KR101280426B1 - 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 3상 인버터 회로는, W상 출력신호, U상 출력신호 및 V상 출력신호를 발생시키기 위한 제1 내지 제6 스위칭소자와, 제1 내지 제6 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로와, 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 부트스트랩 전압 인가를 위해 각각 연결되도록 배치되는 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드와, 내부 온도변화에 대응되는 신호를 발생시키는 서미스터를 구비한다.
3상 인버터, 파워 모듈, SIP, 절연금속기판

Description

3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈{Three-phase inverter circuit and power module having the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 3상 인버터 회로를 채용한 파워 모듈의 응용예를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 파워 모듈 패키지를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 파워 모듈 패키지의 핀 배열의 여러 예를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면으로서 특히 도 5의 파워 모듈 패키지의 평면도들이다.
도 8은 도 6의 파워 모듈 패키지의 하부 사시도 및 상부 사시도를 나타내 보인 도면이다.
본 발명은 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열방출 능력이 좋고 동작특성이 향상된 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 인버터 모듈 여러 가지 용도로 사용되는데, 그 중 일 예는 모터 구동용이다. 모터 구동용 인버터 모듈, 특히 3상 모터를 구동하기 위한 3상 인버터 모듈은, 통상적으로 복수개의 스위칭소자들과 이 스위칭소자들을 제어하기 위한 고전압 집적회로(HVIC; High Voltage Integrated Circuit)로 이루어진다. 고전압 집적회로의 경우 단일 집적회로가 사용될 수도 있고, 복수개의 집적회로가 사용될 수도 있다.
단일 고전압 집적회로를 사용하는 경우, 단일 고전압 집적회로에 의해 복수개의 스위칭소자들이 제어되어야 하므로, 배선이 길어지고, 이에 따라 잡음(noise)이 발생할 수 있고, 신호지연이 커질 수 있다.
경우에 따라서는 2개의 고전압 집적회로를 사용하는 경우도 있다. 즉, 제1 고전압 집적회로가 제1 상, 제2 상 및 제3 상을 구성하는 일 스위칭소자를 제어하고, 제2 고전압 집적회로가 제1 상, 제2 상 및 제3 상을 구성하는 다른 스위칭소자를 제어한다. 이 경우에도 배선의 증가로 인하여 잡음 및 신호지연의 문제가 발생할 수 있다. 또한 dv/dt에 의해 전자기장애(EMI; ElectroMagnetic Interference)가 발생되어 소자의 성능을 열화시킬 수 있고, 데드-타임을 증가시킨다는 문제가 있 다.
또한 경우에 따라서는 3개의 고전압 집적회로를 사용할 수도 있는데, 이 경우에도 내부의 열 변화에 따른 대처방안이 없으며, 각 상에 대해 각각 과전류 및 과전압 보호가 이루어지지 않는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 열방출 능력이 좋고 각 상에 대한 보호기능이 향상된 3상 인버터 회로를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기와 같은 3상 인버터 회로를 이용한 파워 모듈을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 3상 인버터 회로는, W상 출력신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 스위칭소자; U상 출력신호를 발생시키기 위한 제3 및 제4 스위칭소자; V상 출력신호를 발생시키기 위한 제5 및 제6 스위칭소자; 상기 제1 및 제2 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제1 고전압 집적회로; 상기 제3 및 제4 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제2 고전압 집적회로; 상기 제5 및 제6 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제3 고전압 집적회로; 상기 제1 고전압 집적회로, 제2 고전압 집적회로 및 제3 고전압 집적회로로의 부트스트랩 전압 인가를 위해 각각 연결되도록 배치되는 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드; 및 내부 온도변화에 대응되는 신호를 발생시키는 서미스터를 구비한다.
상기 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 애노드는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 전압입력단자에 공통적으로 연결되고, 상기 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 캐소드는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 고압측 플로팅전압단자에 연결될 수 있다.
상기 서미스터는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 폴트아웃단자와 접지단자 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제6 스위칭소자는 절연게이트바이폴라 트랜지스터 또는 전력용 모스펫일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 파워 모듈은, W상 출력신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 스위칭소자; U상 출력신호를 발생시키기 위한 제3 및 제4 스위칭소자; V상 출력신호를 발생시키기 위한 제5 및 제6 스위칭소자; 상기 제1 및 제2 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제1 고전압 집적회로; 상기 제3 및 제4 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제2 고전압 집적회로; 상기 제5 및 제6 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제3 고전압 집적회로; 상기 제1 고전압 집적회로, 제2 고전압 집적회로 및 제3 고전압 집적회로로의 부트스트랩 전압 인가를 위해 각각 연결되도록 배치되는 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드; 및 내부 온도변화에 대응되는 신호를 발생시키는 서미스터를 구비하는 3상 인버터 회로가 집적되고, W상 출력단자, W상 고압측 플로팅전압단자, W상 고압측 입력신호단자, W상 저압측 입력신호단자, V상 출력단자, V상 고압측 플로팅전압단자, V상 고압측 입력신호단자, V상 저압측 입력신호단자, U상 출력단자, U상 고압측 플로팅전압단자, U상 고압측 입력신호단자, U상 저압측 입력신호단자, 고전압 집적회로 공급전원단자, 단락전류단자, 폴트아웃단자, U상 전류검출단자, V상 전류검출단자, W상 전류검출단자 및 공급전압입력단자가 싱글인라인패키지 구조로 배치된다.
상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로는, 각각 전압입력단자, 고압측 입력단자, 저압측 입력단자, 폴트아웃단자, 접지단자, 단락전류단자, 고압측 플로팅전압단자, 저압측 플로팅리턴전압단자, 고압측 출력단자 및 저압측 츨력단자를 구비할 수 있다.
상기 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 애노드는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 전압입력단자에 공통적으로 연결되고, 상기 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 캐소드는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 고압측 플로팅전압단자에 연결될 수 있다.
상기 서미스터는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 폴트아웃단자와 접지단자 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 고전압 집적회로, 제1 내지 제6 스위칭소자 및 제1 내지 제3 부트스트랩 다이오드는 절연금속기판 위에 배치되고, 상기 절연금속기판의 바닥면만 노출되도록 전면에 몰딩재가 배치될 수 있다.
상기 절연금속기판은 바닥면이 상기 몰딩재 밖으로 노출되는 금속판과, 상기 금속판의 상부면 위에 배치되는 절연판과, 그리고 상기 절연판 위에서 상기 상기 제1 내지 제3 고전압 집적회로, 제1 내지 제6 스위칭소자 및 제1 내지 제3 부트스트랩 다이오드를 지지하는 도전막패턴을 구비할 수 있다.
상기 몰딩재의 일 측면에 복수개의 핀들을 구비하되, 상기 핀들을 일정 개수만큼 그룹되어 있고, 각 그룹 내의 핀들은 상대적으로 가까운 간격으로 배치되며, 그룹 사이의 간격은 상대적으로 먼 간격으로 배치될 수 있다.
상기 그룹 사이에 절연간격을 증대시키는 홈이 배치될 수 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 인버터 회로는 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로(110, 120, 130)를 포함한다. 제1 고전압 집적회로(110)에는 제1 및 제2 스위칭소자(210, 220)가 연결된다. 제2 고전압 집적회로(120)에는 제3 및 제4 스위칭소자(230, 240)가 연결된다. 그리고 제3 고전압 집적회로(130)에는 제5 및 제6 스위칭소자(250, 260)가 연결된다. 제1 내지 제6 스위칭소자(210, 220, 230, 240, 250, 260)는 절연게이트 바이폴라트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor)이지만, 전력용 모스펫(Power MOSFET)일 수도 있다.
제1 스위칭소자(210)의 에미터단자와 제2 스위칭소자(220)의 컬렉터단자는 서로 연결되어 있고, 제3 스위칭소자(230)의 에미터단자와 제4 스위칭소자(240)의 컬렉터단자도 서로 연결되며, 그리고 제5 스위칭소자(250)의 에미터단자와 제6 스 위칭소자(260)의 컬렉터단자도 또한 서로 연결된다. 제1 스위칭소자(210)에는 제1 역병렬 다이오드(310)가 병렬로 연결된다. 제2 스위칭소자(220)에는 제2 역병렬 다이오드(320)가 병렬로 연결된다. 제3 스위칭소자(230)에는 제3 역병렬 다이오드(330)가 병렬로 연결된다. 제4 스위칭소자(240)에는 제4 역병렬 다이오드(340)가 병렬로 연결된다. 제5 스위칭소자(250)에는 제5 역병렬 다이오드(350)가 병렬로 연결된다. 그리고 제6 스위칭소자(260)에는 제6 역병렬 다이오드(360)가 병렬로 연결된다.
제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로(110, 120, 130)는 각각 전압입력단자(VCC), 고압측 입력단자(HIN), 저압측 입력단자(LIN), 폴트아웃단자(FO), 접지단자(COM, VSS), 단락전류단자(CSC), 고압측 플로팅전압단자(VB), 저압측 플로팅리턴전압단자(VS), 고압측 출력단자(HO) 및 저압측 츨력단자(LO)를 갖는다. 제1 고전압 집적회로(110)의 고압측 출력단자(HO)는 제1 스위칭소자(210)의 게이트단자에 연결되어 제1 스위칭소자(210)의 스위칭동작을 제어한다. 제1 고전압 집적회로(110)의 저압측 출력단자(LO)는 제2 스위칭소자(220)의 게이트단자에 연결되어 제2 스위칭소자(220)의 스위칭동작을 제어한다. 마찬가지로 제2 고전압 집적회로(120)의 고압측 출력단자(HO) 및 저압측 출력단자(LO)는 각각 제3 스위칭소자(230) 및 제4 스위칭소자(240)의 게이트단자에 연결되어 각각 제3 스위칭소자(230) 및 제4 스위칭소자(240)의 스위칭동작을 제어한다.
이와 같은 3상 인버터 회로가 채용된 파워 모듈(100)은, W상 출력단 자(W,VS(W)), W상 고압측 플로팅전압단자(VB(W)), W상 고압측 입력신호단자(IN(WH)), W상 저압측 입력신호단자(IN(WL)), V상 출력단자(V,VS(V)), V상 고압측 플로팅전압단자(VB(V)), V상 고압측 입력신호단자(IN(VH)), V상 저압측 입력신호단자(IN(VL)), U상 출력단자(U,VS(U)), U상 고압측 플로팅전압단자(VB(U)), U상 고압측 입력신호단자(IN(UH)), U상 저압측 입력신호단자(IN(UL)), 고전압 집적회로 공급전원단자(VCC), 단락전류단자(CSC), 폴트아웃단자(VFO), U상 전류검출단자(NU), V상 전류검출단자(NV), W상 전류검출단자(NW) 및 공급전압입력단자(P)가 파워 모듈(100)의 한쪽 측면에서 위에서부터 아래로 순서대로 배치되는 SIP(Single Inline Package) 구조로 이루어진다.
W상 출력단자(W,VS(W))는, 제1 고전압 집적회로(110)의 고압측 플로팅리턴전압단자(VS), 및 제1 스위칭소자(210)의 에미터단자와 제2 스위칭소자(220)의 컬렉터단자 사이에 연결된다. W상 고압측 플로팅전압단자(VB(W))는 제1 고전압 집적회로(110)의 고압측 플로팅전압단자(VB)에 연결된다. W상 고압측 입력신호단자(IN(WH))는 제1 고전압 집적회로(110)의 고압측 입력단자(HIN)에 연결된다. W상 저압측 입력신호단자(IN(WL))는 제1 고전압 집적회로(110)의 저압측 입력단자(LIN)에 연결된다.
V상 출력단자(V,VS(V))는, 제2 고전압 집적회로(120)의 고압측 플로팅리턴전압단자(VS), 및 제3 스위칭소자(230)의 에미터단자와 제4 스위칭소자(240)의 컬렉터단자 사이에 연결된다. V상 고압측 플로팅전압단자(VB(V))는 제2 고전압 집적회로(120)의 고압측 플로팅전압단자(VB)에 연결된다. V상 고압측 입력신호단자(IN(VH))는 제2 고전압 집적회로(120)의 고압측 입력단자(HIN)에 연결된다. V상 저압측 입력신호단자(IN(VL))는 제2 고전압 집적회로(120)의 저압측 입력단자(LIN)에 연결된다.
U상 출력단자(U,VS(U))는, 제3 고전압 집적회로(130)의 고압측 플로팅리턴전압단자(VS), 및 제5 스위칭소자(250)의 에미터단자와 제6 스위칭소자(260)의 컬렉터단자 사이에 연결된다. U상 고압측 플로팅전압단자(VB(U))는 제3 고전압 집적회로(130)의 고압측 플로팅전압단자(VB)에 연결된다. U상 고압측 입력신호단자(IN(UH))는 제3 고전압 집적회로(130)의 고압측 입력단자(HIN)에 연결된다. U상 저압측 입력신호단자(IN(UL))는 제3 고전압 집적회로(130)의 저압측 입력단자(LIN)에 연결된다.
고전압 집적회로 공급전원단자(VCC)는 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로(110, 120, 130)의 접지단자(COM, VSS)에 연결된다. 단락전류단자(CSC)는 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로(110, 120, 130)의 단락전류단자(CSC)에 연결된다. 폴트 아웃단자(VFO)는 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로(110, 120, 130)의 폴트아웃단자(FO)에 연결되며, 동시에 서미스터(400)의 일 단에 연결된다. 서미스터(400)의 다른 단은 접지된다.
U상 전류검출단자(NU)는 제6 스위칭소자(260)의 에미터단자에 연결되고, V상 전류검출단자(NV)는 제4 스위칭소자(240)의 에미터단자에 연결되며, 그리고 W상 전류검출단자(NW)는 제2 스위칭소자(220)의 에미터단자에 연결된다. 공급전압입력단자(P)는 제1 스위칭소자(210)의 컬렉터단자, 제3 스위칭소자(230)의 컬렉터단자 및 제5 스위칭소자(250)의 컬렉터단자에 연결된다. 이와 같이, W상, U상 및 V상 각각에 대해 W상 전류검출단자(NW), U상 전류검출단자(NU) 및 V상 전류검출단자(NV)가 별개로 배치됨으로써, W상, U상 및 V상 각각의 과전류(over current) 발생 유무를 파악할 수 있다.
서미스터(400)는 파워 모듈(100) 내부의 온도를 감지하고, 감지된 온도에 대응되는 전압을 출력한다. 이를 위해 서미스터(400)의 일 단은 접지단자(COM, VSS)에 연결되고, 다른 단은 파워 모듈(100)의 폴트아웃단자(VFO)와 제1 내지 제3 고전압 집적회로(110, 120, 130)의 각 폴트아웃단자(FO)에 공통적으로 연결된다. 이 폴트아웃단자(VFO)는 외부의 프로세서(CPU)에 연결되어, 프로세서(CPU)의 판단에 필요한 데이터를 제공하는 통로 역할을 수행한다.
본 실시예에 따른 파워 모듈(100)의 경우, 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드(510, 520, 530)가 파워 모듈(100) 내에 집적된다. 제1 부트스트랩 다이오 드(510)는 제1 고전압 집적회로(110)의 부트스트랩 전원회로를 구성하고, 제2 부트스트랩 다이오드(520)는 제2 고전압 집적회로(120)의 부트스트랩 전원회로를 구성하며, 그리고 제3 부트스트랩 다이오드(530)는 제3 고전압 집적회로(130)의 부트스트랩 전원회로를 구성한다.
제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드(510, 520, 530)의 애노드는 파워 모듈(100)의 고전압 집적회로 공급전원단자(VCC)과, 제1 내지 제3 고전압 집적회로(110, 120, 130)의 각 전압입력단자(VCC)에 공통적으로 연결된다. 제1 부트스트랩 다이오드(510)의 캐소드는 제1 고전압 집적회로(110)의 고압측 플로팅전압단자(VB)와, 파워 모듈(100)의 W상 고압측 플로팅전압단자(VB(W))에 공통적으로 연결된다. 제2 부트스트랩 다이오드(520)의 캐소드는 제2 고전압 집적회로(120)의 고압측 플로팅전압단자(VB)와, 파워 모듈(100)의 U상 고압측 플로팅전압단자(VB(U))에 공통적으로 연결된다. 그리고 제3 부트스트랩 다이오드(530)의 캐소드는 제3 고전압 집적회로(130)의 고압측 플로팅전압단자(VB)와, 파워 모듈(100)의 V상 고압측 플로팅전압단자(VB(V))에 공통적으로 연결된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다. 도 2에서 도 1과 동일한 참조부호는 동일한 요소를 나타내며, 따라서 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 3상 인버터 회로는 앞선 실시예에 따른 3상 인버터 회로와 동일하며, 단지 3상 인버터 회로를 채용한 파워 모듈(200)의 단 자 배치면에서 상이하다. 즉 구체적으로 본 실시예에 따른 파워 모듈(200)의 여러 단자들 중 하나의 단자가 전류검출단자(N)로 배치되고, 이 전류검출단자(N)에는 3상 인버터 회로를 구성하는 제2 스위칭소자(220)의 에미터단자, 제4 스위칭소자(240)의 에미터단자 및 제5 스위칭소자(260)의 에미터단자에 공통적으로 연결된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다. 도 3에서 도 1과 동일한 참조부호는 동일한 요소를 나타내며, 따라서 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 파워 모듈(300)은 3상 인버터 회로를 구성하는 제1 내지 제6 스위칭소자(211, 221, 231, 241, 251, 261)가 파워 모스펫인 점에서 앞선 실시예에 따른 파워 모듈(도 1의 100, 도 2의 200)과 상이하다.
도 4는 본 발명에 따른 3상 인버터 회로를 채용한 파워 모듈의 응용예를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다. 도 4에서 도 1과 동일한 참조번호는 동일한 요소를 나타내며, 다만 도면의 간단을 위해 파워 모듈(100)의 단자들 중 U상 전류검출단자(NU), V상 전류검출단자(NV), W상 전류검출단자(NW) 및 공급전압입력단자(P)는 파워 모듈(100)의 오른쪽에 배치되는 것으로 도시하였다.
도 4를 참조하면, 3상 모터(600)를 구동하기 위해 파워 모듈(100)의 W상 출력단자(W,VS(W)), U상 출력단자(U,VS(U)) 및 V상 출력단자(V,VS(V))가 3상 모터(600)와 연결된다. W상 출력단자(W,VS(W))와 W상 고압측 플로팅전압단자(VB(W)) 사이에는 제1 고전압 집적회로(110) 내의 전원공급을 위한 제1 부트스트랩 커패시터(610)가 배치된다. U상 출력단자(U,VS(U))와 U상 고압측 플로팅전압단자(VB(V)) 사이에는 제2 고전압 집적회로(120) 내의 전원공급을 위한 제2 부트스트랩 커패시터(620)가 배치된다. 그리고 V상 출력단자(V,VS(V))와 V상 고압측 플로팅전압단자(VB(V)) 사이에는 제3 고전압 집적회로(130) 내의 전원공급을 위한 제3 부트스트랩 커패시터(630)가 배치된다.
파워 모듈(100)의, 공급전압입력단자(P)와, W상 전류검출단자(NW), V상 전류검출단자(NV) 및 U상 전류검출단자(NU) 사이에는 파워 모듈(100) 내로 디씨(DC) 전압 입력을 위한 전원(710)이 배치되고, 이 전원(710)에 병렬로 DC 링크 커패시터(711)가 배치된다. 파워 모듈(100)의 고전압 집적회로 공급전원단자(VCC)에는 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로(110, 120, 130) 내의 스위칭소자들(미도시)에 동작전원을 공급하기 위한 제2 전원(720)이 배치된다. 그리고 파워 모듈(100)의 고전압 집적회로 공급전원단자(VCC) 및 접지단자(COM) 사이에는 전원안정을 위한 커패시터(721)가 배치된다.
파워 모듈(100)의 W상 고압측 입력신호단자(IN(WH)), W상 저압측 입력신호단자(IN(WL)), V상 고압측 입력신호단자(IN(VH)), V상 저압측 입력신호단자(IN(VL)), U상 고압측 입력신호단자(IN(UH)) 및 U상 저압측 입력신호단자(IN(UL))는 프로세서(CPU)(800)에 연결되서, 프로세서(CPU)(800)로부터 파워 모듈(100) 내의 제1, 제 2 및 제3 고전압 집적회로(110, 120, 130)의 동작을 위한 입력신호를 공급받는다. 이 과정에서 잡음 제거를 위해 프로세서(CPU)(800)와 파워 모듈(100) 사이에 저항기와 커패시터가 병렬로 배치되는 필터들(910, 920, 930)이 배치된다. 이 외에도 파워 모듈(100)의 폴트아웃단자(VFO)도 프로세서(CPU)(800)에 연결된다. 파워 모듈(100)의 폴트아웃단자(VFO)는 양방향 단자로서, 파워 모듈(100)로부터의 폴트아웃 정보를 프로세서(CPU)(800)에 전송하기도 하고, 프로세서(CPU)(800)로부터 폴트아웃 입력을 받기도 한다.
파워 모듈(100)의 W상 전류검출단자(NW), V상 전류검출단자(NV) 및 U상 전류검출단자(NU)는 선택기(1000)의 입력부와 연결된다. 선택기(1000)는 입력되는 W상 검출전류, V상 검출전류 및 U상 검출전류 중에서 가장 큰 전류값을 선택하여 출력하고, 이 출력신호는 저항기(RF) 및 커패시터(CSC)로 이루어진 필터를 거쳐 파워 모듈(100)의 단락전류단자(CSC)로 입력된다.
도 5는 본 발명에 따른 파워 모듈 패키지의 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 파워 모듈 패키지는, 절연금속기판(IMS; Insulated Metal Substrate)(1100) 위에 고전압 집적회로(110)이 배치되고, 이 절연금속기판(110)의 측면 및 상부면과 칩(110)을 몰딩재(1200)로 둘러싸는 구조로 이루어진다. 비록 도 5에는 나타내지 않았지만, 고전압 집적회로(110) 외에 스위칭소자와 같은 칩도 절연금속기판(110) 위에 배치되며, 외부와의 신호전달을 위해 몰 딩재(1200)의 일 측면에는 핀들(미도시)이 배치된다. 절연금속기판(1100)은 금속판(1110), 절연판(1120) 및 도전성패턴(1130)이 순차적으로 배치되는 구조로 이루어진다. 금속판(1110)은 알루미늄(Al) 재질이고, 절연막(1120)은 몰딩재로 이루어지며, 그리고 도전성패턴(1130)은 구리(Cu) 재질로 이루어진다. 고전압 집적회로(110)와 같은 칩은 도전성패턴(1130) 위에 배치된다. 절연금속기판(1100)의 바닥면(1110')은 몰딩재(1200) 외부로 돌출되는데, 이 돌출된 바닥면(1110')에 의해 파워 모듈 패키지 내부의 열이 외부로 용이하게 방출된다.
도 6 및 도 7은 도 5의 파워 모듈 패키지의 핀 배열의 여러 예를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면으로서 특히 도 5의 파워 모듈 패키지의 평면도들이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 파워 모듈 패키지는 싱글인라인패키지(SIP) 구조로서 몰딩재(1200)의 한쪽 측면으로만 핀(1300)이 배치되는 구조로 이루어진다. 어느 경우이던지 핀(1300)은 그룹으로 묶여있는데, 구체적으로 도 6에 나타낸 바와 같이, 하나의 핀(1300)이 독립적으로 배치되는 제1 그룹 핀(P1a), 2개의 핀(1300)이 인접되게 배치되는 제2 내지 제5 그룹 핀(P2a, P3a, P4a, P5a), 및 11개의 핀(1330)이 인접되게 배치되는 제6 그룹 핀(P6a)이 순차적으로 배치되되, 일정 간격 이상으로 상호 이격되도록 배치될 수 있다. 또한 도 7에 나타낸 바와 같이, 2개의 핀(1300)이 인접되게 배치되는 제1 내지 제5 그룹 핀(P1b, P2b, P3b, P4b, P5b), 9개의 핀(1300)이 인접되게 배치되는 제6 그룹 핀(P6b), 및 1개의 핀(1300)이 독립적으로 배치되는 제7 그룹 핀(P7b)이 순차적으로 배치되되, 일정 간격 이상으로 상호 이격되도록 배치될 수도 있다. 이와 같이 핀(1300)들이 그룹화되어 각 그룹마다 일정 간격 이격되도록 함으로써, 고압 신호의 통로 역할을 하는 핀(1300)들이 일정 간격 이격되도록 할 수 있고, 이에 따라 패키지의 신뢰성이 향상된다. 그리고 어느 경우이던지, 각 그룹 핀들 사이에는 홈(1400)이 형성되며, 이 홈에 의해 인접한 그룹 핀들 사이의 절연거리를 확보할 수 있다.
도 8은 도 6의 파워 모듈 패키지의 하부 사시도 및 상부 사시도를 나타내 보인 도면이다.
도 8을 참조하면, 절연금속기판(1100)의 바닥면(1110')이 몰딩재(1200)에 의해 덮이지 않고 외부로 노출되며, 이에 따라 절연금속기판(1100)에 부착되는 히트싱크로의 열방출이 원활하게 이루어질 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 3상 인버터 회로 및 이를 채용한 파워 모듈에 따르면, 부트스트랩 다이오드가 파워 모듈 내에 집적되더라도 동일한 핀 구성을 유지할 수 있고, 폴트아웃단자가 양방향으로 되어 있으므로 어느 한 상에 폴트 상황이 발생하더라도 3상 전체적으로 동작을 정지시킬 수 있으며, 파워 모듈 내의 온도상승, 과전류 및 저전압에 대한 보호성능이 향상된다는 이점이 제공된다. 또한 파워 모듈 패키지의 경우 핀과 핀 사이의 간격을 적절하게 이격시킴으로써 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 절연금속기판의 하부면을 몰딩재 밖으로 노출시킴으로써 내부의 열을 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있다는 이점도 제공된다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.

Claims (12)

  1. W상 출력신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 스위칭소자;
    U상 출력신호를 발생시키기 위한 제3 및 제4 스위칭소자;
    V상 출력신호를 발생시키기 위한 제5 및 제6 스위칭소자;
    상기 제1 및 제2 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제1 고전압 집적회로;
    상기 제3 및 제4 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제2 고전압 집적회로;
    상기 제5 및 제6 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제3 고전압 집적회로;
    상기 제1 고전압 집적회로, 제2 고전압 집적회로 및 제3 고전압 집적회로로의 부트스트랩 전압 인가를 위해 각각 연결되도록 배치되는 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 폴트아웃단자와 접지단자 사이에 배치되어 내부 온도변화에 대응되는 신호를 발생시키는 서미스터를 구비하는 3상 인버터 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 애노드는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 전압입력단자에 공통적으로 연결되고, 상기 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 캐소드는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 고압측 플로팅전압단자에 연결되는 3상 인버터 회로.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제6 스위칭소자는 절연게이트바이폴라 트랜지스터 또는 전력용 모스펫인 3상 인버터 회로.
  5. W상 출력신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 스위칭소자;
    U상 출력신호를 발생시키기 위한 제3 및 제4 스위칭소자;
    V상 출력신호를 발생시키기 위한 제5 및 제6 스위칭소자;
    상기 제1 및 제2 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제1 고전압 집적회로;
    상기 제3 및 제4 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제2 고전압 집적회로;
    상기 제5 및 제6 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제3 고전압 집적회로;
    상기 제1 고전압 집적회로, 제2 고전압 집적회로 및 제3 고전압 집적회로로의 부트스트랩 전압 인가를 위해 각각 연결되도록 배치되는 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드; 및
    내부 온도변화에 대응되는 신호를 발생시키는 서미스터를 구비하는 3상 인버터 회로가 집적되고,
    W상 출력단자, W상 고압측 플로팅전압단자, W상 고압측 입력신호단자, W상 저압측 입력신호단자, V상 출력단자, V상 고압측 플로팅전압단자, V상 고압측 입력신호단자, V상 저압측 입력신호단자, U상 출력단자, U상 고압측 플로팅전압단자, U상 고압측 입력신호단자, U상 저압측 입력신호단자, 고전압 집적회로 공급전원단자, 단락전류단자, 폴트아웃단자, U상 전류검출단자, V상 전류검출단자, W상 전류검출단자 및 공급전압입력단자가 싱글인라인패키지 구조로 배치되는 파워 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로는, 각각 전압입력단자, 고압측 입력단자, 저압측 입력단자, 폴트아웃단자, 접지단자, 단락전류단자, 고압측 플로팅전압단자, 저압측 플로팅리턴전압단자, 고압측 출력단자 및 저압측 츨력단자를 구비하는 파워 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 애노드는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 전압입력단자에 공통적으로 연결되고, 상기 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 캐소드는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 고압측 플로팅전압단자에 연결되는 파워 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 서미스터는 상기 제1, 제2 및 제3 고전압 집적회로의 각 폴트아웃단자 와 접지단자 사이에 배치되는 파워 모듈
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 고전압 집적회로, 제1 내지 제6 스위칭소자 및 제1 내지 제3 부트스트랩 다이오드는 절연금속기판 위에 배치되고, 상기 절연금속기판의 바닥면만 노출되도록 전면에 몰딩재가 배치되는 파워 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연금속기판은 바닥면이 상기 몰딩재 밖으로 노출되는 금속판;
    상기 금속판의 상부면 위에 배치되는 절연판; 및
    상기 절연판 위에서 상기 상기 제1 내지 제3 고전압 집적회로, 제1 내지 제6 스위칭소자 및 제1 내지 제3 부트스트랩 다이오드를 지지하는 도전막패턴을 구비하는 파워 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 몰딩재의 일 측면에 복수개의 핀들을 구비하되, 상기 핀들을 일정 개수만큼 그룹되어 있고, 각 그룹 내의 핀들은 상대적으로 가까운 간격으로 배치되며, 그룹 사이의 간격은 상대적으로 먼 간격으로 배치되는 파워 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 그룹 사이의 상기 몰딩재 측면에 홈이 배치되는 파워 모듈.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000217367A (ja) 1999-01-25 2000-08-04 Hitachi Ltd 電流制御回路、インバ―タ制御装置、インバ―タ装置、および電力変換装置
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KR100736009B1 (ko) * 2002-12-19 2007-07-06 인터내쇼널 렉티파이어 코포레이션 모터 드라이브를 위한 플렉시블 인버터 전원 모듈

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000217367A (ja) 1999-01-25 2000-08-04 Hitachi Ltd 電流制御回路、インバ―タ制御装置、インバ―タ装置、および電力変換装置
KR20040033242A (ko) * 2002-10-11 2004-04-21 모노리틱 파워 시스템즈 안정적인 부트스트랩 전원을 갖는 집적 회로 드라이버
KR100736009B1 (ko) * 2002-12-19 2007-07-06 인터내쇼널 렉티파이어 코포레이션 모터 드라이브를 위한 플렉시블 인버터 전원 모듈
KR20070025858A (ko) * 2005-09-05 2007-03-08 페어차일드코리아반도체 주식회사 모터구동용 인버터 모듈 및 이를 구비한 모터구동장치와인버터 집적회로 패키지

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