KR101581436B1 - 래더 브릿지 회로 - Google Patents

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KR101581436B1 KR1020150016088A KR20150016088A KR101581436B1 KR 101581436 B1 KR101581436 B1 KR 101581436B1 KR 1020150016088 A KR1020150016088 A KR 1020150016088A KR 20150016088 A KR20150016088 A KR 20150016088A KR 101581436 B1 KR101581436 B1 KR 101581436B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 래더 브릿지 회로(Ladder Bridge Circuit)는, 직렬로 연결된 제 1 SCR 및 제 1 BIMOSFET가 직렬로 연결된 제 2 SCR 및 제 2 BIMOSFET와 병렬 연결된 제 1 회로부; 및 제 3 SCR 및 제 4 SCR이 병렬로 연결된 제 2 회로부를 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 2 회로부는 직렬로 연결될 수 있다.

Description

래더 브릿지 회로{A LADDER BRIDGE CIRCUIT}
본 발명은 래더 브릿지 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 H 브릿지 회로에 비하여 과전압 충전 또는 전기 충격 방지 기능이 향상된 래더 브릿지 회로에 관한 것이다.
일반적으로, H 브릿지 회로는 어떤 방향으로 부하에 전압이 적용될 수 있게 할 수 있는 전자 회로이다. 이러한 회로들은 로봇, 제세동기, 및 DC 모터들이 순방향 및 역방향으로 작동할 수 있는 여러 응용들에서 종종 사용된다.
대부분의 DC/AC 컨버터, 대부분의 AC/AC 컨버터, DC/DC 푸쉬 풀 컨버터, 모터 컨트롤러 또는 많은 다른 종류의 전력 전자 회로는 H 브릿지 회로를 사용한다.
전자 회로들이 좀 더 고도화되고 복잡해 지면서 기존의 H 브릿지 회로보다 고전압을 안전하게 처리할 수 있는 회로가 요청되고 있다.
KR 100948671 B1
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, H 브릿지 회로에 비하여 고전압에 안정적인 래더 브릿지 회로를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 래더 브릿지 회로(Ladder Bridge Circuit)는, 직렬로 연결된 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 직렬로 연결된 제 3 스위칭 소자 및 제 4 스위칭 소자와 병렬 연결된 제 1 회로부; 및 제 5 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자가 병렬로 연결된 제 2 회로부를 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 2 회로부는 직렬로 연결될 수 있다.
상기 래더 브릿지 회로는, 제 7 스위칭 소자 및 제 8 스위칭 소자가 병렬로 연결된 제 3 회로부를 더 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 3 회로부는 직렬연결될 수 있다.
또한, 상기 제 5 스위칭 소자 및 상기 제 1 스위칭 소자가 온 상태이고, 상기 제 3 스위칭 소자 및 상기 제 6 스위칭 소자가 오프 상태이고, 상기 제 4 스위칭 소자 및 상기 제 8 스위칭 소자가 온 상태이고, 상기 제 2 스위칭 소자 및 상기 제 7 스위칭 소자가 오프 상태일 때, 전류는 제 1 부하부로부터 제 2 부하부로 흐를 수 있다.
또한, 본원 발명의 다른 실시예에 따르면, 래더 브릿지 회로(Ladder Bridge Circuit)는, 직렬로 연결된 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 직렬로 연결된 제 3 스위칭 소자 및 제 4 스위칭 소자와 병렬 연결된 제 1 회로부; 및 제 7 스위칭 소자 및 제 8 스위칭 소자이 병렬로 연결된 제 3 회로부를 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 3 회로부는 직렬로 연결될 수 있다.
상기 래더 브릿지 회로는, 제 5 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자가 병렬로 연결된 제 2 회로부를 더 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 2 회로부는 직렬연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 스위칭 소자, 제 3 스위칭 소자, 제 5 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자는 바람직하게는 SCR(silicon controlled rectifier)일 수 있고, 제 2 스위칭 소자, 제 4 스위칭 소자, 제 7 스위칭 소자 및 제 8 스위칭 소자는 바람직하게는 BIOSFET일 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, H 브릿지 회로에 비하여 전류를 더 다양한 경로를 이용하여 방향을 전환할 수 있는 래더 브릿지 회로를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 래더 브릿지 회로가 제세동기에 사용되는 경우, 고전압이 인체에 전달되지 않도록 다양한 방향으로 고전압을 스위칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 래더 브릿지 회로의 회로도를 도시한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 래더 브릿지 회로의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 래더 브릿지에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 래더 브릿지 회로(Ladder Bridge Circuit)는, 직렬로 연결된 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 직렬로 연결된 제 3 스위칭 소자 및 제 4 스위칭 소자와 병렬 연결된 제 1 회로부; 및 제 5 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자가 병렬로 연결된 제 2 회로부를 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 2 회로부는 직렬로 연결될 수 있다.
상기 래더 브릿지 회로는, 제 7 스위칭 소자 및 제 8 스위칭 소자가 병렬로 연결된 제 3 회로부를 더 포함하고, 상기 제 2 회로부 및 상기 제 3 회로부는 직렬연결될 수 있다.
또한, 상기 제 5 스위칭 소자 및 상기 제 1 스위칭 소자가 온 상태이고, 상기 제 3 스위칭 소자 및 상기 제 6 스위칭 소자가 오프 상태이고, 상기 제 4 스위칭 소자 및 상기 제 8 스위칭 소자가 온 상태이고, 상기 제 2 스위칭 소자 및 상기 제 7 스위칭 소자가 오프 상태일 때, 전류는 제 1 부하부로부터 제 2 부하부로 흐를 수 있다.
또한, 본원 발명의 다른 실시예에 따르면, 래더 브릿지 회로(Ladder Bridge Circuit)는, 직렬로 연결된 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 직렬로 연결된 제 3 스위칭 소자 및 제 4 스위칭 소자와 병렬 연결된 제 1 회로부; 및 제 7 스위칭 소자 및 제 8 스위칭 소자이 병렬로 연결된 제 3 회로부를 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 3 회로부는 직렬로 연결될 수 있다.
상기 래더 브릿지 회로는, 제 5 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자가 병렬로 연결된 제 2 회로부를 더 포함하고, 상기 제 2 회로부 및 상기 제 3 회로부는 직렬연결될 수 있다.
여기서 스위칭 소자라 함은 대전류, 고전압을 스위칭하기 위한 소자들을 의미하는 것으로써, SCR, IGBT, BIMOSFET 등을 포함할 수 있다.
아래에서는 일 실시예에 따라, 제 1 스위칭 소자, 제 3 스위칭 소자, 제 5 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자가 SCR(silicon controlled rectifier)이고, 제 2 스위칭 소자, 제 4 스위칭 소자, 제 7 스위칭 소자 및 제 8 스위칭 소자가 BIOSFET인 경우를 예시하여 설명한다. 이는 예시일 뿐 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 래더 브릿지 회로의 회로도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 래더 브릿지 회로(Ladder Bridge Circuit)는, 직렬로 연결된 제 1 SCR(3, SCR3) 및 제 1 BIMOSFET(5, BIMOSFET1)가 직렬로 연결된 제 2 SCR(4, SCR4) 및 제 2 BIMOSFET(6, BIMOSFET2)와 병렬 연결된 제 1 회로부; 및 제 3 SCR(1, SCR1) 및 제 4 SCR(2, SCR2)이 병렬로 연결된 제 2 회로부를 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 2 회로부는 직렬로 연결될 수 있다.
래더 브릿지 회로는, 제 3 BIMOSFET(7, BIMOSFET3) 및 제 4 BIMOSFET(8, BIMOSFET4)가 병렬로 연결된 제 3 회로부를 더 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 3 회로부는 직렬연결될 수 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 래더 브릿지 회로의 전류 흐름을 도시한다.
도 2를 참조하면, 전류 흐름(202)은 제 3 SCR(1) 및 제 1 SCR(3)이 온 상태이고, 제 2 SCR(4) 및 제 4 SCR(2)이 오프 상태이고, 제 2 BIMOSFET(6) 및 제 4 BIMOSFET(8)가 온 상태이고, 제 1 BIMOSFET(5) 및 제 3 BIMOSFET(7)가 오프 상태인 경우를 도시한다.
이와 같은 상태에서 전류(202)는 제 1 부하부(9)로부터 제 2 부하부(10)로 흐를 수 있다.
또한, 전류 흐름(201)은 제 3 SCR(1) 및 상기 제 1 SCR(3)이 오프 상태이고, 제 2 SCR(4) 및 제 4 SCR(2)이 온 상태이고, 제 2 BIMOSFET(6) 및 제 4 BIMOSFET(8)가 오프 상태이고, 제 1 BIMOSFET(5) 및 제 3 BIMOSFET(7)가 온 상태인 경우를 도시한다.
이와 같은 상태에서 전류(202)는 제 2 부하부(10)로부터 제 1 부하부(9)로 흐를 수 있다.
도 3을 참조하면, 전류 흐름(302)은 제 3 SCR(1) 및 제 2 SCR(4)이 온 상태이고, 제 1 SCR(3) 및 제 4 SCR(2)이 오프 상태이고, 제 1 BIMOSFET(5) 및 제 3 BIMOSFET(7)가 온 상태이고, 제 2 BIMOSFET(6) 및 제 4 BIMOSFET(8)가 오프 상태인 경우를 도시한다.
이와 같은 상태에서 전류(302)는 제 2 부하부(10)로부터 제 1 부하부(9)로 흐르고, 제 3 SCR(1) -> 제 2 SCR(4) -> 제 2 부하부(10) -> 제 1 부하부(9) -> 제 1 BIMOSFET(5) -> 상기 제 3 BIMOSFET(7)로 이어지는 전류 경로를 형성한다.
또한, 전류 흐름(301)은 제 3 SCR(1) 및 제 2 SCR(4)이 오프 상태이고, 제 1 SCR(3) 및 제 4 SCR(2)이 온 상태이고, 제 1 BIMOSFET(5) 및 제 3 BIMOSFET(7)가 오프 상태이고, 제 2 BIMOSFET(6) 및 제 4 BIMOSFET(8)가 온 상태인 경우를 도시한다.
이와 같은 상태에서 전류(301)는 제 1 부하부(9)로부터 제 2 부하부(10)로 흐르고, 제 4 SCR(2) -> 제 1 SCR(3) -> 제 1 부하부(9) -> 제 2 부하부(10) -> 제 2 BIMOSFET(6) -> 상기 제 4 BIMOSFET(8)로 이어지는 전류 경로를 형성한다.
도 4를 참조하면, 전류 흐름(402)은 제 3 SCR(1) 및 제 2 SCR(4)이 온 상태이고, 제 1 SCR(3) 및 제 4 SCR(2)이 오프 상태이고, 제 1 BIMOSFET(5) 및 제 4 BIMOSFET(8)가 온 상태이고, 제 2 BIMOSFET(6) 및 제 3 BIMOSFET(7)가 오프 상태인 경우를 도시한다.
이와 같은 상태에서 전류(402)는 제 2 부하부(10)로부터 제 1 부하부(9)로 흐르고, 제 3 SCR(1) -> 제 2 SCR(4) -> 제 2 부하부(10) -> 제 1 부하부(9) -> 제 1 BIMOSFET(5) -> 상기 제 4 BIMOSFET(8)로 이어지는 전류 경로를 형성한다.
또한, 전류 흐름(401)은 제 3 SCR(1) 및 제 2 SCR(4)이 오프 상태이고, 제 1 SCR(3) 및 제 4 SCR(2)이 온 상태이고, 제 1 BIMOSFET(5) 및 제 4 BIMOSFET(8)가 오프 상태이고, 제 2 BIMOSFET(6) 및 제 3 BIMOSFET(7)가 온 상태인 경우를 도시한다.
이와 같은 상태에서 전류(401)는 제 1 부하부(9)로부터 제 2 부하부(10)로 흐르고, 제 4 SCR(2) -> 제 1 SCR(3) -> 제 1 부하부(9) -> 제 2 부하부(10) -> 제 2 BIMOSFET(6) -> 상기 제 3 BIMOSFET(7)로 이어지는 전류 경로를 형성한다.
도 5를 참조하면, 전류 흐름(502)은 제 3 SCR(1) 및 제 1 SCR(3)이 온 상태이고, 제 2 SCR(4) 및 제 4 SCR(2)이 오프 상태이고, 제 2 BIMOSFET(6) 및 제 3 BIMOSFET(7)가 온 상태이고, 제 1 BIMOSFET(5) 및 제 4 BIMOSFET(8)가 오프 상태인 경우를 도시한다.
이와 같은 상태에서 전류(502)는 제 1 부하부(9)로부터 제 2 부하부(10)로 흐르고, 제 3 SCR(1) -> 제 1 SCR(3) -> 제 1 부하부(9) -> 제 2 부하부(10) -> 제 2 BIMOSFET(6) -> 제 3 BIMOSFET(7)로 이어지는 전류 경로를 형성한다.
또한, 전류 흐름(601)은 제 3 SCR(1) 및 제 1 SCR(3)이 오프 상태이고, 제 2 SCR(4) 및 제 4 SCR(2)이 온 상태이고, 제 2 BIMOSFET(6) 및 제 3 BIMOSFET(7)가 오프 상태이고, 제 1 BIMOSFET(5) 및 제 4 BIMOSFET(8)가 온 상태인 경우를 도시한다.
이와 같은 상태에서 전류(601)는 제 2 부하부(10)로부터 제 1 부하부(9)로 흐르고, 제 4 SCR(2) -> 제 2 SCR(4) -> 제 2 부하부(10) -> 제 1 부하부(9) -> 제 1 BIMOSFET(5) -> 제 4 BIMOSFET(8)로 이어지는 전류 경로를 형성한다.
또한, 본원 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 래더 브릿지 회로(Ladder Bridge Circuit)는, 직렬로 연결된 제 1 SCR(3) 및 제 1 BIMOSFET(5)가 직렬로 연결된 제 2 SCR(4) 및 제 2 BIMOSFET(6)와 병렬 연결된 제 1 회로부; 및 제 3 BIMOSFET(7) 및 제 4 BIMOSFET(8)이 병렬로 연결된 제 3 회로부를 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 3 회로부는 직렬로 연결될 수 있다.
상기 래더 브릿지 회로는, 제 3 SCR(1) 및 제 4 SCR(2)이 병렬로 연결된 제 2 회로부를 더 포함하고, 상기 제 1 회로부 및 상기 제 2 회로부는 직렬연결될 수 있다.
본 실시예에서 전류 흐름에 관한 부분은 도 2 내지 도 5에서 설명한 바와 동일하다.
제 1 부하부(9) 및 제 2 부하부(10) 사이에는 다양한 부하가 걸릴 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 래더 브릿지 회로(Ladder Bridge Circuit)에 있어서,
    직렬로 연결된 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 직렬로 연결된 제 3 스위칭 소자 및 제 4 스위칭 소자와 병렬 연결된 제 1 회로부;
    제 5 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자이 병렬로 연결된 제 2 회로부; 및
    제 7 스위칭 소자 및 제 8 스위칭 소자가 병렬로 연결된 제 3 회로부
    를 포함하고,
    상기 제 1 회로부 및 상기 제 2 회로부는 직렬로 연결되며,
    상기 래더 브릿지 회로는,
    상기 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자 사이에 연결된 제1 부하부와 상기 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자 사이에 연결된 제2 부하부를 더 포함하며,
    상기 제1 부하부와 제2 부하부는 부하가 연결되면 전기적으로 연결되며, 상기 부하에는 상기 제1 부하부에서 제2 부하부로의 제1 방향으로 그리고 상기 제2 부하부에서 제1 부하부로의 제2 방향으로의 전류가 흐르며, 상기 부하를 경유한 전류는 상기 제3 회로부를 경유하여 접지로 흐르는,
    래더 브릿지 회로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 5 스위칭 소자 및 상기 제 1 스위칭 소자가 온 상태이고, 상기 제 3 스위칭 소자 및 상기 제 6 스위칭 소자가 오프 상태이고, 상기 제 4 스위칭 소자 및 상기 제 8 스위칭 소자가 온 상태이고, 상기 제 2 스위칭 소자 및 상기 제 7 스위칭 소자가 오프 상태일 때, 전류는 제 1 부하부로부터 제 2 부하부로 흐르는, 래더 브릿지 회로.
  4. 삭제
  5. 삭제
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