KR100656069B1

KR100656069B1 - 전동차량의 병렬 구동 ｆｅｔ의 구동 전류 증폭 회로 및방법

Info

Publication number: KR100656069B1
Application number: KR1020000073454A
Authority: KR
Inventors: 김춘택; 윤병용
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2006-12-08
Also published as: KR20020043975A

Abstract

본 발명은 전동차량의 병렬 구동 FET의 구동 전류 증폭 회로 및 방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 전동차량의 병렬 구동 전계효과 트랜지스터(FET)에 증폭된 구동 전류를 공급하는 회로에 있어서, 입력되는 구동 전류를 조절하기 위한 저항; 상기 저항에 의해 조절된 전류를, 각 게이트 단자에서 입력받아 증폭하는 N 채널과 P 채널의 2개 FET가 상보형으로 연결된 1쌍의 FET; 상기 FET를 보호하기 위한 다이오드; 및 상기 FET에서 증폭되어 병렬 구동 FET로 전달되는 전류를 조절하기 위한 저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

전동차량의 병렬 구동 FET의 구동 전류 증폭 회로 및 방법은, 전동차량의 병렬 구동 FET에 구동 전류를 충분히 공급함으로써, 스위칭 온/오프 타임을 짧게 하여 스위칭 손실을 줄일 수 있고 또한 FET의 발열을 줄여서 전동차량의 병렬 구동 FET를 안정 영역에서 구동할 수가 있어 전동차량을 보다 안정한 상태로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

병렬 구동 FET 전류 증폭 회로

Description

전동차량의 병렬 구동 ＦＥＴ의 구동 전류 증폭 회로 및 방법{A current amplification circuit of the electric powered vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 전동차량의 구동모터 구동을 위한 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 FET 모듈 상세도.

도 3은 본 발명에 따른 구동 증폭 전류 인가 순서도.

*도면의 주요부호 설명

10 : 제어단(로직 보드) 20 : FET 모듈

30 : 구동 IC 40 : 전류 증폭 회로

50 : 브레이크 FET 60 : 아마츄어 FET

70 : 구동 모터 80 : 아마츄어 코일

90 : 필드 코일

본 발명은 전동차량의 병렬 구동 FET의 구동 전류 증폭 회로 및 방법에 관한 것으로서, 특히 전동차량의 병렬 구동 FET에 인가되는 구동 전류를 증폭하여 인가해 여러 개의 FET를 동시에 구동하더라도 구동 전류를 충분하게 공급할 수가 있기 때문에 스위칭 온/오프 타임을 짧게 하여 스위칭 손실을 줄일 수 있고, 또한 FET의 발열을 줄임으로서 전동차량을 안정하게 동작시킬 수 있다.

일반적으로 종래의 전기모터로 구동되는 전동지게차와 같은 전동차량의 병렬 구동 FET 전류 인가 방법은, 1개의 FET 구동 IC를 이용하여 병렬 연결된 여러개의 FET를 구동함으로서, 구동 전류가 부족하여 FET의 온/오프 타임이 길어져서 스위칭 손실이 많았고, 또한 FET의 발열로 인해서 전동차량을 안정하게 동작시킬 수가 없었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전동차량의 병렬 구동 FET에 인가되는 구동 전류를 증폭하여 인가해 여러 개의 FET를 동시에 구동하더라도 구동 전류를 충분하게 공급할 수가 있기 때문에 스위칭 온/오프 타임을 짧게 하여 스위칭 손실을 줄일 수 있고, 또한 FET의 발열을 줄임으로서 전동차량을 안정하게 동작시킬 수 있는 전동차량의 병렬 구동 FET 구동 전류 증폭 회로 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전동차량의 병렬 구동 전계효과 트랜지스터(FET)에 증폭된 구동전류를 공급하는 회로에 있어서, 입력되는 구동전류를 조절하기 위한 저항; 상기 저항에 의해 조절된 전류를, 각 게이트 단자에서 입력받아 증폭하는 N 채널과 P 채널의 2개 FET가 상보형으로 연결된 1쌍의 FET; 상기 FET를 보호하기 위한 다이오드; 및 상기 FET에서 증폭되어 병렬구동 FET 로 전달되는 전류를 조절하기 위한 저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

전동차량의 병렬 구동 전계효과 트랜지스터(FET)에 증폭된 구동 전류를 공급하는 방법에 있어서, 구동 집적회로(IC)로부터 발생된 구동 전류를 인가받는 제 1단계; 상기 인가된 전류를 조절하여 증폭하는 제 2단계; 상기 증폭된 전류를 조절하는 제 3단계; 및 상기 조절된 증폭 전류를 병렬 구동 FET로 인가하는 제 4단계를 포함하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전동차량의 구동 모터 구동을 위한 블록도로서, 전동차량을 구동하기 위해 온/오프(On/Off)의 제어신호를 인가하는 제어단(10), 제어단으로부터 인가된 신호로부터 FET의 온/오프 동작을 행하고, 온/오프의 비율에 따라 구동 모터에 인가되는 전압을 조절하는 FET 모듈(20), 그리고 인가된 전압으로 동작하는 구동 모터(70)로 구성된다. FET 모듈(20)은 제어단으로부터 인가된 신호를, 별도로 구성된 내부회로를 거쳐 규정된 전류를 발생시키는 구동 IC(30), IC로부터 발생된 전류를 인가받아 증폭하는 전류 증폭회로(40), 증폭회로에서 증폭된 전류를 인가받는 병렬 연결된 12개의 아마츄어(Armature) FET(60), 및 상기 IC(30)로부터 전류를 인가받는 병렬 연결된 12개의 브레이크(Brake) FET(50)로 구성된다. 구동 모터(70)는 아마츄어 코일(80)과 필드(Field) 코일(90)로 구성된다. 이들 FET는 한 개의 구동 IC(30)에서 출력되는 펄스 신호로 온/오프 동작을 하는데, FET는 게이트 단자와 소스 단자 사이에 전하를 축적하는 역할을 하는 커패시터(이하 Cgs라 한다) 를 형성하고 있다. 따라서 만약에 N 채널형 FET 게이트 단자에 하이(High)전압이 인가되면 Cgs에 전하가 축적되고, 일정한 전하가 축적되면 드레인 단자와 소스 단자 사이가 도통된다. 그런데, 상기와 같이 구동 IC 하나로 12개의 FET를 구동시키면 구동 IC의 전류 용량이 작아서 FET를 스위칭 온/오프(FET의 Cgs를 충전하고 방전)하는데 많은 시간이 걸리게 되어 스위칭 손실이 발생하고, 결국은 FET가 발열되어 구동 모터(70)가 불안정하게 동작한다. 그러므로 구동 IC(30)와 FET 사이에 구동 전류 증폭 회로를 구성하여, 온/오프 신호를 구동 IC에서 인가받아 구동 전류를 발생시키고 발생된 전류를 증폭하여 FET에 공급하게 되면 FET가 온/오프하는 시간을 단축함으로서, 구동모터를 보다 안정된 상태에서 동작할 수 있게 할 수가 있다.

도 2는 본 발명에 따른 FET 모듈 상세도이다. 전류 증폭 회로(40)의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다. 전류 증폭 회로의 구성을 N 채널과 P 채널의 두 FET를 상보형으로 연결하여 드라이버 IC(30)로부터 FET 게이트 단자에 온신호(High)가 입력되면 N 채널 FET 2(43)의 소스 단자와 드레인 단자가 도통되어, 소스 단자에 연결된 그라운드 전위, 즉 오프신호(Low)가 FET 4(60)의 게이트 저항 R 5(61)의 전단에 인가된다. 이때 저항 R 3(48)을 작게하면 할수록 FET 4(62)의 게이트 단자와 소스 단자 사이의 충전된 전류를 빨리 소거시킬 수 있어 오프타임을 짧게 할 수 있다. 그리고 FET 게이트 단자에 오프신호(Low)가 입력되면 P 채널 FET 1(42)의 소스 단자와 드레인 단자가 도통되어, 소스 단자에 연결된 Vdd 전위, 즉 온신호(High)가 FET 4(60)의 게이트 저항 R 5(61)의 전단에 인가된다. 이때 저항 R 2(45)의 값에 따라 구동 최대 전류를 조절할 수도 있다. 상기에서 설명한 것처럼 구동 IC에서 인가된 온/오프신호가 반전되어 FET 4(60)에 전달된다. 따라서 온 듀티(On Duty)가 반대로 전달되게 된다. 예를 들면 35% 듀티는 65%로, 80% 듀티는 20% 듀티가 된다. 해결 방법은 로직 보드를 포함한 제어단에서 온/오프 신호를 반전시켜서 드라이버 IC(30)에 인가하거나 전류 증폭 회로를 하나 더 구성하는 방법을 적용할 수 있다. 사용된 다이오드 D1,D2(44,46)와 D3,D4(47,49)는 각각 FET1(42), FET(43)의 내장 다이오드이다. 실제로 사용된 실시예를 보면, FET 모듈에 사용된 구동 IC(30)의 전류 최대용량은 2 암페어, 전류 증폭용 FET 1, 2(42, 43)의 전류 최대 용량은 각 15 암페어를 사용하여 상기와 같이 전류를 증폭하여 FET 4(60)에 공급한다.

도 3은 본 발명에 따른 구동 증폭 전류 인가 순서도이다. 구동 IC로부터 전류가 인가되고(110), 인가된 전류는 저항을 통해 조절되어 상보형 FET에서 증폭된다(120). 그리고 증폭된 전류는 저항을 통해서 조절되어(130), 조절된 증폭 전류가 병렬 구동 FET의 게이트 단자로 인가되어(140) FET가 구동된다.

이상 설명한 바와 같이 전동차량의 병렬 구동 FET의 구동 전류 증폭 회로 및 방법은, 전동차량의 병렬 구동 FET에 드라이빙 전류를 충분히 공급함으로써, 스위칭 온/오프 타임을 짧게 하여 스위칭 손실을 줄일 수 있고 또한 FET의 발열을 줄여서 전동차량의 병렬 구동 FET를 안정 영역에서 구동할 수가 있어 전동차랑을 보다 안정한 상태로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

전동차량의 구동 IC에서 출력되는 구동전류를 병렬 접속된 복수의 아마츄어 FET의 게이트에 인가하여 구동모터의 아마츄어 코일을 구동시키는 회로에 있어서,

상기 구동 IC에서 출력되는 구동전류의 레벨을 제한하여 입력하는 구동전류 입력용 저항;

N 채널과 P 채널의 2개 FET가 상보형으로 연결되고, 상기 구동전류 입력용 저항이 입력한 구동전류를 증폭하는 1쌍의 FET;

상기 1쌍의 FET를 각기 보호하기 위한 다이오드; 및

상기 1쌍의 FET에서 증폭된 구동전류의 레벨을 조절하여 상기 복수의 아마츄어 FET의 게이트에 인가하는 구동전류 출력용 저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 구동 FET의 구동 전류 증폭 회로.
전동차량의 구동 IC에서 출력되는 구동전류를 병렬 접속된 복수의 아마츄어 FET의 게이트에 공급하여 구동모터의 아마츄어 코일을 구동시키는 방법에 있어서,

상기 구동 IC에서 출력되는 구동전류를 입력받는 제 1단계;

상기 입력받은 구동전류를 증폭하고, 전류레벨을 조절하는 제 2단계;

상기 전류레벨이 조절된 구동전류를 상기 복수의 아마츄어 FET의 게이트에 인가하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 구동 FET의 구동전류 공급방법.