KR102016654B1 - 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로 - Google Patents

펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR102016654B1
KR102016654B1 KR1020160098781A KR20160098781A KR102016654B1 KR 102016654 B1 KR102016654 B1 KR 102016654B1 KR 1020160098781 A KR1020160098781 A KR 1020160098781A KR 20160098781 A KR20160098781 A KR 20160098781A KR 102016654 B1 KR102016654 B1 KR 102016654B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
turn
signal
control signal
switching
unit
Prior art date
Application number
KR1020160098781A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180015367A (ko
Inventor
장성록
김형석
유찬훈
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020160098781A priority Critical patent/KR102016654B1/ko
Priority to PCT/KR2017/003057 priority patent/WO2018026084A1/ko
Publication of KR20180015367A publication Critical patent/KR20180015367A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102016654B1 publication Critical patent/KR102016654B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0814—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0814—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
    • H03K17/08146—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit in bipolar transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/57—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 펄스 전원 장치에 포함된 스위칭부를 제어하는 스위칭 제어 회로를 공개한다. 본 발명은 스위칭부로부터 부하로 공급되는 전류를 측정하여 아크 발생 여부를 감지하고, 아크 발생시, 스위칭 제어 회로에서 스위칭부에 포함된 반도체 스위치들을 턴 오프시키는 턴-오프 제어신호를 발생시켜 반도체 스위치들로 출력한 후, 일정한 시간 후에 추가로 턴-오프 제어신호를 생성하여 반도체 스위치들로 출력함으로써, 노이즈의 영향으로 인하여 반도체 스위치의 턴-오프 동작이 제대로 이루어지지 않는 종래기술의 문제점을 해결하여, 높은 신뢰도로 펄스 전원 장치에 포함된 반도체 스위치들의 보호할 수 있는 효과가 있다.

Description

펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로{Switching Control circuit of pulse power supply}
본 발명은 스위칭 제어 회로에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고전압 펄스 전원 장치에 포함되는 스위칭 제어 회로에 관한 것이다.
일반적으로 고전압 펄스 전원 장치는 각종 시험장비와 플라즈마 발생장치(PSII 등)와 같은 부하로 고전압 펄스 전원을 공급하는 장치를 칭한다.
도 1은 일반적인 고전압 펄스 전원 장치의 개략적인 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 고전압 펄스 전원 장치는 전원 공급부(10), 전원 공급부(10)와 부하(40) 사이에 연결된 스위칭부(20), 및 전원 공급부(10)와 스위칭부(20)를 제어하는 제어기(30)를 포함하여 구성되고, 제어기(30)는 전원 공급부(10)를 제어하는 충전 제어 회로(31) 및 스위칭부(20)를 제어하는 스위칭 제어 회로(32)를 포함한다.
전원 공급부(10)는 입력 전원을 정류하여 서로 직렬로 연결된 복수의 커패시터에 고전압 직류 전원을 충전하고 있다가, 스위칭부(20)가 온 되어 부하(40)와 통전되면, 커패시터들에 충전된 전원을 일시에 방전함으로써 고전압 펄스를 부하(40)측으로 공급하고, 스위칭부(20)가 오프되면 방전된 커패시터들을 다시 충전한다.
이러한 과정을 통해서, 고전압 펄스 전원이 부하(40)측으로 공급되고, 스위칭부(20)를 제어함으로써 고전압 펄스 전원의 펄스 폭, 반복율 등의 제어를 수행하게 된다.
종래에는 이러한 스위칭부(20)를 기계식 스위치를 이용하여 구현하였으나, 최근에는 반도체 스위치 소자들을 이용하여 구현하고 있다. 반도체 스위치 소자는 가격이 저렴하여 저비용으로 스위칭부(20)를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 응답 특성이 뛰어나 펄스의 상승시간을 감소시키고 에너지 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
반도체 스위치 소자는 정격 전압과 정격 전류가 존재하므로, 고전압 펄스 전원 장치와 같이 고전압과 고전류의 펄스 전원을 공급하는 경우에는 복수의 반도체 스위치를 연결하여 스위칭을 수행하고 있으나, 부하(40)측의 스위칭부(20)에 인접한 영역에서 아크가 발생하여, 순간적으로 반도체 소자의 정격을 초과하는 고전압과 고전류가 발생하는 경우에는 스위칭부(20)에 포함된 반도체 소자들이 파손되는 문제점이 존재하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로는, 아크 발생시에 충전 제어 회로(31)가 전원 공급부(10)의 동작을 정지시키는 방법이 제안된 바 있으나, 전원 공급부(10)의 커패시터의 용량이 큰 경우에는 전원 공급부(10)의 동작이 정지되더라도 커패시터에 저장된 에너지가 스위칭부(20)로 공급되므로 반도체 소자들이 파손될 위험성이 여전히 존재하였다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 다른 종래 기술은 스위칭부(20)에 포함된 각각의 게이트 구동 회로에서 개별적으로 아크를 감지하여 반도체 스위치 소자를 턴 오프시키는 방식을 채택하고 있다. 이 종래 기술의 경우에는 아크가 발생하는 시점에서 펄스 전압 공급이 중단되므로 전류 상승이 제한되어 반도체 소자 보호에 효과적이다.
그러나, 이러한 종래 기술의 경우에도 고전압 펄스 방전에 의한 노이즈의 영향으로 오동작이 빈번히 발생하므로 신뢰성이 높지 않은 문제점이 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 신뢰성으로 아크 발생시 고전압 펄스 전원 장치의 반도체 스위칭 소자들을 보호할 수 있는 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 제어 회로는, 스위칭부에 포함된 복수의 반도체 스위치들의 스위칭 동작에 의해서 펄스 전원을 부하측으로 공급하는 펄스 전원 장치의 상기 스위칭부를 제어하는 스위칭 제어 회로로서, 상기 스위칭부로부터 부하측으로 공급되는 전류를 측정하는 센서부; 및 상기 센서부의 측정 결과에 따라서 아크가 발생 여부를 감지하고, 아크 발생이 감지되면 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-오프를 지시하는 턴-오프 제어신호를 상기 복수의 반도체 스위치들로 출력하고, 사전에 정의된 시간이 경과된 후에 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-오프를 지시하는 턴-오프 제어신호를 다시 상기 복수의 스위치들로 출력하는 스위칭 제어부를 포함한다.
또한, 상기 스위칭 제어부는, 상기 센서부의 측정 결과에 따라서 아크 발생 여부를 감지하고, 아크가 감지되면 아크 감지 신호를 지연부 및 스위칭 제어 신호 생성부로 각각 출력하는 감지부; 상기 아크 감지 신호를 소정 시간 동안 지연시켜 상기 스위칭 제어 신호 생성부로 출력하는 상기 지연부; 및 상기 아크 감지 신호가 입력되면 턴-오프 제어신호를 상기 복수의 스위치들로 출력하는 상기 스위칭 제어 신호 생성부를 포함한다.
또한, 상기 스위칭 제어부는, 사전에 정의된 펄스 전원의 펄스 폭과 주파수에 따라서 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-온 및 턴-오프 타이밍을 결정하는 타이밍 신호를 출력하는 타이밍 신호 생성부를 더 포함하고, 상기 스위칭 제어 신호 생성부는 상기 아크 감지 신호가 입력되지 않는 동안에는 상기 타이밍 신호에 따라서 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-온을 지시하는 턴-온 제어신호를 출력하거나 턴-오프 제어 신호를 출력하고, 상기 아크 감지 신호가 입력되면 턴-오프 제어 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 타이밍 신호 생성부는, 펄스 전원의 펄스 폭을 결정하는 펄스 폭 기준값과, 펄스 전원의 주파수를 나타내는 삼각파를 비교하여 상기 타이밍 신호를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위칭 제어 신호 생성부는, 상기 지연부로부터 입력된 상기 아크 감지 신호를 미분하여 턴-오프 펄스를 출력하는 제 1 미분기; 상기 타이밍 신호의 반전 신호를 입력받아 미분하여, 상기 타이밍 신호가 로우 상태가 될 때 턴-오프 펄스를 출력하는 제 2 미분기; 상기 감지부로부터 상기 아크 감지 신호가 입력되면 상기 타이밍 신호를 접지시켜 상기 제 2 미분기로부터 턴-오프 펄스가 출력되도록 하는 접지 스위치; 상기 제 1 미분기 및 상기 제 2 미분기로부터 출력되는 펄스에 대해서 논리합 연산을 수행하여 턴-오프 신호를 생성하는 논리 연산부; 및 상기 타이밍 신호를 미분하여, 상기 타이밍 신호가 하이 상태가 될 때, 턴-온 신호를 출력하는 제 3 미분기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위칭 제어 신호 생성부는, 상기 턴-오프 신호 및 상기 턴-온 신호의 전류를 증가시켜 턴-오프 제어 신호 및 턴-온 제어 신호로서 상기 스위칭부로 출력하는 전류 부스터를 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 제어 방법은, 펄스 전원 장치의 전원 공급부와 상기 펄스 전원 장치로부터 펄스 전원을 공급받는 부하 사이에 연결되어 온 또는 오프되는 스위칭부의 스위칭 제어 방법으로서, (a) 상기 스위칭부로부터 상기 부하로 공급되는 전류를 측정하는 단계; (b) 상기 전류 측정 결과에 따라서 아크 발생 여부를 감지하고, 아크 발생이 감지되면 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-오프를 지시하는 턴-오프 제어신호를 상기 복수의 반도체 스위치들로 출력하는 단계; 및 (c) 상기 아크 발생이 감지되고 사전에 정의된 시간이 경과된 후에, 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-오프를 지시하는 턴-오프 제어신호를 다시 상기 복수의 스위치들로 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명은 스위칭부로부터 부하로 공급되는 전류를 측정하여 아크 발생 여부를 감지하고, 아크 발생시, 스위칭 제어 회로에서 스위칭부에 포함된 반도체 스위치들을 턴 오프시키는 턴-오프 제어신호를 발생시켜 반도체 스위치들로 출력한 후, 일정한 시간 후에 추가로 턴-오프 제어신호를 생성하여 반도체 스위치들로 출력함으로써, 노이즈의 영향으로 인하여 반도체 스위치의 턴-오프 동작이 제대로 이루어지지 않는 종래기술의 문제점을 해결하여, 높은 신뢰도로 펄스 전원 장치에 포함된 반도체 스위치들의 보호할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 펄스 전원 장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로의 세부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로의 세부 구성을 도시하는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 펄스 전원 장치의 전체적인 구성은 도 1에 도시된 바와 기본적으로 동일하되, 스위칭부를 제어하는 스위칭 제어 회로에 아크 보호 기능을 구현하는 구성요소들을 더 포함시켰다는 점에서 차별화된다.
따라서, 도 2에서는 설명의 편의를 위해서, 도 1에 도시된 부하(40), 스위칭부(20) 및 스위칭 제어 회로(32)에 대응되는 구성만을 도시하고, 나머지 구성의 도시는 생략하였다는 점에 주의해야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 제어 회로는, 센서부(400) 및 스위칭 제어부(200)를 포함하여 구성된다.
센서부(400)는 전류 감지 센서로 구현되어, 스위칭부(20)로부터 부하측으로 공급되는 전류를 측정하여 측정 결과를 스위칭 제어부(200)로 출력한다.
스위칭 제어부(200)는 센서부(400)의 측정 결과에 따라서 아크 발생 여부를 감지하고, 아크 발생이 감지되면, 스위칭부(20)에 포함된 복수의 반도체 스위치들의 턴-오프를 지시하는 턴-오프 제어신호를 복수의 반도체 스위치들에 연결된 게이트 구동회로들(이하에서는 단순히 "반도체 스위치들"로 약칭함)로 출력하고, 사전에 정의된 시간이 경과된 후에 복수의 반도체 스위치들의 턴-오프를 지시하는 턴-오프 제어신호를 다시 복수의 반도체 스위치들로 출력한다.
즉, 스위칭 제어부(200)는 아크 발생이 감지되면, 1차로 턴-오프 제어신호를 스위칭부(20)의 각 반도체 스위치들로 출력하고, 일정 시간이 지연된 후, 2차로 턴-오프 제어신호를 스위칭부(20)의 각 반도체 스위치들로 다시 한번 출력함으로써, 1차로 턴-오프 제어신호가 출력되었음에도 불구하고 노이즈 등의 영향으로 턴-오프되지 않았던 반도체 스위치들을 2차 턴-오프 제어 신호를 이용하여 확실하게 턴-오프시킴으로써, 높은 신뢰도로 반도체 스위치 소자들을 아크 발생으로부터 보호할 수 있게 된다.
한편, 스위칭 제어부(200)의 세부 구성을 살펴보면, 스위칭 제어부(200)는 타이밍 신호 생성부(220), 감지부(240), 지연부(250) 및 스위칭 제어 신호 생성부(210)를 포함하여 구성된다.
각 구성의 기능을 살펴보면, 타이밍 신호 생성부(220)는 사전에 정의된 펄스 전원의 펄스 폭과 주파수에 따라서 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-온 및 턴-오프 타이밍을 결정하여 스위칭 제어 신호 생성부(210)로 출력한다.
타이밍 신호 생성부(220)는 사전에 설정된 전원 펄스의 펄스 폭을 결정하는 펄스 폭 기준값(Vref1)을 생성하여 출력하는 펄스폭 기준값 설정부(221), 전원 펄스의 주파수를 결정하는 주파수 기준값을 생성하여 출력하는 주파수 기준값 설정부(223), 주파수 기준값 설정부(223)로부터 입력되는 전압값에 대응되는 주파수를 갖는 구형 펄스를 출력하는 주파수 변환부(225), 및 주파수 변환부(225)로부터 입력된 구형 펄스를 이용하여 해당 주파수에 대응되는 삼각파(Vsaw)를 생성하여 출력하는 삼각파 생성부(227), 및 펄스 폭 기준값(Vref1)과 삼각파(Vsaw)를 비교하여 타이밍 신호를 생성하여 출력하는 비교기(comparator)(229)를 포함한다.
한편, 감지부(240)는 센서부(400)의 측정 결과에 따라서 아크 발생 여부를 감지하고, 아크 발생이 감지되면 아크 감지 신호(VDET1)를 지연부(250) 및 스위칭 제어 신호 생성부(210)로 각각 출력한다.
지연부(250)는 감지부(240)로부터 입력된 아크 감지 신호(VDET1)를 소정 시간 동안 지연시켜 상기 스위칭 제어 신호 생성부(210)로 출력(VDET2)한다.
스위칭 제어 신호 생성부(210)는 감지부(240)로부터 아크 감지 신호(VDET1)가 입력되지 않는 동안에는, 타이밍 신호 생성부(220)로부터 입력되는 타이밍 신호에 따라서 스위칭부(20)에 포함된 복수의 반도체 스위치들의 턴-온을 지시하는 턴-온 제어신호(VON signal)를 출력하거나 턴-오프 제어 신호(VOFF signal)를 출력함으로써, 복수의 반도체 스위치들의 턴-온/턴-오프를 제어한다. 또한, 스위칭 제어 신호 생성부(210)는 아크 감지 신호가 감지부(240) 또는 지연부(250)로부터 입력되면 턴-오프 제어 신호(VOFF signal)를 복수의 반도체 스위치들로 출력하여 반도체 스위치들을 턴-오프시킨다.
보다 구체적으로 스위칭 제어 신호 생성부(210)의 세부 구성을 살펴보면, 스위칭 제어 신호 생성부(210)는, 지연부(250)로부터 입력된 아크 감지 신호를 미분하여 양의 출력 펄스(VOFF2)(턴-오프 펄스)를 생성하는 제 1 미분기(211), 타이밍 신호(Vcomp)의 반전 신호(Vcomp1)를 입력받아 미분하여, 타이밍 신호가 하이 상태에서 로우 상태가 될 때 양의 출력 펄스(VOFF1)(턴-오프 펄스)를 생성하는 제 2 미분기(212), 감지부(240)로부터 아크 감지 신호(VDET1)가 입력되면, 비교기(229)의 출력을 접지시켜 제 2 미분기(212)로부터 양의 출력 펄스(VOFF1)(턴-오프 펄스)가 출력되도록 하는 접지 스위치(214), 제 1 미분기(211) 및 제 2 미분기(212)로부터 출력되는 턴-오프 펄스(VOFF1, VOFF2)에 대해서 논리합 연산을 수행하여 턴-오프 신호(VOFF)를 생성하는 논리 연산부(215), 및 타이밍 신호(Vcomp2)를 미분하여, 타이밍 신호가 로우 상태에서 하이 상태가 될 때, 턴-온 신호(VON)를 출력하는 제 3 미분기(213)를 포함한다. 또한, 스위칭 제어 신호 생성부(210)는 턴-오프 신호(VOFF) 및 턴-온 신호(VON)를 입력받고 전류를 증가시켜 턴-오프 제어 신호(VOFF signal) 및 턴-온 제어 신호(VON signal)를 출력하는 전류 부스터(216)를 더 포함할 수 있다. 만약, 전류 부스터(216)가 생략된다면, 턴-오프 신호(VOFF) 및 턴-온 신호(VON)가 각각 턴-오프 제어 신호(VOFF signal) 및 턴-온 제어 신호(VON signal)가 된다.
도 3을 더 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 제어 회로의 동작을 설명하면, 먼저, 아크가 발생되지 않는 동안에, 펄스폭 기준값 설정부(221)는 사전에 설정된 전원 펄스의 펄스 폭을 결정하는 펄스 폭 기준값(Vref1)을 생성하여 비교기(229)로 출력한다. 도 3의 (a) 에 도시된 바와 같이, 펄스폭 기준값(Vref1)이 높아질수록 전원 펄스의 펄스폭에 대응되는 타이밍 신호의 출력 펄스 폭 역시 넓어짐을 알 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 펄스 폭 기준값(Vref1)을 0V~10V로 설정하여, 그 값이 0V에 가까울수록 전원 펄스의 폭이 좁아지고, 10V에 가까울수록 전원 펄스의 폭이 넓어진다.
주파수 기준값 설정부(223)는 0V ~10V 사이의 주파수 기준값을 주파수 변환부(225)로 출력하고, 주파수 변환부(225)는 주파수 기준값에 대응되는 주파수를 갖는 구형 펄스를 삼각파 생성부(227)로 출력하며, 삼각파 생성부(227)는 구형 펄스에 대응되는 주파수를 갖는 삼각파를 생성하여 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 출력한다.
비교기(229)는 도 3의 (b) 에 도시된 바와 같이, 삼각파와 펄스 폭 기준값(Vref1)을 비교하여 펄스 폭 기준값(Vref1)보다 낮은 삼각파의 구간을 턴-온 구간으로 설정하는 타이밍 신호(Vcomp)를 생성하여 스위칭 제어 신호 생성부(210)로 출력한다.
스위칭 제어 신호 생성부(210)의 제 2 미분기(212)는 타이밍 신호(Vcomp)의 반전된 신호(Vcomp1)를 입력받고, 제 3 미분기(213)는 타이밍 신호(Vcomp)와 동일한 신호(Vcomp2)를 각각 입력받는다.(도 3의 (c) 참조)
제 2 미분기(212)는 타이밍 신호(Vcomp)의 반전 신호(Vcomp1)에 대해서 미분을 수행하여 반도체 스위치들의 턴-오프를 지시하는 턴-오프 펄스(VOFF1)를 논리 연산부인 OR 게이트(215)로 출력한다. 따라서, 제 2 미분기(212)는 타이밍 신호(Vcomp)가 하이 상태에서 로우 상태가 될 때, 즉, 반도체 스위치 소자들을 턴-오프시키는 타이밍에 턴-오프 펄스(VOFF1)를 생성하여 OR 게이트(215)로 출력하고, OR 게이트(215)는 턴-오프 신호(VOFF)를 전류 부스터(216)로 출력하며, 전류 부스터(216)는 턴-오프 제어신호(VOFF signal)를 출력함으로써, 반도체 스위치들을 턴-오프시킨다.(도 3의 (d) 참조)
제 3 미분기(213)는 타이밍 신호(Vcomp2)를 미분하여, 타이밍 신호가 로우 상태에서 하이 상태가 될 때, 즉, 반도체 스위치들을 턴-온시키는 타이밍에 턴-온 신호(VON)를 전류 부스터(216)로 출력하고, 전류 부스터(216)는 턴-온 제어신호(VON signal)를 출력함으로써 반도체 스위치들을 턴-온시킨다.(도 3의 (d) 참조)
상기한 바와 같이, 일정한 시간 주기로 제 2 미분기(212) 및 제 3 미분기(213)가 각각 턴-오프 펄스(VOFF1) 및 턴-온 신호(VON)를 교번적으로 출력함으로써 스위칭 제어 회로에서 스위칭부(20)로, 턴-오프 제어 신호(VOFF signal) 및 턴-온 제어신호(VON signal)가 교번적으로 출력되어 전원 펄스가 부하측으로 공급된다.
한편, 아크가 발생하면, 감지부(240)는 아크 감지 신호(VDET1)를 지연부(250) 및 접지 스위치(214)로 각각 출력하고, 접지 스위치(214)로 아크 감지 신호(VDET1)가 입력되면, 접지 스위치(214)는 스위치 온 되어 비교기(229)의 출력을 접지시킨다(즉, 비교기(229)에서 출력되는 타이밍 신호가 하이 상태에서 로우 상태로 급변한다).(도 3 의 (b) 및 (e) 참조)
타이밍 신호(Vcomp)가 하이 상태에서 로우 상태로 급변하면, 제 2 미분기(212)로 입력되던 반전 신호(Vcomp1)는 로우 상태에서 하이 상태로 급변하게 되므로, 제 2 미분기(212)는 OR 게이트(215)로 턴-오프 펄스(VOFF1)(301)를 출력하게 되고(도 3의 (d) 참조), 스위칭 제어 회로는 스위칭부(20)로 턴-오프 제어 신호(OFF signal)(302)를 출력하여 반도체 스위치들을 턴-오프시킨다(도 3의 (g) 참조).
한편, 지연부(250)는 아크 감지 신호가 입력되면, 사전에 정의된 시간동안 아크 감지 신호를 지연시켰다가 지연된 아크 감지 신호(VDET2)를 제 1 미분기(211)로 출력하고(도 3의 (e) 참조), 제 1 미분기(211)는 아크 감지 신호(VDET2)가 입력되면, 턴-오프 펄스(VOFF2)(303)를 생성하여 OR 게이트(215)로 출력하고, 스위칭 제어 회로는 스위칭부(20)로 턴-오프 제어 신호(OFF signal)(304)를 출력하여, 노이즈 등의 영향으로 인해서 첫 번째 턴-오프 제어 신호에 의해서 턴-오프되지 않은 반도체 스위치들을 턴-오프시킨다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
200 : 스위칭 제어부
210 : 스위칭 제어 신호 생성부
211 : 제 1 미분기 212 : 제 2 미분기
213 : 제 3 미분기 214 : 접지 스위치
215 : 논리 연산부 216 : 전류 부스터
220 : 타이밍 신호 생성부
221 : 펄스폭 기준값 설정부 223 : 주파수 기준값 설정부
225 : 주파수 변환부 227 : 삼각파 생성부
229 : 비교기
240 : 감지부
250 : 지연부
400 : 센서부

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 스위칭부에 포함된 복수의 반도체 스위치들의 스위칭 동작을 제어함으로써 펄스 전원을 부하측으로 공급하는 펄스 전원 장치의 상기 스위칭부를 제어하는 스위칭 제어 회로로서,
    상기 스위칭부로부터 부하측으로 공급되는 전류를 측정하는 센서부; 및
    상기 센서부의 측정 결과에 따라서 아크 발생 여부를 감지하고, 아크 발생이 감지되면 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-오프를 지시하는 턴-오프 제어신호를 상기 복수의 반도체 스위치들로 출력하고, 사전에 정의된 시간이 경과된 후에 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-오프를 지시하는 턴-오프 제어신호를 다시 상기 복수의 스위치들로 출력하는 스위칭 제어부를 포함하고,
    상기 스위칭 제어부는
    상기 센서부의 측정 결과에 따라서 아크 발생 여부를 감지하고, 아크가 감지되면 아크 감지 신호를 지연부 및 스위칭 제어 신호 생성부로 각각 출력하는 감지부;
    상기 아크 감지 신호를 소정 시간 동안 지연시켜 상기 스위칭 제어 신호 생성부로 출력하는 상기 지연부; 및
    상기 아크 감지 신호가 입력되면 턴-오프 제어신호를 상기 복수의 스위치들로 출력하는 상기 스위칭 제어 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 제어 회로.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는
    사전에 정의된 펄스 전원의 펄스 폭과 주파수에 따라서 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-온 및 턴-오프 타이밍을 결정하는 타이밍 신호를 출력하는 타이밍 신호 생성부를 더 포함하고,
    상기 스위칭 제어 신호 생성부는 상기 아크 감지 신호가 입력되지 않는 동안에는 상기 타이밍 신호에 따라서 상기 복수의 반도체 스위치들의 턴-온을 지시하는 턴-온 제어신호를 출력하거나 턴-오프 제어 신호를 출력하고, 상기 아크 감지 신호가 입력되면 턴-오프 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 스위칭 제어 회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 타이밍 신호 생성부는
    펄스 전원의 펄스 폭을 결정하는 펄스 폭 기준값과, 펄스 전원의 주파수를 나타내는 삼각파를 비교하여 상기 타이밍 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 제어 회로.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 스위칭 제어 신호 생성부는
    상기 지연부로부터 입력된 상기 아크 감지 신호를 미분하여 턴-오프 펄스를 출력하는 제 1 미분기;
    상기 타이밍 신호의 반전 신호를 입력받아 미분하여, 상기 타이밍 신호가 로우 상태가 될 때 턴-오프 펄스를 출력하는 제 2 미분기;
    상기 감지부로부터 상기 아크 감지 신호가 입력되면 상기 타이밍 신호를 접지시켜 상기 제 2 미분기로부터 턴-오프 펄스가 출력되도록 하는 접지 스위치;
    상기 제 1 미분기 및 상기 제 2 미분기로부터 출력되는 펄스에 대해서 논리합 연산을 수행하여 턴-오프 신호를 생성하는 논리 연산부; 및
    상기 타이밍 신호를 미분하여, 상기 타이밍 신호가 하이 상태가 될 때, 턴-온 신호를 출력하는 제 3 미분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 제어 회로.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 스위칭 제어 신호 생성부는
    상기 턴-오프 신호 및 상기 턴-온 신호의 전류를 증가시켜 턴-오프 제어 신호 및 턴-온 제어 신호로서 상기 스위칭부로 출력하는 전류 부스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 제어 회로.
  7. 삭제
KR1020160098781A 2016-08-03 2016-08-03 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로 KR102016654B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160098781A KR102016654B1 (ko) 2016-08-03 2016-08-03 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로
PCT/KR2017/003057 WO2018026084A1 (ko) 2016-08-03 2017-03-22 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로 및 이를 포함하는 펄스 전원 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160098781A KR102016654B1 (ko) 2016-08-03 2016-08-03 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180015367A KR20180015367A (ko) 2018-02-13
KR102016654B1 true KR102016654B1 (ko) 2019-08-30

Family

ID=61073035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160098781A KR102016654B1 (ko) 2016-08-03 2016-08-03 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102016654B1 (ko)
WO (1) WO2018026084A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112816804B (zh) * 2019-11-15 2024-04-26 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种高集成度的脉冲测试装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100283309B1 (ko) * 1997-12-02 2001-03-02 윤종용 스위치 구동을 위한 전원장치
KR100343983B1 (ko) * 1999-06-29 2002-07-22 엘지산전 주식회사 고전압, 대전류 펄스 발생장치의 출력제어 및 보호회로
KR20100038493A (ko) * 2008-10-06 2010-04-15 김원호 반도체 스위칭 소자를 이용한 고압 펄스 전원 장치
KR101172740B1 (ko) * 2009-07-03 2012-08-14 한국전기연구원 펄스전원장치의 반도체 스위치 구동회로
JP2011199976A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Panasonic Corp 電源装置
KR101321428B1 (ko) * 2011-10-18 2013-10-28 한국전기연구원 펄스전원장치의 보호회로 및 그 보호방법
WO2014038013A1 (ja) * 2012-09-05 2014-03-13 株式会社京三製作所 直流電源装置、直流電源装置の制御方法
KR101477351B1 (ko) * 2012-10-26 2014-12-29 삼성전기주식회사 반도체 스위치 소자의 보호 회로 및 게이트 구동 회로

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180015367A (ko) 2018-02-13
WO2018026084A1 (ko) 2018-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI448029B (zh) A system and method for protecting a power conversion system under open circuit and / or short circuit conditions
KR101311556B1 (ko) 누전 검지 장치
US20060055343A1 (en) Spark management method and device
EP3565073B1 (en) Self-test of over-current fault detection
US8085054B2 (en) Detecting arc discharges
KR101477351B1 (ko) 반도체 스위치 소자의 보호 회로 및 게이트 구동 회로
JP2009145302A (ja) 半導体素子の試験装置及びその試験方法
US20160254658A1 (en) Robust solid-state circuit protection apparatus
KR102016654B1 (ko) 펄스 전원 장치 스위칭 제어 회로
US4503477A (en) Method and arrangement for protecting a thyristor switch of a pulse generator
KR101809944B1 (ko) 반도체 스위치를 사용한 아크억제형 직류차단기
JP5294950B2 (ja) 電力変換装置及びその異常検出方法
KR101105800B1 (ko) 플라즈마 발생 장치용 검출 회로 및 방법
JP5511599B2 (ja) 転流式遮断装置
EP2439546A1 (en) A method of detecting an overcurrent in a triac
JP6165210B2 (ja) ワイヤ放電加工装置の加工電源装置
JP6711059B2 (ja) 保護回路
US11509257B2 (en) Motor protector and method for operating the same
JP2011169681A (ja) 半導体装置の試験装置
JP2020114147A (ja) 放電制御装置
US11749983B2 (en) Startup protection circuit, for interrupting startup of a boost DC-DC switching converter
KR101748727B1 (ko) 누전차단기
JP2016073102A (ja) 電源装置
KR101380221B1 (ko) 접점 보호 장치를 구비한 비상전원 절환 장치
KR101439917B1 (ko) 펄스 출력 모듈의 아크 차단 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant