KR100274459B1

KR100274459B1 - 인버터의 과전류 검출회로

Info

Publication number: KR100274459B1
Application number: KR1019980021975A
Authority: KR
Inventors: 이상균
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR20000001632A

Abstract

본 발명은 파워 디바이스에 흐르는 전류를 검출함에 있어서 노이즈에 대한 강인성을 갖도록 함과 동시에 검출 정보를 마이컴으로 입력하여 시스템의 제어성 및 안정성이 향상되도록 한 인버터의 과전류 검출회로에 관한 것이다.

이러한 본 발명은, IGBT(1)의 이미터단에 연결된 과전류 검출 저항(2)과, 상기 과전류 검출 저항(2)에 의하여 발생된 전압에서 저항(111) 및 콘덴서(112)를 통하여 노이즈를 제거하는 RC 필터부(110)와, 상기 RC 필터부(110)의 출력 전압값을 마이컴(도시 생략됨)의 A/D 포트로 직접 입력함과 동시에 자체 시간 응답 특성에 의하여 시간 지연하는 비반전 증폭부(120)와, 상기 IGBT(1)의 피크 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압1과 상기 RC 필터부(110)의 출력 전압을 비교하는 제 1 비교기(3)와, 상기 비반전 증폭부(120)를 통하여 시간 지연된 상기 RC 필터부(110)의 출력 전압과 상기 IGBT(1)의 지속적인 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압2를 비교하는 제 2 비교기(4)와, 상기 제 1,2 비교기(3,4)의 출력 신호와 마이컴(도시 생략됨)으로부터 IGBT 구동신호를 입력받아 논리 연산을 통하여 상기 IGBT(1)의 구동을 결정하는 논리회로(6)로 구성된다.

Description

인버터의 과전류 검출회로

본 발명은 인버터의 과전류 검출회로에 관한 것으로, 특히 파워 디바이스에 흐르는 전류를 검출함에 있어서 노이즈에 대한 강인성을 갖도록 함과 동시에 검출 정보를 마이컴으로 입력하여 시스템의 제어성 및 안정성이 향상되도록 한 인버터의 과전류 검출회로에 관한 것이다.

일반적으로 인버터 회로를 적용하는 조리기기 등의 가전제품에는 파워 디바이스로 주로 IGBT가 사용되는데, 이러한 IGBT를 사용한 인버터 회로에서 종래의 과전류 검출회로를 도 1의 회로도에 나타내었다.

도시된 바와 같이 종래의 과전류 검출회로는, IGBT(1)의 이미터단에 연결된 과전류 검출 저항(2)과, 상기 IGBT(1)의 피크 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압1과 상기 과전류 검출 저항(2)에 의하여 발생된 전압을 비교하는 제 1 비교기(3)와, 상기 IGBT(1)의 지속적인 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압2와 상기 과전류 검출 저항(2)에 의하여 발생된 전압을 비교하는 제 2 비교기(4)와, 상기 제 2 비교기(4)의 출력 신호가 기 설정된 일정시간 동안 지속되는 가를 판별하는 시간 지연회로(5)와, 상기 제 1 비교기(3) 및 시간 지연회로(5)의 출력 신호와 마이컴(도시 생략됨)으로부터 IGBT 구동신호를 입력받아 논리 연산을 통하여 상기 IGBT(1)의 구동을 결정하는 논리회로(6)로 구성되어져 있다.

도면 중 미설명 부호 7은 버퍼이다.

이와 같이 구성된 종래 과전류 검출회로의 동작을 첨부한 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 과전류 검출 저항(2)에 전류가 흐르면 전압이 발생하고, 발생된 전압은 제 1,2 비교기(3,4)의 (+)단에 각각 입력된다.

그러면, 제 1 비교기(3)는 (-)단으로 입력되는 기준전압1 즉, IGBT(1)의 피크 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 전압과 (+)단으로 입력되는 전압을 비교하여 과전류를 검출한다.

그리고, 제 2 비교기(4)는 (-)단으로 입력되는 기준전압2 즉, IGBT(1)의 지속적인 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 전압과 (+)단으로 입력되는 전압을 비교하여 과전류를 검출한다.

즉, IGBT(1)를 보다 안정적으로 보호하기 위하여 과전류 비교 레벨을 피크 전류와 지속 전류로 나누어 2레벨로 비교하는 것이다.

이때, 피크 전압을 비교하는 제 1 비교기(3)의 출력 신호는 시간 지연 없이 논리회로(6)로 직접 전달하고, 지속 전류를 비교하는 제 2 비교기(4)의 출력 신호는 시간 지연회로(5)를 통하여 논리회로(6)로 전달한다.

그러면, 시간 지연회로(5)는 제 2 비교기(4)의 출력 신호를 기 설정된 일정시간 동안 지연하여 제 2 비교기(4)를 통하여 검출된 과전류 상태가 일정시간 동안 지속되는 가를 판별하는 것이다.

다음으로, 논리회로(6)는 제 1 비교기(3) 및 시간 지연회로(5)의 출력 신호 즉, 과전류 검출 신호와 마이컴(도시 생략됨)의 IGBT 구동신호를 입력받고, 적절한 논리 연산을 통하여 IGBT(1)의 온/오프 시기를 결정함으로서 IGBT(1)가 과전류에 의하여 파손되는 것을 방지한다.

이와 같은, 종래의 과전류 검출회로에 의한 과전류 검출과정을 도 2에 도시한 과전류 검출 신호 파형도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

여기서, Ic1은 피크 전류 레벨로서 제 1 비교기(3)의 (-)단으로 입력되는 기준전압1이고, Ic2는 설정된 시간 이상의 지속적인 전류에 대한 레벨로서 제 2 비교기(4)의 (-)단으로 입력되는 기준전압2이다.

먼저, T1∼T3 구간에서 IGBT(1)에 흐르는 전류치가 Ic2를 넘으면 제 2 비교기(4)가 동작하여 이러한 과전류를 검출한다.

그러면, 시간 지연회로(5)가 T1∼T2 구간(ΔT1) 이상 동안 과전류가 검출됨을 판별하고, 논리회로(6)가 T2∼T3 구간 동안 IGBT(1)가 구동되지 않도록 하여 파손을 방지하는 것이다.

그리고, T4∼T5 구간에서는 IGBT(1)에 흐르는 전류치가 Ic1을 넘으면 제 1 비교기(3)가 동작하여 이러한 과전류를 검출하고, 논리회로(6)가 T4∼T5 구간 동안 IGBT(1)가 구동되지 않도록 하여 파손을 방지하는 것이다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 과전류 검출회로는 하드웨어 자체적으로 가지고 있는 보호 기능이므로, 시스템의 입장에서 제어를 하는 세트(set)는 IGBT(1)가 동작을 안할 경우 피크치 값에 의한 보호 동작인지 아니면 지속적인 전류에 의한 보호 동작인지에 대한 정보를 전혀 가질 수 없으므로 보다 안정적인 제어를 할 수 없었다.

또한, 과전류가 과전류 검출 저항(2)에 흐르면 그 때의 전압을 감지하므로, 실질적인 전류값이 아닌 순간적인 피크 노이즈 등에 대해서도 제 1 비교기(3)가 동작하게 되어, 도 2의 T4∼T5 구간에서는 오동작될 수 있는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 과전류 검출 저항에 대해 RC 필터를 설계하여 노이즈에 대한 강인성을 가지도록 하고, 검출한 전류값을 마이컴의 A/D 포트에 직접 입력하여 세트를 제어함에 있어 제어성이 향상될 수 있도록 하며, 증폭기를 사용하여 소자 자체의 응답 특성을 이용하여 회로를 설계함으로서 안정성이 향상되게 하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 파워 디바이스에 연결된 과전류 검출 저항과, 이 과전류 검출 저항에 의하여 발생된 전압에서 노이즈를 제거하는 RC 필터부와, 이 RC 필터부의 출력 전압값을 마이컴으로 입력함과 동시에 자체 시간 응답 특성에 의하여 시간 지연하는 비반전 증폭부와, 파워 디바이스의 피크 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압과 RC 필터부의 출력 전압을 비교하여 과전류를 검출하는 제 1 비교기와, 비반전 증폭부를 통하여 시간 지연된 RC 필터부의 출력 전압과 파워 디바이스의 지속적인 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압를 비교하여 과전류를 검출하는 제 2 비교기로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래 인버터의 과전류 검출회로도.

도 2는 도 1에 도시된 회로의 과전류 검출 신호 파형도

도 3은 본 발명에 의한 인버터의 과전류 검출회로도.

도 4는 도 3에 도시된 회로의 과전류 검출 신호 파형도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

110 : RC 필터부 120 : 비반전 증폭부

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 인버터의 과전류 검출 회로도를 나타낸 것으로서, IGBT(1)의 이미터단에 연결된 과전류 검출 저항(2)과, 상기 과전류 검출 저항(2)에 의하여 발생된 전압에서 저항(111) 및 콘덴서(112)를 통하여 노이즈를 제거하는 RC 필터부(110)와, 상기 RC 필터부(110)의 출력 전압값을 마이컴(도시 생략됨)의 A/D 포트로 직접 입력함과 동시에 자체 시간 응답 특성에 의하여 시간 지연하는 비반전 증폭부(120)와, 상기 IGBT(1)의 피크 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압1과 상기 RC 필터부(110)의 출력 전압을 비교하는 제 1 비교기(3)와, 상기 비반전 증폭부(120)를 통하여 시간 지연된 상기 RC 필터부(110)의 출력 전압과 상기 IGBT(1)의 지속적인 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압2를 비교하는 제 2 비교기(4)와, 상기 제 1,2 비교기(3,4)의 출력 신호와 마이컴(도시 생략됨)으로부터 IGBT 구동신호를 입력받아 논리 연산을 통하여 상기 IGBT(1)의 구동을 결정하는 논리회로(6)로 구성되어져 있다.

상기 비반전 증폭부(120)는 연산 증폭기(121)의 비반전(+)단에 상기 RC 필터부(110)의 출력측을 연결함과 아울러 (-)단에 두 저항(122,123)을 연결하여 출력값을 마이컴의 A/D 포트로 직접 궤환하도록 구성되어져 있다.

도면 중 미설명 부호 7은 버퍼이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 과전류 검출 저항(2)에 전류가 흘러서 발생된 전압이 RC 필터부(110)로 입력되면, 이 RC 필터부(110)의 저항(111) 및 콘덴서(112)를 통하여 노이즈가 제거된 후 제 1 비교기(3)의 (+)단과 비반전 증폭부(120)내 연산 증폭기(121)의 (+)단에 각각 입력된다.

즉, RC 필터부(110)의 RC 시정수 값에 의한 지연이 발생되므로, 순간적으로 발생하는 노이즈는 이러한 지연의 영향으로 제거되는 것이다.

다음으로, RC 필터부(110)의 RC 시정수 값에 의하여 결정되는 소정 폭을 지닌 피크 전압에 대하여 동작하는 제 1 비교기(3)의 출력 신호는 시간 지연 없이 논리회로(6)로 직접 전달되고, 논리회로(6)는 제 1 비교기(3)의 출력 신호 즉, 과전류 검출 신호와 마이컴(도시 생략됨)의 IGBT 구동신호를 입력받은 후 적절한 논리 연산을 통하여 IGBT(1)의 온/오프 시기를 결정함으로서 IGBT(1)를 과전류로부터 보호한다.

따라서, 도 4의 과전류 검출 신호 파형도를 일예로 설명하면, IGBT(1)에 흐르는 전류치가 Ic1을 넘는 구간은 T4∼T5 및 T6∼T8 구간인데, IGBT(1)에 치명적인 손상을 줄 수 있는 시간폭을 RC 필터부(110)의 시정수 조절을 통하여 ΔT2(T6∼T7)로 설정하면 T7∼T8 구간에서 IGBT(1)의 구동이 방지되나 T4∼T5 및 T6∼T7 구간에서 IGBT(1)는 정상적으로 구동된다.

이때, 일반적인 IGBT가 순간적인 펄스 전류에 대하여 매우 강인한 특성을 가지고 있으므로 ΔT2보다 작은 폭을 가진 과전류는 무시하는 것이 보다 효율적인 것이다.

한편, 과전류 검출 저항(2)에 의한 발생 전압을 RC 필터부(110)를 통하여 연산 증폭기(121)의 (+)단으로 입력받은 비반전 증폭부(120)는 (-)단에 연결된 두 저항(122,123)에 의하여 설정된 소정의 전압증폭도로 입력 전압을 비반전 증폭한 후 마이컴의 A/D 포트와 제 2 비교기(4)의 (+)단으로 출력한다.

즉, 연산 증폭기(121)의 궤환에 따른 자체 시간 응답 특성에 의하여 RC 필터부(110)의 출력 신호가 시간 지연되어 제 2 비교기(4)로 전달되는 것이다.

다음으로, 회로에 흐르는 전류값에 대한 정보를 비반전 증폭부(120)로부터 입력받은 마이컴은 과전류의 레벨을 판별할 수 있으므로 이를 기초로하여 보다 안정적으로 시스템을 제어할 수 있게 된다.

그리고, 제 2 비교기(4)는 (-)단으로 입력되는 기준전압2 즉, IGBT(1)의 지속적인 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 전압과 (+)단으로 입력되는 연산 증폭기(121)의 출력 전압을 비교하여 과전류를 검출한다.

다음으로, 논리회로(6)는 제 2 비교기(4)의 출력 신호 즉, 과전류 검출 신호와 마이컴(도시 생략됨)의 IGBT 구동신호를 입력받은 후 적절한 논리 연산을 통하여 IGBT(1)의 온/오프 시기를 결정함으로서 IGBT(1)가 과전류에 의하여 파손되는 것을 방지한다.

따라서, 도 4의 과전류 검출 신호 파형도를 일예로 설명하면, IGBT(1)에 흐르는 전류치가 Ic2를 넘는 구간이 T1∼T3 구간일 때, 연산 증폭기(121)의 자체 시간 응답 특성에 의하여 ΔT1(T1∼T2) 동안 시간 지연되면 T2∼T3 구간 동안만 IGBT(1)의 구동이 방지되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 RC 필터를 설계하여 노이즈에 대한 강인성을 가지도록 하고, 검출한 전류값을 마이컴으로 직접 입력하여 세트를 제어함에 있어 제어성이 향상될 수 있도록 하며, 증폭기를 사용하여 소자 자체의 응답 특성을 이용하여 회로를 설계함으로서 시스템의 안정성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

파워 디바이스에 연결된 과전류 검출 저항과,

상기 과전류 검출 저항에 의하여 발생된 전압에서 노이즈를 제거하는 RC 필터부와,

상기 RC 필터부의 출력 전압값을 마이컴으로 입력함과 동시에 자체 시간 응답 특성에 의하여 시간 지연하는 비반전 증폭부와,

상기 파워 디바이스의 피크 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압과 상기 RC 필터부의 출력 전압을 비교하여 과전류를 검출하는 제 1 비교기와,

상기 비반전 증폭부를 통하여 시간 지연된 상기 RC 필터부의 출력 전압과 상기 파워 디바이스의 지속적인 전류에 대한 보호를 위하여 기 설정된 기준전압를 비교하여 과전류를 검출하는 제 2 비교기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인버터의 과전류 검출회로.
제 1 항에 있어서,

상기 비반전 증폭부는 상기 RC 필터부의 출력측을 연산 증폭기의 비반전단에 연결하여 출력값을 상기 마이컴의 A/D 포트로 궤환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인버터의 과전류 검출회로.