KR100267005B1 - 전력반도체소자의과전류보호회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력변환에 사용되는 전력반도체 소자에 대하여 파괴에 주 원인이 되는 과전류를 검출하고 제한하여 상기 과전류로 부터 전력반도체 소자를 보호할 수 있도록 한 전력반도체 소자의 과전류 보호 회로에 관한 것으로,
본 발명은 전력반도체 소자를 과전류로 부터 보호하는 전력반도체 소자의 콜렉터에 전압을 검출하는 전압검출부를 접속하고 상기 전력반도체 소자의 베이스단자에는 전력반도체 소자의 구동을 제어하는 구동부를 접속하며, 상기 전압검출부에서 검출되는 전력반도체 소자의 검출전압과, 전력반도체소자의 구동신호인 펄스폭변조신호와, 상기 전력반도체소자의 구동신호인 펄스폭변조신호를 지연하여 출력하는 지연부로 부터 지연신호를 각각 입력받아 임의로 설정된 소정의 논리회로 구성으로 연산하여 과전류검출신호와 상기 구동부에 구동 및 제한신호를 각각 출력하는 로직부를 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

전력반도체 소자의 과전류 보호 회로
본 발명은 전력반도체 소자의 과전류 보호 회로에 관한 것으로, 특히 전력변환에 사용되는 전력반도체 소자에 대하여 파괴에 주 원인이 되는 과전류를 검출하고 제한하여 상기 과전류로 부터 전력반도체 소자를 보호할 수 있도록 한 전력반도체 소자의 과전류 보호 회로에 관한 것이다.
일반적으로 전력변환에 사용되는 전력반도체 소자인 IGBT(insulated-gate bipolar transister) 나 BJT(bipolar junction transistor), MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor) 등의 스위치 소자들은 소자 자체에 과전류를 검출하고 제한하는 기능의 보호 회로가 구비되어 있지 않은 관계로 제어방식의 오류나 부하의 단락 등으로 과전류 발생시 소자를 보호할 수 없다.
그러므로 종래에는 상기 전력반도체 소자를 과전류로 부터 보호하기 위하여 전류를 검출하여 보호하거나, 또는 반도체 소자의 구동기에서 자체적으로 보호할 수 있는 방식을 사용하고 있으나, 상기 전류를 검출하여 보호하는 방식은 주로 전류센서를 이용하고 있으며, 이 전류센서를 이용할 경우 반도체 소자의 스위칭시 발생하는 노이즈로 인해 전류센서 출력에 필터를 사용하게 되며, 이 경우 전류의 응답성이 소자의 보호에 영향을 주게 된다.
반면에 상기 반도체 소자의 구동기에서 자체적으로 보호를 하는 방식의 경우에는 상기 구동기 마다 소자를 보호하는 회로를 각각 구현하야 하므로 구동기 회로가 복잡해지고 비용도 증대하며, 특히 다수의 반도체 소자를 사용하는 경우 이러한 경향은 더욱 심하게 되는 문제점을 가지게 되었다.
본 발명의 목적은 전력변환에 사용되는 전력반도체 소자에 전압검출기를 접속하여 전력반도체 소자에 흐르는 과전압을 검출하고, 이 검출된 과전압에 대하여 임의로 설정된 소정의 로직부를 통한 로직신호를 상기 전력반도체 소자의 구동부에 인가하여 상기 전력반도체 소자의 구동을 제한하도록 함으로써, 상기 전력반도체 소자를 과전류로 부터 보호할 수 있도록 하고자 하는데 있다.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 전력변환에 사용되는 전력반도체 소자와, 상기 전력반도체 소자의 콜렉터 단자에 접속되며, 전압을 검출하는 전압검출부와, 상기 전력반도체 소자의 베이스에 구동 및 제한신호를 인가하는 구동부와, 입력되는 PWM신호를 소정 시간 지연시키는 지연부와, 상기 전압검출부로 부터 검출된 전압검출신호, 펄스폭 변조신호, 지연 구동신호를 입력받아 구동부에 논리 회로의 논리연산에 따른 구동 및 정지신호를 보냄과 함께 과전류검출신호를 출력하는 로직부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
도 1 은 본 발명 전력반도체 소자의 과전류 보호 회로에 대한 제어블록도
도 2 는 본 발명 전력반도체 소자의 과전류 보호 회로의 논리부 진리표
도 3 은 본 발명 전력반도체 소자의 과전류 보호 회로의 입출력 파형도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
IGBT; 전력반도체 소자 가; 전압검출부
나; 구동부 다; 지연부
라; 로직부 PC1,PC2;포토커플러
D1; 다이오드 R1-R4; 저항
이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명 전력반도체 소자의 과전류 보호 회로에 대한 제어블록도 이고, 도 2 는 본 발명 전력반도체 소자의 과전류 보호 회로의 논리부 진리표 로서, 전력변환에 사용되는 전력반도체 소자(IGBT)와, 상기 전력반도체 소자(IGBT)의 콜렉터 단자에 접속되며, 다이오드(D1), 포토커플러(PC1), 저항(R1)(R2)로 구성되어 전압을 검출하는 전압검출부(가)와, 상기 전력반도체 소자(IGBT)의 베이스로 구동 및 제한신호를 인가하며, 포토커플러(PC2), 저항(R3)(R4)으로 구성된 구동부(나)와, 입력되는 PWM신호를 소정 시간 지연시키는 지연부(다)와, 상기 전압검출부(가)로 부터 검출된 전압검출신호(Vs), 펄스폭 변조신호(A), 상기 지연부(다)에 의해 지연된 구동신호(Ad)를 입력받아 상기 구동부(나)에 논리회로의 논리연산에 따른 구동 및 정지신호(Y)를 보냄과 함께 과전류검출신호(OC)를 출력하는 로직부(라)로 구성된다.
도 3 는 본 발명 전력반도체 소자의 과전류 보호 회로의 논리부 입출력 파형도로서, (A)는 도통신호인 펄스폭변조신호 이고, (Ad)는 과전류 검출시 오류방지를 위한 상기 펄스폭변조신호(A)를 임의로 설정된 소정의 지연시간(td)동안 지연한 지연신호 이며, (Vs)는 전력반도체 소자에 흐르는 과전류의 상태를 전압검출부로 검출한 검출신호이고, (Y)는 전력반도체 소자의 구동 및 제한신호 이며, (OC)는 상기 전력반도체 소자에 과전류가 흐르고 있음을 감지하는 과전류 검출신호이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
초기에 도 3 에 도시한 바와같이 펄스폭변조신호(A)와, 상기 펄스폭변조신호(A)를 지연부 (다)를 통해서 임의로 설정된 지연시간(td)동안 지연된 펄스폭변조 신호(Ad)를 로직부(라)에 입력하게 되면 상기 로직부(라)에서는 전력반도체 소자의 구동신호(Y)를 구동부(나)인 포토커플러(PC2)의 포토다이오드에 출력하게 된다. 그러면 상기 구동부(나)의 포토커플러(PC2)의 포토다이오드가 도통되어 포토 트랜지스터를 도통시키므로 구동부(나)로부터 하이신호를 전력반도체소자(IGBT)의 베이스단자에 인가시키게 된다. 따라서, 상기 전력반도체 소자(IGBT)가 도통되므로 전력반도체 소자(IGBT)의 콜렉터 단자에 접속된 전압검출부(가)의 포토커플러(PCI)의 포토다이오드가 도통되어 전압검출부(가)의 출력단으로부터 로우신호인 전압검출신호(Vs)가 출력된다. 이와 같은 로우신호가 로직부(라)에 입력되면, 로직부(라)에서는 입력되는 펄스폭변조신호(A)와 임의로 설정된 지연시간(td)동안 지연된 펄스폭변조 신호(Ad) 및 전압검출신호(Vs)를 임의로 설정된 소정의 논리회로에 의해 연산하여 이 연산된 구동신호(Y)를 구동부(나)에 출력하므로 전력반도체 소자(IGBT)를 스위칭시키게 된다.
한편, 상기와 같이 전력반도체 소자(IGBT)를 스위칭시키는 동안 상기 전력반도체 소자(IGBT)에 과전류가 흘러 콜렉터 단자와 에미터 단자간에 높은 전압이 걸리게 되는 경우 도 3 에 도시한 바와같이 상기 전력반도체 소자(IGBT)의 콜렉터단자에 접속된 전압검출부(가)의 다이오드(D1)에는 역전압이 걸리면서 포토커플러(PC1)의 포토다이오드는 오프상태가 되어 상기 포토커플러(PC1)는 오프상태가 되므로 상기 전압검출부(가)의 전압검출신호(Vs)는 하이신호(5v)가 출력되어 로직부(라)에 입력되게 된다.
따라서 상기 로직부(라)에서는 임의로 설정된 소정의 논리회로에 의하여 상기 전력반도체 소자(IGBT)에 과전류가 흐르는 것으로 인식하여 도 3 에 도시한 바와같이 지연시간(td)만큼 지연된 과전류검출신호(OC)인 로우신호를 출력하는 반면에 상기 입력되는 펄스폭변조신호(A)와 임의로 설정된 지연시간(td)동안 지연된 펄스폭변조 신호(Ad)와를 논리 연산하여 상기 전력반도체 소자의 구동신호(Y)를 하이신호로 출력하여 구동부(나)에 입력하여 상기 전력반도체 소자(IGBT)의 구동을 제한시켜 전력반도체 소자(IGBT)를 과전류로 보호할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 전력반도체 소자에 전압검출기를 접속하여 전력반도체 소자에 걸리는 과전압을 검출하고, 이 검출된 과전압에 대하여 임의로 설정된 소정의 로직부를 통한 논리신호를 상기 전력반도체 소자의 구동부에 인가하여 상기 전력반도체 소자의 구동을 제한하도록 함으로써, 상기 전력반도체 소자를 과전류로 부터 간단하고, 저비용으로 보호할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (1)

  1. 전력변환에 사용되는 전력반도체 소자(IGBT)와,
    상기 전력반도체 소자(IGBT)의 콜렉터 단자에 접속되며, 다이오드(D1), 포토커플러(PC1), 저항(R1)(R2)로 구성되어 전압을 검출하는 전압검출부(가)와,
    상기 전력반도체 소자(IGBT)의 베이스로 구동 및 제한신호를 인가하며, 포토커플러(PC2), 저항(R3)(R4)으로 구성된 구동부(나)와,
    입력되는 PWM신호를 소정 시간 지연시키는 지연부(다)와,
    상기 전압검출부(가)로 부터 검출된 전압검출신호(Vs), 펄스폭 변조신호(A), 상기 지연부(다)에 의해 지연된 구동신호(Ad)를 입력받아 상기 구동부(나)에 논리회로의 논리연산에 따른 구동 및 정지신호(Y)를 보냄과 함께 과전류검출 신호(OC)를 출력하는 로직부(라)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력반도체 소자의 과전류 보호회로.
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KR101294613B1 (ko) * 2011-12-14 2013-08-08 전자부품연구원 Ｐｗｍ 신호 운용 회로 및 신호 제어 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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