KR0127477B1 - 인버터 제어장치 - Google Patents

인버터 제어장치

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구자홍
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Abstract

본 발명은 인버터 제어장치에 관한 것으로, 펄스폭변조신호에 의해 인에이블되는 카운터와, 상기 카운터의 출력과 입력되는 데드타임 데이타를 비교하기 위한 데이타 비교기와, 상기 데이타 비교기의 출력에 따라 현재 출력하고 있는 게이트 신호 또는 펄스폭변조신호를 선택하기 위한 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서의 출력을 래치하여 출력하는 래치부를 포함하여 구성되며, 회로의 변경없이 데드타임을 임의의 조절할 수 있고, 집접회로화가 용이할 뿐만 아니라 좀 더 많은 전력소자에 적용가능하므로 이를 이용한 집적회로의 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

인버터 제어장치
제1도는 종래의 기술에 의한 인버터 파워 회로도.
제2도는 제1도의 전력소자의 게이트 신호파형도.
제3도는 종래의 기술에 의한 인버터 제어장치의 회로도.
제4도는 제3도의 각부 입출력신호 파형도.
제5도는 제1도 쉬프트 레지스터의 상세 구성도.
제6도는 본 발명에 의한 인버터 제어장치의 구성블럭도.
제7도는 제6도의 각부 입출력신호 파형도.
제8도는 본 발명에 의한 인버터 제어장치의 회로도.
제9도는 본 발명의 인버터 제어장치를 이용한 파워소자의 게이트 신호발생 구성도.
제10도는 제9도의 입출력신호 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
6 : 카운터 7 : 데이타 비교기
10 : 멀티플렉서 11 : 래치부.
본 발명은 인버터에 관한 것으로, 특히 디지탈로 구현시 회로의 변경없이 임의의 데드타임(dead time)을 발생하기 위한 인버터 제어장치에 관한 것이다.
제1도는 인버터 파워부를 도시한 것으로, 양단에 직류전압이 걸리는 평활용 콘덴서(C)와, 다수의 전력소자(PA,PA,PB,PB,PC,PC)로 구성되며, 상기 전력소자를 적절히 온 시켜줌으로써 출력전압을 제어하도록 되어 있다.
상기 전력소자로는 현재는 주로 파워 트랜지스터나, 파워 모스 전계효과 트랜지스터 또는 IGBT등이 있으며, 계속하여 새로운 전력소자가 개발되고 있다.
그런데 상기 전력소자는 게이트 신호가 온상태에서 오프상태로 될때 이상적으로는 제2도에 도시한 바와 같이 즉시 온에서 오프로 전환되어야 하나 실제는 내부에 기생 캐패시터가 존재하기 때문에 일정한 시간이 지난 후에야 오프상태가 된다.
따라서 전력소자의 게이트 신호를 온상태에서 오프상태로 함과 동시에 쌍을 이루고 있는 전력소자를 오프에서 온상태로 하면 두개의 전력소자 모두 온상태가 되어 있으므로 쇼트가 발생하여 전력소자를 파괴하게 된다.
그래서 종래에는 쌍을 이루는 전력소자의 게이트 신호는 데드타임을 주어 한 신호가 온상태에서 오프상태로 된 일정한 시간이 지난 다음 다른 신호가 오프에서 온 상태가 되도록 하는데, 제3도는 이러한 데드타임을 발생시키기 위한 종래의 인버터 제어장치를 도시한 것으로, 클럭 및 펄스폭변조신호(clock,PWM)가 인가되며 제5도에 도시한 바와 같이 데드타이기간을 결정하는 복수개의 플립플롭을 직력연결하여 이루어진 쉬프트 레지스터(1)와, 인버터(3)를 통한 상기 쉬프트 레지스터(1)의 반전 출력과, 다른 인버터(2)를 통한 상기 펄스폭변조신호의 반전신호를 입력으로 하는 논리곱회로(4)와, 상기 쉬프트레지스터(1)의 출력과 펄스폭변조신호를 그대로 입력으로 하는 논리곱회로(5)를 포함하여 구성되며, 제4도를 참조하여 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 상기 쉬프트 레지스터(1)에 (가)도의 클럭신호와 (나)도의 펄스폭변조신호가 입력되면 상기 쉬프트 레지스터(1)는 상기 펄스폭변조신호를 (다)도와 같이 일정시간 지연시켜 출력시키며, 상기 일정시간 지연된 펄스폭변조신호는 논리회로(5)에서 다시 원래의 펄스폭변조신호와 논리곱되어 (사)도와 같이 출력되며, 또한 상기 일정시간 지연된 펄스폭변조신호를 반전시켜 논리회로(4)에서 다시 원래의 펄스폭변조신호를 반전시킨 신호와 논리곱되어 (바)도와 같이 출력한다.
이때 상기 (바)도의 신호는 상기 제1도의 전력소자 PA를, (사)도의 신호는 PA를 구동시키는 게이트 신호이며, 상기 두 신호는 한 신호가 온에서 오프로 변하고 다른 신호가 데드타임(dt)만큼의 시간이 지난후에야 오프에서 온되므로써 상기 전력소자 쇼트되는 것을 방지한다.
그러나 상기와 같은 인버터 제어장치는, 쉬프트 레지스터가 데드타임만큼의 시간지연을 실시하므로 시스템이 일정한 경우에는 관계없지만 상기 펄스폭변조신호를 만들고 데드타임도 전력소자와 시스템의 사용주파수에 따라 가변할 수 있도록 집적회로화하는 경우에는 상기 데드타임에 따라 쉬프트 레지스터를 바꾸어 주어야 하므로 사용이 불편한 문제점이 있다.
따라서 본 발명의목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 회로의 변경없이 데드타임을 임의의 조절할 수 있으며, 집적회로화가 용이한 인버터 제어장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인버터 제어장치는, 펄스폭변조신호에 의해 인에이블되는 카운터와, 상기 카운터의 출력과 입력되는 데이타를 비교하기 위한 데이타 비교기와, 상기 데이타 비교기의 출력에 따라 현재 출력하고 있는 게이트신호 또는 펄스폭변조신호를 선택하기 위한 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서의 출력을 래치하여 출력하는 래치부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 인버터 제어장치는 제6도에 도시한 바와 같이, 펄스폭변조신호가 로우일 때 클리어되고, 하이일때 인에이블되어 클럭을 카운트하는 카운터(6)와, 상기 카운터의 출력과 데드타임 데이타를 비교하여 그 비교결과를 멀티플렉서(10)로 전송하기 위한 데이타 비교기(7)와, 상기 데이타 비교기(7)의 비교결과를 선택신호로 하여 상기 카운터의 출력값이 데드타임 데이타 보다 크거나 같으면 상기 펄스폭변조신호를 선택하고, 그렇지 않으면 현재 출력하고 있는 게이트 신호를 선택하여 출력하는 멀티플렉서(10)와, 상기 펄스폭변조신호에 따라 리세트 또는 동작하여 상기 멀티플렉서(10)로부터 입력되는 데이타를 래치하기 위한 래치부(11)로 구성되며, 실제 집적회로를 사용하여 구성하면 제8도에 도시한 바와 같다.
그리고 제7도의 각부 파형을 참조하여 상기와 같이 구성된 인버터 제어장치의 동작을 살펴보면, 상기 카운터(6)는 상기한 바와 같이 (나)도의 펄스폭변조신호가 하이일때 인에이블되어 입력되는 (가)도의 클럭을 카운트한다.
한편 상기 (나)도의 펄스폭변조신호(PWM)가 로우(low)일때는 상기 래치부(11)가 리셋(reset)되어 (마)도의 출력(A)이 로우가 되며, 상기 펄스폭변조신호가 하이(high)가 되면 상기 카운터(6)가 클럭신호(CLOCK)를 카운트하지만, 상기 데이타 비교기(7)가 상기 카운터(6)의 카운트 값과 입력되는 데드타임 데이타의 값이 처음으로 같아지기까지 (라)도에 도시한 바와 같이 그 출력이 t2∼t3동안 변화가 없다.
따라서 상기 래치부(11)에서는 상기 펄스폭변조신호(PWM)가 하이가 되었기 때문에 입력데이타를 출력하지만, 이때 출력되는 데이타는 자신이 출력하고 있는 데이타를 상기 멀티플렉서(10)를 통해 다시 입력받기 때문에 현재의 출력데이타 값인 로우상태가 그대로 유지된다.
그리고 상기 카운터(6)의 카운트 값이 증가하여 상기 데이타임 데이타와 같아지면, 상기 데이타 비교기(7)는 (라)도에 도시한 바와 같이 하이상태를 출력하고, 이때 상기 멀티플렉서(10)는 하이 상태가 되어 있는 펄스폭변조신호(PWM)를 래치부(11)의 입력단으로 전달하며, 이에따라 비로서 상기 래치부(11)의 출력단이 하이상태가 된다.
또한 상기와 같이 일단 상기 래치부(11)의 출력이 하이가 되면 상기 멀티플렉서(10)의입력은 모두 하이상태이기 때문에 상기 데이타비교기(7)의 출력이 어떤 상태이든지 관계없이 상기 펄스폭변조신호(PWM)가 로우가 될때까지 상기 래치부(11)의 출력상태를 하이로 유지하며, 다시 상기 펄스폭변조신호(PWM)가 로우가 되면 상기 래치부(11)가 리셋(reset)되어 t5∼t6동안 로우값을 출력하고, 상기 카운터(6)도 클리어 되어 초기의 상태가 된다.
제9도 및 제10도는 상기 본 발명의 인버터 제어장치(50)를 이용하여 한쌍의 게이트신호(A, A)를 발생하는 것으로, 제9도에 도시한 바와 같이 두개의 인버터 제어장치(50,50')중 하나는 펄스폭변조신호를 그대로 입력시키고, 다른 인버터 제어장치(50')에는 상기 펄스폭변조신호를 반전시켜 입력시키면, 상기 인버터 제어장치(50)를 통해서는 제10도의 (나)도와 같은 신호(A)가 출력되고 다른 인버터 제어장치(50')를 통해서는 제10도의 (다)도와 같은 dt구간만큼 데드타임을 갖는 신호(A)가 출력된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하며, 회로의 변경없이 데드타임을 임의의 조절할 수 있으며, 집적회로화가 용이할 뿐만아니라 좀더 많은 전력소자에 적용가능하므로 이를 이용한 집적회로의 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 펄스폭변조신호에 의해 인에이블되는 카운터와, 상기 카운터의 출력과 입력되는 데드타임 데이타를 비교하기 위한 데이타 비교기와, 상기 데이타 비교기의 출력에 따라 현재 출력하고 있는 게이트 신호 또는 펄스폭변조신호를 선택하기 위한 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서의 출력을 래치하여 출력하는 래치부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카운터는 상기 펄스폭변조신호가 로우일때 클리어 되고, 하이일때 인에이블되어 클럭을 카운트하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 멀티플렉서는 상기 카운터의 출력값이 데드타임 데이타보다 크거나 같으면 상기 펄스폭변조신호를 선택하고, 그렇지 않으면 현재 출력하고 있는 게이트 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 래치부는 상기 펄스폭변조신호가 로우일때 리세트되고, 하이일때 데이타를 래치하는 것을 특징으로 하는 인버터 제어장치.
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