KR20190048636A - 절연형 게이트 구동 장치 - Google Patents

절연형 게이트 구동 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190048636A
KR20190048636A KR1020170143755A KR20170143755A KR20190048636A KR 20190048636 A KR20190048636 A KR 20190048636A KR 1020170143755 A KR1020170143755 A KR 1020170143755A KR 20170143755 A KR20170143755 A KR 20170143755A KR 20190048636 A KR20190048636 A KR 20190048636A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transformer
gate
semiconductor switching
resistor
signal
Prior art date
Application number
KR1020170143755A
Other languages
English (en)
Inventor
장성록
김종수
김형석
유찬훈
배정수
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020170143755A priority Critical patent/KR20190048636A/ko
Priority to PCT/KR2017/014851 priority patent/WO2019088354A1/ko
Publication of KR20190048636A publication Critical patent/KR20190048636A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

본 발명은 절연형 게이트 구동 장치를 공개한다. 본 발명은 풀 브릿지 방식의 전원 공급 회로를 구동함에 있어, 각 반도체 스위칭 소자를 구동하는 구동회로에 변압기를 통해서 구동 신호와 구동 전력을 전달하되, 게이트 신호를 쵸핑(Chopping)하여 짧은 펄스 폭의 신호를 반복적으로 전달함으로써, DC를 전달할 수 없는 변압기의 한계를 극복하여 변압기의 크기를 효율적으로 감소시키면서도, DC~8KHz 의 전원을 공급할 수 있는 전원 장치를 구동하는 절연형 게이트 구동 장치를 제공할 수 있다.

Description

절연형 게이트 구동 장치{Gate driving apparatus}
본 발명은 절연형 게이트 구동 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전략 광물 탐사를 위한 전원 장치에 이용되는 절연형 게이트 구동 장치에 관한 것이다.
일반적인 펄스 전원 공급 장치의 다양한 예가 본 발명의 기술 분야에 널리 알려져 있다. 예컨대, 본 발명의 출원인은 한국특허 10-0820171, 10-1444734, 10-1739882 등과 같은 다양한 펄스 전원 장치와 관련된 기술을 공개한 바 있다.
최근에는 특정 분야에 최적화된 펄스 전원 장치 및 이의 구동 회로에 대한 연구가 활발하게 진행중이다. 그 중 대표적인 분야가 전략광물자원 탐사용 펄스 전원 장치에 관한 것이다.
전략광물자원 탐사용 펄스 전원 장치는 DC ~ 8Khz 의 가변 출력 전원을 공급하는 것이 필요하다. 그런데, 일반적으로 교류 전원을 출력하기 위해서 이용되는 변압기의 경우에는 DC 동작이 불가능한 문제점이 존재한다.
이에 본 출원인은 펄스 전원 장치에 포함된 반도체 스위칭 소자를 제어하는 게이트 드라이브 회로에 개별적인 절연 전원을 공급하고, 광신호를 통해서 구동 신호를 전달하는 방식을 고려해 보았으나, 이 경우에는 펄스 전원 장치를 구현하기 위한 회로가 과도하게 복잡해지고, 이에 따라서 비용이 크게 증가하는 문제점이 존재하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전략 광물 탐사에 이용될 수 있도록 DC~8KHz 의 전원을 공급하는 전원 장치를 비교적 간단한 회로 구성과 저비용으로 구동할 수 있는 절연형 게이트 구동 장치를 공급하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치는, 풀 브릿지 전원 회로를 구성하는 복수의 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 절연형 게이트 구동 장치로서, 게이트 신호를 발생시키는 게이트 신호 생성기; 상기 게이트 신호를 쵸핑(chopping)하여 복수의 펄스 신호들을 생성하는 신호 쵸퍼(chopper); 1차 측이 상기 신호 쵸퍼에 연결되어 상기 복수의 펄스 신호들을 2차측으로 전달하는 제 1 변압기 및 제 2 변압기; 및 상기 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로를 포함하고, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 중 동일한 변압기에 연결된 게이트 드라이브 회로들은 서로 다른 극성의 펄스 전압 신호를 전달받아 서로 교번적으로 반도체 스위칭 소자를 턴 온 및 턴 오프 시킨다.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로는, 상기 제 1 변압기의 2차 측으로부터 제 1 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 1 노드와 전원 출력단 제 1 노드 사이에 연결된 제 1 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 1 게이트 드라이브 회로; 상기 제 1 변압기의 2차 측으로부터 제 1 전압 신호와 반대 극성의 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 2 노드와 전원 출력단 제 1 노드 사이에 연결된 제 3 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 3 게이트 드라이브 회로; 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 제 2 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 1 노드와 전원 출력단 제 2 노드 사이에 연결된 제 2 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 2 게이트 드라이브 회로; 및 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 제 2 펄스 전압 신호와 반대 극성의 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 2 노드와 전원 출력단 제 2 노드 사이에 연결된 제 4 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 4 게이트 드라이브 회로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 게이트 신호 생성기는, 상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 교류 펄스가 출력되도록, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 서로 위상차가 존재하는 교류 펄스 신호로 각각 생성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호는 서로 동일한 크기와 펄스 폭을 갖을 수 있다.
또한, 상기 게이트 신호 생성기는, 상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 직류 전원이 출력되도록, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 각각 서로 반대되는 극성을 갖는 직류 신호로 생성할 수 있다.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, 자신에게 연결된 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항; 상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 일단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 온되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴온시키고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되는 제 1 스위칭 소자; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 타단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 온되는 제 2 스위칭 소자; 및 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항; 상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS; 및 제 1 PMOS 의 드레인과 상기 제 2 PMOS 의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 장치는, 게이트 신호를 발생시키는 게이트 신호 생성기; 상기 게이트 신호를 쵸핑(chopping)하여 복수의 펄스 신호들을 생성하는 신호 쵸퍼(chopper); 및 1차 측이 상기 신호 쵸퍼에 연결되어 상기 복수의 펄스 신호들을 2차측으로 전달하는 제 1 변압기 및 제 2 변압기, 풀 브릿지 회로를 구성하는 복수의 반도체 스위칭 소자, 및 상기 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로를 포함하는 전원 모듈을 포함하고, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 중 동일한 변압기에 연결된 게이트 드라이브 회로들은 서로 다른 극성의 펄스 전압 신호를 전달받아 서로 교번적으로 반도체 스위칭 소자를 턴 온 및 턴 오프 시킨다.
또한, 상기 전원 모듈은 복수개가 구비되고, 복수개의 전원 모듈은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되며, 상기 제 1 변압기 및 상기 제 2 변압기는, 풀 브릿지 회로의 전원 입력단을 기준으로, 상기 전원 모듈에 포함된 반도체 스위칭 소자들 중 일측에 있는 반도체 스위칭 소자들을 구동하는 게이트 드라이브 회로들은 상기 제 1 변압기의 2차측에 연결되고, 다른 일측에 있는 반도체 스위칭 소자들을 구동하는 게이트 드라이브 회로들은 상기 제 2 변압기의 2차측에 연결될 수 있다.
또한, 상기 게이트 신호 생성기는, 상기 풀 브리지 회로의 전원 출력단을 통해서 교류 펄스가 출력되도록, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 서로 위상차가 존재하는 교류 펄스 신호로 각각 생성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호는 서로 동일한 크기와 펄스 폭을 갖을 수 있다.
또한, 상기 게이트 신호 생성기는, 상기 풀 브리지 회로의 전원 출력단을 통해서 직류 전원이 출력되도록, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 각각 서로 반대되는 극성을 갖는 직류 신호로 생성할 수 있다.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, 자신에게 연결된 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항; 상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 일단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 온되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴온시키고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되는 제 1 스위칭 소자; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 타단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 온되는 제 2 스위칭 소자; 및 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항; 상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS; 및 제 1 PMOS 의 드레인과 상기 제 2 PMOS 의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함할 수 있다.
본 발명은 풀 브릿지 방식의 전원 공급 회로를 구동함에 있어, 각 반도체 스위칭 소자를 구동하는 구동회로에 변압기를 통해서 구동 신호와 구동 전력을 전달하되, 게이트 신호를 쵸핑(Chopping)하여 짧은 펄스 폭의 신호를 반복적으로 전달함으로써, DC를 전달할 수 없는 변압기의 한계를 극복하여 변압기의 크기를 효율적으로 감소시키면서도, DC~8KHz 의 전원을 공급할 수 있는 전원 장치를 구동하는 절연형 게이트 구동 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 풀 브릿지 전원 회로에서 양의 직류 전원을 출력하도록 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치를 동작시키는 과정을 설명하는 도면이다.
도 3은 풀 브릿지 전원 회로에서 음의 직류 전원을 출력하도록 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치를 동작시키는 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 드라이브 회로의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 본 발명의 풀 브릿지 전원 회로를 직렬 또는 병렬 방식으로 연결한 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치의 구성에 대해서만 먼저 설명하면, 본 발명의 절연형 게이트 구동 장치는 게이트 신호 생성기(Gate Signal Generator)(10), 신호 쵸퍼(Signal Chopper)(20), 제 1 변압기(31), 제 2 변압기(32), 및 복수의 게이트 드라이브 회로(Gate Drive Circuit)(41~44), 즉, 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 내지 제 4 게이트 드라이브 회로(44)를 포함하여 구성된다. 여기서, 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 내지 제 4 게이트 드라이브 회로(44) 각각은 풀 브릿지 전원 회로를 구성하는 제 1 반도체 스위칭 소자(S1) 내지 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)에 대응되도록 연결된다.
게이트 신호 생성기(10)는 게이트 신호를 발생시켜서 신호 쵸퍼(chopper)(20)로 출력한다. 게이트 신호 생성기(10)에서 출력하는 게이트 신호는 도 1에 도시된 바와 같은 교류 펄스 신호이거나 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 직류 신호일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 게이트 신호 생성기(10)는 제 1 반도체 스위칭 소자(S1) 및 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)를 제어하기 위한 제 1 게이트 신호와 제 2 반도체 스위칭 소자(S2) 및 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)를 제어하기 위한 제 2 게이트 신호를 동시에 각각 생성하여 출력한다.
신호 쵸퍼(20)는 게이트 신호 생성기(10)로부터 입력된 게이트 신호들을 짧은 시간 주기로 쵸핑(chopping)하여, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 펄스 신호들을 생성하고, 생성된 복수의 펄스 신호들을 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)로 출력한다. 신호 쵸퍼(20)는 제 1 게이트 신호를 쵸핑하여 제 1 변압기(31)로 출력하고, 제 2 게이트 신호를 쵸핑하여 제 2 변압기(32)로 출력한다.
제 1 변압기(31)는 1차측이 신호 쵸퍼(20)에 연결되고, 2차측이 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)에 연결되어, 1차측 권선으로 신호 쵸퍼(20)로부터 복수의 펄스 신호들을 입력받아 2차측에 연결된 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)로 전달한다.
이 때, 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는, 제 1 변압기(31)의 1차측에 인가된 펄스 신호에 의해서 크기가 같고 극성이 서로 반대인 전압 신호가 유도되도록 제 1 변압기(31)의 2차측에 연결된다.
마찬가지로, 제 2 변압기(32)는 1차측이 신호 쵸퍼(20)에 연결되고, 2차측이 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)에 연결되어, 1차측 권선으로 신호 쵸퍼(20)로부터 복수의 펄스 신호들을 입력받아 2차측에 연결된 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)로 전달한다.
이 때, 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는, 제 2 변압기(32)의 1차측에 인가된 펄스 신호에 의해서 크기가 같고 극성이 서로 반대인 전압 신호가 유도되도록 제 2 변압기(32)의 2차측에 연결된다.
제 1 게이트 드라이브 회로(41) 내지 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는 풀 브리지 전원 장치를 구성하는 제 1 반도체 스위칭 소자(S1) 내지 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)에 각각 연결되어 변압기로부터 전달된 신호에 따라서 자신에게 연결된 반도체 스위칭 소자를 턴 온 또는 턴 오프 시킨다.
도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 내지 제 4 반도체 스위칭 소자(S1~S4)는 NMOS FET로 구현되었고, 각각의 게이트 드라이브 회로(41~44)는 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스에 연결된다.
본 발명의 게이트 구동 회로가 적용되는 풀브리지 전원 장치는 전원 입력단 제 1 노드(51)에 +1/2Vdc가 인가되고, 전원 입력단 제 2 노드(52)에 -1/2Vdc가 인가되어, 전체적으로 Vdc 의 전압이 입력된다. 아울러 전원 장치는 출력단 제 1 노드(61)와 출력단 제 2 노드(62) 사이의 전압을 출력한다.
아울러, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)는 전원 입력단 제 1 노드(51)와 전원 출력단 제 1 노드(61) 사이에 연결되고, 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 전원 입력단 제 2 노드(52)와 전원 출력단 제 1 노드(61) 사이에 연결된다.
또한, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)는 전원 입력단 제 1 노드(51)와 전원 출력단 제 2 노드(62) 사이에 연결되고, 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)는 전원 입력단 제 2 노드(52)와 전원 출력단 제 2 노드(62) 사이에 연결된다.
먼저, 도 1을 참조하여, 풀 브리지 전원 장치가 DC 전원을 입력받고 교류 전원 펄스를 출력하도록, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치가 동작하는 과정을 설명하면, 게이트 신호 생성기(10)는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 교류 펄스 형태의 게이트 신호를 신호 쵸퍼(20)로 출력한다. 게이트 신호 생성기(10)는 반도체 스위칭 소자 S1 및 S3 를 제어하기 위해서 제 1 변압기(31)로 출력할 제 1 게이트 신호(Vgate1)와, 반도체 스위칭 소자 S2 및 S4 를 제어하기 위해서 제 2 변압기(32)로 출력할 제 2 게이트 신호(Vgate2)를 각각 출력하고, 이 두 개의 게이트 신호는 서로 동일한 크기 및 펄스 폭을 갖고, 서로 위상차를 갖는 교류 펄스 신호로 형성된다.
신호 쵸퍼(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 변압기(31)용 게이트 신호 및 제 2 변압기(32)용 게이트 신호를 짧은 시간 주기로 쵸핑하여 복수의 펄스 신호들을 생성하고, 생성된 펄스 신호들을 각각 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)로 출력한다. 신호 쵸퍼(20)의 쵸핑 주기는 전원 장치가 요구하는 설계 사양에 따라서 변경될 수 있음은 물론이다.
신호 쵸퍼(20)로부터 출력된 펄스 신호들은 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)를 통해서 2차측에 연결된 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 내지 제 4 게이트 드라이브 회로(44)에 전달된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 게이트 드라이브 회로(41)와 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는 서로 동일한 크기의 반대 극성을 갖는 전압 펄스 신호가 전달되도록 제 1 변압기(31)의 코어에 권선되어 있다. 따라서, 제 1 게이트 드라이브 회로(41)와 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는 서로 반대로 동작하게 되고, 이에 따라서, 반도체 스위칭 소자 S1 과 S3 은 서로 교대로 턴온 및 턴오프된다.
마찬가지로, 제 2 게이트 드라이브 회로(42)와 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는 서로 동일한 크기의 반대 극성을 갖는 전압 펄스 신호가 전달되도록 제 2 변압기(32)의 코어에 권선되어 있다. 따라서, 제 2 게이트 드라이브 회로(42)와 제 4 게이트 드라이브는 서로 반대로 동작하게 되고, 이에 따라서, 반도체 스위칭 소자 S2 와 S4 는 서로 교대로 턴온 및 턴 오프 된다.
먼저, 시간 구간 T1에서, 양의 전압 펄스들이 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 2 게이트 드라이브 회로(42)로 전달되어 제 1 반도체 스위치 소자 및 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 각각 턴 온된다. 이에 반해, 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)에 음의 전압 펄스들이 전달되어 제 2 반도체 스위칭 소자(S2) 및 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)는 각각 턴 오프된다. 각 게이트 드라이브 회로(41~44)에서 반도체 스위칭 소자(S1~S4)를 턴 온 및 턴 오프시키는 동작과 관련해서는 도 4를 참조하여 후술한다. 이 경우, 전원 출력단 제 1 노드(61)와 전원 출력단 제 2 노드(62)간의 전압 차이가 없으므로, 풀 브릿지 전원 장치는 0V 를 출력하게 된다.
그 후, 시간 구간 T2에서, 제 1 변압기(31)를 통해서 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)에 전달되는 전압 펄스는 시간 구간 T1과 동일하므로, 제 1 반도체 스위칭 소자(S1) 및 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 각각 턴 온 및 턴 오프 상태를 유지한다.
이에 반해, 제 2 변압기(32)의 경우, 신호 쵸퍼(20)에서 1차측으로 입력되던 게이트 펄스 신호들이 양의 펄스에서 음의 펄스로 변화되었고, 이에 따라서, 제 2 변압기(32)의 2차측에 연결된 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브가 전달받는 전압 신호도 음의 펄스 전압과 양의 펄스 전압으로 각각 변화되어, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)는 턴 오프되고, 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)는 턴 온된다. 이에 따라서, 전원 출력단 제 1 노드(61)와 전원 출력단 제 2 노드(62)간의 전압 차이는 +Vdc가 되어, 풀 브릿지 전원 장치는 +Vdc 의 크기를 갖는 전원 펄스를 출력(Vout)하게 된다.
그 후, 시간 구간 T3에서, 제 2 변압기(32)를 통해서 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브로 전달되는 전압 신호는 동일하므로, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)의 턴 오프 상태 및 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)의 턴 온 상태는 그대로 유지된다
이에 반해, 제 1 변압기(31)의 경우, 신호 쵸퍼(20)에서 1차측으로 입력되던 게이트 펄스 신호들이 양의 펄스에서 음의 펄스로 변화되었고, 이에 따라서, 제 1 변압기(31)의 2차측에 연결된 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브가 전달받는 전압 신호도 음의 펄스 전압과 양의 펄스 전압으로 각각 변화되어, 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)는 턴 오프되고, 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 턴 온된다. 이에 따라서, 전원 출력단 제 1 노드(61)와 전원 출력단 제 2 노드(62)간의 전압 차이가 없으므로, 풀 브릿지 전원 장치는 OV 를 출력하게 된다.
그 후, 시간 구간 T4에서, 제 1 변압기(31)를 통해서 전달되는 전압 신호는 시간 구간(T3)과 동일하게 유지되므로 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)는 턴 오프 상태를 유지하고, 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 턴 온 상태를 유지한다.
이에 반해, 제 2 변압기(32)의 경우, 신호 쵸퍼(20)에서 1차측으로 입력되던 게이트 펄스 신호들이 음의 펄스에서 양의 펄스로 변화되었고, 이에 따라서, 제 2 변압기(32)의 2차측에 연결된 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)가 전달받는 전압 신호도 양의 펄스 전압과 음의 펄스 전압을 각각 변화되어, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)는 턴 온되고, 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)는 턴 오프된다. 이에 따라서, 전원 출력단 제 1 노드(61)와 전원 출력단 제 2 노드(62)간의 전압 차이는 -Vdc가 되어, 풀 브릿지 전원 장치는 -Vdc 의 크기를 갖는 전원 펄스를 출력(Vout)하게 된다.
그 후, 시간 구간 T5 이후의 과정은 시간 구간 T1 이후의 과정의 반복이므로 중복되는 설명은 생략한다. 아울러, 게이트 신호 생성기(10)에서 출력하는 제 1 게이트 신호 및 제 2 게이트 신호의 펄스 폭 및 위상차 등을 조절하면, 풀 브릿지 전원 회로에서 출력되는 펄스 전원(Vout)의 펄스 폭 및 주기 등을 조절할 수 있음은 당업자는 알 수 있을 것이다.
도 2는 풀 브릿지 전원 회로에서 양의 직류 전원을 출력하도록 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치를 동작시키는 과정을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 풀 브릿지 전원 회로에서 양의 직류 전원을 지속적으로 출력하기 위해서, 게이트 신호 생성기(10)는 제 1 변압기(31)로 출력하는 게이트 신호(Vgate1)로서 일정한 양의 직류 전압을 출력하고, 제 2 변압기(32)로 출력하는 게이트 신호(Vgate2)로서 일정한 음의 직류 전압을 출력한다.
신호 쵸퍼(20)는 게이트 신호 생성기(10)로부터 입력된 게이트 신호들을 쵸핑하여 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)로 각각 출력한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 신호 쵸퍼(20)는 제 1 변압기(31)로 양의 펄스 신호들을 지속적으로 출력하고, 제 2 변압기(32)로 음의 펄스 신호들을 지속적으로 출력한다.
제 1 변압기(31)는 양의 펄스들을 전달받아 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)로 전달하고, 제 1 게이트 드라이브 회로(41)는 양의 전압 펄스를 전달받아 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)를 턴온시키고, 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는 음의 전압 펄스를 전달받아 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)를 턴오프 시킨다.
제 1 변압기(31)는 음의 펄스들을 전달받아 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)로 전달하고, 제 2 게이트 드라이브 회로(42)는 음의 전압 펄스를 전달받아 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)를 턴 오프시키고, 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는 양의 전압 펄스를 전달받아 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)를 턴 온 시킨다.
결과적으로, 도 1의 시간 구간 T2와 같이, 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)와 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)만 턴 온 상태가 유지되어, 풀 브릿지 전원 회로의 출력단(61,62)을 통해서 +Vdc 의 전압이 지속적으로 출력된다.
도 3은 풀 브릿지 전원 회로에서 음의 직류 전원을 출력하도록 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치를 동작시키는 과정을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 풀 브릿지 전원 회로에서 음의 직류 전원을 지속적으로 출력하기 위해서, 게이트 신호 생성기(10)는 제 1 변압기(31)로 출력하는 게이트 신호(Vgate1)로서 일정한 음의 직류 전압을 출력하고, 제 2 변압기(32)로 출력하는 게이트 신호(Vgate2)로서 일정한 양의 직류 전압을 출력한다.
신호 쵸퍼(20)는 게이트 신호 생성기(10)로부터 입력된 게이트 신호들을 쵸핑하여 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)로 각각 출력한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 신호 쵸퍼(20)는 제 1 변압기(31)로 음의 펄스 신호들을 지속적으로 출력하고, 제 2 변압기(32)로 양의 펄스 신호들을 지속적으로 출력한다.
제 1 변압기(31)는 음의 펄스들을 전달받아 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)로 전달하는데, 제 1 게이트 드라이브 회로(41)는 음의 전압 펄스를 전달받아 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)를 턴 오프시키고, 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는 양의 전압 펄스를 전달받아 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)를 턴 온 시킨다.
제 2 변압기(32)는 양의 펄스들을 전달받아 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)로 전달하는데, 제 2 게이트 드라이브 회로(42)는 양의 전압 펄스를 전달받아 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)를 턴 온시키고, 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는 음의 전압 펄스를 전달받아 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)를 턴 오프 시킨다.
결과적으로, 도 1의 시간 구간 T4와 같이, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)와 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)만 턴 온 상태가 유지되어, 풀 브릿지 전원 회로의 출력단(61,62)을 통해서 -Vdc 의 전압이 지속적으로 출력(Vout)된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 드라이브 회로(41~44)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 드라이브 회로(41~44) 각각은 제 1 변압기(31) 또는 상기 제 2 변압기(32)의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2), 제 1 저항(R1)의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터(C1), 게이트가 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2) 사이에 연결되고, 소오스가 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS(M1), 게이트가 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2) 사이에 연결되고, 소오스가 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS(M2), 및 제 1 PMOS(M1)의 드레인과 제 2 PMOS(M2)의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터(C2)를 포함한다.
도 4를 참고하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 드라이브 회로(41~44)의 동작을 살펴보면, 먼저, 제 1 변압기(31) 또는 제 2 변압기(32)를 통해서 양의 전압 펄스가 인가되어 전류가 제 1 저항(R1)에서 제 2 저항(R2) 방향으로 흐르면, 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2)의 전압 분배에 의해서 제 2 PMOS(M2)의 게이트에 소오스보다 더 높은 전압이 걸리므로 제 2 PMOS(M2)는 턴 오프된다. 그리고 제 1 PMOS(M1)의 경우에는 소오스에 게이트보다 높은 전압이 걸리므로 턴 온된다. 이때, 제 1 커패시터(C1)은 제 2 PMOS(M2)가 턴 오프되는 시점과 제 1 PMOS(M1)가 턴 온 시점 사이의 시간 지연을 만들어 준다. 즉, 제 2 PMOS(M2)가 턴 오프된 후에 제 1 PMOS(M1)가 턴 온 되도록 한다.
제 1 PMOS(M1)가 턴 온 되면, 제 2 커패시터(C2) 충전과 동시에 게이트 드라이브 회로(41~44)가 연결된 반도체 스위칭 소자의 게이트에 전압이 인가되어 NMOS로 구현된 반도체 스위칭 소자를 턴온시킨다.
이후, 양의 전압 펄스가 소멸되더라도 제 2 커패시터(C2)에 충전된 전압을 통해 게이트 전압을 일정시간 유지 시킬 수 있으며, 반복적인 양의 전압 펄스를 인가함으로써 게이트 드라이브 회로(41~44)가 연결된 반도체 스위칭 소자의 게이트 전압을 계속 유지시킬 수 있다.
한편, 음의 전압 펄스가 인가되면 제 2 PMOS(M2)가 온되고 제 1 PMOS(M1)이 오프되면서, 게이트 드라이브 회로(41~44)가 연결된 반도체 스위칭 소자를 턴 오프한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 본 발명의 풀 브릿지 전원 회로를 직렬 또는 병렬 방식으로 연결한 일 예를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도 1 내지 도 3에 도시된 풀 브릿지 전원 회로를 각각 모듈화하고, 각 전원 출력단의 + 단자와 - 단자를 연결하여 직렬로 연결하거나(도 5a 참조), 각 전원 출력단의 + 단자끼리 그리고 -단자끼리 연결하여 병렬로 연결할 수 있다(도 5b 참조).
즉, 제 1 변압기 및 제 2 변압기, 풀 브릿지 형태로 연결된 복수의 반도체 스위칭 소자, 및 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어 제 1 변압기 또는 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로로 구성되는 전원 모듈을 구성하고, 이러한 전원 모듈들을 복수개로 서로 직렬로 연결하거나 병렬로 연결할 수 있다.
이 때, 게이트 신호 생성기(10) 및 신호 쵸퍼(20)는 전체 전원 장치에 하나만 설치하여, 신호 쵸퍼(20)에서 출력된 펄스 신호들을 각각의 전원 모듈에 포함된 변압기들의 1차측에 동시에 공급함으로써 전체 모듈을 한 번에 제어할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 게이트 신호 생성기 20 : 신호 쵸퍼
31 : 제 1 변압기 32 : 제 2 변압기
41~44 : 제 1 게이트 드라이브 회로 ~ 제 4 게이트 드라이브 회로
51 : 전원 입력단 제 1 노드 52 : 전원 입력단 제 2 노드
61 : 전원 출력단 제 1 노드 62 : 전원 출력단 제 2 노드

Claims (14)

  1. 풀 브릿지 전원 회로를 구성하는 복수의 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 절연형 게이트 구동 장치로서,
    게이트 신호를 발생시키는 게이트 신호 생성기;
    상기 게이트 신호를 쵸핑(chopping)하여 복수의 펄스 신호들을 생성하는 신호 쵸퍼(chopper);
    1차 측이 상기 신호 쵸퍼에 연결되어 상기 복수의 펄스 신호들을 2차측으로 전달하는 제 1 변압기 및 제 2 변압기; 및
    상기 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로를 포함하고,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 중 동일한 변압기에 연결된 게이트 드라이브 회로들은 서로 다른 극성의 펄스 전압 신호를 전달받아 서로 교번적으로 반도체 스위칭 소자를 턴 온 및 턴 오프 시키는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로는
    상기 제 1 변압기의 2차 측으로부터 제 1 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 1 노드와 전원 출력단 제 1 노드 사이에 연결된 제 1 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 1 게이트 드라이브 회로;
    상기 제 1 변압기의 2차 측으로부터 제 1 전압 신호와 반대 극성의 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 2 노드와 전원 출력단 제 1 노드 사이에 연결된 제 3 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 3 게이트 드라이브 회로;
    상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 제 2 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 1 노드와 전원 출력단 제 2 노드 사이에 연결된 제 2 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 2 게이트 드라이브 회로; 및
    상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 제 2 펄스 전압 신호와 반대 극성의 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 2 노드와 전원 출력단 제 2 노드 사이에 연결된 제 4 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 4 게이트 드라이브 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 게이트 신호 생성기는
    상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 교류 펄스가 출력되도록, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 서로 위상차가 존재하는 교류 펄스 신호로 각각 생성하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호는 서로 동일한 크기와 펄스 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 게이트 신호 생성기는
    상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 직류 전원이 출력되도록,
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 각각 서로 반대되는 극성을 갖는 직류 신호로 생성하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은,
    자신에게 연결된 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항;
    상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 일단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 온되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴온시키고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되는 제 1 스위칭 소자;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 타단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 온되는 제 2 스위칭 소자; 및
    상기 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은,
    상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항;
    상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS; 및
    제 1 PMOS 의 드레인과 상기 제 2 PMOS 의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.
  8. 게이트 신호를 발생시키는 게이트 신호 생성기;
    상기 게이트 신호를 쵸핑(chopping)하여 복수의 펄스 신호들을 생성하는 신호 쵸퍼(chopper); 및
    1차 측이 상기 신호 쵸퍼에 연결되어 상기 복수의 펄스 신호들을 2차측으로 전달하는 제 1 변압기 및 제 2 변압기,
    풀 브릿지 회로를 구성하는 복수의 반도체 스위칭 소자, 및
    상기 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로를 포함하는 전원 모듈을 포함하고,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 중 동일한 변압기에 연결된 게이트 드라이브 회로들은 서로 다른 극성의 펄스 전압 신호를 전달받아 서로 교번적으로 반도체 스위칭 소자를 턴 온 및 턴 오프 시키는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전원 모듈은 복수개가 구비되고, 복수개의 전원 모듈은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되며,
    상기 제 1 변압기 및 상기 제 2 변압기는,
    풀 브릿지 회로의 전원 입력단을 기준으로, 상기 전원 모듈에 포함된 반도체 스위칭 소자들 중 일측에 있는 반도체 스위칭 소자들을 구동하는 게이트 드라이브 회로들은 상기 제 1 변압기의 2차측에 연결되고, 다른 일측에 있는 반도체 스위칭 소자들을 구동하는 게이트 드라이브 회로들은 상기 제 2 변압기의 2차측에 연결되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 게이트 신호 생성기는
    상기 풀 브리지 회로의 전원 출력단을 통해서 교류 펄스가 출력되도록, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 서로 위상차가 존재하는 교류 펄스 신호로 각각 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호는 서로 동일한 크기와 펄스 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 게이트 신호 생성기는
    상기 풀 브리지 회로의 전원 출력단을 통해서 직류 전원이 출력되도록,
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 각각 서로 반대되는 극성을 갖는 직류 신호로 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은,
    자신에게 연결된 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항;
    상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 일단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 온되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴온시키고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되는 제 1 스위칭 소자;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 타단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 온되는 제 2 스위칭 소자; 및
    상기 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은,
    상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항;
    상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS; 및
    제 1 PMOS 의 드레인과 상기 제 2 PMOS 의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
KR1020170143755A 2017-10-31 2017-10-31 절연형 게이트 구동 장치 KR20190048636A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170143755A KR20190048636A (ko) 2017-10-31 2017-10-31 절연형 게이트 구동 장치
PCT/KR2017/014851 WO2019088354A1 (ko) 2017-10-31 2017-12-15 절연형 게이트 구동 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170143755A KR20190048636A (ko) 2017-10-31 2017-10-31 절연형 게이트 구동 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190048636A true KR20190048636A (ko) 2019-05-09

Family

ID=66331955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170143755A KR20190048636A (ko) 2017-10-31 2017-10-31 절연형 게이트 구동 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20190048636A (ko)
WO (1) WO2019088354A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220140118A (ko) * 2021-04-09 2022-10-18 중앙대학교 산학협력단 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114244078B (zh) * 2021-11-30 2024-02-13 广州金升阳科技有限公司 一种驱动控制方法、边沿调制电路及驱动控制电路

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013017011A (ja) * 2011-07-04 2013-01-24 Sanken Electric Co Ltd ゲートドライブ回路
WO2014038013A1 (ja) * 2012-09-05 2014-03-13 株式会社京三製作所 直流電源装置、直流電源装置の制御方法
KR101444734B1 (ko) * 2012-11-26 2014-09-26 한국전기연구원 능동 전압 드룹 제어형 펄스 전원 시스템
JP6193029B2 (ja) * 2013-07-12 2017-09-06 株式会社東芝 スイッチング素子駆動電源回路
KR101739882B1 (ko) * 2015-07-21 2017-05-25 한국전기연구원 펄스 전원 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220140118A (ko) * 2021-04-09 2022-10-18 중앙대학교 산학협력단 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019088354A1 (ko) 2019-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2787642B1 (en) Capacitive level shifter devices, methods and systems
US8330504B2 (en) Dynamic biasing systems and methods
US6507226B2 (en) Power device driving circuit and associated methods
CN105450027B (zh) 用于功率开关驱动器应用的多用途电源
EP3217551B1 (en) Gate driver circuit for a half bridge or full bridge output driver stage and corresponding method for driving a half bridge or full bridge output driver stage
CN105680675A (zh) 为多开关电路提供电压的电路和方法
KR20190048636A (ko) 절연형 게이트 구동 장치
KR20130040453A (ko) 짝수-레벨 인버터
KR102427763B1 (ko) 펄스 전원 장치의 스위칭 회로
ITMI940917A1 (it) Convertitore dc/dc comprendente una rete di retroazione a trasferimento di carica ad alto isolamento
US9825634B2 (en) Level shifting circuit and method for the same
KR20190076097A (ko) 대기전력 소모의 제로화를 위한 고전압 스타트업 회로와 이를 포함하는 스위칭 모드 파워 서플라이
JP6543133B2 (ja) 電力供給装置及びその制御方法
US20100085111A1 (en) Charge pump-type voltage booster circuit and semiconductor integrated circuit device
WO2017063571A1 (zh) 不间断电源直流母线的放电装置及放电方法
JP2010119177A (ja) マルチフェーズ型ｄｃ／ｄｃコンバータ
US7808803B2 (en) Inverter circuit with transformer having balanceable input currents
EP2963820A1 (en) High voltage driver
TW201823908A (zh) 分壓器
US9356594B2 (en) Switched-mode power supply using variable bias current
KR20070073532A (ko) 직류 교류 컨버터
WO2016132714A1 (ja) 電力伝送装置及び電力伝送システム
JPH11215835A (ja) 電力用非接地半導体スイッチの駆動回路
CN108766348B (zh) 一种驱动电路、驱动方法及二维/三维可切换显示设备
CN115987083A (zh) 降低电磁辐射的控制电路及其控制方法、及隔离电源***