KR101953179B1 - 컨버터 및 이를 구비한 가전기기 - Google Patents

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Abstract

컨버터는 스위칭부의 스위칭 제어를 위한 스위치 구동신호를 생성하는 게이트 드라이버와, 스위칭부의 일측로부터 검출된 검출 전압을 바탕으로 과전류 제어신호를 생성하는 과전류 검출부를 포함한다. 게이트 드라이버는 과전류 제어신호에 따라 상기 스위치 구동신호의 출력을 차단시킬 수 있다.

Description

컨버터 및 이를 구비한 가전기기{Converter and home appliances}
본 발명은 컨버터 및 이를 구비한 가전기기에 관한 것이다.
일반적으로 에어컨과 같은 가전기기에 널리 채택되는 컨버터 회로나 인버터 회로에는 한국 공개특허 제10-2000-0001632호(2000.01.15.자 공개, 이하 선행특허1이라 함)에 개시된 바와 같이 과전류 검출회로가 구비된다.
하지만, 선행특허1은 IGBT에서 과전류 발생시 IGBT 구동을 차단하는데 많은 시간이 소요되어 과전류 검출 기능으로서의 역할을 제대로 하지 못하였다.
또 다른 선행특허인 한국 공개특허 제10-1999-0048824호(1999.07.05자 공개, 이하 선행특허2라 함)에도 과전류 검출회로가 구비되고 있지만, 선행특허2 또한 검출 저항에서 발생되는 전압 노이즈로 인한 트랜지스터 오동작이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 신속한 스위치 차단이 가능한 컨버터 및 이를 구비한 가전기기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 스위치의 오동작이 발생되지 않는 컨버터 및 이를 구비한 가전기기를 제공한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 컨버터는 스위칭부의 스위칭 제어를 위한 스위치 구동신호를 생성하는 게이트 드라이버와, 상기 스위칭부의 일측로부터 검출된 검출 전압을 바탕으로 과전류 제어신호를 생성하는 과전류 검출부를 포함한다. 상기 게이트 드라이버는 상기 과전류 제어신호에 따라 상기 스위치 구동신호의 출력을 차단시킬 수 있다.
상기 컨버터는 가전기기에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 컨버터 및 이를 구비한 가전기기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 과전류 검출부의 과전류 제어신호가 게이트 드라이버로 입력되는 즉시 스위칭부로 공급되는 스위치 구동신호의 출력이 차단되므로, 과전류 발생시 신속히 과전류 발생을 차단하여 스위칭부를 안전하게 보호할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 과전류 검출부의 과전류 제어신호가 마이컴으로 입력되는 즉시 일정 시간 동안 구동 제어신호의 생성 내지는 출력을 차단시켜 줄 수 있다. 이러한 경우, 게이트 드라이버에 의해 일시적으로, 예컨대 과전류 제어신호의 하이 레벨의 폭만큼 스위치 구동신호의 출력이 차단된 이후에 여전히 과전류 상태임에도 불구하고 게이트 드라이버에 의해 다시 생성된 스위치 구동신호에 의해 스위칭부가 턴온되어 스위칭부가 손상되는 것을 원천적으로 막아줄 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스위치와 저항기 사이에 위치되는 노드로부터 검출 전압이 검출되므로, 더 이상 검출 전압에 어떠한 노이즈도 개입되지 않게 되어 검출 오류로 인한 스위칭부의 오동작을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 2는 도 1의 게이트 드라이버를 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 출력 제어부를 도시한 회로도이다.
도 4는 도 1의 컨버터의 전체 파형도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터는 마이컴(1), 게이트 드라이버(3), 스위칭부(5) 및 과전류 검출부(10)를 포함할 수 있다.
마이컴(1)은 스위칭부(5)를 스위칭 제어할 수 있는 구동 제어신호(DCS)를 생성할 수 있다. 구동 제어신호(DCS)는 게이트 드라이버(3)로 공급될 수 있다. 구동 제어신호(DCS)는 디지털 신호일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
마이컴(1)은 과전류 검출부(10)로부터 출력된 과전류 제어신호(OCS)에 따라 일정 시간 동안 구동 제어신호(DCS)의 생성을 중지시키거나 상기 생성된 구동 제어신호(DCS)를 게이트 드라이버(3)로 공급하는 것을 차단시켜 줄 수 있다. 일정 시간은 미리 설정된 시간일 수 있다. 일정 시간은 과전류가 정상 전류로 낮아질 때까지의 시간일 수 있으며, 예컨대 구동 제어신호(DCS)에 포함된 펄스 주기(도 4 참고)의 대략 3배 내지 10배일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 일정 시간은 구동 제어신호(DCS)에 포함된 펄스 주기의 적어도 대략 5배 내지 7배일 수 있다.
일정 시간은 적어도 과전류 검출부(10)로부터 출력되는 하이 레벨의 폭보다 클 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
과전류 제어신호(OCS)는 디지털 신호로서, 하이 레벨 또는 로우 레벨을 가질 수 있다. 하이 레벨은 '1'의 이진수를 나타내고 로우 레벨은 '0'의 이진수를 나타낼 수 있다.
예컨대, 과전류 검출부(10)로부터 출력된 과전류 제어신호(OCS)가 로우 레벨을 가질 때, 마이컴(1)은 구동 제어신호(DCS)의 생성을 유지시키거나 상기 생성된 구동 제어신호(DCS)를 게이트 드라이버(3)로 지속적으로 공급하여 줄 수 있다.
예컨대, 과전류 검출부(10)로부터 출력된 과전류 제어신호(OCS)가 하이 레벨을 가질 때, 마이컴(1)은 구동 제어신호(DCS)의 생성을 중지시키거나 상기 생성된 구동 제어신호(DCS)를 게이트 드라이버(3)로 공급하는 것을 차단시켜 줄 수 있다.
이와 달리, 과전류 제어신호(OCS)가 로우 레벨을 가질 때, 구동 제어신호(DCS)의 생성이 중지되거나 구동 제어신호(DCS)의 공급이 차단되고, 과전류 제어신호(OCS)가 하이 레벨을 가질 때, 구동 제어신호(DCS)의 생성을 유지시켜주거나 구동 제어신호(DCS)를 지속적으로 공급시켜 줄 수도 있다.
게이트 드라이버(3)는 스위칭부(5)를 구동시킬 수 있다. 구체적으로, 게이트 드라이버(3)로부터 출력된 스위치 구동신호(SDS)에 응답하여 스위칭부(5)가 스위칭 제어될 수 있다.
스위칭부(5)는 온/오프 스위칭 제어되는 스위치(7)와 스위치(7)를 보호하기 위한 다이오드(9)를 포함할 수 있다. 스위치(7)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 스위치를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
IGBT 스위치는 빠른 스위칭 속도와 전력 손실이 작은 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)와 낮은 온(on) 상태 전류에서도 전도 손실과 큰 항복 전압(breakdown voltage)를 결합시킨 전력 소자이다. IGBT 스위치는 전압 제어 전력용 반도체이기 때문에, 고속, 고효율이 요구되는 대전력 컨버터나 인버터에 사용될 수 있다.
게이트 드라이버(3)로부터 출력된 스위치 구동신호(SDS)에 응답하여 스위치(7)가 온/오프 스위칭 제어될 수 있다.
예컨대, 스위치 구동신호(SDS)가 하이 레벨을 가질 때 스위치(7)는 온되고, 스위치 구동신호(SDS)가 로우 레벨을 가질 때 스위치(7)는 오프될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 2는 도 1의 게이트 드라이버를 도시한 블록도이다.
게이트 드라이버(3)는 도 2에 도시한 바와 같이, 스위치 구동신호 생성부(13)와 출력 제어부(15)를 포함할 수 있다.
출력 제어부(15)는 스위치 구동신호 생성부(13)의 후단에 구비될 수 있다.
출력 제어부(15) 대신에 스위치 구동신호 생성부(13)의 전단에 입력 제어부가 구비될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 입력 제어부에 포함되는 구성 요소는 출력 제어부(15)에 포함되는 구성 요소와 동일할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
스위치 구동신호 생성부(13)는 마이컴(1)으로부터 출력된 구동 제어신호(DCS)를 바탕으로 스위치 구동신호(SDS)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 스위치 구동신호 생성부(13)는 마이컴(1)으로부터 출력된 구동 제어신호(DCS)를 아날로그 전압을 갖는 스위치 구동신호(SDS)로 변조시켜 줄 수 있다.
상술한 바와 같이, 마이컴(1)으로부터 출력되는 구동 제어신호(DCS)는 디진털 신호인데 반해, 스위칭부(5)에 포함되는 스위치(7)는 아날로그 전압에 의해 스위칭 제어될 수 있다.
따라서, 게이트 드라이버(3)는 디지털 신호인 구동 제어신호(DCS)를 아날로그 신호인 스위치 구동신호(SDS)로 변조시켜 줄 수 있다.
스위치 구동신호(SDS)는 적용되는 스위치(7)에 따라 달라질 수 있는데, 대략 수 볼트(V)에서 수백 볼트(V)의 범위를 가질 수 있다.
스위치 구동신호(SDS)는 스위치(7)의 게이트 단자로 입력되므로, 게이트 신호로 명명될 수도 있다.
출력 제어부(15)는 스위치 구동신호 생성부(13)로부터 생성된 스위치 구동신호(SDS)의 출력을 제어할 수 있다.
출력 제어부(15)는 과전류 검출부(10)로부터 출력되는 과전류 제어신호(OCS)에 따라 스위치 구동신호 생성부(13)로부터 생성된 스위치 구동신호(SDS)의 출력을 제어할 수 있다.
예컨대, 과전류 제어신호(OCS)가 로우 레벨을 가질 때, 출력 제어부(15)는 스위치 구동신호 생성부(13)로부터 생성된 스위치 구동신호(SDS)를 스위칭부(5)로 지속적으로 공급하여 줄 수 있다.
예컨대, 과전류 제어신호(OCS)가 하이 레벨을 가질 때, 출력 제어부(15)는 스위치 구동신호 생성부(13)로부터 생성된 스위치 구동신호(SDS)를 스위칭부(5)로 공급하는 것을 차단시켜 줄 수 있다.
스위치 구동신호(SDS)의 공급을 차단시키는 지속 시간은 과전류 제어신호(OCS)의 하이 레벨의 폭에 의해 결정될 수 있다. 즉, 과전류 제어신호(OCS)의 하이 레벨의 폭이 커지면, 스위치 구동신호(SDS)의 공급을 차단시키는 지속 시간 또한 길어질 수 있다.
따라서, 과전류 제어신호(OCS)의 하이 레벨에 응답하여 출력 제어부(15)에 의해 스위치 구동신호(SDS)의 공급이 신속히 차단되므로, 스위칭부(5)가 과전류로부터 안전하게 보호될 수 있다.
출력 제어부(15)는 도 3에 도시한 바와 같이, PMOS 트랜지스터(17)를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
PMOS 트랜지스터(17)는 과전류 제어신호(OCS)가 하이 레벨을 가질 때 턴온되며, 과전류 제어신호(OCS)가 로우 레벨을 가질 때 턴오프될 수 있다.
과전류 제어신호(OCS)의 로우 레벨에 응답하여 스위치 구동신호(SDS)의 공급이 차단되는 경우, 출력 제어부(15)는 로우 레벨에 의해 턴오프되는 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다.
스위칭부(5)와 저항기(8)가 노드(n)을 기준으로 직렬로 연결될 수 있다.
스위칭부(5)는 서로 병렬로 연결되는 스위치(7)와 다이오드(9)를 포함할 수 있다.
도 1에서는 설명의 편의를 위해 하나의 스위칭부(5)를 도시하고 있지만, 컨버터에는 다수의 스위칭부가 구비될 수 있다.
예컨대, 3상 브리지 결선(3-phase bridge connection)의 경우, 각 상의 양극과 음극 각각에 다수의 스위칭부가 직렬로 연결될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 각 상마다 2개식 모두 6개의 아암(arm)이 구비될 수 있다.
스위치(7)는 게이트 드라이버(3)에 연결되는 게이트 단자, 전원 전압(VDD)의 공급 라인에 연결되는 소스 단자 및 노드(n)에 연결되는 드레인 단자를 포함할 수 있다.
다이오드(9)의 일측은 전원 전압(VDD)의 공급 라인에 연결되고 다이오드(9)의 타측은 노드(n)에 연결될 수 있다.
저항기(8)의 저항에 의해 스위치(7)가 온되면 저항기(8)에 전류(I)가 흐를 수 있다. 이에 따라, 노드(n)로부터 검출 전압(Vdet)이 검출되어 과전류 검출부(10)로 입력될 수 있다.
이 검출 전압(Vdet)을 이용하여 과전류 발생 여부가 파악되어, 과전류 발생시 스위칭부(5)로 공급되는 스위치(7) 구동신호가 차단될 수 있다.
과전류 검출부(10)는 비교기(11)를 포함할 수 있다.
비교기(11)는 (+) 단자인 제1 입력 단자와 (-) 단자인 제2 입력 단자를 포함할 수 있다.
비교기(11)의 제1 입력 단자는 노드(n)에 연결되고, 비교기(11)의 제2 입력 단자는 기준 전압(Vref)의 공급 라인에 연결될 수 있다. 따라서, 노드(n)로부터 검출된 검출 전압(Vdet)이 비교기(11)의 제1 입력 단자로 입력될 수 있다.
이와 달리, 노드(n)가 비교기(11)의 제2 입력 단자에 연결되고, 기준 전압(Vref)의 공급 라인이 비교기(11)의 제1 입력 단자에 연결될 수 있다.
기준 전압(Vref)은 과전류 발생 여부를 판단하기 위한 전압으로서, 미리 설정될 수 있다.
예컨대, 비교기(11)의 제1 입력 단자로 입력된 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 큰 경우, 스위칭부(5)에 과전류가 흐르는 것으로 파악될 수 있다.
예컨대, 비교기(11)의 제1 입력 단자로 입력된 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 작은 경우, 스위칭부(5)에 정상 전류가 흐르는 것으로 파악될 수 있다. 정상 전류는 IGBT 스위치(7)가 충분히 견딜 수 있는 전류일 수 있다.
비교기(11)로부터의 비교 결과에 따라 하이 레벨 또는 로우 레벨을 갖는 과전류 제어신호(OCS)가 출력될 수 있다.
예컨대, 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 커 스위칭부(5)에 과전류가 흐르는 것으로 판단되는 경우, 하이 레벨의 과전류 제어신호(OCS)가 출력될 수 있다.
예컨대, 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 작아 스위칭부(5)에 정상 전류가 흐르는 것으로 판단되는 경우, 로우 레벨의 과전류 제어신호(OCS)가 출력될 수 있다.
과전류 제어신호(OCS)는 게이트 드라이버(3)로 공급될 수 있다. 과전류 제어신호(OCS)는 마이컴(1)으로 공급될 수 있다. 즉, 과전류 제어신호(OCS)는 게이트 드라이버(3)와 마이컴(1)으로 동시에 공급될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
스위칭부(5)에는 통상적으로 정상 전류가 흐르므로, 비교기(11)로부터 로우 레벨의 과전류 제어신호(OCS)가 출력될 수 있다.
하지만, 스위칭부(5)에서 과전류가 흐르는 경우, 비교기(11)로부터 일정 폭을 갖는 하이 레벨의 과전류 제어신호(OCS)가 출력될 수 있다.
이에 따라, 게이트 드라이버(3), 구체적으로 게이트 드라이버(3)의 출력 제어부(15)는 하이 레벨의 과전류 제어신호(OCS)에 응답하여 스위치 구동신호(SDS)의 공급을 차단시킬 수 있다. 스위치 구동신호(SDS)의 공급은 과전류 제어신호(OCS)의 하이 레벨의 폭만큼 차단될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
마이컴(1)은 하이 레벨의 과전류 제어신호(OCS)에 응답하여 일정 시간 동안 구동 제어신호(DCS)의 생성을 중지하거나 상기 생성된 구동 제어신호(DCS)의 공급을 차단시켜 줄 수 있다.
도 4에 도시된 전체 파형도를 참고하여, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 마이컴(1)은 스위칭부(5)의 스위칭 제어를 위한 구동 제어신호(DCS)를 생성할 수 있다. 구동 제어신호(DCS)는 디지털 신호일 수 있다.
게이트 드라이버(3)는 구동 제어신호(DCS)를 바탕으로 스위치 구동신호(SDS)를 생성할 수 있다. 스위치 구동신호(SDS)는 수 볼트(V) 내지 수백 볼트(V)를 갖는 아날로그 전압일 수 있다.
스위치 구동신호(SDS)에 응답하여 스위칭부(5)의 스위치(7)가 턴온되어 스위치(7)에 연결된 저항기(8)로 전류(I)가 흐르게 된다. 이때, 스위치(7)와 저항기(8) 사이에 위치된 노드(n)로부터 검출 전압(Vdet)이 검출될 수 있다.
검출 전압(Vdet)은 스위치(7)가 턴오프되어 저항기(8)에 전류(I)가 흐르지 않는 경우 0V가 되고 스위치(7)가 턴온되어 저항기(8)에 전류(I)가 흐르는 경우 적어도 0보다 클 수 있다.
따라서, 검출 전압(Vdet)의 파형은 저항기(8)에 흐르는 전류(I)의 파형과 유사한 모습을 가질 수 있다.
과전류 검출부(10)는 노드(n)로부터 검출된 검출 전압(Vdet)과 기준 전압(Vref)을 비교하여, 그 비교 결과에 따라 과전류 제어신호(OCS)를 출력할 수 있다.
예컨대, 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 작아 스위칭부(5)에 정상 전류가 흐르는 경우, 로우 레벨의 과전류 제어신호(OCS)가 출력될 수 있다.
예컨대, 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 커 스위칭부(5)에 과전류가 흐르는 경우, 하이 레벨의 과전류 제어신호(OCS)가 출력될 수 있다.
과전류 제어신호(OCS)는 게이트 드라이버(3)와 마이컴(1)으로 동시에 공급될 수 있다.
게이트 드라이버(3)는 하이 레벨의 과전류 제어신호(OCS)에 응답하여 게이트 드라이버(3)로부터 생성된 스위치 구동신호(SDS)의 공급을 차단시킬 수 있다.
마이컴(1)은 하이 레벨의 과전류 제어신호(OCS)에 응답하여 일정 시간 동안 구동 제어신호(DCS)의 생성을 중지시키거나 상기 생성된 구동 제어신호(DCS)의 공급을 차단시킬 수 있다.
일정 시간은 구동 제어신호(DCS)의 펄스 주기의 대략 3배 내지 10배일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 일정 시간은 구동 제어신호(DCS)에 포함된 펄스 주기의 적어도 대략 5배 내지 7배일 수 있다.
일정 시간은 적어도 과전류 검출부(10)로부터 출력되는 하이 레벨의 폭보다 클 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 마이컴(1)은 스위칭부(5)의 스위칭 제어를 위한 구동 제어신호(DCS)를 생성할 수 있다(S111). 이때, 마이컴(1)으로 입력되는 과전류 검출부(10)의 과전류 제어신호(OCS)가 로우 레벨을 갖는다고 가정한다.
과전류 제어신호(OCS)가 로우 레벨이므로, 마이컴(1)에서 구동 제어신호(DCS)가 지속적으로 생성되거나 상기 생성된 구동 제어신호(DCS)가 지속적으로 게이트 드라이버(3)로 공급될 수 있다.
게이트 드라이버(3)는 마이컴(1)으로부터 생성된 구동 제어신호(DCS)를 바탕으로 스위치 구동신호(SDS)를 생성할 수 있다(S113).
마이컴(1)으로부터 공급되는 구동 제어신호(DCS)는 디지털 신호이므로, 아날로그 전압에 의해 구동되는 스위칭부(5)를 직접적으로 구동시킬 수 없다. 따라서, 게이트 드라이버(3)는 마이컴(1)으로부터 생성된 구동 제어신호(DCS)를 아날로그 전압으로 변조한 스위치 구동신호(SDS)를 스위칭부(5)로 공급하여 줄 수 있다.
만일 다수의 스위칭부가 구비되는 경우, 게이트 드라이버(3)는 다수의 스위칭부 각각을 스위칭 제어하기 위해 또는 다수의 스위칭부 중 적어도 2개 이상의 스위칭부를 스위칭 제어하기 위해 해당 스위칭부에 대응하는 스위치 구동신호를 생성할 수 있다.
스위칭부(5)는 게이트 드라이버(3)로부터 공급된 스위치 구동신호(SDS)에 응답하여 스위치(7)를 구동시킬 수 있다(S115). 즉, 스위치(7)는 스위치 구동신호(SDS)에 응답하여 턴온될 수 있다.
스위치(7)가 턴온됨에 따라 전원 전압(VDD)이 스위치(7)를 경유하여 저항기(8)로 공급되며, 이에 따라 저항기(8)에 전류(I)가 흐를 수 있다.
스위치(7)와 저항기(8) 사이에 연결된 노드(n)로부터 검출 전압(Vdet)이 검출될 수 있다(S117). 검출 전압(Vdet)은 저항기(8)의 저항과 저항기(8)에 흐르는 전류(I)의 곱에 의해 산출될 수 있다.
검출 전압(Vdet)은 과전류 검출부(10)로 입력될 수 있다.
과전류 검출부(10)는 검출 전압(Vdet)과 기준 전압(Vref)을 비교하여(S119), 그 비교 결과에 따라 과전류 제어신호(OCS)를 생성할 수 있다(S121).
구체적으로, 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 작은 경우, 스위칭부(5)에 정상 전류가 흐르는 것으로 판단되므로 로우 레벨의 과전류 제어신호(OCS)가 생성될 수 있다.
검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 큰 경우, 스위칭부(5)에 과전류가 흐르는 것으로 판단되므로 하이 레벨의 과전류 제어신호(OCS)가 생성될 수 있다.
게이트 드라이버(3)는 과전류 제어신호(OCS)에 따라 스위치 구동신호(SDS)의 출력을 제어할 수 있다(S123).
구체적으로, 게이트 드라이버(3)는 마이컴(1)으로부터 공급된 구동 제어신호(DCS)를 바탕으로 스위치 구동신호(SDS)를 생성할 수 있다.
이 스위치 구동신호(SDS)의 출력 여부는 과전류 검출부(10)로부터 공급된 과전류 제어신호(OCS)에 의해 결정될 수 있다.
예컨대, 과전류 제어신호(OCS)가 로우 레벨을 가질 때, 스위치 구동신호(SDS)는 스위칭부(5)로 출력될 수 있다.
예컨대, 과전류 제어신호(OCS)가 하이 레벨을 가질 때, 스위치 구동신호(SDS)의 출력이 차단되어 스위치 구동신호(SDS)가 스위칭부(5)로 공급될 수 없다. 이에 따라, 스위칭부(5)가 턴오프되어 더 이상 저항기(8)에 전류(I)가 흐르지 않게 되어 스위칭부(5)가 과전류로부터 보호될 수 있다.
본 발명에 따르면, 과전류 검출부(10)의 과전류 제어신호(OCS)가 게이트 드라이버(3)로 입력되는 즉시 스위칭부(5)로 공급되는 스위치 구동신호(SDS)의 출력이 차단되므로, 과전류 발생시 신속히 과전류 발생을 차단하여 스위칭부(5)를 안전하게 보호할 수 있다.
과전류 검출부(10)로부터 출력된 과전류 제어신호(OCS)는 게이트 드라이버(3)뿐만 아니라 마이컴(1)으로 공급될 수 있다.
본 발명에 따르면, 마이컴(1)은 과전류 검출부(10)로부터 과전류 제어신호(OCS)가 입력되는 즉시, 스위칭부(5)의 스위칭 제어를 위한 구동 제어신호(DCS)의 생성을 중지시키거나 상기 생성된 구동 제어신호(DCS)를 게이트 드라이버(3)로 공급하는 것을 차단시킬 수 있다.
이에 따라, 게이트 드라이버(3)로 어떠한 구동 제어신호(DCS)도 공급되지 않게 되므로, 게이트 드라이버(3)에서 어떠한 스위치 구동신호(SDS)도 생성될 수 없다. 따라서, 과전류가 발생하는 경우, 신속히 마이컴(1)으로부터 게이트 드라이버(3)를 제어하여 스위칭부(5)로 스위치 구동신호(SDS)가 공급되지 않도록 하여 과전류로부터 스위칭부(5)를 안전하게 보호할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 과전류 검출부(10)의 과전류 제어신호(OCS)가 마이컴(1)으로 입력되는 즉시 일정 시간 동안 구동 제어신호(DCS)의 생성 내지는 출력을 차단시켜 줄 수 있다. 이러한 경우, 게이트 드라이버(3)에 의해 일시적으로, 예컨대 과전류 제어신호(OCS)의 하이 레벨의 폭만큼 스위치 구동신호(SDS)의 출력이 차단된 이후에 여전히 과전류 상태임에도 불구하고 게이트 드라이버(3)에 의해 다시 생성된 스위치 구동신호(SDS)에 의해 스위칭부(5)가 턴온되어 스위칭부(5)가 손상되는 것을 원천적으로 막아줄 수 있다.
더군다나, 본 발명에 따르면, 스위치(7)와 저항기(8) 사이에 위치되는 노드(n)로부터 검출 전압(Vdet)이 검출되므로, 더 이상 검출 전압(Vdet)에 어떠한 노이즈도 개입되지 않게 되어 검출 오류로 인한 스위칭부(5)의 오동작을 방지할 수 있다.
이상에서는 과전류 검출부(10)에서 출력된 과전류 제어신호(OCS)가 게이트 드라이버(3)와 마이컴(1)으로 동시에 공급되는 것으로 한정하여 설명하였다.
본 발명은 이에 한정하지 않고 과전류 검출부(10)에서 출력된 과전류 제어신호(OCS)가 게이트 드라이버(3) 및 마이컴(1) 중 어느 하나에만 공급될 수도 있다.
예컨대, 과전류 제어신호(OCS)가 마이컴(1)에만 공급되는 경우, 마이컴(1)은 과전류 제어신호(OCS)에 응답하여 일정 시간 동안 구동 제어신호(DCS)의 생성을 중지시키거나 상기 생성된 구동 제어신호(DCS)의 공급을 차단시킬 수 있다. 일정 시간은 앞서 상술한 바 있으므로, 더 이상의 설명은 생략한다. 마이컴(1)에 의해 구동 제어신호(DCS)의 공급이 차단되므로, 게이트 드라이버(3)는 스위칭부(5)의 스위칭 제어시킬 수 있는 스위치 구동신호(SDS)를 생성할 수 없어, 스위칭부(5)가 더 이상 스위칭 제어되지 않아 과전류로부터 스위칭부(5)를 안전하게 보호할 수 있다.
예컨대, 과전류 제어신호(OCS)가 게이트 드라이버(3)에만 공급되는 경우, 게이트 드라이버(3)는 과전류 제어신호(OCS)에 응답하여 스위치 구동신호(SDS)의 출력을 차단되므로, 스위치 구동신호(SDS)가 더 이상 스위칭부(5)로 공급되지 않는다. 이에 따라 스위칭부(5)가 스위칭 제어되지 않아 과전류로부터 스위칭부(5)를 안전하게 보호할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
1: 마이컴
3: 게이트 드라이버
5: 스위칭부
7: 스위치
9: 다이오드
10: 과전류 검출부
11: 비교기
13: 스위치 구동신호 생성부
15: 출력 제어부
DCS: 구동 제어신호
SDS: 스위치 구동신호
OCS: 과전류 제어신호

Claims (14)

  1. 스위칭부;
    상기 스위칭부의 스위칭 제어를 위한 스위치 구동신호를 생성하는 게이트 드라이버;
    상기 게이트 드라이버를 제어하기 위한 구동 제어신호를 생성하는 마이컴; 및
    상기 스위칭부의 일측로부터 검출된 검출 전압을 바탕으로 하이 레벨을 갖는 과전류 제어신호를 생성하여 상기 게이트 드라이버 및 상기 마이컴으로 공급하는 과전류 검출부를 포함하고,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 구동 제어신호의 디지털 신호를 아날로그 전압를 갖는 스위치 구동신호로 변조하는 구동신호 생성부; 및
    상기 하이레벨의 상기 과전류 제어신호에 따라 상기 과전류 제어신호의 상기 하이레벨의 폭만큼 상기 아날로그 전압을 갖는 스위치 구동신호의 출력을 차단시키기 위해 턴오프되는 트랜지스터를 포함하는 출력 제어부;를 포함하고,상기 마이컴은,
    상기 하이레벨의 상기 과전류 제어신호에 따라 일정 시간 동안 상기 구동 제어신호의 출력을 차단시키고,
    상기 일정 시간은 상기 과전류 제어신호의 상기 하이레벨의 폭보다 크며, 상기 구동 제어신호의 펄스 주기의 5배 내지 10배인 컨버터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 과전류 검출부는,
    비교기를 포함하는 컨버터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위칭부에 연결되는 노드;
    상기 노드에 연결되는 저항기를 더 포함하고,
    상기 비교기는,
    상기 노드에 연결되는 제1 입력단; 및
    기준 전압의 공급 라인에 연결되는 제2 입력단을 포함하는 컨버터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노드로부터 검출되는 검출 전압이 상기 제1 입력단으로 입력되고,
    상기 비교기는,
    상기 검출 전압과 상기 기준 전압을 비교하여 상기 검출 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우 상기 하이 레벨을 갖는 과전류 제어신호를 생성하는 컨버터.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 구동신호는,
    상기 과전류 제어신호의 상기 하이 레벨의 폭에 대응되며, 상기 하이 레벨의 폭만큼 차단되는 컨버터.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항, 제4 내지 제6항 및 제8항 중 어느 하나의 항에 의한 컨버터를 포함하는 가전기기.
  14. 삭제
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