KR100351297B1 - A drive circuit for semiconductor devices connected in series - Google Patents
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Abstract
본 발명은 직렬 연결된 반도체 소자들의 구동회로에 관한 것으로, 종래에는 직렬 연결된 반도체 소자들을 구동하기 위해서는 n개의 구동회로와 각각에 대한 n개의 독립된 전원을 필요로 함에 따라 n개의 변압기를 설치하여 서로 분리된 n개의 전원을 만들어 반도체 소자들에 공급하였는데, 이와같은 변압기들은 권선을 고압케이블로 감아야 하고 권선간의 간격도 일정거리 이상을 확보해야 하므로 전원이 고압이 될수록 코아의 크기가 커지고, 가격이 상승하는 문제점이 있고, 고압 자체가 반도체 소자의 구동회로에 인가될 수 있기 때문에 구동 전원용의 변압기들은 모두 높은 절연내압으로 설계, 제작되어야 하기 때문에 제작이 어려워지는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 직렬 연결된 n개의 반도체 소자들을 온/오프시키기 위한 구동수단을 포함한 구동회로에 있어서, 상기 구동수단은 입력전원으로 사용하기 위한 하나의 전원과, 상기 전원을 받아 n개의 반도체 소자에 각각 n개의 독립된 전원을 공급하는 변압기와 인덕터 및 캐패시터로 이루어진 n개의 구동부와, 상기 n개 구동부로 1차 전압을 인가하기 위한 스위치로 구성하여, 하나의 전원으로 n개의 독립된 전원을 생성하여 공급하기 위한 n개의 구동회로를 간단하게 구현하여 경제적으로 만들고, 전원전압이 커지고 반도체 소자의 숫자가 늘어나더라도 구동회로 및 전원을 변경할 필요없이 항상 같은 구동회로를 사용할 수 있도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving circuit of semiconductor devices connected in series. In the related art, n driving circuits and n independent power sources for each of them are required to drive series connected semiconductor devices, and n transformers are installed to be separated from each other. N powers were made and supplied to semiconductor devices. These transformers must be wound with high voltage cables and the gaps between the windings must be secured over a certain distance. Therefore, as the power becomes high, the core size increases and the price increases. There is a problem, and since the high voltage itself can be applied to the driving circuit of the semiconductor device, all of the transformers for the driving power supply have a problem of being difficult to manufacture because they have to be designed and manufactured with high insulation breakdown voltage. Accordingly, the present invention provides a driving circuit including a driving means for turning on / off n semiconductor elements connected in series, the driving means being one power source for use as an input power source and receiving the power supply to each of the n semiconductor elements. It is composed of n driving units composed of transformers, inductors, and capacitors for supplying n independent power sources, and switches for applying a primary voltage to the n driving units, thereby generating and supplying n independent power sources with one power source. It is simple to implement n driving circuits economically, and even if the power supply voltage is increased and the number of semiconductor devices increases, the same driving circuit can be always used without changing the driving circuit and the power supply.
Description
본 발명은 고전압의 전원을 부하에 인가하기 위하여 반도체 소자를 직렬로 연결하여 스위칭 동작을 수행하는 회로에 있어서, 각 반도체 소자의 구동전원을 용이하게 만들 수 있도록 한 직렬 연결된 반도체 소자들의 구동회로에 관한 것으로, 특히 구동전원을 만들 수 있는 구동회로를 간단하게 구현할 수 있도록 한 직렬 연결된 반도체 소자들의 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a driving circuit of a series of semiconductor devices connected in series so as to easily drive driving power of each semiconductor device in a circuit in which a semiconductor device is connected in series to apply a high voltage power to a load. In particular, the present invention relates to a driving circuit of a series-connected semiconductor elements that can easily implement a driving circuit that can make a driving power source.
전원을 부하에 자유롭게 인가하기 위한 스위칭 수단으로서, 반도체 소자는 빠른 응답 속도와 반영구적인 수명 등의 장점으로 인하여 널리 사용되고 있다.As switching means for freely applying power to a load, semiconductor devices are widely used due to advantages such as fast response speed and semi-permanent lifetime.
최근 반도체 소자 기술의 발전과 더불어 높은 전압과 전류 정격을 갖는 소자들이 출시되고 있기는 하지만 개별소자의 최대 정격을 초과하는 고압 대용량의 전원을 반도체로 스위칭하기 위해서는 다수의 소자를 직렬 연결하는 것이 불가피하다.In recent years, with the development of semiconductor device technology, devices with high voltage and current ratings have been introduced, but it is inevitable to connect a plurality of devices in series in order to switch high-voltage, high-capacity power supplies exceeding the maximum rating of individual devices to semiconductors. .
이와 같이 직렬 연결하는 반도체 소자들을 동작시키기 위해서는 반드시 구동회로가 필요한데, 반도체 소자를 직렬로 연결할 경우 각 소자에서의 전위가 모두 다르게 되므로 n개의 소자 구동을 위해서는 n개의 구동회로를 필요로 하게 된다.In order to operate the semiconductor devices connected in series as described above, a driving circuit is necessarily required. When the semiconductor devices are connected in series, the potentials of the respective devices are different, and thus, n driving circuits are required to drive the n devices.
소자의 구동에 필요한 전압은 소자에 따라 차이가 있지만 대체로 직류 수~수십 V 정도로써, 직렬 연결의 경우 각 구동회로에서 만들어져야 한다. 직렬 연결되는 소자의 개수가 적을 때는 이를 쉽게 구현할 수 있지만, 스위칭하고자 하는 전원의 용량이 커져서 소자와 구동회로의 갯수가 많아지면 각각의 구동전원을 만드는 것은 매우 번거롭고 복잡한 작업이 된다.The voltage required to drive the device varies from device to device, but is usually in the order of a few DC to several tens of volts. When the number of devices connected in series is small, this can be easily implemented. However, as the capacity of the power supply to be switched increases and the number of devices and driving circuits increases, making each driving power supply is very cumbersome and complicated.
이 중 가장 문제가 되는 것은 직렬 연결된 소자들의 구동전원은 모두 절연되어야 하고, 또한 높은 내전압을 확보해야 하므로 크기가 커지고 제작상의 어려움을 겪게 된다.The most problematic of these is that the driving power of the series-connected devices must be insulated and a high withstand voltage must be secured, resulting in large size and difficulty in manufacturing.
따라서 본 발명은 구동회로 및 구동전원을 작고 경제적으로 만들어, 전원전압이 커지고 반도체 소자의 숫자가 늘어나더라도 구동회로 및 전원을 변경할 필요가 없이 항상 같은 구동회로를 사용할 수 있도록 하는데, 이와 같은 본 발명의 기술구성 및 동작에 대하여는 뒤에 설명하기로 한다.Accordingly, the present invention makes the driving circuit and the driving power source small and economical, so that even if the power supply voltage is increased and the number of semiconductor elements is increased, the same driving circuit can be used at all times without changing the driving circuit and the power source. The technical configuration and operation will be described later.
도 1은 종래 직렬 연결된 반도체 소자들의 구동회로도로서, 이에 도시된 바와 같이, 전원전압단(E)의 양전압 단자와 부하(Z) 사이에 직렬 연결된 복수개의 반도체 소자(S1~Sn)와, 상기 반도체 소자(S1~Sn)들을 동시에 온-오프시키기 위한 구동신호(D1~Dn)를 공급하는 구동부(101~10n)로 구성된다.FIG. 1 is a driving circuit diagram of a semiconductor device connected in series. As shown in FIG. 1, a plurality of semiconductor devices S1 to Sn connected in series between a positive voltage terminal of a power supply voltage terminal E and a load Z, and The driving unit 10 1 to 10n supplies driving signals D1 to Dn for simultaneously turning on and off the semiconductor devices S1 to Sn.
이와 같이 구성된 종래기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the prior art configured as described above is as follows.
직렬 연결된 n개의 반도체 소자(S1~Sn)를 구동하기 위해서는 A1~An과 B1~Bn 사이에 전압을 가하거나 전류를 흘려주어야 하는데, 이 처럼 직렬 연결된 반도체 소자(S1~Sn)의 게이트인 A1~An에 인가되는 구동신호(D1~Dn)의 출력은 B1~Bn을 기준으로 해야 한다.In order to drive n semiconductor elements S1 to Sn connected in series, voltage or current must be applied between A1 to An and B1 to Bn. Thus, A1 to gates of the semiconductor elements S1 to Sn connected in series are applied. The output of the driving signals D1 to Dn applied to An should be based on B1 to Bn.
이와같이 기준이 되는 B1~Bn의 전위는, 반도체 소자 (S1~Sn)가 온될 경우 각 소자의 전압강하로 인하여 모두 달라지게 된다.In this way, the potentials of the reference B1 to Bn are all different due to the voltage drop of each element when the semiconductor elements S1 to Sn are turned on.
따라서 반도체 소자(S1~Sn)로 구동신호(D1~Dn)를 공급하는 구동부(101~10n)가 모두 하나의 구동전원을 사용한다면 다른 전위를 갖는 여러 점들(B1~Bn)을 모두 같은 점(구동전원의 기준점)에 연결하는 결과가 되어 회로 구성 자체가 불가능해진다.Therefore, if the driving units 10 1 to 10n supplying the driving signals D1 to Dn to the semiconductor devices S1 to Sn all use one driving power source, the points B1 to Bn having different potentials are all the same. This results in the connection to the reference point of the drive power supply, making the circuit configuration itself impossible.
그러므로 n개의 반도체 소자를 직렬 연결할 경우, n개의 구동부가 필요하고, 각각에 대한 n개의 독립된 전원이 필요하게 된다.Therefore, when n semiconductor elements are connected in series, n driving units are required, and n independent power supplies for each are required.
따라서 구동부는, 도 2에 도시된 바와 같이, 독립된 전원을 공급하기 위하여 반도체 소자(S1~Sn)의 개수와 같은 n개의 변압기(TR1~TRn)를 설치하여 서로 분리된 n개의 전원을 만든다.Therefore, as shown in FIG. 2, in order to supply independent power sources, the driving unit makes n power sources separated from each other by installing n transformers TR1 to TRn equal to the number of semiconductor elements S1 to Sn.
여기서 변압기(TR)의 구조는, 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 권선(N1)은 고압 케이블로 감고, 2차 권선(N2)은 일반케이블로 감고, 권선간의 간격도 일정거리 이상 확보하여 구성한다.Here, the structure of the transformer TR, as shown in Figure 3, the primary winding (N1) is wound with a high-voltage cable, the secondary winding (N2) is wound with a common cable, the gap between the windings to ensure a certain distance or more Configure.
그리고 구동부에서 변압기(TR)의 2차측은 B1~Bn과 각각 연결되어 있으므로, 변압기(TR)의 절연전압은 전원전압 (E) 이상이 되지 않으면 안된다. 즉, 반도체 소자를 직렬로 구성하여 고압을 스위칭하고자 하는 경우, 고압 자체가 반도체 소자의 구동회로에 인가될 수 있기 때문에 구동 전원용의 변압기(TR1~TRn)는 모두 높은 절연내압으로 설계, 제작되어야 한다.In addition, since the secondary side of the transformer TR is connected to each of B1 to Bn in the driving unit, the insulation voltage of the transformer TR must be equal to or higher than the power supply voltage E. That is, when a semiconductor device is configured in series to switch a high voltage, the high voltage itself can be applied to the driving circuit of the semiconductor device, so all the transformers TR1 to TRn for driving power must be designed and manufactured with high insulation breakdown voltage. .
상기 변압기(TR)에 의해 만들어진 전원들이 도 2에서와 같이 외부신호에 의해 구동신호 발생회로가 B1~Bn을 기준으로 A1~An에 나타나게 되어 반도체 소자(S1~Sn)들의 게이트에 나타나게 되어 그 반도체 소자(S1~Sn)들을 온-오프시킨다.As shown in FIG. 2, the power sources generated by the transformer TR appear in the gates of the semiconductor elements S1 -Sn by the external signal as the driving signal generation circuit appears in A1-An on the basis of B1 -Bn. The elements S1 to Sn are turned on and off.
상기 반도체 소자(S1~Sn)들이 동시에 온 또는 오프됨에 따라 부하(Z)에 연결되는 전원을 온/오프한다.As the semiconductor devices S1 to Sn are turned on or off at the same time, a power source connected to the load Z is turned on / off.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서, 직렬 연결된 반도체 소자들을 구동하기 위해서는 n개의 구동회로와 각각에 대한 n개의 독립된 전원을 필요로 함에 따라 n개의 변압기를 설치하여 서로 분리된 n개의 전원을 만들어 반도체 소자들에 공급하였는데, 이와같은 변압기들은 권선을 고압케이블로 감아야 하고 권선간의 간격도 일정거리 이상을 확보해야 하므로 전원이 고압이 될수록 코아의 크기가 커지고, 가격이 상승하는 문제점이 있고, 고압 자체가 반도체 소자의 구동회로에 인가될 수 있기 때문에 구동 전원용의 변압기들은 모두 높은 절연내압으로 설계, 제작되어야 하고, 이에따라 제작이 어려워지는 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, in order to drive the semiconductor devices connected in series, n drive circuits and n independent power supplies for each are required. Thus, n transformers are installed to make n power sources separated from each other. The transformers were wound on high voltage cables, and the gaps between the windings must be secured over a certain distance. Therefore, as the power is increased, the core size increases and the price increases. Can be applied to the driving circuit of the semiconductor device, all the transformers for the driving power supply must be designed and manufactured with high insulation breakdown voltage, and thus there is a problem in that manufacturing becomes difficult.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 직렬 연결된 반도체 소자들을 구동하기 위한 회로를 간단하게 구현할 수 있도록 한 직렬 연결된 반도체 소자들의 구동회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention to solve the conventional problems as described above is to provide a driving circuit of the series-connected semiconductor elements to simplify the implementation of the circuit for driving the series-connected semiconductor elements.
본 발명의 다른 목적은 전원전압이 커지고 반도체 소자의 숫자가 늘어나더라도 구동회로 및 전원을 변경할 필요없이 항상 일정한 구동회로로 사용할 수 있도록 한 직렬 연결된 반도체 소자들의 구동회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a driving circuit of series-connected semiconductor devices that can be used as a constant driving circuit at all times without changing the driving circuit and the power source even when the power supply voltage increases and the number of semiconductor devices increases.
도 1은 종래 직렬연결된 반도체 소자들의 구동회로도.1 is a driving circuit diagram of a semiconductor device connected in series.
도 2는 도 1에서, 구동회로의 상세도.2 is a detailed view of a driving circuit in FIG.
도 3은 도 2에서, 변압기의 구조도.3 is a structural diagram of a transformer in FIG. 2;
도 4는 본 발명 직렬 연결된 반도체 소자들의 구동회로도.4 is a driving circuit diagram of a semiconductor device of the present invention connected in series.
도 5는 도 4에서, 변압기의 구조도,5 is a structural diagram of a transformer in FIG. 4;
도 6은 리셋권선을 갖는 일반적인 포워드 컨버터 형태의 구동회로도.6 is a drive circuit diagram of a general forward converter type having a reset winding;
도 7은 본 발명 직렬 연결된 반도체 소자들의 구동회로에 대한 일실시예.Figure 7 is an embodiment of a drive circuit of the semiconductor device connected in series.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for the main parts of the drawing *****
100 : 구동부 SW : 스위치100: driver SW: switch
TR : 변압기 N1 : 1차 권선TR: Transformer N1: Primary winding
N2 : 2차 권선 N3 : 리셋권선N2: Secondary winding N3: Reset winding
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직렬 연결된 n개의 반도체 소자들에 구동신호를 공급하여 동시에 온/오프시켜 부하에 연결되는 전원을 온/오프시키도록 하는 구동수단을 포함한 구동회로에 있어서, 상기 구동수단은 입력전원으로 사용하기 위한 하나의 전원과, 상기 전원을 받아 n개의 반도체 소자에 각각 n개의 독립된 전원을 공급하는 n개의 구동부와, 상기 n개 구동부로 1차 전압을 인가하기 위한 스위치로 구성한 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a driving circuit including driving means for supplying driving signals to n semiconductor elements connected in series to simultaneously turn on / off power to be connected to a load. The means is composed of one power source for use as an input power source, n driving units receiving the power and supplying n independent power sources to n semiconductor elements, respectively, and a switch for applying a primary voltage to the n driving units. It is characterized by.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
도 4는 본 발명 직렬 연결된 반도체 소자들의 구동회로에 대한 상세도로서, 이에 도시한 바와 같이, 직렬 연결된 n개의 반도체 소자들에 구동신호를 공급하여 동시에 온/오프시켜 부하에 연결되는 전원을 온/오프시키도록 하는 구동수단을 포함한 구동회로에 있어서, 상기 구동수단은 입력전원으로 사용하기 위한 하나의 전원(Vdc)과, 상기 전원(Vdc)을 받아 n개의 반도체 소자에 각각 n개의 독립된 전원을 공급하는 변압기(TR)와 인덕터 및 캐패시터로 이루어진 n개의 구동부(1001~100n)와, 상기 n개 구동부(1001~100n)로 1차 전압을 인가하기 위한 스위치(SW1)로 구성한다.FIG. 4 is a detailed view illustrating a driving circuit of a semiconductor device connected in series, as shown in FIG. In a driving circuit including a driving means for turning off, the driving means receives one power source (Vdc) for use as an input power source and the power source (Vdc) and supplies n independent power sources to n semiconductor elements, respectively. And n drivers 100 1 to 100 n each consisting of a transformer TR, an inductor, and a capacitor, and a switch SW1 for applying a primary voltage to the n drivers 100 1 to 100 n.
상기에서 구동부(1001)는, 변압기(TR1)의 2차측에서 전압을 유기하는 2차권선과, 상기 2차권선의 양전압단자(P1)에 직렬로 순차 연결되는 순방향 다이오드(D11) 및 인덕터(L1)와, 상기 순방향 다이오드(D11) 및 인덕터(L1)와 각각 병렬연결되는 역방향 다이오드(D21) 및 캐패시터(C1)와, 상기 변압기(TR1)의 2차측에 설치되어 양전압단자는 2차권선의 음전압단자에 연결하고, 음전압단자는 상기 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)의 접속점에 연결하는 리셋권선(Nr1)과, 상기 리셋권선(Nr1)의 음전압단자에 연결되는 환류 다이오드(D31)로 구성한다.In the above, the driving unit 100 1 includes a secondary winding for inducing a voltage on the secondary side of the transformer TR1, and a forward diode D11 and an inductor sequentially connected in series to the positive voltage terminal P1 of the secondary winding. L1, a reverse diode D21 and a capacitor C1 connected in parallel with the forward diode D11 and the inductor L1, respectively, and on the secondary side of the transformer TR1, so that the positive voltage terminal A negative voltage terminal connected to the negative voltage terminal of the winding, the negative voltage terminal connected to the connection point of the inductor (L1) and the capacitor (C1) reset winding (Nr1), the reflux diode connected to the negative voltage terminal of the reset winding (Nr1) It consists of (D31).
상기 변압기(TR)는, 도 5에 도시한 바와 같이, n개의 반도체 소자에 대응되게 n개의 링 코아를 설치하고, 상기 링 코아에 권선을 감아 2차측으로 형성하고, 상기에서 설치된 n개의 링 코아를 하나의 권선으로 관통하여 1차측을 형성하여 구성한다.As shown in FIG. 5, the transformer TR is provided with n ring cores corresponding to n semiconductor elements, wound around the ring cores, and is wound on a secondary side to form n ring cores. It is constructed by forming a primary side by penetrating through one winding.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.
도 1에 도시한 바와 같이, 직렬 연결된 n개의 반도체 소자(S1~Sn)를 구동하기 위해서는 A1~An과 B1~Bn 사이에 전압을 가하거나 전류를 흘려주어야 하는데, 이 처럼 직렬 연결된 반도체 소자(S1~Sn)의 게이트인 A1~An에 인가되는 구동신호(D1~Dn)의 출력은 B1~Bn을 기준으로 해야 한다.As shown in FIG. 1, in order to drive n semiconductor devices S1 to Sn connected in series, a voltage or a current must be applied between A1 to An and B1 to Bn. The output of the driving signals D1 to Dn applied to the gates A1 to An of ˜Sn) should be based on B1 to Bn.
이와같이 기준이 되는 B1~Bn의 전위는, 반도체 소자 (S1~Sn)가 온될 경우 각 소자의 전압강하로 인하여 모두 달라지게 된다.In this way, the potentials of the reference B1 to Bn are all different due to the voltage drop of each element when the semiconductor elements S1 to Sn are turned on.
그러므로 반도체 소자(S1~Sn)로 구동신호(D1~Dn)를 공급하는 n개의 구동부가 필요하고, 상기 n개의 구동부는 n개의 독립된 전원을 반도체 소자로 공급해야 한다.Therefore, n driving units for supplying driving signals D1 to Dn to the semiconductor elements S1 to Sn are required, and the n driving units must supply n independent power sources to the semiconductor elements.
따라서 본 발명은 하나의 구동전원으로 n개의 독립된 전원을 공급하기 위한 n개의 구동부(1001~100n)를 구현한다.Therefore, the present invention implements n driving units 100 1 to 100 n for supplying n independent power sources to one driving power source.
그러면 상기 n개의 구동부(1001~100n)를 설명하기에 앞에서, 구동부에서 전원을 공급하기 위한 변압기(TR1~TRn)의 구조에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Then, before describing the n driving units 100 1 to 100n, the structure of the transformers TR1 to TRn for supplying power from the driving unit is as follows.
상기 변압기(TR1~TRn)의 구조는, 도 5에 도시한 바와 같이, n개의 반도체 소자(S1~Sn)에 대응되게 n개의 링 코아를 설치하고, 그 설치된 링 코아에 권선을 감아 변압기의 2차측을 형성한다.As shown in Fig. 5, the structures of the transformers TR1 to TRn are provided with n ring cores corresponding to the n semiconductor elements S1 to Sn, and the windings are wound around the installed ring cores to form two transformers. Form the vehicle side.
그리고, 상기 변압기(TR)의 1차측은 하나의 권선으로 n개의 링 코아를 관통하여 1턴으로 1차측을 형성한다.The primary side of the transformer TR penetrates n ring cores with one winding to form the primary side with one turn.
이때 1차 권선으로 스위칭하고자 하는 전원전압 (E) 이상의 절연전압을 갖는 고압케이블을 사용하기만 하면 반도체 소자(S1~Sn)의 B1~Bn에 전원전압 (E)이 인가되어도 변압기(TR1~TRn)의 1,2차간 절연은 파괴되지 않는다.At this time, if only a high voltage cable having an insulation voltage higher than the power voltage E to be switched to the primary winding is used, the transformers TR1 to TRn may be applied even when the power voltage E is applied to B1 to Bn of the semiconductor devices S1 to Sn. The primary and secondary insulation of) is not destroyed.
이와같이 1차측과 2차측을 형성한 변압기를 n개의 구동부(1001~100n)에 적용한다.In this way, the transformer having the primary side and the secondary side is applied to the n driving units 100 1 to 100 n.
도 6은 리셋권선을 갖는 일반적인 포워드 컨버터 형태의 구동부를 보여주는 회로도로서, 이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a general forward converter type driver having a reset winding. The operation thereof is as follows.
스위치(SW1)가 온되면 1차권선(N1)을 통해 전류가 흐름에 따라 2차권선(N2)에 전압이 유기되고 이에따라 다이오드(D1)가 순방향 바이어스로 도통되고, 다이오드(D2)는 역방향 전압이 걸려 차단된다.When the switch SW1 is turned on, as the current flows through the primary winding N1, a voltage is induced in the secondary winding N2, whereby the diode D1 conducts with a forward bias, and the diode D2 has a reverse voltage. It is blocked hanging.
따라서 입력으로부터의 전류는 변압기를 통하여 출력측으로 전달되며, 인덕터(L)에는 에너지가 축적된다.Therefore, the current from the input is transmitted to the output side through the transformer, energy is stored in the inductor (L).
다음에 스위치(SW1)가 오프되면 1차권선(N1)을 통해 전류가 흐르지 않게됨에 따라 2차권선(N2)에는 전압이 유기되지 않는다. 따라서 다이오드(D1)는 역바이어스가 되어 차단되고 인덕터(L)에 축적된 에너지는 캐패시터(C)와 환류 다이오드(D2)를 통해 환류되면서 출력측으로 방출된다.Next, when the switch SW1 is turned off, no current flows through the secondary winding N2 as no current flows through the primary winding N1. Therefore, the diode D1 is blocked by reverse bias, and the energy accumulated in the inductor L is discharged to the output side while being refluxed through the capacitor C and the reflux diode D2.
이때 리셋권선(N3)과 환류다이오드(D3)는 인덕터(L)에 축적된 에너지를 방출한다.At this time, the reset winding N3 and the flyback diode D3 emit energy stored in the inductor L.
본 발명은 도 6에서와 같이 동작하는 포워드 컨버터를 응용한다.The present invention applies a forward converter operating as shown in FIG.
그러면 링 코아를 갖는 변압기와 포워드 컨버터를 응용한 본 발명의 동작과정에 대하여 도 4에 의거하여 살펴보면, 먼저 스위치(SW1)가 온되면 하나의 구동전원(Vdc)으로부터 변압기(TR1~TRn)의 1차권선에 1차전압이 인가된다.Then, referring to FIG. 4, the operation process of the present invention applying a transformer having a ring core and a forward converter will be described. First, when the switch SW1 is turned on, one of the transformers TR1 to TRn from one driving power source Vdc is applied. Primary voltage is applied to the primary winding.
상기 1차권선에 인가된 1차전원에 의해 변압기(TR1~TRn)에 전류가 흐르게 되고, 이에따라 변압기(TR1~TRn)의 2차권선과 리셋권선(Nr1~Nrn)에 2차전압이 각각 유기된다.The current flows through the transformers TR1 to TRn by the primary power applied to the primary windings. Accordingly, secondary voltages are induced to the secondary windings of the transformers TR1 to TRn and the reset windings Nr1 to Nrn, respectively. do.
따라서 순방향 다이오드(D11~D1n)는 순방향 바이어스로 도통되여 인덕터(L1~Ln)에 에너지를 축적하고, 역방향 다이오드(D21~D2n)에는 역방향 전압이 걸려 차단된다.Therefore, the forward diodes D11 to D1n are conducted with the forward bias to accumulate energy in the inductors L1 to Ln, and the reverse diodes D21 to D2n are blocked due to the reverse voltage.
이때 리셋권선(Nr1~Nrn)에 전압이 유기되나 역방향 다이오드(D21~D2n)가 차단됨에 따라 전류가 흐르지 않게 된다.At this time, the voltage is induced in the reset windings Nr1 to Nrn, but as the reverse diodes D21 to D2n are blocked, no current flows.
결국, 입력전원이 공급됨에 따라 변압기(TR1~TRn)를 통해 흐르는 전류는 구동부(1001~100n)를 거쳐 출력측으로 전달되고, 인덕터(L1~Ln)에는 에너지가 축적된다.As a result, as the input power is supplied, the current flowing through the transformers TR1 to TRn is transferred to the output side through the driving units 100 1 to 100n, and energy is accumulated in the inductors L1 to Ln.
다음에 스위치(SW1)가 오프되면, 하나의 구동전원(Vdc)으로부터 변압기(TR1~TRn)의 1차권선으로의 1차전압 인가가 차단된다.When the switch SW1 is turned off next, application of the primary voltage from one drive power supply Vdc to the primary windings of the transformers TR1 to TRn is cut off.
이에따라 변압기(TR1~TRn)에 전류가 흐르지 않게되어 2차권선과 리셋권선(Nr1~Nrn)에는 전압이 유기되지 않는다.As a result, no current flows through the transformers TR1 to TRn, and no voltage is induced to the secondary windings and the reset windings Nr1 to Nrn.
따라서 순방향 다이오드(D11~D1n)는 차단되고, 역방향 다이오드(D21~D2n)가 턴온되어 역방향 다이오드(D21~D2n)→인덕터(L1~Ln)→캐패시터(C1~Cn)로 환류되어 상기 인덕터(L1~Ln)에 축적된 에너지가 방출되어 리셋권선(Nr1~Nrn)에 유기되면, 상기 리셋권선(Nr1~Nrn)에 유기된 전압은 환류 다이오드(D31~D3n)와 캐패시터(C1~Cn)를 통해 리셋된다.Accordingly, the forward diodes D11 to D1n are blocked, and the reverse diodes D21 to D2n are turned on to be reversed from the reverse diodes D21 to D2n to the inductors L1 to Ln to the capacitors C1 to Cn, thereby inducting the inductor L1. When the energy accumulated in ˜Ln is released and induced in the reset windings Nr1 to Nrn, the voltage induced in the reset windings Nr1 to Nrn is transferred through the flyback diodes D31 to D3n and the capacitors C1 to Cn. It is reset.
이와같은 동작에 의해 생성된 전원을 반도체 소자에 공급하여 온하고자 하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 구동부에서 준비된 구동전원(Pn)(Gn)을 외부의 트리거 신호에 의하여 반도체 소자의 게이트와 드레인측인 An과 Bn에 연결시켜야 한다.When the power generated by such an operation is supplied to the semiconductor device, as shown in FIG. 7, the gate power and the drain of the semiconductor device are driven by external trigger signals using the drive power Pn (Gn) prepared by the driver. It should be connected to An and Bn.
이와같은 기능을 수행하기 위하여 구동신호 발생회로를 n개의 구동부에 각각 탑재하여, 전원 생성과 구동신호의 발생을 하나의 구동회로에서 모두 수행하도록 한다.In order to perform such a function, the driving signal generating circuits are mounted in the n driving units, respectively, so that the power generation and the driving signal generation are performed in one driving circuit.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 반도체 소자들을 구동하기 위하여 하나의 전원으로 n개의 독립된 전원을 생성하여 공급하기 위한 n개의 구동회로를 간단하게 구현하여 경제적으로 만들고, 전원전압이 커지고 반도체 소자의 숫자가 늘어나더라도 구동회로 및 전원을 변경할 필요없이 항상 같은 구동회로를 사용할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention makes it economical by simply implementing n driving circuits for generating and supplying n independent power sources with one power source for driving semiconductor devices, and increasing the power supply voltage and the number of semiconductor devices. Even if is increased, there is an effect that can always use the same driving circuit without having to change the driving circuit and power.
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