KR101872828B1 - Ｐｗｍ 신호의 노이즈 저감회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PWM 신호의 노이즈 저감회로에 관한 것으로, 구체적으로는 MCU에서 게이트-드라이버 IC로 인가되는 PWM 신호의 노이즈를 저감시킬 수 있는 PWM 신호의 노이즈 저감회로에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 MCU에서 출력되는 PWM 신호의 고주파 노이즈를 필터링하는 고주파 노이즈 필터부와, 고주파 노이즈 필터부에서 필터링된 PWM 신호의 평균전압을 낮춰 그라운드 노이즈를 필터링하는 그라운드 노이즈 필터부를 구비하므로, MCU로부터 게이트-드라이버 IC로 인가되는 PWM 신호의 노이즈를 효율적으로 저감시킬 수 있고, 게이트-드라이버 IC에 의해 제어되는 전계효과 트랜지스터의 스위칭 손실을 최소화할 수 있다.

Description

ＰＷＭ 신호의 노이즈 저감회로{Noise reduction circuit for PWM signal}
본 발명은 PWM 신호의 노이즈 저감회로에 관한 것으로, 구체적으로는 MCU에서 게이트-드라이버 IC로 인가되는 PWM 신호의 노이즈를 저감시킬 수 있는 PWM 신호의 노이즈 저감회로에 관한 것이다.
일반적으로, MOSFET을 포함하는 전계효과 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하기 위한 용도로 게이트-드라이버 IC가 구비되며, 전술한 게이트-드라이버 IC는 MCU에 연결되어 그 MCU로부터 전송되는 PWM 신호에 따라 전계효과 트랜지스터를 제어하고 있다.
한편, MCU로부터 게이트-드라이버 IC로 전송되는 PWM 신호는 상시 안정된 신호로만 전송되는 것이 아니라, 스위칭 노이즈 및 기생 인덕턴스에 의한 링잉을 포함하는 다양한 요인에 의한 노이즈가 발생된 상태로 전송되기도 한다.
도 1은 종래의 MCU와 게이트-드라이버 IC의 연결 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 종래의 노이즈가 존재하는 PWM 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래에는 MCU와 게이트-드라이버 IC가 직접 연결된 구조로만 이루어져 있을 뿐, 그 사이에서 PWM 신호의 노이즈를 제거할 수 있는 수단이 존재하지 않는 문제점이 있다.
따라서, MCU로부터 게이트-드라이버 IC로 전송되는 PWM 신호의 노이즈는 전계효과 트랜지스터의 스위칭 손실이 야기하고, 이러한, 스위칭 손실에 의해 제품 효율이 감소하고 발열이 증가함은 물론이고, 제품 자체의 수명이 감소되거나 파손 가능성이 증가하는 문제점이 있다.
특히, 전기 차량에서 사용되는 저전압/고전류 환경에서는, 도통손실 저감을 위한 용도로 게이트-드라이버 IC와 전계효과 트랜지스터로 각각 구성된 복수의 스테이지를 병렬 구동하는 방식이 빈번하게 사용되고 있는데, 이러한 경우에는, 스위칭 노이즈 및 기생 인덕턴스에 의한 링잉이 상호 간섭하게 되어, 전계효과 트랜지스터의 스위칭 손실도 더 증가하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, MCU에서 게이트-드라이버 IC로 인가되는 PWM 신호의 노이즈를 저감시킬 수 있는 PWM 신호의 노이즈 저감회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 게이트-드라이버 IC에 의해 제어되는 전계효과 트랜지스터의 스위칭 손실을 최소화하는 동시에, 제품 효율 및 제품 수명의 감소를 방지할 수 있는 PWM 신호의 노이즈 저감회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 MCU로부터 게이트-드라이버 IC로 인가되는 PWM 신호의 노이즈 저감회로로서, 상기 MCU의 출력단에 연결되고, 상기 MCU에서 출력되는 PWM 신호의 고주파 노이즈를 필터링하는 고주파 노이즈 필터부; 및 상기 고주파 노이즈 필터부의 출력단에 연결되고, 상기 고주파 노이즈 필터부에서 필터링된 PWM 신호의 평균전압을 낮춰 그라운드 노이즈를 필터링하는 그라운드 노이즈 필터부;를 포함하는 PWM 신호의 노이즈 저감회로를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 고주파 노이즈 필터부는, 상기 MCU의 출력단에 연결되는 저항과 상기 저항의 출력단과 접지 사이에 구비되는 커패시터로 이루어지는 RC 필터를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 그라운드 노이즈 필터부는, 상기 고주파 노이즈 필터부의 출력단에 연결되는 제너 다이오드와 상기 제너 다이오드의 양단에 병렬로 연결되는 커패시터로 이루어지는 클램핑 회로를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 노이즈 저감회로는, 상기 게이트-드라이버 IC와 일체로 형성된다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 MCU에서 출력되는 PWM 신호의 고주파 노이즈를 필터링하는 고주파 노이즈 필터부와, 고주파 노이즈 필터부에서 필터링된 PWM 신호의 평균전압을 낮춰 그라운드 노이즈를 필터링하는 그라운드 노이즈 필터부를 구비하므로, MCU로부터 게이트-드라이버 IC로 인가되는 PWM 신호의 노이즈를 효율적으로 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 게이트-드라이버 IC로 인가되는 PWM 신호의 노이즈를 저감시킴으로써, 게이트-드라이버 IC에 의해 제어되는 전계효과 트랜지스터의 스위칭 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이로 인해, 스위칭 손실에 의한 제품 효율 및 제품 수명의 감소를 방지할 수 있음은 물론이고, 발열 및 파손 가능성을 낮출 수 있다.
도 1은 종래의 MCU와 게이트-드라이버 IC의 연결 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래의 노이즈가 존재하는 PWM 신호를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈 저감회로를 설명하기 위한 도면.
도 4는 노이즈 저감회로의 세부 구성을 설명하기 위한 도면.
도 5는 고주파 노이즈가 저감된 PWM 신호를 설명하기 위한 도면.
도 6은 그라운드 노이즈가 저감된 PWM 신호를 설명하기 위한 도면.
하기의 설명은 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위한 상세설명들이 나타나 있는데, 특정 상세설명이 없어도 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈 저감회로를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 노이즈 저감회로의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 고주파 노이즈가 저감된 PWM 신호를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 그라운드 노이즈가 저감된 PWM 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈 저감회로(100)는 고주파 노이즈 필터부(110) 및 그라운드 노이즈 필터부(120)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈 저감회로(100)는 MCU(10)와 게이트-드라이버 IC(20)의 사이에 배치되거나 게이트-드라이버 IC(20)와 일체로 형성될 수 있다.
전술한, 게이트-드라이버 IC(20)에는 MOSFET을 포함하는 전계효과 트랜지스터가 연결될 수 있고, 게이트-드라이버 IC(20)는 MCU(10)로부터 인가된 PWM 신호에 따라 전계효과 트랜지스터로 게이트 전압을 인가하며, 전계효과 트랜지스터는 게이트-드라이버 IC(20)로부터 인가된 게이트 전압에 따라 스위칭 동작을 수행하게 된다.
또한, 게이트-드라이버 IC(20)와 전계효과 트랜지스터는 하나의 스테이지를 구성하고, 전술한 스테이지는 복수 개로 구비되어 병렬로 연결되며, 전술한 MCU(10)는 각 스테이지의 게이트-드라이버 IC(20)로 PWM 신호를 출력하게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈 저감회로(100)는, 각각의 게이트-드라이버 IC(20)로 인가되는 PWM 신호를 필터링하는 용도로 사용될 수 있다.
상기 고주파 노이즈 필터부(110)는 MCU(10)의 출력단에 연결되고, MCU(10)에서 출력되는 PWM 신호의 고주파 노이즈를 필터링한다. 또한, 상기 고주파 노이즈 필터부(110)는 저항(111) 및 커패시터(112)를 포함하는 RC 필터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 저항(111)은 MCU(10)의 출력단에 연결되고, 상기 커패시터(112)는 상기 저항(111)의 출력단과 접지 사이에 배치된다. 그리고, PWM 신호의 고주파 노이즈는 상기 저항(111) 및 상기 커패시터(112)에 의해 접지로 바이패스되면서 노이즈 성분이 감쇄된다.
따라서, 도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 고주파 노이즈 필터부(110)를 통과하여 후술할 그라운드 노이즈 필터부(120)로 출력되는 PWM 신호는, 고주파 노이즈가 필터링되어 보다 안정적인 형태로 출력되게 된다.
상기 그라운드 노이즈 필터부(120)는 상기 고주파 노이즈 필터부(110)의 출력단에 연결되고, 상기 고주파 노이즈 필터부(110)에서 필터링된 PWM 신호의 그라운드 노이즈를 필터링한다. 또한, 상기 그라운드 노이즈 필터부(120)는 제너 다이오드(121)와 커패시터(122)를 포함하는 클램핑 회로로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제너 다이오드(121)는 상기 고주파 노이즈 필터부(110)의 출력단에 연결되고, 상기 커패시터(122)는 상기 제너 다이오드(121)의 양단에 병렬로 연결된다.
그리고, 상기 고주파 노이즈 필터부(110)에서 필터링된 PWM 신호가 ‘high’인 경우 상기 제너 다이오드(121)를 통해 제너 전압에 대응하는 PWM 신호가 출력되고, 상기 고주파 노이즈 필터부(110)에서 필터링된 PWM 신호가 ‘low’인 경우에는 상기 커패시터(122)를 통해 음의 값을 갖는 PWM 신호가 출력된다.
따라서, 도 6에서 도시된 바와 같이, 상기 그라운드 노이즈 필터부(120)를 통과하여 게이트-드라이버 IC(20)로 입력되는 PWM 신호는, 평균전압이 감소되어 그라운드 노이즈에 의한 영향이 최소화된 형태로 입력될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈 저감회로(100)는 PWM 신호의 노이즈를 효율적으로 저감시킬 수 있고, 이로 인해, 전계효과 트랜지스터의 스위칭 손실을 최소화하므로, 스위칭 손실에 의한 제품 효율 감소, 수명 감소, 발열 증가 및 파손 가능성 증가와 같은 악영향을 미연에 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
110 : 고주파 노이즈 필터부
111 : 저항
112 : 커패시터
120 : 그라운드 노이즈 필터부
121 : 제너 다이오드
122 : 커패시터

Claims (4)

  1. MCU로부터 게이트-드라이버 IC로 인가되는 PWM 신호의 노이즈 저감회로로서,
    상기 MCU의 출력단에 연결되고, 상기 MCU에서 출력되는 PWM 신호의 고주파 노이즈를 필터링하는 고주파 노이즈 필터부; 및
    상기 고주파 노이즈 필터부의 출력단에 연결되고, 상기 고주파 노이즈 필터부에서 필터링된 PWM 신호의 평균전압을 낮춰 그라운드 노이즈를 필터링하는 그라운드 노이즈 필터부;를 포함하고,
    상기 그라운드 노이즈 필터부는, 상기 고주파 노이즈 필터부의 출력단에 연결되는 제너 다이오드와 상기 제너 다이오드의 양단에 병렬로 연결되는 커패시터로 이루어지는 클램핑 회로를 포함하며,
    상기 고주파 노이즈 필터부에서 필터링된 PWM 신호가 ‘high’인 경우 상기 제너 다이오드를 통해 제너 전압에 대응하는 PWM 신호로 출력되고, 상기 고주파 노이즈 필터부에서 필터링된 PWM 신호가 ‘low’인 경우에는 상기 커패시터를 통해 음의 값을 갖는 PWM 신호로 출력되는 것을 특징으로 하는 PWM 신호의 노이즈 저감회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고주파 노이즈 필터부는, 상기 MCU의 출력단에 연결되는 저항과 상기 저항의 출력단과 접지 사이에 구비되는 커패시터로 이루어지는 RC 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 신호의 노이즈 저감회로.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 노이즈 저감회로는, 상기 게이트-드라이버 IC와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 PWM 신호의 노이즈 저감회로.

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