KR100217141B1 - 인버터에서의 전력소자 구동장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각 종의 인버터에서 사용되는 전력소자의 게이트 신호를 발생함에 있어 저속용의 포토 커플러를 사용하여 전력소자를 제어토록 한 인버터에서의 전력소자 구동장치에 관한 것이다.
이러한, 본 발명은 광소자(포토 커플러, 포토IC등)와 다수의 능동,수동소자로 이루어진 전력 소자의 게이트 구동부에 있어서, 상기 전력 소자 게이트 발생수단을 구동하기 위한 신호를 입력받는 광소자와, 상기 광소자로부터 출력된 신호의 턴-오프 타임을 저감시키는 턴-오프 저감수단과, 상기 턴-오프 저감수단의 초기 입력 신호시 전력 소자 게이트 발생수단을 오프상태로 유지시키는 전력 소자 오프 유지수단과, 상기 전력 소자 오프 유지수단에서 출력된 신호에 따라 전력 소자 구동신호를 발생하는 전력 소자 게이트 발생수단으로 구성된다.
Description
본 발명은 인버터(Inverter)에 관한 것으로, 특히 각 종의 인버터에서 사용되는 전력소자의 게이트 신호를 발생함에 있어 저속용의 포토 커플러를 사용하여 전력소자를 제어토록 한 인버터에서의 전력소자 구동장치에 관한 것이다.
종래의 인버터회로에서의 전력 소자의 구동방법은 도 1의 (가)에 도시된 전용 포토 아이씨(IC) 또는 (나)에 도시된 고속 포토 커플러를 사용하고 있다.
상기의 동작 특성은 신호의 전달에 있어서 속도가 5us이하의 포토 커플러 소자를 사용하고 있으므로 온 타임(ON Time)과 오프 타임(Off Time)의 어떤 영역에서의 신호를 사용해도 큰 무리는 되지 않는다.
먼저, 도 1의 (가)에 도시된 바와 같이 전용 포토 아이씨(IC)는 포토 커플러(1)의 입력단에 신호가 입력되면 출력단의 신호도 같은 형태로 전달이 되고 그 신호의 지연 특성도 5us 이내로 들어온다.
그러므로, 신호의 출력 형태를 어떤 쪽을 사용해도 전력 소자 게이트 신호 발생부(3)를 구동하는 데에는 큰 무리는 없다.
또한, 도 2의 (나)에 도시된 바와 같이 고속 포토 커플러도 그 신호의 입출력형태가 같으므로 전력 소자 게이트 신호 발생부(6)를 구동할 때 역시 어떤 쪽을 사용해도 문제는 없다.
단지, 고속포토커플러는 그 자체로 전력 소자 게이트 신호 발생부(6)를 구동하기가 어려우므로 저항 및 버퍼용 트랜지스터(5)를 추가하여 상기 전력 소자 게이트 신호 발생부(6)를 구동한다.
그러나 이러한 종래의 방법은 회로의 구성은 간단하지만 전용 포토 아이씨(IC) 또는 고속포토커플러는 가격으로 보면 상당히 비싼 형태이고 전류 용량이 큰 인버터회로에서는 노이즈나 제어 형태에서 다소 유리할 수 있으나 비엘디씨(BLDC) 모터 제어용 및 저전류 용량의 인버터회로에서는 다소 비싼 회로 구성이므로 불필요하다.
또한, 고속 포토 커플러를 사용하는 형태는 소자의 가격이 전용 포토 아이씨(IC)에 비해서 더욱 비싼 형태임으로 고속 포토 커플러로 구성할 필요는 없다.
즉, 종래의 회로 구성은 가격도 고가이고, 부품의 확보, 소자의 공용화 등에 크게 불편한 문제점이 있으며, 아울러 현재의 인버터 적용 제품의 가장 큰 문제는 가격 부담을 너무 많이 안고 있는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 각 종의 인버터에서 사용되는 전력소자의 게이트 신호를 발생함에 있어 저속용의 포토 커플러를 사용하여 전력소자를 제어토록 한 인버터에서의 전력소자 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 광소자(포토 커플러, 포토IC등)와 다수의 능동,수동소자로 이루어진 전력 소자의 게이트 구동부에 있어서, 상기 전력 소자 게이트 발생수단을 구동하기 위한 신호를 입력받는 광소자와, 상기 광소자로부터 출력된 신호의 턴-오프 타임을 저감시키는 턴-오프 저감수단과, 상기 턴-오프 저감수단의 초기 입력 신호시 전력 소자 게이트 발생수단을 오프상태로 유지시키는 전력 소자 오프 유지수단과, 상기 전력 소자 오프 유지수단에서 출력된 신호에 따라 전력 소자 구동신호를 발생하는 전력 소자 게이트 발생수단으로 이루어진다.
도 1 은 종래의 인버터회로에서의 전력 소자의 구동방법을 설명하기 위한 블록 구성도.
도 2 는 종래의 포토 커플러의 입출력 파형도.
도 3 은 본 발명에 의한 인버터에서의 전력소자 구동장치의 블록 구성도.
도 4 는 도 3 의 각 부에 대한 상세 파형도로서,
(가)는 입력단 파형도이며,
(나)는 턴-오프저감부가 없는 포토커플러 출력단 파형도이다.
(다)는 턴-오프저감부의 파형도이며,
(라)는 전력소자 게이트 발생부의 출력 파형도이다.
도 5 는 도 3의 각 부에 대한 상세 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 광소자(포토 커플러) 102 : 턴-오프 타임 저감부
103 : 전력 소자 오프 유지부 104 : 전력 소자 게이트 발생부
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 인버터에서의 전력 소자 구동장치의 블록 구성도이고, 도 4는 도 3의 각 부의 상세 파형도이고, 도 5는 도 3의 각 부에 대한 상세 회로도를 나타낸 것으로서, 각 종의 인버터에서 사용되는 전력 소자 게이트 발생부(104)를 구동하기 위한 신호를 입력받는 포토커플러(101)와, 상기 포토커플러(101)부터 출력된 신호의 턴-오프 타임을 저감시키는 턴-오프 타임 저감부(102)와, 상기 턴-오프 타임 저감부(102)의 초기 입력 신호시 전력 소자 게이트 발생부(104)를 오프상태로 유지시키는 전력 소자 오프 유지부(103)와, 상기 전력 소자 오프 유지부(103)에서 출력된 신호에 따라 전력 소자 구동신호를 발생하는 전력 소자 게이트 발생부(104)로 구성되어져 있다.
상기에서, 턴-오프 타임 저감부(102)는 상기 포토커플러(101)내의 에이터단과 그라운드단에 연결된 저항(R1)과, 상기 저항(R1)에 의한 신호를 분배하는 분배저항(R2)(R3)과, 상기 분배저항(R2)(R3)에 의해 분압된 신호에 따라 턴-온/오프되는 제 1 스위칭소자(Q1)로 구성되어져 있다.
아울러, 전력 소자 오프 유지부(103)는 상기 턴-오프 타임 저감부(102)에서 출력된 신호를 분해하는 분배 저항(R5)(R6)과, 상기 분배 저항(R5)(R6)에 의한 분압된 신호에 따라 턴-온/오프되어 전력 소자 게이트 발생부(104)를 온 또는 오프상태로 유지시키는 제 2 스위칭소자(Q2)로 구성되어져 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 저속용 포토 커플러를 사용하여 종래의 인버터 회로를 대신하여 구성한다.
특히, 본 발명에서는 저속용 포토 커플러의 신호전달 체계가 도 4에 나타난 바와 같이 턴-온 타임 또는 턴-오프 타임의 특성이 다르므로 응답특성이 좋은 구간을 전력 소자의 온 영역으로 사용하도록 구성시킨다.
그리고, 턴-오프 타임을 저감시킬 수 있는 턴-오프 타임 저감부(102)를 구성시키고, 또한 제어부(도면상의 미도시)의 특성에 상관없이 전원 투입시 항상 전력 소자 게이트 발생부(104)가 오프 영역으로 유지되도록 전력 소자 오프 유지부(103)를 구성한다.
먼저, 턴-오프저감부(102)의 동작은 스위칭소자(Q1)의 내장된 분배 저항(R2)(R3)과 포토커플러(101)내의 수광소자(101b)의 에미터단과 그라운드단에 연결된 저항(R1)에 의해서 상기 포토커플러(101)의 온(ON) 후 오프(Off)로 이행될 때 이들 저항(R1)(R2)(R3)에 의해 잔류전류가 신속히 저항쪽으로 방전하여 제 1 스위칭소자(Q1)의 오프이행 시간을 단축시켜 준다.
그러므로, 실제 포토커플러(101)의 오프 시간은 길지만 저항(R1)에 의해서 턴-오프 타임 저감부(102)내의 제 1 스위칭소자(Q1)의 턴-오프 시간은 빨라지게 된다.
즉, 도 4의 (다)에 도시된 바와 같이 (나)에 도시된 턴-오프 타임 저감부가 없는 포토커플러 출력단 파형보다 턴-오프 시간이 현저히 줄어듬을 알 수가 있다.
한편, 전력소자 오프 유지부(103)는 초기 전원 투입시 턴-오프 타임 저감부(102)은 항상 오프상태임으로 저항(R4)에 의해서 상기 전력소자 오프 유지부(103)내의 제 2 스위칭소자(Q2)는 턴-온 상태로 유지되면서 전력 소자 게이트 발생부(1045)의 게이트(Gate)단의 전위를 오프상태로 유지시켜 준다.
이러한 상태에서, 전력 소자 오프 유지부(103)내의 제 2 스위칭소자(Q2)는 상기 턴-오프 타임 저감부(102)를 통해 출력된 신호에 따라 턴-오프되어 전력 소자 게이트 발생부(104)의 게이트단의 전위를 오프상태에서 온상태로 변환시키게 되는 것이다.
여기서, 도 4의 (라)에 도시된 바와 같이 전력 소자 게이트 발생부(104)의 출력 파형은 기존의 출력 파형보다 안정된 출력 신호를 얻을 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 각 종의 인버터에서 사용되는 전력소자의 게이트 신호를 발생함에 있어 저속용의 포토 커플러를 사용하여 기존의 인버터 회로에 대비 회로의 코스트(Cost)가 1/3이상 다운시킬 수 있으며 회로의 구성도 간소화할 수 있으므로 보다 신뢰성있게 구현할 수 있으며, 또한 부품도 전용 포토 커플러가 아닌 일반적인 부품을 사용함으로 인해 부품의 안정적 확보와 부품의 신뢰성 및 공용화할 수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- 광소자(포토 커플러, 포토IC등)와 다수의 능동,수동소자로 이루어진 전력 소자의 게이트 구동부에 있어서,상기 전력 소자 게이트 발생수단을 구동하기 위한 신호를 입력받는 광소자와,상기 광소자로부터 출력된 신호의 턴-오프 타임을 저감시키는 턴-오프 타임 저감수단과,상기 턴-오프 타임 저감수단의 초기 입력 신호시 전력 소자 게이트 발생수단을 오프상태로 유지시키는 전력 소자 오프 유지수단과,상기 전력 소자 오프 유지수단에서 출력된 신호에 따라 전력 소자 구동신호를 발생하는 전력 소자 게이트 발생수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인버터에서의 전력소자 구동장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 턴-오프 타임 저감수단은 상기 광소자내의 에미터단과 그라운드단에 연결된 저항(R1)과, 상기 저항(R1)에 의한 신호를 분배하는 분배저항(R2)(R3)과, 상기 분배저항(R2)(R3)에 의해 분압된 신호에 따라 턴-온/오프되는 제 1 스위칭소자(Q1)로 구성된 것을 특징으로 하는 인버터에서의 전력 소자 구동장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 전력 소자 오프 유지수단은 상기 턴-오프 타임 저감수단에서 출력된 신호를 분해하는 분배 저항(R5)(R6)과, 상기 분배 저항(R5)(R6)에 의한 분압된 신호에 따라 턴-온/오프되어 전력 소자 게이트 발생수단을 온 또는 오프상태로 유지시키는 제 2 스위칭소자(Q2)로 구성된 것을 특징으로 하는 인버터에서의 전력 소자 구동장치.
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| KR1019970032550A KR100217141B1 (ko) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 인버터에서의 전력소자 구동장치 |
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