KR101321753B1 - Drive of High-voltage semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고압 반도체 소자용 구동장치에 관한 것으로, 고압에서 스위치로 사용되는 고압 반도체 소자용 구동장치에 있어서, 상기 고압 반도체 소자와 구동장치를 절연재로 절연하여 거치하며, 고압 전류가 흐르는 부스바(BUSBAR) 역할을 수행하는 거치대, 1차측으로 상용전원을 인가받고, 2차측으로 수 볼트급의 전압으로 변압하며, 2차측이 상기 거치대(부스바)에 연결되어 고압계통과 전위가 발생되지 않는 변압기, 상기 변압기 2차측으로부터 낮은 전류로 변류하는 다수의 변류기 및 상기 변류기로부터 전류를 공급받아 고압 반도체 소자 구동장치에 전류를 공급하는 전원공급회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 고압 반도체 소자들을 이용한 계통 스위치의 전위차에 의한 구동장치의 동반 전위상승에 따른 구동장치 전원부의 절연파괴를 방지하고, 구동장치들을 안정적으로 운전할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a driving device for a high voltage semiconductor device, in the driving device for a high voltage semiconductor device used as a switch at high pressure, the high voltage semiconductor device and the driving device is insulated and mounted with an insulating material, and a high voltage current bus bar ( BUSBAR) is a transformer, the commercial power is applied to the primary side, transformed to a voltage of several volts to the secondary side, the secondary side is connected to the cradle (bus bar) transformer that does not generate a high voltage system and potential And a plurality of current transformers that flow into a low current from the transformer secondary side and a power supply circuit unit receiving current from the current transformer and supplying current to the high voltage semiconductor device driving apparatus. The present invention configured as described above has the advantage of preventing the insulation breakdown of the power supply of the driving device according to the increase in the accompanying potential of the driving device due to the potential difference of the system switch using the high voltage semiconductor elements, there is an advantage that can operate the driving devices stably.

Description

고압 반도체 소자용 구동장치{Drive of High-voltage semiconductor device}Driving device for high voltage semiconductor device

본 발명은 고압 반도체 소자용 구동장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 고압 계통과 고압 반도체 소자들을 구동시키기 위한 구동장치들의 전원단 계통을 변압기와 변류기를 이용하여 절연시킴으로써, 고압 반도체 소자들을 이용한 계통 스위치의 전위차에 의한 구동장치의 동반 전위상승에 따른 구동장치 전원부의 절연파괴를 방지하고, 구동장치들을 안정적으로 운전하기 위하여 고압계통과의 절연이 가능한 고압 반도체 소자용 구동장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a driving device for a high voltage semiconductor device, and more particularly, a system using high voltage semiconductor devices by isolating a power stage system of the driving devices for driving the high voltage system and the high voltage semiconductor devices by using a transformer and a current transformer. The present invention relates to a driving device for a high voltage semiconductor device capable of insulating the high voltage system in order to prevent breakdown of the power supply of the driving device according to a potential increase of the driving device due to a potential difference between the switches and to stably operate the driving devices.

산업이 발전하면서, 전력사용량이 많아지고, 전력의 사용방법이 다양해지고 있다.As the industry develops, the amount of electric power used increases, and the method of using electric power is diversified.

기존의 산업구조에서는 고압 송전계통에서 고압 배전계통으로 전력을 송출하고, 여기에서 변압기를 이용하여 저압 배전계통으로 전력을 보내어 저압의 전력소자들을 이용하여 부하들을 구동하였지만 현재에 이르러, 고압 반도체 소자들도 다수 제작되고 있는 현실에서 고압 전력소자를 구동하기 위한 고압 반도체 소자용 구동장치도 필요하게 되었다.In the existing industrial structure, power is transmitted from a high voltage transmission system to a high voltage distribution system, and a power is sent to a low voltage distribution system using a transformer to drive loads using low voltage power devices. In the reality that a large number is being manufactured, a driving device for a high voltage semiconductor device for driving a high voltage power device is also required.

하지만, 고압 반도체 소자를 이용한 스위치와 대지 간에는 고압의 전위차가 형성되며, 스위치 주변은 고압의 전위를 형성하게 된다. 고압 반도체소자를 구동하기 위한 구동장치에 들어가 있는 신호용 반도체 소자들은 저압용이기 때문에 고압 계통에서 저압 변환 변압기나 일반 상용전원을 이용하여 전원을 공급하는 방식에 있어, 고압계통과 구동장치의 저압 전원구간이 동일한 대지를 이용한 접지를 사용한다면 고압 반도체소자를 이용한 스위치 양단간에 형성되어 있는 고압의 전위가 고압 반도체 소자용 구동장치의 저압 변환 전원장치에도 같이 형성되면서 고압의 전위에 의한 고압 반도체 소자 구동장치의 절연파괴로 구동장치의 고장사고가 발생하게 된다.However, a high voltage potential difference is formed between the switch and the ground using the high voltage semiconductor element, and a high voltage potential is formed around the switch. Since the signal semiconductor devices in the driving device for driving the high voltage semiconductor devices are for low voltage, in the method of supplying power using a low voltage conversion transformer or a general commercial power supply in a high voltage system, the low voltage power section of the high voltage system and the driving device If the ground using the same ground is used, the high voltage potential formed between the both ends of the switch using the high voltage semiconductor element is also formed in the low voltage conversion power supply of the high voltage semiconductor element driving device. Breakdown of the insulation will result in failure of the drive system.

전위(電位, electric potential)란, 시간에 따라 변하지 않는 전기장에서 단위전하가 갖는 위치에너지다. 국제단위계에서 단위는 볼트다. 위치에너지가 각 지점의 절대적 위치에너지 값이 아닌 두 지점의 위치 간의 에너지값의 차이에 비로소 물리적 의미가 있는 것과 마찬가지로 전위 또한 두 지점의 전위차만이 물리적 의미를 갖는다. 다시 말해, 특정 지점의 전위에 대해 이야기하는 것은 아무 의미가 없고 어떤 지점에 비교해서 상대적으로 전위가 어떤지를 이야기해야 한다. 전자기학에서는 보통 무한히 먼 곳에서의 전압을 0 V로 정의하고, 회로에서는 지구의 전압(보통 그라운드라고 한다)을 0 V로 정의하며 회로도에다가 어느 점을 0 V로 정의할지 표시해 둔다.Electric potential is the potential energy of unit charge in an electric field that does not change with time. In the international system of units, the unit is volts. Just as potential energy has a physical meaning only in the difference in energy values between two positions, not the absolute potential energy at each point, the potential also has a physical difference only at the potential difference between the two points. In other words, it doesn't make sense to talk about the potential at a particular point and you have to talk about how it is relative to which point. Electromagnetism usually defines the voltage at infinite distances as 0 V. In circuits, the earth's voltage (usually called ground) is defined as 0 V and the circuit diagram indicates which point is defined as 0 V.

고압 반도체소자를 이용한 스위치 주변에는 고압의 전위가 형성되게 된다. 고압 반도체소자용 구동장치는 고압 반도체 소자를 구동하기 위해 없어서는 안되는 장치이며, 정확하고 빠르게 구동신호를 고압 반도체 소자에 보내주어야 하기 때문에 고압 반도체 소자와 거리를 가깝게 한다. 이러한 상태에서, 대지를 접지로 사용하는 일반적인 전원장치를 가진 고압 반도체 소자용 구동장치를 고압 반도체 소자가 있는 거치대에 설치하게 되면, 같은 대지를 접지로 사용하는 고압 반도체 소자용 구동장치내의 제어용 반도체의 전원장치도 고압의 전위가 같이 형성되기 때문에 고압 전력소자용 드라이브의 제어용 반도체 구동을 위한 저압 전원장치는 고압의 전위에 의하여, 절연파괴가 일어나 고장이 발생하게 된다. 절연파괴를 방지하기 위해서는, 고압 반도체 소자용 구동장치 내의 제어용 반도체 전원장치가 대지를 접지로 하지 않고, 개별 접지가 되어있는 형태여야 하며, 안정적으로 전원을 공급받아야 한다.A high voltage potential is formed around the switch using the high voltage semiconductor device. The driving device for the high voltage semiconductor device is an indispensable device for driving the high voltage semiconductor device, and close to the high voltage semiconductor device because the driving signal must be sent accurately and quickly to the high voltage semiconductor device. In this state, when the driving device for a high voltage semiconductor device having a general power supply using the earth as the ground is installed in the holder with the high voltage semiconductor device, the control semiconductor in the driving device for the high voltage semiconductor device using the same earth as the ground may be used. Since the power supply device is also formed with a high voltage potential, the low voltage power supply device for driving the semiconductor for controlling the drive of the high voltage power device drive causes breakdown due to insulation breakdown due to the high voltage potential. In order to prevent dielectric breakdown, the control semiconductor power supply in the drive device for a high voltage semiconductor element should not be grounded, but should be in the form of individual grounding, and should be stably supplied with power.

따라서, 고압 반도체 소자의 안정적 구동을 위한 구동장치의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, the development of a driving device for the stable driving of the high-voltage semiconductor device is required.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 구동장치가 고압 반도체 소자를 이용한 스위치의 주변에 형성된 고압의 전위에 영향을 받지 않도록 구성하여 고압 전위에 의한 고압 반도체 소자용 구동장치 내의 저압 변환 전원장치의 절연파괴 사고를 방지하고, 안정적인 전원을 구동장치에 공급하는 고압계통과 접지가 분리된 고압 반도체 소자용 구동장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
The present invention for solving the above problems, the drive device is configured so as not to be affected by the high-voltage potential formed around the switch using the high-voltage semiconductor device, low-voltage conversion power supply in the high-voltage semiconductor device drive device by the high voltage potential The purpose of the present invention is to provide a driving device for a high voltage semiconductor device which prevents insulation breakdown accident and provides a stable power supply to the driving device and the ground is separated.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고압에서 스위치로 사용되는 고압 반도체 소자용 구동장치에 있어서, 상기 고압 반도체 소자와 구동장치를 절연재로 절연하여 거치하며, 고압 전류가 흐르는 부스바(BUSBAR) 역할을 수행하는 거치대, 1차측으로 상용전원을 인가받고, 2차측으로 수 볼트 급의 전압으로 변압하며, 2차측이 상기 거치대(부스바)에 연결되어 고압계통과 전위가 발생되지 않는 변압기, 상기 변압기 2차측으로 부터 낮은 전류로 변류하는 다수의 변류기 및 상기 변류기로부터 전류를 공급받아 고압 반도체 소자 구동장치에 전류를 공급하는 전원공급회로부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the drive device for a high voltage semiconductor device used as a switch at a high pressure, the high voltage semiconductor device and the drive device is insulated and mounted with an insulating material, a high voltage current bus bar (BUSBAR) ) A transformer that performs a role, a commercial power is applied to the primary side, a voltage is converted to a voltage of several volts to the secondary side, and a secondary side is connected to the cradle (booth bar) so that a high voltage system and a potential do not occur, And a plurality of current transformers that flow into a low current from the secondary side of the transformer and a power supply circuit unit receiving current from the current transformer and supplying current to the high voltage semiconductor device driving apparatus.

또한, 상기 전원공급회로부는, 상기 변류기로부터 공급받은 전원을 DC 전원으로 변환시키는 정류기, 역전류를 방지하는 다이오드, 노이즈 저감을 위한 필터부, 상기 정류기에서 출력된 DC 전압을 평활화시키기 위한 DC 커패시터, 입출력간의 절연 및 에너지 축적용으로 구비되는 절연 변압기, DC 전압을 정전압으로 유지시키기는 MOSFET 스위치, 상기 절연 변압기 1차측의 과전압을 방지하기 위하여 일정전압 이상이 되면 도통되는 제너다이오드와 환류를 방지하는 제 1다이오드, 상기 절연 변압기 2차측 1번 전압신호를 받아 상기 절연 변압기 2차측 전압을 일정 전압으로 유지시켜주기 위한 상기 MOSFET스위치에 신호를 제공하는 전력소자, 상기 MOSFET스위치 신호에 따라 상기 절연변압기로 에너지 축적시키거나 축적된 에너지를 방출하도록 제어하는 제 2다이오드 및 상기 절연변압기 2차측에서 출력되는 전압을 평활 시켜주기 위한 콘덴서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The power supply circuit unit may include: a rectifier for converting power supplied from the current transformer into a DC power source; a diode for preventing reverse current; a filter unit for reducing noise; a DC capacitor for smoothing the DC voltage output from the rectifier; Isolation transformer provided for insulation and energy storage between input and output, MOSFET switch to maintain DC voltage at constant voltage, Zener diode to prevent conduction when it reaches a certain voltage to prevent overvoltage at the primary side of the isolation transformer 1 diode, a power device receiving a voltage signal of the secondary side of the isolation transformer and providing a signal to the MOSFET switch for maintaining the secondary side voltage of the isolation transformer at a constant voltage, and energizing the insulation transformer according to the MOSFET switch signal. A second diode that controls to accumulate or release the stored energy And a capacitor for smoothing the voltage output from the secondary side of the isolation transformer.

또한, 상기 필터부는, EMI 노이즈 저감을 위한 페라이트 코어와 X-CAP를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The filter unit may include a ferrite core and an X-CAP for reducing EMI noise.

또한, 상기 변압기는, 2차측으로 저항이 더 구비되거나, 2차측 케이블 자체 저항을 설계하여 정전류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.The transformer may further include a resistor on the secondary side, or generate a constant current by designing the cable resistance of the secondary side.

또한, 상기 절연재는, 벡크라이트(BAKELITE) 재질로 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the insulating material is characterized in that it is provided with a BAKELITE material.

또한, 상기 절연변압기는, 2차측으로 2개의 권선이 구비되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the insulation transformer is characterized in that the two windings are provided on the secondary side.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 고압 반도체 소자들을 이용한 계통 스위치의 전위차에 의한 구동장치의 동반 전위상승에 따른 구동장치 전원부의 절연파괴를 방지하고, 구동장치들을 안정적으로 운전할 수 있는 이점이 있다.The present invention constructed and operated as described above has an advantage of preventing insulation breakdown of the power supply of the driving apparatus due to the increase in the accompanying potential of the driving apparatus by the potential difference of the system switch using the high voltage semiconductor elements, and stably operating the driving apparatuses. .

또한, 고압 반도체 소자용 구동장치에 전원을 공급함에 있어 대지간의 전위차가 고압으로 형성되어 있는 판넬 내부에 저압 전원공급이 가능하여 고압 전력소자를 구동함에 있어 전력소자 드라이브를 전력소자 근처에 설치가 가능하게 되어 구동에 무리가 없기 때문에 빠른 신호를 제공할 수 있는 이점이 있다.
In addition, in supplying power to the driving device for the high voltage semiconductor device, low voltage power supply is possible inside the panel in which the potential difference between the earth is formed with high voltage. Therefore, the power device drive can be installed near the power device in driving the high voltage power device. Since there is no difficulty in driving, there is an advantage of providing a fast signal.

도 1은 고압 반도체 소자용 구동장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고압 반도체 소자용 구동장치의 실제 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 고압 반도체 소자용 구동장치의 변압기측과 변류기를 도시한 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 고압 반도체 소자용 구동장치의 전원공급회로부의 상세 회로도.1 is a schematic configuration diagram of a driving device for a high voltage semiconductor device;
2 is an actual configuration diagram of a driving device for a high voltage semiconductor device according to the present invention;
3 is a circuit diagram showing a transformer side and a current transformer of a driving device for a high voltage semiconductor device according to the present invention;
4 is a detailed circuit diagram of a power supply circuit part of a driving device for a high voltage semiconductor device according to the present invention;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고압 반도체 소자용 구동장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the drive device for a high-voltage semiconductor device according to the present invention in detail.

본 발명에 따른 고압 반도체 소자용 구동장치는, 고압에서 스위치로 사용되는 고압 반도체 소자용 구동장치에 있어서, 상기 고압 반도체 소자와 구동장치를 절연재로 절연하여 거치하며, 고압 전류가 흐르는 부스바(BUSBAR) 역할을 수행하는 거치대(100), 1차측으로 상용전원을 인가받고, 2차측으로 수 볼트급의 전압으로 변압하며, 2차측이 상기 거치대(부스바)에 연결되어 고압계통과 전위가 발생되지 않는 변압기(140), 상기 변압기 2차측으로부터 낮은 전류로 변류하는 다수의 변류기(150) 및 상기 변류기로부터 전류를 공급받아 고압 반도체 소자 구동장치에 전류를 공급하는 전원공급회로부(160)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The driving device for a high voltage semiconductor device according to the present invention is a driving device for a high voltage semiconductor device which is used as a switch at a high pressure. The high voltage semiconductor device and the driving device are insulated and mounted with an insulating material, and a high voltage current bus bar (BUSBAR) flows. The cradle 100, which performs a role, is supplied with commercial power to the primary side, and transformed to a voltage of several volts on the secondary side, and the secondary side is connected to the cradle (bus bar) so that a high voltage system and a potential are not generated. And a transformer 140, a plurality of current transformers 150 for current flow from the transformer secondary side to a low current, and a power supply circuit 160 for supplying current to the high voltage semiconductor device driving device by receiving current from the current transformer. It is characterized by.

본 발명에 따른 고압 반도체 소자용 구동장치는, 고압 계통과 고압 반도체 소자들을 구동시키기 위한 구동장치들의 전원단 계통을 변압기와 변류기를 이용하여, 절연시킴으로써, 고압 반도체 소자들을 이용한 계통 스위치의 전위차에 의한 구동장치의 동반 전위상승에 따른 구동장치 전원부의 절연파괴를 방지하고, 구동장치들을 안정적으로 운전하기 위함을 목적으로 한다.In the drive device for a high voltage semiconductor device according to the present invention, the power terminal system of the high voltage system and the drive devices for driving the high voltage semiconductor elements are insulated by using a transformer and a current transformer, and thus, the voltage difference of the system switch using the high voltage semiconductor elements is prevented. The purpose of the present invention is to prevent breakdown of the power supply of the driving apparatus due to the increase of the accompanying potential of the driving apparatus and to stably operate the driving apparatus.

도 1은 고압 반도체 소자용 구동장치의 개략적인 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 고압 반도체 소자용 구동장치의 실제 구성도이다. 도시된 바와 같이 고압 반도체 소자를 이용한 계통 스위치 장치에 있어서, 하나의 거치대(100)에 다수의 고압 반도체 소자(101)와 상기 고압 반도체 소자를 구동시키기 위한 다수의 구동장치(131)가 설치된다.1 is a schematic configuration diagram of a driving device for a high voltage semiconductor device, and FIG. 2 is an actual configuration diagram of a driving device for a high voltage semiconductor device according to the present invention. As shown in the system switch device using a high-voltage semiconductor device, a plurality of high-voltage semiconductor device 101 and a plurality of driving devices 131 for driving the high-voltage semiconductor device is installed in one cradle (100).

상기 구동장치는 일반 사용전압(ex. 220V)으로 전원을 인가받으며, 구동장치 내의 제어용 반도체 소자를 구동시키기 위한 저압의 전원장치(133)가 구비되는 것으로 고압 반도체 소자를 위한 스위치 장치를 구성한다. 여기서 상기 거치대는 고압 반도체 소자를 거치함과 동시에 고압 전원이 흐르는 부스바(BUSBAR) 역할도 같이 한다. 그리고 상기 거치대에는 벡크라이트(BAKELITE)로 제작된 절연재(110)에 의해 거치대에 고압 반도체 소자와 반도체 소자 구동장치가 고정된다. 또한, 상기 거치대는 대지간 절연을 위하여 절연애자를 통해 바닥에 절연된다.The driving device receives power at a general use voltage (ex. 220V), and is provided with a low voltage power supply device 133 for driving the control semiconductor device in the driving device, thereby constituting a switch device for the high voltage semiconductor device. The cradle also serves as a bus bar (BUSBAR) through which the high voltage power flows while mounting the high voltage semiconductor device. The high pressure semiconductor device and the semiconductor device driving device are fixed to the holder by the insulating material 110 made of BAKELITE. In addition, the cradle is insulated on the floor through an insulator for inter-earth insulation.

도 3은 본 발명에 따른 고압 반도체 소자용 구동장치의 변압기측과 변류기를 도시한 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating a transformer side and a current transformer of a driving apparatus for a high voltage semiconductor device according to the present invention.

변압기(140)와 변류기(150)는 고압 반도체 소자 구동장치(131)의 전원과 구동장치 내의 제어용 반도체 소자로 저압 전원을 공급하기 위하여 구비되는 것으로, 일예로 상기 변압기는 220V : 1.4V 변압기를 사용한다. 상기 변압기를 이용하여 일반 저압 상용 전원을 1차측으로 이용하고, 2차측을 전압을 1.4V로 변압시키고 변압기 2차측이 고압계통용 부스바(거치대 ; 100))에 연결되어, 고압계통과 변압기 사이의 전위가 발생하지 않도록 구성한다.The transformer 140 and the current transformer 150 are provided to supply low voltage power to the power supply of the high voltage semiconductor device driving device 131 and the control semiconductor device in the driving device. For example, the transformer uses a 220V: 1.4V transformer. do. By using the transformer, the general low voltage commercial power supply is used as the primary side, the secondary side is transformed to 1.4V and the transformer secondary side is connected to the high voltage system bus bar (base 100), and between the high voltage system and the transformer It is configured so that no electric potential occurs.

또한, 상기 변압기의 2차측 전류를 2차측의 전류가 크고 안정적이며 고정적으로 흐르게 하기 위하여, 0.005Ω의 저항을 달거나, 케이블 자체저항을 이용하여 약 300A의 전류가 흐르도록 한다.In addition, in order for the secondary side current of the transformer to flow large and stable and fixed in the secondary side, a resistance of 0.005 Ω or a cable self-resistance is allowed to flow about 300 A.

변류기는 구동장치(131)의 구동장치의 전원장치로 낮은 전류를 공급하기 위한 것으로, 일반 계 및 고압 계통과의 대지 간 절연을 위하여 상기 변압기와 절연되어 연결된다. 상기 변류기는 상기 변압기의 2차측 케이블에 다수개 연결되어 다수의 상기 전원장치(133)에 각각 전원을 공급한다. 본 발명에 따른 일실시예로 하나의 상기 변압기를 통해 54대의 구동장치 내에 전원장치에 전원을 공급할 수 있다.The current transformer is for supplying a low current to the power supply of the driving device of the driving device 131, and is insulated and connected to the transformer for the ground-to-ground insulation between the general system and the high voltage system. The current transformer is connected to a plurality of cables of the secondary side of the transformer to supply power to the plurality of power supplies 133, respectively. In one embodiment according to the present invention it is possible to supply power to the power supply device within 54 drive units through one of the transformer.

도 4는 본 발명에 따른 고압 반도체 소자용 구동장치의 전원공급회로부의 상세 회로도이다. 본 발명에 따른 전원공급회로부는 상기 변류기를 통해 낮은 전류로 변환된 전원을 안정적으로 상기 전원장치에 공급하고자 한다.4 is a detailed circuit diagram of a power supply circuit unit of a driving device for a high voltage semiconductor device according to the present invention. The power supply circuit unit according to the present invention is to stably supply the power converted into a low current through the current transformer to the power supply device.

상기 전원공급회로부(160)는 상기 변류기로부터 공급받은 전원을 DC 전원으로 변환시키는 정류기(161), 역전류를 방지하는 다이오드(162), 노이즈 저감을 위한 필터부(163), 상기 정류기에서 출력된 DC 전압을 평활화시키기 위한 DC 커패시터(164), 입출력간의 절연 및 에너지 축적용으로 구비되는 절연 변압기(165), DC 전압을 정전압으로 유지시키기는 MOSFET스위치(166), 상기 절연 변압기 1차측의 과전압을 방지하기 위하여 일정전압 이상이 되면 도통되는 제너다이오드와 환류를 방지하는 제 1다이오드(167), 상기 절연 변압기 2차측 전압신호를 받아 상기 절연 변압기 2차측 전압을 일정 전압으로 유지시켜주기 위한 상기 MOSFET 스위치에 신호를 제공하는 전력소자(168), 상기 MOSFET 스위치 신호에 따라 상기 절연변압기로 에너지 축적시키거나 축적된 에너지를 방출하도록 제어하는 제 2다이오드(169) 및 상기 절연변압기 2차측에서 출력되는 전압을 평활 시켜주기 위한 콘덴서(170)를 포함하여 구성된다.The power supply circuit unit 160 includes a rectifier 161 for converting the power supplied from the current transformer into DC power, a diode 162 for preventing reverse current, a filter unit 163 for reducing noise, and an output from the rectifier. DC capacitor 164 for smoothing DC voltage, isolation transformer 165 provided for insulation between input and output and energy accumulation, MOSFET switch 166 for maintaining DC voltage at constant voltage, and overvoltage at the primary side of the isolation transformer In order to prevent the above voltage from being turned on, a zener diode conducting and a first diode 167 for preventing reflux, and the MOSFET switch for receiving the secondary voltage signal of the isolation transformer and maintaining the secondary voltage of the isolation transformer at a constant voltage. A power device 168 providing a signal to the isolation transformer in accordance with the MOSFET switch signal, By smoothing the second diode 169 and the voltage output from the secondary side of the insulating transformer for locking the control it is configured to include a capacitor 170 for cycle.

상기 변류기 2차측의 전류를 구동장치의 전원장치로 제공하기 위하여 상기 정류기를 통해 DC 전압으로 변환시킨 후 노이즈 저감을 위해 필터부(163)를 통과한다. 상기 필터부는 EMI 노이즈를 저감시키기 위한 페라이트 코어(163a)와 X-CAP(163b)로 각각 구성되어 DC 전압의 노이즈를 제거한다.In order to provide the current of the secondary side of the current transformer to the power supply of the driving apparatus, the rectifier is converted into a DC voltage and then passed through the filter unit 163 to reduce noise. The filter unit includes a ferrite core 163a and an X-CAP 163b for reducing EMI noise, respectively, to remove noise of the DC voltage.

상기 절연변압기는 2차측으로 두 개의 권선을 구비하며, 1차측과 2차측의 극성이 반대이다. 상기 전력소자(111)에서 상기 절연변압기의 2차측 1번의 전압신호를 받아 절연 변압기의 2차측 전압을 일정 전압으로 유지시켜주기 위해 상기 MOSFET스위치로 신호를 제공한다. MOSFET스위치가 도통되었을 때, 절연변압기 2차 1번, 2번 권선에는 1차와 반대 극성이 유도되어 역바이어스에 의해 전류를 흐르지 않게 하며, 자화인덕턴스에 의하여 에너지를 축적하게 하고, MOSFET스위치가 차단되면 2차 1번, 2번 권선에 반대극성의 전압이 유도되어 트랜스의 자화 인덕턴스에 의한 축적된 에너지를 출력으로 방출하게 하는 제 2다이오드(169)와 2차 권선에서 출력되는 전압을 평활 시켜주기 위한 콘덴서(170)가 두 개의 권선에 각각 구비된다.The insulation transformer has two windings on the secondary side, and the polarity of the primary side and the secondary side is reversed. The power device 111 receives the voltage signal of the secondary side of the isolation transformer and provides a signal to the MOSFET switch to maintain the secondary voltage of the isolation transformer at a constant voltage. When the MOSFET switch is turned on, the secondary transformer 1st and 2nd windings are inverted in polarity to the primary, so that no current flows due to reverse bias, and the magnetization inductance causes the energy to accumulate, and the MOSFET switch shuts off. When the voltage of the opposite polarity is induced to the secondary windings 1 and 2 to smooth the voltage output from the secondary diode 169 and the secondary winding to discharge the accumulated energy due to the magnetization inductance of the transformer to the output. Condenser 170 is provided in each of the two windings.

절연변압기 2차 1번은 5V 전압을 발생시키며, 고압 반도체 소자용 구동장치 내의 저압 컨트롤용 반도체 소자의 전원용으로 사용되며, 절연변압기 2차 2번은 15V 전압을 발생시키며, 고압 반도체 소자 구동용 전원으로 사용된다.Secondary Isolation Transformer generates 5V voltage and is used for power supply of low voltage control semiconductor device in high voltage semiconductor device driving device. Secondary Isolation Transformer Second Generation generates 15V voltage and used as power source for driving high voltage semiconductor device. do.

이와 같이 구성되는 본 발명은 전위차에 의한 전원장치의 절연파괴를 방지하고 안정적으로 구동할 수 있으며, 더불어 고압 반도체 소자와 구동장치를 하나의 거치대에 설치할 수 있어 정확하게 빠르게 구동신호를 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention configured as described above can prevent the breakdown of the power supply device due to the potential difference and stably drive the high voltage semiconductor device and the driving device in one cradle. There is.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. On the contrary, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.

100 : 거치대 110 : 절연재
120 : 절연애자 130 : 고압 반도체 소자
131 : 구동장치 140 : 변압기
150 : 변류기 160 : 전원공급회로부
161 : 정류기 162 : 다이오드
163 : 필터부 163a : 페라이트 코어
163b : X-CAP 164 : DC 커패시터
165 : 절연변압기 166 : MOSFET 스위치
167 : 제1다이오드 168 : 전력소자
169 : 제 2다이오드 170 : 콘덴서100: holder 110: insulation material
120: insulator 130: high voltage semiconductor device
131 drive device 140 transformer
150: current transformer 160: power supply circuit
161: rectifier 162: diode
163: filter portion 163a: ferrite core
163b: X-CAP 164: DC capacitor
165: isolation transformer 166: MOSFET switch
167: first diode 168: power device
169: second diode 170: condenser

Claims (11)

고압에서 스위치로 사용되는 고압 반도체 소자용 구동장치에 있어서,
상기 고압 반도체 소자와 구동장치를 절연재로 절연하여 거치하며, 고압 전류가 흐르는 부스바(BUSBAR) 역할을 수행하는 거치대;
1차측으로 상용전원을 인가받고, 2차측으로 수 볼트급의 전압으로 변압하는 변압기;
상기 변압기 2차측으로부터 상기 2차측 보다 낮은 전류로 변류하는 다수의 변류기; 및
상기 변류기로부터 전류를 공급받아 고압 반도체 소자 구동장치에 전류를 공급하는 전원공급회로부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.In a driving device for a high voltage semiconductor element used as a switch at a high pressure,
A cradle that insulates and mounts the high voltage semiconductor device and the driving device with an insulating material, and serves as a bus bar (BUSBAR) through which a high voltage current flows;
A transformer that receives commercial power to the primary side and transforms the voltage into a voltage of several volts on the secondary side;
A plurality of current transformers that flow from the transformer secondary side to a lower current than the secondary side; And
And a power supply circuit unit configured to receive current from the current transformer and supply current to the high voltage semiconductor device driving device. 제 1항에 있어서, 상기 전원공급회로부는,
상기 변류기로부터 공급받은 전원을 DC 전원으로 변환시키는 정류기;
역전류를 방지하는 다이오드;
노이즈 저감을 위한 필터부;
상기 정류기에서 출력된 DC 전압을 평활화시키기 위한 DC 커패시터;
입출력간의 절연 및 에너지 축적용으로 구비되는 절연 변압기;
DC 전압을 정전압으로 유지시키기는 MOSFET스위치;
상기 절연 변압기 1차측의 과전압을 방지하기 위하여 일정전압 이상이 되면 도통되는 제너다이오드와 환류를 방지하는 제 1다이오드;
상기 절연 변압기 2차측 전압신호를 받아 상기 절연 변압기 2차측 전압을 일정 전압으로 유지시켜주기 위한 상기 MOSFET스위치에 신호를 제공하는 전력소자;
상기 MOSFET스위치 신호에 따라 상기 절연변압기로 에너지 축적시키거나 축적된 에너지를 방출하도록 제어하는 제 2다이오드; 및
상기 절연변압기 2차측에서 출력되는 전압을 평활 시켜주기 위한 콘덴서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.According to claim 1, wherein the power supply circuit unit,
A rectifier for converting the power supplied from the current transformer into a DC power source;
A diode to prevent reverse current;
A filter unit for reducing noise;
A DC capacitor for smoothing the DC voltage output from the rectifier;
An isolation transformer provided for insulation and energy accumulation between input and output;
A MOSFET switch for maintaining a DC voltage at a constant voltage;
A zener diode conducting when the voltage exceeds a predetermined voltage to prevent overvoltage at the primary side of the isolation transformer and a first diode preventing reflux;
A power device configured to receive the secondary voltage signal of the isolation transformer and provide a signal to the MOSFET switch for maintaining the isolation transformer secondary voltage at a constant voltage;
A second diode configured to accumulate energy or discharge accumulated energy to the isolation transformer according to the MOSFET switch signal; And
And a condenser for smoothing the voltage output from the secondary side of the insulation transformer. 제 2항에 있어서, 상기 필터부는,
EMI 노이즈 저감을 위한 페라이트 코어와 X-CAP를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.The method of claim 2, wherein the filter unit,
A drive device for a high voltage semiconductor device comprising a ferrite core and X-CAP for reducing EMI noise. 제 1항에 있어서, 상기 변압기는,
2차측으로 저항이 더 구비되거나, 2차측 케이블 자체 저항을 설계하여 정전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.The method of claim 1, wherein the transformer,
The secondary device is further provided with a resistance, or the drive device for a high-voltage semiconductor device, characterized in that for generating a constant current by designing the secondary cable itself resistance. 제 1항에 있어서, 상기 절연재는,
벡크라이트(BAKELITE) 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.The method of claim 1, wherein the insulating material,
A drive device for a high voltage semiconductor device, characterized in that it is provided with a BAKELITE material. 제 2항에 있어서, 상기 절연변압기는,
2차측으로 2개의 권선이 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.The method of claim 2, wherein the insulation transformer,
A drive device for a high voltage semiconductor device, characterized in that two windings are provided on the secondary side. 고압에서 스위치로 사용되는 고압 반도체 소자용 구동장치에 있어서,
상기 고압 반도체 소자와 구동장치를 절연재로 절연하여 거치하며, 고압 전류가 흐르는 부스바(BUSBAR) 역할을 수행하는 거치대;
1차측으로 상용전원을 인가받고, 2차측으로 수 볼트급의 전압으로 변압하는 변압기;
상기 변압기 2차측으로부터 상기 2차측 보다 낮은 전류로 변류하는 다수의 변류기; 및
상기 변류기로부터 전류를 공급받아 고압 반도체 소자 구동장치에 전류를 공급하는 전원공급회로부;를 포함하고,
상기 전원공급회로부는,
상기 변류기로부터 공급받은 전원을 DC 전원으로 변환시키는 정류기;
역전류를 방지하는 다이오드;
노이즈 저감을 위한 필터부;
상기 정류기에서 출력된 DC 전압을 평활화시키기 위한 DC 커패시터;
입출력간의 절연 및 에너지 축적용으로 구비되는 절연 변압기;
DC 전압을 정전압으로 유지시키기는 MOSFET스위치;
상기 절연 변압기 1차측의 과전압을 방지하기 위하여 일정전압 이상이 되면 도통되는 제너다이오드와 환류를 방지하는 제 1다이오드;
상기 절연 변압기 2차측 전압신호를 받아 상기 절연 변압기 2차측 전압을 일정 전압으로 유지시켜주기 위한 상기 MOSFET스위치에 신호를 제공하는 전력소자;
상기 MOSFET스위치 신호에 따라 상기 절연변압기로 에너지 축적시키거나 축적된 에너지를 방출하도록 제어하는 제 2다이오드; 및
상기 절연변압기 2차측에서 출력되는 전압을 평활 시켜주기 위한 콘덴서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.In a driving device for a high voltage semiconductor element used as a switch at a high pressure,
A cradle that insulates and mounts the high voltage semiconductor device and the driving device with an insulating material, and serves as a bus bar (BUSBAR) through which a high voltage current flows;
A transformer that receives commercial power to the primary side and transforms the voltage into a voltage of several volts on the secondary side;
A plurality of current transformers that flow from the transformer secondary side to a lower current than the secondary side; And
And a power supply circuit unit receiving current from the current transformer and supplying current to the high voltage semiconductor device driving apparatus.
The power supply circuit unit,
A rectifier for converting the power supplied from the current transformer into a DC power source;
A diode to prevent reverse current;
A filter unit for reducing noise;
A DC capacitor for smoothing the DC voltage output from the rectifier;
An isolation transformer provided for insulation and energy accumulation between input and output;
A MOSFET switch for maintaining a DC voltage at a constant voltage;
A zener diode conducting when the voltage exceeds a predetermined voltage to prevent overvoltage at the primary side of the isolation transformer and a first diode preventing reflux;
A power device configured to receive the secondary voltage signal of the isolation transformer and provide a signal to the MOSFET switch for maintaining the isolation transformer secondary voltage at a constant voltage;
A second diode configured to accumulate energy or discharge accumulated energy to the isolation transformer according to the MOSFET switch signal; And
And a condenser for smoothing the voltage output from the secondary side of the insulation transformer. 제 7항에 있어서, 상기 필터부는,
EMI 노이즈 저감을 위한 페라이트 코어와 X-CAP를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.The method of claim 7, wherein the filter unit,
A drive device for a high voltage semiconductor device comprising a ferrite core and X-CAP for reducing EMI noise. 제 7항에 있어서, 상기 변압기는,
2차측으로 저항이 더 구비되거나, 2차측 케이블 자체 저항을 설계하여 정전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.The method of claim 7, wherein the transformer,
The secondary device is further provided with a resistance, or the drive device for a high-voltage semiconductor device, characterized in that for generating a constant current by designing the secondary cable itself resistance. 제 7항에 있어서, 상기 절연재는,
벡크라이트(BAKELITE) 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.The method of claim 7, wherein the insulating material,
A drive device for a high voltage semiconductor device, characterized in that it is provided with a BAKELITE material. 제 7항에 있어서, 상기 절연변압기는,
2차측으로 2개의 권선이 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 반도체 소자용 구동장치.The method of claim 7, wherein the insulation transformer,
A drive device for a high voltage semiconductor device, characterized in that two windings are provided on the secondary side.
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