KR102219434B1 - 전력소자 구동 제어 장치 - Google Patents

전력소자 구동 제어 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102219434B1
KR102219434B1 KR1020190099754A KR20190099754A KR102219434B1 KR 102219434 B1 KR102219434 B1 KR 102219434B1 KR 1020190099754 A KR1020190099754 A KR 1020190099754A KR 20190099754 A KR20190099754 A KR 20190099754A KR 102219434 B1 KR102219434 B1 KR 102219434B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
power device
driving
control
driving current
Prior art date
Application number
KR1020190099754A
Other languages
English (en)
Inventor
박형민
조원희
박민지
Original Assignee
현대모비스 주식회사
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 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020190099754A priority Critical patent/KR102219434B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102219434B1 publication Critical patent/KR102219434B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/14—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04—Modifications for accelerating switching
    • H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0412—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/04126—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in bipolar transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
    • H02M2001/327—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

전력소자 구동 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 전력소자의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 전력소자의 구동 강도를 조절하기 위해 온도 센서에 의해 감지된 전력소자의 온도에 따라 전력소자에 공급하는 구동전류의 전류량을 조절하는 구동전류 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력소자 구동 제어 장치{POWER DEVICE DRIVING CONTROL APPARATUS}
본 발명은 전력소자 구동 제어 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전력소자의 온도에 따라 전력소자에 인가되는 전류량을 조절하는 전력소자 구동 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 모터 시스템에서 온도 보상과 관련된 기능은 여러 가지 목적으로 존재해 왔다. 예를 들어, 모터의 회전자로 구성되는 영구자석의 자속은 엔진룸을 포함하는 주변온도와 운전조건에 따라 발생되는 열로 인해 그 특성이 변화되는데, 이러한 자속의 특성변화는 제어특성에 영향을 주어 모터의 토크 제어 성능을 저하시킨다. 이를 방지하기 위해 시스템 레벨에서는 영구자석의 정확한 온도를 추정하고, 온도 보상을 통해 모터 구동 PWM(Pulse Width Generator) 신호를 제어한다.
또한, 반도체의 관점에서도 온도 보상을 사용하는 기술이 존재한다. 이는 온도에 따라 과전류 감지 전압 레벨을 변화시키는 기술로, 전력 소자를 가능한 넓은 범위에서 사용하기 위함이다.
하지만, 상기한 온도 보상과 관련된 기술은 모터 제어를 위한 스위칭 손실이 모두 존재하며, 이러한 스위칭 손실로 인해 전력 소자를 사용할 수 있는 범위가 제한되고, 이는 곧 연비 감소를 초래한다.
이러한 스위칭 손실을 줄이기 위해 스위칭 속도를 빠르게 할 수 있으나, 이러한 방식은 해결책으로 미흡한 실정이다. 이는 스위칭 속도가 빨라지면 그만큼 피크 전류의 최대값도 커지게 되는데, 통상 전력소자마다 피크 전류에 대한 사양이 정해져 있기 때문이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2018-0069987호(2018.06.26)의 '차량용 파워모듈의 정션온도 제어방법'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전력소자의 온도에 따라 전력소자에 인가되는 전류량을 조절하여 전력소자의 고온 사용영역을 확장시키는 전력소자 구동 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전력소자 구동 제어 장치는 전력소자의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 상기 전력소자의 구동 강도를 조절하기 위해 상기 온도 센서에 의해 감지된 상기 전력소자의 온도에 따라 상기 전력소자에 공급하는 구동전류의 전류량을 조절하는 구동전류 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 온도 센서는 상기 전력소자 내부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 온도 센서는 직렬 연결되는 복수 개의 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 구동전류 조절부는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도가 높을수록 상기 구동전류를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 구동전류 조절부는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 PWM(Pulse Width Generator) 신호의 듀티를 조절하는 PWM 신호 생성부; 상기 전력소자에 공급되는 구동전류를 생성하는 구동전류 생성부; 및 상기 PWM 신호 생성부에 의해 생성된 PWM 신호에 따라 상기 구동전류 생성부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 PWM 신호 생성부는 SAW 파형을 생성하는 SAW 파형 생성부; 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도를 비반전 단자로 입력받고 상기 SAW 파형 생성부에 의해 생성된 SAW 파형을 반전 단자로 입력받아 비반전 단자로 입력된 온도와 상기 SAW 파형 생성부로부터 입력된 SAW 파형을 비교하여 PWM 신호를 출력하는 비교기; 및 상기 비교기로부터 출력된 PWM 신호의 듀티를 조절하여 상기 제어부에 전달하는 듀티 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 구동전류 생성부는 전류 미러부; 및 상기 전류 미러부의 출력단과 병렬 연결되고 각각이 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 복수 개의 제1 전류조절 스위치를 포함하되, 상기 제어부는 상기 제1 전류조절 스위치 각각을 스위칭하여 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 전류조절 스위치는 상기 전류 미러부의 출력과 전류 미러 구조로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 구동전류 생성부는 병렬 연결되는 복수 개의 제2 전류조절 스위치; 및 상기 전류조절 스위치 각각에 구동 전압을 인가하는 프리 드라이버를 포함하되, 상기 제어부는 상기 전류조절 스위치 각각을 스위칭시켜 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전력소자 구동 제어 장치는 전력소자의 온도에 따라 PWM(Pulse Width Generator) 신호의 듀티를 조절하는 PWM 신호 생성부; 상기 전력소자에 공급되는 구동전류를 조절하는 구동전류 생성부; 및 상기 PWM 신호 생성부에 의해 생성된 PWM 신호에 따라 상기 구동전류 생성부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 PWM 신호 생성부는 SAW 파형을 생성하는 SAW 파형 생성부; 상기 전력소자의 온도를 비반전 단자로 입력받고 상기 SAW 파형 생성부에 의해 생성된 SAW 파형을 반전 단자로 입력받아 비반전 단자로 입력된 온도와 상기 SAW 파형 생성부로부터 입력된 SAW 파형을 비교하여 PWM 신호를 출력하는 비교기; 및 상기 비교기로부터 출력된 PWM 신호의 듀티를 조절하여 상기 제어부에 전달하는 듀티 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 구동전류 생성부는 전류 미러부; 및 상기 전류 미러부의 출력과 병렬 연결되고 각각이 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 복수 개의 제1 전류조절 스위치를 포함하되, 상기 제어부는 상기 제1 전류조절 스위치 각각을 스위칭하여 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 전류조절 스위치는 상기 전류 미러부의 출력단과 전류 미러 구조로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 구동전류 생성부는 병렬 연결되는 복수 개의 제2 전류조절 스위치; 및 상기 전류조절 스위치 각각에 구동 전압을 인가하는 프리 드라이버를 포함하되, 상기 제어부는 상기 전류조절 스위치 각각을 스위칭시켜 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전력소자 구동 제어 장치는 전력소자의 온도에 따라 전력소자의 고온 사용영역에서의 스위칭 손실을 감소시켜 고온 사용영역을 확장시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전력소자 구동 제어 장치는 전력소자의 고온 사용영역을 확장시켜 전력소자의 전력 손실 및 발열량을 감소시킴으로써 하이브리드 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력소자 구동 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 신호 생성부의 타이밍도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동전류 생성부의 일 예를 도시한 회로도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동전류 생성부의 다른 예를 도시한 회로도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력소자 구동 제어 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력소자 구동 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 신호 생성부의 타이밍도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동전류 생성부의 일 예를 도시한 회로도이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동전류 생성부의 다른 예를 도시한 회로도이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력소자 구동 제어 장치는 온도 센서(10) 및 구동전류 조절부(20)를 포함한다.
전력소자(30)는 구동전류 조절부(20)로부터 입력된 구동전류에 따라 구동하여 예를 들어 하이브리드 차량의 모터(40)를 제어한다. 전력소자(30)는 하이브리드 차량 내부에 복수 개가 설치될 수 있으며, 각각은 모터(40)를 제어한다.
참고로 도 1 에는 전력소자(30)가 1개가 구비되는 것을 예시로 설명하였으나, 전력소자(30)는 하이브리드 차량 내부에 6개가 구비될 수 있으며, 이러한 각 전력소자(30)는 상기한 구동전류 조절부(20)로부터 입력된 각 구동전류에 따라 개별적으로 구동할 수 있다.
본 실시예에서의 전력소자(30)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)일 수 있다. 그러나, 전력소자(30)는 IGBT에 한정되는 것은 아니며, IGBT 이외에도 다양한 모터 제어를 위한 다양한 전력소자가 모두 포함될 수 있다.
온도 센서(10)는 전력소자(30)의 온도를 감지한다. 온도 센서(10)는 전력소자(30)의 내부에 전력소자(30)와 접합되어 전력소자(30)의 온도를 감지한다.
온도 센서(10)는 직렬 연결된 복수 개의 다이오드를 포함한다.
각각의 다이오드는 애노드단이 구동전류 조절부(20)측을 향해 연결되고 캐소드단이 접지측을 향해 연결된다.
이에, 온도 센서(10)는 전력소자(30)의 온도가 높을수록 각 다이오드의 전압 강하에 의해 구동전류 조절부(20)에 상대적으로 낮은 전압을 입력한다. 즉, 전력소자(30)의 온도가 높을수록 구동전류 조절부(20)에 상대적으로 낮은 전압을 인가하고, 전력소자(30)의 온도가 낮을수록 구동전류 조절부(20)에 상대적으로 높은 전압을 인가한다.
구동전류 조절부(20)는 전력소자(30)의 구동 강도(Driving Strength)를 조절하기 위해, 온도 센서(10)에 의해 감지된 전력소자(30)의 온도에 따라 전력소자(30)에 공급하는 구동전류의 전류량을 조절한다. 이 경우, 구동전류 조절부(20)는 온도 센서(10)에 의해 감지된 온도가 높을수록 구동전류를 증가시킨다.
구동전류 조절부(20)는 PWM(Pulse Width Generator) 신호 생성부(21), 구동전류 생성부(25) 및 제어부(24)를 포함한다.
PWM 신호 생성부(21)는 온도 센서(10)에 의해 감지된 온도에 따라 PWM 신호의 듀티(Duty)를 조절하여 해당 PWM 신호를 제어부(24)에 입력한다.
PWM 신호 생성부(21)는 SAW 파형 생성부(211), 비교기(212) 및 듀티 제너레이터(Duty Generator)(213)를 포함한다.
도 2 를 참조하면, SAW 파형 생성부(211)는 비교기(212)의 반전 단자에 연결되며, SAW 파형을 생성하여 비교기(212)의 반전 단자에 입력한다.
비교기(212)는 반전 단자가 상기한 SAW 파형 생성부(211)와 연결되고 비반전 단자가 TS(Temperature Signal)핀을 통해 온도 센서(10)와 연결된다.
온도 센서(10)에 의해 감지된 온도는 구동전류 조절부(20)의 TS핀 통해 전압(TS 전압)으로 입력되는데, 이러한 TS 전압은 비교기(212)의 반전 단자에 입력된다.
즉, 비교기(212)는 온도 센서(10)에 의해 감지된 온도(전압)를 비반전 단자로 입력받고 SAW 파형 생성부(211)에 의해 생성된 SAW 파형을 반전 단자로 입력받으며, 비반전 단자로 입력된 전압(TS 전압)과 SAW 파형 생성부(211)로부터 입력된 SAW 파형을 비교하여 PWM 신호를 출력한다.
듀티 제너레이터(213)는 비교기(212)로부터 입력된 PWM 신호를 입력받아 PWM 신호의 듀티를 조절하고, 이와 같이 듀티가 조절된 PWM 신호를 제어부(24)에 입력한다.
한편, 상기한 실시예에서는 PWM 신호 생성부(21)가 SAW 파형 생성부(211)와 비교기(212)를 포함하고 이들을 통해 PWM 신호를 생성하는 것을 예시로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, AD(Analog Digital) 컨버터를 이용할 수도 있다.
예를 들어, AD 컨버터가 TS핀으로부터 입력된 전압을 디지털 신호로 변환하여 후술한 듀티 제너레이터(213)가 이 디지털 신호에 대응되는 듀디의 PWM 신호를 생성할 수도 있다.
이와 같이, 본 실시예는 온도 센서(10)에 의해 감지된 온도를 토대로 PWM 신호를 생성하는 방식으로 특별히 한정되는 것은 아니며, 다양한 전기소자나 모듈을 통해서 다양한 방식으로 이루어질 수 있을 것이다.
Temperature
(A<B<C<D<E)		 A [℃] B [℃] C [℃] D [℃] E [℃]
TS Voltage
(a>b>c>d>e)		 a [V] b [V] c [V] d [V] e [V]
Duty Generator
(a'<b'<c'<d'<e')		 a' [%] b' [%] c' [%] d' [%] e' [%]
Driving current
(a''<b''<c''<d''<e'')		 a'' [A] b'' [A] c'' [A] d'' [A] e'' [A]
표 1 은 온도에 따른 TS핀의 전압, 듀티, 및 구동의 대소비교를 나타낸 표이다.
즉, 전력소자(30)의 온도가 증가하면 온도 센서(10) 내 다이오드 양단의 전압은 감소하게 되는데, 이는 TS 전압이 낮을수록 전력소자(30)의 온도가 높은 것을 의미한다. 이에 따라 TS 전압이 낮을수록 듀티 제너레이터(213)에 의해 생성되는 듀티는 증가하게 된다. 따라서, 전력소자(30)의 온도가 높을수록 PWM 신호의 듀티가 증가하고 그 결과 전류구동 샌성부(25)로부터 전력소자(40)에 공급되는 구동전류가 증가할 수 있다.
구동전류 생성부(25)는 제어부(24)의 제어신호에 따라 구동전류를 조절하여 전력소자(30)에 공급한다.
도 3 을 참조하면, 구동전류 생성부(25)는 전류 미러부(251) 및 제1 구동전류 스위부(252)를 포함한다.
전류 미러부(251)는 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2)를 포함한다. 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2)는 게이트단이 공통으로 연결되고 소스단이 접지와 연결되며 제1 스위치(M1)의 드레인단이 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2)의 게이트단에 공통으로 연결됨으로써, 제1 스위치(M1)를 통해 흐르는 바이어스 전류와 동일한 전류량의 전류가 제2 스위치(M2)를 통해 흐른다.
전류 미러부(251)에 대해서는 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
한편, 제2 스위치(M2)의 드레인단에는 제3 스위치(M3)가 연결되는데, 제3 스위치(M3)는 드레인단과 제2 스위치(M2)의 드레인단이 연결된다.
특히, 전류 미러부(251)의 출력단, 즉 제3 스위치(M3)에는 복수 개의 제1 전류조절 스위치(252)가 전류 미러 구조로 병렬 연결된다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 제1 전류조절 스위치(252)는 복수 개가 구비된다. 제1 전류조절 스위치(252) 각각은 게이트단이 제3 스위치(M3)의 게이트단과 연결되고 소스단이 서로 공통으로 연결되며 드레인단이 아웃(OUT)핀을 통해 전력소자(30)와 연결된다. 제3 스위치(M3)는 드레인단이 제3 스위치(M3)의 드레인단과 각 제1 전류조절 스위치(252) 각각의 드레인단과 연결된다.
이에 따라, 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2) 및 제3 스위치(M3)가 턴온된 상태에서, 제1 전류조절 스위치(252) 중 어느 하나 이상이 턴온되는 경우, 해당 제1 전류조절 스위치(252) 각각을 통해 바이어스 전류와 동일한 전류가 흐르게 된다.
즉, 제2 스위치(M2) 및 제3 스위치(M3)와 병렬 연결되는 복수 개의 제2 전류조절 스위치(254) 중 턴온되는 제2 전류조절 스위치(254)의 개수 m에 의해, 구동전류는 BGR(Band Gap Reference)에 의해 생성된 바이어스 전류×1부터 최대 바이어스 전류×m까지 조절할 수 있다. 이와 같이, 구동전류의 전류량은 턴온되는 제1 전류조절 스위치(252)의 개수에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
이러한 구동전류는 정전류 바이어스 전류에 의해 결정되므로 일정하다. 따라서 구동전류가 흐름에 따라 전력소자(30)의 게이트 전압은 선형적으로 증가하게 되고, 그 결과 구동전류 전류량은 좀 더 정밀하게 조절되는 장점이 있다.
한편, 구동전류 생성부(25)는 상기한 도 3 에 도시된 실시예와 달리 프리 드라이버(Pre Driver)(253)와 복수 개의 제2 스위치(M2)를 포함할 수 있다.
도 4 를 참조하면, 구동전류 생성부(25)는 복수 개의 제2 전류조절 스위치(254) 및 프리 드라이버(253)를 포함한다.
제2 전류조절 스위치(254)는 복수 개가 구비되며 서로 병렬 연결된다. 제2 전류조절 스위치(254)는 게이트단이 프리 드라이버(253)에 연결되고 소스단이 VDD 전원에 연결되며 드레인단이 아웃핀을 통해 전력소자(30)에 연결된다.
프리 드라이버(253)는 상기한 제2 전류조절 스위치(254)의 게이트단과 각각 연결되어 제2 전류조절 스위치(254) 각각을 턴온 및 턴오프시킨다.
이에, 제어부(24)는 프리 드라이버(253)를 제어하여 제2 전류조절 스위치(254) 각각을 개별적으로 턴온 또는 턴오프시킴으로써, 제2 전류조절 스위치(254) 각각을 통해 전류가 흐르게 하여 구동전류를 조절한다.
즉, 병렬 연결된 제2 전류조절 스위치(254)의 개수를 m이라고 하면, 구동전류는 제2 전류조절 스위치(254)를 통해 흐르는 전류×m만큼 흐를 수 있다. 또한, 제어부(24)는 제2 전류조절 스위치(254)의 개수를 제어할 수 있으므로, 턴온되는 제2 전류조절 스위치(254)의 개수를 조절하여 구동전류의 전류량을 조절할 수 있다.
이 경우, 제2 전류조절 스위치(254)에서 전력소자(30)의 게이트 전압이 점점 증가함에 따라 Vds 값이 달라지기 때문에, 구동전류의 슬로프는 상기한 도 3 의 구동전류 생성부(25)와는 달리 선형적이지는 않다.
제어부(24)는 PWM 신호 생성부(21)에 의해 생성된 PWM 신호에 따라 구동전류 생성부(25)를 제어한다. 즉, 제어부(24)는 PWM 신호 생성부(21)로부터 듀티가 조절된 PWM 신호가 입력되면, 이 PWM 신호의 듀티에 따라 상기한 구동전류 생성부(25)를 제어한다.
이 경우, 제어부(24)는 PWM 신호의 듀티에 따라 상기한 제1 전류조절 스위치(252) 중 적어도 하나를 턴온시킴으로써 목표로 하는 전류량만큼의 구동전류를 전력소자(30)에 공급한다.
예를 들어, 제어부(24)는 도 3 에 도시된 구동전류 생성부(25)에 있어서는, 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2) 및 제3 스위치(M3)를 턴온시키고 이때 PWM 신호의 듀티에 따라 제1 전류조절 스위치(252) 중 적어도 하나를 턴온시킴으로써, 목표로 하는 전류량만큼의 구동전류를 전력소자(30)에 공급한다.
또한, 제어부(24)는 도 4 에 도시된 구동전류 생성부(25)에 있어서는, 프리 드라이버(253)를 제어하여 제2 전류조절 스위치(254) 중 적어도 하나를 턴온시킴으로써, 목표로 하는 전류량만큼의 구동전류를 전력소자(30)에 공급한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력소자 구동 제어 장치는 전력소자의 온도에 따라 전력소자의 고온 사용영역에서의 스위칭 손실을 감소시켜 고온 사용영역을 확장시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력소자 구동 제어 장치는 전력소자의 고온 사용영역을 확장시켜 전력소자의 전력 손실 및 발열량을 감소시킴으로써 하이브리드 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 온도 센서 20: 구동전류 조절부
21: PWM 신호 생성부 211: SAW 파형 생성부
212: 비교기 213: 듀티 제너레이터
24: 제어부 25: 구동전류 생성부
251: 전류 미러부 252: 제1 전류조절 스위치
253: 프리 드라이버 254: 제2 전류조절 스위치
30: 전력소자 40: 모터

Claims (14)

  1. 전력소자의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
    상기 전력소자의 구동 강도를 조절하기 위해 상기 온도 센서에 의해 감지된 상기 전력소자의 온도에 따라 상기 전력소자에 공급하는 구동전류의 전류량을 조절하는 구동전류 조절부를 포함하고,
    상기 구동전류 조절부는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도가 높을수록 상기 구동전류를 증가시키며,
    상기 구동전류 조절부는,
    상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 PWM(Pulse Width Generator) 신호의 듀티를 조절하는 PWM 신호 생성부;
    상기 전력소자에 공급되는 구동전류를 생성하는 구동전류 생성부; 및
    상기 PWM 신호 생성부에 의해 생성된 PWM 신호에 따라 상기 구동전류 생성부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 PWM 신호 생성부는
    SAW 파형을 생성하는 SAW 파형 생성부;
    상기 온도 센서에 의해 감지된 온도를 비반전 단자로 입력받고 상기 SAW 파형 생성부에 의해 생성된 SAW 파형을 반전 단자로 입력받아 비반전 단자로 입력된 온도와 상기 SAW 파형 생성부로부터 입력된 SAW 파형을 비교하여 PWM 신호를 출력하는 비교기; 및
    상기 비교기로부터 출력된 PWM 신호의 듀티를 조절하여 상기 제어부에 전달하는 듀티 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서는
    상기 전력소자 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서는
    직렬 연결되는 복수 개의 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 구동전류 생성부는
    전류 미러부; 및
    상기 전류 미러부의 출력단과 병렬 연결되고 각각이 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 복수 개의 제1 전류조절 스위치를 포함하되, 상기 제어부는 상기 제1 전류조절 스위치 각각을 스위칭하여 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 전류조절 스위치는
    상기 전류 미러부의 출력과 전류 미러 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 구동전류 생성부는
    병렬 연결되는 복수 개의 제2 전류조절 스위치; 및
    상기 전류조절 스위치 각각에 구동 전압을 인가하는 프리 드라이버를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 전류조절 스위치 각각을 스위칭시켜 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
  10. 전력소자의 온도에 따라 PWM(Pulse Width Generator) 신호의 듀티를 조절하는 PWM 신호 생성부;
    상기 전력소자에 공급되는 구동전류를 조절하는 구동전류 생성부; 및
    상기 PWM 신호 생성부에 의해 생성된 PWM 신호에 따라 상기 구동전류 생성부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 PWM 신호 생성부는 상기 온도가 높을수록 상기 구동전류가 증가되도록 상기 듀티를 조절하며,
    상기 PWM 신호 생성부는
    SAW 파형을 생성하는 SAW 파형 생성부;
    상기 전력소자의 온도를 비반전 단자로 입력받고 상기 SAW 파형 생성부에 의해 생성된 SAW 파형을 반전 단자로 입력받아 비반전 단자로 입력된 온도와 상기 SAW 파형 생성부로부터 입력된 SAW 파형을 비교하여 PWM 신호를 출력하는 비교기; 및
    상기 비교기로부터 출력된 PWM 신호의 듀티를 조절하여 상기 제어부에 전달하는 듀티 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 구동전류 생성부는
    전류 미러부; 및
    상기 전류 미러부의 출력과 병렬 연결되고 각각이 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 복수 개의 제1 전류조절 스위치를 포함하되, 상기 제어부는 상기 제1 전류조절 스위치 각각을 스위칭하여 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제1 전류조절 스위치는
    상기 전류 미러부의 출력단과 전류 미러 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 구동전류 생성부는
    병렬 연결되는 복수 개의 제2 전류조절 스위치; 및
    상기 전류조절 스위치 각각에 구동 전압을 인가하는 프리 드라이버를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 전류조절 스위치 각각을 스위칭시켜 상기 구동전류의 전류량을 조절하는 것을 특징으로 하는 전력소자 구동 제어 장치.
KR1020190099754A 2019-08-14 2019-08-14 전력소자 구동 제어 장치 KR102219434B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190099754A KR102219434B1 (ko) 2019-08-14 2019-08-14 전력소자 구동 제어 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190099754A KR102219434B1 (ko) 2019-08-14 2019-08-14 전력소자 구동 제어 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102219434B1 true KR102219434B1 (ko) 2021-02-24

Family

ID=74689006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190099754A KR102219434B1 (ko) 2019-08-14 2019-08-14 전력소자 구동 제어 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102219434B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015033149A (ja) * 2013-07-31 2015-02-16 株式会社 日立パワーデバイス 半導体素子の駆動装置及びそれを用いた電力変換装置
JP2016073051A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 スイッチング制御装置
JP2016166860A (ja) * 2015-03-05 2016-09-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015033149A (ja) * 2013-07-31 2015-02-16 株式会社 日立パワーデバイス 半導体素子の駆動装置及びそれを用いた電力変換装置
JP2016073051A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 スイッチング制御装置
JP2016166860A (ja) * 2015-03-05 2016-09-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5168413B2 (ja) 電圧駆動型素子を駆動する駆動装置
US8461793B2 (en) Motor load control apparatus
US6285235B1 (en) Gate control circuit for voltage drive switching element
EP2546983B1 (en) Methods and systems for operating power converters
US20180269869A1 (en) Low electromagnetic interference and switch loss motor driver
US9112446B2 (en) Device, method and system for controlling rotation speed of motor
US9564832B2 (en) Circuit for synchronously switching series connected electronic switches
JP2021013259A (ja) ゲート駆動装置及び電力変換装置
US10110216B1 (en) Over voltage protection of a transistor device
US9812944B2 (en) Discharge device
US11146163B2 (en) Switching device and method for controlling switching device
JP2006067786A (ja) ファンモーター回転速度制御回路およびその電圧調節モジュール
KR102219434B1 (ko) 전력소자 구동 제어 장치
US6429635B2 (en) Drive circuit for insulated gate type FETs
US8994309B2 (en) Pulse width modulation signal generating circuit and motor driving circuit
US7746017B2 (en) Fan driving system with safe driving current switching
US10230366B2 (en) Current control device and power supply system
JP2016213659A (ja) 半導体スイッチ回路
US11451227B2 (en) Control circuitry for power semiconductor switches using control signal feedback
JP6504250B2 (ja) 制御回路
CN114337268A (zh) 一种升压电路、芯片及电子设备
US10084439B2 (en) Driver circuit
US20220368251A1 (en) One coil motor driver with linear control
JP2019029763A (ja) スイッチング回路
JP6969480B2 (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant