KR100801560B1 - 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결구조 및 방법 - Google Patents

액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결구조 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100801560B1
KR100801560B1 KR1020060018637A KR20060018637A KR100801560B1 KR 100801560 B1 KR100801560 B1 KR 100801560B1 KR 1020060018637 A KR1020060018637 A KR 1020060018637A KR 20060018637 A KR20060018637 A KR 20060018637A KR 100801560 B1 KR100801560 B1 KR 100801560B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
gate bipolar
igbt
bipolar transistor
insulated gate
Prior art date
Application number
KR1020060018637A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070088869A (ko
Inventor
고광철
송인호
김봉석
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020060018637A priority Critical patent/KR100801560B1/ko
Publication of KR20070088869A publication Critical patent/KR20070088869A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100801560B1 publication Critical patent/KR100801560B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/30—Modifications for providing a predetermined threshold before switching
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 스위치 중에 2개 이상의 IGBT를 사용하여 상기 스위치 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 캐패시터를 형성시켜 전압을 보상시키게 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조 및 방법을 제공하는데 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 RC분압회로에 의해 스위치에 과전압이 인가될 경우 전체적인 회로를 보호하기 위해 전압을 분배하게 하고, 바이폴라 트랜지스터를 통해 전류를 구동시켜 직렬로 연결한 스위치가 급격한 부하 변동에 의해 과전압이 걸릴 때 안정적인 동작이 가능하게 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조 및 방법을 제공하는데 있다.
액티브 클램핑, Active clamping, 반도체 스위치, IGBT, BJT, RC분압회로, 질렬 연결, 전압 분배, 전압 보상, 과전압

Description

액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조 및 방법{SERIES CONNECTING STRUCTURE OF POWER SEMICONDUCTOR USING ACTIVE CLAMPING TYPE AND METHOD THEREOF}
도 1은 일반적으로 반도체 스위치의 직렬 연결을 이용한 고전압 스위치의 실시 예시도,
도 2는 실질적으로 적용되고 있는 반도체 스위치의 직렬 연결 구조를 보여주는 실시 예시도,
도 3은 본 발명을 실시하기 위해 보여주는 구체적인 실시 구성 회로도,
도 4는 본 발명에 따라 실시된 전압 보상의 결과를 설명하기 위한 그래프,
도 5는 본 발명과 종래의 구조에 대한 턴 온 시간(turn on time)을 비교한 그래프,
도 6은 종래에 실시하고 있는 RCD스노버 회로에 대한 실험 파형의 결과를 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명에 따라 3개의 반도체 스위치를 연결하여 실험을 실시한 파형의 결과를 나타낸 그래프.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 접압보상부
20 : 보호회로부
30 : 전류구동부
BJT : 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)
IGBT : 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)
본 발명은 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조 및 방법에 관한 것으로,
좀 더 상세하게는 다수개의 반도체 스위치를 직렬로 연결하여 사용하되, 상기 각각의 스위치에 인가되는 전압을 비슷하게 보상하도록 하고, 과전압에 의한 회로를 보호하도록 하는 동시에 구성된 회로에 대한 안정적인 동작이 가능하게 전류를 구동시도록 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조 및 방법에 관한 것이다.
종래에 실시하고 있는 고전압 스위치(High Voltage Switch)에 대한 진공관 형태의 기체 방전 스위치는 수명이 매우 짧고, 사용하기에 매우 복잡하며, 높은 주 파수에서의 동작이 불가능하였다.
이에, 상기의 문제점들이 있어 반도체 스위치인 전력(Power) 금속 산화 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 사이리스터(Thyristor)로 대체하여 사용되었다.
상기의 반도체 스위치인 Power MOSFET이나 IGBT, Thyristor의 경우에는, 소자가 훼손 및 파손과 같은 부서지지 않은 이상 반영구적으로 사용이 가능하고, 높은 동작 주파수에서의 운용이 가능하나, 개개의 소자에 대한 최대 정격전압이 단일 기체 방전스위치(10kV~500kV)에 비해 최대 IGBT의 경우 3kV이고, 사이리스터(Thyristor)의 경우 20kV정도 밖에 되지 않아, 직렬 연결 방법이 많이 사용되고 있는 실정이다.
이에 따른, 상기의 직렬 연결 방법은 다수개(n개)의 반도체 소자들을 직렬로 연결한 다음 인가전압(V)를 상기 다수개(n개) 만큼 나누어(V/n) 전압을 분배하여 스위칭하는 기술인 것이다.
즉, 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 이는 반도체 스위치의 직렬 연결을 이용한 고전압 스위치의 실시 예시도로서, 6개의 반도체 스위치(Gate drive)가 직렬로 연결되어 있고, 상기 반도체 스위치에는 DC전원이 인가되어 있는 것이다.
상기 6개의 반도체 스위치가 정확하게 동시에 온/오프(on/off)하게 되면, DC전원이 6개 만큼의 전압(DC전원/6개)이 각 스위치를 통해 제어되게 되는 것으로, 이는 각 스위치의 정격 전압이 각각 1kV라면, 스위칭할 수 있는 전압은 최대 6kV가 되는 것이어서, 이러한 방법으로 반도체 스위치를 사용하여 높은 전압을 견딜 수 있는 고전압 스위치를 제작할 수가 있게 되는 것이다.
그러나, 각각의 반도체 스위치가 제각기 내부 회로 변수가 다르고, 또한 게이트 드라이버(스위치를 turn on/off하도록 신호를 출력하는 회로)부분에서 출력신호가 일치하지 않기 때문에 동일하게 반도체 스위치가 온/오프(on/off)하지 못하여 직렬 연결되어 있는 반도체 스위치 중 어느 하나의 스위치에 과전압이 걸리게 되는 위험성이 있다.
이로 인해, 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 드라이버(Gate driver)에 별도의 보조회로가 구성시키는 것으로서, 이와 같이 스위치에 병렬로 연결되어 있는 저항은 각각의 스위치가 오프(off) 상태일 때 흐르는 누설 전류값을 일치시키는 역할을 하게 된다.
즉, 반도체 스위치가 오프(off) 상태일 때 각 IGBT의 경우 바이폴라 트랜지스터(BJT) 포화 전류(saturation current)가 흐르게 되는데, 이를 옴의 법칙에 의하면 각각의 스위치에 인가되는 전압을 누설 전류값으로 나눈 상태가 오프(off)상태를 유지하는 반도체 스위치의 저항값이 되는 것이다.
이때, 반도체 스위치의 저항값이 제조 공정상 약간씩 다르기 때문에 누설 전류가 큰 스위치의 경우 스위치의 오프(off) 상태시 전압과 전류가 집중될 수 있어 저항을 병렬로 구성하는 것이다.
그리고, 스위치에 병렬로 연결한 커패시터는 각각의 스위치의 턴 온/오프(turn on/off) 상태를 맞추어 주기 위한 것으로, 이는 스위치의 턴 오프(turn off) 또는 턴 온(turn on) 시간이 직렬 연결한 스위치마다 모두 제각기 다르기 때문에 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off) 하는 순간 소자에 과전압이 걸릴 수 있어 연결하게 된 것이다.
상기 캐패시터(C)값은 일반적으로 전력전자에서 사용하는 RC스노버 회로 또는 RCD스노버 회로와 동일하게 값을 설정하여 사용하게 된다.
따라서, 종래에 실시하고 있는 고전압 스위치 및 반도체 스위치는 어느 정도 그 효율성에 한계가 있기 때문에 이를 적용하여 사용하는 스위칭 소자에 대한 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극소화되는 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.
본 발명은 반도체 스위치 중에 2개 이상의 IGBT를 사용하여 상기 스위치 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 캐패시터를 형성시켜 전압을 보상시키게 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 RC분압회로에 의해 스위치에 과전압이 인가될 경우 전체적인 회로를 보호하기 위해 전압을 분배하게 하고, 바이폴라 트랜지스터를 통해 전류를 구동시켜 직렬로 연결한 스위치가 급격한 부하 변동에 의해 과전압이 걸릴 때 안정적인 동작이 가능하게 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전체적인 스위칭 소자에 대한 효율성을 향상시켜 이를 적용시켜 사용하는 사용상 신뢰도 및 만족도를 극대화하게 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조 및 방법을 제공하는데 있다.
삭제
이하, 상기한 본 발명에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로 서 이는 사용자 및 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 본 발명은 다수개의 반도체 스위치를 연결하여 이용하는 고전압 스위치에 있어서, 상기 반도체 스위치 중에 2개 이상의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용하되, 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 하는 전압보상부와, 상기의 전압보상부를 통해 인가되는 전압이 비슷하게 걸리는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 과전압이 인가될 경우 전압을 분배하여 회로를 보호하기 위한 보호회로부와, 상기 전압보상부와 보호회로부의 각각에 연결되되, 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 온/오프 하는 시간을 조정하도록 전하량을 조정하기 위한 전류구동부를 포함하여 이루어지는 것이다.
이에, 상기 전압보상부는 캐페시터로 이루어지고, 상기 캐페시터는 각 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 병렬로 연결되어 이루어지며, 상기 보호회로부는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 병렬로 연결되어 있는 RC분압회로로 이루어지는고, 상기 전류구동부는 전류에 의해 구동하는 바이폴라 트랜지스터(BJT)로 이루어지는 것이다.
삭제
삭제
한편, 상기의 구조로 이루어진 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조를 실행하기 위한 방법은 2개 이상의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용하여 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 캐패시터를 형성시켜 전압을 보상시키는 단계와, 상기 캐페시터를 각 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 병렬로 연결시키는 단계와, 상기의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 과전압이 인가될 경우 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 병렬로 연결되어 있는 RC분압회로에 의해 전압을 분배하여 회로를 보호시키는 단계와, 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 온/오프 하는 시간의 조정에 따른 전하량을 조정하도록 바이폴라 트랜지스터에 의해 전류를 구동시키는 단계를 실행하게 된다.
삭제
[실시예]
상기한 본 발명을 이루기 위한 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명은 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명을 실시하기 위해 보여주는 구체적인 실시 구성 회로도를 나타낸 것이다.
즉, 본 발명은 다수개의 반도체 스위치를 연결하여 고전압 스위치로 사용하기 위한 것이다.
이를 위해, 상기 반도체 스위치 중에 2개 이상의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용하게 되고, 이때 전압보상부(10)에 의해 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 전압을 보상하게 된다.
이에 따른, 상기 전압보상부(10)는 전압이 비슷하게 걸려 보상할 수 있도록 캐패시터(C1,C2)로 이루어지되, 상기 캐페시터(C1,C2)는 각 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 병렬로 연결되게 된다.
즉, 상기와 같이 반도체 스위치 중에서 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용할 경우에 있어, 상기 IGBT의 게이트(gate)단과 컬렉터(collector)단 사이의 커패시터(Cgc)를 보상해 주기 위한 것이다.
이는, 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이, IGBT의 외부에 캐패시터(Cgc)가 없을 경우와 캐패시터(Cgc)가 있는 경우를 비교하여 나타낸 그래프로서, 상기 캐패시터(Cgc)를 보상하는 경우가 보상하지 않는 경우보다 각각의 스위치에 인가되는 전압이 비슷하게 걸리고 있음을 알 수가 있고, 이때 스위치에 병렬로 연결되어 있는 캐패시터(C1,C2)에 의해 보상하게 되는 것이다.
그리고, 상기의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 과전압이 인가될 경우 보호회로부(20)에 의해 전압을 분배하여 회로를 보호하게 되는데, 상기 보호회로부(20)는 IGBT와 병렬로 연결되어 있는 RC분압회로를 통해 실시되게 된다.
즉, 트랜지스터(Q1)와 트랜지스터(Q2)의 스위치 작동에 의해 구동하게 되는데, 이때 상기 트랜지스터(Q1)와 트랜지스터(Q2)는 IGBT와 병렬로 연결되어 있는 RC분압회로를 통해 구동하게 되는 것이다.
이에 따른, 상기의 트랜지스터(Q1)와 트랜지스터(Q2)는 바이폴라 트랜지스터(BJT)로 이루어지는 것이 바람직하다.
이를 따를 때, 상기 보호회로부(20)의 RC분압회로에서 과전압이 흐를 경우에, 상기 과전압만큼의 전류가 바이폴라 트랜지스터(BJT)로 이루어진 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스(base)단으로 인가되게 되고, 이때 캐패시터(Cgc)의 보상용인 캐패시터(C1,C2)의 전하량이 IGBT의 게이트(gate)단으로 인가됨으로 인해 IGBT가 더 빨리 온/오프 할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 상기 IGBT를 온/오프 하는 시간을 조정하도록 전하량을 조정하게 되는데, 이는 전류구동부(30)에 의해 실시되게 되고, 이때 상기의 전류구동부(30)는 전류에 의해 구동하는 바이폴라 트랜지스터(BJT)로 이루어진 트랜지스터(Q1,Q2)로 구성하게 된다.
이와 같이, 전류구동부(30)가 바이폴라 트랜지스터(BJT)로 이루어져 있어 용이하게 전류구동 하기 때문에 상기 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 베이스(base)단에 입력되는 전류량만큼 바이폴라 트랜지스터(BJT) 스위치가 열리거나 닫히게 되고, 이때 직렬연결한 스위치에 과전압의 크기가 얼마나 큰지에 따라 바이폴라 트랜지스터(BJT) 스위치가 보상하는 전하량을 조정하여 IGBT를 온/오프 하는 시간을 조정해줄 수 있는 것이다.
이를 따를 때, 직렬연결한 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)가 급격한 부하 변동에 의해 과전압이 걸릴 때 다른 회로에 비해 안정적으로 동작시킬 수가 있는 것이다.
첨부도면 도 5 내지 도 7은 본 발명과 종래에 실시하고 있는 직렬로 연결한 스위치에 대해서 비교한 그래프로서, 도 5는 본 발명과 종래의 구조에 대한 턴 온 시간(turn on time)을 비교한 그래프이고, 도 6은 종래에 실시하고 있는 RCD스노버 회로에 대한 실험 파형의 결과를 나타낸 그래프이며, 도 7은 본 발명에 따라 3개의 반도체 스위치를 연결하여 실험을 실시한 파형의 결과를 나타낸 그래프이다.
즉, 비교대상은 종래의 RCD스노버 회로를 이용한 직렬연결 스위치이고, 각 3개의 반도체 스위치 중에 IGBT를 직렬로 연결하여 파형을 비교한 것으로, 이때 동작주파수는 1kHz이고, 펄스 폭(pulse width)은 10㎲로 일치시켰다.
이에, 도 6에 나타난 바와 같이, RCD스노버 회로의 전압이 불균형 형태로 나타나고 있음을 알 수가 있고, 이는 턴 오프(turn off) 시에 과전압을 줄이기 위해 턴 오프(turn off) 시간이 늦어지게 된다.
따라서, 스위치가 온(on) 상태를 유지하다 오프(off) 상태로 전이시, RCD스노버 회로의 캐패시터(C)값에 의해 회복 시간(recovery time)이 늦어지게 되고, 이는 정확히 턴 오프(turn off)될 때까지 시간이 매우 늦어지게 되는 것이며, 부하의 링잉(ringing)시 스위치의 안정성과 안전성을 갖는 동작이 보장되지 않지만, 본 발명에 따라 실시할 경우 턴 오프(turn off) 시간과 턴 온(turn on) 시간이 매우 빠르면서 안정성과 안전성을 갖는 동작이 보장되게 되는 것이다.
한편, 상기의 구조로 이루어진 본 발명인 직렬 연결 구조에 대한 직렬 연결 방법은 반도체 스위치 중에 2개 이상의 IGBT를 사용하여 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 캐패시터를 형성시켜 전압을 보상시키도록 실행하게 되고, 이때, 상기 캐페시터를 각 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 병렬로 연결시켜 실행하게 된다.
또한, 상기의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 과전압이 인가될 경우 전체적인 회로를 보호하기 위해 BJT와 병렬로 연결되어 있는 RC분압회로에 의해 전압을 분배하도록 실행하게 된다.
또한, 직렬로 연결한 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)가 급격한 부하 변동에 의해 과전압이 걸릴 때 안정적인 동작이 가능하도록 바이폴라 트랜지스터를 통해 전류를 구동시켜 IGBT를 온/오프 하는 시간의 조정에 따른 전하량을 조정하도록 실행하게 되는 것이다.
본 발명은 상기의 설명을 통해 반도체 스위치 중에 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)에 대해서만 기재하였으나, 상기 반도체 스위치 중에 전력(Power) 금속 산화 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 또는 사이리스터(Thyristor)를 적용하여 실시할 경우 본 발명에 따른 설계변경으로 인한 치환 및 균등물에 해당됨으로 본 발명의 기술적 범주에 속함을 미리 밝혀두는 바이다.
마지막으로, 본 발명을 실시하고 있는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조 및 방법에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.
하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 다수개의 반도체 스위치 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 전압이 보상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 반도체 스위치에 과전압이 인가될 경우 전압을 분배하여 전체적인 회로가 보호되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 직렬로 연결한 반도체 스위치가 급격한 부하 변동에 의해 과전압이 걸릴 때 용이하게 전류를 구동시켜 전체적인 회로에 대한 안정적인 동작이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기에서 실시되는 효과들로 인해 전체적인 스위칭 소자에 대한 효율성이 향상되어 이를 적용시켜 사용하는 사용상 신뢰도 및 만족도가 극대화되는 등의 여러 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 다수개의 반도체 스위치를 연결하여 이용하는 고전압 스위치에 있어서,
    상기 반도체 스위치 중에 2개 이상의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용하되, 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 하는 전압보상부;
    상기의 전압보상부를 통해 인가되는 전압이 비슷하게 걸리는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 과전압이 인가될 경우 전압을 분배하여 회로를 보호하기 위한 보호회로부;
    상기 전압보상부와 보호회로부의 각각에 연결되되, 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 온/오프 하는 시간을 조정하도록 전하량을 조정하기 위한 전류구동부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전압보상부는 캐페시터로 이루어지되, 상기 캐페시터는 각 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 병렬로 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로부는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 병렬로 연결되어 있는 RC분압회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류구동부는 전류에 의해 구동하는 바이폴라 트랜지스터(BJT)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조.
  7. 다수개의 반도체 스위치를 연결하여 이용하는 고전압 스위치에 있어서,
    상기 반도체 스위치 중에 2개 이상의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용하되, 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 하는 전압보상부와, 상기의 전압보상부를 통해 인가되는 전압이 비슷하게 걸리는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 과전압이 인가될 경우 전압을 분배하여 회로를 보호하기 위한 보호회로부와, 상기 전압보상부와 보호회로부의 각각에 연결되되, 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 온/오프 하는 시간을 조정하도록 전하량을 조정하기 위한 전류구동부를 포함하되,
    상기 전압보상부는 캐페시터로 이루어지고, 상기 캐페시터는 각 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 병렬로 연결되어 이루어지며, 상기 보호회로부는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 병렬로 연결되어 있는 RC분압회로로 이루어지는고, 상기 전류구동부는 전류에 의해 구동하는 바이폴라 트랜지스터(BJT)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 구조.
  8. 다수개의 반도체 스위치를 연결하여 이용하는 고전압 스위치를 사용하도록 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 방법에 있어서,
    상기 반도체 스위치 중에 2개 이상의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용하여 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 캐패시터를 형성시켜 전압을 보상시키는 단계;
    상기의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 과전압이 인가될 경우 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 병렬로 연결되어 있는 RC분압회로에 의해 전압을 분배하여 회로를 보호시키는 단계;
    상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 온/오프 하는 시간의 조정에 따른 전하량을 조정하도록 바이폴라 트랜지스터에 의해 전류를 구동시키는 단계;
    를 실행하는 것을 특징으로 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기의 캐패시터를 형성시켜 전압을 보상시키는 단계에서,
    상기 캐페시터를 각 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 병렬로 연결시켜 실행하는 것을 특징으로 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 방법.
  11. 다수개의 반도체 스위치를 연결하여 이용하는 고전압 스위치를 사용하도록 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 방법에 있어서,
    상기 반도체 스위치 중에 2개 이상의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용하여 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 각각에 인가되는 전압을 비슷하게 걸리도록 캐패시터를 형성시켜 전압을 보상시키는 단계;
    상기 캐페시터를 각 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 병렬로 연결시키는 단계;
    상기의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)에 과전압이 인가될 경우 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 병렬로 연결되어 있는 RC분압회로에 의해 전압을 분배하여 회로를 보호시키는 단계;
    상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 온/오프 하는 시간의 조정에 따른 전하량을 조정하도록 바이폴라 트랜지스터에 의해 전류를 구동시키는 단계;
    를 실행하는 것을 특징으로 하는 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결 방법.
KR1020060018637A 2006-02-27 2006-02-27 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결구조 및 방법 KR100801560B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060018637A KR100801560B1 (ko) 2006-02-27 2006-02-27 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결구조 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060018637A KR100801560B1 (ko) 2006-02-27 2006-02-27 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결구조 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070088869A KR20070088869A (ko) 2007-08-30
KR100801560B1 true KR100801560B1 (ko) 2008-02-11

Family

ID=38614108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060018637A KR100801560B1 (ko) 2006-02-27 2006-02-27 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결구조 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100801560B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101477377B1 (ko) 2013-03-20 2014-12-29 삼성전기주식회사 게이트 구동 장치 및 이를 갖는 인버터
KR101983158B1 (ko) 2013-11-26 2019-05-28 삼성전기주식회사 게이트 구동 장치 및 이를 갖는 인버터

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010048380A (ko) * 1999-11-26 2001-06-15 윤문수 전력용 반도체 스위칭 소자의 직렬구동을 위한 수동형보조회로

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010048380A (ko) * 1999-11-26 2001-06-15 윤문수 전력용 반도체 스위칭 소자의 직렬구동을 위한 수동형보조회로

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hongfang Wang et. al, "Development of a Scalable Power Semiconductor Switch(SPSS)," APEC 2005, pp.347~353, Vol.1, 6~10 March 2005(2005.03.06)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070088869A (ko) 2007-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10176947B2 (en) High-voltage DC circuit breaker for blocking DC current
US9948089B2 (en) DC circuit breaker device
US10176939B2 (en) High-voltage DC circuit breaker for blocking current flowing through DC lines
US10354820B2 (en) Device for switching a direct current
US7570086B2 (en) Switching element drive circuit
KR101619871B1 (ko) 가변 리액턴스 회로에 bjt 스위치들을 사용한 임피던스 매칭 네트워크
US10164550B2 (en) Method, circuit configuration and bridge circuit for charging a capacitance effective on main current terminals of semiconductor switch
AU2008361188B2 (en) Method for switching without any interruption between winding taps on a tap-changing transformer
US9450396B2 (en) DC current interruption system able to open a DC line with inductive behaviour
US20080309402A1 (en) Extinction of plasma arcs
KR20030096054A (ko) 고전압 펄스 발생 회로
CN111937110B (zh) 开关设备
US20190229529A1 (en) Electrical protective circuit arrangement
KR20090031285A (ko) 전원과 접속가능한 부하를 서비싱하는 회로 및 전원과 접속가능한 부하를 스위칭하는 방법
JP2022117469A (ja) ハイブリッドｄｃ回路ブレーカ
KR100801560B1 (ko) 액티브 클램핑 방식을 이용한 전력 반도체의 직렬 연결구조 및 방법
KR102055461B1 (ko) 전력 반도체 회로
KR100433356B1 (ko) 전기집진용펄스전원장치및그보호방법
CN110061613A (zh) 具有并联连接的低功率晶体管的高功率转换器
JP2002135097A (ja) 半導体装置および半導体装置モジュール
Ma et al. A reliable voltage clamping submodule based on SiC MOSFET for solid state switch
US10224711B2 (en) Device and method for protecting against leakage currents
US11049677B2 (en) Inverse current injection-type direct current blocking device and method using vacuum gap switch
Kheirollahi et al. Developing soft switching in solid-state circuit breakers
KR102671892B1 (ko) Dc 차단기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120116

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee