KR20140072543A - Gate driving device and inverter having the same - Google Patents

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KR20140072543A KR1020120140172A KR20120140172A KR20140072543A KR 20140072543 A KR20140072543 A KR 20140072543A KR 1020120140172 A KR1020120140172 A KR 1020120140172A KR 20120140172 A KR20120140172 A KR 20120140172A KR 20140072543 A KR20140072543 A KR 20140072543A
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조원진
정민혁
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삼성전기주식회사
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Abstract

The present invention relates to a gate driving device which includes an inverter arm which includes a high side switch and a low side switch and a gate driving unit which obtains an instruction signal to instruct the switching control of the inverter arm and outputs a control signal to control the switching of the inverter arm. The gate driving unit includes a combiner which outputs an input signal of a gate driver based on the instruction signal and a voltage distributed in the switching of the high side switch and the gate driver which outputs the control signal based on the input signal.

Description

게이트 구동 장치 및 이를 갖는 인버터 {GATE DRIVING DEVICE AND INVERTER HAVING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a gate driving apparatus,

본 발명은 고전압에서 구동되는 게이트 구동 장치 및 이를 갖는 인버터에 관한 것이다.The present invention relates to a gate driving apparatus driven at a high voltage and an inverter having the same.

일반적으로, 인버터는 직류 전원을 입력받아 교류 전원을 출력하는 회로로서, 출력하는 교류 전원의 전압 크기, 주파수 등을 제어하여 교류 전원을 출력하거나 모터 등을 구동할 수 있다.Generally, an inverter is a circuit that receives a direct current power and outputs an alternating current power. It can control the voltage magnitude and frequency of the outputted alternating current power to output an alternating current power or drive a motor.

이러한 인버터는 가정용 또는 산업 분야 등에 폭넓게 사용될 수 있다.Such an inverter can be widely used in a home or industrial field.

이러한 인버터를 구동시키기 위해서는 구동 장치가 채용될 수 있는데, 구동 장치는 인버터에서 교류 전원을 제공하기 위한 암(arm)의 스위치를 온/오프시켜 교류 전원이 제공되도록 구동시킬 수 있다.In order to drive such an inverter, a drive device may be employed. The drive device may be driven to turn on / off a switch of an arm for providing an AC power source to provide AC power.

한편, 인버터는 가정용 뿐만 아니라 산업용으로도 널리 사용될 수 있는데, 산업용의 특성상 고전압의 교류 전원이 필요할 수 있다.On the other hand, inverters can be widely used not only for domestic use but also for industrial use. Due to the characteristics of industrial use, high voltage AC power may be required.

일반적인 인버터는, 인버터 암(arm)의 하이 사이드 스위치 및 로우 사이드 스위치를 각각 턴 온/턴 오프 제어하는 게이트 구동 집적 회로를 각각 채용할 수 있다. 이 때, 하이 사이드 스위치를 턴 온/턴 오프 제어하는 게이트 구동 집적 회로는 고전압이 하이 사이드 스위치에 인가되기 때문에 하이 사이드 스위치에 인가되는 고전압의 전압 레벨을 견딜 수 있을 정도의 내압 특성을 가져야 한다.A general inverter may employ a gate drive integrated circuit that turns on / off the high side switch and the low side switch of the inverter arm, respectively. At this time, the gate drive integrated circuit which controls the high side switch to turn on / off off should have a withstand voltage characteristic enough to withstand the high voltage level applied to the high side switch because the high voltage is applied to the high side switch.

그러나, 산업용 인버터의 경우 대략 1200V 이상의 고전압이 하이 사이드 스위치에 인가될 수 있으며, 하이 사이드 스위치의 구동을 제어하는 고전압 게이트 구동 집적 회로는 1200V 이상의 전압 레벨을 견딜 수 있는 내압 특성이 있어야 한다. 그러나 이러한 내압 특성을 갖는 고전압 게이트 구동 집적 회로는 제조 비용이 고가인 문제점이 있다.
However, in the case of an industrial inverter, a high voltage of about 1200V or more can be applied to the high side switch, and the high voltage gate drive integrated circuit controlling the driving of the high side switch must have the withstand voltage characteristic capable of withstanding a voltage level of 1200V or more. However, such a high voltage gate driving integrated circuit having such a withstand voltage characteristic has a problem of high manufacturing cost.

하기 선행기술문헌 1에 기재된 특허문헌 1은, 고압측 구동 회로를 포함하는 인버터 회로에 관한 것으로, 구동 장치의 내압을 분배하기 위한 사항을 개시하고 있지 않다.Patent Document 1 described in the following Prior Art Document 1 relates to an inverter circuit including a high voltage side drive circuit and does not disclose a matter for distributing the internal pressure of the drive device.

한국공개특허 제2005-0052339호Korean Patent Publication No. 2005-0052339

본 발명의 과제는 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 명세서는 고전압에서 동작이 안정적이면서 제조 비용이 저렴한 게이트 구동 장치 및 이를 갖는 인버터를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gate driving apparatus and an inverter having the gate driving apparatus which are stable in operation at a high voltage and have a low manufacturing cost.

또, 본 명세서는 간이하게 형성할 수 있으며 응답 속도가 향상된 게이트 구동 장치 및 이를 갖는 인버터를 제공하고자 한다.
Further, the present specification is intended to provide a gate driving apparatus which can be formed simply and has a high response speed, and an inverter having the same.

본 발명의 일 양상에 따른 게이트 구동 장치는, 하이 사이드(high side) 스위치 및 로우 사이드(low side) 스위치를 구비한 인버터 암(arm), 상기 인버터 암(arm)의 스위칭 제어를 지시하는 지시 신호를 획득하고, 상기 인버터 암(arm)의 스위칭을 제어하는 제어 신호를 출력하는 게이트 구동 유닛을 포함하며, 상기 게이트 구동 유닛은 상기 지시 신호 및 상기 하이 사이드 스위치의 스위칭시 분배된 전압에 근거하여 게이트 구동기의 입력 신호를 출력하는 결합기, 상기 입력 신호에 근거하여 제어 신호를 출력하는 게이트 구동기를 포함할 수 있다.
A gate driving apparatus according to an aspect of the present invention includes an inverter arm having a high side switch and a low side switch, an instruction signal for instructing switching control of the inverter arm, And a gate drive unit for outputting a control signal for controlling the switching of the arm of the inverter, wherein the gate drive unit is configured to generate a gate signal based on the instruction signal and the divided voltage upon switching of the high- A combiner for outputting an input signal of the driver, and a gate driver for outputting a control signal based on the input signal.

상기 게이트 구동 장치는 상기 게이트 구동 유닛에 구동 전원을 공급하는 단일 구동 전원부를 포함할 수 있다.
The gate driving apparatus may include a single driving power source for supplying driving power to the gate driving unit.

상기 게이트 구동 유닛은, 상기 단일 구동 전원을 상기 게이트 구동기에 전달하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
The gate driving unit may further include a power supply unit for transmitting the single driving power to the gate driver.

상기 전원 공급부는, 서로 직렬 연결되는 복수의 다이오드를 포함할 수 있다.The power supply unit may include a plurality of diodes connected in series with each other.

상기 전원 공급부는, 서로 병렬 연결되는 복수의 다이오드를 포함할 수 있다.
The power supply unit may include a plurality of diodes connected in parallel with each other.

상기 결합기는, 상기 지시 신호를 전달하는 캐패시터, 상기 분배된 전압을 전달하는 저항을 포함할 수 있다.
The combiner may include a capacitor for transferring the instruction signal, and a resistor for transferring the divided voltage.

상기 게이트 구동 유닛은 상기 하이 사이드 스위치의 스위칭시 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 각각 인가되는 전압을 분압하는 분압부를 포함할 수 있다.
The gate driving unit may include a voltage divider to divide a voltage applied to the combiner and the gate driver when the high side switch is switched.

상기 분압부는, 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 각각 연결되어 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 각각 인가되는 전압을 균등하게 분압하는 밸런서를 포함할 수 있다.
The voltage dividing unit may include a balancer connected to the combiner and the gate driver to uniformly divide the voltages applied to the combiner and the gate driver, respectively.

상기 밸런서는, 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기 중 적어도 하나에 병렬 연결되는 저항을 포함할 수 있다.
The balancer may include a resistor connected in parallel to at least one of the coupler and the gate driver.

상기 밸런서는, 상기 저항에 병렬 연결되는 다이오드를 포함할 수 있다.
The balancer may include a diode connected in parallel to the resistor.

본 발명의 일 실시예에 의한 인버터는, 기설정된 전압 레벨을 갖는 입력 전원을 제공하는 입력 전원단과 접지 사이에 서로 직렬 연결된 하이 사이드(high side) 스위치 및 로우 사이드(low side) 스위치를 포함하는 인버터 암을 구비하고, 상기 입력 전원을 스위칭하여 교류 전원을 출력하는 인버터부, 상기 인버터부의 스위칭 제어를 지시하는 지시 신호의 입력단과 상기 인버터부의 스위칭을 제어하는 제어 신호의 출력단 사이에 직렬 연결된 결합기 및 게이트 구동기를 구비하여 사이 하이 사이드 스위치의 스위칭 구동을 제어하고, 상기 하이 사이드 스위치의 스위칭시 발생되는 전압이 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 분압되어 인가되는 게이트 구동 유닛을 포함할 수 있다.
An inverter according to an embodiment of the present invention includes an inverter including a high side switch and a low side switch connected in series between an input power supply end providing ground power having a predetermined voltage level and ground, An inverter unit having an arm and switching the input power source to output an AC power source; a combiner connected in series between an input terminal of an instruction signal for instructing switching control of the inverter unit and an output terminal of a control signal for controlling switching of the inverter unit; And a gate drive unit having a driver to control the switching drive of the high side switch and to apply a voltage generated in switching the high side switch to the combiner and the gate driver in a divided manner.

본 명세서의 개시에 의해, 고전압에서 동작이 안정적이면서 제조 비용이 저렴한 게이트 구동 장치 및 이를 갖는 인버터를 제공할 수 있다.By this disclosure, it is possible to provide a gate drive apparatus that is stable in operation at a high voltage and low in manufacturing cost, and an inverter having the same.

또, 본 명세서의 개시에 의해, 간이하게 형성할 수 있으며 응답 속도가 향상된 게이트 구동 장치 및 이를 갖는 인버터를 제공할 수 있다.
Further, by the disclosure of the present specification, it is possible to provide a gate driving apparatus which can be formed simply and has a high response speed, and an inverter having the same.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 구동 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 결합기의 일 실시예에 대한 도면이다.
도 3은 전원 공급부의 일 실시예에 대한 도면이다.
도 4는 분압부의 일 실시예에 대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 대한 인버터에 대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 게이트 구동 장치의 전기적 특성을 나타내는 전압 파형이다.1 is a diagram illustrating a gate driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram of one embodiment of a coupler.
3 is a diagram of one embodiment of a power supply.
4 is a view of one embodiment of the division unit.
5 is a diagram of an inverter for one embodiment of the present invention.
6 is a voltage waveform showing the electrical characteristics of the gate driving apparatus according to the embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' .

또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 구동 장치를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a gate driving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 게이트 구동 장치는 고전압 게이트 구동 유닛(100), 저전압 게이트 구동 유닛(200), 인버터부(300)를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 1, the gate driving apparatus may include a high voltage gate driving unit 100, a low voltage gate driving unit 200, and an inverter unit 300.

상기 고전압 게이트 구동 유닛(100)은 상기 인버터부(300)에 대한 스위칭 제어를 지시하는 지시 신호(s1)를 획득하고, 상기 인버터부(300)에 대한 스위칭을 제어하는 제어 신호(s3)를 출력할 수 있다.The high voltage gate driving unit 100 acquires an instruction signal s1 for instructing switching control on the inverter unit 300 and outputs a control signal s3 for controlling switching to the inverter unit 300 can do.

상기 고전압 게이트 구동 유닛(100)은 게이트 구동부(110), 전원 공급부(120), 분압부(130)를 포함할 수 있다.
The high voltage gate driving unit 100 may include a gate driving unit 110, a power supply unit 120, and a voltage dividing unit 130.

상기 게이트 구동부(110)는 인버터부(300)에 대한 스위칭 제어를 지시하는 지시 신호(s1)가 입력되는 지시 신호 입력단과 인버터부(300)에 대한 스위칭을 제어하는 제어 신호(s3)가 출력되는 제어 신호 출력단 사이에 배치될 수 있다.The gate driving unit 110 outputs an instruction signal input terminal to which an instruction signal s1 for instructing switching control to the inverter unit 300 is inputted and a control signal s3 for controlling switching to the inverter unit 300 And may be disposed between the control signal output terminals.

한편, 상기 게이트 구동부(110)는 결합기(112), 게이트 구동기(116)를 포함할 수 있다.The gate driver 110 may include a combiner 112 and a gate driver 116.

상기 게이트 구동부(110)는 인버터부(300)의 스위칭을 제어할 수 있다. The gate driver 110 may control the switching of the inverter unit 300.

상기 결합기(112)에 지시 신호(S1)가 입력되면, 상기 결합기(112)는 상기 지시 신호(S1)에 포함된 스위칭 제어에 관한 정보를 그대로 상기 게이트 구동기(116)에 전달(S2)할 수 있다.When the instruction signal S1 is input to the combiner 112, the combiner 112 can transfer the information on the switching control included in the instruction signal S1 to the gate driver 116 as it is have.

상기 게이트 구동기(116)는 상기 결합기(112)에 입력된 지시 신호(S1)가 제어하고자 하는 스위칭 제어의 의도에 부합하는 제어 신호(S3)를 인버터부(300)에 전달하여 인버터부(300)의 스위칭을 제어할 수 있다.
The gate driver 116 transfers the control signal S3 to the inverter unit 300 in accordance with the intention of the switching control to be controlled by the instruction signal S1 input to the combiner 112, Can be controlled.

상기 인버터부(300)는 입력 전원(VH)을 스위칭하여 교류 전원을 출력할 수 있다. 또, 상기 인버터부(300)는 입력 전원(VH)이 입력되는 입력 전원단과 접지 사이에 서로 직렬 연결된 하이 사이드 스위치(HM)와 로우 사이드 스위치(LM)를 구비한 인버터 암(arm)을 포함할 수 있다.The inverter unit 300 can output the AC power by switching the input power source VH. The inverter unit 300 includes an inverter arm having a high side switch HM and a low side switch LM connected in series between an input power supply terminal to which the input power supply VH is inputted and the ground .

도시되지는 않았지만, 인가되는 전압을 분담하기 위하여 복수의 하이 사이드 스위치(HM)가 직렬 연결될 수 있다. 또, 마찬가지로, 복수의 로우 사이드 스위치(LM)가 직렬 연결될 수 있다.Although not shown, a plurality of high side switches HM may be connected in series to share the applied voltage. Likewise, a plurality of low side switches LM may be connected in series.

상기 하이 사이드 스위치(HM)의 게이트에는 고전압 게이트 구동 유닛(100)으로부터의 제어 신호(S3)가 입력되어 스위칭 온/오프가 제어될 수 있다. 또, 상기 로우 사이드 스위치(LM)의 게이트에는 저전압 게이트 구동 유닛(200)으로부터의 제어 신호가 입력되어 스위칭 온/오프가 제어될 수 있다.The control signal S3 from the high voltage gate drive unit 100 is inputted to the gate of the high side switch HM so that switching on / off can be controlled. A control signal from the low-voltage gate drive unit 200 is input to the gate of the low-side switch LM so that switching on / off can be controlled.

한편, 상기 하이 사이드 스위치(HM)의 스위칭 온/오프에 따라 고전압 게이트 구동 유닛(100)에 입력 전원(VH)에 해당하는 전압 레벨을 갖는 입력 전원이 인가될 수 있다.
On the other hand, the input power having the voltage level corresponding to the input power supply VH may be applied to the high voltage gate driving unit 100 according to switching on / off of the high side switch HM.

상기 인가된 전원의 전압 레벨이 상기 결합기(112) 및 상기 게이트 구동기(116)에 분압되어 인가될 수 있도록, 상기 고전압 게이트 구동 유닛(100)은 분압부(130)를 포함할 수 있다.The high voltage gate driving unit 100 may include a voltage dividing unit 130 so that the voltage level of the applied power may be applied to the combiner 112 and the gate driver 116 in a divided manner.

상기 분압부(130)는 제1 밸런서(132), 제2 밸런서(136)를 포함할 수 있다. 상기 제1 밸런서(132)는 상기 결합기(112)에 연결될 수 있다. 또, 상기 제2 밸런서(136)는 상기 게이트 구동기(116)에 병렬 연결될 수 있다.The voltage dividing unit 130 may include a first balancer 132 and a second balancer 136. The first balancer 132 may be coupled to the coupler 112. The second balancer 136 may be connected to the gate driver 116 in parallel.

이에 따라, 제1 밸런서(132) 및 제2 밸런서(136)는 하이 사이드 스위치(HM)의 스위칭 온/오프에 따라 상기 결합기(112) 및 상기 게이트 구동기(116)에 인가될 수 있는 전원의 전압 레벨을 균등하게 분압할 수 있다.Accordingly, the first balancer 132 and the second balancer 136 are controlled by the voltage of a power source that can be applied to the combiner 112 and the gate driver 116 in accordance with switching on / off of the high side switch HM. It is possible to evenly divide the level.

예컨대, 1200V 이상의 전압 레벨을 갖는 입력 전원(VH)이 입력되고 하이 사이드 스위치(HM)의 스위칭 온/오프에 따라 인가되는 전압 레벨이 상기 결합기(112) 및 상기 게이트 구동기(116)에 균등하게 분압될 수 있다. 이 경우, 내압이 600V인 게이트 구동기(116)가 사용될 수 있다.
For example, when the input power supply VH having a voltage level of 1200 V or more is input and a voltage level applied in accordance with the switching on / off of the high side switch HM is applied to the combiner 112 and the gate driver 116 equally . In this case, a gate driver 116 having a breakdown voltage of 600 V can be used.

한편, 상기 게이트 구동 장치는 상기 게이트 구동기(116)에 구동 전원을 공급하는 단일 구동 전원부(400)를 포함할 수 있다. 따라서 상기 게이트 구동부(110)에는 단일 전원(V0)이 인가될 수 있다.The gate driving device may include a single driving power source 400 for supplying driving power to the gate driver 116. Therefore, a single power source V0 may be applied to the gate driver 110. [

단일 전원(V)을 상기 게이트 구동기(116)에 인가하기 위해, 고전압 게이트 구동 유닛(100)은 전원 공급부(120)를 더 포함할 수 있다.To apply a single power supply V to the gate driver 116, the high voltage gate drive unit 100 may further include a power supply 120.

상기 전원 공급부(120)는 복수의 전원 공급기(122, 126)를 포함할 수 있으며, 상기 전원 공급기(122, 126)는 상기 게이트 구동기(116) 소정의 단자에 단일 전원(V0)을 공급할 수 있다.
The power supply unit 120 may include a plurality of power supplies 122 and 126 and the power supplies 122 and 126 may supply a single power source V0 to a predetermined terminal of the gate driver 116 .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 로우 사이드 스위치(LM)에 온 신호가 인가되고 하이 사이드 스위치(HM)에 오프 신호가 인가된 경우, 상기 단일 구동 전원부(400)와 상기 전원 공급부(120)에 의하여 제1 캐패시터(C1), 제2 캐패시터(C2)는 V0로 충전된다.According to an embodiment of the present invention, when the ON signal is applied to the low side switch LM and the OFF signal is applied to the high side switch HM, the single drive power supply unit 400 and the power supply unit 120 So that the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are charged to V0.

이후, 로우 사이드 스위치(LM)에 오프 신호가 인가되고 하이 사이드 스위치(HM)에 온 신호가 인가된 경우, 상기 고전압 게이트 구동 유닛(100)에 입력 전원(VH)에 해당하는 전압 레벨을 갖는 입력 전원이 인가될 수 있다.Thereafter, when the OFF signal is applied to the low side switch LM and the ON signal is applied to the high side switch HM, the high voltage gate driving unit 100 is supplied with an input having a voltage level corresponding to the input power supply VH Power can be applied.

상기 인가 전압은 게이트 구동기(116)의 VS 단자에 인가될 수 있다. 또, VS 단자에 인가되는 전압과 제2 캐패시터(C2)에 의하여 게이트 구동기의 VB 단자의 전압이 결정될 수 있다. 예컨대, 상기 VB 단자의 전압은 VS 단자에 인가되는 전압과 상기 제2 캐패시터(C2)에 충전된 전압의 합일 수 있다.The applied voltage may be applied to the VS terminal of the gate driver 116. [ In addition, the voltage applied to the VS terminal and the voltage of the VB terminal of the gate driver can be determined by the second capacitor C2. For example, the voltage of the VB terminal may be the sum of the voltage applied to the VS terminal and the voltage charged in the second capacitor C2.

상기 제1 밸런서(132), 상기 제2 밸런서(136)에 의하여 인가 전압이 균등하게 분배되는 경우, 분배된 전압이 게이트 구동기(116)의 COM 단자에 인가될 수 있다. 또, COM 단자에 인가되는 전압과 제1 캐패시터(C1)에 의하여 게이트 구동기의 VCC 단자의 전압이 결정될 수 있다. 예컨대, 상기 VCC 단자의 전압은 COM 단자에 인가되는 전압과 상기 제1 캐패시터(C1)에 충전된 전압의 합일 수 있다.
When an applied voltage is uniformly distributed by the first balancer 132 and the second balancer 136, the divided voltage may be applied to the COM terminal of the gate driver 116. [ In addition, the voltage applied to the COM terminal and the voltage of the VCC terminal of the gate driver by the first capacitor C1 can be determined. For example, the voltage of the VCC terminal may be the sum of the voltage applied to the COM terminal and the voltage charged to the first capacitor C1.

따라서 상기 하이 사이드 스위치(HM)을 구동하기 위한 제어 신호(S3)의 출력 단자(HO)의 전압 범위는 VS 단자에 인가되는 전압값, VB 단자에 인가되는 전압값에 의하여 결정될 수 있다.The voltage range of the output terminal HO of the control signal S3 for driving the high side switch HM can be determined by the voltage value applied to the VS terminal and the voltage value applied to the VB terminal.

또, 상기 게이트 구동기(116)의 입력 단자(IN)의 전압 범위는 COM 단자에 인가되는 전압값, VCC 단자에 인가되는 전압값에 의하여 결정될 수 있다.
The voltage range of the input terminal IN of the gate driver 116 may be determined by a voltage value applied to the COM terminal and a voltage value applied to the VCC terminal.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 게이트 구동기의 신호 출력 단자(HO)의 전압 범위는 VS 단자에 인가되는 전압 레벨(예컨대, VH) 내지 VB 단자에 인가되는 전압 레벨(예컨대, VH+V0)일 수 있다.That is, according to an embodiment of the present invention, the voltage range of the signal output terminal HO of the gate driver may be a voltage level (e.g., VH) applied to the VS terminal, a voltage level (e.g., VH + V0).

또, 상기 게이트 구동기의 입력 단자(IN)에 인가되는 전압 범위는 COM 단자에 인가되는 전압 레벨(예컨대, 0.5×VH) 내지 VCC 단자에 인가되는 전압 레벨(예컨대, 0.5×VH+V0)일 수 있다.
The voltage range applied to the input terminal IN of the gate driver may be a voltage level (e.g., 0.5 x VH) applied to the COM terminal to a voltage level applied to the VCC terminal (e.g., 0.5 x VH + V0) have.

한편, 상기 저전압 게이트 구동 유닛(200)은 상기 로우 사이드 스위치(LM)의 스위칭 구동을 제어할 수 있다.
Meanwhile, the low voltage gate driving unit 200 can control the switching operation of the low side switch LM.

도 2는 결합기의 일 실시예에 대한 도면이다.Figure 2 is a diagram of one embodiment of a coupler.

도 2를 참조하면, 상기 결합기(112)는 캐패시터 소자(113), 저항 소자(114)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the coupler 112 may include a capacitor element 113 and a resistance element 114.

상기 캐패시터 소자(113)와 상기 저항 소자(114)는 결합기 내의 소정 단자(예컨대, a1)에서 연결될 수 있다.The capacitor element 113 and the resistance element 114 may be connected at a predetermined terminal (for example, a1) in the coupler.

도 2에 도시된 게이트 구동 장치에서 결합기(112) 이외의 구성에 대해서는 전술한 바와 동일하므로, 여기서는 결합기 이외의 구성에 대해서 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
The structure of the gate driving apparatus shown in FIG. 2 except for the coupler 112 is the same as that described above, so that a detailed description of the structure other than the coupler will be omitted here.

상기 저항 소자(114)는 소정의 전압을 결합기(112) 내의 소정 단자로 전달할 수 있다. The resistance element 114 may transmit a predetermined voltage to a predetermined terminal in the combiner 112.

상기 소정의 전압은 상기 고전압 게이트 구동 유닛(100)에 인가되어 분압된 전압일 수 있다. 예컨대, 상기 소정의 전압은 상기 제1 밸런서(132)에 걸린 전압일 수 있다.The predetermined voltage may be a divided voltage applied to the high voltage gate driving unit 100. For example, the predetermined voltage may be a voltage across the first balancer 132.

상기 소정 단자는 결합기(112) 내의 a1 단자일 수 있다.The predetermined terminal may be a1 terminal in the coupler 112. [

상기 저항 소자(114)가 상기 고전압 게이트 구동 유닛(100)에 인가되어 분압된 전압을 상기 소정 단자에 전달하기 위해서, 상기 저항 소자(114)는 충분하게 큰 저항값을 가질 수 있다.
In order for the resistance element 114 to be applied to the high voltage gate drive unit 100 to transfer the divided voltage to the predetermined terminal, the resistance element 114 may have a sufficiently large resistance value.

상기 캐패시터 소자(113)는 지시 신호 입력단에 연결될 수 있다. The capacitor element 113 may be connected to a command signal input terminal.

상기 캐패시터 소자(113)는 지시 신호 입력단에서 입력된 지시 신호(s1)를 상기 소정 단자로 전달할 수 있다.The capacitor element 113 may transmit the instruction signal s1 input from the instruction signal input terminal to the predetermined terminal.

상기 캐패시터 소자(113)는 게이트 구동 장치에서의 내압을 견딜 수 있을 만큼 충분히 큰 전기적 특성을 가지는 것이 바람직하다.
It is preferable that the capacitor element 113 has an electric characteristic sufficiently large enough to withstand the internal pressure in the gate drive device.

상기 캐패시터 소자(113)는 직류 전원을 차단하는 역할을 하기 때문에 상기 저항 소자(114)를 통해 전달된 전압은 상기 소정 단자(a1)에만 인가될 수 있다.
Since the capacitor 113 serves to cut off the DC power, the voltage transmitted through the resistor 114 can be applied only to the predetermined terminal a1.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 지시 신호(s1)는 캐패시터 소자(113)를 통과하고, 소정의 단자에서 상기 저항 소자(114)를 통해 전달된 직류 전압과 결합된다.
According to an embodiment of the present invention, the instruction signal s1 passes through the capacitor element 113 and is coupled to a DC voltage transmitted through the resistor element 114 at a predetermined terminal.

예컨대, 상기 결합기(112)는,게이트 구동기의 입력 단자(IN)의 전압 범위를 조절하기 위하여, 상기 지시 신호(S1)의 전압 범위를 0 내지 VO 범위로부터 0.5×VH 내지 0.5×VH+V0 범위로 이동시킬 수 있다.
For example, in order to adjust the voltage range of the input terminal IN of the gate driver, the combiner 112 may change the voltage range of the instruction signal S1 from 0 V to 0.5 VH to 0.5 VH + V0 range .

본 발명의 따르면, 대략 1200V의 입력 전원을 스위칭하는 경우, 상기 결합기에 의하여 이보다 낮은 내압 특성을 갖는 게이트 구동 회로가 사용될 수 있다.According to the present invention, when switching the input power of approximately 1200 V, a gate drive circuit having a withstand voltage characteristic lower than that by the coupler can be used.

예컨대, 스위칭시에 고전압 게이트 구동 유닛에 인가되는 전압을 상기 결합기 및 게이트 구동기에 분압하여 구동 회로가 안정적으로 동작되게 함으로써 1200V 내압을 갖는 고가의 게이트 구동 회로를 대체하여 제조 비용이 저감될 수 있다.
For example, the voltage applied to the high-voltage gate driving unit during the switching is divided into the combiner and the gate driver so that the driving circuit is stably operated, thereby replacing the expensive gate driving circuit having the internal voltage of 1200V, thereby reducing the manufacturing cost.

도 3은 전원 공급부의 일 실시예에 대한 도면이다.3 is a diagram of one embodiment of a power supply.

도 3(a), (b)를 참조하면, 전원 공급부(120)는 복수의 다이오드를 포함할 수 있다.3 (a) and 3 (b), the power supply unit 120 may include a plurality of diodes.

도 3(a)를 참조하면, 상기 전원 공급부(120)는 서로 직렬로 연결된 복수의 다이오드(123, 127)를 포함할 수 있다.3 (a), the power supply unit 120 may include a plurality of diodes 123 and 127 connected in series with each other.

또, 도 3(b)를 참조하면, 상기 전원 공급부(120)는 서로 병렬로 연결된 복수의 다이오드(124, 128)를 포함할 수 있다.3 (b), the power supply unit 120 may include a plurality of diodes 124 and 128 connected in parallel with each other.

도 3에 도시된 게이트 구동 장치에서 전원 공급부(120) 이외의 구성에 대해서는 전술한 바와 동일하므로, 여기서는 결합기 이외의 구성에 대해서 구체적인 설명을 생략하기로 한다.Since the configuration of the gate driving apparatus shown in FIG. 3 except for the power supply unit 120 is the same as that described above, a detailed description of the configuration other than the coupling unit will be omitted here.

상기 전원 공급부(120)는 단일 구동 전원(V0)을 상기 게이트 구동기에 전달할 수 있다.The power supply unit 120 may deliver a single driving power source V0 to the gate driver.

또, 상기 전원 공급부(120)는 상기 각각의 캐패시터(C1, C2)에 단일 구동 전원(V0)을 충전하기 위한 패스를 형성할 수 있다.
In addition, the power supply unit 120 may form a path for charging the single driving power source V0 to the capacitors C1 and C2.

도 4는 분압부의 일 실시예에 대한 도면이다.4 is a view of one embodiment of the division unit.

도 4(a)를 참조하면, 상기 제1 밸런서는 저항 소자(133)에 의하여 형성될 수 있다. 또, 상기 제2 밸런서는 병렬로 연결된 저항 소자(133) 및 다이오드 소자(138)에 의하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4 (a), the first balancer may be formed by a resistance element 133. The second balancer may be formed by a resistance element 133 and a diode element 138 connected in parallel.

도 4(b)를 참조하면, 상기 제1 밸런서는 저항 소자(133)에 의하여 형성될 수 있다. 또, 상기 제2 밸런서는 저항 소자(133)에 의하여 형성될 수 있다.
Referring to FIG. 4 (b), the first balancer may be formed by a resistance element 133. In addition, the second balancer may be formed by the resistance element 133.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 대한 인버터에 대한 도면이다.5 is a diagram of an inverter for one embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이 인버터부는 적어도 하나의 인버터 암(arm)을 포함할 수 있는데, 출력되는 교류 전원이 단상일 경우 하나의 인버터 암을 포함할 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 출력되는 교류 전원이 3상일 경우 인버터부(650)는 세 개의 인버터 암(651, 652, 653)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터는 세 개의 인버터 암(651, 652, 653)의 하이 사이드 스위치(HM1, HM2, HM3)의 스위칭 온/오프를 제어하는 제1, 제2 및 제3 고전압 게이트 구동 유닛(610, 620, 630)을 포함할 수 있다. 로우 사이드 스위치(LM1,LM2,LM3)의 스위칭 온/오프는 저전압 게이트 구동 유닛(620)에 의해 스위칭 온/오프 제어될 수 있으며, 제1, 제2 및 제3 고전압 게이트 구동 유닛(610, 620, 630)의 구성은 도 1에 도시된 고전압 게이트 구동 유닛(100)과 동일할 수 있으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
As described above, the inverter unit may include at least one inverter arm. When the output AC power is a single phase, the inverter unit may include one inverter arm. The AC power output as shown in FIG. In case of three phases, the inverter unit 650 may include three inverter arms 651, 652, and 653. Accordingly, the inverter according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5 is provided with first to third switches SW1 to SW3 for controlling switching on / off of the high side switches HM1, HM2 and HM3 of the three inverter arms 651, 652 and 653 Second, and third high voltage gate drive units 610, 620, 630, respectively. The switching on / off of the low side switches LM1, LM2 and LM3 can be switched on / off controlled by the low voltage gate driving unit 620 and the first, second and third high voltage gate driving units 610 and 620 And 630 may be the same as those of the high voltage gate driving unit 100 shown in FIG. 1, so that a detailed description thereof will be omitted.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 게이트 구동 장치의 전기적 특성을 나타내는 전압 파형이다.6 is a voltage waveform showing the electrical characteristics of the gate driving apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 6(a)는 도 1의 지시 신호 입력단에 인가되는 지시 신호(S1)를 나타낸 도면이다.6A is a diagram showing an instruction signal S1 applied to the instruction signal input terminal of FIG.

도 6(b)는 도 1의 게이트 구동기의 입력 단자(IN)에 인가되는 신호(S2)를 나타낸 도면이다.6B is a diagram showing a signal S2 applied to the input terminal IN of the gate driver of FIG.

여기서 실선은 본 실시예에 의한 전압 파형을 의미하며, 점선은 비교예에 의한 전압 파형을 의미한다.Here, the solid line indicates the voltage waveform according to the present embodiment, and the dotted line indicates the voltage waveform according to the comparative example.

본 발명의 비교예는 게이트 구동기가 복수 개 연결된 캐스캐이디드 게이트 드라이버(Cascaded Gate Drive) 형태의 게이트 구동 장치이다.The comparative example of the present invention is a gate driving device in the form of a cascaded gate driver in which a plurality of gate drivers are connected.

도 6(c)는 도 1의 게이트 구동기의 출력 단자(HO)에서의 제어 신호(S3)를 나타낸 도면이다.6 (c) is a diagram showing a control signal S3 at the output terminal HO of the gate driver of FIG.

본 파형은 도 2에 도시된 게이트 구동 장치에서 1Mohm의 저항 소자(114)를 사용하고, 10uF의 캐패시터 소자(113)를 사용하고, 제어 신호(S1)는 0 내지 15V의 범위를 갖고, VH는 1200 V의 값을 가진 경우의 결과이다.This waveform uses a resistance element 114 of 1 Mohm in the gate driving apparatus shown in Fig. 2 and uses a capacitor element 113 of 10 uF, the control signal S1 has a range of 0 to 15 V, VH And a value of 1200 V is obtained.

도 6(b)를 참조하면, 게이트 구동기의 입력 단자에 인가되는 신호(S2)는 600 내지 615V의 범위에서 형성되므로, 비교예(Cascaded Gate Driver)와 같은 레벨의 전압 특성을 나타낸다.Referring to FIG. 6B, since the signal S2 applied to the input terminal of the gate driver is formed in the range of 600 to 615 V, it exhibits the same voltage characteristic as the comparative example (cascaded gate driver).

또, 게이트 구동기를 복수 개 연결한 캐스캐이디드 게이트 드라이버(Cascaded Gate Drive) 형태의 게이트 구동 장치에서는 각 게이트 구동기에서 약 125ns의 시간 지연 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 비교예에서는 250ns의 시간 지연이 발생한다. In addition, it can be confirmed that each gate driver has a time delay characteristic of about 125 ns in a gate driver of a cascaded gate driver in which a plurality of gate drivers are connected. Therefore, a time delay of 250 ns occurs in the comparative example.

반면에, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 결합기에서의 시간 지연은 게이트 구동기의 시간 지연에 비하여 무시할 수 있을 정도로 작은 값을 갖는다. 따라서 본 실시예에서는 비교예에 비하여 절반 정도의 시간 지연을 갖는다.On the other hand, according to an embodiment of the present invention, the time delay in the combiner is negligibly small compared to the time delay of the gate driver. Therefore, the present embodiment has a time delay of about half as compared with the comparative example.

따라서, 본 명세서의 개시에 의해, 간이하게 형성할 수 있으며 응답 속도가 향상된 게이트 구동 장치 및 이를 갖는 인버터를 제공할 수 있다.
Therefore, by the disclosure of the present specification, it is possible to provide a gate driving apparatus which can be formed simply and has an improved response speed, and an inverter having the same.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 고전압 게이트 구동 유닛
110 : 게이트 구동부
120 : 전원 공급부
130 : 분압부
200 : 저전압 게이트 구동 유닛
300 : 인버터
400 : 단일 구동 전원부100: High-voltage gate drive unit
110: Gate driver
120: Power supply
130:
200: Low-voltage gate drive unit
300: Inverter
400: single drive power supply

Claims (20)

하이 사이드(high side) 스위치 및 로우 사이드(low side) 스위치를 구비한 인버터 암(arm); 및
상기 인버터 암(arm)의 스위칭 제어를 지시하는 지시 신호를 획득하고, 상기 인버터 암(arm)의 스위칭을 제어하는 제어 신호를 출력하는 게이트 구동 유닛;을 포함하며,
상기 게이트 구동 유닛은 상기 지시 신호 및 상기 하이 사이드 스위치의 스위칭시 분배된 전압에 근거하여 게이트 구동기의 입력 신호를 출력하는 결합기; 및
상기 입력 신호에 근거하여 제어 신호를 출력하는 게이트 구동기를 포함하는 게이트 구동 장치. An inverter arm having a high side switch and a low side switch; And
And a gate drive unit for acquiring an instruction signal instructing switching control of the inverter arm and outputting a control signal for controlling switching of the inverter arm,
Wherein the gate driving unit comprises: a combiner for outputting an input signal of the gate driver based on the instruction signal and a voltage divided upon switching of the high side switch; And
And a gate driver for outputting a control signal based on the input signal. 제1 항에 있어서,
상기 게이트 구동 유닛에 구동 전원을 공급하는 단일 구동 전원부를 포함하는 게이트 구동 장치.The method according to claim 1,
And a single drive power supply unit for supplying drive power to the gate drive unit. 제2 항에 있어서, 상기 게이트 구동 유닛은,
상기 단일 구동 전원을 상기 게이트 구동기에 전달하는 전원 공급부를 더 포함하는 게이트 구동 장치.3. The semiconductor memory device according to claim 2,
And a power supply for transmitting the single drive power to the gate driver. 제3 항에 있어서, 상기 전원 공급부는,
서로 직렬 연결되는 복수의 다이오드를 포함하는 게이트 구동 장치.The power supply unit according to claim 3,
And a plurality of diodes connected in series with each other. 제3 항에 있어서, 상기 전원 공급부는,
서로 병렬 연결되는 복수의 다이오드를 포함하는 게이트 구동 장치.The power supply unit according to claim 3,
And a plurality of diodes connected in parallel with each other. 제1 항에 있어서, 상기 결합기는,
상기 지시 신호를 전달하는 캐패시터; 및
상기 분배된 전압을 전달하는 저항을 포함하는 게이트 구동 장치.The apparatus according to claim 1,
A capacitor for transmitting the instruction signal; And
And a resistor for transferring the divided voltage. 제1 항에 있어서, 상기 게이트 구동 유닛은,
상기 하이 사이드 스위치의 스위칭시 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 각각 인가되는 전압을 분압하는 분압부를 포함하는 게이트 구동 장치.The driving apparatus according to claim 1,
And a voltage divider for dividing a voltage applied to the combiner and the gate driver when the high side switch is switched. 제7 항에 있어서, 상기 분압부는,
상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 각각 연결되어 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 각각 인가되는 전압을 균등하게 분압하는 밸런서를 포함하는 게이트 구동 장치.8. The image forming apparatus according to claim 7,
And a balancer connected to the combiner and the gate driver to uniformly divide the voltage applied to the combiner and the gate driver, respectively. 제8 항에 있어서, 상기 밸런서는,
상기 결합기 및 상기 게이트 구동기 중 적어도 하나에 병렬 연결되는 저항을 포함하는 게이트 구동 장치.9. The apparatus of claim 8,
And a resistor connected in parallel to at least one of the combiner and the gate driver. 제9 항에 있어서, 상기 밸런서는,
상기 저항에 병렬 연결되는 다이오드를 포함하는 게이트 구동 장치.The apparatus of claim 9, wherein the balancer comprises:
And a diode connected in parallel to the resistor. 기설정된 전압 레벨을 갖는 입력 전원을 제공하는 입력 전원단과 접지 사이에 서로 직렬 연결된 하이 사이드(high side) 스위치 및 로우 사이드(low side) 스위치를 포함하는 인버터 암을 구비하고, 상기 입력 전원을 스위칭하여 교류 전원을 출력하는 인버터부; 및
상기 인버터부의 스위칭 제어를 지시하는 지시 신호의 입력단과 상기 인버터부의 스위칭을 제어하는 제어 신호의 출력단 사이에 직렬 연결된 결합기 및 게이트 구동기를 구비하여 사이 하이 사이드 스위치의 스위칭 구동을 제어하고, 상기 하이 사이드 스위치의 스위칭시 발생되는 전압이 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 분압되어 인가되는 게이트 구동 유닛;
을 포함하는 인버터.And an inverter arm including a high side switch and a low side switch connected in series between an input power supply terminal providing a input power having a preset voltage level and the ground, An inverter unit for outputting AC power; And
And a gate driver connected in series between an input terminal of an instruction signal for instructing switching control of the inverter section and an output terminal of a control signal for controlling switching of the inverter section to control switching operation of the high side switch, A gate driving unit in which a voltage generated in switching is applied to the combiner and the gate driver in a divided manner;
/ RTI > 제11 항에 있어서,
상기 게이트 구동기에 구동 전원을 공급하는 단일 구동 전원부를 포함하는 인버터.12. The method of claim 11,
And a single drive power source for supplying drive power to the gate driver. 제12 항에 있어서, 상기 게이트 구동 유닛은,
상기 단일 구동 전원을 상기 게이트 구동기에 전달하는 전원 공급부를 더 포함하는 인버터.13. The semiconductor memory device according to claim 12,
Further comprising a power supply for transmitting the single drive power to the gate driver. 제13 항에 있어서, 상기 전원 공급부는,
서로 직렬 연결되는 복수의 다이오드를 포함하는 인버터.The power supply unit according to claim 13,
An inverter comprising a plurality of diodes connected in series. 제13 항에 있어서, 상기 전원 공급부는,
서로 병렬 연결되는 복수의 다이오드를 포함하는 인버터.The power supply unit according to claim 13,
An inverter comprising a plurality of diodes connected in parallel with each other. 제11 항에 있어서, 상기 결합기는,
상기 지시 신호를 전달하는 캐패시터; 및
상기 분배된 전압을 전달하는 저항을 포함하는 인버터.12. The apparatus according to claim 11,
A capacitor for transmitting the instruction signal; And
And a resistor for transferring the divided voltage. 제11 항에 있어서, 상기 게이트 구동 유닛은,
상기 하이 사이드 스위치의 스위칭시 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 각각 인가되는 전압을 분압하는 분압부를 포함하는 인버터.12. The plasma display apparatus according to claim 11,
And a voltage divider for dividing a voltage applied to the combiner and the gate driver when the high side switch is switched. 제17 항에 있어서, 상기 분압부는,
상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 각각 연결되어 상기 결합기 및 상기 게이트 구동기에 각각 인가되는 전압을 균등하게 분압하는 밸런서를 포함하는 인버터.18. The image forming apparatus according to claim 17,
And a balancer connected to the combiner and the gate driver to uniformly divide the voltages applied to the combiner and the gate driver, respectively. 제18 항에 있어서, 상기 밸런서는,
상기 결합기 및 상기 게이트 구동기 중 적어도 하나에 병렬 연결되는 저항을 포함하는 인버터.19. The apparatus of claim 18,
And a resistor connected in parallel to at least one of the combiner and the gate driver. 제19 항에 있어서, 상기 밸런서는,
상기 저항에 병렬 연결되는 다이오드를 포함하는 인버터.20. The apparatus of claim 19,
And a diode connected in parallel to the resistor.
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