KR102378546B1 - Igbt 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 장치는, IGBT의 턴 오프시, IGBT의 양단 전압을 측정하는 전압측정부, 상기 IGBT의 양단 전압의 시간당 변화율을 산출하는 비교부, 및 상기 비교부의 산출 결과에 따라 미리 마련된 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택하고, 선택된 저항이 상기 IGBT의 게이트에 연결되도록 릴레이 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

IGBT 제어 장치 및 방법{IGBT CONTROL APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 IGBT 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 일례로 차량용 모터 제어에 이용되는 IGBT 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 자동차의 시스템이 점차 전동화되는 추세이고, 이에 발맞춰 전기차량 시장이 점차 커지고 있다.
전기차량의 종류로는 EV(Electric Vehicle), HEV(Hybrid Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 등이 있다.
전기차량은 고전압의 배터리 전압을 강압하여 차량 구동용 모터에 공급함으로써 주행 동작이 이루어질 수 있다.
이러한 차량 구동용 모터의 제어에는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 반도체 소자가 이용되고 있다.
IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고 내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.
종래에는 IGBT의 센서 유무에 따라 구간별 제어 가능여부가 정해지며, 센서가 있는 경우라도 Gate IC와 IGBT 센서 사양, 그리고 시스템 사양의 정합성이 맞아야만 구간별 제어가 가능했다.
이러한 IGBT는 턴 오프(Turn Off)시 콜렉터와 이미터 사이의 전압(V_CE)이 불규칙적으로 진동하여 부품의 내압을 벗어날 경우가 있는데, 이때 소손이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 IGBT의 스위칭 속도를 가변하여 제어하게 되는데, 전류센서가 내장되지 않은 IGBT의 경우 동작 구간을 나누어 사용할 수 없는 문제가 있다.
전류센서가 내장된 IGBT의 경우, 동작 구간을 나누어 사용할 수 있지만 온도에 따른 편차가 발생하고, 또한 Gate IC 와 IGBT의 정합성이 맞지 않는 경우 동작 구간을 나누어 사용할 수 없는 문제가 있다.
한편, IGBT의 진단 및 제어 방식으로는 전류 센서를 이용한 진단 방식과 디새터레이션(Desaturation) 방식이 있을 수 있다.
전류 센서를 이용한 진단 방식은 IGBT의 SC(Short to Circuit) 발생시, IGBT에 흐르는 전류에서 정해진 비율만큼 션트(Shunt) 저항에 전류가 흐르는데, 이때 션트 저항의 전압을 모니터링하여 OC(Over Current) 진단, SC 진단 및 과전류 진단용 스위치가 동작하는 방식이다.
디새터레이션 방식은 IGBT의 SC 발생시, IGBT의 콜렉터와 이미터 사이의 전압(V_CE)이 임계 전압(Threshold) 이상으로 높아지는데, 이때 SC 진단 및 과전류 진단용 스위치가 동작하는 방식이다.
또한, 종래에는 IGBT 진단 결과의 신뢰성 향상을 위해 진단 결과에 대한 보정이 수행된다. IGBT 진단 보정 방식으로는 NTC(Negative Temperature Coefficient)와 온도 센서를 이용한 방식이 있다.
IGBT의 온도 측정시 NTC가 적용되는 경우, 이때 NTC의 전압 변화율이 크다. MCU에서 NTC 전압을 읽어 진단 임계값(threshold)과의 맵핑을 수행함으로써, 온도에 따른 진단 전류가 보상될 수 있다.
IGBT의 온도 측정시 온도 센서(예, 다이오드)가 적용되는 경우, IGBT 온도에 따라 온도센서 전압이 변화하는데, 이때 온도센서의 전압 변화율이 작다. 온도센서의 전압을 기준으로 과전류 진단 전압이 설정되고, IC 기능 혹은 MCU를 통한 맵핑을 수행함으로써 레벨 보정이 수행된다.
종래에는 전류 센서 또는 디새터레이션 방식을 사용하여 IGBT의 과전류 또는 단락 상태 판단을 수행하고 있으나, 다음과 같은 문제가 있다.
디새터레이션 방식의 경우, IGBT에 매우 높은 전류가 흘러야만 SC 진단이 가능하므로, IGBT의 소손이 발생할 위험이 있다.
전류 센서 방식의 경우, IGBT의 온도에 따라 션트(Shunt) 저항에 인가되는 전압이 달라지기에 진단 임계값(Threshold)이 변동하는 문제가 있다. 또한, IGBT와 전류 센서의 전류 분배비율에 따라 원하는 수준에서 진단이 불가능한 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1911260호
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, IGBT 내부에 온도센서 및 전류센서의 포함 유무와 상관없이 IGBT 제어 시 원하는 동작 구간별로 스위칭 속도를 제어할 수 있는 IGBT 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 장치는, IGBT의 턴 오프시, IGBT의 양단 전압을 측정하는 전압측정부; 상기 IGBT의 양단 전압의 시간당 변화율을 산출하는 비교부; 및 상기 비교부의 산출 결과에 따라 미리 마련된 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택하고, 선택된 저항이 상기 IGBT의 게이트에 연결되도록 릴레이 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 비교부는, 상기 IGBT의 양단 전압과 기설정된 복수의 임계 전압을 비교할 수 있다.
상기 복수의 임계 전압은 제1 임계 전압과 상기 제1 임계 전압보다 높은 제2 임계 전압을 포함할 수 있다.
상기 비교부는, 상기 IGBT의 양단 전압이 상기 제1 임계 전압 이상인 경우, 하이 레벨의 로우 트리거 신호를 출력하고, 상기 IGBT의 양단 전압이 상기 제2 임계 전압 이상인 경우, 하이 레벨의 하이 트리거 신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부는, 하이 레벨의 상기 로우 트리거 신호를 수신한 트리거 시점을 기준으로 일정 시간이 지난 시점을 제1 기준 시점으로 설정하고, 상기 제2 기준 시점에서 일정 시간이 지난 시점을 제2 기준 시점으로 설정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 기준 시점이 지난 구간에서 상기 하이 트리거 신호의 상승 에지가 발생하면, 정상 상태로 판단하여 상기 복수의 저항 중에서 제2 저항을 선택할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 기준 시점과 상기 제2 기준 시점 사이의 구간에서 상기 하이 트리거 신호의 상승 에지가 발생하면, 고전류 상태로 판단하여 상기 복수의 저항 중에서 제3 저항을 선택할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 트리거 시점과 상기 제1 기준 시점 사이의 구간에서 상기 하이 트리거 신호의 상승 에지가 발생하면, 과전류 상태로 판단하여 상기 복수의 저항 중에서 제4 저항을 선택할 수 있다.
상기 복수의 저항은 서로 다른 저항 값을 가질 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 방법은, IGBT의 턴 오프시, IGBT의 양단 전압을 측정하는 전압 측정 단계; 상기 IGBT의 양단 전압의 시간당 변화율을 산출하는 비교 단계; 상기 비교 단계의 산출에 따라 미리 마련된 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택하는 선택 단계; 및 선택된 저항이 상기 IGBT의 게이트에 연결되도록 릴레이 제어하는 제어 단계;를 포함한다.
상기 비교 단계는, 상기 IGBT의 양단 전압과 제1 임계 전압을 비교하여 로우 트리거 신호를 출력하는 제1 비교 단계와, 상기 IGBT의 양단 전압과 제2 임계 전압을 비교하여 하이 트리거 신호를 출력하는 제2 비교 단계를 포함할 수 있다.
상기 선택 단계는, 상기 IGBT의 양단 전압이 상기 제1 임계 전압에 도달하는 트리거 시점을 기준으로 일정 시간 이후 시점인 제1 기준 시점과, 상기 제1 기준 시점을 기준으로 일정 시간 이후 시점인 제2 기준 시점을 설정하는 설정 단계를 포함할 수 있다.
상기 선택 단계는, 상기 트리거 시점, 상기 제1 기준 시점, 및 상기 제2 기준 시점에서 발생하는 상기 하이 트리거 신호의 상승 에지를 고려하여 상기 IGBT의 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 장치 및 방법에 의하면, IGBT 내부에 온도센서 및 전류센서의 포함 유무와 상관없이 IGBT 제어 시 원하는 동작 구간별로 스위칭 속도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 전압측정부와 비교부를 간략히 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 비교부의 출력값의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 제어부에서 IGBT 게이트의 저항을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 IGBT의 콜렉터와 이미터 사이의 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 장치의 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 장치(100)는 IGBT의 턴 오프(Turn Off)시, 컬렉터와 이미터 사이의 전압의 시간당 변화율(dV/dt)을 이용하여 게이트에 연결될 적정한 저항을 선택하는 것을 특징으로 한다.
이러한 IGBT 제어 장치(100)는 전압측정부(110), 비교부(120), 및 제어부(130)를 포함한다.
전압측정부(110)는 IGBT의 턴 오프(Turn off)시, IGBT의 콜렉터와 이미터 사이의 전압(이하, IGBT의 양단 전압)을 측정할 수 있다. 여기서, IGBT는 차량 구동용 모터의 제어용 스위치 회로일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
비교부(120)는 IGBT의 양단 전압의 시간당 변화율을 산출할 수 있다. 비교부(120)는 시간당 변화율 산출을 위해 IGBT의 양단 전압과 기설정된 복수의 임계 전압을 비교할 수 있다. 비교부(120)는 비교결과에 따른 적어도 두 개의 트리거 신호를 제어부(130)로 전달할 수 있다.
제어부(130)는 비교부(120)의 산출결과에 따라 미리 마련된 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택할 수 있다. 복수의 저항은 서로 다른 저항값을 가지는 것이 바람직하다. 제어부(130)는 비교부(120)로부터 전달받은 두 개의 트리거 신호를 이용하여 적절한 저항을 선택할 수 있다. 제어부(130)는 선택된 저항이 IGBT의 게이트에 연결되도록 릴레이 제어할 수 있다.
이를 통해 IGBT의 턴 오프(Turn Off)시, IGBT에 연결된 부하로 인해 피크전압이 발생하더라도, 발생된 피크전압이 IGBT의 양단 전압의 최대 허용 전압을 넘지 않게 된다. 이에 따라 IGBT 제어 장치(100)는 IGBT의 소손을 방지할 수 있다.
이하에서는, IGBT 제어 장치(100)의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1의 전압측정부와 비교부를 간략히 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 비교부(120)는 제1 비교기(121)와 제2 비교기(123)를 포함할 수 있다. 제1 비교기(121)에는 제1 임계 전압(Vth1)이 적용되고, 제2 비교기(123)에는 제2 임계 전압(Vth2)이 적용될 수 있다. 여기서, 제2 임계 전압(Vth2)은 제1 임계 전압(Vth1)보다 높은 전압을 가진다.
전압측정부(110)는 IGBT의 양단 전압을 제1 비교기(121)와 제2 비교기(123) 각각의 양입력단(+)에 인가할 수 있다.
제1 비교기(121)는 IGBT의 양단 전압과 제1 임계 전압(Vth1)을 비교하고, 비교 결과로 로우 트리거 신호(Trig_LOW)를 출력할 수 있다. 제1 비교기(121)는 IGBT의 양단 전압이 제1 임계 전압(Vth1) 미만인 경우, 로우 레벨(Low Level)의 로우 트리거 신호(Trig_LOW)를 출력할 수 있다. 제1 비교기(121)는 IGBT의 양단 전압이 제1 임계 전압(Vth1) 이상인 경우, 하이 레벨(High Level)의 로우 트리거 신호(Trig_LOW)를 출력할 수 있다. 여기서, 로우 레벨은 0V일 수 있고, 하이 레벨은 5V일 수 있다. 로우 트리거 신호(Trig_LOW)는 제어부(130)로 전송될 수 있다.
제2 비교기(123)는 IGBT의 양단 전압과 제2 임계 전압(Vth2)을 비교하고, 비교 결과로 하이 트리거 신호(Trig_HIGH)를 출력할 수 있다. 제2 비교기(123)는 IGBT의 양단 전압이 제2 임계 전압(Vth2) 미만인 경우, 로우 레벨(Low Level)의 하이 트리거 신호(Trig_HIGH)를 출력할 수 있다. 제2 비교기(123)는 IGBT의 양단 전압이 제2 임계 전압(Vth2) 이상인 경우, 하이 레벨(High Level)의 하이 트리거 신호(Trig_HIGH)를 출력할 수 있다. 하이 트리거 신호(Trig_HIGH)는 제어부(130)로 전송될 수 있다.
비교부(120)는 제1 임계 전압(Vth1) 이상의 전압 레벨이 검출된 후 제2 임계 전압(Vth2) 이상의 전압 레벨이 검출되는 시간에 따라, IGBT의 양단 전압의 시간당 변화율을 산출할 수 있다. 이때 제2 임계 전압(Vth2) 이상의 전압 레벨이 검출되는 시간이 상대적으로 짧은 경우 시간당 변화율이 크게 나타나고, 제2 임계 전압(Vth2) 이상의 전압 레벨이 검출되는 시간이 상대적으로 긴 경우 시간당 변화율이 작게 나타난다.
도 3은 도 2의 비교부의 출력값의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3을 참고하면, 비교부(120)에서 출력되는 세 가지 형태의 비교결과를 확인할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 비교결과는 트리거 시점(t_trig)에서 상승 에지가 발생하는 로우 트리거 신호(Trig_LOW)와, 제2 기준 시점(t_NOR) 이후 구간에서 상승 에지가 발생하는 하이 트리거 신호(Trig_HIGH)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 비교결과는 트리거 시점(t_trig)에서 상승 에지가 발생하는 로우 트리거 신호(Trig_LOW)와, 제1 기준 시점(t_HC)과 제2 기준 시점(t_NOR) 사이 구간에서 상승 에지가 발생하는 하이 트리거 신호(Trig_HIGH)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제3 비교결과는 트리거 시점(t_trig)에서 상승 에지가 발생하는 로우 트리거 신호(Trig_LOW)와, 제1 기준 시점(t_trig)과 제2 기준 시점(t_HC) 사이 구간에서 상승 에지가 발생하는 하이 트리거 신호(Trig_HIGH)를 포함할 수 있다.
트리거 시점(t_trig)은 IGBT의 양단 전압이 제1 임계 전압(Vth1)에 도달한 시점으로 정의할 수 있다. 제1 기준 시점(t_HC)은 트리거 시점(t_trig)에서 일정 시간 지난 시점으로 정의할 수 있다. 제2 기준 시점(t_NOR)은 제1 기준 시점(t_HC)에서 일정 시간 지난 시점으로 정의할 수 있다. 여기서, 일정 시간은 1ms일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 도 1의 제어부에서 IGBT 게이트의 저항을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3과 도 4를 참고하면, IGBT(200)의 게이트에 연결될 수 있는 복수의 저항이 미리 마련될 수 있다. 복수의 저항은 제1 저항(R_ON), 제2 저항(R_NORMAL), 제3 저항(R_HIGH_CURRENT), 및 제4 저항(R_OC/SC/DESAT)을 포함할 수 있다.
제1 저항(R_ON)은 IGBT(200)의 턴 온(Turn On)시, 게이트(GATE)에 연결되는 저항일 수 있다.
제2 저항(R_NORMAL), 제3 저항(R_HIGH_CURRENT), 또는 제4 저항(R_OC/SC/DESAT)은 IGBT의 턴 오프시, 제어부(130)에 의해 선택되면 릴레이 제어에 의해 IGBT의 게이트(GATE)에 연결될 수 있다. 제2 저항(R_NORMAL), 제3 저항(R_HIGH_CURRENT), 및 제4 저항(R_OC/SC/DESAT)은 서로 다른 저항값을 가질 수 있다. 제3 저항(R_HIGH_CURRENT)은 제2 저항(R_NORMAL)보다 높은 저항값을 가질 수 있다. 제4 저항(R_OC/SC/DESAT)은 제3 저항(R_HIGH_CURRENT)보다 높은 저항값을 가질 수 있다.
제어부(130)는 온 제어(ON control) 기능과 오프 제어(OFF control) 기능을 구비할 수 있다. 제어부(130)는 IGBT(200)의 턴 온 제어시, 제1 저항(R_ON)을 통해 전압을 IGBT(200)의 게이트에 인가할 수 있다.
제어부(130)는 IGBT(200)의 턴 오프 제어시, 비교부(120)로부터 전달받은 로우 트리거 신호와 하이 트리거 신호를 이용하여 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택할 수 있다.
제어부(130)는 타이머 기능을 구비할 수 있다. 제어부(130)는 타이머 기능을 온 하여 IGBT(200)의 양단 전압이 제1 임계 전압(Vth1)에 도달한 트리거 시점(t_trig) 이후의 제1 기준 시점(t_HC)과 제2 기준 시점(t_NOR)을 설정할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 로우 트리거 신호의 상승 에지가 발생하는 트리거 시점(t_trig)에서 일정 시간이 지난 시점을 제1 기준 시점(t_HC)으로 설정할 수 있다. 제어부(130)는 제1 기준 시점(t_HC)에서 일정 시간이 지난 시점을 제2 기준 시점(t_NOR)으로 설정할 수 있다. 여기서, 일정 시간은 1ms일 수 있다.
제어부(130)는 각종 시점에서 하이 트리거 신호의 신호 레벨을 고려하여 IGBT의 상태를 판단하고, IGBT의 상태에 따라 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어부(130)는 제2 기준 시점(t_NOR)이 지난 구간에서 하이 트리거 신호의 상승 에지가 발생하면, 정상 상태로 판단하여 제2 저항(R_NORMAL)을 선택할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어부(130)는 제1 기준 시점(t_HC)과 제2 기준 시점 사이의 구간에서 하이 트리거 신호의 상승 에지가 발생하면, 고전류 상태로 판단하여 제3 저항(R_HIGH_CURRENT)을 선택할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어부(130)는 트리거 시점(t_trig)과 제1 기준 시점 사이의 구간에서 하이 트리거 신호의 상승 에지가 발생하면, 과전류 상태로 판단하여 제4 저항(R_OC/SC/DESAT)을 선택할 수 있다.
제어부(130)는 선택된 저항이 IGBT(200)의 게이트에 연결되도록 릴레이 제어를 수행할 수 있다.
도 5는 IGBT의 콜렉터와 이미터 사이의 전압의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 5의 (a)는 높은 전류의 일 예를 보여주고, 도 5의 (b)는 낮은 전류의 일 예를 보여준다.
도 5를 참고하면, IGBT(200)의 턴 오프시, IGBT(200)에 연결된 모터의 인덕턴스(Inductance) 성분으로 인해 전류(높은전류 또는 낮은전류)에 비례하여 전압 오실레이션(Oscillation)이 발생하고, IGBT(200)의 콜렉터와 이미터 사이에 피크 전압(Vce_PEAK)이 생성된다. 이러한 피크 전압(Vce_PEAK)은 상승 전압의 기울기와 비례하며, IGBT의 주변 환경에 따라 다르게 나타날 수 있다. 여기서, 사용 전류는 높은 전류(ex. 450A)와 낮은전류(ex.225A)일 수 있다.
기존에는 IGBT에 대한 사전 테스트 후 게이트 저항값을 설정하여 실제 제품에 탑재하는데, 주변 환경에 따라 피크 전압이 변화할 때 적응적인 대응이 어렵다.
제어부(130)는 이러한 문제를 해결하기 위하여 피크 전압(Vce_PEAK)이 IGBT의 최대 허용 전압을 벗어나지 않도록 게이트 저항값을 선택할 수 있다.
즉, 제어부(130)는 별도의 전류 센서없이 비교부(120)의 비교 결과에 따라 IGBT의 양단 전압의 시간당 변화율(dv/dt)을 인식하고, 동작 구간별로 IGBT의 게이트 저항을 선택함으로써 피크 전압이 최대 허용 전압을 벗어나지 않도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 방법의 순서도이다.
도 1 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IGBT 제어 방법은 전압 측정 단계(S610), 비교 단계(S620), 선택 단계(S630), 및 제어 단계(S640)를 포함할 수 있다.
전압 측정 단계(S610)에서, 전압측정부(110)는 IGBT(200)의 콜렉터와 이미터 사이의 전압(양단 전압)을 측정한다.
비교 단계(S620)에서, 비교부(120)는 IGBT(200)의 양단 전압의 시간당 변화율을 산출한다. 이때 비교부(120)는 IGBT(200)의 양단 전압과 기설정된 복수의 임계 전압을 비교할 수 있다. 복수의 임계 전압은 제1 임계 전압과, 제1 임계 전압보다 높은 제2 임계 전압을 포함한다. 비교부(120)는 IGBT(200)의 양단 전압과 제1 임계 전압을 비교하여 비교 결과로 로우 트리거 신호를 출력할 수 있다. 비교부(120)는 IGBT(200)의 양단 전압과 제1 임계 전압을 비교하여 비교 결과로 하이 트리거 신호를 출력할 수 있다.
선택 단계(S630)에서, 제어부(130)는 IGBT 양단 전압의 시간당 변화율에 따라 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택할 수 있다. 여기서, 제어부(130), 제어부(130)는 하이 레벨의 로우 트리거 신호를 수신한 트리거 시점을 기반으로 일정 시간 이후 시점을 제1 기준 시점(t_HC)으로 설정하고, 제1 기준 시점을 기준으로 일정 시간 이후 시점을 제2 기준 시점(t_NOR)으로 설정할 수 있다. 제어부(130)는 트리거 시점(t_trig), 제1 기준 시점(t_HC), 제2 기준 시점, 및 하이 트리거 신호의 상승 에지를 고려하여 IGBT의 상태를 판단할 수 있다. 제어부(130)는 IGBT의 상태 판단 결과를 고려하여 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택할 수 있다.
제어 단계(S640)에서, 제어부(130)는 선택된 저항이 IGBT의 게이트에 연결되도록 릴레이 제어를 수행한다. 이를 통해 제어부(130)는 IGBT(200)의 콜렉터와 이미터에 생성되는 피크 전압이 최대 허용 전압을 넘지 않도록 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
100: IGBT 제어 장치
110: 전압측정부
120: 비교부
121, 123: 제1, 제2 비교기
130: 제어부

Claims (13)

  1. IGBT의 턴 오프시, IGBT의 양단 전압을 측정하는 전압측정부;
    상기 IGBT의 양단 전압의 시간당 변화율을 산출하는 비교부; 및
    상기 비교부의 산출 결과에 따라 미리 마련된 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택하고, 선택된 저항이 상기 IGBT의 게이트에 연결되도록 릴레이 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 비교부는,
    상기 IGBT의 양단 전압과 기설정된 복수의 임계 전압을 비교하고,
    상기 복수의 임계 전압은 제1 임계 전압과 상기 제1 임계 전압보다 높은 제2 임계 전압을 포함하고,
    상기 IGBT의 양단 전압이 상기 제1 임계 전압 이상인 경우, 하이 레벨의 로우 트리거 신호를 출력하고,
    상기 IGBT의 양단 전압이 상기 제2 임계 전압 이상인 경우, 하이 레벨의 하이 트리거 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 IGBT 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    하이 레벨의 상기 로우 트리거 신호를 수신한 트리거 시점을 기준으로 일정 시간이 지난 시점을 제1 기준 시점으로 설정하고, 상기 제1 기준 시점에서 일정 시간이 지난 시점을 제2 기준 시점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 IGBT 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 기준 시점이 지난 구간에서 상기 하이 트리거 신호의 상승 에지가 발생하면, 정상 상태로 판단하여 상기 복수의 저항 중에서 제2 저항을 선택하는 것을 특징으로 하는 IGBT 제어 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 기준 시점과 상기 제2 기준 시점 사이의 구간에서 상기 하이 트리거 신호의 상승 에지가 발생하면, 고전류 상태로 판단하여 상기 복수의 저항 중에서 제3 저항을 선택하는 것을 특징으로 하는 IGBT 제어 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 트리거 시점과 상기 제1 기준 시점 사이의 구간에서 상기 하이 트리거 신호의 상승 에지가 발생하면, 과전류 상태로 판단하여 상기 복수의 저항 중에서 제4 저항을 선택하는 것을 특징으로 하는 IGBT 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 저항은 서로 다른 저항 값을 가지는 것을 특징으로 하는 IGBT 제어 장치.
  10. IGBT의 턴 오프시, IGBT의 양단 전압을 측정하는 전압 측정 단계;
    상기 IGBT의 양단 전압의 시간당 변화율을 산출하는 비교 단계;
    상기 비교 단계의 산출에 따라 미리 마련된 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택하는 선택 단계; 및
    선택된 저항이 상기 IGBT의 게이트에 연결되도록 릴레이 제어하는 제어 단계;
    를 포함하고,
    상기 비교 단계는,
    상기 IGBT의 양단 전압과 제1 임계 전압을 비교하여 로우 트리거 신호를 출력하는 제1 비교 단계와,
    상기 IGBT의 양단 전압과 제2 임계 전압을 비교하여 하이 트리거 신호를 출력하는 제2 비교 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IGBT 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 선택 단계는,
    상기 IGBT의 양단 전압이 상기 제1 임계 전압에 도달하는 트리거 시점을 기준으로 일정 시간 이후 시점인 제1 기준 시점과, 상기 제1 기준 시점을 기준으로 일정 시간 이후 시점인 제2 기준 시점을 설정하는 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IGBT 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 선택 단계는,
    상기 트리거 시점, 상기 제1 기준 시점, 및 상기 제2 기준 시점에서 발생하는 상기 하이 트리거 신호의 상승 에지를 고려하여 상기 IGBT의 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 복수의 저항 중에서 어느 하나의 저항을 선택하는 것을 특징으로 하는 IGBT 제어 방법.
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