KR100689617B1 - 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로 - Google Patents

고체 스위치용 고효율 드라이버 회로 Download PDF

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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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Abstract

본 발명에 따른 시스템은 제어 터미널을 갖는 실리콘 장치를 트리거시키기 위한 트리거 회로를 포함하고, 여기서 상기 실리콘 장치는 고유 제어 요건들에서의 변동을 겪게 된다. 상기 트리거 회로는 DC 공급 전압원과, 공급 전압을 공급 전압에서의 변동에 기인한 원치 않는 변동을 겪지 않은 출력 DC 전류로 변환시키기 위한 DC-DC 전류 모드 벅 컨버터를 포함하고, 여기서 상기 벅 컨버터는 고유 제어 요건들에서의 변동에도 불구하고 실리콘 장치를 턴 온시키기 위한 최소의 전류를 제어 터미널에 공급한다. 또한, 상기 실리콘 장치는 게이트 터미널, 애노드 터미널 및 캐소드 터미널을 갖는 실리콘 제어 정류기를 포함할 수 있고, 여기서 상기 제어 터미널은 게이트 터미널이며, 고유 제어 요건들에서의 변동은 고유 게이트-캐소드 제어 전류 및 전압 요건들에서의 변동이다.
고체 스위치, 드라이버 회로, 트리거 회로, SCR, 실리콘 제어 정류기, 사이리스터, DC 공급 전압원, DC-DC 전류 모드 벅 컨버터, 냉동 시스템

Description

고체 스위치용 고효율 드라이버 회로{Highly efficient driver circuit for a solid state switch}
본 발명은 고체 장치(solid state devices)를 스위칭(switching)하기 위한 드라이버 회로(driver circuits)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리콘 제어 정류기(SCRs:Silicon Controlled Rectifiers)를 스위칭하기 위한 드라이버 회로에 관한 것이다.
전기 모터는 그 제어 회로 부품으로서 "사이리스터(thyristors)"로 알려진 "실리콘 제어 정류기"("SCRs")를 종종 이용한다. SCR은 게이트(gate), 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)의 세 터미널을 가지는 스위칭 가능한 다이오드(diode)로서 생각될 수 있다. 브레이크오버 전압(breakover voltage)보다 낮은 공급 전압이 SCR의 애노드와 캐소드에 가해지고 어떠한 "트리거(trigger)" 전류 또는 전압(트리거 신호)도 게이트에 가해지지 않는다면, SCR은 "오프(off)", 즉 어떠한 전류도 애노드로부터 캐소드로 흐르지 않게 된다. 또한, 트리거 신호가 게이트에 가해지면, SCR의 브레이크오버 전압은 애노드와 캐소드에 가해진 전압 밑으 로 떨어지게 되고, 이때 SCR은 "온(on)", 즉 전류가 SCR을 통해 애노드로부터 캐노드로 흐르게 된다. 또한, SCR을 통과한 전류가 홀딩 전류(holding current) 위로 유지되면, 게이트에서의 트리거 신호에 상관없이, 사이리스터는 온 상태로 유지될 수 있다. SCR에 걸리는 애노드에서 캐소드로의 전압 강하를 최소화하고 SCR에서 낭비되는 전력을 최소화하기 위하여, 게이트에서의 트리거 신호는 전류가 애노드로부터 캐소드로 흐르는 동안 가해져야 한다. SCR이 오프(off)되도록 하기 위해서는 애노드에서 캐소드로의 전류가 그 장치를 위한 홀딩 전류값 아래 수준으로 낮아져야 한다.
트리거 회로(또는 드라이버 회로)는 SCR을 턴 온(turn on)시키기 위하여 트리거 신호를 공급한다. 트리거 회로를 설계할 때 설계자가 고려해야 할 두 가지 변수가 있다. 첫째, 트리거 회로로의 전력원(power source)은 통상적으로 원치 않는 전압 변동을 보일 수 있는 직류(DC, 이하 DC라 칭함) 전압원(voltage source)이다. 이러한 원치 않는 전압 변동은 통상 교류(AC, 이하 AC라 칭함) 전력 라인으로부터 연결되는 용량성 입력 필터(capacitive input filter)와 전파 브리지(full wave bridge)를 포함하는 강압 변압기(step-down transformer)로부터 DC 전압원이 얻어짐으로써 발생된다. 상기 원치 않는 전압 변동은 AC 전력 라인 변화와 변압기 부하 조절 효과에 의해 발생된다. 둘째, 게이트 트리거 전압, 즉 SCR을 트리거시키는데 필요한 게이트에서 캐소드로의 전압이 SCR마다 다르다. 또한, 필요한 트리거 전압 신호는 SCR이 온(on)이고 전도상태인지, 또는 오프(off)되고 턴 온(turn on)되는지에 따라 달라진다. 따라서, 드라이버 회로는 만날 수 있는 모든 SCR들, 즉 SCR들의 특정 클래스(class) 내 모든 SCR들이 턴 온될 수 있도록 설계되어야 한다. 또한, 전력을 절약하기 위하여, 트리거 회로는 공급 전압으로부터 최소 전류를 이용하면서도 SCR을 트리거시키는데 충분한 전압을 공급해야 한다.
이러한 문제를 해결할 수 있는 한 가지 방법은 스위칭 가능한 전류원(current source)을 이용하는 트리거 회로를 제공하는 것이며, 이 전류원은 SCR들의 알려진 클래스에서 모든 SCR들을 턴 온시키는데 충분한 트리거 신호를 제공하는 세 터미널 선형 전압 레귤레이터(a three terminal linear voltage regulator)를 포함한다. 그러나, 이러한 트리거 회로들은 그 자체에서 높은 수준의 전력을 낭비하고, 히트 싱크(heat sink)와 큰 사이즈의 공급 변압기를 필요로 한다. 레귤레이터, 히트 싱크 및 변압기들은 드라이버 회로의 크기와 비용을 증가시키게 된다. 따라서, 크기와 비용의 문제를 수반하는 세 터미널 전압 레귤레이터를 필요로 하지 않으면서도 SCR을 턴 온시키기 위해 적절한 트리거 신호를 공급할 수 있는 트리거 회로의 필요성이 존재하게 되는 것이다.
본 발명은 종래의 트리거 회로를 개선하여, 세 터미널 전압 레귤레이터 없이도 SCR을 턴 온시키는데 필요한 수준의 트리거링(triggering) 전류를 공급할 수 있도록 하고, 이로써 전력의 소비를 줄이도록 한 것이다.
본 발명에 따른 시스템은 제어 터미널(control terminal)을 갖는 실리콘 장치를 트리거시키기 위한 트리거 회로를 포함하고, 여기서 상기 실리콘 장치는 고유 제어 요건들(intrinsic control requirements)에서의 변동(variations)을 겪게 된다. 상기 트리거 회로는 DC 공급 전압원(voltage source)과, 공급 전압을 공급 전압에서의 변동에 기인한 원치 않는 변동을 겪지 않은 출력 DC 전류로 변환시키기 위한 DC-DC 전류 모드 벅 컨버터(DC-to-DC current mode Buck converter)를 포함하고, 여기서 상기 벅 컨버터는 고유 제어 요건들에서의 변동에도 불구하고 실리콘 장치를 턴 온시키기 위한 최소의 전류를 제어 터미널에 공급한다. 또한, 상기 실리콘 장치는 게이트 터미널, 애노드 터미널 및 캐소드 터미널을 갖는 실리콘 제어 정류기(SCR)를 포함할 수 있고, 여기서 상기 제어 터미널은 게이트 터미널이며, 고유 제어 요건들에서의 변동은 고유 게이트-캐소드 제어 전류 및 전압 요건들(intrinsic gate-to-cathode control current and voltage requirements)에서의 변동이다.
상세한 설명과 다음의 실시예가 청구된 본 발명의 기술적 사상을 한정해서는 안될 것이며, 이들은 본 발명을 누구나 용이하게 실시할 수 있도록 그 예제 및 설명을 제공한다. 첨부한 도면은 본 발명의 실시예를 보여주고 있으며, 이는 다음의 실시예의 설명과 함께 본 발명의 원리를 명확히 해준다.
첨부한 도면은 본 발명의 실시예를 보여주고 있고, 이는 다음의 실시예의 설명과 함께 본 발명의 원리를 명확히 해주고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 트리거 회로, SCR, 전원 및 부하를 보여주는 회로도,
도 2는 도 1의 인덕터(148)에 걸리는 전압 및 인덕터(148)를 통과한 전류의 변화를 시간에 따라 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 트리거 회로, SCR, 전원 및 부하를 보여주는 회로도이다. 트리거되는 고체 장치는 제어(또는 게이트) 터미널(102)과, 입력(또는 애노드) 터미널(106)과, 출력(또는 캐소드) 터미널(104)을 가지는 SCR(108)이다. 애노드(106)와 캐소드(104) 사이에 적절한 전위차가 형성되면, 캐소드(104)에 대하여 게이트(102)로 통과하는 게이트 전류가 SCR(108)을 트리거시킨다. 상기 SCR(108)이 트리거되면 애노드(106)와 캐소드(104) 사이에 전류가 흐르게 된다.
트리거 회로(100)는 충분히 큰 공급 전압(V1)으로부터 요구되는 최소의 전류를 게이트(102)에 공급함으로써 SCR(108)을 턴 온(turn on)시킬 수 있다. 일반적으로, SCR을 트리거시키는데 필요한 전압과 전류는 SCR마다 다르지만, SCR들의 어떤 한 클래스를 트리거시키는데 필요한 최소 전압 및 전류는 잘 알려져 있다. 따라서, 트리거 회로는 SCR들의 특정 클래스 내 모든 SCR들을 트리거시키는 전압 및 전류를 공급해야 한다.
상기 SCR(108)은 부하(110) 및 전원(112)과 직렬로 연결된다. 전류를 SCR(108)을 통해 애노드(106)로부터 캐소드(104)로의 방향으로 통과시키기 위하여 전원(112)에 의해 공급되는 전압이 극성을 갖고 있다고 가정하면, SCR(108)이 트리 거될 때, 전원(112)은 부하(110)에 에너지를 공급하게 된다. 즉 이때는 전류가 부하(110)를 통해 흐르게 되는 것이다. 상기 전원(112)이 AC 전압원(voltage source)이라면, AC 전압의 양극(positive)의 반 사이클 동안, 즉 애노드(106)가 캐소드(104)에 대하여 양극일 때에만 전류가 부하(110)와 SCR(108)을 통하여 흐르게 될 것이다. 게이트 터미널(102)로 공급되는 게이트 전류의 타이밍을 잘 알려진 방법으로 조절함으로써, 부하(110)로의 전력 흐름은 가해진 AC 전압의 각 양극의 반 사이클 동안 SCR(108)의 점호각(firing angle)을 변화시킴에 의해 조절된다. 상기 부하(110)가 그 예로서 AC 모터를 포함하는 것이라면, 이 모터의 속도는 전력의 흐름을 조절함으로써 변화될 수 있다. 이 AC 모터는 예를 들어 냉동 시스템의 여러 구성요소들을 구동시키는 것일 수 있고, 이 냉동 시스템은 압축기, 응축기, 열교환기 및 증발기를 포함하는 것일 수 있다.
도 1에 도시한 트리거 회로(100)는 AC 공급원(source)로부터 DC 부하로 전해지는 전력을 조절하기 위한 제어 시스템에 이용될 수 있다. 상기 SCR들(각 SCR은 그 자신의 트리거 회로를 가짐)의 회로망이 부하로 전해지는 전력을 조절하는데 이용될 수 있음은 널리 알려져 있다. 그 예로서, 전원이 3상 AC 전력을 제공한다면, SCR들의 회로망은 3쌍의 SCR들을 가지는 3상 전파 정류기 브리지(three-phase full wave rectifier bridge)를 포함할 수 있고, 각 쌍의 SCR들은 3상 교류 전압들 중 하나를 수용하게 된다. 6개의 독립된 트리거 회로들은 원하는 DC 전압 출력을 브리지 출력에서 이루기 위하여 회로망에서 6개 SCR들의 전도각(conduction angle)을 조절할 것이다. 이러한 회로망 배치는 부하(110)로 전해지는 DC 전압을 변화시키는 데 이용될 수 있다.
SCR들의 또 하나의 회로망 배치가 3상 모터와 같이 3상 AC 전원의 크기를 변화시키기 위한 3상 AC 스위치를 제공할 수 있다. 이러한 스위치는 3쌍의 SCR들을 포함할 수 있으며, 각 쌍의 SCR들은 AC 전원의 3상 전압들 중 하나에 연결된다. 이러한 배치에서 두 개의 SCR들은 다른 것의 캐소드에 연결된 각각의 애노드와 역병렬(antiparallel)로 연결된다. 6개의 SCR들의 전도각을 조절함으로써, SCR 회로망은 3상 AC 모터로 공급되는 원하는 3상 전류를 형성하게 된다.
본 발명에 따른 시스템은 SCR(108)의 게이트를 트리거 또는 구동시키기 위하여 전류 모드 DC-DC 벅 컨버터(current mode DC-to-DC Buck converter)를 채용한다. 트리거 회로(100)는 전압 비교기(comparator) 회로(146)와, 광 결합 아이솔레이터(optically coupled isolator)(128)와, 전압 제어 메인 스위치(122)와, 레지스터(144)와, 프리휠링 다이오드(free wheeling diode)(134)와, 센스 레지스터(sense resistor)(136)와, 인덕터(inductor)(148)를 포함하는 벅 컨버터를 포함한다.
본 발명에 따른 시스템에서 공급 전압(V1)은 비조정(unregulated)될 수 있고 AC 라인의 전압을 낮추고 정류 및 필터링을 수행함으로써 쉽게 얻어질 수 있다. 공급 전압(V1)은 트리거 회로(100)에서 SCR(108)을 턴 온시키고 전력 손실을 보상하는데 필요한 전력을 공급한다.
광 결합 아이솔레이터(128)는 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode, 이하 LED라 칭함)(116)와 광 감응 트랜지스터(optically sensitive transistor)(114)를 포함하여 이루어진다. SCR(108)을 트리거시키는 게이트 전류를 초기화하기 위하 여, 트리거 스위치(118)는 전류가 LED(116)를 통해 흐르도록 닫혀지게 된다. LED(116)로부터 나오는 빛은 트랜지스터(114)의 베이스를 전도(또는 턴 온)되도록 하면서 포화시킨다(saturates). 아이솔레이터(128)는 트리거 스위치(118)를 위한 저전압 논리회로와, 트랜지스터(114), 메인 스위치(122), 인덕터(148), 다이오드(134), SCR(108) 등을 포함하는 고전압 회로 사이의 전기적 절연을 제공한다. 레지스터(124)와 커패시터(capacitor)(126)는 스퓨어리어스 노이즈(spurious noise)에 기인한 트랜지스터(114)의 잘못된 트리거링(triggering)을 막아주는 노이즈 면역성(noise immunity)을 제공한다.
트랜지스터(114)가 턴 오프(turn off)될 때, 전압 비교기 회로(146)는 레지스터(144)로부터 절연되며, 어떠한 전류도 레지스터(144)를 통해 흐르지 않게 된다. 이는 메인 스위치(122)가 열려진 채(또는 오프(off)된 채) 유지되도록 해준다. 트랜지스터(114)가 턴 온(turn on)될 때, 전압 비교기 회로(146)는 전압 제어 메인 스위치(122)를 조정하게 된다. 먼저 비교기(146)가 출력 터미널(140) 상에 낮은 전압을 출력시키며, 이는 메인 스위치(122)가 닫혀지도록(또는 턴 온되도록) 해주는 레지스터(144)에 걸리는 전압 강하를 야기시킨다. 그렇게 되면 전압이 인덕터(148)에 걸리게 되며, 이는 인덕터 전류(IL)가 인덕터(148)를 통해 흐르도록 하게 된다.
비교기(146)는 전압 비교기(138)와, 피드백(feedback) 레지스터(130)와, 입력 레지스터(132)와, 기준 전압(Vref)을 포함하여 이루어진다. 센스 레지스터(136)와, 기준 전압(Vref)과, 피드백 레지스터(130)와, 입력 레지스터(132)는 인덕터 전 류(IL)의 평균값이 SCR들의 알려진 클래스에서 모든 SCR들을 트리거시키는데 필요한 최소 전류값으로 설정되도록 선택된다. 인덕터(148)를 통과한 전류는 SCR(108)의 게이트(102)로 흐른 후 캐소드(104)로부터 나와 센서 레지스터(136)를 통과하여 접지(ground)로 되돌아가게 된다. SCR 게이트(102)로 상승하는 전류(IL)의 초기비가 트리거 스위치(118)의 듀티 사이클(duty cycle)에 따라 작아지도록 하기 위하여 공급 전압(V1)은 충분히 높게 선택된다.
비교기(146)는 상임계전압(UT)과 하임계전압(LT)을 갖는 히스테리시스(hysteresis) 특성을 가진다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구나 쉽게 알 수 있듯이, 레지스터(144)의 값이 입력 레지스터(132)의 값(R132)에 비해 훨씬 낮고 레지스터(144)의 값이 피드백 레지스터(130)의 값(R130)에 비해 훨씬 낮다고 가정할 때, 상임계전압(UT)은
Figure 112002003770788-pct00001
이고, 하임계전압(LT)은
Figure 112002003770788-pct00002
이다. 비교기(146)는 센스 레지스터(136)에 걸리는 전압 강하치를 상기 두 임계전압 중 어느 하나와 비교하게 된다. 상기 비교기(146)는 센서 레지스터(136)에 걸리는 전압이 비교기 회로(146)의 상임계전압(UT)을 넘게 되면 출력 터미널(140)상의 출력이 하이(high)가 되도록 한다. 비교기(146)의 출력 터미널(140)이 하이 전압을 가질 때, 트랜지스터(114)는 온(on)되고, 어떠한 전류도 레지스터(114)를 통해 흐르지 않게 되며, 레지스터(144)에 걸리는 전압 강하가 존재하지 않게 되고, 메인 스위치(122)가 열리게 된다(또는 오프된다). 인덕터(148)는 전류 흐름에 있어서의 순간적인 변화를 방해하고 계속해서 전류를 SCR(108)의 게이트(102)에 공급한다. 이 경우 인덕터(148)를 통과한 전류(IL)는 캐소드(104)에서 나와 센스 레지스터(136) 및 프리휠링 다이오드(134)를 통과한 후 다시 인덕터(148)로 리턴된다. 이 시간 동안 인덕터(148)를 통과한 전류(IL)는 낮아진다.
인덕터(148)를 통과한 전류(IL)가 낮아지면 센스 레지스터(136)에 걸리는 전압도 낮아져 결국 비교기(146)의 하임계전압(LT)으로 떨어지게 된다. 이로써 비교기(146)는 로우(low)로 스위칭되어 메인 스위치(122)를 턴 온시키고, 전체 사이클이 반복된다. 비교기(138)에서 히스테리시스(hysteresis)는 피드백 레지스터(130)와 입력 레지스터(132)에 의해 제공되며, 인덕터(148)의 유도값, 공급 전압(V1), 기준 전압(Vref) 및 SCR의 고유 전압 특성과 함께 트리거 회로(100)의 스위칭 주파수를 결정한다.
첨부한 도 2는 인덕터(148)에 걸리는 전압과 인덕터(148)를 통과한 전류(IL)를 시간에 따라 보여주는 도면이다. 이에 도시한 바와 같이, 물론 전압 신호(VL)는 사각형(square shaped)의 신호이며, 전류 신호(IL)는 삼각형(triangular shaped)의 신호이다. 인덕터(148)를 통과하는 평균 전류는 그 예로서 대략 0.5A(amps)이고, 전압 신호(VL)의 주기는 대략 2㎲(microseconds)이다.
현존하는 전류 공급 트리거 회로들에 대한 트리거 회로(100)의 한 가지 장점은 SCR을 트리거시키기 위하여 일정한 전류 공급을 제공하는 선형 레귤레이터(regulator)가 불필요하다는 점이다. 레귤레이터가 이용될 때, 트리거 회로의 평균 전력값은 트리거 회로에 걸리는 평균 전압 강하값과 SCR 게이트로 공급되는 평균 전류값의 곱이 된다. 또한, 레귤레이터에 의해 소비되는 전력값이 크므로 크기와 비용을 증가시키는 히트 싱크를 필요로 하게 된다. 또한, 전압 레귤레이터를 가지게 되면 트리거 회로는 추가적인 전력을 필요로 하게 되며, 분리 변성기(isolation transformer)와 같은 다른 구성요소들이 크기 및 비용을 증가시키게 된다. 이에 대비하여, 트리거 회로(100)는 보다 적은 전력을 필요로 하게 되고, 이 전력값은 게이팅 회로(gating circuit)에 걸리는 평균 전압값과, SCR의 게이트에 공급되는 평균 전류값과, 메인 스위치(122)의 듀티 사이클의 곱이 된다.
본 발명은 전압 레귤레이터 없이도 일정한 전류를 공급할 수 있는 고체 스위치의 트리거링을 위한 독특한 트리거 회로(100)를 제공한다. 트리거 회로(100)는 공급 전압 변동과 다른 고유 전압 제어 특성의 영향을 받지 않는다. 트리거 회로(100)에 의해 고체 장치로 공급되는 전류는 불필요한 전력 낭비를 막으면서 그 고체 스위치의 형태에 매칭되도록 선택된다.
고장난 사이리스터 또는 SCR을 검출하기 위한 방법 및 장치는 "고장난 사이리스터를 검출하는 방법 및 장치(Method and Apparatus for Detecting a Failed Thyristor)"의 명칭으로 본원 출원과 같은 날에 제출되고 같은 양수인에게 양도된(attorney docket 04646.0167-00000), 그리고 참고에 의해 본원 출원에 편입되는 특허 출원에 공지되어 있다.
또한, 고장난 사이리스터 또는 SCR을 검출하기 위한 또 다른 방법 및 장치가 "고장난 사이리스터를 검출하는 방법 및 장치(Method and Apparatus for Detecting a Failed Thyristor)"의 명칭으로 본원 출원과 같은 날에 제출되고 같은 양수인에게 양도된(attorney docket 04646.0165-00000), 참고에 의해 본원 출원에 편입되는 특허 출원에 공지되어 있다.
이와 같이 하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 수정 및 변형들을 전술한 실시예로부터 만들 수 있을 것이다. 예로서, SCR(108)은 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT:Bipolar Junction Transistor)와 같은 다양한 반도체 장치로 대체될 수 있을 것이다. BJT 트랜지스터의 경우, 트랜지스터의 베이스(base), 에미터(emitter) 및 컬렉터(collector) 터미널들이 각각 게이트, 캐소드 및 애노드로서 제공된다.
본 발명의 설명은 본 발명을 한정하지 않는다. 그 대신, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명을 실시하기 위하여 다른 방법들과 구별할 수 있도록 하는 실시예와 설명들을 제공한다. 다음의 청구항들은 본 발명의 범위와 사상을 충실히 정의하고 있다.

Claims (27)

  1. 제어 터미널을 가지며 고유 제어 요건들에서의 변동을 겪게 되는 실리콘 장치를 트리거시키기 위한 트리거 회로에 있어서,
    DC 공급 전압원과;
    공급 전압을 공급 전압의 변동에 기인한 원치 않는 변동을 받지 않는 출력 DC 전류로 변환시키기 위한 DC-DC 전류 모드 벅 컨버터로 구성되고,
    상기 벅 컨버터는 고유 제어 요건들에서의 변동에도 불구하고 실리콘 장치를 턴 온시키기 위한 최소의 전류를 제어 터미널에 공급하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 장치는 게이트 터미널과, 애노드 터미널과, 캐소드 터미널을 갖는 실리콘 제어 정류기로서, 상기 제어 터미널이 상기 게이트 터미널이고, 상기 고유 제어 요건들에서의 변동이 고유 게이트-캐소드 제어 전류 및 전압 요건들에서의 변동인 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 벅 컨버터는
    상기 게이트 터미널과, 닫혔을 때 공급 전압에 연결된 제2터미널로부터 제1터미널로 전류가 흐르도록 해주고 열렸을 때 상기 제2터미널로부터 상기 제1터미널로 전류가 흐르지 않도록 해주는 메인 스위치의 상기 제1터미널 사이에 연결되는 인덕터와;
    상기 인덕터를 통과한 전류를 감지(sensing)하고 이 감지된 전류를 지시하는 값을 출력하는 센서와;
    전류가 접지(ground)로부터 나와 다이오드를 통해 메인 스위치의 제1터미널로 흐르도록 하기 위하여 상기 접지와 상기 메인 스위치의 제1터미널 사이에 연결되는 프리휠링 다이오드와;
    상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값을 제어값과 비교하고 상기 메인 스위치가 열리거나 닫힐 때 제어하는 비교기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 센서는 상기 SCR의 캐소드와 상기 접지 사이에 연결된 센스 레지스터로서, 상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값이 상기 센스 레지스터에 걸리는 전압인 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 비교기는 히스테리시스(hysteresis) 특성을 가지고 있고, 상기 제어값은 상임계값과 하임계값을 포함하며, 상기 메인 스위치는 상기한 전류의 지시 값이 상기 하임계값 밑으로 떨어질 때 닫히고 상기 상임계값 위로 상승할 때 열리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 벅 컨버터는 SCR이 트리거되지 않았을 때 비교기가 메인 스위치를 닫는 것을 막아주고 SCR이 트리거되었을 때 비교기가 메인 스위치를 제어하도록 해주는 트리거 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 벅 컨버터는
    상기 제어 터미널과, 닫혔을 때 공급 전압에 연결된 제2터미널로부터 제1터미널로 전류가 흐르도록 해주고 열렸을 때 상기 제2터미널로부터 상기 제1터미널로 전류가 흐르지 않도록 해주는 메인 스위치의 상기 제1터미널 사이에 연결되는 인덕터와;
    상기 인덕터를 통과한 전류를 감지하고 이 감지된 전류를 지시하는 값을 출력하는 센서와;
    전류가 접지로부터 나와 다이오드를 통해 메인 스위치의 제1터미널로 흐르도 록 하기 위하여 상기 접지와 상기 메인 스위치의 제1터미널 사이에 연결되는 프리휠링 다이오드와;
    상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값을 제어값과 비교하고 상기 메인 스위치가 열리거나 닫힐 때 제어하는 비교기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 센서는 상기 SCR의 캐소드와 상기 접지 사이에 연결된 센스 레지스터로서, 상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값이 상기 센스 레지스터에 걸리는 전압인 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 비교기는 히스테리시스 특성을 가지고 있고, 상기 제어값은 상임계값과 하임계값을 포함하며, 상기 메인 스위치는 상기한 전류의 지시 값이 상기 하임계값 밑으로 떨어질 때 닫히고 상기 상임계값 위로 상승할 때 열리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  10. 제어 터미널을 가지며 고유 제어 요건들에서의 변동을 겪게 되는 실리콘 장치를 트리거시키기 위한 트리거 회로에 있어서,
    DC 공급 전압을 공급하기 위한 수단(means)과;
    공급 전압을 이 공급 전압의 변동에 기인한 원치 않는 변동을 받지 않은 출력 DC 전류로 변환시키기 위한 DC-DC 전류 모드 벅 컨버터로 구성되고,
    상기 벅 컨버터는 고유 제어 요건들에서의 변동에도 불구하고 실리콘 장치를 턴 온시키기 위한 최소의 전류를 제어 터미널에 공급하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 실리콘 장치는 게이트 터미널과, 애노드 터미널과, 캐소드 터미널을 갖는 실리콘 제어 정류기로서, 상기 제어 터미널이 상기 게이트 터미널이고, 상기 고유 제어 요건들에서의 변동이 고유 게이트-캐소드 제어 전류 및 전압 요건들에서의 변동인 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 벅 컨버터는
    상기 게이트 터미널과, 닫혔을 때 공급 전압에 연결된 제2터미널로부터 제1터미널로 전류가 흐르도록 해주고 열렸을 때 상기 제2터미널로부터 상기 제1터미널로 전류가 흐르지 않도록 해주는 메인 스위치의 상기 제1터미널 사이에 연결되는 인덕터와;
    상기 인덕터를 통과한 전류를 감지하고 이 감지된 전류를 지시하는 값을 출력하는 수단과;
    전류가 접지로부터 나와 다이오드를 통해 메인 스위치의 제1터미널로 흐르도록 하기 위하여 상기 접지와 상기 메인 스위치의 제1터미널 사이에 연결되는 프리휠링 다이오드와;
    상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값을 제어값과 비교하고 상기 메인 스위치가 열리거나 닫힐 때 제어하는 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 감지을 위한 수단은 상기 SCR의 캐소드와 상기 접지 사이에 연결된 센스 레지스터를 포함하고, 상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값이 상기 센스 레지스터에 걸리는 전압인 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 비교를 위한 수단은 히스테리시스 특성을 가지고 있고, 상기 제어값은 상임계값과 하임계값을 포함하며, 상기 메인 스위치는 상기한 전류의 지시 값이 상기 하임계값 밑으로 떨어질 때 닫히고 상기 상임계값 위로 상승할 때 열리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 벅 컨버터는 SCR이 트리거되지 않았을 때 비교기가 메인 스위치를 닫는 것을 막아주고 SCR이 트리거되었을 때 비교기가 메인 스위치를 제어하도록 해주는 트리거 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 벅 컨버터는
    상기 제어 터미널과, 닫혔을 때 공급 전압에 연결된 제2터미널로부터 제1터미널로 전류가 흐르도록 해주고 열렸을 때 상기 제2터미널로부터 상기 제1터미널로 전류가 흐르지 않도록 해주는 메인 스위치의 상기 제1터미널 사이에 연결되는 인덕터와;
    상기 인덕터를 통과한 전류를 감지하고 이 감지된 전류를 지시하는 값을 출력하는 센서와;
    전류가 접지로부터 나와 다이오드를 통해 메인 스위치의 제1터미널로 흐르도록 하기 위하여 상기 접지와 상기 메인 스위치의 제1터미널 사이에 연결되는 프리휠링 다이오드와;
    상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값을 제어값과 비교하고 상기 메인 스위치 가 열리거나 닫힐 때 제어하는 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 감지을 위한 수단은 상기 SCR의 캐소드와 상기 접지 사이에 연결된 센스 레지스터를 포함하고, 상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값이 상기 센스 레지스터에 걸리는 전압인 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 비교를 위한 수단은 히스테리시스 특성을 가지고 있고, 상기 제어값은 상임계값과 하임계값을 포함하며, 상기 메인 스위치는 상기한 전류의 지시 값이 상기 하임계값 밑으로 떨어질 때 닫히고 상기 상임계값 위로 상승할 때 열리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 스위치용 고효율 드라이버 회로.
  19. 제어 터미널을 가지며 고유 제어 요건들에서의 변동을 겪게 되는 실리콘 장치를 트리거시키기 위한 트리거 회로를 갖는 모터를 포함하는 냉동 시스템에 있어서, 상기 트리거 회로는:
    DC 공급 전압원과;
    공급 전압을 공급 전압의 변동에 기인한 원치 않는 변동을 겪지 않은 출력 DC 전류로 변환시키기 위한 DC-DC 전류 모드 벅 컨버터로 구성되고,
    고유 제어 요건들에서의 변동에도 불구하고 실리콘 장치를 턴 온시키기 위한 최소의 전류를 제어 터미널에 공급하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 실리콘 장치는 게이트 터미널과, 애노드 터미널과, 캐소드 터미널을 갖는 실리콘 제어 정류기로서, 상기 제어 터미널이 상기 게이트 터미널이고, 상기 고유 제어 요건들에서의 변동이 고유 게이트-캐소드 제어 전류 및 전압 요건들에서의 변동인 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 벅 컨버터는
    상기 게이트 터미널과, 닫혔을 때 공급 전압에 연결된 제2터미널로부터 제1터미널로 전류가 흐르도록 해주고 열렸을 때 상기 제2터미널로부터 상기 제1터미널로 전류가 흐르지 않도록 해주는 메인 스위치의 상기 제1터미널 사이에 연결되는 인덕터와;
    상기 인덕터를 통과한 전류를 감지하고 이 감지된 전류를 지시하는 값을 출력하는 센서와;
    전류가 접지로부터 나와 다이오드를 통해 메인 스위치의 제1터미널로 흐르도록 하기 위하여 상기 접지와 상기 메인 스위치의 제1터미널 사이에 연결되는 프리휠링 다이오드와;
    상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값을 제어값과 비교하고 상기 메인 스위치가 열리거나 닫힐 때 제어하는 비교기;
    를 포함하는 것을 특징으로 냉동 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 센서는 상기 SCR의 캐소드와 상기 접지 사이에 연결된 센스 레지스터로서, 상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값이 상기 센스 레지스터에 걸리는 전압인 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 비교기는 히스테리시스 특성을 가지고 있고, 상기 제어값은 상임계값과 하임계값을 포함하며, 상기 메인 스위치는 상기한 전류의 지시 값이 상기 하임계값 밑으로 떨어질 때 닫히고 상기 상임계값 위로 상승할 때 열리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  24. 제 19 항에 있어서, 상기 벅 컨버터는 SCR이 트리거되지 않았을 때 비교기가 메인 스위치를 닫는 것을 막아주고 SCR이 트리거되었을 때 비교기가 메인 스위치를 제어하도록 해주는 트리거 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  25. 제 19 항에 있어서, 상기 벅 컨버터는
    상기 제어 터미널과, 닫혔을 때 공급 전압에 연결된 제2터미널로부터 제1터미널로 전류가 흐르도록 해주고 열렸을 때 상기 제2터미널로부터 상기 제1터미널로 전류가 흐르지 않도록 해주는 메인 스위치의 상기 제1터미널 사이에 연결되는 인덕터와;
    상기 인덕터를 통과한 전류를 감지하고 이 감지된 전류를 지시하는 값을 출력하는 센서와;
    전류가 접지로부터 나와 다이오드를 통해 메인 스위치의 제1터미널로 흐르도록 하기 위하여 상기 접지와 상기 메인 스위치의 제1터미널 사이에 연결되는 프리휠링 다이오드와;
    상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값을 제어값과 비교하고 상기 메인 스위치가 열리거나 닫힐 때 제어하는 비교기;
    를 포함하는 것을 특징으로 냉동 시스템.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 센서는 상기 SCR의 캐소드와 상기 접지 사이에 연결된 센스 레지스터로서, 상기한 인덕터 통과 전류의 지시 값이 상기 센스 레지스터에 걸리는 전압인 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 비교기는 히스테리시스 특성을 가지고 있고, 상기 제어값은 상임계값과 하임계값을 포함하며, 상기 메인 스위치는 상기한 전류의 지시 값이 상기 하임계값 밑으로 떨어질 때 닫히고 상기 상임계값 위로 상승할 때 열리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
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