KR100629989B1 - 감소된 전력 소모 및 트랜지스터 전압 정격을 갖는 직렬캐스케이드 필터를 포함하는 능동 공통 모드 이엠아이 필터 - Google Patents

감소된 전력 소모 및 트랜지스터 전압 정격을 갖는 직렬캐스케이드 필터를 포함하는 능동 공통 모드 이엠아이 필터 Download PDF

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Abstract

능동 필터는 트랜지스터 스테이지, 회로내로 흐르는 공통 모드 잡음 전류를 갖는 회로의 한 브렌치에 결합된 전류 센서(변류기), 및 부하로부터 트랜지스터 스테이지 및 접지 귀환 라인사이에 결합된 커패시터를 포함한다. 트랜지스터 스테이지는 전류 센서(변류기)의 출력에 의해 구동되는 2개의 트랜지스터(Q1 및 Q2)를 포함한다. 전류 센서(변류기) 및 트랜지스터 스테이지는 피드포워드 구성으로 결합된다. 필터는 전력 소모 및 트랜지스터 전압 정격을 감소 시키기 위하여 직렬로 결합된 복수의 트랜지스터 스테이지를 포함할 수 있다.
공통 모드 잡음 전류, 변류기.

Description

감소된 전력 소모 및 트랜지스터 전압 정격을 갖는 직렬 캐스케이드 필터를 포함하는 능동 공통 모드 이엠아이 필터{ACTIVE COMMON MODE EMI FILTER, INCLUDING SERIES CASCADED FILTER WITH REDUCED POWER DISSIPATION AND TRANSISTOR VOLTAGE RATING}
관련 출원
본 출원은 2002년 5월 22일 브라이언 펠리(Brian Pelly)에 의해 출원된 미국가출원 제 60/382,789호(IR-2285 PROV)에 근거하고, 이들의 우선권을 주장한다.
본 출원은 2001년 3월 23일 출원된 출원 제 09/816,590호(IR-1744), 2003년 1월 2일 출원된 출원 제 10/336,157호(IR-2146), 2003년 4월 29일 출원된 출원 제 10/426,123호의 공동 계류 출원에 관한 것이며, 이들의 명세서는 전체로서 참조되어 인용된다.
본 발명의 명세서는 N 개의 직렬로 캐스케이드된 능동 필터 서브회로를 이용하는 능동 공통 모드 EMI 필터를 설명한다. 전체 능동 필터의 전력 소모, 및 각 트랜지스터의 요구되는 전압 정격(voltage rating)은 알려진 단일 스테이지 회로에 대하여 1/N로 감소된다. 각 트랜지스터의 전력 소모는 1/N2로 감소된다.
설명된 기술은 380내지 480V의 3상 ac 라인 전압으로부터 동작하는, 단일 스 테이지 능동 필터 회로에서 소모되는 전력이 용인할 수 없이 클 수 있는 PWM 인버터 구동에 대해 특히 유리하다.
종래에 공개된 능동 공통 모드 EMI 필터 회로는 일반적으로 피드포워드 회로에서 단위 이득을 갖는 전류 증폭기에 기초하였다. 종래에 공개된 한 회로가 도 1에 도시된다. 이 회로는 능동 소자로서 IGBT를 이용한다. MOSFET 및 바이폴라 트랜지스터를 이용하는 다른 회로가 종래에 개시되었고, 이는 동일한 동작 원리를 따른다.
도 1에서, 요구되는 필터 전압(Vbus filt)은 공통 모드 전류의 각 펄스에 관련된 전하(Qtot)와 결합 커패시터(CF)의 값의 곱셈에 의해 결정된다. CF는 라인 주파수 접지 누설 전류의 허용가능한 양에 의해 결정된다.
Vbus filt는 Qtot/CF보다 높아야 한다. 전형적으로, 이에 따라 결정된 V bus filt의 최소 요구값은 PWM 인버터의 총 dc 버스 전압(Vbus drive)보다 상당히 작을 수 있다.
능동 필터의 트랜지스터에 의해 소비되는 평균 전류(Iav)는 Qtot ㆍf이며, 여기서 f는 인버터 PWM 스위칭 주파수이다.
도 1의 단일 스테이지 트랜지스터 증폭기는 Vbus drive(비록 이 전압이 능동 필터에 의해 요구되는 최소값보다 상당히 높을 수 있지만은)의 양단에 직접적으로 연결될 수 있다. 단점은, 트랜지스터의 전압 정격 및 전력 소모가 필요 이상으로 높 을 수 있다는 것이다. 이 경우에서, 2개의 트랜지스터의 총 결합된 평균 전력 소모는 Qtot ㆍf ㆍVbus drive일 것이다.
도 1의 회로에서, 능동 필터의 트랜지스터들의 요구되는 전압 정격 및 전력 소모를 감소시키는 종래 개시된 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 전압 드롭핑(dropping) 저항을 통하여, Vbus drive로부터 낮은 필터 버스 전압을 얻는 것이다. 트랜지스터의 요구되는 전압 정격, 및 능동 필터의 2개의 트랜지스터에서 총 결합된 평균 전력은 Vbus filt/Vbus drive로 감소된다. 하지만, 전압 드롭핑 저항, 능동 필터의 2개의 트랜지스터, 및 전압 클램핑 제너 다이오드에서의 총 결합된 전력 소모는 Qtot ㆍf ㆍVbus drive를 초과한다. 이는, 제너 다이오드에 의해 얻은 추가 전류(IZ) 때문에, 이제 dc 버스로부터 드롭핑 저항을 통하여 얻은 평균 전류가 Qtot ㆍf 보다 높기 때문이다.
종래 개시된 다른 회로가 도 3에 도시된다. 이 회로는 도 1의 회로와 유사하지만, 능동 소자로서 N채널 MOSFET를 이용하며, Q1 및 Q2 양단의 평균 전압을 밸런싱(balancing)하기 위한 전압 분배기(R1 및 R2)를 구비한다. 이 회로의 문제점은(도 1 및 2의 회로에서와 마찬가지로), MOSFET(IGBT)가 게이트-소스(게이터-에미터) 및 드레인-게이트(콜렉터-게이트) 커패시턴스를 통하여 전류 감지 변류기(current transformer)상의 오버와인딩(overwinding)으로부터 상당한 게이트 전류를 얻는다는 것이다. 이는 증폭기의 출력 전류에 심각한 에러를 야기한다.
이들 요건을 만족하기 위하여, 본 발명의 다양한 실시예들은 AC 네트워크에 결합된 정류기를 포함하는 회로 - 상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위한 인버터 스테이지에 상기 DC 전력을 피드(feed)하며, 상기 부하는 AC 네트워크의 접지 연결부로의 접지 귀환 라인을 가지며 - 에서 공통 모드 잡음 전류를 감소시키기 위한 능동 EMI 필터를 제공한다. 바람직하게, 상기 능동 필터는 트랜지스터 스테이지와; 자신에 흐르는 공통 모드 잡음 전류를 갖는 상기 회로의 한 브렌치에 결합되는 변류기와 같은 전류 센서와, 여기서 상기 전류 센서는 상기 공통 모드 잡음 전류를 감지하기 위하여 결합된 1차 권선과 같은 입력 및 상기 트랜지스터 스테이지를 구동하는 2차 권선과 같은 출력을 구비하며, 상기 트랜지스터 스테이지는 공통 모드 잡음 전류에 응답하여 상기 전류 센서의 출력에 의해 구동되는 2개의 트랜지스터를 포함하며; 그리고 상기 트랜지스터 스테이지와 접지 귀환 라인을 결합하는 커패시터를 포함하며, 상기 커패시터는 트랜지스터 스테이지로부터 접지 귀환 라인으로의 소거 전류를 제공하여 상기 접지 귀환 라인에서의 공통 모드 전류를 실질적으로 소거한다.
상기 전류 센서 및 트랜지스터 스테이지는 트랜지스터 스테이지가 정류기와 전류 센서사이에 결합된 피드포워드 구성으로 결합되며, 상기 트랜지스터 스테이지 및 상기 전류 센서는 거의 1(unity)의 진폭 이득을 갖는다.
상기 트랜지스터 스테이지에서, 제어 전극 구동 전류가 구동 트랜지스터를 통하여 저장 커패시터와 같은 로컬 전원에 의해 각 트랜지스터에 제공될 수 있다. 2개의 구동 트랜지스터가 있을 수 있으며, 이들 각각은 2개의 메인 전극을 가지는데, 각 구동 트랜지스터의 일의 메인 전극은 상기 2개의 트랜지스터중 하나의 각 제어 전극에 연결되고, 각 구동 트랜지스터는 제어 전극을 가지는데, 이들 구동 트랜지스터들의 제어 전극들은 각각 변류기의 추가의 2차 권선에 결합된다.
상기 각 구동 트랜지스터의 타의 메인 전극은 로컬 전원에 연결될 수 있으며, 여기서 로컬 전원은 대응하는 구동 트랜지스터와 각 변류기의 2차 권선 양단에 연결되는 각각의 로컬 저장 커패시터일 수 있다.
상기 로컬 전원은 2개의 드롭핑 저항을 더 포함하는데, 이 저항들은 상기 로컬 저장 커패시터와 교대로 직렬 네트워크로 연결된다. 이 네트워크는 DC 공급 전압 양단에 연결될 수 있다. 전압 조정기( 예를 들어, 제너 다이오드)가 상기 각 로컬 저장 커패시터 양단에 연결될 수 있다.
또한, 필터는 감소된 전력 소모 및 트랜지스터 전압 정격을 갖는 능동 공통 모드 EMI 필터를 제공하기 위해 직렬로 결합된 복수의 캐스케이드된 트랜지스터 스테이지를 포함할 수 있다.
바람직하게, 각 상기 트랜지스터 스테이지를 상기 접지 귀환 라인에 각각 결합하는 복수의 커패시터들이 있다.
바람직하게, 각 트랜지스터 스테이지는 각 로컬 변류기를 구비하며, 상기 로컬 변류기는 앞서-언급된 변류기의 상기 출력에 결합된 1차 권선을 구비하고, 대응하는 2개의 트랜지스터에 결합된 2차 권선을 구비한다. 각 트랜지스터의 메인 전극은 상기 로컬 변류기의 일의 각 2차 권선에 결합될 수 있고, 상기 각 트랜지스터의 제어 전극은 상기 로컬 변류기의 타의 각 2차 권선에 결합될 수 있다. 상기 로컬 변류기의 타의 각 2차 권선은 상기 대응하는 2개의 트랜지스터의 제어 전극에 대한 바이어스 전압을 제공할 수 있다.
바람직하게, 각 상기 로컬 변류기의 1차 권선 및 2차 권선은 동일한 턴수를 가지는 반면에, 로컬 변류기의 타의 2차 권선은 1차 권선보다 큰 턴수를 갖는다.
유익하게도, (앞서-언급된) 메인 변류기의 2차 권선은 1차 권선 턴수의 N배를 가지며, 여기서 N은 트랜지스터 스위칭 스테이지 수이다.
본 발명의 모든 실시예에서, 각각의 로컬 필터 버스 커패시터는 각각의 상기 트랜지스터 스테이지 양단에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은, 도면을 참조로한 하기의 몇가지 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 이해될 것이며, 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 소자 및 부품을 나타낸다.
도 1은 트랜지스터 바이어스가 전류 감지 변류기상의 오버와인딩으로부터 얻어지는, 공지된 제 1 능동 공통 모드 EMI 필터 회로를 도시한다.
도 2는 필터 회로에 대한 버스 전압을 얻기 위한 네트워크를 구비하는, 공지된 제 2 능동 공통 모드 EMI 필터 회로를 도시한다.
도 3은 트랜지스터 양단의 각 전압을 밸런싱하기 위한 네트워크를 구비하는 공지된 제 3 능동 공통 모드 EMI 필터 회로를 도시한다.
도 4는 복수의 직렬 캐스케이드 필터를 구비한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동 공통 모드 EMI 필터를 도시한다.
도 5는 복수의 직렬 캐스케이드 필터를 구비한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 공통 모드 EMI 필터를 도시하며, 여기서 2개의 트랜지스터에 대한 게이트 구동 전류는 각 구동 트랜지스터 쌍을 통하여 로컬 전원 저장 커패시터로부터 실질적으로 제공된다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 능동 공통 모드 EMI 필터를 도시하며, 여기서 2개의 트랜지스터에 대한 게이트 구동 전류는 각 구동 트랜지스터 쌍을 통하여 로컬 전원 저장 커패시터로부터 실질적으로 제공된다.
본 발명의 제 1 실시예는 도 4에 도시된다. 도 2의 선형 전압 드롭핑 회로는 사실상 dc 버스 양단에 직렬로 캐스케이드된 (N-1)능동 필터 서브회로들로 대체된다. 각 서브회로는 자체의 로컬 "필터 버스"를 가지며, 이는 자체 출력에서 커패시턴스(CF/N)를 통하여 접지에 결합된다. 각 서브회로는 공통 모드 전하(Qtot/N)를 접지 라인에 전달하고, 모든 N 서브회로에 의해 접지에 전달되는 총 공통 모드 전하는 여전히 Qtot이다. 능동 필터 서브회로의 직렬 연결때문에, 이제 dc 버스에 의해 전달되는 총 전하는 단지 Qtot/N이고, dc 버스에 의해 전달되는 평균 전류는 (Qtot/N)ㆍf임이 주목된다. 따라서, dc 버스로부터 얻은 평균 전류는 단일 스테이지 회로에 비하여 1/N로 감소되었다.
이제, 각 능동 필터 서브회로의 2개의 트랜지스터에서의 결합된 전력 소모는 (Vbus drive/N)ㆍ(Qtotㆍf/N)으로, 즉, Vbus drive 양단에 직접 연결된 단일 스테이지 회로에서의 전력 소모에 1/N2로 감소하였다.
모든 N 서브회로의 결합된 전력 소모는 Qtot ㆍf ㆍVbus drive/N이다(즉, 도 2의 단일 스테이지 회로의 총 전력의 1/N보다 다소 작다). 각 트랜지스터의 전압 정격은 Vbus drive 양단에 직접 연결된 단일 스테이지 회로에 대해 필요한 정격의 1/N이다.
각 능동 필터 회로가 총 공통 모드 전류의 1/N를 접지에 전달하도록 구동하는 것이 유익하다. 이는 모든 서브회로의 출력에서 균등한 전류를 보장하며, 또한 이에 따라 총 인버터 버스 전압이 각 서브회로의 로컬 필터 버스 커패시터들사이에서 균등하게 분배됨을 보장한다.
공통 모드 전류 감지 변류기(CTmain)은 Ns = Nㆍ1차 권선의 턴수를 갖는 단일 2차 권선을 구비한다. CTmain의 2차 권선의 전류는 1/Nㆍ1차 권선의 총 공통 모드 전류이다. 각 능동 필터 서브회로는 자신의 소형 로컬 변류기(CT1내지 CTN)로부터 구동되며, 여기서 각각은 1차 권선 대 2차 권선이 균일한 턴 비율을 갖는다. 이들 각 로컬 변류기의 1차 권선은 CTmain의 2차 권선에 직렬로 연결된다. 따라서, 각 로컬 변류기의 1차 권선 및 2차 권선의 전류는 1/NㆍCTmain의 1차 권선의 공통 모드 전류이며, 각 능동 필터 서브회로는 1/Nㆍ1차 권선의 공통 모드 전류를 전달하도록 강제된다. 따라서, 모든 능동 필터 서브회로의 출력 전류의 합은 CTmain의 1차 권선의 공통 모드 전류와 같게된다.
도 5에 도시된 제 2 실시예는 제 1 및 제 3 실시예(도 4 및 6) 모두를 병합한 실용적인 디자인의 예이다. 이 회로는 그룬드포스(Grundfoss)에 의해 제조된 380-480V 3상 7.5㎾ 펌프 구동을 위해 설계되었다. 인버터 PWM 주파수는 18㎑이다. CT1 코어는 ZW43616이다. 1차 권선 P1, P2, P3은 7 턴 #14이며, 2차 권선 S1은 14턴 #30이다. CT2 및 CT3 코어는 ZW42207이다. 1차 권선은 30 턴 #30이고, 2차 권선 S1, S2, S3, S4는 30 턴 #30이다. L1에 대하여, 코어는 ZW43616이고, 각 권선은 7 턴 #14이다. IGBT는 AAVID 576802B03100 열 발산(heat sink)(Newark 34C4484)이다.
2개의 직렬 캐스케이드 서브회로가 사용되며, 여기서 각각이 600V IGBT를 갖는다. 각 IGBT의 추정 전력 손실은 3.8W이다. 대조적으로, 인버터 dc 버스 양단에 직접 연결된 단일 스테이지 능동 필터는 1200V IGBT가 필요할 것이며, 각 IGBT의 소모는 약 15W일 것이다.
도 5의 회로는 펌프 구동의 3상 입력 라인으로 연결되도록 ac-대-ac 프론트 엔드 필터로서 설계되었다. 이것은, 능동 필터 회로가 자체로서 인버터 구동 내부로 비-침투적(non-invasive)이기 때문에, 테스트 목적으로 편리하다.
최종 설계에 대한 더욱 단순한 방식은 인버터 dc 버스 양단에 2개의 캐스케이드 능동 필터를 직접적으로 통합하는 것일 것이다. 어느 설계에서나, 2개의 버스 커패시터들은 총 인버터 버스 양단에 직렬로 연결되어, 각 능동 필터 서브회로가 인버터의 이미 존재하는 dc 버스 커패시터중 하나의 양단에 연결되도록 한다.
도 3의 회로를 개선한 제 3 실시예가 도 6에 도시된다. MOSFET(IGBT)에 대한 게이트 구동 전류는 변류기의 2차 권선 "오버와인딩" 보다는 추가된 게이트 구동 트랜지스터(Q3 및 Q4)의 콜렉터-에미터를 통하여 로컬 저장 커패시터(Cstore1 및 Cstore2)로부터 실질적으로 전달된다. 증폭기의 출력 전류의 에러는 상당히 감소되었다.
"로컬 전원" 저장 커패시터(Cstore1 및 Cstore2)은 전압 분배를 위해 이미 제공된 저항 내트워크(R1 및 R2)내부에 연결된다.
추가의 구동 트랜지스터(Q3 및 Q4)는 단지 약 20V로 정격화될 필요가 있으며, 단지 MOSFET(IGBT)의 게이트 구동 전류를 전송한다. 이들은 비교적으로 작은 구성 성분이다.
비록 본 발명이 특정 실시예에 관하여 설명되었지만은, 많은 다른 변화 및 변형 및 다른 이용이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 본원에 개신된 특정 실시예에 제한되지 않는다.

Claims (39)

  1. AC 네트워크에 결합된 정류기를 포함하는 회로 - 여기서, 상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위한 인버터 스테이지에 상기 DC 전력을 피드하며, 상기 부하는 상기 AC 네트워크의 접지 연결부로의 접지 귀환 라인을 가지며 - 에서의 공통 모드 잡음 전류를 감소 시키기 위한 능동 EMI 필터에 있어서,
    직렬로 결합된 복수의 트랜지스터 스테이지와, 여기서 상기 각 트랜지스터 스테이지는 2 개의 트랜지스터로 구성되며;
    상기 회로에서의 상기 공통 모드 잡음 전류를 감지하기 위한 메인 전류 센서와, 여기서 상기 메인 전류 센서는 변류기로 구성되고, 이 변류기(메인 변류기)의 1차 권선은 공통 모드 잡음 전류가 발생되는 상기 회로의 한 브렌치에 결합되는 한편 그의 2차 권선은 상기 각 트랜지스터 스테이지에 결합되며, 상기 트랜지스터 스테이지는 상기 공통 모드 잡음 전류에 응답하여 상기 2차 권선에 의해 구동되며; 그리고
    상기 트랜지스터 스테이지와 상기 접지 귀환 라인을 결합하는 적어도 하나의 커패시터 - 여기서 상기 커패시터는 상기 트랜지스터 스테이지로부터 상기 접지 귀환 라인으로의 소거 전류를 제공하여 접지 귀환 라인에서의 상기 공통 모드 잡음 전류를 소거하며 - 를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커패시터는 각각의 상기 트랜지스터 스테이지를 상기 접지 라인에 결합하는 각각의 커패시터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  3. 제 1항에 있어서, 각각의 상기 트랜지스터 스테이지는 각각의 로컬 변류기를 구비하며, 여기서 상기 로컬 변류기의 1차 권선은 상기 메인 변류기의 상기 2차 권선에 결합되는 한편, 그의 2차 권선은 대응하는 상기 2개의 트랜지스터에 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  4. 제 3항에 있어서, 각 트랜지스터의 메인 전극은 상기 로컬 변류기의 일의 각 2차 권선에 결합되며, 상기 각 트랜지스터의 제어 전극은 상기 로컬 전류 변류기의 타의 각 2차 권선에 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 로컬 변류기의 상기 타의 2차 권선은 상기 대응하는 2개의 트랜지스터의 상기 제어 전극에 바이어스 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  6. 제 3항에 있어서, 각각의 상기 로컬 변류기의 1차 권선 및 2차 권선은 동일한 턴수를 가지는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 로컬 변류기의 상기 타의 2차 권선은 1차 권선보다 큰 턴수를 갖는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 메인 전류 센서 및 상기 복수의 트랜지스터 스테이지는 피드 포워드 구성으로 결합되며, 여기서 상기 트랜지스터 스테이지 및 상기 메인 전류 센서는 1의 진폭 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 트랜지스터는 IGBT인 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 IGBT는 동일한 타입인 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 접지 귀환 라인을 각각의 상기 트랜지스터 스테이지의 상기 2개의 트랜지스터들 사이의 공통 모드에 결합하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 메인 변류기의 상기 2차 권선의 턴수는 1차 권선의 턴수의 N배(여기서, N은 트랜지스터 스위칭 스테이지 수)인 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  13. 제 1항에 있어서, 각각의 상기 트랜지스터 스테이지 양단에 연결된 각각의 로컬 필터 버스 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  14. AC 네트워크에 결합된 정류기를 포함하는 회로 - 여기서, 상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위한 인버터 스테이지에 상기 DC 전력을 피드하며, 상기 부하는 상기 AC 네트워크의 접지 연결부로의 접지 복귀 라인을 가지며 - 에서의 공통 모드 잡음 전류를 감소시키기 위한 능동 EMI 필터에 있어서,
    2개의 트랜지스터로 구성되는 트랜지스터 스테이지와;
    상기 회로내로 흐르는 상기 공통 모드 잡음 전류를 감지하기 위한 전류 센서와, 여기서 상기 전류 센서는 공통 모드 잡음 전류가 발생되는 상기 회로의 한 브렌치에 결합되는 입력 및 상기 트랜지스터 스테이지를 구동하는 출력을 가지며, 상기 트랜지스터 스테이지의 상기 2개의 트랜지스터는 상기 공통 모드 잡음 전류에 응답하여 상기 전류 센서의 상기 출력에 의해 구동되며;
    상기 트랜지스터 스테이지와 상기 접지 복귀 라인을 결합하는 커패시터를 포함하며, 여기서 상기 커패시터는 상기 트랜지스터 스테이지로부터 상기 접지 복귀 라인으로의 소거 전류를 제공하여 상기 접지 복귀 라인에서의 상기 공통 모드 전류를 소거하며;
    상기 트랜지스터 스테이지의 상기 2개의 트랜지스터 각각은 2개의 메인 전극 및 하나의 제어 전극을 구비하며;
    상기 전류 센서는 변류기로 구성되며, 이 변류기의 1차 권선은 공통 모드 잡음 전류가 발생되는 상기 회로의 한 브렌치에 결합되는 한편 그의 2차 권선은 각각의 상기 트랜지스터의 일의 메인 전극에 결합되며;
    각 트랜지스터의 제어 전극이 상기 변류기의 타의 2차 권선에 결합되며; 그리고
    제 3 및 제 4 구동 트랜지스터 - 여기서, 이들 구동 트랜지스터 각각은 2개의 메인 전극을 구비하며, 각각의 상기 구동 트랜지스터의 하나의 메인 전극은 상기 2개의 트랜지스터중 하나의 각 제어 전극에 연결되고, 각각의 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터는 제어 전극을 구비하고, 상기 구동 트랜지스터들의 상기 제어 전극들은 각각의 상기 변류기의 상기 타의 2차 권선에 결합되며 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 2개의 트랜지스터는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 2개의 트랜지스터는 서로 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 전류 센서 및 상기 트랜지스터 스테이지는 피드 포워드 구성으로 결합되며, 여기서 상기 트랜지스터 스테이지 및 상기 전류 센서는 1의 진폭 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 커패시터는 상기 접지 귀환 라인을 공통으로 상기 2개의 트랜지스터의 각각의 메인 전극에 연결하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  19. 삭제
  20. 제 14항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터 각각의 상기 타의 메인 전극이 로컬 전원에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 로컬 전원은 각각의 로컬 저장 커패시터를 구비하며, 이 커패시터는 상기 대응하는 구동 트랜지스터와 이것의 각각의 변류기의 2차권선 양단에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 로컬 전원은 상기 로컬 저장 커패시터와 교대로 직렬 네트워크와 연결된 2개의 드롭핑 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 네트워크는 DC 공급 전압 양단에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  24. 제 21항에 있어서, 각 상기 로컬 저장 커패시터 양단에 연결된 전압 조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 전압 조정기는 제너 다이오드인 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  26. 제 14항에 있어서, 각 상기 트랜지스터 스테이지 양단에 연결된 각 로컬 필터 버스 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  27. AC 네트워크에 결합된 정류기를 포함하는 회로 - 상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위한 인버터 스테이지에 상기 DC 전력을 피드하며, 상기 부하는 상기 AC 네트워크의 접지 연결부로의 접지 귀환 라인을 가지며 - 에서의 공통 모드 잡음 전류를 감소시키기 위한 능동 EMI 필터에 있어서,
    직렬로 결합된 복수의 트랜지스터 스테이지와, 여기서 상기 각 트랜지스터 스테이지는 2 개의 트랜지스터로 이루어지고, 각각의 상기 트랜지스터 스테이지의 상기 2개의 트랜지스터는 2개의 메인 전극 및 1개의 제어 전극을 각각 구비하며;
    상기 회로에서의 상기 공통 모드 잡음 전류를 감지하기 위한 메인 전류 센서와, 여기서 상기 메인 전류 센서는 변류기로 구성되고, 이 변류기(메인 변류기)의 1차 권선은 공통 모드 잡음 전류가 발생되는 상기 회로의 한 브렌치에 결합되는 한편 그의 2차 권선은 상기 각 트랜지스터 스테이지의 하나의 메인 전극에 결합되며, 상기 트랜지스터 스테이지는 상기 공통 모드 잡음 전류에 응답하여 상기 2차 권선에 의해 구동되며; 그리고
    상기 트랜지스터 스테이지와 상기 접지 귀환 라인을 결합하는 적어도 하나의 커패시터 - 여기서 상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 트랜지스터 스테이지로부터 상기 접지 귀환 라인으로의 소거 전류를 제공하여 접지 귀환 라인에서의 상기 공통 모드 잡음 전류를 소거하며 - 를 포함하며;
    각 트랜지스터의 제어 전극이 상기 변류기의 타의 2차 권선에 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커패시터는 각각의 상기 트랜지스터 스테이지들을 상기 접지 라인에 결합하는 각각의 커패시터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  29. 제 27항에 있어서, 각각의 상기 트랜지스터 스테이지는 각각의 로컬 변류기를 구비하며, 상기 로컬 변류기의 1차 권선은 상기 메인 변류기의 상기 2차 권선에 결합되는 한편 그의 2차 권선은 상기 2개의 트랜지스터에 결합되는 것을 특징으로하는 능동 EMI 필터.
  30. 제 29항에 있어서, 각 트랜지스터의 메인 전극은 상기 로컬 변류기의 일의 각 2차 권선에 결합되며, 상기 각 트랜지스터의 제어 전극은 상기 로컬 전류 변류기의 타의 각 2차 권선에 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 로컬 변류기의 상기 타의 2차 권선은 상기 대응하는 2개의 트랜지스터의 상기 제어 전극에 바이어스 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  32. 제 29항에 있어서, 각각의 상기 로컬 변류기의 1차 권선 및 2차 권선은 동일한 턴수를 가지는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 로컬 변류기의 상기 타의 2차 권선은 1차 권선보다 큰 턴수를 갖는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  34. 제 27항에 있어서, 상기 메인 전류 센서 및 상기 복수의 트랜지스터 스테이지는 피드 포워드 구성으로 결합되며, 여기서 상기 트랜지스터 스테이지 및 상기 메인 전류 센서는 1의 진폭 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  35. 제 27항에 있어서, 상기 메인 변류기의 상기 2차 권선의 턴수는 1차 권선의 턴수의 N배(여기서, N은 트랜지스터 스위칭 스테이지 수)인 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  36. 제 27항에 있어서, 제 1항에 있어서, 각각의 상기 트랜지스터 스테이지 양단에 연결된 각각의 로컬 필터 버스 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  37. 제 27항에 있어서,
    제 3 및 제 4 구동 트랜지스터를 더 포함하며, 이들 구동 트랜지스터 각각은 2개의 메인 전극을 구비하며, 각각의 상기 구동 트랜지스터의 하나의 메인 전극은 상기 2개의 트랜지스터중 하나의 각 제어 전극에 연결되고, 각각의 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터는 제어 전극을 구비하고, 상기 구동 트랜지스터들의 상기 제어 전극들은 각각의 상기 변류기의 상기 타의 2차 권선에 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터 각각의 상기 타의 메인 전극이 로컬 전원에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 로컬 전원은 각각의 로컬 저장 커패시터를 구비하며, 이 커패시터는 상기 대응하는 구동 트랜지스터와 이것의 각각의 변류기의 2차 권선 양단에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 EMI 필터.
KR1020047018892A 2002-05-22 2003-05-22 감소된 전력 소모 및 트랜지스터 전압 정격을 갖는 직렬캐스케이드 필터를 포함하는 능동 공통 모드 이엠아이 필터 KR100629989B1 (ko)

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