KR100320174B1 - 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로 - Google Patents

부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로 Download PDF

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    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/866—Zener diodes

Abstract

본 발명은 부트스트랩 방식 파워소자 구동 아이씨의 초기충전회로에 관한 것으로, 종래에는 마이크로 컴퓨터를 구비하지 않는 부트스트랩 방식의 파워소자를 제어하고자 할 경우 직류 링크 커패시터와 제어측 하이 사이드(high side) 커패시터를 동시에 충전시키거나, 제어측 하이 사이드 커패시터를 먼저 충전시키기 위한 번거로운 과정을 거쳐야 하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 양전원단자와 음전원단자 사이에서 직렬연결되고, 각각 병렬다이오드(D1,D3)를 갖는 제1,제3스위치(S1,S3)와, 각각 병렬다이오드(D2,D4)를 갖고 상기 제1,제3스위치(S1,S3)에 병렬로 연결되는 제2,제4스위치(S2,S4)와, 상기 제2, 제4스위치(S2,S4)에 병렬로 연결되는 직류 링크 커패시터(Cdc)와, 상기 제1,제3스위치의 공통접속점과 상기 제2,제4스위치의 공통접속점에 연결되는 부하 코일(LP)와, 제어용 전원단자(Vcc)에 애노드가 연결된 다이오드(D5)의 캐소드와 상기 제1,제3스위치(S1,S3)의 공통 접속점 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨(10)의 하이 사이드 전원단자(VB)와 접지단자(VS)에 공급하여 고전위측을 구동하도록 하는 하이 사이드 커패시터(CF)와, 제어용 전원단자(Vcc)와 접지측 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨(10)의 로우 사이드 전원단자(Vcc)와 접지단자(VCOM)에 공급하여 저전위측을 구동하도록 하는 로우 사이드 커패시터(CL)와, 상기 하이 사이드 커패시터(CF)와 병렬로 연결되어, 상기 직류 링크 커패시터(Cdc)에 부터 출력되는 전압을 클램핑하여 상기 하이 사이드 커패시터(CF)에서 필요로 하는 전압을 공급하여 주는 제너 다이오드(ZD)와, 상기 제너 다이오드(ZD)의 캐소드와 직류 링크 커패시터(Cdc)의 +단자를 연결하여 주는 저항(RL1)과, 상기 제너 다이오드(ZD)의 애노드와 접지단자를 연결하여 주는 저항(RL2)으로 구성하여, 구동 아이씨(10)를 구동하기 위한 하이 사이드 커패시터(CF)와 로우 사이드 커패시터(CL)의 충전을 직류 링크 커패시터에 공급되는 직류 링크 전압을 이용하여 로우사이드 전력소자를 한번씩 켜줘야 하는 등의 제약을 없애도록 한 것이다.

Description

부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로{INITIAL CHARGING CIRCUIT FOR POWER ELEMENT DRIVE IC OF BOOTSTRAP TYPE}
본 발명은 인버터 등의 전력 전자회로에서, 파워소자를 구동하기 위해 사용하는 부트스트랩 방식의 구동 아이씨(drive IC)를 정상적으로 동작시키기 위한 전원을 간단한 회로를 부가하여 공급할 수 있도록 한 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로에 관한 것으로, 특히 직류 링크 전압의 인가에 관계없이 구동 아이씨에 필요로 하는 전압을 공급하여 구동 아이씨 동작의 신뢰성을 향상시키도록 한 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로에 관한 것이다.
도 1은 종래 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기전원 조절회로도로서, 이에 도시된 바와같이, 양전원단자와 음전원단자 사이에서 직렬연결되고, 각각 병렬다이오드(D1,D3)를 갖는 제1,제3스위치(S1,S3)와, 각각 병렬다이오드(D2,D4)를 갖고 상기 제1,제3스위치(S1,S3)에 병렬로 연결되는 제2,제4스위치(S2,S4)와, 상기 제2, 제4스위치(S2,S4)에 병렬로 연결되는 직류 링크 커패시터(Cdc)와, 상기 제1,제3스위치(S1,S3)의 공통접속점과 상기 제2,제4스위치(S2,S4)의 공통접속점에 연결되는 부하 코일(LP)과, 제어용 전원단자(Vcc)에 애노드가 연결된 다이오드(D5)의 캐소드와 상기 제1,제3스위치(S1,S3)의 공통 접속점 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨(10)의 하이 사이드 전원단자(VB)와 접지단자(VS)에 공급하여 고전위측을 구동하도록 하는 하이 사이드 커패시터(CF)와, 제어용 전원단자(Vcc)와 접지측 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨(10)의 로우 사이드 전원단자(Vcc)와 접지단자(VCOM)에 공급하여 저전위측을 구동하도록 하는 로우 사이드 커패시터(CL)로 구성된다.
이와같이 구성된 종래 기술에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
하이 사이드 커패시터(CF)와 로우 사이드 커패시터(CL)는 구동 아이씨(10)의 고전위측과 저전위측을 각각 구동하는데 필요한 것으로, 상기 하이 사이드 커패시터(CF)와 로우 사이드 커패시터(CL)가 충전되어 있는 상태에서만 상기 구동 아이씨(10)가 정상동작하게 된다.
상기 하이 사이드 커패시터(CF)가 충전되는 방법은 제어용 전원단자(Vcc)에서 출력되는 전압이 다이오드(D5)를 통해 상기 하이 사이드 커패시터(CF)에 충전되고, 이 충전된 전압은 제1스위치(S1)에 병렬로 연결된 역병렬 다이오드(D1)를 거쳐 직류 링크 커패시터(Cdc)를 통해 접지(ground)측으로 연결되는 통로로 충전된다.
그리고 상기 로우 사이드 커패시터(CL)가 충전되는 방법은 제어용 전원단자(Vcc)에서 출력되는 전압이 상기 로우 사이드 커패시터(CL)를 통하여 접지측으로 연결되는 통로로 충전된다.
이와같은 방법에 의해 하이 사이드 커패시터(CF)와 로우 사이드 커패시터(CL)가 각각 충전되면, 구동 아이씨(10)는 고전위측과 저전위측을 구동시킨다.
그런데 이 회로에 220V의 파워를 공급하게 되면, 파워 공급과 동시에 300V의 직류 링크 전압(Vdc)이 직류 링크 커패시터(Cdc)에 충전시킨다.
이렇게 직류 링크 커패시터(Cdc)에 충전된 전압이 하이 사이드 커패시터(CF)에 충전된 전압보다 높게 되면, 전압이 역으로 걸려 충전할 수 없게 된다.
이를 해결하기 위하여 미도시된 마이크로 컴퓨터에서 제3스위치(S3)를 온시켜준다.
그러면 상기 직류 링크 커패시터(Cdc)에 충전된 전압과 관계없이 하이 사이드 커패시터(CF)는 제어용 전원단자(Vcc)에서 출력된 전압이 다이오드(D5), 커패시터(CF)와 스위치(S3)를 통하여 접지측으로 연결되는 통로를 통하여 충전된다.
따라서 하이 사이드 커패시터(CF)와 로우 사이드 커패시터(CL)가 충전상태이므로, 구동 아이씨(10)가 정상동작하여 파워소자 구동아이씨의 고전위측과 저전위측을 구동시킨다.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서, 부트스트랩 방식의 파워소자 구동아이씨 제어시 마이크로 컴퓨터가 구비되어 있는 것은 상관없으나 마이크로 컴퓨터가 구비되어 있지 않은 경우 스위치가 제어를 받지 못하여 직류 링크 커패시터의 충전이 제어측의 하이 사이드 커패시터보다 먼저 이루어지게 되는데, 이를 방지하여 제어측의 하이 사이드 커패시터를 먼저 충전시키거나 직류 링크 커패시터와 제어측 하이 사이드 커패시터와 동시에 충전시키기 위한 동작이 아주 어렵고, 번거로운 과정을 거쳐야 하는 문제점이 있다.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 구동 아이씨를 제어하기 위한 하이 사이드 커패시터를 먼저 충전시키기 위한 제약을 없애는 간단한 회로를 부가한 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 회로를 부가하여 하이 사이드 커패시터가 직류 링크 전압보다 먼저 들어오도록 할 필요를 없도록 하여 동작의 신뢰성을 향상시키도록 한 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로를 제공함에 있다.
도 1은 종래 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기전원 조절회로도.
도 2는 본 발명 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
10 : 구동 아이씨 Cdc: 직류 링크 커패시터
CF: 하이 사이드 커패시터 CL: 로우 사이드 커패시터
D1-D4 : 역병렬 다이오드 ZD : 제너 다이오드
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양전원단자와 음전원단자 사이에서 직렬연결되고, 각각 병렬다이오드를 갖는 제1,제3스위치와, 각각 병렬다이오드를 갖고 상기 제1,제3스위치에 병렬로 연결되는 제2,제4스위치와, 상기 제2, 제4스위치에 병렬로 연결되는 직류 링크 커패시터와, 상기 제1,제3스위치의 공통접속점과 상기 제2,제4스위치의 공통접속점에 연결되는 부하 코일과, 제어용 전원단자에 애노드가 연결된 다이오드의 캐소드와 상기 제1,제3스위치의 공통 접속점 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨의 하이 사이드 전원단자와 접지단자에 공급하여 고전위측을 구동하도록 하는 하이 사이드 커패시터와, 제어용 전원단자와 접지측 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨의 로우 사이드 전원단자와 접지단자에 공급하여 저전위측을 구동하도록 하는 로우 사이드 커패시터로 구성된 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기전원 조절회로에 있어서, 상기 하이 사이드 커패시터와 병렬로 연결되어 상기 직류 링크 커패시터에 부터 출력되는 전압을 클램핑하여 상기 하이 사이드 커패시터에서 필요로 하는 전압을 공급하여 주는 제너 다이오드와, 상기 제너 다이오드의 캐소드와 직류 링크 커패시터의 +단자를 연결하여 주는 저항과, 상기 제너 다이오드의 애노드와 접지단자를 연결하여 주는 저항으로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로도로서, 이에 도시한 바와같이 양전원단자와 음전원단자 사이에서 직렬연결되고, 각각 병렬다이오드(D1,D3)를 갖는 제1,제3스위치(S1,S3)와, 각각 병렬다이오드(D2,D4)를 갖고 상기 제1,제3스위치(S1,S3)에 병렬로 연결되는 제2,제4스위치(S2,S4)와, 상기 제2, 제4스위치(S2,S4)에 병렬로 연결되는 직류 링크 커패시터(Cdc)와, 상기 제1,제3스위치(S1, S3)의 공통접속점과 상기 제2,제4스위치(S2, S4)의 공통접속점에 연결되는 부하 코일(LP)과, 제어용 전원단자(Vcc)에 캐소드가 연결된 다이오드(D5)의 애노드와 상기 제1,제3스위치(S1,S3)의 공통 접속점 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨(10)의 하이 사이드 전원단자(VB)와 접지단자(VS)에 공급하여 고전위측을 구동하도록 하는 하이 사이드 커패시터(CF)와, 제어용 전원단자(Vcc)와 접지측 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨(10)의 로우 사이드 전원단자(Vcc)와 접지단자(VCOM)에 공급하여 저전위측을 구동하도록 하는 로우 사이드 커패시터(CL)와, 상기 하이 사이드 커패시터(CF)와 병렬로 연결되어 상기 직류 링크 커패시터(Cdc)에 부터 출력되는 전압을 클램핑하여 상기 하이 사이드 커패시터(CF)에서 필요로 하는 전압을 공급하여 주는 제너 다이오드(ZD)와, 상기 제너 다이오드(ZD)의 캐소드와 직류 링크 커패시터(Cdc)의 +단자를 연결하여 주는 저항(RL1)과, 상기 제너 다이오드(ZD)의 애노드와 접지단자를 연결하여 주는 저항(RL2)으로 구성한다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
하이 사이드 커패시터(CF)와 로우 사이드 커패시터(CL)는 구동 아이씨(10)의 고전위측과 저전위측을 각각 구동하는데 필요한 것으로, 상기 하이 사이드 커패시터(CF)와 로우 사이드 커패시터(CL)가 충전되어 있는 상태에서만 상기 구동 아이씨(10)가 정상동작하게 된다.
220V의 파워 인가시 300V의 직류전압(Vdc)이 직류 링크 커패시터(Cdc)에 전달되어 충전된다.
이렇게 충전되는 직류전압(Vdc)은 저항(RL1), 제너 다이오드(ZD) 및 저항(RL2)을 통하여 접지측으로 연결되는 경로로 전달된다.
그러면 상기 제너 다이오드(ZD)는 하이 사이드 커패시터(CF)에서 필요로 하는 전압만큼 클램핑한다.
따라서 상기 하이 사이드 커패시터(CF)에서는 필요한 만큼의 전압이 충전된다.
이때 로우 사이드 커패시터(CL)에서의 충전은 제어용 전원단자(Vcc)에서 출력되는 전압이 상기 로우 사이드 커패시터(CL)를 통하여 접지측으로 연결되는 통로로 충전된다.
따라서 하이 사이드 커패시터(CF)는 제너 다이오드(ZD)에 의해, 로우 사이드 커패시터(CL)는 제어용 전원단자(Vcc)에 의해 제공되는 전압에 의해 충전상태가 된다.
상기 하이 사이드 커패시터(CF)와 로우 사이드 커패시터(CL)가 충전상태이므로, 구동 아이씨(10)가 정상동작하여 파워소자 구동아이씨의 고전위측과 저전위측을 구동시킨다.
결국 상기 하이 사이드 커패시터(CF)는 직류 링크 커패시터(Cdc)에 공급되는 직류 링크 전압(Vdc)보다 제어용 전원단자(Vcc)로 부터 전압을 먼저 받아 충전할 필요가 없어진다.
따라서, 본 발명은 구동 아이씨를 구동하기 위한 하이 사이드 커패시터(CF)와 로우 사이드 커패시터(CL)의 충전을 직류 링크 커패시터에 공급되는 직류 링크 전압보다 먼저 들어오게 하는 제약을 없앰으로써, 동작의 신뢰성을 향상시키고, 간단한 회로로 사용자의 번거로움을 해소토록 한 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 양전원단자와 음전원단자 사이에서 직렬연결되고, 각각 병렬다이오드(D1,D3)를 갖는 제1,제3스위치(S1,S3)와, 각각 병렬다이오드(D2,D4)를 갖고 상기 제1,제3스위치(S1,S3)에 병렬로 연결되는 제2,제4스위치(S2,S4)와, 상기 제2, 제4스위치(S2,S4)에 병렬로 연결되는 직류 링크 커패시터(Cdc)와, 상기 제1,제3스위치(S1, S3)의 공통접속점과 상기 제2,제4스위치(S2, S4)의 공통접속점에 연결되는 부하 코일(LP)과, 제어용 전원단자(Vcc)에 캐소드가 연결된 다이오드(D5)의 애노드와 상기 제1,제3스위치(S1,S3)의 공통 접속점 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨(10)의 하이 사이드 전원단자(VB)와 접지단자(VS)에 공급하여 고전위측을 구동하도록 하는 하이 사이드 커패시터(VF)와, 제어용 전원단자(Vcc)와 접지측 사이에 위치하여 충전된 전압을 상기 구동 아이씨(10)의 로우 사이드 전원단자(Vcc)와 접지단자(VCOM)에 공급하여 저전위측을 구동하도록 하는 로우 사이드 커패시터(CL)로 구성된 부트스트랩방식 파워소자 구동아이씨의 초기전원 조절회로에 있어서, 상기 하이 사이드 커패시터(CF)와 병렬로 연결되어 상기 직류 링크 커패시터(Cdc)로 부터 출력되는 전압을 클램핑하여 상기 하이 사이드 커패시터(CF)에서 필요로 하는 전압을 공급하여 주는 제너 다이오드(ZD)와, 상기 제너 다이오드(ZD)의 캐소드와 상기 직류 링크 커패시터(Cdc)의 +단자를 연결하여 주는 저항(RL1)과, 상기 제너 다이오드(ZD)의 애노드와 접지단자를 연결하여 주는 저항(RL2)으로 구성된 것을 특징으로 하는 부트스트랩 방식 파워소자 구동아이씨의 초기충전회로.
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