KR101650435B1

KR101650435B1 - 턴 오프 제어 방식이 개선된 정류기 및 상기 정류기의 제어 방법

Info

Publication number: KR101650435B1
Application number: KR1020150044639A
Authority: KR
Inventors: 김용우; 손철호
Original assignee: (주)성진아이엘
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-08-23

Abstract

턴 오프 제어 방식이 개선된 정류기 및 상기 정류기의 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 정류기 및 상기 정류기의 제어 방법은 복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들 각각의 드레인(drain)과 소스(source) 사이의 전위차의 변화에 따라 미리 측정해 둔 상기 정류기의 내부 온도 값이 저장된 테이블을 참조하여, 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따라 상기 복수의 모스펫 스위치들의 턴오프(turn off) 시점을 정확하게 판단함으로써, 이를 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들에 대한 턴오프 제어를 수행할 수 있어서, 턴오프 시점이 지연됨으로 인해 발생할 수 있는 누설 전류를 최소화할 수 있고, 이로 인한 전력 소모를 방지할 수 있다.

Description

턴 오프 제어 방식이 개선된 정류기 및 상기 정류기의 제어 방법{RECTIFIER FOR IMPROVING THE TURN-OFF CONTROL AND CONTROL METHOD OF THE RECTIFIER}

본 발명은 복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들을 풀 브리지(Full Bridge) 회로로 구성함으로써, 입력 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 정류기 및 그 제어 방법에 대한 것이다.

최근, 유선 방식의 충전 기법이 사용자의 편의를 저해한다는 점에서, 무선 방식으로 휴대용 기기의 배터리를 충전할 수 있도록 하는 무선 충전 기술이 도입되고 있다.

이러한 무선 충전 기술로는 전자기 유도에 따른 무선 충전 기법과 자기 공명에 따른 무선 충전 기법이 존재한다. 전자기 유도에 따른 무선 충전 기법과 자기 공명에 따른 무선 충전 기법은 모두 근역장에서 코일 주위에 존재하는 비 방사형 감쇄교류 신호를 사용한다. 즉, 무선 충전 전력 송신 장치의 1차 코일과 무선 충전 전력 수신 장치의 2차 코일간의 유도 결합을 이용하여 접촉단자 없이 배터리를 충전시키는 방식을 도입하고 있다.

보통, 무선 충전 전력 수신 장치는 무선 충전 전력 송신 장치로부터 교류 형태의 충전 전력을 수신하면, 충전 전력 수신부에 인가되는 교류 전압을 정류기를 통해 직류 전압으로 정류하고, 상기 직류 전압을 이용하여 배터리에 공급할 정전압과 정전류를 생성한 후 이를 배터리에 공급함으로써, 상기 배터리를 충전시키는 형태로 구성되어 있다.

이러한, 무선 충전 전력 수신 장치에 사용되는 정류기들 중에는 무선 충전 전력 수신 장치에 수신되는 입력 교류 신호를 직류 신호로 변환하기 위해 복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들을 풀 브리지(Full Bridge) 회로로 구성한 정류기도 존재한다.

이러한 정류기는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114)이 풀 브리지 회로로 구성되어 있을 수 있다.

이하에서는 도 1에 도시된 정류기 회로의 동작에 대해 간단히 설명하기로 한다.

먼저, 입력 교류 신호가 + 방향으로 입력되는 주기 구간에서는 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)을 턴온(turn on)시켜서 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)이 도통 상태가 되어, 출력단에서 직류 전압(VDC)이 출력되도록 하고, 입력 교류 신호가 - 방향으로 입력되는 주기 구간에서는 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)를 턴온시켜서 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)가 도통 상태가 되어, 출력단에서 직류 전압(VDC)이 출력되도록 구성될 수 있다.

이때, 입력 교류 신호가 + 방향일 때에는 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)를 턴오프(turn off)시키고, 입력 교류 신호가 - 방향일 때에는 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)를 턴오프시켜서, 출력단에서 적절하게 직류 전압이 출력되도록 구성된다.

이렇게, 도 1에 도시된 정류기는 입력 교류 신호의 방향 변화에 따라 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114)에 대한 턴온 또는 턴오프를 적절하게 제어할 필요가 있는데, 기존의 정류기들은 입력 교류 신호의 방향 변화를 감지하기 위해 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114) 각각의 드레인(drain)과 소스(source)의 전위차를 센싱한 후 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114) 각각의 드레인(drain)과 소스(source)의 전위차에 따라 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114) 각각의 게이트(gate)에 펄스 신호를 인가함으로써, 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114)의 턴온 또는 턴오프를 제어하는 형태로 구성되어 있었다.

예컨대, 입력 교류 신호가 + 방향으로 입력되는 주기 구간에서는 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)에서 드레인의 전위보다 소스의 전위가 높게 나타나고, 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)에서 드레인의 전위가 소스의 전위보다 높게 나타나므로, 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)에서 드레인과 소스의 전위차가 음의 값을 갖는 것으로 센싱되고, 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)에서 드레인과 소스의 전위차가 양의 값을 갖는 것으로 센싱되면, 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)의 게이트에 하이(high) 펄스 신호를 인가하여 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)을 턴온시키고, 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)의 게이트에 로우(low) 펄스 신호를 인가하여 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)를 턴오프시킬 수 있다.

또한, 입력 교류 신호가 - 방향으로 입력되는 주기 구간에서는 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)에서 드레인의 전위보다 소스의 전위가 높게 나타나고, 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)에서 드레인의 전위가 소스의 전위보다 높게 나타나므로, 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)에서 드레인과 소스의 전위차가 음의 값을 갖는 것으로 센싱되고, 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)에서 드레인과 소스의 전위차가 양의 값을 갖는 것으로 센싱되면, 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)의 게이트에 하이 펄스 신호를 인가하여 모스펫 스위치 2(112)와 모스펫 스위치 4(114)를 턴온시키고, 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)의 게이트에 로우 펄스 신호를 인가하여 모스펫 스위치 1(111)과 모스펫 스위치 3(113)을 턴오프시킬 수 있다.

하지만, 이러한 기존의 정류기들은 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114) 각각의 드레인과 소스의 전위차를 센싱한 후 해당 센싱 값을 기초로 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114)에 대한 턴온 또는 턴오프를 제어한다는 점에서, 전자 회로의 특성상 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114) 각각의 드레인과 소스의 전위차를 센싱하는데 다소간의 시간 지연이 발생할 수 있다.

특히, 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114)에 대한 턴오프를 제어하는데 있어서, 센싱 시간 지연으로 인해 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114)에 대한 턴오프 시간이 지연되는 경우에는 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114)이 턴오프되어야 함에도 턴온된 상태로 유지될 수 있어서, 누설 전류가 발생할 수 있고, 이로 인해 정류기가 사용되는 무선 충전 전력 수신기에서는 불필요한 전력 소모가 발생하여 무선 충전 효율이 나빠질 수 있다.

따라서, 복수의 모스펫 스위치들(111, 112, 113, 114)을 풀 브리지 회로로 구성한 정류기에서 각 모스펫 스위치들에 대한 턴오프 제어 시에 발생하는 시간 지연을 줄일 수 있는 기법에 대한 연구가 필요하다.

본 발명의 일실시예에 따른 정류기 및 상기 정류기의 제어 방법은 복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들 각각의 드레인(drain)과 소스(source) 사이의 전위차의 변화에 따라 미리 측정해 둔 상기 정류기의 내부 온도 값이 저장된 테이블을 참조하여, 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따라 상기 복수의 모스펫 스위치들의 턴오프(turn off) 시점을 정확하게 판단함으로써, 이를 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들에 대한 턴오프 제어를 수행할 수 있어서, 턴오프 시점이 지연됨으로 인해 발생할 수 있는 누설 전류를 최소화할 수 있고, 이로 인한 전력 소모를 방지할 수 있도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들을 풀 브리지(Full Bridge) 회로로 구성함으로써, 입력 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 정류기는 상기 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 변화하는 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인(drain)과 소스(source) 사이의 전위차를 센싱하는 센싱부, 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차의 변화에 따라, 미리 측정된 상기 정류기의 내부 온도 값이 기록되어 있는 테이블을 저장하여 유지하는 테이블 유지부, 상기 테이블을 참조하여 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따른 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 확인하는 전위차 확인부 및 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차에 대한 센싱 값을 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트(gate)에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴온(turn on)을 제어하고, 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따라 확인된 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴오프(turn off)를 제어하는 스위치 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 모스펫 스위치들을 풀 브리지 회로로 구성함으로써, 입력 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 정류기의 제어 방법은 상기 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 변화하는 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 센싱하는 단계, 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차에 대한 센싱 값을 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴온을 제어하는 단계; 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차의 변화에 따라, 미리 측정된 상기 정류기의 내부 온도 값이 기록되어 있는 테이블을 저장하여 유지하는 단계, 상기 테이블을 참조하여 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따른 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 확인하는 단계 및 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따라 확인된 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴오프를 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 정류기 및 상기 정류기의 제어 방법은 복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들 각각의 드레인(drain)과 소스(source) 사이의 전위차의 변화에 따라 미리 측정해 둔 상기 정류기의 내부 온도 값이 저장된 테이블을 참조하여, 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따라 상기 복수의 모스펫 스위치들의 턴오프(turn off) 시점을 정확하게 판단함으로써, 이를 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들에 대한 턴오프 제어를 수행할 수 있어서, 턴오프 시점이 지연됨으로 인해 발생할 수 있는 누설 전류를 최소화할 수 있고, 이로 인한 전력 소모를 방지할 수 있다.

도 1은 복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들을 풀 브리지(Full Bridge) 회로로 구성한 기존의 정류기의 회로 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 정류기의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정류기의 회로 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정류기의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 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.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 기술분야에서 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.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 정류기의 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 정류기(210)는 센싱부(211), 테이블 유지부(212), 전위차 확인부(213) 및 스위치 제어부(214)를 포함한다.

먼저, 본 발명에 따른 정류기(210)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들(311, 312, 313, 314)이 풀 브리지(Full Bridge) 회로로 구성된 회로 구조를 가지고 있고, 이때, 센싱부(211), 테이블 유지부(212), 전위차 확인부(213) 및 스위치 제어부(214)는 도면부호 310에 도시된 바와 같이, 소정의 제어 모듈로 구성되어, 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각을 제어하도록 구성되어 있다.

이러한 전제하에 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 정류기(210)의 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.

센싱부(211)는 정류기(210)에 입력되는 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 변화하는 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각에 대한 드레인(drain)과 소스(source) 사이의 전위차를 센싱한다.

테이블 유지부(212)는 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차의 변화에 따라, 미리 측정된 상기 정류기의 내부 온도 값이 기록되어 있는 테이블을 저장하여 유지한다.

예컨대, 테이블 유지부(212)에는 하기의 표 1과 같은 형태로 테이블이 저장되어 있을 수 있다.

모스펫 스위치 1의 전위차	모스펫 스위치 2의 전위차	모스펫 스위치 3의 전위차	모스펫 스위치 4의 전위차	정류기의 내부 온도 값
전위차 1	전위차 2	전위차 3	전위차 4	온도 1
전위차 5	전위차 6	전위차 7	전위차 8	온도 2
...	...	...	...	...

전위차 확인부(213)는 상기 테이블을 참조하여 정류기(210)의 내부 온도 변화에 따른 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 확인한다.

스위치 제어부(214)는 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차에 대한 센싱 값을 기초로 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각의 게이트(gate)에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴온(turn on)을 제어하고 정류기(210)의 내부 온도 변화에 따라 확인된 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 기초로 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각의 게이트에 펄스 신호를 인가하여 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각에 대한 턴오프(turn off)를 제어한다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 센싱부(211)는 턴온 제어 신호 생성부(215)를 포함할 수 있다.

턴온 제어 신호 생성부(215)는 상기 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 중 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 음의 값으로 센싱되기 시작하는 경우, 턴온 제어 신호를 생성한다.

이때, 스위치 제어부(214)는 상기 턴온 제어 신호가 생성된 경우, 하이(high) 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 상기 제1 모스펫 스위치를 턴온시킬 수 있다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전위차 확인부(213)는 상기 턴온 제어 신호가 생성된 경우, 상기 턴온 제어 신호가 생성된 시점으로부터 정류기(210)의 내부 온도 변화를 측정한 후 상기 테이블을 참조하여 정류기(210)의 내부 온도 값이 상기 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 양의 값이 되기 시작하는 온도로 측정되면, 턴오프 제어 신호를 생성하는 턴오프 제어 신호 생성부(216)를 포함할 수 있다.

이때, 스위치 제어부(214)는 상기 턴오프 제어 신호가 생성된 경우, 로우(low) 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 상기 제1 모스펫 스위치를 턴오프시킬 수 있다.

그 이후, 상기 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 다시 음의 값으로 센싱되기 시작하는 경우, 턴온 제어 신호 생성부(215) 다시 턴온 제어 신호를 생성할 수 있고, 이때, 스위치 제어부(214)는 상기 턴온 제어 신호를 기초로 하이 펄스 신호를 다시 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 턴오프되어 있는 상기 제1 모스펫 스위치를 다시 턴온시킬 수 있다.

그러고 나서, 전위차 확인부(213) 상기 턴온 제어 신호가 다시 생성된 시점으로부터 정류기(210)의 내부 온도 변화를 다시 측정한 후 상기 테이블을 참조하여 정류기(210)의 내부 온도 값이 상기 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 양의 값이 되기 시작하는 온도로 측정되면, 턴오프 제어 신호를 다시 생성할 수 있고, 이때, 스위치 제어부(214)는 상기 턴오프 제어 신호를 기초로 로우 펄스 신호를 다시 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 상기 제1 모스펫 스위치를 턴오프시킬 수 있다.

이러한 방식으로, 본 발명에 따른 정류기(210)는 상기 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 간의 전위차를 센싱하여 상기 제1 모스펫 스위치의 턴온을 제어하고, 정류기(210)의 내부 온도 변화에 따른 상기 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 간의 전위차를 확인하여 상기 제1 모스펫 스위치의 턴오프를 제어하는 과정을 계속 반복함으로써, 상기 입력 교류 신호의 방향 변화 주기에 따라, 상기 제1 모스펫 스위치가 적절하게 턴온 또는 턴오프되도록 유도할 수 있다.

관련하여, 본 발명에 따른 정류기(210)의 동작을 예를 들어 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 상기 입력 교류 신호가 + 방향을 갖는 주기에 진입함에 따라, 센싱부(211)가 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 센싱한 결과, 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)의 드레인과 소스 사이의 전위차가 음의 값으로 센싱되었다고 가정하자.

이때, 턴온 제어 신호 생성부(215)는 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)의 드레인과 소스 사이의 전위차가 음의 값으로 센싱되었기 때문에 턴온 제어 신호를 생성할 수 있다.

이때, 스위치 제어부(214)는 상기 턴온 제어 신호가 생성되었기 때문에 하이 펄스 신호를 생성하여 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)의 게이트에 인가함으로써, 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)을 턴온시켜서, 출력단에 직류 신호가 출력될 수 있도록 제어할 수 있다.

이렇게, 상기 턴온 제어 신호에 기초하여 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)이 턴온된 경우, 전위차 확인부(213)는 상기 입력 교류 신호가 - 방향을 갖는 주기에 진입할 때, 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)을 턴오프시키기 위한 시점을 확인하기 위해, 상기 턴온 제어 신호가 생성된 시점으로부터 정류기(210)의 내부 온도 변화를 측정한 후 상기 표 1과 같은 테이블을 참조하여 정류기(210)의 내부 온도 값이 얼마일 때, 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차가 양의 값이 되기 시작하는지를 모니터링할 수 있다.

만약, 정류기(210)의 내부 온도 값이 '온도 5'가 되었을 때, 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차가 양의 값이 되기 시작하였다면, 턴오프 제어 신호 생성부(216)는 정류기(210)의 내부 온도 값이 '온도 5'가 되었을 때, 턴오프 제어 신호를 생성할 수 있다.

이때, 스위치 제어부(214)는 상기 턴오프 제어 신호가 생성되었기 때문에 로우 펄스 신호를 생성하여 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)의 게이트에 인가함으로써, 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)을 턴오프시켜서, 더 이상 전류가 흐르지 않도록 제어할 수 있다.

그 이후에 상기 입력 교류 신호가 다시 + 방향을 갖는 주기에 진입함에 따라, 센싱부(211)에서 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)의 드레인과 소스 사이의 전위차가 음의 값으로 센싱되었다면, 턴온 제어 신호 생성부(215)는 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)의 드레인과 소스 사이의 전위차가 음의 값으로 센싱되었기 때문에 턴온 제어 신호를 다시 생성할 수 있고, 스위치 제어부(214)는 상기 턴온 제어 신호가 다시 생성되었기 때문에 하이 펄스 신호를 다시 생성하여 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)의 게이트에 인가함으로써, 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)을 다시 턴온시켜서, 출력단에 직류 신호가 출력될 수 있도록 제어할 수 있다.

그러고 나서, 전위차 확인부(213)는 상기 입력 교류 신호가 - 방향으로 변화하는 주기로의 진입여부를 확인하기 위해, 상기 턴온 제어 신호가 다시 생성된 시점으로부터 정류기(210)의 내부 온도 변화를 측정한 후 상기 표 1과 같은 테이블을 참조하여 정류기(210)의 내부 온도 값이 얼마일 때, 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차가 양의 값이 되기 시작하는지를 다시 모니터링할 수 있다.

그러고 나서, 턴오프 제어 신호 생성부(216)는 정류기(210)의 내부 온도가 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차가 양의 값이 되는 지점에 도달한 것으로 확인되면, 턴오프 제어 신호를 다시 생성할 수 있고, 이때, 스위치 제어부(214)는 상기 턴오프 제어 신호가 다시 생성되었기 때문에 로우 펄스 신호를 다시 생성하여 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)의 게이트에 인가함으로써, 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)을 다시 턴오프시켜서, 더 이상 전류가 흐르지 않도록 제어할 수 있다.

이러한 방식으로 정류기(210)는 상기 입력 교류 신호의 방향 변화 주기에 따라 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)에 대한 턴온 또는 턴오프를 제어할 수 있다.

이러한 센싱부(211), 전위차 확인부(213) 및 스위치 제어부(214)의 동작은 모스펫 스위치 1(311)과 모스펫 스위치 3(313)뿐만 아니라, 모스펫 스위치 2(312)와 모스펫 스위치 4(314) 각각에 대해서도 동시에 동일한 방식으로 수행됨으로써, 정류기(210)의 출력 단에 직류 신호가 출력될 수 있도록 지원할 수 있다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전위차 확인부(213)는 정류기(210)의 내부 온도 값을 센싱하기 위한 온도 센싱부(217)를 더 포함할 수 있다.

온도 센싱부(217)는 정류기(210)를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부에 배치되어 있는, 온도 상승에 따라 반비례하는 전압 값을 출력하는 특성을 갖는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기반의 온도 센서의 출력 전압을 측정한 후 상기 CMOS 기반의 온도 센서의 온도 변화에 따른 선정된(predetermined) 전압 값 변화 특성을 참조하여 상기 측정된 출력 전압에 따른 정류기(210)의 내부 온도 값을 연산할 수 있다.

결국, 본 발명의 일실시예에 따른 정류기(210)는 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314) 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차의 변화에 따라 미리 측정해 둔 정류기(210)의 내부 온도 값이 저장된 테이블을 참조하여, 정류기(210)의 내부 온도 변화에 따라 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314)의 턴오프 시점을 정확하게 판단함으로써, 이를 기초로 복수의 모스펫 스위치들(311, 312, 313, 314)에 대한 턴오프 제어를 수행할 수 있어서, 턴오프 시점이 지연됨으로 인해 발생할 수 있는 누설 전류를 최소화할 수 있고, 이로 인한 전력 소모를 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정류기의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

먼저, 상기 정류기는 복수의 모스펫 스위치들이 풀 브리지 회로로 구성된 회로 구조를 갖는 것을 전제한다.

이때, 단계(S410)에서는 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 변화하는 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 센싱한다.

단계(S420)에서는 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차에 대한 센싱 값을 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴온을 제어한다.

단계(S430)에서는 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차의 변화에 따라, 미리 측정된 상기 정류기의 내부 온도 값이 기록되어 있는 테이블을 저장하여 유지한다.

단계(S440)에서는 상기 테이블을 참조하여 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따른 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 확인한다.

단계(S450)에서는 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따라 확인된 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴오프를 제어한다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S410)에서는 상기 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 중 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 음의 값으로 센싱되기 시작하는 경우, 턴온 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 단계(S420)에서는 상기 턴온 제어 신호가 생성된 경우, 하이 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 상기 제1 모스펫 스위치를 턴온시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S440)에서는 상기 턴온 제어 신호가 생성된 경우, 상기 턴온 제어 신호가 생성된 시점으로부터 상기 정류기의 내부 온도 변화를 측정한 후 상기 테이블을 참조하여 상기 정류기의 내부 온도 값이 상기 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 양의 값이 되기 시작하는 온도로 측정되면, 턴오프 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 단계(S450)에서는 상기 턴오프 제어 신호가 생성된 경우, 로우 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 상기 제1 모스펫 스위치를 턴오프시킬 수 있다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S440)에서는 상기 정류기를 구성하는 IC의 내부에 배치되어 있는, 온도 상승에 따라 반비례하는 전압 값을 출력하는 특성을 갖는 CMOS 기반의 온도 센서의 출력 전압을 측정하고, 상기 CMOS 기반의 온도 센서의 온도 변화에 따른 선정된 전압 값 변화 특성을 참조하여 상기 측정된 출력 전압에 따른 상기 정류기의 내부 온도 값을 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상, 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 정류기의 제어 방법에 대해 설명하였다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 정류기의 제어 방법은 도 2와 도 3을 이용하여 설명한 정류기(210)의 동작에 대한 구성과 대응될 수 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

111, 112, 113, 114: 복수의 모스펫 스위치들
210: 정류기
211: 센싱부 212: 테이블 유지부
213: 전위차 확인부 214: 스위치 제어부
215: 턴온 제어 신호 생성부 216: 턴오프 제어 신호 생성부
217: 온도 센싱부
311, 312, 313, 314: 복수의 모스펫 스위치들
310: 본 발명의 구성을 기초로 모듈화된 제어 모듈

Claims

복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들을 풀 브리지(Full Bridge) 회로로 구성함으로써, 입력 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 정류기에 있어서,
상기 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 변화하는 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인(drain)과 소스(source) 사이의 전위차를 센싱하는 센싱부;
상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차의 변화에 따라, 미리 측정된 상기 정류기의 내부 온도 값이 기록되어 있는 테이블을 저장하여 유지하는 테이블 유지부;
상기 테이블을 참조하여 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따른 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 확인하는 전위차 확인부; 및
상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차에 대한 센싱 값을 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트(gate)에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴온(turn on)을 제어하고, 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따라 확인된 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴오프(turn off)를 제어하는 스위치 제어부
를 포함하는 정류기.
제1항에 있어서,
상기 센싱부는
상기 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 중 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 음의 값으로 센싱되기 시작하는 경우, 턴온 제어 신호를 생성하는 턴온 제어 신호 생성부
를 포함하고,
상기 스위치 제어부는
상기 턴온 제어 신호가 생성된 경우, 하이(high) 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 상기 제1 모스펫 스위치를 턴온시키는 정류기.
제2항에 있어서,
상기 전위차 확인부는
상기 턴온 제어 신호가 생성된 경우, 상기 턴온 제어 신호가 생성된 시점으로부터 상기 정류기의 내부 온도 변화를 측정한 후 상기 테이블을 참조하여 상기 정류기의 내부 온도 값이 상기 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 양의 값이 되기 시작하는 온도로 측정되면, 턴오프 제어 신호를 생성하는 턴오프 제어 신호 생성부
를 포함하고,
상기 스위치 제어부는
상기 턴오프 제어 신호가 생성된 경우, 로우(low) 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 상기 제1 모스펫 스위치를 턴오프시키는 정류기.
제1항에 있어서,
상기 전위차 확인부는
상기 정류기를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부에 배치되어 있는, 온도 상승에 따라 반비례하는 전압 값을 출력하는 특성을 갖는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기반의 온도 센서의 출력 전압을 측정하고, 상기 CMOS 기반의 온도 센서의 온도 변화에 따른 선정된(predetermined) 전압 값 변화 특성을 참조하여 상기 측정된 출력 전압에 따른 상기 정류기의 내부 온도 값을 연산하는 온도 센싱부
를 포함하는 정류기.
복수의 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치들을 풀 브리지(Full Bridge) 회로로 구성함으로써, 입력 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 정류기의 제어 방법에 있어서,
상기 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 변화하는 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인(drain)과 소스(source) 사이의 전위차를 센싱하는 단계;
상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차에 대한 센싱 값을 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트(gate)에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴온(turn on)을 제어하는 단계;
상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전위차의 변화에 따라, 미리 측정된 상기 정류기의 내부 온도 값이 기록되어 있는 테이블을 저장하여 유지하는 단계;
상기 테이블을 참조하여 상기 정류기의 내부 온도 변화에 따른 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 확인하는 단계; 및
상기 정류기의 내부 온도 변화에 따라 확인된 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 드레인과 소스 사이의 전위차를 기초로 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각의 게이트에 펄스 신호를 인가하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 각각에 대한 턴오프(turn off)를 제어하는 단계
를 포함하는 정류기의 제어 방법.
제5항에 있어서,
상기 센싱하는 단계는
상기 입력 교류 신호의 방향 변화에 대응하여 상기 복수의 모스펫 스위치들 중 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 음의 값으로 센싱되기 시작하는 경우, 턴온 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 턴온을 제어하는 단계는
상기 턴온 제어 신호가 생성된 경우, 하이(high) 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 상기 제1 모스펫 스위치를 턴온시키는 정류기의 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 전위차를 확인하는 단계는
상기 턴온 제어 신호가 생성된 경우, 상기 턴온 제어 신호가 생성된 시점으로부터 상기 정류기의 내부 온도 변화를 측정한 후 상기 테이블을 참조하여 상기 정류기의 내부 온도 값이 상기 제1 모스펫 스위치의 드레인과 소스 사이의 전위차가 양의 값이 되기 시작하는 온도로 측정되면, 턴오프 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 턴오프를 제어하는 단계는
상기 턴오프 제어 신호가 생성된 경우, 로우(low) 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 모스펫 스위치의 게이트에 인가함으로써, 상기 제1 모스펫 스위치를 턴오프시키는 정류기의 제어 방법.
제5항에 있어서,
상기 전위차를 확인하는 단계는
상기 정류기를 구성하는 IC(Integrated Circuit)의 내부에 배치되어 있는, 온도 상승에 따라 반비례하는 전압 값을 출력하는 특성을 갖는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기반의 온도 센서의 출력 전압을 측정하고, 상기 CMOS 기반의 온도 센서의 온도 변화에 따른 선정된(predetermined) 전압 값 변화 특성을 참조하여 상기 측정된 출력 전압에 따른 상기 정류기의 내부 온도 값을 연산하는 단계
를 포함하는 정류기의 제어 방법.