KR102060177B1 - 전력 변환 장치의 스위치 소손 방지 회로 - Google Patents

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Abstract

토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로는, 하나의 레그(leg)에 배치되는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하고, 입력 교류전압을 직류 전압으로 변환하는 토템 폴 역률 보상 회로, 상기 제1 스위칭 소자의 제어 신호 및 상기 제2 스위칭 소자의 제어 신호를 출력하는 마이컴, 상기 제1 스위칭 소자의 제어 신호에 기초하여 상기 제1 스위칭 소자에 제1 게이트 구동신호를 출력하고, 상기 제2 스위칭 소자의 제어 신호에 기초하여 상기 제2 스위칭 소자에 제2 게이트 구동신호를 출력하는 게이트 구동부, 및, 상기 제1 게이트 구동신호 및 상기 제2 게이트 구동신호가 동시에 출력되면, 상기 게이트 구동부를 셧다운하기 위한 셧다운 신호를 출력하는 보호부를 포함한다.

Description

전력 변환 장치의 스위치 소손 방지 회로 {PROTECTION CIRCUIT OF SWITCHS OF TOTEM-POLE PFC CIRCUIT AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은, 암 쇼트(arm-short)가 발생하는 경우 게이트 구동 신호를 출력하는 게이트 구동부를 하드웨어적으로 셧다운 시킴으로써 전력 스위치 소자의 소손을 방지할 수 있는, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동기기, 예를 들어 냉장고나 공기조화기 등의 일부분으로 사용된다.
공기 조화기는 압축기로 냉매를 압축시킨 후 압축된 냉매가 기화하면서 발생되는 열 교환을 통하여 공기를 냉각하는 장치이다.
공기조화기는 압축기, 팬 등에 전동기를 사용하며, 이를 구동하기 위하여 입력전원으로부터 제공된 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 변환된 직류전압을 구동 전압으로 다시 변환하여 부하에 공급한다.
역률 보상 회로(Power Factor Correction circuit, 이하 PFC 회로라 함)는, 공기조화기로 공급되는 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하고, 교류 전압에 의해 공급되는 전력의 역률을 개선하는 장치이다.
한편 PFC 회로 중에서 토템 폴 역률 보상 회로(Totem-Pole PFC circuit)는 적은 수의 소자를 사용하여 높은 효율을 구현할 수 있기 때문에, 다양한 고효율 전력 제품들에 사용된다.
한편 토템 폴 역률 보상 회로(Totem-Pole PFC circuit)의 하나의 레그(leg)에는 두개의 스위칭 소자가 배치될 수 있다. 그리고 하나의 레그(leg)에 직렬로 배치된 두개의 스위칭 소자는 상보적으로 스위칭이 되어야 한다.
여기서 상보적으로 스위칭되다의 의미는, 하나의 레그(leg)에 직렬로 배치된 두개의 스위칭 소자가 동시에 스위칭 온 되지 않아야 하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 제1 스위칭 소자가 스위칭 온 되는 구간과 제2 스위칭 소자가 스위칭 온 되는 구간이 서로 겹쳐져서는 안된다.
만약 두개의 스위칭 소자가 동시에 스위칭 온 되는 경우, 스위칭 소자에는 과전류가 흐르게 되고 이에 따라 스위칭 소자가 소손되게 되는 암 쇼트(Arm-Short)가 발생할 수 있다.
따라서, 마이컴에서는 PWM 신호를 상보적으로 출력하고, 게이트 구동부는 PWM 신호에 근거하여 게이트 구동신호를 상보적으로 출력하는 방식으로, 암 쇼트(Arm-Short)를 방지한다.
그럼에도 불구하고 암 쇼트(Arm-Short)는 발생할 수 있다. 마이컴에 이상이 발생하여 두개의 PWM 신호 라인에 동시에 신호를 출력하는 경우, 두개의 PWM 신호 라인 사이에 먼지, 습기 등의 이물질이 끼어서 쇼트되는 경우 등을 그 예로 들 수 있다.
이러한 경우 스위칭 소자의 소손을 방지하기 위하여, 토템 폴 PFC 회로(Totem-Pole PFC circuit)에 흐르는 과전류를 감지하여 암 쇼트를 판단하고, 암쇼트가 발생한 경우에는 마이컴에서 PWM 신호의 출력을 중단하는 방식이 대한민국 특허 공개 공보 KR-2007-0043230A에서 개시되어 있다.
다만, 과전류의 센싱, 마이컴의 과전류 판단, PWM 신호의 차단 과정을 거치는 동안 딜레이(delay)가 발생하게 되며, PWM 신호를 차단했을 때는 이미 스위칭 소자가 과전류에 노출된다는 문제가 발생할 수 있었다.
본 발명의 목적은, 암 쇼트(arm-short)가 발생하는 경우 게이트 구동 신호를 출력하는 게이트 구동부를 하드웨어적으로 셧다운 시킴으로써 전력 스위치 소자의 소손을 방지할 수 있는, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로를 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로를 제공하는 것과 함께, 기준 전위가 높은 스위칭 소자를 다른 부품과 절연하기 위함이다.
본 발명은, 제1 스위칭 소자를 동작하기 위한 제1 게이트 구동신호와 제2 스위칭 소자를 동작하기 위한 제2 게이트 구동 신호가 동시에 출력되면, 게이트 구동부를 셧다운 하기 위한 셧다운 신호를 출력한다.
본 발명은, 제1 게이트 구동 신호가 출력되면 제1 트랜지스터의 구동 신호를 제1 트랜지스터에 출력하는 제1 포토 커플러와, 제2 게이트 구동 신호가 출력되면 제2 트랜지스터의 구동 신호를 제2 트랜지스터에 출력하는 제2 포토 커플러를 포함한다.
본 발명은 역률 보상 회로의 과전류를 감지하여 마이컴에서 PWM 신호의 출력을 중단하는 방식이 아니라, 게이트 구동 신호의 동시 출력 여부에 따라 게이트 구동부를 셧다운 하는 방식으로 구현하였다. 따라서 전력 스위치 소자의 스위칭 동작 중단까지의 딜레이 타임을 최소화 할 수 있으며, 이에 따라 전력 스위치 소자의 소손을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 포토 커플러를 이용하여 기준 전위가 높은 제1 스위칭 소자와 기준 손위가 낮은 다른 부품을 전기적으로 절연함으로써, 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 토템 폴 역률 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
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.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 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.
본 명세서에 개시되는 전원 유지 회로는 공기 조화기에 적용될 수 있다. 다만 이에 한정되지 아니하며, 본 명세서에 개시되는 전원 유지 회로는 냉장고 등 냉매를 압축하기 위한 압축기를 포함하는 모든 기기에 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)는 실내기(10), 상기 실내기(10)에 연결되는 적어도 하나의 실외기(20), 실내기(10)와 연결되는 리모컨(미도시), 그리고 실내기(10) 및 실외기(20)를 제어하는 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.
제어기(미도시)는 실내기(10) 및 실외기(20)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어할 수 있다. 이때, 제어기(미도시)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전설정, 잠금설정, 스케줄제어 등을 수행할 수 있다. 제어기(미도시)는 실내기(10) 또는 실외기(20)에 포함되는 구조일 수 있다.
공기조화기(100)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기, 덕트형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 스탠드형 공기조화기를 예로 설명한다.
실외기(20)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브를 포함할 수 있다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함할 수 있다.
실외기(20)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(10)로 냉매를 공급한다. 실외기(20)는 제어기(미도시) 또는 실내기(10)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기(10)에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기(20)에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다.
실내기(10)는 실외기(20)에 연결되어, 냉매를 공급받아 공조 대상으로 냉온 또는 열온의 공기를 토출한다. 실내기(10)는 실내 열교환기와, 실내기팬, 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브, 다수의 센서를 포함할 수 있다.
실외기 및 실내기는 제어기(미도시)와 별도의 통신선으로 연결되어 제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
리모컨(미도시)은 실내기(10)에 연결되어, 실내기(10)로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기(10)의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때, 리모컨(미도시)은 실내기(10)와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신한다. 이를 위해, 리모컨(미도시)은 데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 리모컨(미도시)을 통해 목표 온도를 입력할 수 있다. 이경우, 리모컨(미도시)은 목표 온도에 대한 사용자 입력을 수신하고, 제어기(미도시)로 전송한다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(10)와 실외기(20)로 구분된다.
실외기(20)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다.
또한 실외기(20)는, 후술하는 전원 유지 회로를 포함할 수 있다.
실내기(10)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다.
압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
한편, 도 2에서는 실내기(10)와 실외기(20)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.
먼저 토템 폴 역률 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치에 대해서 먼저 설명한다.
도 4는 토템 폴 역률 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치를 도시한 도면이다.
먼저 도 4를 참고하면, 토템 폴 역률 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치를 설명하도록 한다.
공기 조화기를 구성하는 전력 변환 장치(400)는, 컨버터(450), DC 링크 캐패시터(420), 인버터(430), 압축기(440), 게이트 구동부(320) 및 마이컴(310)을 포함할 수 있다.
컨버터(450)는 전원 입력부(410)에 연결되어 외부에서 공급된 입력 교류 전원을 직류 전원으로 정류할 수 있다.
컨버터(450)는 일반적으로 복수의 다이오드, 일반적으로 4개의 다이오드로 구성된 다이오드 브리지를 구비하여, 다이오드들에 의해 교류 전원의 교류 전압을 전파 정류하고, 직류 전압으로 변환할 수 있다.
또한 컨버터(450)는 내부에 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자를 이용하여 승압이나 역률 개선 등의 동작을 수행할 수 있다.
컨버터(450) 내부의 스위치 소자는, 전력용 스위치 소자로써, 예를 들어, 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (Insulated Gate Bipolar Transistor; IGBT), MOSFET 등일 수 있다.
용어 게이트 구동부(320)는, 용어 게이트 드라이브(gate drive)(320)와 혼용되어 사용될 수 있다.
게이트 구동부(320)는 컨버터 제어 신호에 기초하여 컨버터 내 스위치 소자에 게이트 구동 신호를 출력할 수 있다.
한편 도 4에서는 게이트 구동부(320)가 컨버터(450)에 포함되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되지 아니하며 게이트 구동부(320)는 컨버터(450)와 독립적으로 구성될 수 있다.
직류 링크 캐패시터(420)는 컨버터(450)의 후단에 병렬 연결되고, 컨버터(450)에서 정류된 전압을 근거로 DC 링크 전압을 충전하고, 충전된 DC 링크 전압을 인버터(430)에 인가할 수 있다.
또한 직류 링크 캐패시터(420)는 인버터(430) 내의 스위칭 소자들이 스위칭하는 동안, 스위칭 주파수에 대응하여 발생하는 리플 전압(전압 변동)을 평활화할 수 있다.
또한 직류 링크 캐패시터(420)는, 컨버터(450)에 따라 정류하는 전압, 즉 전원 전압에 따라 변동하는 전압을 평활화할 수 있다.
인버터(430)는 직류 링크 전압을 변환하여 압축기(440)에 구동전압을 공급할 수 있다.
구체적으로 인버터(430)는 압축기(440)의 전단에 구비되고, 게이트 구동 신호를 근거로 인버터(430) 내부의 스위치 소자를 스위칭 하여 직류 링크 전압을 구동 전압으로 변환할 수 있다.
인버터(430) 내부의 스위치 소자는, 전력용 스위치 소자로써, 예를 들어, 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (Insulated Gate Bipolar Transistor; IGBT), MOSFET 등일 수 있다.
한편 도시하지는 않았으나, 인버터(430)는 마이컴(310)에서 출력되는 인버터 제어 신호에 기초하여 인버터(430) 내부의 스위칭 소자를 동작시키기 위한 게이트 구동 신호를 출력하는 게이트 구동부를 포함할 수 있다.
압축기(440)는 구동 전압을 전달받아 냉매를 압축할 수 있다.
마이컴(310)은 전력 변환 장치(400) 및 공기 조화기의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
또한 마이컴(310)은, 컨버터 제어신호를 출력할 수 있다. 여기서 컨버터 제어 신호는 컨버터 내부의 스위치 소자 들의 스위치의 온/오프 및 스위칭 타이밍을 조절하기 위한 PWM 신호일 수 있다.
또한 마이컴(310)은, 인버터 제어신호를 출력할 수 있다. 여기서 인버터 제어 신호는 인버터 내부의 스위치 소자 들의 온/오프 및 스위칭 타이밍을 조절하기 위한 PWM 신호일 수 있다.
도 4에서의 전력 변환 장치에 대한 설명은, 토템 폴 역률 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치(300)에도 그대로 적용될 수 있다.
한편 본 발명의 실시 예에 따른, 토템 폴 역률 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치(300)에 대해서는 도 3 및 도 5를 참고하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 토템 폴 역률 보상 회로를 포함하는 전력 변환 장치(300)는, 마이컴(310), 게이트 구동부(320), 토템 폴 역률 보상 회로(330) 및 보호부(340)를 포함할 수 있다.
토템 폴 역률 보상 회로(Totem-Pole PFC circuit)(330)는, 도 4에서 설명한 컨버터(450)의 한 토폴로지로써, 공기조화기로 공급되는 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하고, 교류 전압에 의해 공급되는 전력의 역률을 개선하는 장치일 수 있다.
토템 폴 역률 보상 회로(Totem-Pole PFC circuit)(330)는, 인덕터(L), 제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2), 다이오드(331) 및 출력 캐패시터를 포함할 수 있다. 여기서 출력 캐패시터는, 도 4에서 설명한 직류 링크 캐패시터(420)일 수 있다.
인덕터(L)는 전원 입력부(410)에 연결될 수 있고, 동시에 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이에 연결될 수 있다.
한편 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)는 토템 폴 역률 보상 회로(Totem-Pole PFC circuit)(330)의 하나의 레그(leg)에 배치될 수 있다.
즉 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)는 직렬로 연결될 수 있으며, 이 경우 제1 스위칭 소자(S1)는 상단 스위칭 소자이고 제2 스위칭 소자(S2)는 하단 스위칭 소자일 수 있다. 그리고 제2 스위칭 소자(S2)는 접지와 연결될 수 있다.
다이오드(331)는 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)가 배치된 레그(leg)에 연결될 수 있다. 도 5에서는 다이오드(331)가 네개의 다이오드 소자로 구성되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 아니하며, 다이오드는 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
한편 직류 링크 캐패시터(420)는 다이오드(331)에 연결되어, 입력 교류전압으로부터 변환된 직류 전압을 저장할 수 있다.
마이컴(310)은 스위칭 소자의 제어 신호(S1a, S1b)를 출력할 수 있다.
구체적으로 제1 스위칭 소자의 제어 신호(S1a)는 제1 스위칭 소자(S1)의 온/오프나 스위칭 타이밍을 조절하기 위한 PWM 신호일 수 있다.
또한 제2 스위칭 소자의 제어 신호(S1b)는 제2 스위칭 소자(S2)의 온/오프나 스위칭 타이밍을 조절하기 위한 PWM 신호일 수 있다.
한편 게이트 구동부(320)는 토템 폴 역률 보상 회로(Totem-Pole PFC circuit)(330) 내의 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 게이트 구동 신호를 출력할 수 있다.
구체적으로, 게이트 구동부(320)는 제1 게이트 구동부(320a) 및 제2 게이트 구동부(320b)를 포함할 수 있다.
여기서 제1 스위칭 소자의 제어 신호(S1a)가 수신되면, 제1 게이트 구동부(320a)는 출력단자(Vg)를 통하여 제1 스위칭 소자의 제어 신호(S1a)에 대응하는 제1 게이트 구동 신호(S2a)를 출력할 수 있다.
한편 제1 스위칭 소자(S1)의 게이트와 제1 게이트 구동부(320a)의 출력 단자(Vg)는 제1 신호 라인(520a)에 의해 연결될 수 있다.
그리고 제1 게이트 구동신호(S2a)가 출력 단자(Vg) 및 제1 신호 라인(520a)를 통하여 제1 스위칭 소자(S1)의 게이트에 인가되면, 제1 스위칭 소자(S1)는 스위칭 온 될 수 있다.
또한 제2 스위칭 소자의 제어 신호(S1b)가 수신되면, 제2 게이트 구동부(320b)는 출력단자(Vg)를 통하여 제2 스위칭 소자의 제어 신호(S1b)에 대응하는 제2 게이트 구동 신호(S2b)를 출력할 수 있다.
한편 제2 스위칭 소자(S2)의 게이트와 제2 게이트 구동부(320b)의 출력 단자(Vg)는 제2 신호 라인(520b)에 의해 연결될 수 있다.
그리고 제2 게이트 구동신호(S2b)가 출력 단자(Vg) 및 제2 신호 라인(520b)를 통하여 제2 스위칭 소자(S2)의 게이트에 인가되면, 제2 스위칭 소자(S2)는 스위칭 온 될 수 있다.
한편 정상 상태에서, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)는 상보적으로 스위칭 온 될 수 있다. 여기서 상보적으로 스위칭되다의 의미는, 하나의 레그(leg)에 직렬로 배치된 두개의 스위칭 소자가 동시에 스위칭 온 되지 않는 것을 의미할 수 있다.
구체적으로 정상 상태에서 마이컴(310)는 제1 스위칭 제어 신호(S1a) 및 제2 스위칭 제어 신호(S1b)를 상보적으로 출력할 수 있다. 즉 마이컴(310)은 제1 스위칭 제어 신호(S1a)를 출력하는 동안에는 제2 스위칭 제어 신호(S1b)를 출력하지 않을 수 있다. 또한 마이컴(310)은 제2 스위칭 제어 신호(S1b)를 출력하는 동안에는 제1 스위칭 제어 신호(S1a)를 출력하지 않을 수 있다.
마찬가지로, 게이트 구동부(320)는 제1 게이트 구동신호(S2a) 및 제2 게이트 구동 신호(S2b)를 상보적으로 출력할 수 있다.
즉 제1 스위칭 제어 신호(S1a)가 수신되면 제1 게이트 구동부(320a)는 제1 게이트 구동 신호(S2a)를 출력할 수 있다. 또한 제1 게이트 구동부(320a)가 제1 스위칭 제어 신호(S1a)를 수신되는 동안, 제2 게이트 구동부(320b)는 제2 스위칭 제어 신호(S1b)를 수신하지 않기 때문에, 제2 게이트 구동부(320b)는 제2 게이트 구동신호(S2b)를 출력하지 않을 수 있다.
또한 제2 스위칭 제어 신호(S1b)가 수신되면 제2 게이트 구동부(320b)는 제2 게이트 구동 신호(S2b)를 출력할 수 있다. 또한 제2 게이트 구동부(320b)가 제2 스위칭 제어 신호(S1b)를 수신되는 동안, 제1 게이트 구동부(320a)는 제1 스위칭 제어 신호(S1a)를 수신하지 않기 때문에, 제1 게이트 구동부(320a)는 제1 게이트 구동신호(S2a)를 출력하지 않을 수 있다.
그리고 제1 게이트 구동신호(S2a)와 제2 게이트 구동신호(S2b)가 상보적으로 출력되기 때문에, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)는 상보적으로 스위칭 온(switching on)될 수 있다.
한편 비정상 상태에서, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)는 동시에 스위칭 온 될 수 있다.
구체적으로 게이트 구동부(320)는 제1 게이트 구동신호(S2a) 및 제2 게이트 구동 신호(S2b)를 함께 출력할 수 있다.
일 례로, 마이컴(310)의 동작에 이상이 생긴 경우, 마이컴(310)은 제1 스위칭 제어 신호(S1a)와 제2 스위칭 제어 신호(S1b)를 동시에 출력할 수 있다.
이 경우 제1 게이트 구동부(320a)는 제1 게이트 구동신호(S2a)를 출력할 수 있으며, 제2 게이트 구동부(320b)는 제2 게이트 구동 신호(S2b)를 출력할 수 있다. 이에 따라 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)는 동시에 스위칭 온 될 수 있다.
다른 예로, 제1 스위칭 제어 신호(S1a)가 통과하는 신호 라인과 제2 스위칭 제어 신호(S1b)가 통과하는 신호 라인이, 먼지나 습기 등의 이물질로 인하여 쇼트될 수 있다.
그리고 마이컴(310)이 제1 스위칭 제어 신호(S1a)를 출력한 경우, 제1 게이트 구동부(320a)와 제2 게이트 구동부(320b)는 제1 스위칭 제어 신호(S1a)를 수신할 수 있다. 이 경우 제1 게이트 구동부(320a)와 제2 게이트 구동부(320b)는 각각 제1 게이트 구동신호(S2a)와 제2 게이트 구동 신호(S2b)를 출력하게 되며, 이에 따라 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)는 동시에 스위칭 온 될 수 있다.
한편 제2 스위칭 소자(S2)의 이미터는 접지와 연결되어 있다. 그리고 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)가 동시에 스위칭 온 되는 경우에는 제1 스위칭 소자(S1)의 컬렉터와 접지 간의 전압차로 인하여, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)에 과전류가 흐르는 암 쇼트(Arm-Short)가 발생할 수 있다.
이에 따라 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)는 소손될 수 있다.
한편 종래에는, 과전류를 감지하고 이에 따라 마이컴(310)에서 제1 스위칭 소자의 제어 신호(S1a)와 제2 스위칭 소자의 제어 신호(S1b)의 출력을 중단하는 소프트웨어 적인 방식이 이용되었다.
다만, 과전류의 센싱, 마이컴의 과전류 판단, 스위칭 소자의 제어 신호의 차단 과정을 거치는 동안 딜레이(delay)가 발생하게 되며, 스위칭 소자의 제어 신호를 차단했을 때는 이미 스위칭 소자가 과전류에 노출된다는 문제가 발생할 수 있었다.
그리고 암 쇼트를 하드웨어 적으로 방지하기 위하여, 보호부(340)를 구성할 수 있다.
보호부(340)는 제1 게이트 구동 신호(S2a)가 출력되면 스위칭 온 되는 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 게이트 구동신호(S2b)가 출력되면 스위칭 온 되는 제2 트랜지스터(TR2)를 포함할 수 있다.
먼저 포토 커플러 없이 게이트 구동신호에 기초하여 트랜지스터를 동작하는 제1 실시 예를 설명한다.
제1 트랜지스터(TR1)의 베이스는 제1 게이트 구동부(320a)의 출력단자(Vg)와 연결될 수 있다.
그리고 제1 게이트 구동부(320a)의 출력단자(Vg)를 통하여 제1 게이트 구동신호(S2a)가 출력되면, 제1 게이트 구동신호(S2a)는 제1 트랜지스터(TR1)의 베이스에 입력될 수 있다. 이에 따라 제1 트랜지스터(TR1)는 스위칭 온 될 수 있다.
또한 제2 트랜지스터(TR2)의 베이스는 제2 게이트 구동부(320b)의 출력단자(Vg)와 연결될 수 있다.
그리고 제2 게이트 구동부(320b)의 출력단자(Vg)를 통하여 제2 게이트 구동신호(S2b)가 출력되면, 제2 게이트 구동신호(S2b)는 제2 트랜지스터(TR2)의 베이스에 입력될 수 있다. 이에 따라 제2 트랜지스터(TR2)는 스위칭 온 될 수 있다.
다음은, 포토 커플러를 이용하여 트랜지스터를 동작하는 제2 실시 예를 설명한다.
보호부(340)는 제1 포토 커플러(510a) 및 제2 포토 커플러(520b)를 포함할 수 있다.
여기서 제1 포토 커플러(510a)는 제1 게이트 구동신호(S2a)가 출력되면, 제1 트랜지스터의 구동신호를 제1 트랜지스터(TR1)에 출력할 수 있다.
구체적으로 제1 포토 커플러(510a)의 발광 소자는 제1 게이트 구동신호(S2a)가 통과하는 제1 신호라인(520a)에 배치될 수 있다.
그리고 제1 게이트 구동신호(S2a)가 출력되면, 제1 포토 커플러(510a)의 발광 소자는 광을 발산하고, 제1 포토 커플러(510a)의 수광 소자는 광을 수광하여 도통될 수 있다.
한편 제1 포토 커플러(510a)의 수광 소자는 입력 전원(D1) 및 제1 트랜지스터(TR1)의 베이스와 연결될 수 있다. 그리고 제1 포토 커플러(510a)의 수광 소자가 도통되면, 제1 트랜지스터(TR1)에 전원이 인가되어 제1 트랜지스터(TR1)는 스위칭 온 될 수 있다.
또한 제2 포토 커플러(510b)는 제2 게이트 구동신호(S2b)가 출력되면, 제2 트랜지스터의 구동신호를 제2 트랜지스터(TR2)에 출력할 수 있다.
구체적으로 제2 포토 커플러(510b)의 발광 소자는 제2 게이트 구동신호(S2b)가 통과하는 제2 신호라인(520b)에 배치될 수 있다.
그리고 제2 게이트 구동신호(S2b)가 출력되면, 제2 포토 커플러(510b)의 발광 소자는 광을 발산하고, 제2 포토 커플러(510b)의 수광 소자는 광을 수광하여 도통될 수 있다.
한편 제2 포토 커플러(510b)의 수광 소자는 입력 전원(D2) 및 제2 트랜지스터(TR)의 베이스와 연결될 수 있다. 그리고 제2 포토 커플러(510b)의 수광 소자가 도통되면, 제2 트랜지스터(TR2)에 전원이 인가되어 제2 트랜지스터(TR2)는 스위칭 온 될 수 있다.
한편 제1 트랜지스터(TR1)와 제2 트랜지스터(TR2)는 직렬로 연결될 수 있다. 또한 보호부(340)는 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)와 직렬로 연결되는 저항(R1)을 포함할 수 있다.
여기서 저항(R1)의 일단은 제1 트랜지스터(TR1) 또는 제2 트랜지스터(TR2)와 연결되며, 저항(R1)의 타단은 접지에 연결될 수 있다.
제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)가 모두 스위칭 오프되거나, 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2) 중 어느 하나의 트랜지스터만 스위칭 온 된 경우에는, 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2) 및 저항을 흐르는 전류 패스가 형성되지 않을 수 있다.
반면에, 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)가 모두 스위칭 온 되는 경우, 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2) 및 저항(R1)을 흐르는 전류 패스가 형성될 수 있다. 이 경우 입력 전원(D3)에 의하여 전류가 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2) 및 저항(R1)을 통하여 흐를 수 있으며, 저항(R1)에는 전압(V1)이 인가될 수 있다.
한편 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR1)가 모두 스위칭 온 되면, 보호부(340)는 셧 다운 신호(S3)를 출력할 수 있다. 여기서 셧다운 신호(S3)는 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)가 스위칭 온 되어 전류 패스가 형성됨에 따라 저항(R1)에 인가되는 전압일 수 있다.
한편 게이트 구동부는 게이트 구동부를 셧 다운 할 수 있다.
구체적으로 게이트 구동부(320, 320b)는 보호부(340)와 연결되는 셧 다운 단자(SD)를 포함할 수 있다.
일 례로써, 셧 다운 단자(SD)는 Cin 단자일 수 있다.
Cin 단자는 일반적으로 과전류를 감지하여 부품 내부의 셧 다운(shut down) 기능을 하는 핀(Pin)이다. 그리고 Cin 단자에 신호가 입력되는 경우, 예를 들어 Cin 단자에 일정 값 이상의 전압이 인가되는 경우 게이트 구동부는 셧 다운(shut down) 될 수 있다.
현재 제조되는 대부분의 게이트 드라이브 제품은 Cin 단자를 구비하고 있으며, 일반적으로 스위치 소자에 과전류가 흐르는 것이 감지되면 신호가 Cin 단자로 입력되도록 구성되어 있다.
한편 셧 다운 단자(SD)를 통하여 셧다운 신호가 수신되면, 게이트 구동부(320a, 320b)는 셧 다운(shut down) 되고 이에 따라 게이트 구동 신호(S2a, S2b)의 출력이 중단될 수 있다.
제1 게이트 구동부(320a)와 제2 게이트 구동부(320b)가 독립적으로 구성되는 경우, 제1 게이트 구동부(320a)는 셧다운 단자(SD)를 포함할 수 있다.
여기서 제1 게이트 구동부(320a)의 셧다운 단자(SD)는 셧다운 신호(S3)를 수신할 수 있다.
구체적으로 제1 게이트 구동부(320a)의 셧다운 단자(SD)는 저항(R1)의 일단에 연결될 수 있다.
그리고 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2) 및 저항(R1)을 흐르는 전류 패스가 형성되는 경우, 저항(R1)에 인가되는 전압(V1)은 제1 게이트 구동부(320a)의 셧다운 단자(SD)에도 인가될 수 있다.
그리고 제1 게이트 구동부(320a)의 셧다운 단자(SD)에 전압(V1)이 인가되는 경우 제1 게이트 구동부(320a)는 셧다운 되고, 제1 게이트 구동 신호(S2a)의 출력을 중단할 수 있다.
또한, 제1 게이트 구동부(320a)와 제2 게이트 구동부(320b)가 독립적으로 구성되는 경우, 제2 게이트 구동부(320b)는 셧다운 단자(SD)를 포함할 수 있다.
여기서 제2 게이트 구동부(320b)의 셧다운 단자(SD)는 셧다운 신호(S3)를 수신할 수 있다.
구체적으로 제2 게이트 구동부(320b)의 셧다운 단자(SD)는 저항(R1)의 일단에 연결될 수 있다.
그리고 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2) 및 저항(R1)을 흐르는 전류 패스가 형성되는 경우, 저항(R1)에 인가되는 전압(V1)은 제2 게이트 구동부(320b)의 셧다운 단자(SD)에도 인가될 수 있다.
그리고 제2 게이트 구동부(320b)의 셧다운 단자(SD)에 전압(V1)이 인가되는 경우 제2 게이트 구동부(320b)는 셧다운 되고, 제2 게이트 구동 신호(S2b)의 출력을 중단할 수 있다.
다음은, 정상 상태와 비정상 상태로 나누어, 토템 폴 역률 보상회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로를 설명한다.
정상 상태에서, 게이트 구동부(320a, 320b)는 제1 게이트 구동신호(S2a)와 제2 게이트 구동신호(S2b)를 상보적으로 출력할 수 있다.
제1 게이트 구동신호(S2a)가 출력되고 제2 게이트 구동신호(S2b)가 출력되지 않은 경우, 제1 트랜지스터(TR1)는 스위칭 온 되고 제2 트랜지스터(TR2)는 스위칭 오프될 수 있다.
이 경우 입력 전원(D3), 제2 트랜지스터(TR2), 제1 트랜지스터(TR1) 및 저항(R1)을 흐르는 전류 패스가 형성되지 않으며, 이에 따라 저항(R1)에는 전압이 인가되지 않을 수 있다.
따라서 보호부(340)는 셧다운 신호를 출력하지 않으며, 이에 따라 게이트 구동부(320a, 320b)는 정상 동작을 수행할 수 있다.
비 정상 상태에서, 게이트 구동부(320a, 320b)는 제1 게이트 구동신호(S2a)와 제2 게이트 구동신호(S2b)를 동시에 출력할 수 있다.
제1 게이트 구동신호(S2a)와 제2 게이트 구동신호(S2b)가 동시에 출력되는 경우, 제1 트랜지스터(TR1)와 제2 트랜지스터(TR2)는 모두 스위칭 온 될 수 있다.
이 경우 입력 전원(D3), 제2 트랜지스터(TR2), 제1 트랜지스터(TR1) 및 저항(R1)을 흐르는 전류 패스가 형성되며, 입력 전원(D3)에 의해 발생된 전류가 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2) 및 저항(R1)을 통하여 흐를 수 있다. 이에 따라 저항(R1)에는 전압(V1)이 인가될 수 있다.
그리고 제1 게이트 구동신호(S2a) 및 제2 게이트 구동신호(S2b)가 동시에 출력되면, 보호부(340)는 게이트 구동부(320a, 320b)를 셧다운 하기 위한 셧다운 신호(S3)를 출력할 수 있다. 구체적으로 저항(R1)에 인가되는 전압(V1)이 게이트 구동부(320a, 320b)의 셧다운 단자(SD)에 인가될 수 있다.
이에 따라 게이트 구동부(320a, 320b)는 셧다운 되고, 게이트 구동 신호(S2a, S2b)의 출력을 중단할 수 있다.
본 발명은 역률 보상 회로의 과전류를 감지하여 마이컴에서 PWM 신호의 출력을 중단하는 방식이 아니라, 게이트 구동 신호의 동시 출력 여부에 따라 게이트 구동부를 셧다운 하는 방식으로 구현하였다. 따라서 전력 스위치 소자의 스위칭 동작 중단까지의 딜레이 타임을 최소화 할 수 있으며, 이에 따라 전력 스위치 소자의 소손을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 제1 게이트 구동부(320a), 제2 게이트 구동부(320b) 및 제2 스위칭 소자(S2)는 모두 접지에 연결되어 기준 전위가 동일하다. 다만 제1 스위칭 소자(S1)는 접지와 연결되지 않으며, 이에 따라 기준 전위 역시 상이할 수 있다.
따라서 본 발명은 포토 커플러를 이용하여 기준 전위가 높은 제1 스위칭 소자(320a)와 기준 전위가 낮은 다른 부품을 전기적으로 절연함으로써, 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 실시 예에는 앞서 설명한 내용이 그대로 적용될 수 있으며, 다른 점만 설명하도록 한다.
제1 스위칭 소자를 동작시키기 위한 제1 게이트 구동부와 제2 스위칭 소자를 동작시키기 위한 제2 게이트 구동부가 독립적으로 구성된 도 5의 실시 예와는 달리, 도 6에서는 하나의 게이트 구동부(320)가 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)를 모두 동작시킬 수 있다.
구체적으로 게이트 구동부(320)는, 제1 출력단자(VG-a) 및 제2 출력 단자(VG-b)를 포함할 수 있다.
그리고 게이트 구동부(320)는 제1 스위칭 신호(S1a)가 수신되면, 제1 출력단자(VG-a)를 통하여 제1 게이트 구동신호(S2a)를 출력할 수 있다.
또한 게이트 구동부(320)는 제2 스위칭 신호(S1b)가 수신되면, 제2 출력단자(VG-b)를 통하여 제2 게이트 구동신호(S2b)를 출력할 수 있다.
한편 게이트 구동부(320)는, 셧다운 단자(SD)를 포함할 수 있다.
그리고 보호부(340)에서 출력된 셧다운 신호(S3)가 셧다운 단자(SD)에 입력되면, 게이트 구동부(320)는 셧다운 되고, 제1 게이트 구동신호(S2a) 및 제2 게이트 구동신호(S2b)의 출력을 중단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 방법은, 제1 스위칭 소자의 제어 신호에 근거하여 제1 스위칭 소자에 제1 스위칭 소자의 제어 신호에 근거하여 제1 스위칭 소자에 제1 게이트 구동신호를 출력하는 단계(S710)를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 방법은, 제2 스위칭 소자의 제어 신호에 근거하여 제2 스위칭 소자에 제2 스위칭 소자의 제어 신호에 근거하여 제2 스위칭 소자에 제2 게이트 구동신호를 출력하는 단계(S720)를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 방법은, 제1 게이트 구동신호 및 제2 게이트 구동신호가 동시에 출력되면, 게이트 구동부를 셧다운하기 위한 셧다운 신호를 출력하는 단계(S730)를 포함할 수 있다.
구체적으로 셧 다운 신호를 출력하는 단계는, 제1 게이트 구동신호의 출력에 근거하여 제1 트랜지스터를 스위칭 온 하는 단계, 제2 게이트 구동신호의 출력에 근거하여 제1 트랜지스터에 직렬로 연결된 제2 트랜지스터를 스위칭 온 하는 단계, 및, 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터가 온 됨에 따라 전류패쓰가 형성되면, 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터에 직렬로 연결된 저항에 걸리는 전압을 상기 셧다운 신호로써 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서 제1 트랜지스터를 스위칭 온 하는 단계는, 제1 포토 커플러가, 제1 게이트 구동신호가 출력되면 제1 트랜지스터의 구동신호를 제1 트랜지스터에 출력하는 단계를 포함하고, 제2 트랜지스터를 스위칭 온 하는 단계는, 제2 포토 커플러가, 제2 게이트 구동신호가 출력되면 제2 트랜지스터의 구동신호를 제2 트랜지스터에 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
한편 셧다운 신호를 출력하는 단계는, 제1 게이트 구동신호 및 제2 게이트 구동신호를 출력하는 게이트 구동부의 셧다운 단자에 셧다운 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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.
310: 마이컴 320: 게이트 구동부
330: 토템 폴 역률 보상 회로 340: 보호부

Claims (11)

  1. 하나의 레그(leg)에 배치되는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하고, 입력 교류전압을 직류 전압으로 변환하는 토템 폴 역률 보상 회로;
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 신호 및 상기 제2 스위칭 소자의 제어 신호를 출력하는 마이컴;
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 신호에 기초하여 상기 제1 스위칭 소자에 제1 게이트 구동신호를 출력하고, 상기 제2 스위칭 소자의 제어 신호에 기초하여 상기 제2 스위칭 소자에 제2 게이트 구동신호를 출력하는 게이트 구동부; 및
    상기 제1 게이트 구동신호 및 상기 제2 게이트 구동신호가 동시에 출력되면, 상기 게이트 구동부를 셧다운하기 위한 셧다운 신호를 출력하는 보호부;를 포함하고,
    상기 보호부는
    제1트랜지스터 및 상기 제1 트랜지스터와 직렬로 연결된 제2 트랜지스터를 포함하고
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터와 직렬로 연결되는 저항을 포함하고,
    상기 제1 게이트 구동신호가 출력되면, 상기 제1 트랜지스터의 구동 신호를 상기 제1 트랜지스터에 출력하는 제1 포토 커플러; 및
    상기 제2 게이트 구동신호가 출력되면, 상기 제2 트랜지스터의 구동 신호를 상기 제2 트랜지스터에 출력하는 제2 포토 커플러를 포함하고
    상기 셧다운 신호는
    상기 제1 트랜지스터 및 상기제2 트랜지스터가 스위칭 온 되어 전류패스가 형성됨에 따라 상기 저항에 인가되는 전압인
    토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보호부는,
    상기 제1 게이트 구동신호가 출력되면 스위칭 온 되는 제1 트랜지스터 및 상기 제1 트랜지스터와 직렬로 연결되고 상기 제2 게이트 구동신호가 출력되면 스위칭 온 되는 제2 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터가 스위칭 온 되면, 상기 셧다운 신호를 출력하는
    토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는,
    상기 보호부와 연결되는 셧다운 단자를 포함하고, 상기 셧다운 단자를 통하여 상기 셧다운 신호가 수신되면 상기 게이트 구동부를 셧다운(shut down) 하는
    토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는,
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 신호를 수신하고, 상기 제1 게이트 구동신호를 출력하고, 상기 셧다운 신호를 수신하는 제1 셧다운 단자를 포함하는 제1 게이트 구동부; 및
    상기 제2 스위칭 소자의 제어 신호를 수신하고, 상기 제2 게이트 구동신호를 출력하고, 상기 셧다운 신호를 수신하는 제2 셧다운 단자를 포함하는 제2 게이트 구동부;를 포함하는
    토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는,
    정상 상태에서 상기 제1 게이트 구동신호 및 상기 제2 게이트 구동신호를 상보적으로 출력하고,
    비정상 상태에서 상기 제1 게이트 구동신호 및 상기 제2 게이트 구동신호를 함께 출력하는
    토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 회로.
  8. 하나의 레그(leg)에 배치되는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하고 입력 교류전압을 직류 전압으로 변환하는 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 방법에 있어서,
    제1 스위칭 소자의 제어 신호에 근거하여 상기 제1 스위칭 소자에 제1 게이트 구동신호를 출력하는 단계;
    제2 스위칭 소자의 제어 신호에 근거하여 상기 제2 스위칭 소자에 제2 게이트 구동신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제1 게이트 구동신호 및 상기 제2 게이트 구동신호가 동시에 출력되면, 게이트 구동부를 셧다운하기 위한 셧다운 신호를 출력하는 단계;를 포함하고,
    셧다운 신호를 출력하는 단계는,
    상기 제1 게이트 구동신호의 출력에 근거하여 제1 트랜지스터를 스위칭 온 하는 단계;
    상기 제2 게이트 구동신호의 출력에 근거하여 상기 제1 트랜지스터에 직렬로 연결된 제2 트랜지스터를 스위칭 온 하는 단계; 및
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터가 온 됨에 따라 전류패쓰가 형성되면, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터에 직렬로 연결된 저항에 걸리는 전압을 상기 셧다운 신호로써 출력하는 단계;를 포함하고
    상기 제1 트랜지스터를 스위칭 온 하는 단계는,
    제1 포토 커플러가, 상기 제1 게이트 구동신호가 출력되면 상기 제1 트랜지스터의 구동신호를 상기 제1 트랜지스터에 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 트랜지스터를 스위칭 온 하는 단계는,
    제2 포토 커플러가, 상기 제2 게이트 구동신호가 출력되면 상기 제2 트랜지스터의 구동신호를 상기 제2 트랜지스터에 출력하는 단계를 포함하는 토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 셧다운 신호를 출력하는 단계는,
    상기 제1 게이트 구동신호 및 상기 제2 게이트 구동신호를 출력하는 게이트 구동부의 셧다운 단자에 상기 셧다운 신호를 출력하는 단계를 포함하는
    토템 폴 역률 보상 회로의 스위칭 소자 소손 방지 방법.
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