KR20090107776A - Circuit for driving switching device in inverter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인버터에서 스위칭 소자의 구동회로에 관한 것이다. 보다 상세하게는 직류전압을 스위칭시켜 교류전압으로 변환하고, 그 변환한 교류전압을 부하로 출력하여 구동시키는 인버터에 있어서, 직류전압을 교류전압으로 변환하는 복수의 스위칭 소자들을 안정하게 구동시키는 인버터에서 스위칭 소자의 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a driving circuit of a switching element in an inverter. More specifically, in the inverter for switching the DC voltage to convert the AC voltage, and outputs the converted AC voltage to the load to drive the drive, the inverter for stably driving a plurality of switching elements for converting the DC voltage to the AC voltage The driving circuit of the switching element.
일반적으로 인버터는 모터 적용분야 및 각종 전기기기 분야 등을 비롯하여 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다. 상기 인버터는 스위칭 소자로 직류전압을 스위칭시켜 교류전압을 생성하고, 생성한 교류전압을 부하로 출력하여 구동시키는 것으로서 사용자가 원하는 전압 및 주파수의 교류전압을 부하로 공급하여 부하의 구동을 정밀하게 제어할 수 있다.In general, inverters are widely used throughout the industry, including motor applications and various electrical equipment. The inverter generates an AC voltage by switching a DC voltage with a switching element, and outputs and drives the generated AC voltage to a load, and precisely controls the driving of the load by supplying an AC voltage having a desired voltage and frequency to the load. can do.
상기 스위칭 소자로는 통상적으로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 를 많이 사용하고 있다. 상기 IGBT는, 입력임피던스가 높아 구동이 쉽고 간단하며, 소수캐리어 축척이 없기 때문에 고속으로 동작이 가능한 MOSFET(Metal Oxide Film Field Effect Transistor)의 장점과, 고압, 대전류라도 쉽고 저렴하게 제조할 수 있는 트랜지스터의 장점을 결합한 스위칭 소자이다.IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are commonly used as the switching device. The IGBT is easy and simple to drive due to its high input impedance, and has the advantage of MOSFET (Metal Oxide Film Field Effect Transistor) which can operate at high speed because there is no minority carrier scale, and it can be manufactured easily and inexpensively even at high voltage and high current. Combined with the advantages of switching elements.
도 1은 일반적인 인버터의 일 예의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 100은 스위칭부이다. 상기 스위칭부(100)는 전원단자(DCP, DCN)의 사이에, 복수의 스위칭 소자(101∼106)들이 2개씩 쌍을 직렬 접속된다. 예를 들면, 상기 스위칭 소자(101∼106)들은 IGBT로서 전원단자(DCP)에 스위칭 소자(101, 103, 105)들의 콜렉터가 접속되고, 스위칭 소자(101, 103, 105)들의 에미터가 스위칭 소자(102, 104, 106)들의 콜렉터에 각기 접속되어 스위칭 소자(102, 104, 106)들의 에미터가 전원단자(DCN)에 접속된다. 그리고 상기 스위칭 소자(101, 103, 105)들의 에미터와 상기 스위칭 소자(102, 104, 106)들의 콜렉터의 접속점들이 부하에 접속된다.1 is a diagram illustrating an example of a general inverter. Here,
상기 복수의 스위칭 소자(101∼106)들 각각의 게이트 및 에미터에는, 복수의 스위칭신호 발생부(110) 및 복수의 스위칭 신호 전달부(120)로 이루어지는 구동회로가 구비되어 복수의 스위칭 소자(101∼106)들 각각을 턴 온 및 턴 오프시킨다.Gates and emitters of each of the plurality of
상기 복수의 스위칭신호 발생부(110)들 각각은 상기 복수의 스위칭 소자(101∼106)들의 게이트 및 에미터에 인가하기 위한 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호를 발생한다.Each of the plurality of
상기 스위칭신호 전달부(120)는 상기 복수의 스위칭 신호 발생부(110)들이 각기 발생한 복수의 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호들을 상기 복수의 스위칭 소자(101∼106)들의 게이트 및 에미터로 전달한다.The switching
이러한 구성을 가지는 인버터는 전원단자(DCP)(DCN)에 구동전력이 인가된 상태에서 복수의 스위칭신호 발생부(110)가 스위칭부(100)를 구성하는 복수의 스위칭 소자(101∼106)를 스위칭시킬 스위칭신호 즉, 상기 복수의 스위칭 소자(101∼106)들의 게이트 및 에미터에 각기 인가할 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭신호를 발생한다.An inverter having such a configuration includes a plurality of
상기 복수의 스위칭신호 발생부(110)들이 발생한 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호는 복수의 스위칭신호 전달부(120)들을 각기 통해 복수의 스위칭 소자(101∼106)들의 게이트 및 에미터에 인가되어 복수의 스위칭 소자(101∼106)들이 스위칭된다.The gate switching signal and the emitter switching signal generated by the plurality of
여기서, 상기 복수의 스위칭신호 발생부(110)들이 발생하는 스위칭 신호는, 상기 직렬 연결된 스위칭 소자(101, 102)들과, 스위칭 소자(103, 104)들과, 스위칭 소자(105, 106)들이 각기 상호간에 180°의 위상 차로 턴 온 및 턴 오프되고, 상기 스위칭 소자(101, 103, 105)가 상호간에 120°의 위상차로 턴 온 및 턴 오프됨과 아울러 스위칭 소자(102, 104, 106)들이 상호간에 120°의 위상차로 턴 온 및 턴 오프되도록 발생한다.The switching signal generated by the plurality of
그러면, 상기 스위칭 소자(101∼106)들은 상기 스위칭 신호에 따라 선택적으로 턴 온 및 턴 오프로 스위칭되면서 전원단자(DCP)(DCN)에 공급되어 있는 직류 구 동전력을 3상 교류전력으로 변환하고, 그 변환한 3상 교류전력이 부하에 공급되어 부하가 구동된다.Then, the
도 2는 종래의 구동회로의 상세 구성을 보인 회로도이다. 도 2를 참조하면, 상기 복수의 스위칭신호 발생부(110)들은 각기 게이트 드라이버(200) 및 증폭기(210)를 포함하여 구성된다.2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a conventional driving circuit. 2, the plurality of
상기 게이트 드라이버(200)는 인버터의 구동을 제어하는 CPU(Central Processing Unit) 등의 제어부(도면에 도시되지 않았음)로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 복수의 스위칭소자(101∼106)의 게이트 및 에미터에 각기 인가할 스위칭 신호 즉, 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호를 발생하고, 발생한 에미터 스위칭 신호가 상기 복수의 스위칭소자(101∼106)의 에미터에 인가된다.The
상기 증폭기(210)는 상기 게이트 드라이버(200)가 발생하는 스위칭 신호를 증폭하는 것으로서 상기 게이트 드라이버(200)의 게이트 스위칭신호 출력단자가 저항(R1)을 통해 접지 커패시터(C1) 및 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스에 공통 접속되고, 트랜지스터(Q1)(Q2)의 콜렉터가 전원단자(Vcc) 및 접지단자에 각기 접속되며, 트랜지스터(Q1, Q2)의 에미터는 상호간에 접속되어 그 접속단자에서 증폭된 게이트 스위칭신호가 출력되게 구성된다.The
그리고 상기 복수의 스위칭신호 전달부(120)는, 상기 트랜지스터(Q1, Q2)의 에미터의 접속점이 저항(R2)을 통해 상기 복수의 스위칭 소자(101∼106)들의 게이트에 각기 접속되고, 그 접속점과, 상기 게이트 드라이버(200)의 게이트 스위칭신 호 출력단자 및 상기 스위칭소자(101∼106)의 에미터의 접속점 사이에 정전압 다이오드(ZD1, ZD2)가 상호간에 역방향으로 연결된 리미터(220) 및 저항(R3)이 병렬 접속된다.In addition, the plurality of switching
이와 같이 구성된 종래의 구동회로는 전원단자(Vcc)에 동작전력이 인가된 상태에서 스위칭 신호 발생부(110)의 게이트 드라이버(200)는 외부의 제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 스위칭 신호를 발생한다.In the conventional driving circuit configured as described above, the
여기서, 스위칭 소자(101∼106)를 턴 온시킨다고 가정할 경우에 상기 게이트 드라이버(200)는 게이트 스위칭 신호를 논리 1의 고전위 신호로 발생하고, 에미터 스위칭 신호는 논리 0의 저전위 신호로 발생한다.Here, assuming that the
상기 게이트 드라이버(200)가 발생한 논리 1의 게이트 스위칭 신호는 증폭기(210)의 저항(R1)을 통해 커패시터(C1)에 충전되면서 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스에 인가되고, 상기 게이트 드라이버(200)가 발생한 논리 0의 에미터 스위칭 신호는 스위칭 소자(101∼106)의 에미터에 인가된다.The gate switching signal of logic 1 in which the
이와 같은 상태에서 상기 커패시터(C1)에 소정의 전압 이상이 충전되면, 트랜지스터(Q1)가 턴 온되고, 트랜지스터(Q2)가 턴 오프된다. 상기 트랜지스터(Q1)가 턴 온되면, 전원단자(Vcc)의 구동전력이 스위칭 신호 전달부(220)의 저항(R2)을 통해 스위칭 소자(101∼106)의 게이트에 인가되므로 스위칭 소자(101∼106)가 턴 온되고, 전원단자(DCP)(DCN)의 구동전력이 스위칭 소자(101∼106)를 통해 부하로 공급된다.In this state, when the capacitor C1 is charged with a predetermined voltage or more, the transistor Q1 is turned on and the transistor Q2 is turned off. When the transistor Q1 is turned on, the driving power of the power supply terminal Vcc is applied to the gates of the
그리고 상기 스위칭 소자(101∼106)를 턴 오프시킬 경우에 상기 게이트 드라이버(200)는 게이트 스위칭 신호를 논리 0의 저전위 신호로 발생하고, 에미터 스위칭 신호는 논리 1의 고전위 신호로 발생하며, 발생한 논리 1의 에미터 스위칭 신호는 스위칭 소자(101∼106)의 에미터에 인가된다.When the
상기 게이트 드라이버(200)가 논리 0의 게이트 스위칭 신호를 발생함에 따라 상기 커패시터(C1)에 충전되어 있던 전압이 저항(R1)을 통해 상기 게이트 드라이버(200)의 게이트 스위칭 신호 출력단자로 방전되기 시작하고, 커패시터(C1)의 전압이 트랜지스터(Q1, Q2)의 드레시홀드 전압 이하로 방전될 경우에 트랜지스터(Q1)가 턴 오프되고, 트랜지스터(Q2)가 턴 온된다.As the
상기 트랜지스터(Q2)가 턴 온되면, 상기 스위칭 소자(101∼106)의 게이트에 저전위가 인가되어 턴 오프된다.When the transistor Q2 is turned on, a low potential is applied to the gates of the
여기서, 상술한 바와 같이 상기 직렬 연결된 스위칭 소자(101, 102)(103, 104)(105, 106)들은 각기 상호간에 180°의 위상 차로 턴 온 및 턴 오프되고, 상기 스위칭 소자(101, 103, 105)(102, 104, 106)들은 상호간에 120°의 위상차로 턴 온 및 턴 오프되는 것으로서 복수의 스위칭 소자(101∼106)들은 턴 온 및 턴 오프되면서 전원단자(DCP)(DCN)의 구동전력을 스위칭시켜 부하로 3상 구동전력을 공급하게 된다.As described above, the series-connected
그리고 각기 쌍을 이루는 스위칭 소자(101, 102)(103, 104)(105, 106)들이 동시에 온 상태로 되면, 스위칭 소자(101, 102)(103, 104)(105, 106)들로 과전류가 흘러 손상된다. 즉, 스위칭 소자(101, 103, 105)가 완전히 턴 오프되지 않은 상태 에서 스위칭 소자(102, 104, 106)가 턴 온되거나 또는 스위칭 소자(102, 104, 106)가 완전히 턴 오프되지 않은 상태에서 스위칭 소자(101, 103, 105)가 턴 온될 경우에 스위칭 소자(101, 102)(103, 104)(105, 106)들로 과전류가 흘러 손상된다.When the pair of
그러므로 상기 스위칭 신호 발생부(110)는 저항(R1) 및 커패시터(C1)를 구비하여 게이트 드라이버(200)가 스위칭신호를 발생할 때 트랜지스터(Q1)가 턴 온되는 시간을 지연시켜 스위칭 소자(101∼106)들이 턴 온되는 시간을 지연시킴으로써 각기 쌍을 이루는 스위칭 소자(101, 102)(103, 104)(105, 106)들이 동시에 온 상태로 되지 않도록 한다.Therefore, the
이러한 종래의 구동회로에 있어서, 스위칭 소자(101∼106)를 오프시킬 경우에 스위칭 소자(101∼106)의 콜렉터와 에미터 사이의 전압 Vce는 도 3에 도시된 바와 같다.In such a conventional driving circuit, when the
도 3을 참조하면, 스위칭 소자(101∼106)를 오프시킬 경우에 스위칭 소자(101∼106)의 콜렉터와 에미터 사이의 전압 Vce이 빠른 속도로 상승하면서 오버슈트(overshoot)가 발생하고, 그 발생한 오버슈트에 의해 스위칭 소자(101∼106)들에 과전압이 인가되어 손상되는 경우가 많이 발생하고 있다.Referring to FIG. 3, when the
이를 방지하기 위하여 스위칭 신호 전달부(120)에 정전압 다이오드(ZD1, ZD2)가 상호간에 역방향으로 접속된 리미터(220)를 구비하고 있으나, 상기 리미 터(220)는 순간적으로 발생하는 오버슈트를 제거하지 못하고, 여전히 스위칭 소자(101∼106)들이 오버슈트에 의해 손상되는 문제점이 있었다.In order to prevent this, the switching
그리고 스위칭부(100)의 하단에 위치하는 복수의 스위칭 소자(102, 104, 106)들은 상호간에 120°의 위상차를 가지고 턴 온 및 턴 오프되는 것으로서 그 턴 온 및 턴 오프되는 시간의 차이로 인하여 복수의 스위칭 소자(102, 104, 106)들 상호간에 순환전류가 발생하였다.In addition, the plurality of
또한 복수의 스위칭 소자(102, 104, 106)들은 스트레이(stray) 커패시터가 상호간에 상이함은 물론 내부의 기생(parasitic) 커패시터와의 결합으로 게이트 전류에 발진(oscillation)이 발생하였다.In addition, the plurality of switching
그리고 스위칭부(100)의 상단에 위치하는 스위칭 소자(101, 103, 105)들을 턴 온시키고, 하단에 위치하는 스위칭 소자(102, 104, 106)들을 턴 오프시켜 전원단자(DCP)의 구동전력을 상단의 스위칭 소자(101, 103, 105)들을 통해 부하로 공급할 경우에 부하로 공급되는 전압이 급격하게 상승하여 부하가 손상되는 경우가 많이 발생하고 있다.In addition, the driving elements of the power supply terminal DCC are turned on by turning on the switching
그러므로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스위칭 소자들을 턴 오프시킬 경우에 스위칭 소자의 콜렉터와 에미터 사이의 전압에 오버슈트가 발생하지 않도록 하는 스위칭 소자의 구동회로를 제공한다.Therefore, a problem to be solved by the present invention is to provide a driving circuit of a switching element such that the overshoot does not occur in the voltage between the collector and the emitter of the switching element when the switching elements are turned off.
그리고 본 발명은 스위칭부의 하단에 위치하는 복수의 스위칭 소자들이 턴 온 및 턴 오프되는 시간의 차이로 인하여 발생되는 복수의 스위칭 소자들간의 순환 전류와 발진을 방지하는 스위칭 소자의 구동회로를 제공한다.In addition, the present invention provides a driving circuit of the switching element to prevent the circulating current and the oscillation between the plurality of switching elements generated by the difference in the time that the plurality of switching elements located at the bottom of the switching unit is turned on and turned off.
또한 본 발명은 부하로 안정된 구동전압을 공급할 수 있는 스위칭 소자의 구동회로를 제공한다.In addition, the present invention provides a driving circuit of the switching element capable of supplying a stable driving voltage to the load.
본 발명의 스위칭 소자의 구동회로에 따르면, 스위칭 소자를 턴 온시킬 경우에 스위칭 소자의 게이트 전류가 흐르는 턴 온 루프와, 스위칭 소자를 턴 오프시킬 경우에 스위칭 소자의 게이트 전류가 흐르는 턴 오프 루프를 각기 분리한다. 그리고 상기 턴 온 루프를 통해 흐르는 게이트 전류보다 턴 오프 루프로 흐르는 게이트 전류가 낮아지도록 함으로써 스위칭 소자가 턴 오프될 경우에 스위칭 소자의 에미터 및 콜렉터 사이의 전압이 상승하는 속도를 낮추고, 오버슈트가 발생하지 않도록 한다.According to the driving circuit of the switching element of the present invention, a turn-on loop through which the gate current of the switching element flows when the switching element is turned on, and a turn-off loop through which the gate current of the switching element flows when the switching element is turned off Separate each one. The gate current flowing in the turn-off loop is lower than the gate current flowing through the turn-on loop, thereby lowering the speed at which the voltage between the emitter and the collector of the switching element increases when the switching element is turned off, and the overshoot Do not occur.
그리고 스위칭부에서 하단에 위치하는 스위칭 소자의 에미터에 각기 저항을 연결하여 복수의 스위칭 소자들간에 발생하는 순환전류와 발진을 방지하고, 스너버 커패시터를 구비하여 부하에 안정된 전압을 공급할 수 있도록 한다.In addition, by connecting a resistor to the emitter of the switching element located at the lower end of the switching unit to prevent the circulating current and oscillation generated between the plurality of switching elements, it is equipped with a snubber capacitor to supply a stable voltage to the load. .
그러므로 본 발명의 스위칭 소자의 구동회로는, 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 쌍을 이루어 직렬 접속되고, 그 직렬 접속된 복수의 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 플러스 전원단자 및 마이너스 전원단자의 사이에 병렬 접속된 스위칭부와, 상기 복수의 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 스위칭시킬 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호를 발생하는 복수의 스위칭 신호 발생부와, 상기 복수의 스위칭 신호 발생부가 발생한 게이트 스위칭신호 및 에미터 스위칭 신호를 상기 복수의 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 게이트 및 에미터에 인가하는 스위칭 신호 전달부를 포함하고, 상기 스위칭 신호 전달부는 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 턴 온시킬 경우에 상기 스위칭 신호 발생부가 발생한 게이트 스위칭신호를 상기 스위칭 소자의 게이트로 전달하는 턴 온 루프와, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 턴 오프시킬 경우에 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 게이트 전류가 상기 스위칭 신호 발생부로 흐르게 하는 턴 오프 루프를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.Therefore, in the driving circuit of the switching element of the present invention, the first switching element and the second switching element are connected in series in a pair, and the plurality of first and second switching elements connected in series are connected to a positive power supply terminal and a negative power supply. A switching unit connected in parallel between the terminals, a plurality of switching signal generators for generating a gate switching signal and an emitter switching signal for switching the plurality of first and second switching elements, and the plurality of switching signal generators A switching signal transfer unit configured to apply the generated gate switching signal and the emitter switching signal to the gates and the emitters of the plurality of first and second switching elements, wherein the switching signal transfer unit turns the first and second switching elements. When turned on, the gate switching signal generated by the switching signal generator is transferred to the gate of the switching element. And a turn-off loop which causes the gate currents of the first and second switching devices to flow to the switching signal generator when the first and second switching devices are turned off. .
상기 턴 오프 루프는 상기 턴 온 루프보다 저항 값이 높게 설정되는 것을 특징으로 한다.The turn off loop may be set to have a higher resistance value than the turn on loop.
상기 스위칭 신호 전달부는 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 게이트와 에미터 사이의 전압 레벨을 제한하기 위한 리미터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The switching signal transfer unit may further include a limiter for limiting a voltage level between gates and emitters of the first and second switching devices.
상기 제 2 스위칭 소자를 스위칭시키는 스위칭 신호 전달부는 상기 제 2 스위칭 소자의 에미터와의 사이에 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The switching signal transfer unit for switching the second switching element is characterized in that it further comprises a resistor between the emitter of the second switching element.
상기 스위칭부는 상기 직렬 연결된 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 기판에 고정하였을 경우에 그 직렬 연결된 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 인접 위치에 병렬로 접속된 스너버 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The switching unit may further include a snubber capacitor connected in parallel to adjacent positions of the first and second switching elements connected in series when the first and second switching elements connected in series are fixed to the substrate.
본 발명의 스위칭 소자의 구동회로는 스위칭 소자를 턴 오프시킬 경우에 스위칭 소자의 콜렉터 전압이 상승하는 속도를 늦춰 오버슈트가 발생되지 않도록 함으로써 스위칭 소자가 오버슈트의 전압에 의해 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.The driving circuit of the switching device of the present invention prevents overshooting by slowing down the collector voltage of the switching device when the switching device is turned off, thereby preventing the switching device from being damaged by the voltage of the overshoot. can do.
또한 스위칭부에서 하단에 위치하는 스위칭 소자들의 에미터에 에미터 스위칭 신호가 각기 저항을 인가되게 함으로써 스위칭부에서 하단에 위치하는 스위칭 소자들간에 순환 전류와 발진이 발생하지 않고, 또한 스너버 커패시터를 구비하여 부하에 안정된 전압을 공급할 수 있다.In addition, the emitter switching signal is applied to the emitters of the switching elements located at the lower end of the switching unit so that the circulating current and the oscillation do not occur between the switching elements located at the lower end of the switching unit. It can be provided to supply a stable voltage to the load.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.The following detailed description is only illustrative, and merely illustrates embodiments of the present invention. In addition, the principles and concepts of the present invention are provided for the purpose of explanation and most useful.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.Accordingly, various forms that can be implemented by those of ordinary skill in the art, as well as not intended to provide a detailed structure beyond the basic understanding of the present invention through the drawings.
도 4는 본 발명의 구동회로가 구비된 인버터의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 회로도이다. 여기서, 부호 400은 스위칭부이다. 상기 스위칭부(400)는 예를 들면, 스위칭 소자(401∼406)로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용 하는 것으로서 복수의 제 1 스위칭 소자(401, 403, 405)와 복수의 제 2 스위칭 소자(402, 404, 406)들이 쌍을 이루어 직렬 접속되고, 그 직렬 접속된 복수의 제 1 스위칭 소자(401, 403, 405)와 복수의 제 2 스위칭 소자(402, 404, 406)들이 전원단자(DCP)(DCN)의 사이에 병렬로 접속된다.4 is a circuit diagram showing the configuration of a preferred embodiment of an inverter provided with a drive circuit of the present invention. Here,
그리고 상기 2개씩 쌍을 이루어 직렬 접속된 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401, 402)(403, 404)(405, 406)들 각각의 인접 위치에 스너버(snubber) 커패시터(C11)(C12)(C13)가 각기 병렬로 접속된다.Snubber capacitors C11 and C12 in adjacent positions of the first and
부호 410은 복수의 스위칭신호 발생부(410)이다. 상기 복수의 스위칭신호 발생부(410)들 각각은 상기 복수의 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)들의 게이트 및 에미터에 인가하기 위한 스위칭 신호를 발생한다.
부호 420은 복수의 스위칭 신호 전달부이다. 상기 복수의 스위칭신호 전달부(420)는 상기 복수의 스위칭 신호 발생부(410)들이 각기 발생한 복수의 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호들을 상기 복수의 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)들의 게이트 및 에미터로 전달한다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 인버터는 전원단자(DCP)(DCN)에 구동전력이 인가된 상태에서 복수의 스위칭신호 발생부(410)가, 스위칭부(400)를 구성하는 복수의 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)를 스위칭시킬 게이트 스위칭신호 및 에미터 스위칭 신호를 각기 발생한다.In the inverter of the present invention having the above configuration, the plurality of switching
상기 복수의 스위칭신호 발생부(410)들이 발생한 게이트 스위칭 신호 및 에 미터 스위칭 신호들은 복수의 스위칭신호 전달부(420)들을 각기 통해 복수의 스위칭 소자(401∼406)들의 게이트 및 에미터에 각기 인가되어 복수의 스위칭 소자(101∼106)들이 턴 온 또는 턴 오프로 스위칭된다.The gate switching signal and the emitter switching signals generated by the plurality of switching
상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(101∼106)들의 스위칭에 따라, 상기 전원단자(DCP)(DCN)에 공급되어 있는 직류 구동전력이 3상 교류전력으로 변환되고, 그 변환된 3상 교류전력이 부하에 공급되어 부하가 구동된다.According to the switching of the first and
이와 같이 동작함에 있어서, 본 발명은 전원단자(DCP, DCN)의 사이에 각기 2개씩 쌍을 이루어 병렬 연결된 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401, 402)(403, 404)(405, 406)들 각각에 스너버 커패시터(C11)(C12)(C13)가 병렬 연결되어 있다. 즉, 제 1 및 제 2 스위칭 소자((401, 402)(403, 404)(405, 406)들 각각을 기판에 고정시키고, 2개씩 쌍을 이루어 전원단자(DCP, DCN)의 사이에 직렬 연결할 경우에 제 1 스위칭 소자(401)(403)(405)들의 콜렉터와 제 2 스위칭 소자(402)(404)(406)들의 에미터가 인접한 위치에 각기 스너버 커패시터(C11)(C12)(C13)를 접속시킨다.In this operation, the present invention provides a pair of two first and
그러므로 본 발명에서 제 1 스위칭 소자(401)(403)(405)들을 턴 온시키고, 제 2 스위칭 소자(402)(404)(406)들을 턴 오프시켜 부하로 구동전력을 공급할 경우에 상기 스너버 커패시터(C11)(C12)(C13)가 전압을 안정화시켜 부하로 안정된 구동전압을 공급할 수 있다.Therefore, in the present invention, when the
도 5는 본 발명의 구동회로의 바람직한 일 실시 예의 구성을 보인 회로도이 다. 여기서, 부호 410은 스위칭 신호 발생부이고, 부호 420은 스위칭신호 전달부이다.5 is a circuit diagram showing the configuration of a preferred embodiment of the driving circuit of the present invention. Here,
상기 스위칭 신호 발생부(410)는 게이트 드라이버(411) 및 증폭기(413)를 포함한다. 상기 게이트 드라이버(411)는 외부의 제어부(도면에 도시되지 않았음)로부터 입력되는 제어신호에 따라 스위칭부(400)의 스위칭 소자(401∼406)의 게이트 및 에미터에 인가할 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호를 발생한다.The
상기 증폭기(413)는 상기 게이트 드라이버(411)가 발생하는 스위칭 신호를 증폭하는 것으로서 상기 게이트 드라이버(411)의 게이트 스위칭신호 출력단자가 저항(R11)을 통해 접지 커패시터(C11) 및 트랜지스터(Q11, Q12)의 베이스에 공통 접속되고, 트랜지스터(Q11)(Q12)의 콜렉터가 전원단자(Vcc) 및 접지단자에 각기 접속되며, 트랜지스터(Q11, Q12)의 에미터는 상호간에 접속되어, 그 접속단자에서 게이트 스위칭신호가 증폭되어 출력되게 구성된다.The
상기 스위칭신호 전달부(420)는, 상기 트랜지스터(Q11, Q12)의 에미터의 접속점이 다이오드(D11) 및 저항(R11)을 통해 스위칭 소자(401∼406)의 게이트에 접속되어 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)를 턴 온 시키는 턴 온 루프(421)와, 상기 스위칭 소자(401∼406)의 게이트가 저항(R13) 및 다이오드(D12)를 통해 상기 트랜지스터(Q11, Q12)의 에미터의 접속점에 접속되어 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)를 턴 오프 시키는 턴 오프 루프(423)를 구비한다.In the switching
그리고 상기 턴 온 루프(421) 및 상기 턴 오프 루프(423)와 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)의 게이트의 접속점과 상기 게이트 드라이버(401)의 에미 터 스위칭 신호 출력단자 및 상기 스위칭소자(401∼406)의 에미터의 접속점 사이에 정전압 다이오드(ZD11, ZD12)가 상호간에 역방향으로 연결된 리미터(425) 및 저항(R14)이 병렬 접속된다.And a connection point of the turn on
이와 같이 구성된 본 발명의 구동회로는 전원단자(Vcc)에 구동전력이 인가된 상태에서 스위칭 소자(401∼406)를 턴 온시킬 경우에 스위칭 신호 발생부(410)의 게이트 드라이버(411)가 게이트 스위칭 신호를 논리 1의 고전위 신호로 발생하고, 에미터 스위칭 신호를 논리 0의 저전위 신호로 발생한다.In the driving circuit of the present invention configured as described above, the
상기 게이트 드라이버(411)가 발생한 논리 1의 게이트 스위칭 신호는 증폭기(413)에서 증폭되고, 스위칭 신호 전달부(420)의 턴 온 루트(421)의 다이오드(D11) 및 저항(R12)을 통해 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)의 게이트에 인가되고, 상기 게이트 드라이버(421)가 발생한 논리 0의 에미터 스위칭 신호는 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)의 에미터에 인가되므로 스위칭 소자는 턴 온된다.The gate switching signal of logic 1 in which the
그리고 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)를 턴 오프시킬 경우에 스위칭 신호 발생부(410)의 게이트 드라이버(411)가 게이트 스위칭 신호를 논리 0의 저전위 신호로 발생하고, 에미터 스위칭 신호를 논리 1의 고전위 신호로 발생한다.When the first and
상기 게이트 드라이버(411)가 발생한 논리 0의 게이트 스위칭 신호는 증폭기(403)에서 증폭되어 출력되므로 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)의 게이트 전류가 턴 오프 루프(423)의 저항(R13) 및 다이오드(D12)와, 트랜지스터(Q12) 를 통해 접지로 흐르게 되고, 상기 게이트 드라이버(411)가 발생하는 논리 1의 에미터 스위칭 신호가 스위칭 소자의 에미터에 인가되므로 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(401∼406)는 턴 오프된다.Since the gate switching signal of logic 0 generated by the
여기서, 본 발명은 저항(R13)의 값을 조절하여 스위칭 소자가 턴 오프될 경우에 발생되는 에미터 및 콜렉터 사이의 오버슈트를 제한할 수 있다. 예를 들면, 턴 온 루프(421)의 저항(R12)의 값은 종래의 저항(R2)의 값과 동일하게 설정하는 반면에 저항(R13)의 값은 예를 들면, 저항(R12)의 값보다 2배 정도 높게 설정함으로써 에미터 및 콜렉터 사이의 전압이 상승하는 속도를 줄임으로써 오버슈트가 발생되지 않도록 한다.Here, the present invention may limit the overshoot between the emitter and the collector generated when the switching element is turned off by adjusting the value of the resistor R13. For example, the value of the resistor R12 of the turn-on
도 6은 본 발명의 구동회로의 바람직한 다른 실시 예의 구성을 보인 회로도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예는 상기 스위칭부(400)에서 하단에 위치하는 복수의 제 2 스위칭 소자(402, 404, 406)에 스위칭 신호를 전달하는 스위칭 신호 전달부(420)의 구성을 보인 것으로서 상기 게이트 드라이버(411)의 에미터 스위칭 신호 출력단자, 상기 리미터(425) 및 상기 저항(R14)의 접속점과 상기 복수의 제 2 스위칭 소자(402, 404, 406)의 에미터 사이에 저항(R15)을 더 구비한다.6 is a circuit diagram showing the configuration of another preferred embodiment of the driving circuit of the present invention. Referring to FIG. 6, another embodiment of the present invention provides a switching
이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시 예는 스위칭부(400)에서 하단에 위치하는 복수의 제 2 스위칭 소자(402, 404, 406)의 에미터에 저항(R15)이 구비되어 있으므로 상단의 제 1 스위칭 소자(401, 403, 405)가 턴 오프되고, 하단의 제 2 스 위칭 소자(402, 404, 406)가 턴 온될 경우에 저항(R15)에 의해 제 2 스위칭 소자(402, 404, 406)들이 턴 온 및 턴 오프되는 시간의 차이로 인한 순환전류와 발진이 방지된다.According to another exemplary embodiment of the present invention configured as described above, since the resistors R15 are provided at the emitters of the plurality of
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.The present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments, but those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the scope of the present invention. Will understand.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
본 발명은 모터 적용분야 및 각종 전기기기 분야 등을 비롯하여 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있는 인버터에 있어서, 복수의 스위칭 소자를 안정하게 구동시키고, 부하로 안정된 구동전압을 공급한다.The present invention is an inverter that is widely used throughout the industry, including motor applications, various electrical equipment, and the like, to stably drive a plurality of switching elements and to supply a stable driving voltage to a load.
도 1은 일반적인 인버터의 구성을 개략적으로 보인 도면,1 is a view schematically showing a configuration of a general inverter,
도 2는 종래의 구동회로의 구성을 보인 상세 회로도,2 is a detailed circuit diagram showing a configuration of a conventional driving circuit;
도 3은 스위칭 소자를 턴 오프시킬 경우에 스위칭 소자의 에미터와 콜렉터 사이의 전압 변화를 보인 파형도,3 is a waveform diagram showing a voltage change between an emitter and a collector of a switching device when the switching device is turned off;
도 4는 본 발명의 구동회로가 구비된 인버터의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 회로도,4 is a circuit diagram showing the configuration of a preferred embodiment of an inverter provided with a drive circuit of the present invention;
도 5는 본 발명의 구동회로의 바람직한 일 실시 예의 구성을 보인 회로도, 및5 is a circuit diagram showing a configuration of a preferred embodiment of the drive circuit of the present invention, and
도 6은 본 발명의 구동회로의 바람직한 다른 실시 예의 구성을 보인 회로도이다.6 is a circuit diagram showing the configuration of another preferred embodiment of the driving circuit of the present invention.
Claims (5)
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