이트단(G)와 상기 이미터단(E) 간, 또는 상기 컬렉터단(C)와 상기 이미터단(E) 간 사이에 전압이 걸리게 될 수 있다.
상기 검출 회로(20)는, 상기 스위칭 모듈(10)을 보호하기 위한 보호 전압을 검출하기 위한 회로이다.
상기 검출 회로(20)는, 상기 보호 전압을 검출하기 위해 상기 스위칭 모듈(10) 및 상기 구동부(30)와 연결될 수 있다.
상기 검출 회로(20)는, 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 상기 구동부(30) 사이에 연결될 수 있다.
상기 검출 회로(20)는, 상기 구동부(30)의 상기 보호 전압을 검출하기 위한 DESAT핀(DESAT)에 연결되어, 상기 구동부(30)와 연결될 수 있다.
상기 검출 회로(20)는, 전류가 통전될 시, 통전되는 전류에 의해 전압이 걸리게 될 수 있다.
상기 검출 회로(20)는, 상기 제어부(40)에 의해 저항값이 가변되는 가변 저항(21)을 포함한다.
상기 가변 저항(21)은, 디지털 가변 저항일 수 있다.
상기 가변 저항(21)은, 상기 제어부(40)에 의해 저항값이 가변되어, 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압이 가변되게 할 수 있다.
상기 검출 회로(20)는, 상기 가변 저항(21)을 포함하되, 하나 이상의 저항 또는 다이오드 소자(22)를 더 포함할 수 있다.
이를 테면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 저항값이 고정된 고정 저항(22b) 및 전류의 통전을 제한하는 다이오드(22a)를 포함할 수 있다.
이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가변 저항(21)과 상기 고정 저항(22b)이 병렬로 연결되거나, 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가변 저항(21)과 상기 고정 저항(22b)이 직렬로 연결될 수 있다.
상기 검출 회로(20)는, 상기 가변 저항(21), 상기 고정 저항(22b) 또는 상기 다이오드(22a)를 포함하여, 상기 소자들에 의해 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압이 결정될 수 있다.
즉, 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압은, 상기 검출 회로(20)에 포함된 소자들에 의해 결정되고, 상기 가변 저항(21)의 저항값 가변에 의해 가변될 수 있다.
상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압은, 상기 보호 전압을 검출하기 위한 전압이 될 수 있다.
상기 보호 전압은, 상기 스위칭 모듈(10)을 보호하기 위해 상기 구동부(30)에서 검출하는 전압을 의미할 수 있다.
상기 보호 전압은, 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 간의 포화 여부에 따라 상기 스위칭 모듈(10)을 과전류로부터 보호하기 위해 검출하는 전압일 수 있다.
즉, 상기 보호 전압은, 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 간의 포화 여부를 판단하기 위한 전압을 의미할 수 있다.
상기 보호 전압(VDESAT)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압(Voffset)과 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압(VCE)을 더한 전압일 수 있다.
즉, 상기 보호 전압은, 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압과 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압을 검출함으로써 검출될 수 있다.
여기서, 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압은, 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압 전압을 검출하기 위한 오프셋 전압이 될 수 있고, 즉, 상기 보호 전압을 검출하기 위한 검출 레벨 전압이 될 수 있다.
상기 구동부(30)는, 상기 스위칭 모듈(10)을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여, 상기 구동 신호를 상기 스위칭 모듈(10)에 출력하고, 상기 검출 회로(20)를 통해 상기 보호 전압을 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 스위칭 모듈(20)을 보호한다.
상기 구동부(30)는, 상기 제어부(40)에 의해 제어될 수 있다.
상기 구동부(30)는, 상기 제어부(40)에 의해 제어되어, 상기 구동 신호를 생성하고, 상기 구동 신호를 상기 스위칭 모듈(10)에 출력할 수 있다.
상기 구동 신호는, 상기 스위칭 모듈(10)의 스위칭 동작에 대한 신호일 수 있다.
상기 구동 신호는, 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다.
상기 구동부(30)는, 상기 구동 신호를 출력하는 PWM핀(PWM)을 통해 상기 스위칭 모듈(10)의 게이트단(G)과 연결될 수 있다.
상기 구동부(30)는, 상기 구동 신호를 생성하여, 상기 구동 신호를 상기 스위칭 모듈(10)의 게이트단(G)으로 출력하여, 상기 스위칭 모듈(10)을 구동할 수 있다.
상기 구동부(30)는, 상기 검출 회로(20)에 상기 보호 전압을 검출하기 위한 검출 전류를 인가하여, 상기 검출 전류가 상기 검출 회로(20) 및 상기 스위칭 모듈(10)을 통전한 결과를 근거로 상기 보호 전압을 검출할 수 있다.
즉, 상기 구동부(30)는, 상기 검출 전류가 상기 검출 회로(20) 및 상기 스위칭 모듈(10)을 통전하게 되어 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압과 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압 전압을 검출하고, 두 전압을 더하여 상기 보호 전압을 검출할 수 있다.
상기 구동부(30)는, 상기 검출 회로(20)를 통해 상기 보호 전압을 검출하여, 상기 스위칭 모듈(10)을 모니터링할 수 있다.
즉, 상기 구동부(30)는, 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압 전압을 모니터링할 수 있다.
상기 구동부(30)는, 상기 보호 전압을 검출한 상기 검출 결과를 기설정된 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 구동 신호의 출력을 제한할 수 있다.
즉, 상기 구동부(30)는, 상기 검출 결과를 상기 기설정된 기준값과 비교한 결과에 따라 상기 구동 신호의 출력을 제한하여, 상기 스위칭 모듈(10)을 보호할 수 있다.
상기 기설정된 기준값은, 상기 보호 전압의 기준값일 수 있다.
상기 기설정된 기준값은, 상기 스위칭 모듈(10)의 포화 상태를 판단하는 기준 전압값일 수 있다.
상기 구동부(30)는, 상기 검출 결과를 상기 기설정된 기준값과 비교한 결과, 상기 검출 결과가 상기 기설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 구동 신호의 출력을 제한할 수 있다.
즉, 상기 검출 결과가 상기 기설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 스위칭 모듈(10)이 포화 상태에 있는 것으로 판단하여, 상기 스위칭 모듈(10)을 보호하기 위해 상기 구동 신호의 출력을 제한할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 구동 신호의 생성에 대한 명령 신호를 생성하여, 상기 명령 신호를 상기 구동부(30)에 전달한다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 구동부(30)를 제어하여 상기 스위칭 모듈(10)을 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 검출 회로(20)에 포함된 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어한다.
상기 제어부(40)는, 상기 스위칭 모듈(10)의 구동 조건에 따라 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어하여, 상기 보호 전압의 검출 레벨을 조절한다.
상기 구동 조건은, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 또는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이트단(G)과 이미터단(E) 사이의 전압인 게이팅 전압일 수 있다.
상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압(VCE)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도(Tvj)에 따라 변하게 되므로, 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 간의 포화 여부는 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도(Tvj)에 따라 다르게 판단될 수 있다.
이를 테면, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도(Tvj)가 25[℃]인 경우, 90[A]의 컬렉터 전류(IC)가 흐르기 위한 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압(VCE)은 2.0[V]이지만, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도(Tvj)가 150[℃]인 경우는, 90[A]의 컬렉터 전류(IC)가 흐르기 위한 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압(VCE)은 2.5[V]가 된다.
상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압(VCE)은 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 모듈(10)의 게이트단(G)과 이미터단(E) 사이의 전압인 게이팅 전압(VGE)에 따라서도 변하게 되므로, 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 간의 포화 여부는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압(VGE)에 따라서도 다르게 판단될 수 있다.
이를 테면, 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압(VGE)이 15[V]인 경우, 90[A]의 컬렉터 전류(IC)가 흐르기 위한 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압(VCE)은 2.5[V]이지만, 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압(VGE)이 11[V]인 경우는, 90[A]의 컬렉터 전류(IC)가 흐르기 위한 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압(VCE)은 3.8[V]가 된다.
이처럼, 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압은, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 또는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압에 따라 달라지게 되므로, 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압과 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압의 합인 상기 보호 전압 또한 달라지게 된다.
이 경우, 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압은 그대로이지만, 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압 전압은 증가 또는 감소하게 되어, 상기 스위칭 모듈(10)의 포화 여부를 판단하기 위한 상기 보호 전압의 검출 레벨이 증가 또는 감소하게 되므로, 상기 스위칭 모듈(10)의 정확한 포화 여부 판단이 이루어질 수 없게 된다.
즉, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 또는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압에 따라 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압 전압이 증가 또는 감소하여 상기 보호 전압이 증가 또는 감소하게 되면, 상기 스위칭 모듈(10)의 정확한 포화 여부에 관계없이 상기 보호 전압이 상기 기설정된 기준값을 초과 또는 미달하게 될 수 있어, 상기 스위칭 모듈(10)의 보호가 정확하게 이루어지지 않게 될 수 있다.
이러한 상기 구동 조건에 따른 검출 레벨 변동의 문제를 해결하는 제어로, 상기 제어부(40)가 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 또는 게이팅 전압 따라 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어하여, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압이 변동된 만큼 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압을 조절함으로써, 상기 보호 전압의 검출 레벨을 조절하게 될 수 있다.
이를 위한 구성으로, 상기 구동 회로(100)는, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도를 검출하는 온도 센서(41) 또는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이트단(G)과 이미터단(E) 사이의 전압인 게이팅 전압을 검출하는 전압 센서(42)를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부(40)는, 상기 온도 센서(41) 또는 상기 전압 센서(42)로부터 상기 구동 조건에 대한 정보를 전달받을 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)가 상기 온도 센서(41) 또는 상기 전압 센서(42)로부터 상기 구동 조건에 해당하는 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 또는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압에 대한 정보를 전달받아, 이를 근거로 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 온도 센서(41)로부터 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도에 대한 정보를 전달받아 모니터링하여, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 변화에 따라 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 전압 센서(42)로부터 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압에 대한 정보를 전달받아 모니터링하여, 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압 변화에 따라 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 변화 또는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압 변화를 모니터링하여, 이의 변화에 따라 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어함으로써, 상기 스위칭 모듈(10)의 구동 조건에 따라 상기 보호 전압의 검출 레벨을 조절하게 될 수 있다.
예를 들면, 상기 구동 조건의 변동에 따라 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압이 2.0[V]에서 2.5[V]로 증가한 경우, 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압이 0.5[V]만큼 감소되도록 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어하여, 상기 보호 전압의 검출 레벨을 조절하게 될 수 있다.
또는, 상기 구동 조건의 변동에 따라 상기 스위칭 모듈(10)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이의 포화 전압이 2.5[V]에서 2.0[V]로 감소한 경우, 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압이 0.5[V]만큼 증가되도록 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어하여, 상기 보호 전압의 검출 레벨을 조절하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 구동 조건을 기저장된 테이블 기준과 비교하여, 비교 결과에 따른 저항값으로 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어할 수 있다.
상기 기저장된 테이블 기준은, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 또는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압에 따른 상기 가변 저항(21)의 적정 저항값이 테이블화되어 저장된 기준일 수 있다.
도 8을 참조하여 예를 들면, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도가 130[℃]이고, 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압이 17[V]인 경우, 상기 가변 저항(21)의 저항값을 2.2[KΩ]으로 가변 제어하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는 또한, 상기 구동 조건의 수치값을 근거로 상기 가변 저항(21)의 저항값을 산출하여, 산출한 저항값으로 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 가변 저항(21)의 저항값의 산출은, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 또는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압을 변수로 하여 상기 가변 저항(21)의 저항값을 산출하는 산출식이 상기 제어부(40)에 기설정되어 있어, 상기 제어부(40)가 기설정된 산출식에 따라 상기 가변 저항(21)의 저항값을 산출하게 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 구동 회로(100)는, 상기 스위칭 모듈(10)의 내부 온도 또는 상기 스위칭 모듈(10)의 게이팅 전압에 따라 상기 가변 저항(21)의 저항값을 가변 제어하여, 상기 보호 전압에서 오프셋 전압에 해당하는 상기 검출 회로(20)에 걸리는 전압을 조절하게 되어, 상기 보호 전압의 검출 레벨을 조절하게 된다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 스위칭 모듈 20: 검출 회로
21: 가변 저항 22a: 다이오드 22b: 고정 저항
30: 구동부 40: 제어부
41: 온도 센서 42: 전압 센서 100: 구동 회로(구동 시스템)

Claims (10)

  1. 하나 이상의 스위칭 모듈;
    상기 스위칭 모듈을 보호하기 위한 보호 전압을 검출하기 위한 검출 회로;
    상기 스위칭 모듈을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하여, 상기 구동 신호를 상기 스위칭 모듈에 출력하고, 상기 검출 회로를 통해 상기 보호 전압을 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 스위칭 모듈을 보호하는 구동부; 및
    상기 구동 신호의 생성에 대한 명령 신호를 생성하여, 상기 명령 신호를 상기 구동부에 전달하는 제어부;를 포함하고,
    상기 검출 회로는,
    상기 제어부에 의해 저항값이 가변되는 가변 저항을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 스위칭 모듈의 구동 조건에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어하여, 상기 보호 전압의 검출 레벨을 조절하되,
    상기 구동부는,
    상기 검출 회로에 상기 보호 전압을 검출하기 위한 검출 전류를 인가하여, 상기 검출 전류가 상기 검출 회로 및 상기 스위칭 모듈을 통전한 결과를 근거로 상기 보호 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈 구동 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 전압은,
    상기 검출 회로에 걸리는 전압과 상기 스위칭 모듈의 컬렉터단과 이미터단 사이의 포화 전압을 더한 전압인 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈 구동 회로.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 검출 결과를 기설정된 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 구동 신호의 출력을 제한하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈 구동 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 조건은,
    상기 스위칭 모듈의 내부 온도 또는 상기 스위칭 모듈의 게이트단과 이미터단 사이의 전압인 게이팅 전압인 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈 구동 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 스위칭 모듈의 내부 온도를 검출하는 온도 센서 또는 상기 스위칭 모듈의 게이트단과 이미터단 사이의 전압인 게이팅 전압을 검출하는 전압 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 온도 센서 또는 상기 전압 센서로부터 상기 구동 조건에 대한 정보를 전달받는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈 구동 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 센서로부터 상기 스위칭 모듈의 내부 온도에 대한 정보를 전달받아 모니터링하여, 상기 스위칭 모듈의 내부 온도 변화에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈 구동 회로.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 센서로부터 상기 스위칭 모듈의 게이팅 전압에 대한 정보를 전달받아 모니터링하여, 상기 스위칭 모듈의 게이팅 전압 변화에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈 구동 회로.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 구동 조건을 기저장된 테이블 기준과 비교하여, 비교 결과에 따른 저항값으로 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈 구동 회로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 구동 조건의 수치값을 근거로 상기 가변 저항의 저항값을 산출하여, 산출한 저항값으로 상기 가변 저항의 저항값을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈 구동 회로.
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