KR102505124B1 - Active current compensation device capable of detecting malfunction - Google Patents

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KR102505124B1
KR102505124B1 KR1020200182641A KR20200182641A KR102505124B1 KR 102505124 B1 KR102505124 B1 KR 102505124B1 KR 1020200182641 A KR1020200182641 A KR 1020200182641A KR 20200182641 A KR20200182641 A KR 20200182641A KR 102505124 B1 KR102505124 B1 KR 102505124B1
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Abstract

본 발명은, 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드로 발생하는 노이즈를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치에 있어서, 상기 대전류 경로 상의 공통 모드 노이즈 전류에 대응하는 출력 신호를 생성하는 센싱부와, 상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부와, 상기 증폭 전류에 기초하여 보상 전류를 생성하고, 상기 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리도록 하는 보상부와, 상기 증폭부의 오동작을 감지하는 오동작 감지부를 포함하며, 상기 증폭부의 적어도 일부분과 상기 오동작 감지부는 하나의 집적회로(IC) 칩에 내재화된, 능동형 전류 보상 장치를 제공한다.The present invention provides an active current compensation device for actively compensating for noise generated in a common mode in each of at least two high current paths, comprising: a sensing unit for generating an output signal corresponding to a common mode noise current on the high current path; an amplification unit that amplifies an output signal to generate an amplified current; a compensation unit that generates a compensation current based on the amplification current and flows the compensation current to each of the at least two large current paths; It provides an active current compensation device including a malfunction detection unit that senses, wherein at least a portion of the amplification unit and the malfunction detection unit are internalized in a single integrated circuit (IC) chip.

Description

오동작을 감지할 수 있는 능동형 전류 보상 장치{ACTIVE CURRENT COMPENSATION DEVICE CAPABLE OF DETECTING MALFUNCTION}Active current compensation device capable of detecting malfunction {ACTIVE CURRENT COMPENSATION DEVICE CAPABLE OF DETECTING MALFUNCTION}

본 발명의 실시예들은 오동작을 감지할 수 있는 능동형 전류 보상 장치에 관한 것으로, 전력 시스템에 연결되는 둘 이상의 대전류 경로 상에 공통 모드로 입력되는 노이즈를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to an active current compensation device capable of detecting a malfunction, and to an active current compensation device that actively compensates for noise input in a common mode on two or more high current paths connected to a power system.

일반적으로 가전용, 산업용 전기 제품이나 전기자동차와 같은 전기 기기들은 동작하는 동안 노이즈를 방출한다. 가령 전자 기기 내에서 전력 변환 장치의 스위칭 동작으로 인해 노이즈가 전력선을 통해 방출될 수 있다. 이러한 노이즈를 방치하면 인체에 유해할 뿐만 아니라 주변 부품 및 다른 전자 기기에 오동작 또는 고장을 야기한다. 이렇듯, 전자 기기가 다른 기기에 미치는 전자 장해를, EMI(Electromagnetic Interference)라고 하며, 그 중에서도, 와이어 및 기판 배선을 경유하여 전달되는 노이즈를 전도성 방출(Conducted Emission, CE) 노이즈라고 한다. In general, electric devices such as home appliances, industrial electric appliances, or electric vehicles emit noise while operating. For example, noise may be emitted through a power line due to a switching operation of a power converter in an electronic device. If such noise is left unattended, it is not only harmful to the human body, but also causes malfunction or failure of peripheral parts and other electronic devices. As such, electromagnetic interference that an electronic device has on other devices is called EMI (Electromagnetic Interference), and among them, noise transmitted via wires and board wiring is called Conducted Emission (CE) noise.

전자 기기가 주변 부품 및 다른 기기에 고장을 일으키지 않고 동작하도록 하기 위해서, 모든 전자 제품에서 EMI 노이즈 방출량을 엄격히 규제하고 있다. 따라서 대부분의 전자 제품들은, 노이즈 방출량에 대한 규제를 만족하기 위해, EMI 노이즈 전류를 저감시키는 노이즈 저감 장치(예: EMI 필터)를 필수적으로 포함한다. 예를 들면, 에어컨과 같은 백색가전, 전기차, 항공, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등에서, EMI 필터가 필수적으로 포함된다. 종래의 EMI 필터는, 전도성 방출(CE) 노이즈 중 공통 모드(Common Mode, CM) 노이즈를 저감시키기 위해 공통 모드 초크(CM choke)를 이용한다. 공통 모드(CM) 초크는 수동 필터(passive filter)로써, 공통 모드 노이즈 전류를 '억제'하는 역할을 한다. In order for electronic devices to operate without causing failure to peripheral parts and other devices, EMI noise emissions are strictly regulated in all electronic products. Accordingly, most electronic products necessarily include a noise reduction device (eg, an EMI filter) for reducing EMI noise current in order to satisfy regulations on noise emission. For example, in white goods such as air conditioners, electric vehicles, aviation, energy storage systems (ESS), etc., EMI filters are necessarily included. A conventional EMI filter uses a common mode choke (CM choke) to reduce common mode (CM) noise among conducted emission (CE) noise. The common mode (CM) choke is a passive filter that 'suppresses' the common mode noise current.

한편, 고전력 시스템에서 수동 EMI 필터의 노이즈 저감 성능을 유지하려면, 공통 모드 초크의 사이즈를 키우거나 개수를 늘려야 한다. 따라서 고전력 제품에서는 수동 EMI 필터의 크기와 가격이 매우 증가하게 된다.Meanwhile, in order to maintain the noise reduction performance of the passive EMI filter in a high-power system, the size or number of common mode chokes must be increased. This significantly increases the size and cost of passive EMI filters in high-power applications.

상기와 같은 수동 EMI 필터의 한계를 극복하기 위해, 능동 EMI 필터에 대한 관심이 대두되었다. 능동 EMI 필터는, EMI 노이즈를 감지하여, 상기 노이즈를 상쇄시키는 신호를 발생시킴으로써 EMI 노이즈를 제거할 수 있다. 능동 EMI 필터는, 감지된 노이즈 신호로부터 증폭 신호를 생성할 수 있는 능동회로부를 포함한다. In order to overcome the limitations of the above passive EMI filters, interest in active EMI filters has emerged. An active EMI filter can remove EMI noise by detecting EMI noise and generating a signal that cancels out the noise. An active EMI filter includes an active circuit part capable of generating an amplified signal from a detected noise signal.

그런데 상기 능동회로부의 고장은 육안으로 식별하기 어려운 문제점이 있다. 또한 능동 EMI 필터는 노이즈 저감 기능을 수행할 뿐이므로, 능동회로부가 고장 나더라도 전력 시스템은 여전히 정상 동작할 수 있기 때문에, 현상으로부터 능동회로부의 고장을 판단하기도 어려운 문제점이 있다. However, there is a problem that it is difficult to identify the failure of the active circuit unit with the naked eye. In addition, since the active EMI filter only performs a noise reduction function, even if the active circuit unit fails, the power system can still operate normally, so it is difficult to determine the failure of the active circuit unit from the phenomenon.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 오동작을 감지할 수 있는 능동형 전류 보상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 하나의 집적회로(IC) 칩에 능동회로부와 오동작 감지 회로가 함께 내재화된 능동형 전류 보상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to improve the above problems, and an object of the present invention is to provide an active current compensation device capable of detecting a malfunction. In particular, an object of the present invention is to provide an active current compensation device in which an active circuit unit and a malfunction detection circuit are internalized together in a single integrated circuit (IC) chip.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른, 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드로 발생하는 노이즈를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치는, 상기 대전류 경로 상의 공통 모드 노이즈 전류에 대응하는 출력 신호를 생성하는 센싱부; 상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부; 상기 증폭 전류에 기초하여 보상 전류를 생성하고, 상기 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리도록 하는 보상부; 및 상기 증폭부의 오동작을 감지하는 오동작 감지부;를 포함하고, 상기 증폭부의 적어도 일부분과 상기 오동작 감지부는 하나의 집적회로(IC) 칩에 내재화될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an active current compensator for actively compensating for noise generated in a common mode in each of at least two high current paths includes a sensing device for generating an output signal corresponding to a common mode noise current on the high current path. wealth; an amplification unit generating an amplification current by amplifying the output signal; a compensating unit generating a compensating current based on the amplified current and allowing the compensating current to flow through each of the at least two large current paths; and a malfunction detection unit configured to detect a malfunction of the amplification unit, wherein at least a portion of the amplification unit and the malfunction detection unit may be internalized in a single integrated circuit (IC) chip.

일 실시예에 따르면, 상기 증폭부에 포함된 두 노드에서의 신호가 차동으로 상기 오동작 감지부에 입력될 수 있다. According to an embodiment, signals from two nodes included in the amplification unit may be differentially input to the malfunction detection unit.

일 실시예에 따르면, 상기 증폭부는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터의 일 노드 및 상기 제2 트랜지스터의 일 노드는 사익 오동작 감지부의 입력단에 연결될 수 있다. According to an embodiment, the amplification unit may include a first transistor and a second transistor, and one node of the first transistor and one node of the second transistor may be connected to an input terminal of the malfunction detection unit.

일 실시예에 따르면, 상기 오동작 감지부는, 상기 증폭부에 포함된 두 노드에서의 차동 DC 전압을 감지하고, 상기 차동 DC 전압이 소정의 범위 내인지 여부를 검출할 수 있다. According to an embodiment, the malfunction detection unit may detect a differential DC voltage at two nodes included in the amplification unit and detect whether the differential DC voltage is within a predetermined range.

일 실시예에 따르면, 상기 집적회로 칩은, 상기 증폭부 및 상기 오동작 감지부에 전원을 공급하는 전원장치와 연결되기 위한 단자, 상기 증폭부 및 상기 오동작 감지부의 기준전위와 연결되기 위한 단자, 및 상기 오동작 감지부의 출력 단자를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the integrated circuit chip includes a terminal connected to a power supply supplying power to the amplifier and the malfunction detection unit, a terminal connected to a reference potential of the amplifier and the malfunction detection unit, and An output terminal of the malfunction detection unit may be included.

일 실시예에 따르면, 상기 집적회로 칩은, 상기 오동작 감지부에 전원을 선택적으로 공급하기 위한 스위치와 연결되는 단자를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the integrated circuit chip may include a terminal connected to a switch for selectively supplying power to the malfunction detection unit.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.

상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, 고전력 시스템에서, CM 초크로 구성된 수동 필터에 비하여 가격, 면적, 부피, 무게, 발열이 감소될 수 있다. The active current compensation device according to various embodiments of the present invention configured as described above can reduce the price, area, volume, weight, and heat generation compared to a passive filter composed of a CM choke in a high power system.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, 능동회로부의 고장 또는 오동작을 검출할 수 있다. In addition, the active current compensation device according to various embodiments of the present disclosure may detect a failure or malfunction of an active circuit unit.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, 능동회로부와 오동작 감지부가 함께 내재화된 하나의 집적회로(IC) 칩을 제공할 수 있다. 능동회로부가 집적화된 칩에 오동작 감지부를 내재화함으로써, 일반 상용 소자를 사용하여 오동작 감지부를 별도로 구성하는 경우보다 사이즈 및 가격을 저감시킬 수 있다. In addition, in various embodiments of the present invention, an integrated circuit (IC) chip in which an active circuit unit and a malfunction detection unit are both internalized may be provided. By internalizing the malfunction detection unit in the chip in which the active circuit unit is integrated, the size and price can be reduced compared to the case of separately configuring the malfunction detection unit using general commercial devices.

또한, 능동회로부와 오동작 감지부를 하나의 IC 칩에 집적화함으로써, 상기 IC 칩은 독립된 부품으로써 범용성을 가지고 상용화될 수 있다. In addition, by integrating the active circuit unit and the malfunction detection unit into one IC chip, the IC chip can be commercialized with versatility as an independent component.

뿐만 아니라, 상기 IC 칩을 포함하는 전류 보상 장치를 독립된 모듈로 제작하여 상용화할 수도 있다. 이러한 전류 보상 장치는 주변 전기 시스템의 특성에 무관하게 독립적인 모듈로써 오동작을 검출할 수 있다. In addition, the current compensation device including the IC chip may be manufactured as an independent module and commercialized. This current compensating device can detect a malfunction as an independent module regardless of the characteristics of the surrounding electrical system.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭부(130), 오동작 감지부(180), 및 IC 칩(500)의 포함관계를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 보다 구체적인 일 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 실시예의 보다 구체적인 일 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 실시예의 보다 구체적인 다른 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-2)를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오동작 감지부(180)의 기능적 구성을나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 논리회로(184)의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동소자부(132) 및 오동작 감지부(180)의 회로도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)의 구성을 개략적으로 도시한다.1 schematically shows the configuration of a system including an active current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention.
2 shows the inclusion relationship of the amplification unit 130, the malfunction detection unit 180, and the IC chip 500 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a more specific example of the embodiment shown in FIG. 1, and schematically illustrates an active current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a more specific example of the embodiment shown in FIG. 3 and schematically illustrates an active current compensation device 100A-1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows another more specific example of the embodiment shown in FIG. 3, and schematically illustrates an active current compensation device 100A-2 according to an embodiment of the present invention.
6 shows a functional configuration of the malfunction detection unit 180 according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram of a logic circuit 184 according to one embodiment of the present invention.
8 is a circuit diagram of the active element unit 132 and the malfunction detection unit 180 according to an embodiment of the present invention.
9 schematically shows the configuration of an active current compensation device 100B according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and methods for achieving them will become clear with reference to the embodiments described later in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when describing with reference to the drawings, the same or corresponding components are assigned the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 이하의 실시예에서, 구성요소, 부, 유닛, 모듈 등이 연결되었다고 할 때, 구성요소, 부, 유닛, 모듈들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 구성요소, 부, 유닛, 모듈들 중간에 다른 구성요소, 부, 유닛, 모듈들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. In the following embodiments, terms such as first and second are used for the purpose of distinguishing one component from another component without limiting meaning. In the following examples, expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the following embodiments, terms such as include or have mean that features or components described in the specification exist, and do not preclude the possibility that one or more other features or components may be added. In the drawings, the size of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. In the following embodiments, when components, parts, units, modules, etc. are connected, not only when components, parts, units, and modules are directly connected, but also other components in the middle of the components, parts, units, and modules. , It also includes cases where parts, units, and modules are interposed and indirectly connected.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다. 능동형 전류 보상 장치(100)는, 제1 장치(300)로부터 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)를 통해 공통 모드(Common Mode, CM)로 입력되는 제1 전류(I11, I12)(예: EMI 노이즈 전류)를 능동적으로 보상할 수 있다. 1 schematically shows the configuration of a system including an active current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention. The active current compensation device 100 includes first currents I11 and I12 (e.g., EMI noise current) can be actively compensated.

도 1을 참조하면, 능동형 전류 보상 장치(100)는, 센싱부(120), 증폭부(130), 오동작 감지부(180), 및 보상부(160)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the active current compensation device 100 may include a sensing unit 120, an amplification unit 130, a malfunction detection unit 180, and a compensation unit 160.

본 명세서에서 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 사용하는 다양한 형태의 전력 시스템일 수 있다. 가령 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 이용하여 구동되는 부하일 수 있다. 또한 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 이용하여 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 이용하여 구동되는 부하(예컨대 전기 자동차)일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다.In this specification, the first device 300 may be various types of power systems using power supplied by the second device 200 . For example, the first device 300 may be a load driven using power supplied by the second device 200 . Also, the first device 300 may be a load (eg, an electric vehicle) that stores energy using power supplied by the second device 200 and is driven using the stored energy. However, it is not limited thereto.

본 명세서에서 제2 장치(200)는 제1 장치(300)에 전원을 전류 및/또는 전압의 형태로 공급하기 위한 다양한 형태의 시스템일 수 있다. 가령 제2 장치(200)는 전원을 생산하여 공급하는 장치일 수도 있고, 다른 장치에 의해 생산된 전원을 공급하는 장치(예컨대 전기 자동차 충전 장치)일 수도 있다. 물론 제2 장치(200)는 저장된 에너지를 공급하는 장치일 수도 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. In this specification, the second device 200 may be various types of systems for supplying power to the first device 300 in the form of current and/or voltage. For example, the second device 200 may be a device that generates and supplies power or may be a device that supplies power generated by another device (eg, an electric vehicle charging device). Of course, the second device 200 may also be a device that supplies stored energy. However, it is not limited thereto.

제1 장치(300) 측에는 전력 변환 장치가 위치할 수 있다. 예를 들면 상기 전력 변환 장치의 스위칭 동작에 의해 제1 전류(I11, I12)가 전류 보상 장치(100)에 입력될 수 있다. 즉, 제1 장치(300) 측은 노이즈 소스에 대응할 수 있으며, 제2 장치(200) 측은 노이즈 리시버에 대응할 수 있다. A power conversion device may be located on the side of the first device 300 . For example, the first currents I11 and I12 may be input to the current compensating device 100 by a switching operation of the power conversion device. That is, the side of the first device 300 may correspond to a noise source, and the side of the second device 200 may correspond to a noise receiver.

둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는 제2 장치(200)에 의해 공급되는 전원, 즉 제2 전류(I21, I22)를 제1 장치(300)에 전달하는 경로일 수 있는데, 예컨대 전력선일 수 있다. 예를 들면, 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각은 라이브선(Live line)과 중성선(Neutral line)일 수 있다. 대전류 경로(111, 112)의 적어도 일부는 전류 보상 장치(100)를 통과할 수 있다. 제2 전류(I21, I22)는, 제2 주파수 대역의 주파수를 갖는 교류 전류일 수 있다. 제2 주파수 대역은 예를 들면, 50Hz 내지 60Hz 대역일 수 있다.The two or more high current paths 111 and 112 may be paths for transferring the power supplied by the second device 200, that is, the second currents I21 and I22 to the first device 300, for example, they may be power lines. there is. For example, each of the two or more high current paths 111 and 112 may be a live line and a neutral line. At least some of the high current paths 111 and 112 may pass through the current compensating device 100 . The second currents I21 and I22 may be alternating currents having a frequency of the second frequency band. The second frequency band may be, for example, a 50Hz to 60Hz band.

또한 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는, 제1 장치(300)에서 발생한 노이즈, 즉 제1 전류(I11, I12)가 제2 장치(200)에 전달되는 경로일 수도 있다. 제1 전류(I11, I12)는 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각에 대해 공통 모드(Common Mode)로 입력될 수 있다. 제1 전류(I11, I12)는 다양한 원인에 의해 제1 장치(300)에서 의도치 않게 발생되는 전류일 수 있다. 가령 제1 전류(I11, I12)는 제1 장치(300)와 주변 환경 사이의 가상의 커패시턴스(Capacitance)에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다. 또는 제1 전류(I11, I12)는, 제1 장치(300)의 전력 변환 장치의 스위칭 동작에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다. 제1 전류(I11, I12)는 제1 주파수 대역의 주파수를 갖는 전류일 수 있다. 제1 주파수 대역은 전술한 제2 주파수 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있다. 제1 주파수 대역은 예를 들면, 150KHz 내지 30MHz 대역일 수 있다. In addition, the two or more high current paths 111 and 112 may be paths through which noise generated in the first device 300, that is, the first currents I11 and I12 are transferred to the second device 200. The first currents I11 and I12 may be input in a common mode to each of the two or more high current paths 111 and 112 . The first currents I11 and I12 may be currents unintentionally generated in the first device 300 for various reasons. For example, the first currents I11 and I12 may be noise currents generated by virtual capacitance between the first device 300 and the surrounding environment. Alternatively, the first currents I11 and I12 may be noise currents generated by a switching operation of the power conversion device of the first device 300 . The first currents I11 and I12 may be currents having a frequency of the first frequency band. The first frequency band may be a higher frequency band than the aforementioned second frequency band. The first frequency band may be, for example, a 150 KHz to 30 MHz band.

한편 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 경로를 포함할 수도 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 세 개의 경로를 포함할 수도 있고, 또는 네 개의 경로를 포함할 수도 있다. 대전류 경로(111, 112)의 수는 제1 장치(300) 및/또는 제2 장치(200)가 사용하는 전원의 종류 및/또는 형태에 따라 달라질 수 있다.Meanwhile, the two or more high current paths 111 and 112 may include two paths as shown in FIG. 1, three paths as shown in FIG. 9, or four paths. may be The number of high current paths 111 and 112 may vary depending on the type and/or form of power used by the first device 300 and/or the second device 200 .

센싱부(120)는 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하고, 제1 전류(I11, I12)에 대응되는 출력 신호를 생성할 수 있다. 즉, 센싱부(120)는 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하는 수단을 의미할 수 있다. 센싱부(120)에는, 제1 전류(I11, I12)의 센싱을 위하여 대전류 경로(111, 112)의 적어도 일부가 통과할 수 있지만, 센싱부(120) 내에서 센싱에 의한 출력 신호가 생성되는 부분은, 대전류 경로(111, 112)와 절연될 수 있다. 예를 들면 센싱부(120)는 센싱 변압기로 구현될 수 있다. 센싱 변압기는 대전류 경로(111, 112)와 절연된 상태에서 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지할 수 있다. The sensing unit 120 may sense the first currents I11 and I12 on the two or more high current paths 111 and 112 and generate output signals corresponding to the first currents I11 and I12. That is, the sensing unit 120 may mean a means for sensing the first currents I11 and I12 on the high current paths 111 and 112 . Although at least a part of the high current paths 111 and 112 may pass through the sensing unit 120 to sense the first currents I11 and I12, an output signal by sensing within the sensing unit 120 is generated. Part may be insulated from the high current path (111, 112). For example, the sensing unit 120 may be implemented as a sensing transformer. The sensing transformer may sense the first currents I11 and I12 on the high current paths 111 and 112 while being insulated from the high current paths 111 and 112 .

일 실시예에 따르면, 센싱부(120)는 증폭부(130)의 입력단과 차동(differential)으로 연결될 수 있다.According to an embodiment, the sensing unit 120 may be differentially connected to an input terminal of the amplifying unit 130 .

증폭부(130)는 센싱부(120)에 전기적으로 연결되어, 센싱부(120)가 출력한 출력 신호를 증폭하여, 증폭된 출력 신호를 생성할 수 있다. 본 발명에서 증폭부(130)에 의한 '증폭'은 증폭 대상의 크기 및/또는 위상을 조절하는 것을 의미할 수 있다. 증폭부(130)는 다양한 수단으로 구현될 수 있으며, 능동 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 증폭부(130)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)를 포함할 수 있다. 예를 들면 증폭부(130)는 BJT 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 소자들을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 본 발명에서 설명하는 '증폭'을 위한 수단은 본 발명의 증폭부(130)로 제한 없이 사용될 수 있다. 증폭부(130)의 제2 기준전위(602)와 전류 보상 장치(100)의 제1 기준전위(601)는 서로 구분될 수 있다.The amplifier 130 may be electrically connected to the sensing unit 120 to amplify an output signal output by the sensing unit 120 and generate an amplified output signal. In the present invention, 'amplification' by the amplifier 130 may mean adjusting the size and/or phase of an amplification target. The amplifier 130 may be implemented by various means and may include an active element. In one embodiment, the amplifier 130 may include a bipolar junction transistor (BJT). For example, the amplifier 130 may include a plurality of passive elements such as resistors and capacitors in addition to the BJT. However, it is not limited thereto, and the means for 'amplification' described in the present invention may be used without limitation as the amplifier 130 of the present invention. The second reference potential 602 of the amplifier 130 and the first reference potential 601 of the current compensation device 100 may be distinguished from each other.

오동작 감지부(180)는 증폭부(130)의 오동작 또는 고장을 검출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 증폭부(130)에 포함된 두 노드에서의 신호가 차동으로 오동작 감지부(180)에 입력될 수 있다. 오동작 감지부(180)는 증폭부(130)에 포함된 상기 두 노드 사이의 차동 신호를 감지할 수 있다. 오동작 감지부(180)는 입력된 상기 차동 신호를 이용하여 증폭부(130)의 오동작을 감지할 수 있다. 예를 들면 오동작 감지부(180)는 상기 차동 신호가 소정의 조건을 만족시키는지 여부를 판별하여 증폭부(130)의 오동작을 감지할 수 있다. 오동작 감지부(180)는 증폭부(130)의 고장 여부를 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면 오동작 감지부(180)는 능동소자를 포함할 수 있다.The malfunction detection unit 180 may detect a malfunction or failure of the amplifier 130 . According to an embodiment, signals from two nodes included in the amplification unit 130 may be differentially input to the malfunction detection unit 180 . The malfunction detection unit 180 may detect a differential signal between the two nodes included in the amplification unit 130 . The malfunction detection unit 180 may detect malfunction of the amplification unit 130 using the input differential signal. For example, the malfunction detection unit 180 may detect malfunction of the amplifier 130 by determining whether the differential signal satisfies a predetermined condition. The malfunction detection unit 180 may output a signal indicating whether the amplification unit 130 is out of order. According to one embodiment, the malfunction detection unit 180 may include an active element.

증폭부(130)의 적어도 일부분과 오동작 감지부(180)는 물리적으로 하나의 집적회로(IC) 칩(500)에 내재화될 수 있다. At least a portion of the amplification unit 130 and the malfunction detection unit 180 may be physically internalized in one integrated circuit (IC) chip 500 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭부(130), 오동작 감지부(180), 및 IC 칩(500)의 포함관계를 나타낸다. 2 shows the inclusion relationship of the amplification unit 130, the malfunction detection unit 180, and the IC chip 500 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 증폭부(130)는 수동소자부(131) 및 능동소자부(132)를 포함할 수 있다. 수동소자부(131)는 수동소자로만 구성되며, 능동소자부(132)는 능동소자를 포함한다. 일 실시예에서 능동소자부(132)는 능동소자뿐만 아니라 수동소자를 더 포함할 수 있다. 수동소자부(131) 및 능동소자부(132)를 포함하는 증폭부(130)의 상세한 구성의 예들은 도 4 내지 도 5에서 후술된다. Referring to FIG. 2 , the amplifier 130 may include a passive element unit 131 and an active element unit 132 . The passive element unit 131 is composed of only passive elements, and the active element unit 132 includes active elements. In one embodiment, the active element unit 132 may further include a passive element as well as an active element. Examples of detailed configurations of the amplifier 130 including the passive element unit 131 and the active element unit 132 will be described later with reference to FIGS. 4 to 5 .

도 1과 도 2를 함께 참조하면, 수동소자부(131)와 능동소자부(132)의 조합은, 센싱부(120)로부터 출력된 출력 신호로부터, 증폭 신호를 생성하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 증폭 신호는 보상부(160)에 입력될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2 together, the combination of the passive element unit 131 and the active element unit 132 may perform a function of generating an amplified signal from an output signal output from the sensing unit 120. . The amplified signal may be input to the compensator 160 .

상술한 바와 같이 증폭부(130)에 포함된 두 노드에서의 신호가 차동으로 오동작 감지부(180)에 입력될 수 있다. 오동작 감지부(180)는 상기 두 노드의 차동 신호를 감지할 수 있다. 상기 두 노드는 능동소자부(132)에 포함된 두 노드일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 두 노드는 수동소자부(131)에도 연결될 수 있다. As described above, signals from two nodes included in the amplification unit 130 may be differentially input to the malfunction detection unit 180 . The malfunction detection unit 180 may detect a differential signal between the two nodes. The two nodes may be two nodes included in the active element unit 132. In one embodiment, the two nodes may also be connected to the passive element unit 131.

일 실시예에서, 증폭부(130)의 능동소자부(132) 및 오동작 감지부(180)가 물리적으로 하나의 IC 칩(500)에 집적화될 수 있다. 다만 이는 일 실시예일뿐이며, 다른 실시예에서, 증폭부(130)의 수동소자부(131)와 능동소자부(132), 및 오동작 감지부(80)가 물리적으로 하나의 IC 칩(500)에 집적화될 수도 있음은 물론이다. In one embodiment, the active element unit 132 and the malfunction detection unit 180 of the amplification unit 130 may be physically integrated into one IC chip 500 . However, this is only one embodiment, and in another embodiment, the passive element unit 131, the active element unit 132, and the malfunction detection unit 80 of the amplifier 130 are physically integrated into one IC chip 500. Of course, it can also be integrated.

오동작 감지부(180)는 능동소자를 포함할 수 있다. 여기서, 오동작 감지부(180)의 기준전위는 증폭부(130)의 기준전위인 제2 기준전위(602)와 같을 수 있다. 오동작 감지부(180)의 기준전위는, 전류 보상 장치(100)의 기준전위(예를 들면, 보상부(160)의 기준전위)인 제1 기준전위(601)와 다를 수 있다. The malfunction detection unit 180 may include an active element. Here, the reference potential of the malfunction detection unit 180 may be the same as the second reference potential 602 that is the reference potential of the amplifier 130 . The reference potential of the malfunction detection unit 180 may be different from the first reference potential 601 that is the reference potential of the current compensating device 100 (eg, the reference potential of the compensation unit 160).

증폭부(130)와 오동작 감지부(180)는 제1 장치(300) 및/또는 제2 장치(200)와 구분되는 전원장치(400)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 증폭부(130)는 전원장치(400)로부터 전원을 공급받아, 센싱부(120)가 출력한 출력신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성할 수 있다. 오동작 감지부(180)는 전원장치(600)로부터 전원을 공급받아, 증폭부(130)로부터의 차동 입력 신호가 소정의 범위 내인지 여부를 나타내는 출력 신호를 생성할 수 있다. 상기 출력 신호는, 증폭부(130)의 고장 여부를 나타낼 수 있다. The amplifier 130 and the malfunction detection unit 180 may receive power from a power supply 400 that is distinct from the first device 300 and/or the second device 200 . The amplifier 130 may generate an amplified current by receiving power from the power supply 400 and amplifying an output signal output by the sensing unit 120 . The malfunction detection unit 180 may receive power from the power supply 600 and generate an output signal indicating whether the differential input signal from the amplification unit 130 is within a predetermined range. The output signal may indicate whether the amplifier 130 is out of order.

전원장치(400)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(200)와 무관한 전원으로부터 전원을 공급 받아 증폭부(130)와 오동작 감지부(180)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수 있다. 선택적으로 전원장치(400)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(200) 중 어느 하나의 장치로부터 전원을 공급 받아 증폭부(130)와 오동작 감지부(180)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수도 있다.The power supply 400 may be a device that generates input power for the amplification unit 130 and the malfunction detection unit 180 by receiving power from a power source independent of the first device 300 and the second device 200. . Optionally, the power supply 400 receives power from any one of the first device 300 and the second device 200 and generates input power for the amplification unit 130 and the malfunction detection unit 180. It could be.

IC 칩(500)은 전원장치(400)와 연결되기 위한 단자(t1), 제2 기준전위(602)와 연결되기 위한 단자(t2), 및 오동작 감지부(180)의 출력 신호를 출력하기 위한 단자(t3)를 포함할 수 있다. IC 칩(500)은 다른 단자를 더 포함할 수 있다. The IC chip 500 includes a terminal t1 to be connected to the power supply 400, a terminal t2 to be connected to the second reference potential 602, and to output an output signal of the malfunction detection unit 180. A terminal t3 may be included. The IC chip 500 may further include other terminals.

예를 들어, 증폭부(130) 중 수동소자부(131)를 제외한 능동소자부(132)만 오동작 감지부(180)와 함께 IC 칩(500)에 집적화되는 실시예에서, 상기 다른 단자는 수동소자부(131)에 연결될 수 있다.For example, in an embodiment in which only the active element unit 132, excluding the passive element unit 131, of the amplification unit 130 is integrated into the IC chip 500 together with the malfunction detection unit 180, the other terminal is passive. It may be connected to the element unit 131 .

다른 예를 들어, 증폭부(130)에 포함된 수동소자부(131)와 능동소자부(132), 및 오동작 감지부(180)가 모두 하나의 IC 칩(500)에 집적화되는 실시예에서, 상기 다른 단자는 센싱부(120)의 출력단 및 보상부(160)의 입력단에 연결될 수 있다. For another example, in an embodiment in which the passive element unit 131, the active element unit 132, and the malfunction detection unit 180 included in the amplifier 130 are all integrated on one IC chip 500, The other terminal may be connected to an output terminal of the sensing unit 120 and an input terminal of the compensating unit 160 .

보상부(160)는, 증폭부(130)에 의해 증폭된 출력 신호에 기초하여 보상 전류를 생성할 수 있다. 보상부(160)의 출력 측은 대전류 경로(111, 112)에 보상 전류(IC1, IC2)를 흘려주기 위해 대전류 경로(111, 112)와 연결될 수 있지만, 증폭부(130)와는 절연될 수 있다. 예를 들면 보상부(160)는, 상기 절연을 위해 보상 변압기를 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 보상 변압기의 1차 측에는 증폭부(130)의 출력 신호가 흐르고, 보상 변압기의 2차 측에는 상기 출력 신호에 기초한 보상 전류가 생성될 수 있다. The compensation unit 160 may generate a compensation current based on the output signal amplified by the amplification unit 130 . The output side of the compensation unit 160 may be connected to the high current paths 111 and 112 in order to flow the compensation currents IC1 and IC2 to the high current paths 111 and 112, but may be insulated from the amplification unit 130. For example, the compensation unit 160 may include a compensation transformer for the insulation. For example, an output signal of the amplifier 130 may flow to the primary side of the compensation transformer, and a compensation current based on the output signal may be generated to the secondary side of the compensation transformer.

보상부(160)는 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위하여, 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각을 통해 보상 전류(IC1, IC2)를 대전류 경로(111, 112)에 주입(inject)시킬 수 있다. 보상 전류(IC1, IC2)는, 제1 전류(I11, I12)와 크기가 동일하고 위상이 반대일 수 있다.The compensation unit 160 injects the compensation currents IC1 and IC2 into the high current paths 111 and 112 through the two or more high current paths 111 and 112, respectively, in order to cancel the first currents I11 and I12. ) can be made. The compensation currents IC1 and IC2 may have the same magnitude and opposite phases to the first currents I11 and I12.

도 3은 도 1에 도시된 실시예의 보다 구체적인 일 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)를 개략적으로 도시한 다. 능동형 전류 보상 장치(100A)는 제1 장치(300)와 연결되는 두 개의 대전류 경로(111, 112) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12)(예: 노이즈 전류)를 능동적으로 보상할 수 있다. FIG. 3 shows a more specific example of the embodiment shown in FIG. 1, and schematically illustrates an active current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention. The active current compensation device 100A actively applies first currents I11 and I12 (eg, noise current) input in a common mode to each of the two large current paths 111 and 112 connected to the first device 300. can compensate

도 3을 참조하면, 능동형 전류 보상 장치(100A)는, 센싱 변압기(120A), 증폭부(130), 오동작 감지부(180) 및 보상부(160A)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the active current compensation device 100A may include a sensing transformer 120A, an amplification unit 130, a malfunction detection unit 180, and a compensation unit 160A.

일 실시예에서, 전술한 센싱부(120)는 센싱 변압기(120A)를 포함할 수 있다. 이 때 센싱 변압기(120A)는 대전류 경로(111, 112)와 절연된 상태에서 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하기 위한 수단일 수 있다. 센싱 변압기(120A)는 제1 장치(300) 측으로부터 대전류 경로(111, 112)(예: 전력선)로 입력되는 노이즈 전류인 제1 전류(I11, I12)를 센싱할 수 있다. In one embodiment, the aforementioned sensing unit 120 may include a sensing transformer 120A. In this case, the sensing transformer 120A may be a means for sensing the first currents I11 and I12 on the high current paths 111 and 112 while being insulated from the high current paths 111 and 112 . The sensing transformer 120A may sense first currents I11 and I12 that are noise currents input from the side of the first device 300 to the high current paths 111 and 112 (eg, power lines).

센싱 변압기(120A)는, 대전류 경로(111, 112) 상에 배치되는 1차 측(121A), 및 증폭부(130)의 입력단과 차동(differential)으로 연결된 2차 측(122A)을 포함할 수 있다. 센싱 변압기(120A)는 대전류 경로(111, 112) 상에 배치되는 1차 측(121A)(예: 1차 권선)에서, 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 자속 밀도에 기초하여 2차 측(122A)(예: 2차 권선)에 유도 전류를 생성할 수 있다. 상기 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)은, 예를 들면 하나의 코어에 제1 대전류 경로(111) 및 제2 대전류 경로(112)가 각각 감겨있는 권선일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 상기 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)은, 제1 대전류 경로(111) 및 제2 대전류 경로(112)가 상기 코어를 통과하는 형태일 수도 있다. The sensing transformer 120A may include a primary side 121A disposed on the high current paths 111 and 112 and a secondary side 122A differentially connected to the input terminal of the amplifier 130. there is. The sensing transformer 120A generates 2 values based on the magnetic flux density induced by the first currents I11 and I12 in the primary side 121A (eg, the primary winding) disposed on the high current paths 111 and 112. An induced current may be generated on the secondary side 122A (eg, the secondary winding). The primary side 121A of the sensing transformer 120A may be, for example, a winding in which the first high current path 111 and the second high current path 112 are wound around one core. However, the present invention is not limited thereto, and the primary side 121A of the sensing transformer 120A may have a first high current path 111 and a second high current path 112 passing through the core.

구체적으로, 제1 대전류 경로(111)(예: 라이브선) 상의 제1 전류(I11)에 의해 유도되는 자속 밀도와, 제2 대전류 경로(112)(예: 중성선) 상의 제1 전류(I12)에 의해 유도되는 자속 밀도가 서로 중첩(또는 보강)되도록 구성될 수 있다. 이 때, 대전류 경로(111, 112) 상에는 제2 전류(I21, I22)도 흐르는데, 제1 대전류 경로(111) 상의 제2 전류(I21)에 의해 유도되는 자속 밀도와, 제2 대전류 경로(112) 상의 제1 전류(I22)에 의해 유도되는 자속 밀도는 서로 상쇄되도록 구성될 수 있다. 또한 일 예를 들면, 센싱 변압기(120A)는 제1 주파수 대역(예를 들어 150KHz 내지 30MHz의 범위를 갖는 대역)의 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 자속 밀도의 크기가 제2 주파수 대역(예를 들어 50Hz 내지 60Hz의 범위를 갖는 대역)의 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 자속 밀도의 크기보다 크도록 구성될 수 있다. Specifically, the magnetic flux density induced by the first current I11 on the first high current path 111 (eg live line) and the first current I12 on the second high current path 112 (eg neutral line) The magnetic flux densities induced by may be configured to overlap (or reinforce) each other. At this time, the second currents I21 and I22 also flow on the high current paths 111 and 112, and the magnetic flux density induced by the second current I21 on the first high current path 111 and the second high current path 112 ) may be configured such that magnetic flux densities induced by the first current I22 cancel each other. In addition, for example, the sensing transformer 120A has a magnetic flux density induced by the first currents I11 and I12 of the first frequency band (eg, a band having a range of 150 KHz to 30 MHz) at the second frequency band. It may be configured to be greater than the magnitude of the magnetic flux density induced by the second currents I21 and I22 of the band (eg, a band having a range of 50 Hz to 60 Hz).

이와 같이 센싱 변압기(120A)는 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 자속 밀도가 서로 상쇄될 수 있게 구성되어, 제1 전류(I11, I12)만이 감지되도록 할 수 있다. 즉, 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)에 유도되는 전류는, 제1 전류(I11, I12)가 일정 비율로 변환된 전류일 수 있다. As such, the sensing transformer 120A is configured such that magnetic flux densities induced by the second currents I21 and I22 cancel each other, so that only the first currents I11 and I12 are sensed. That is, the current induced in the secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be a current obtained by converting the first currents I11 and I12 at a constant ratio.

예를 들어, 센싱 변압기(120A)에서, 1차 측(121A)과 2차 측(122A)의 권선비가 1:Nsen이고, 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)의 셀프 인덕턴스가 Lsen이라고 하면, 2차 측(122A)은, Nsen 2·Lsen의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 이 때, 2차 측(122A)에 유도되는 전류는, 제1 전류(I11, I12)의 1/Nsen 배이다. 예를 들어 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)과 2차 측(122A)은, ksen의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다. For example, in the sensing transformer 120A, the winding ratio of the primary side 121A and the secondary side 122A is 1:N sen , and the self inductance of the primary side 121A of the sensing transformer 120A is L If sen is used, the secondary side 122A may have a self inductance of N sen 2 ·L sen . At this time, the current induced in the secondary side 122A is 1/N sen times the first currents I11 and I12. For example, the primary side 121A and the secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be coupled with a coupling coefficient of k sen .

센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은, 증폭부(130)의 입력단에 연결될 수 있다. 예를 들면 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은, 증폭부(130)의 입력단과 차동으로 연결되어, 증폭부(130)에게 유도 전류를 공급할 수 있다. The secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be connected to an input terminal of the amplifier 130 . For example, the secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be differentially connected to an input terminal of the amplifier 130 to supply an induced current to the amplifier 130 .

증폭부(130)는, 센싱 변압기(120A)에 의해 감지되어 2차 측(122A)에 유도되는 전류를 증폭시킬 수 있다. 예를 들면 증폭부(130)는, 상기 유도 전류의 크기를 일정 비율로 증폭시키거나, 및/또는 위상을 조절할 수 있다. The amplifier 130 may amplify a current sensed by the sensing transformer 120A and induced in the secondary side 122A. For example, the amplifier 130 may amplify the magnitude of the induced current at a predetermined rate and/or adjust the phase.

오동작 감지부(180)는 증폭부(130)의 오동작 또는 고장을 검출할 수 있다. 일 실시예에 따르면 증폭부(130)에 포함된 두 노드 사이의 차동 신호가 오동작 감지부(180)에 입력될 수 있다. 오동작 감지부(180)는 입력된 차동 신호가 소정의 범위 내인지 여부를 감지함으로써, 증폭부(130)의 고장 여부를 감지할 수 있다. 오동작 감지부(180)는 증폭부(130)의 고장 여부를 나타내는 신호를 출력 단자(t3)를 통해 출력할 수 있다. 오동작 감지부(180)는 능동소자를 포함할 수 있다. The malfunction detection unit 180 may detect a malfunction or failure of the amplifier 130 . According to an embodiment, a differential signal between two nodes included in the amplification unit 130 may be input to the malfunction detection unit 180 . The malfunction detection unit 180 may detect whether the amplification unit 130 is out of order by detecting whether the input differential signal is within a predetermined range. The malfunction detection unit 180 may output a signal indicating whether the amplification unit 130 is out of order through the output terminal t3. The malfunction detection unit 180 may include an active element.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 증폭부(130)의 적어도 일부분과 오동작 감지부(180)는 물리적으로 하나의 IC 칩(500)에 함께 집적화될 수 있다. According to various embodiments of the present invention, at least a portion of the amplifier 130 and the malfunction detection unit 180 may be physically integrated into one IC chip 500.

증폭부(130)와 오동작 감지부(180)는 제2 기준전위(602)에 연결될 수 있고, 제2 기준전위(602)는 전류 보상 장치(100)(또는 보상부(160A))의 제1 기준전위(601)와 구분될 수 있다. 증폭부(130)와 오동작 감지부(180)는 전원장치(400)에 연결될 수 있다. The amplification unit 130 and the malfunction detection unit 180 may be connected to the second reference potential 602, and the second reference potential 602 is the first of the current compensating device 100 (or the compensating unit 160A). It can be distinguished from the reference potential 601. The amplifier 130 and the malfunction detection unit 180 may be connected to the power supply 400 .

IC 칩(500)은 전원장치(400)와 연결되기 위한 단자(t1), 제2 기준전위(602)와 연결되기 위한 단자(t2), 및 오동작 감지부(180)의 출력 신호를 출력하기 위한 단자(t3)를 포함할 수 있다. The IC chip 500 includes a terminal t1 to be connected to the power supply 400, a terminal t2 to be connected to the second reference potential 602, and to output an output signal of the malfunction detection unit 180. A terminal t3 may be included.

일 실시예에 따르면, 증폭부(130) 중 수동소자부(131)를 제외한 능동소자부(132)만 오동작 감지부(180)와 함께 IC 칩(500)에 집적화될 수 있다. 이 경우 IC 칩(500)은 수동소자부(131)와 연결되기 위한 단자를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, only the active element unit 132 excluding the passive element unit 131 among the amplification unit 130 may be integrated into the IC chip 500 together with the malfunction detection unit 180 . In this case, the IC chip 500 may further include a terminal to be connected to the passive element unit 131 .

다른 일 실시예에 따르면, 증폭부(130)에 포함된 수동소자부(131) 및 능동소자부(132) 모두 오동작 감지부(180)와 함께 IC 칩(500)에 집적화될 수 있다. 이 경우 IC 칩(500)은 센싱부(120)의 출력단에 연결되기 위한 단자 및 보상부(160)의 입력단에 연결되기 위한 단자를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment, both the passive element unit 131 and the active element unit 132 included in the amplifier 130 may be integrated into the IC chip 500 together with the malfunction detection unit 180 . In this case, the IC chip 500 may further include a terminal connected to the output terminal of the sensing unit 120 and a terminal connected to the input terminal of the compensation unit 160 .

보상부(160A)는, 전술한 보상부(160)의 일 예일 수 있다. 보상부(160A)는, 보상 변압기(140A)및 보상 커패시터부(150A)를 포함할 수 있다. 전술한 증폭부(130)에 의해 증폭된 증폭 전류는, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)으로 흐른다. The compensating unit 160A may be an example of the compensating unit 160 described above. The compensation unit 160A may include a compensation transformer 140A and a compensation capacitor unit 150A. The amplified current amplified by the amplification unit 130 described above flows to the primary side 141A of the compensation transformer 140A.

보상 변압기(140A)는, 능동 소자를 포함하는 증폭부(130)를 대전류 경로(111, 112)로부터 절연시키기 위한 수단일 수 있다. 즉 보상 변압기(140A)는 대전류 경로(111, 112)와 절연된 상태에서, 증폭 전류에 기초하여 대전류 경로(111, 112)에 주입하기 위한 보상 전류를 (2차 측(142A)에) 생성하기 위한 수단일 수 있다. The compensation transformer 140A may be a means for insulating the amplifier 130 including the active element from the high current paths 111 and 112 . That is, the compensation transformer 140A generates a compensation current (to the secondary side 142A) for injection into the high current paths 111 and 112 based on the amplified current in a state insulated from the high current paths 111 and 112. may be a means for

보상 변압기(140A)는, 증폭부(130)의 출력단과 차동(differential)으로 연결되는 1차 측(141A), 및 대전류 경로(111, 112)와 연결되는 2차 측(142A)을 포함할 수 있다. 보상 변압기(140A)는 1차 측(141A)(예: 1차 권선)을 흐르는 증폭 전류에 의해 유도되는 자속 밀도에 기초하여 2차 측(142A)(예: 2차 권선)에 보상 전류를 유도할 수 있다. The compensation transformer 140A may include a primary side 141A differentially connected to the output terminal of the amplifier 130 and a secondary side 142A connected to the high current paths 111 and 112. there is. Compensation transformer 140A induces a compensating current in secondary side 142A (eg, secondary winding) based on the magnetic flux density induced by the amplified current flowing through primary side 141A (eg, primary winding). can do.

이 때 2차 측(142A)은 후술하는 보상 커패시터부(150A)와 전류 보상 장치(100A)의 제1 기준전위(601)를 연결하는 경로상에 배치될 수 있다. 즉, 2차 측(142A)의 일 단은 보상 커패시터부(150A)를 통해 대전류 경로(111, 112)와 연결되고, 2차 측(142A)의 타 단은 능동형 전류 보상 장치(100A)의 제1 기준전위(601)와 연결될 수 있다. 한편, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A), 증폭부(130), 오동작 감지부(180), 및 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은 능동형 전류 보상 장치(100A)의 나머지 구성요소들과 구분되는 제2 기준전위(602)와 연결될 수 있다. 전류 보상 장치(100A)의 제1 기준전위(601)와 증폭부(130)의 제2 기준전위(602)는 구분될 수 있다. In this case, the secondary side 142A may be disposed on a path connecting the compensation capacitor unit 150A and the first reference potential 601 of the current compensating device 100A. That is, one end of the secondary side 142A is connected to the high current paths 111 and 112 through the compensation capacitor unit 150A, and the other end of the secondary side 142A is connected to the active current compensation device 100A. 1 can be connected to the reference potential 601. Meanwhile, the primary side 141A of the compensation transformer 140A, the amplification unit 130, the malfunction detection unit 180, and the secondary side 122A of the sensing transformer 120A are of the active current compensation device 100A. It can be connected to the second reference potential 602 that is distinguished from the rest of the components. The first reference potential 601 of the current compensation device 100A and the second reference potential 602 of the amplifier 130 may be distinguished.

이와 같이 본 발명은 일 실시예에서 보상 전류를 생성하는 구성요소에 대해서 나머지 구성요소와 상이한 기준전위(즉, 제2 기준전위(602))를 사용하고, 별도의 전원장치(400)를 사용함으로써 보상 전류를 생성하는 구성요소가 절연된 상태에서 동작하도록 할 수 있으며, 이로써 능동형 전류 보상 장치(100A)의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.As described above, in one embodiment, the present invention uses a reference potential (ie, the second reference potential 602) different from the rest of the components for the component generating the compensation current and uses a separate power supply 400. A component that generates a compensating current may be operated in an isolated state, thereby improving reliability of the active current compensating device 100A.

보상 변압기(140A)에서, 1차 측(141A)과 2차 측(142A)의 권선비가 1:Ninj이고, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)의 셀프 인덕턴스가 Linj이라고 하면, 2차 측(142A)은, Ninj 2·Linj의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 이 때, 2차 측(142A)에 유도되는 전류는, 1차 측(141A)에 흐르는 전류(즉, 증폭 전류)의 1/Ninj 배이다. 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)과 2차 측(142A)은, kinj의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다.In the compensation transformer 140A, if the winding ratio of the primary side 141A and the secondary side 142A is 1:N inj and the self inductance of the primary side 141A of the compensation transformer 140A is L inj , The secondary side 142A may have a self inductance of N inj 2 ·L inj . At this time, the current induced in the secondary side 142A is 1/N inj times the current flowing in the primary side 141A (ie, the amplified current). The primary side 141A and the secondary side 142A of the compensation transformer 140A may be coupled with a coupling coefficient of k inj .

보상 변압기(140A)를 통해 변환된 전류는, 보상 커패시터부(150A)를 통해 대전류 경로(111, 112)(예: 전력선)에 보상 전류(IC1, IC2)로써 주입될 수 있다. 따라서, 보상 전류(IC1, IC2)는, 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위해, 제1 전류(I11, I12)와 크기가 같고 위상이 반대일 수 있다. 따라서, 증폭부(130)의 전류이득의 크기는 Nsen·Ninj가 되도록 설계될 수 있다.The current converted through the compensation transformer 140A may be injected as compensation currents IC1 and IC2 into the high current paths 111 and 112 (eg, power lines) through the compensation capacitor unit 150A. Accordingly, the compensating currents IC1 and IC2 may have the same magnitude as the first currents I11 and I12 and may have opposite phases in order to cancel the first currents I11 and I12. Therefore, the size of the current gain of the amplifier 130 can be designed to be N sen N inj .

보상 커패시터부(150A)는 전술한 바와 같이 보상 변압기(140A)에 의해 생성된 전류가 두 개의 대전류 경로(111, 112) 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.As described above, the compensation capacitor unit 150A may provide a path through which the current generated by the compensation transformer 140A flows to each of the two large current paths 111 and 112 .

보상 커패시터부(150A)는, 일 단이 보상 변압기(140A)의 2차 측(142A)과 연결되고, 타 단이 대전류 경로(111, 112)와 연결되는 두 개의 Y-커패시터(Y-capacitor, Y-cap)를 포함할 수 있다. 상기 두 Y-cap 각각의 일 단은 보상 변압기(140A)의 2차 측(142A)과 연결되는 노드를 공유하며, 상기 두 Y-cap 각각의 반대 단은 각각 제1 대전류 경로(111) 및 제2 대전류 경로(112)와 연결되는 노드를 가질 수 있다.The compensation capacitor unit 150A includes two Y-capacitors having one end connected to the secondary side 142A of the compensation transformer 140A and the other end connected to the high current paths 111 and 112. Y-cap) may be included. One end of each of the two Y-caps shares a node connected to the secondary side 142A of the compensation transformer 140A, and the opposite ends of each of the two Y-caps form the first high current path 111 and the second side 142A, respectively. 2 may have a node connected to the high current path 112 .

보상 커패시터부(150A)는, 보상 변압기(140A)에 의해 유도된 보상 전류(IC1, IC2)를 전력선에 흘려줄 수 있다. 보상 전류(IC1, IC2)가 제1 전류(I11, I12)를 보상(또는 상쇄)함으로써, 전류 보상 장치(100A)는 노이즈를 저감시킬 수 있다. The compensation capacitor unit 150A may flow the compensation currents IC1 and IC2 induced by the compensation transformer 140A to the power line. As the compensating currents IC1 and IC2 compensate (or cancel) the first currents I11 and I12, the current compensating device 100A can reduce noise.

한편, 보상 커패시터부(150A)는, 보상 커패시터를 통해 두 개의 대전류 경로(111, 112) 사이에 흐르는 전류(IL1)가 제1 임계 크기 미만이 되도록 구성될 수 있다. 또한 보상 커패시터부(150A)는 보상 커패시터를 통해 두 개의 대전류 경로(111, 112) 각각과 제1 기준전위(601) 사이에 흐르는 전류(IL2)가 제2 임계 크기 미만이 되도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the compensation capacitor unit 150A may be configured such that the current IL1 flowing between the two high current paths 111 and 112 through the compensation capacitor is less than the first threshold level. In addition, the compensation capacitor unit 150A may be configured such that the current IL2 flowing between each of the two high current paths 111 and 112 and the first reference potential 601 through the compensation capacitor is less than the second threshold level.

능동형 전류 보상 장치(100A)는, 보상 변압기(140A) 및 센싱 변압기(120A)를 이용함으로써, 절연형(isolated) 구조를 실현할 수 있다.The active current compensation device 100A may realize an isolated structure by using a compensation transformer 140A and a sensing transformer 120A.

도 4는 도 3에 도시된 실시예의 보다 구체적인 일 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)를 개략적으로 도시한다. 도 4에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A-1)는, 도 3에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A)의 일 예시이다. 능동형 전류 보상 장치(100A-1)에 포함된 증폭부(130A-1)는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 증폭부(130)의 일 예시이다. FIG. 4 shows a more specific example of the embodiment shown in FIG. 3 and schematically illustrates an active current compensation device 100A-1 according to an embodiment of the present invention. The active current compensator 100A-1 shown in FIG. 4 is an example of the active current compensator 100A shown in FIG. 3 . The amplifier 130A-1 included in the active current compensator 100A-1 is an example of the amplification unit 130 of the active current compensator 100A.

일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)에 포함된 증폭부(130A-1)는 수동소자부 및 능동소자부를 포함할 수 있다. 증폭부(130A-1)의 수동소자부는 Cb, Ce, Z1, Z2, Cdc를 포함할 수 있다. 증폭부(130A-1)의 능동소자부는 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12), 다이오드(13), Rnpn, Rpnp, Re를 포함할 수 있다. The amplifier 130A-1 included in the active current compensator 100A-1 according to an embodiment may include a passive element part and an active element part. The passive element unit of the amplifier 130A-1 may include C b , C e , Z 1 , Z 2 , and C dc . The active element unit of the amplifier 130A-1 may include the first transistor 11, the second transistor 12, the diode 13, R npn , R pnp , and R e .

일 실시예에서 제1 트랜지스터(11)는 npn BJT일 수 있으며, 제2 트랜지스터(12)는 pnp BJT일 수 있다. 예를 들면 증폭부(130A-1)는 npn BJT 및 pnp BJT를 포함하는 push-pull 증폭기 구조를 가질 수 있다. In one embodiment, the first transistor 11 may be a npn BJT, and the second transistor 12 may be a pnp BJT. For example, the amplifier 130A-1 may have a push-pull amplifier structure including an npn BJT and a pnp BJT.

센싱 변압기(120A)에 의해 2차 측(122A)에서 유도된 유도 전류는, 증폭부(130A-1)에 차동(differential)으로 입력될 수 있다. 증폭부(130A-1)에 포함된 Cb 및 Ce는 교류(AC) 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다.The induced current induced in the secondary side 122A by the sensing transformer 120A may be differentially input to the amplifier 130A-1. C b and C e included in the amplifier 130A-1 may selectively couple only AC signals.

전원장치(400)는, 증폭부(130A-1) 및 오동작 감지부(180)를 구동하기 위하여, 제2 기준전위(602)를 기준으로 하는 직류(DC) 전압 Vdd를 공급한다. Cdc는 상기 Vdd에 대한, DC용 감결합 커패시터로, 전원장치(400)와 제2 기준전위(602) 사이에 병렬 연결될 수 있다. Cdc는 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT) 및 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)의 양 콜렉터 사이를 AC 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다. The power supply 400 supplies a direct current (DC) voltage V dd based on the second reference potential 602 to drive the amplifier 130A-1 and the malfunction detection unit 180. C dc is a DC decoupling capacitor for V dd , and may be connected in parallel between the power supply 400 and the second reference potential 602 . C dc may selectively couple an AC signal between both collectors of the first transistor 11 (eg, npn BJT) and the second transistor 12 (eg, pnp BJT).

증폭부(130A-1)의 능동소자부에서, Rnpn, Rpnp, 및 Re는, 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 동작점을 조절할 수 있다. Rnpn은, 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT)의 콜렉터(collector) 단이자 전원장치(400) 단과, 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT)의 베이스(base) 단을 연결할 수 있다. Rpnp는, 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)의 콜렉터(collector) 단이자 제2 기준전위(602)와, 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)의 베이스 단을 연결할 수 있다. Re는, 제1 트랜지스터(11)의 이미터(emitter) 단과 제2 트랜지스터(12)의 이미터 단을 연결할 수 있다.In the active element unit of the amplifier 130A-1, R npn , R pnp , and R e may adjust operating points of the first and second transistors 11 and 12 . R npn connects the collector terminal of the first transistor 11 (eg, npn BJT) and the terminal of the power supply 400 to the base terminal of the first transistor 11 (eg, npn BJT). can R pnp is a collector terminal of the second transistor 12 (eg, pnp BJT) and may connect the second reference potential 602 and the base terminal of the second transistor 12 (eg, pnp BJT). there is. R e may connect an emitter terminal of the first transistor 11 and an emitter terminal of the second transistor 12 .

일 실시예에 따른 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A) 측은, 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스 측과 에미터 측 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에 따른 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A) 측은 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 콜렉터 측과 베이스 측 사이에 연결될 수 있다. 여기서 연결은 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 일 실시예에 따른 증폭부(130A-1)는, 출력 전류를 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스로 다시 주입시키는 회귀 구조를 가질 수 있다. 회귀 구조로 인해, 증폭부(130A-1)는, 능동형 전류 보상 장치(100A-1)의 동작을 위한 일정한 전류 이득을 안정적으로 얻을 수 있다. The secondary side 122A side of the sensing transformer 120A according to an embodiment may be connected between the base side and the emitter side of the first and second transistors 11 and 12 . The primary side 141A of the compensation transformer 140A according to an embodiment may be connected between the collector side and the base side of the first and second transistors 11 and 12 . Here, the connection also includes the case of indirect connection. The amplification unit 130A-1 according to an embodiment may have a regression structure for injecting the output current into the bases of the first and second transistors 11 and 12 again. Due to the regression structure, the amplifier 130A-1 can stably obtain a constant current gain for the operation of the active current compensation device 100A-1.

노이즈 신호로 인한 증폭부(130A-1)의 입력 전압이 0보다 큰 포지티브 스윙(positive swing)의 경우, 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT)가 동작할 수 있다. 이 때 동작 전류는 제1 트랜지스터(11)를 통과하는 제1 경로를 통해 흐를 수 있다. 노이즈로 인한 증폭부(130A-1)의 입력 전압이 0보다 작은 네거티브 스윙(negative swing)의 경우, 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)가 동작할 수 있다. 이 때 동작 전류는 제2 트랜지스터(12)를 통과하는 제2 경로를 통해 흐를 수 있다.When the input voltage of the amplifier 130A-1 due to the noise signal has a positive swing greater than 0, the first transistor 11 (eg, npn BJT) may operate. At this time, the operating current may flow through a first path passing through the first transistor 11 . When the input voltage of the amplifier 130A-1 due to noise has a negative swing smaller than 0, the second transistor 12 (eg, pnp BJT) may operate. At this time, the operating current may flow through the second path passing through the second transistor 12 .

다양한 실시예들에서, 제1 장치(300)에 따라 보상해야 하는 노이즈 레벨이 클 수 있기 때문에, 가능한 높은 전압을 갖는 전원장치(400)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면 전원장치(400)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(200)와 독립적일 수 있다. In various embodiments, since the noise level to be compensated for according to the first device 300 may be high, it may be desirable to use a power supply device 400 having a voltage as high as possible. For example, the power supply 400 may be independent of the first device 300 and the second device 200 .

전원장치(400)로부터 전원을 공급받음에 따라 제1 트랜지스터(11)와 제2 트랜지스터(12)의 노드들이 공통 모드로 크게 스윙(swing)할 수 있다. 예를 들면, 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스 노드들 및 이미터 노드들에서의 전압이 공통 모드로 스윙(swing)할 수 있다. As power is supplied from the power supply 400 , nodes of the first transistor 11 and the second transistor 12 may swing greatly in the common mode. For example, voltages at base nodes and emitter nodes of the first and second transistors 11 and 12 may swing in a common mode.

증폭부(130A-1)의 능동소자부가 상술한 바와 같이 정상적으로 동작하는지 여부를 확인함으로써, 능동형 전류 보상 장치(100A-1) 자체의 정상 동작 여부를 확인할 수 있다. 다시 말하면, 증폭부(130A-1)의 DC 바이어스(bias)가 정상적인지 여부를 확인함으로써, 능동형 전류 보상 장치(100A-1)의 정상 동작 여부를 확인할 수 있다.By checking whether the active element unit of the amplifier 130A-1 normally operates as described above, it is possible to check whether the active current compensator 100A-1 itself normally operates. In other words, by checking whether the DC bias of the amplifier 130A-1 is normal, it is possible to check whether the active current compensation device 100A-1 is normally operating.

상술한 바와 같이, 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 노드들에서 전압이 공통모드로 크게 스윙하기 때문에, 제1 트랜지스터(11)와 제2 트랜지스터(12) 사이의 차동 DC 전압만을 감지하여 오동작을 센싱할 수 있다. 즉, 증폭부(130A-1)의 오동작을 센싱하기 위해, 제1 트랜지스터(11)와 제2 트랜지스터(12) 사이의 차동 DC 전압만을 선택적으로 감지할 수 있다. As described above, since the voltage at the nodes of the first and second transistors 11 and 12 swings greatly in the common mode, only the differential DC voltage between the first and second transistors 11 and 12 is sensed. Thus, malfunctions can be sensed. That is, in order to sense a malfunction of the amplifier 130A-1, only the differential DC voltage between the first transistor 11 and the second transistor 12 may be selectively sensed.

예를 들면, 제1 트랜지스터(11)의 일 노드와 제2 트랜지스터(12)의 일 노드 사이의 차동 DC 전압이 소정의 조건을 만족하면, 능동형 전류 보상 장치(100A-1)가 정상이라고 판단할 수 있다.For example, if the differential DC voltage between one node of the first transistor 11 and one node of the second transistor 12 satisfies a predetermined condition, it is determined that the active current compensation device 100A-1 is normal. can

따라서 일 실시예에 따른 오동작 감지부(180)는 증폭부(130A-1)에 포함된 두 노드 사이의 차동 DC 전압을 이용하여, 증폭부(130A-1)의 오동작을 나타내는 신호를 출력할 수 있다.Accordingly, the malfunction detection unit 180 according to an embodiment may output a signal indicating a malfunction of the amplification unit 130A-1 using a differential DC voltage between two nodes included in the amplification unit 130A-1. there is.

예를 들면, 제1 트랜지스터(11)의 일 노드와 제2 트랜지스터(12)의 일 노드 사이의 차동 신호가 오동작 감지부(180)에 입력될 수 있다. 일 실시예에서 상기 차동 신호는 제1 트랜지스터(11)의 이미터와 제2 트랜지스터(12)의 이미터 사이의 차동 DC 전압일 수 있다. For example, a differential signal between one node of the first transistor 11 and one node of the second transistor 12 may be input to the malfunction detection unit 180 . In one embodiment, the differential signal may be a differential DC voltage between an emitter of the first transistor 11 and an emitter of the second transistor 12 .

일 실시예에 따르면, 오동작 감지부(180)는 제1 트랜지스터(11)의 이미터와 제2 트랜지스터(12)의 이미터 사이의 차동 DC 전압이 소정의 범위 내이면 출력 단자(t3)를 통해 정상을 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 오동작 감지부(180)는 상기 차동 DC 전압이 상기 소정의 범위 외이면 출력 단자(t3)를 통해 고장을 나타내는 신호를 출력할 수 있다. According to an embodiment, the malfunction detection unit 180 outputs the output terminal t3 when the differential DC voltage between the emitter of the first transistor 11 and the emitter of the second transistor 12 is within a predetermined range. A signal indicating normality can be output. The malfunction detection unit 180 may output a signal indicating a failure through an output terminal t3 when the differential DC voltage is out of the predetermined range.

본 발명의 실시예들에서, 증폭부(130A-1)의 적어도 일부와 오동작 감지부(180)는 물리적으로 하나의 IC 칩(500A-1)에 집적화될 수 있다. In embodiments of the present invention, at least a part of the amplifier 130A-1 and the malfunction detection unit 180 may be physically integrated into one IC chip 500A-1.

일 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이 증폭부(130A-1)의 능동소자부와 오동작 감지부(180)가 하나의 IC 칩(500A-1)에 집적화될 수 있다. 예를 들면, 능동소자부의 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12), 다이오드(13), Rnpn, Rpnp, Re와 오동작 감지부(180)가 하나의 IC 칩(500A-1)에 집적화될 수 있다. 이 경우 IC 칩(500A-1)은 전원장치(400)와 연결되기 위한 단자(t1), 제2 기준전위(602)와 연결되기 위한 단자(t2), 오동작 감지부(180)의 출력 신호를 출력하기 위한 단자(t3), 및 수동소자부와 연결되기 위한 단자들(예: t4, t5, t6, t7)을 포함할 수 있다. 예를 들면 수동소자부와 연결되기 위한 단자들은, 제1 트랜지스터(11)의 이미터에 대응하는 단자(t4) 및 제2 트랜지스터(12)의 이미터에 대응하는 단자(t5)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 이미터에 대응하는 두 단자들(t4, t5)은 오동작 감지부(180)의 차동 입력에도 대응할 수 있다. 이미터에 대응하는 단자들(t4, t5)은 각각 수동소자부의 Ce에 연결될 수 있다. 또한 상기 수동소자부와 연결되기 위한 단자들은, 제1 트랜지스터(11)의 베이스에 대응하는 단자(t6) 및 제2 트랜지스터(12)의 베이스에 대응하는 단자(t7)를 포함할 수 있다. 베이스에 대응하는 단자들(t6, t7)은 각각 수동소자부의 Cb에 연결될 수 있다. In one embodiment, as shown in FIG. 4 , the active element unit of the amplification unit 130A-1 and the malfunction detection unit 180 may be integrated into one IC chip 500A-1. For example, the first transistor 11, the second transistor 12, the diode 13, R npn , R pnp , R e of the active element unit and the malfunction detection unit 180 are integrated into one IC chip 500A-1. ) can be integrated. In this case, the IC chip 500A-1 includes a terminal t1 to be connected to the power supply 400, a terminal t2 to be connected to the second reference potential 602, and an output signal of the malfunction detection unit 180. It may include a terminal t3 for outputting, and terminals (eg, t4, t5, t6, t7) for connecting to the passive element unit. For example, the terminals to be connected to the passive element unit may include a terminal t4 corresponding to the emitter of the first transistor 11 and a terminal t5 corresponding to the emitter of the second transistor 12. there is. In the embodiment shown in FIG. 4 , the two terminals t4 and t5 corresponding to the emitter may also correspond to the differential input of the malfunction detection unit 180 . Terminals t4 and t5 corresponding to the emitter may be connected to C e of the passive element unit, respectively. Also, terminals to be connected to the passive element unit may include a terminal t6 corresponding to the base of the first transistor 11 and a terminal t7 corresponding to the base of the second transistor 12 . Terminals t6 and t7 corresponding to the base may be connected to C b of the passive element unit, respectively.

하지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, IC 칩(500A-1)은 증폭부(130A-1)의 수동소자부의 적어도 일부분을 더 포함할 수도 있을 것이다. 다른 실시예에서, IC 칩(500A-1)은 증폭부(130A-1)의 능동소자부와 수동소자부, 및 오동작 감지부(180)를 모두 포함할 수도 있다. However, the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the IC chip 500A-1 may further include at least a portion of the passive element part of the amplifier 130A-1. In another embodiment, the IC chip 500A-1 may include both the active and passive components of the amplifier 130A-1 and the malfunction detection unit 180.

본 발명의 실시예들에 따르면, 증폭부(130A-1)의 능동소자부가 집적화된 IC 칩(500A-1)에 오동작 감지부(180)를 내재화함으로써, 일반 상용 소자를 사용하여 오동작 감지부(180)를 별도로 구성하는 경우보다 사이즈 및 가격을 저감시킬 수 있다. 또한 증폭부(130A-1)의 적어도 일부와 오동작 감지부(180)를 하나의 IC 칩(500A-1)에 집적화함으로써, IC 칩(500A-1) 또는 전류 보상 장치(100A-1)는 독립된 부품으로써 범용성을 가지고 상용화될 수 있다. According to the embodiments of the present invention, the malfunction detection unit 180 is internalized in the IC chip 500A-1 in which the active element of the amplification unit 130A-1 is integrated, so that the malfunction detection unit ( 180) can be reduced in size and price compared to the case of separately configuring. In addition, by integrating at least a part of the amplification unit 130A-1 and the malfunction detection unit 180 into one IC chip 500A-1, the IC chip 500A-1 or the current compensating device 100A-1 is independent. As a part, it can be commercialized with versatility.

오동작 감지부(180)에 대한 상세한 설명은 도 6 내지 도 8에서 후술된다. A detailed description of the malfunction detection unit 180 will be described later with reference to FIGS. 6 to 8 .

도 5는 도 3에 도시된 실시예의 보다 구체적인 다른 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-2)를 개략적으로 도시한다. 도 5에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A-2)는, 도 3에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A)의 일 예시이다. 능동형 전류 보상 장치(100A-2)에 포함된 증폭부(130A-2)는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 증폭부(130)의 일 예시이다. FIG. 5 shows another more specific example of the embodiment shown in FIG. 3, and schematically illustrates an active current compensation device 100A-2 according to an embodiment of the present invention. The active current compensator 100A-2 shown in FIG. 5 is an example of the active current compensator 100A shown in FIG. 3 . The amplifier 130A-2 included in the active current compensator 100A-2 is an example of the amplification unit 130 of the active current compensator 100A.

도 5에 도시된 증폭부(130A-2)는 도 4에 도시된 증폭부(130A-1)에 상응하며, 오동작 감지부(180)가 연결되는 위치만 다를 수 있다. 구체적으로, IC 칩(500A-2)에서, 제1 트랜지스터(11)의 베이스와 제2 트랜지스터(12)의 베이스 사이의 차동 DC 전압이 오동작 감지부(180)에 입력될 수 있다. 따라서 증폭부(130A-2)에 관한 설명은 증폭부(130A-1)에 관한 설명에 상응하므로 간략히만 하기로 한다. The amplifier 130A-2 shown in FIG. 5 corresponds to the amplifier 130A-1 shown in FIG. 4, and only the location where the malfunction detection unit 180 is connected may be different. Specifically, in the IC chip 500A-2, the differential DC voltage between the base of the first transistor 11 and the base of the second transistor 12 may be input to the malfunction detection unit 180. Accordingly, the description of the amplifier 130A-2 corresponds to the description of the amplifier 130A-1 and will therefore be briefly described.

일 실시예에서 증폭부(130A-2)의 수동소자부는 Cb, Ce, Z1, Z2, Cdc를 포함할 수 있다. 증폭부(130A-2)의 능동소자부는 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12), 다이오드(13), Rnpn, Rpnp, Re를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 제1 트랜지스터(11)는 npn BJT일 수 있으며, 제2 트랜지스터(12)는 pnp BJT일 수 있다. 예를 들면 증폭부(130A-2)는 npn BJT 및 pnp BJT를 포함하는 push-pull 증폭기 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에 따른 증폭부(130A-2)는, 출력 전류를 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스로 다시 주입시키는 회귀 구조를 가질 수 있다. In one embodiment, the passive element unit of the amplifier 130A-2 may include C b , C e , Z 1 , Z 2 , and C dc . The active element unit of the amplifier 130A-2 may include the first transistor 11, the second transistor 12, the diode 13, R npn , R pnp , and R e . In one embodiment, the first transistor 11 may be a npn BJT, and the second transistor 12 may be a pnp BJT. For example, the amplifier 130A-2 may have a push-pull amplifier structure including an npn BJT and a pnp BJT. The amplification unit 130A-2 according to an embodiment may have a return structure for injecting the output current into the bases of the first and second transistors 11 and 12 again.

노이즈 신호로 인한 증폭부(130A-2)의 입력 전압이 0보다 큰 포지티브 스윙(positive swing)의 경우, 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT)가 동작할 수 있다. 노이즈로 인한 증폭부(130A-2)의 입력 전압이 0보다 작은 네거티브 스윙(negative swing)의 경우, 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)가 동작할 수 있다.When the input voltage of the amplifier 130A-2 due to the noise signal has a positive swing greater than 0, the first transistor 11 (eg, npn BJT) may operate. When the input voltage of the amplifier 130A-2 due to noise has a negative swing smaller than 0, the second transistor 12 (eg, pnp BJT) may operate.

전원장치(400)로부터 전원을 공급받음에 따라, 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스 노드들 및 이미터 노드들에서의 전압이 공통 모드로 크게 스윙(swing)할 수 있다. 여기서 증폭부(130A-2)의 DC 바이어스(bias)가 정상적인지 여부를 확인함으로써, 능동형 전류 보상 장치(100A-2)가 정상적으로 동작하는지 여부를 확인할 수 있다.As power is supplied from the power supply device 400 , voltages at the base nodes and emitter nodes of the first and second transistors 11 and 12 may greatly swing in the common mode. Here, by checking whether the DC bias of the amplifier 130A-2 is normal, it is possible to check whether the active current compensation device 100A-2 operates normally.

상술한 바와 같이, 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스 노드들 및 이미터 노드들에서 전압이 공통모드로 크게 스윙하기 때문에, 제1 트랜지스터(11)의 일 노드와 제2 트랜지스터(12)의 일 노드 사이의 차동 DC 전압만을 감지하여 오동작을 센싱할 수 있다. As described above, since the voltage at the base nodes and the emitter nodes of the first and second transistors 11 and 12 swing greatly in the common mode, one node of the first transistor 11 and the second transistor ( 12), the malfunction can be sensed by sensing only the differential DC voltage between one node.

도 5에 도시된 실시예에 따르면, 제1 트랜지스터(11)의 베이스와 제2 트랜지스터(12)의 베이스 사이의 차동 DC 전압이 오동작 감지부(180)에 입력될 수 있다. 오동작 감지부(180)는 제1 트랜지스터(11)의 베이스와 제2 트랜지스터(12)의 베이스 사이의 차동 DC 전압이 소정 범위 내이면 출력 단자(t3)를 통해 정상을 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 오동작 감지부(180)는, 제1 트랜지스터(11)의 베이스와 제2 트랜지스터(12)의 베이스 사이의 차동 DC 전압이 상기 소정 범위 외이면 출력 단자(t3)를 통해 고장을 나타내는 신호를 출력할 수 있다. According to the embodiment shown in FIG. 5 , the differential DC voltage between the base of the first transistor 11 and the base of the second transistor 12 may be input to the malfunction detection unit 180 . When the differential DC voltage between the base of the first transistor 11 and the base of the second transistor 12 is within a predetermined range, the malfunction detection unit 180 may output a signal indicating normal through the output terminal t3. . The malfunction detection unit 180 outputs a signal indicating a failure through the output terminal t3 when the differential DC voltage between the base of the first transistor 11 and the base of the second transistor 12 is out of the predetermined range. can

본 발명의 실시예들에서, 증폭부(130A-2)의 적어도 일부와 오동작 감지부(180)는 물리적으로 하나의 IC 칩(500A-2)에 집적화될 수 있다. In embodiments of the present invention, at least a part of the amplifier 130A-2 and the malfunction detection unit 180 may be physically integrated into one IC chip 500A-2.

일 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 증폭부(130A-2)의 능동소자부와 오동작 감지부(180)가 하나의 IC 칩(500A-2)에 집적화될 수 있다. 예를 들면, 능동소자부의 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12), 다이오드(13), Rnpn, Rpnp, Re와 오동작 감지부(180)가 하나의 IC 칩(500A-2)에 집적화될 수 있다. 이 경우 IC 칩(500A-2)은 전원장치(400)와 연결되기 위한 단자(t1), 제2 기준전위(602)와 연결되기 위한 단자(t2), 오동작 감지부(180)의 출력 신호를 출력하기 위한 단자(t3), 및 수동소자부와 연결되기 위한 단자들(예: t4, t5, t6, t7)을 포함할 수 있다. 예를 들면 수동소자부와 연결되기 위한 단자들은, 제1 트랜지스터(11)의 이미터에 대응하는 단자(t4) 및 제2 트랜지스터(12)의 이미터에 대응하는 단자(t5)를 포함할 수 있다. 이미터에 대응하는 단자들(t4, t5)은 각각 수동소자부의 Ce에 연결될 수 있다. 또한 상기 수동소자부와 연결되기 위한 단자들은, 제1 트랜지스터(11)의 베이스에 대응하는 단자(t6) 및 제2 트랜지스터(12)의 베이스에 대응하는 단자(t7)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 베이스에 대응하는 두 단자들(t6, t7)은 오동작 감지부(180)의 차동 입력에도 대응할 수 있다. 베이스에 대응하는 단자들(t6, t7)은 각각 수동소자부의 Cb에 연결될 수 있다. In one embodiment, as shown in FIG. 5 , the active element unit of the amplification unit 130A-2 and the malfunction detection unit 180 may be integrated into one IC chip 500A-2. For example, the first transistor 11, the second transistor 12, the diode 13, R npn , R pnp , R e of the active element unit and the malfunction detection unit 180 are integrated into one IC chip 500A-2 ) can be integrated. In this case, the IC chip 500A-2 includes a terminal t1 to be connected to the power supply 400, a terminal t2 to be connected to the second reference potential 602, and an output signal of the malfunction detection unit 180. It may include a terminal t3 for outputting, and terminals (eg, t4, t5, t6, t7) for connecting to the passive element unit. For example, the terminals to be connected to the passive element unit may include a terminal t4 corresponding to the emitter of the first transistor 11 and a terminal t5 corresponding to the emitter of the second transistor 12. there is. Terminals t4 and t5 corresponding to the emitter may be connected to C e of the passive element unit, respectively. Also, terminals to be connected to the passive element unit may include a terminal t6 corresponding to the base of the first transistor 11 and a terminal t7 corresponding to the base of the second transistor 12 . In the embodiment shown in FIG. 5 , the two terminals t6 and t7 corresponding to the base may also correspond to the differential input of the malfunction detection unit 180 . Terminals t6 and t7 corresponding to the base may be connected to C b of the passive element unit, respectively.

하지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, IC 칩(500A-2)은 증폭부(130A-2)의 수동소자부의 적어도 일부분을 더 포함할 수도 있을 것이다. 다른 실시예에서, IC 칩(500A-2)은 증폭부(130A-2)의 능동소자부와 수동소자부, 및 오동작 감지부(180)를 모두 포함할 수도 있다. However, the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the IC chip 500A-2 may further include at least a portion of the passive component of the amplifier 130A-2. In another embodiment, the IC chip 500A-2 may include both the active and passive components of the amplifier 130A-2 and the malfunction detection unit 180.

오동작 감지부(180)에 대한 상세한 설명은 도 6 내지 도 8에서 후술된다.A detailed description of the malfunction detection unit 180 will be described later with reference to FIGS. 6 to 8 .

이하에서 증폭부(130)를 통한 설명은, 증폭부(130A-1, 130A-2)에도 적용될 수 있다.Hereinafter, description through the amplification unit 130 may be applied to the amplification units 130A-1 and 130A-2.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오동작 감지부(180)의 기능적 구성을나타낸다. 6 shows a functional configuration of the malfunction detection unit 180 according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 오동작 감지부(180)는 감산기(subtractor, 181), 제1 비교기(comparator, 182a), 제2 비교기(182b), 제1 레벨 시프터(level shifter, 183a), 제2 레벨 시프터(183b), 및 논리회로(logic circuit, 184)를 포함할 수 있다. 다만 이는 일 실시예일뿐이며, 본 발명의 오동작 감지부(180)는 이에 한정되지 않는다. Referring to FIG. 6 , the malfunction detection unit 180 includes a subtractor 181, a first comparator 182a, a second comparator 182b, a first level shifter 183a, and a second level A shifter 183b and a logic circuit 184 may be included. However, this is only one embodiment, and the malfunction detection unit 180 of the present invention is not limited thereto.

오동작 감지부(180)는 전술한 다양한 실시예들에 따른 IC 칩(500, 500A-1, 500A-2)에 적용될 수 있다. The malfunction detection unit 180 may be applied to the IC chips 500, 500A-1, and 500A-2 according to various embodiments described above.

다양한 실시예들에서, 증폭부(130, 130A-1, 130A-2)에 포함된 두 노드의 신호가, 오동작 감지부(180)의 감산기(181)에 차동으로 입력될 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 트랜지스터(11)의 일 노드의 신호와 제2 트랜지스터(12)의 일 노드의 신호가 감산기(181)에 차동으로 입력될 수 있다. In various embodiments, signals of two nodes included in the amplifiers 130, 130A-1, and 130A-2 may be differentially input to the subtractor 181 of the malfunction detection unit 180. As described above, the signal of one node of the first transistor 11 and the signal of one node of the second transistor 12 may be differentially input to the subtractor 181 .

감산기(181)는 제1 트랜지스터(11)의 노드와 제2 트랜지스터(12)의 노드 사이의 차동 DC 전압만을 선택적으로 감지할 수 있다. 감산기(181)는 상기 두 노드에서의 전압을 차동으로 감지하므로, 상기 두 노드의 공통모드 스윙을 무시할 수 있다. 감산기(181)는 감지된 차동 DC 전압(Vsub)을 출력할 수 있다.The subtractor 181 can selectively sense only the differential DC voltage between the node of the first transistor 11 and the node of the second transistor 12 . Since the subtractor 181 differentially senses the voltages at the two nodes, the common mode swing of the two nodes can be ignored. The subtractor 181 may output the sensed differential DC voltage (V sub ).

일 실시예에서 도 4에 도시된 IC 칩(500A-1)의 경우, 감산기(181)는 제1 트랜지스터(11)의 이미터와 제2 트랜지스터(12)의 이미터 사이의 차동 DC 전압(Vsub)을 출력할 수 있다. 이 경우 감산기(181)의 입력단은 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 이미터와 노드를 공유할 수 있다. In the case of the IC chip 500A-1 shown in FIG. 4 in one embodiment, the subtractor 181 provides a differential DC voltage (V) between the emitter of the first transistor 11 and the emitter of the second transistor 12. sub ) can be output. In this case, the input terminal of the subtractor 181 may share a node with the emitters of the first and second transistors 11 and 12 .

다른 일 실시예에서 도 5에 도시된 IC 칩(500A-2)의 경우, 감산기(181)는 제1 트랜지스터(11)의 베이스와 제2 트랜지스터(12)의 베이스 사이의 차동 DC 전압(Vsub)을 출력할 수 있다. 이 경우 감산기(181)의 입력단은 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스와 노드를 공유할 수 있다. In the case of the IC chip 500A-2 shown in FIG. 5 in another embodiment, the subtractor 181 provides a differential DC voltage between the base of the first transistor 11 and the base of the second transistor 12 (V sub ) can be output. In this case, the input terminal of the subtractor 181 may share the base and node of the first and second transistors 11 and 12 .

한편, 감산기(181)의 각 입력단에서의 전압은 스윙할 수 있으며, 스윙은 증폭부(130)의 정격전압(Vdd)의 크기에 준할 수 있다. 따라서 감산기(181)는 증폭부(130)의 정격전압(Vdd)에 상응하는 정격전압을 가져야 할 수 있다. 따라서 감산기(181)는 전원장치(400)의 공급전압(Vdd)을 그대로 공급받아 구동될 수 있다.Meanwhile, the voltage at each input terminal of the subtractor 181 may swing, and the swing may correspond to the magnitude of the rated voltage (V dd ) of the amplifier 130. Accordingly, the subtractor 181 may have a rated voltage corresponding to the rated voltage (V dd ) of the amplifier 130 . Therefore, the subtractor 181 can be driven by receiving the supply voltage V dd of the power supply 400 as it is.

오동작 감지부(180)가 증폭부(130)의 동작에 영향을 주면 안되므로, 오동작 감지부(180)의 감산기(181)는 높은 입력 임피던스를 가질 수 있다. 예를 들면, 감산기(181)는 10 kOhm보다 큰 입력 임피던스를 갖는 회로로 구성될 수 있다. Since the malfunction detection unit 180 should not affect the operation of the amplifier 130, the subtractor 181 of the malfunction detection unit 180 may have a high input impedance. For example, the subtractor 181 may be configured as a circuit having an input impedance greater than 10 kOhm.

일 실시예에 따르면, 감산기(181)는 레일-투-레일 연산증폭기(rail-to-rail Op-amp)를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the subtractor 181 may include a rail-to-rail operational amplifier (rail-to-rail op-amp).

제1, 제2 비교기(182a, 182b)는 감산기(181)의 출력인 차동 DC 전압(Vsub)의 크기가 소정 범위 내인지 여부를 검출할 수 있다. 차동 DC 전압(Vsub)의 크기가 상기 소정 범위 내이면 증폭부(130)는 정상으로 결정될 수 있고, 차동 DC 전압(Vsub)의 크기가 상이 소정 범위 외이면 증폭부(130)는 고장으로 결정될 수 있다. 예를 들어 차동 DC 전압(Vsub)이 최대 기준전압(Vref,max)과 최소 기준전압(Vref,min)의 사이에 있으면, 증폭부(130)가 정상일 수 있다. 차동 DC 전압(Vsub)이 최대 기준전압(Vref,max)보다 높거나 최소 기준전압(Vref,min)보다 낮으면, 증폭부(130)가 고장일 수 있다.The first and second comparators 182a and 182b may detect whether the magnitude of the differential DC voltage (V sub ) output from the subtractor 181 is within a predetermined range. If the magnitude of the differential DC voltage (V sub ) is within the predetermined range , the amplification unit 130 may be determined to be normal. can be determined For example, when the differential DC voltage (V sub ) is between the maximum reference voltage (V ref,max ) and the minimum reference voltage (V ref,min ), the amplifier 130 may be normal. If the differential DC voltage (V sub ) is higher than the maximum reference voltage (V ref,max ) or lower than the minimum reference voltage (V ref,min ), the amplifier 130 may fail.

최대 기준전압(Vref,max) 및 최소 기준전압(Vref,min)은 다양한 실시예들에 따라 미리 설정될 수 있다. 이하에서 최대 기준전압(Vref,max) 및 최소 기준전압(Vref,min)을 설정하는 기준에 대해 설명한다. The maximum reference voltage (V ref,max ) and minimum reference voltage (V ref,min ) may be preset according to various embodiments. Hereinafter, criteria for setting the maximum reference voltage (V ref,max ) and minimum reference voltage (V ref,min ) will be described.

도 4와 같은 일 실시예에서, 감산기(181)는 제1 트랜지스터(11)의 이미터와 제2 트랜지스터(12)의 이미터 사이의 차동 DC 전압(Vsub)을 감지할 수 있다. 증폭부(130)가 정상 동작할 때 상기 차동 DC 전압(Vsub)은 Ie*Re에 상응할 수 있다. Re는 제1 트랜지스터(11)의 이미터 단과 제2 트랜지스터(12)의 이미터 단을 연결하는 저항이고, Ie는 Re를 흐르는 전류를 나타낸다. Ie와 Re는 설계에 따라 결정될 수 있다. 이 실시예에서 최대 기준전압(Vref,max)은 Ie*Re보다 지정된 크기만큼 높게 설정될 수 있다. 최소 기준전압(Vref,min)은 Ie*Re보다 지정된 크기만큼 낮게 설정될 수 있다. In an embodiment as shown in FIG. 4 , the subtractor 181 may detect a differential DC voltage (V sub ) between the emitter of the first transistor 11 and the emitter of the second transistor 12 . When the amplifier 130 operates normally, the differential DC voltage (V sub ) may correspond to I e *R e . R e is a resistance connecting the emitter terminal of the first transistor 11 and the emitter terminal of the second transistor 12, and I e represents the current flowing through Re . I e and R e may be determined according to the design. In this embodiment, the maximum reference voltage (V ref,max ) may be set higher than I e *R e by a specified size. The minimum reference voltage (V ref,min ) can be set lower than I e *R e by a specified size.

도 5와 같은 일 실시예에서, 감산기(181)는 제1 트랜지스터(11)의 베이스와 제2 트랜지스터(12)의 베이스 사이의 차동 DC 전압(Vsub)을 감지할 수 있다. 증폭부(130)가 정상 동작할 때 상기 차동 DC 전압(Vsub)은 (Ie*Re + 2Vbe,bjt)에 상응할 수 있다. Re는 제1 트랜지스터(11)의 이미터 단과 제2 트랜지스터(12)의 이미터 단을 연결하는 저항이고, Ie는 Re를 흐르는 전류를 나타낸다. Ie와 Re는 설계에 따라 결정될 수 있다. Vbe,bjt는 제1 트랜지스터(11) 또는 제2 트랜지스터(12)의 베이스와 이미터 사이의 전압을 나타낸다. 이 실시예에서 최대 기준전압(Vref,max)은 (Ie*Re + 2Vbe,bjt)보다 지정된 크기만큼 높게 설정될 수 있다. 최소 기준전압(Vref,min)은 (Ie*Re + 2Vbe,bjt)보다 지정된 크기만큼 낮게 설정될 수 있다. 예를 들면, 최대 기준전압(Vref,max)은 2 V, 최소 기준전압(Vref,min)은 1.4 V로 설정될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. In an embodiment as shown in FIG. 5 , the subtractor 181 may detect a differential DC voltage (V sub ) between the base of the first transistor 11 and the base of the second transistor 12 . When the amplifier 130 operates normally, the differential DC voltage (V sub ) may correspond to (I e *R e + 2V be,bjt ). R e is a resistance connecting the emitter terminal of the first transistor 11 and the emitter terminal of the second transistor 12, and I e represents the current flowing through Re . I e and R e may be determined according to the design. V be,bjt represents the voltage between the base and the emitter of the first transistor 11 or the second transistor 12 . In this embodiment, the maximum reference voltage (V ref,max ) may be set higher than (I e *R e + 2V be,bjt ) by a specified size. The minimum reference voltage (V ref,min ) may be set lower than (I e *R e + 2V be,bjt ) by a specified size. For example, the maximum reference voltage (V ref,max ) may be set to 2 V, and the minimum reference voltage (V ref,min ) may be set to 1.4 V. However, it is not limited thereto.

1 비교기(182a)는 차동 DC 전압(Vsub)이 최대 기준전압(Vref,max)보다 낮은지 여부를 나타내는 제1 신호(a1)를 출력할 수 있다. 제2 비교기(182b)는 차동 DC 전압(Vsub)이 최소 기준전압(Vref,min)보다 높은지 여부를 나타내는 제2 신호(b1)를 출력할 수 있다. 1 The comparator 182a may output a first signal a1 indicating whether the differential DC voltage V sub is lower than the maximum reference voltage V ref,max . The second comparator 182b may output a second signal b1 indicating whether the differential DC voltage V sub is higher than the minimum reference voltage V ref,min .

한편 제1, 제2 비교기(182a, 182b)의 입력단에는 여전히 높은 전압이 발생할 수 있으므로, 제1, 제2 비교기(182a, 182b)는 증폭부(130)의 정격전압(Vdd)에 상응하는 정격전압을 가질 수 있다. 따라서 제1, 제2 비교기(182a, 182b)는 전원장치(400)의 공급전압(Vdd)을 그대로 공급받아 구동될 수 있다. Meanwhile, since a high voltage may still be generated at the input terminals of the first and second comparators 182a and 182b, the first and second comparators 182a and 182b generate a voltage corresponding to the rated voltage (V dd ) of the amplifier 130. may have a rated voltage. Accordingly, the first and second comparators 182a and 182b may be driven by receiving the supply voltage V dd of the power supply 400 as it is.

일 실시예에 따르면, 제1, 제2 비교기(182a, 182b)는 개루프 이단 연산증폭기(open-loop 2-stage Op-amp)를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first and second comparators 182a and 182b may include open-loop 2-stage operational amplifiers.

제1, 제2 레벨 시프터(183a, 183b)는 비교기(182a, 182b)의 출력 신호의 전압을 낮출 수 있다.The first and second level shifters 183a and 183b may lower voltages of output signals of the comparators 182a and 182b.

논리회로(184)에 포함되는 MOSFET의 게이트(gate) 전압은 비교기(182a, 182b)의 정격전압(Vdd)보다 낮기 때문에 제1, 제2 신호(a1, b1)의 전압 레벨을 낮추어서 논리회로(184)에 입력시켜야 한다. 따라서 레벨 시프터(183a, 183b)를 이용하여, 제1, 제2 신호(a1, b1)의 부호를 유지하되 전압 크기만 낮출 수 있다. Since the gate voltage of the MOSFET included in the logic circuit 184 is lower than the rated voltage Vdd of the comparators 182a and 182b, the voltage levels of the first and second signals a1 and b1 are lowered to form a logic circuit ( 184) should be entered. Therefore, by using the level shifters 183a and 183b, the signs of the first and second signals a1 and b1 may be maintained while only the voltage magnitude may be reduced.

제1 비교기(182a)로부터 출력된 제1 신호(a1)는 제1 레벨 시프터(183a)에 입력될 수 있다. 제1 레벨 시프터(183a) 는 제1 신호(a1)의 전압 레벨이 낮춰진 제3 신호(a2)를 출력할 수 있다. The first signal a1 output from the first comparator 182a may be input to the first level shifter 183a. The first level shifter 183a may output a third signal a2 in which the voltage level of the first signal a1 is lowered.

제2 비교기(182b)로부터 출력된 제2 신호(b1)는 제2 레벨 시프터(183b)에 입력될 수 있다. 제2 레벨 시프터(183b) 는 제2 신호(b1)의 전압 레벨이 낮춰진 제4 신호(b2)를 출력할 수 있다. The second signal b1 output from the second comparator 182b may be input to the second level shifter 183b. The second level shifter 183b may output a fourth signal b2 in which the voltage level of the second signal b1 is lowered.

레벨 시프터(183a, 183b)의 입력단의 정격전압은 전원장치(400)의 공급전압(Vdd)에 상응할 수 있다. 레벨 시프터(183a, 183b)의 출력단의 정격전압은 상기 공급전압(Vdd)보다 낮을 수 있다. The rated voltage of the input terminals of the level shifters 183a and 183b may correspond to the supply voltage V dd of the power supply 400 . The rated voltage of the output terminals of the level shifters 183a and 183b may be lower than the supply voltage V dd .

예를 들면 전원장치(400)의 공급전압(Vdd)은 12V일 수 있고, 레벨 시프터(183a, 183b)의 출력단의 정격전압은 5V일 수 있다. For example, the supply voltage (V dd ) of the power supply 400 may be 12V, and the rated voltage of the output terminals of the level shifters 183a and 183b may be 5V.

제3 신호(a2) 및 제4 신호(b2)는 논리회로(184)에 입력될 수 있다. 논리회로(184)는 제3 신호(a2) 및 제4 신호(b2)를 이용하여 차동 DC 전압(Vsub)이 최대 기준전압(Vref,max)과 최소 기준전압(Vref,min)의 사이에 있는지 여부를 나타내는 제5 신호(c1)를 출력할 수 있다. 제5 신호(c1)는 0 또는 1 중 하나인 디지털 신호일 수 있다. 예를 들어 제5 신호(c1)가 0을 나타내면 증폭부(130)가 정상 상태이고, 제5 신호(c1)가 1을 나타내면 증폭부(130)가 고장 상태일 수 있다. 물론 그 반대의 경우도 가능하다. The third signal a2 and the fourth signal b2 may be input to the logic circuit 184 . The logic circuit 184 determines that the differential DC voltage Vsub is between the maximum reference voltage V ref,max and the minimum reference voltage V ref,min using the third signal a2 and the fourth signal b2. It is possible to output a fifth signal c1 indicating whether it is in . The fifth signal c1 may be a digital signal of either 0 or 1. For example, when the fifth signal c1 indicates 0, the amplification unit 130 may be in a normal state, and when the fifth signal c1 indicates 1, the amplification unit 130 may be in a failure state. Of course, the opposite is also possible.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 논리회로(184)의 개략도이다. 7 is a schematic diagram of a logic circuit 184 according to one embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 제1 레벨 시프터(183a)의 출력인 제3 신호(a2)와 제2 레벨 시프터(183b)의 출력인 제4 신호(b2)가 논리회로(184)에 입력될 수 있다. 논리회로는 입력인 제3 신호(a2) 및 제4 신호(b2)에 기초하여 제5 신호(c1)를 출력할 수 있다. 예를 들면 논리회로(184)는 하기 표 1과 같은 진리표를 가질 수 있다. Referring to FIG. 7 , the third signal a2 that is the output of the first level shifter 183a and the fourth signal b2 that is the output of the second level shifter 183b may be input to the logic circuit 184. . The logic circuit may output a fifth signal c1 based on the third signal a2 and the fourth signal b2 as inputs. For example, the logic circuit 184 may have a truth table as shown in Table 1 below.

InputsInputs OutputOutput a2a2 b2b2 c1c1 00 00 1One 00 1One 1One 1One 00 00 1One 1One 1One

일 실시예에서 제1 비교기(182a)는 차동 DC 전압(Vsub)이 최대 기준전압(Vref,max)보다 작으면 1을 나타내는 고(high) 신호를 출력할 수 있다. 이 경우 제1 신호(a1)가 1을 나타내므로 제3 신호(a2)도 1을 나타낼 수 있다. In one embodiment, the first comparator 182a may output a high signal representing 1 when the differential DC voltage (V sub ) is less than the maximum reference voltage (V ref,max ). In this case, since the first signal a1 represents 1, the third signal a2 may also represent 1.

일 실시예에서 제2 비교기(182b)는 차동 DC 전압(Vsub)이 최소 기준전압(Vref,min)보다 크면 0을 나타내는 저(low) 신호를 출력할 수 있다. 이 경우 제2 신호(b1)가 0을 나타내므로 제4 신호(b2)도 0을 나타낼 수 있다. In one embodiment, the second comparator 182b may output a low signal indicating 0 when the differential DC voltage (V sub ) is greater than the minimum reference voltage (V ref,min ). In this case, since the second signal b1 represents 0, the fourth signal b2 may also represent 0.

상술한 바와 같은 실시예에 따르면, 표 1에서 제5 신호(c1)가 0을 나타내면 증폭부(130)가 정상 동작한다고 판단할 수 있다. 제5 신호(c1)가 1을 나타내면 증폭부(130)가 오동작한다고 판단할 수 있다. According to the above-described embodiment, when the fifth signal c1 in Table 1 indicates 0, it can be determined that the amplification unit 130 operates normally. When the fifth signal c1 indicates 1, it may be determined that the amplifier 130 malfunctions.

다만 도 7에 도시된 논리회로(184)와 상기 진리표는 일 예시일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다양한 실시예들에 따라, 오동작 감지부(180)는 증폭부(130)의 오동작 여부를 나타내는 제5 신호(c1)를 출력하도록 설계될 수 있다. However, the logic circuit 184 shown in FIG. 7 and the truth table are only examples, and the present invention is not limited thereto. According to various embodiments, the malfunction detection unit 180 may be designed to output a fifth signal c1 indicating whether the amplifier 130 is malfunctioning.

도 7을 참조하면, 논리회로(184)의 출력 단자(t3)에 LED 드라이버(14)가 연결될 수 있다. LED 드라이버(14)는 제5 신호(c1)에 기초하여 IC 칩(500) 외부의 LED(15)가 구동되도록 할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the LED driver 14 may be connected to the output terminal t3 of the logic circuit 184 . The LED driver 14 may drive the LED 15 outside the IC chip 500 based on the fifth signal c1.

예를 들어 제5 신호(c1)가 1을 나타내면, LED 드라이버(14)는 외부 LED(15)를 턴온(turn on)할 수 있다. 턴온된 외부 LED(15)는 오동작 상황을 나타낼 수 있다. 제5 신호(c1)가 0을 나타내면 LED 드라이버(14)는 외부 LED(15)를 턴오프(turn off)할 수 있다. 턴오프된 외부 LED(15)는 정상 상황을 나타낼 수 있다. For example, when the fifth signal c1 indicates 1, the LED driver 14 may turn on the external LED 15. The turned-on external LED 15 may indicate a malfunction situation. When the fifth signal c1 indicates 0, the LED driver 14 may turn off the external LED 15. An external LED 15 that is turned off may indicate a normal situation.

논리회로(184)는 효율을 위해 작은 사이즈의 MOSFET으로 구비될 수 있다. 논리회로(184)의 출력인 제5 신호(c1)는 예를 들면 0 V 이상 5 V 이하일 수 있다. 논리회로(184)의 출력 단자((t3)에 연결되는 LED 드라이버(14)는 예를 들면 NMOS LED 드라이버일 수 있다.The logic circuit 184 may be provided with a small size MOSFET for efficiency. The fifth signal c1, which is an output of the logic circuit 184, may be, for example, 0 V or more and 5 V or less. The LED driver 14 connected to the output terminal (t3) of the logic circuit 184 may be, for example, an NMOS LED driver.

한편 상술한 바와 같이 레벨 시프터(183a, 183b)의 출력단 및 논리회로(184)는, 감산기(181), 비교기(182a, 182b), 및 레벨 시프터(183a, 183b)의 입력단보다 낮은 정격전압을 가질 수 있다. Meanwhile, as described above, the output terminals of the level shifters 183a and 183b and the logic circuit 184 have rated voltages lower than those of the subtracter 181, the comparators 182a and 182b, and the input terminals of the level shifters 183a and 183b. can

따라서 감산기(181), 비교기(182a, 182b), 및 레벨 시프터(183a, 183b)의 입력단에는 Vdd가 공급될 수 있다. 레벨 시프터(183a, 183b)의 출력단 및 논리회로(184)에는 Vdd보다 낮은 공급전압이 공급될 수 있다. 일 예를 들면 감산기(181), 비교기(182a, 182b), 및 레벨 시프터(183a, 183b)의 입력단은 12 V로 구동될 수 있다. 레벨 시프터(183a, 183b)의 출력단 및 논리회로(184)는 5 V로 구동될 수 있다. 따라서 도 6을 참조하면 감산기(181), 비교기(182a, 182b), 및 레벨 시프터(183a, 183b)의 입력단은 높은 공급전압 영역에 포함되는 것으로 도시하고, 레벨 시프터(183a, 183b)의 출력단 및 논리회로(184)는 낮은 공급전압 영역에 포함되는 것으로 도시하였다. 높은 공급전압 영역과 낮은 공급전압 영역은 실제 물리적인 영역을 나타내는 것이 아니라, 높은 공급전압에 의해 구동되는 구성요소들과 낮은 공급전압에 의해 구동되는 구성요소들을 구분하기 위한 용어이다. Accordingly, V dd may be supplied to input terminals of the subtractor 181, the comparators 182a and 182b, and the level shifters 183a and 183b. A supply voltage lower than V dd may be supplied to the output terminals of the level shifters 183a and 183b and the logic circuit 184 . For example, input terminals of the subtractor 181, the comparators 182a and 182b, and the level shifters 183a and 183b may be driven with 12V. The output terminals of the level shifters 183a and 183b and the logic circuit 184 may be driven with 5V. Therefore, referring to FIG. 6, the input terminals of the subtractor 181, the comparators 182a and 182b, and the level shifters 183a and 183b are shown as being included in the high supply voltage region, and the output terminals of the level shifters 183a and 183b and The logic circuit 184 is shown as being included in the low supply voltage region. The high supply voltage region and the low supply voltage region do not represent actual physical regions, but are terms for distinguishing components driven by a high supply voltage and components driven by a low supply voltage.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동소자부(132) 및 오동작 감지부(180)의 회로도이다. 8 is a circuit diagram of the active element unit 132 and the malfunction detection unit 180 according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 증폭부(130)의 능동소자부(132)는 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12), 다이오드(13), Rnpn, Rpnp, Re를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8 , the active element unit 132 of the amplification unit 130 may include a first transistor 11, a second transistor 12, a diode 13, R npn , R pnp , and R e . there is.

오동작 감지부(180)는 감산기(181), 제1, 제2 비교기(182a, 182b), 제1, 제2 레벨 시프터(183a, 183b), 및 논리회로(184)를 포함할 수 있다. 오동작 감지부(180)는 논리회로(184)의 출력단에, LED 드라이버(14)를 더 포함할 수 있다. The malfunction detector 180 may include a subtractor 181, first and second comparators 182a and 182b, first and second level shifters 183a and 183b, and a logic circuit 184. The malfunction detection unit 180 may further include an LED driver 14 at an output terminal of the logic circuit 184 .

오동작 감지부(180)가 능동소자부(132)를 포함하는 증폭부(130)의 동작에 영향을 주면 안되므로, 오동작 감지부(180)의 감산기(181)는 높은 입력 임피던스를 가질 수 있다. Since the malfunction detection unit 180 should not affect the operation of the amplifier 130 including the active element unit 132, the subtractor 181 of the malfunction detection unit 180 may have a high input impedance.

오동작 감지부(180)는 항상 동작할 필요 없이, 오동작의 검사가 필요할 때만 동작시키면 된다. 따라서 불필요한 전력 소모를 줄이기 위해, 스위치(16)를 구비하여, 오동작 감지부(180)만 선택적으로 턴오프 시킬 수 있다. The malfunction detection unit 180 does not need to be operated all the time, but only needs to be operated when a malfunction needs to be inspected. Accordingly, in order to reduce unnecessary power consumption, a switch 16 may be provided to selectively turn off only the malfunction detection unit 180.

스위치(16)는 IC 칩(500)의 외부에 존재할 수 있다. IC 칩(500)은, 스위치(16)의 상태에 기초하여 오동작 감지부(180)에 전원을 선택적으로 공급하기 위한 별도의 단자(t8)를 더 구비할 수 있다. 스위치(16)는 전원장치(400)와 상기 단자(t8) 사이에 연결될 수 있다. The switch 16 may exist outside the IC chip 500 . The IC chip 500 may further include a separate terminal t8 for selectively supplying power to the malfunction detection unit 180 based on the state of the switch 16 . A switch 16 may be connected between the power supply 400 and the terminal t8.

한편, 오동작 감지부(180)는 높은 공급전압에 의해 구동되는 구성요소들과과 낮은 공급전압에 의해 구동되는 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어 감산기(181), 비교기(182a, 182b), 및 레벨 시프터(183a, 183b)의 입력단은 높은 공급전압(Vdd)에 의해 구동될 수 있다. 레벨 시프터(183a, 183b)의 출력단 및 논리회로(184)는, 전압분배회로(17)로 인하여 상기 공급전압(Vdd)보다 낮은 전압으로 구동될 수 있다.Meanwhile, the malfunction detection unit 180 may include components driven by a high supply voltage and components driven by a low supply voltage. For example, inputs of the subtractor 181, the comparators 182a and 182b, and the level shifters 183a and 183b may be driven by a high supply voltage V dd . The output terminals of the level shifters 183a and 183b and the logic circuit 184 may be driven with a voltage lower than the supply voltage V dd due to the voltage divider circuit 17 .

일 실시예에서, 능동소자부(132) 및 오동작 감지부(180)는 물리적으로 하나의 IC 칩(500)에 집적될 수 있다. 예를 들면, IC 칩(500)은 전원장치(400)와 연결되기 위한 단자(t1), 제2 기준전위(602)와 연결되기 위한 단자(t2), 오동작 감지부(180)의 출력 단자(t3), 수동소자부와 연결되기 위한 단자들(예: t4, t5, t6, t7), 및 오동작 감지부(180)의 구동을 온오프할 수 있는 단자(t8)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the active element unit 132 and the malfunction detection unit 180 may be physically integrated into one IC chip 500 . For example, the IC chip 500 includes a terminal t1 to be connected to the power supply 400, a terminal t2 to be connected to the second reference potential 602, and an output terminal of the malfunction detection unit 180 ( t3), terminals (for example, t4, t5, t6, t7) to be connected to the passive element unit, and a terminal t8 capable of turning on/off the driving of the malfunction detection unit 180.

한편 도 8에서는 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 이미터 노드가 감산기(181)의 입력단에 연결되는 실시예를 도시하였지만, 다른 실시예에 따르면 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스 노드가 감산기(181)의 입력단에 연결될 수도 있다. Meanwhile, although FIG. 8 shows an embodiment in which the emitter nodes of the first and second transistors 11 and 12 are connected to the input terminal of the subtractor 181, according to another embodiment, the first and second transistors 11 and 12 ) may be connected to the input of the subtractor 181.

도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)의 구성을 개략적으로 도시한다. 이하에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략한다.9 schematically shows the configuration of an active current compensation device 100B according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, descriptions of overlapping contents with those described with reference to FIGS. 1 to 8 will be omitted.

도 9를 참조하면 능동형 전류 보상 장치(100B)는 제1 장치(300)와 연결되는 대전류 경로(111B, 112B, 113B) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12, I13)를 능동적으로 보상할 수 있다. Referring to FIG. 9 , the active current compensator 100B actively applies the first currents I11, I12, and I13 input in the common mode to the high current paths 111B, 112B, and 113B connected to the first device 300. can be compensated with

이를 위해 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)는 세 개의 대전류 경로(111B, 112B, 113B), 센싱 변압기(120B), 증폭부(130B), 오동작 감지부(180), 보상 변압기(140B), 보상 커패시터부(150B)를 포함할 수 있다.To this end, the active current compensation device 100B according to another embodiment of the present invention includes three high current paths 111B, 112B, and 113B, a sensing transformer 120B, an amplification unit 130B, a malfunction detection unit 180, A compensation transformer 140B and a compensation capacitor unit 150B may be included.

전술한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A, 100A-1, 100A-2)와 대비하여 살펴보면, 도 9에 도시된 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)는 세 개의 대전류 경로(111B, 112B, 113B)를 포함하고, 이에 따라 센싱 변압기(120B) 및 보상 커패시터부(150B)의 차이점이 있다. 따라서 이하에서는 상술한 차이점을 중심으로 능동형 전류 보상 장치(100B)에 대해 설명한다. Compared to the active current compensators 100A, 100A-1, and 100A-2 according to the above-described embodiment, the active current compensator 100B according to the embodiment shown in FIG. 9 has three large current paths 111B, 112B and 113B), and accordingly, there is a difference between the sensing transformer 120B and the compensation capacitor unit 150B. Accordingly, the active current compensation device 100B will be described below based on the above-described differences.

능동형 전류 보상 장치(100B)는 서로 구분되는 제1 대전류 경로(111B), 제2 대전류 경로(112B) 및 제3 대전류 경로(113B)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 대전류 경로(111B)는 R상, 상기 제2 대전류 경로(112B)는 S상, 상기 제3 대전류 경로(113B)는 T상의 전력선일 수 있다. 제1 전류(I11, I12, I13)는 제1 대전류 경로(111B), 제2 대전류 경로(112B) 및 제3 대전류 경로(113B) 각각에 공통 모드로 입력될 수 있다.The active current compensation device 100B may include a first high current path 111B, a second high current path 112B, and a third high current path 113B that are separated from each other. According to an embodiment, the first high current path 111B may be an R phase, the second high current path 112B may be an S phase, and the third high current path 113B may be a T phase power line. The first currents I11, I12, and I13 may be input in a common mode to each of the first high current path 111B, the second high current path 112B, and the third high current path 113B.

센싱 변압기(120B)의 1차 측(121B)은 제1, 제2, 제3 대전류 경로(111B, 112B, 113B) 각각에 배치되어, 2차 측(122B)에 유도 전류를 생성할 수 있다. 세 개의 대전류 경로(111B, 112B, 113B) 상의 제1 전류(I11, I12, I13)에 의해 센싱 변압기(120B)에 생성되는 자속 밀도는 서로 보강될 수 있다. The primary side 121B of the sensing transformer 120B may be disposed in each of the first, second, and third high current paths 111B, 112B, and 113B to generate an induced current in the secondary side 122B. Magnetic flux densities generated in the sensing transformer 120B by the first currents I11, I12, and I13 on the three high current paths 111B, 112B, and 113B may reinforce each other.

한편 능동형 전류 보상 장치(100B)에서 증폭부(130B)는, 증폭부(130A-1), 증폭부(130A-2)를 포함하는 증폭부 중 하나로 구현될 수 있다. 도 9에서는 일 예시로 증폭부(130A-1)에 상응하는 증폭부(130B)를 도시하였다. Meanwhile, in the active current compensator 100B, the amplification unit 130B may be implemented as one of the amplification units including the amplification unit 130A-1 and the amplification unit 130A-2. 9 illustrates an amplification unit 130B corresponding to the amplification unit 130A-1 as an example.

증폭부(130B)의 적어도 일부와 오동작 감지부(180)는 물리적으로 하나의 IC 칩(500B)에 집적화될 수 있다. 예를 들면 도 9에 도시된 바와 같이 증폭부(130B)의 능동소자부와 오동작 감지부(180)가 하나의 IC 칩(500B)에 집적화될 수 있다. 능동소자부는 예를 들면 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12), 다이오드(13), Rnpn, Rpnp, Re를 포함할 수 있다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, Cb, Ce, Z1, Z2, Cdc를 포함하는 수동소자부의 적어도 일부 구성요소도 IC 칩(500B)에 집적화될 수 있다. At least a part of the amplifier 130B and the malfunction detection unit 180 may be physically integrated into one IC chip 500B. For example, as shown in FIG. 9 , the active element unit of the amplification unit 130B and the malfunction detection unit 180 may be integrated into one IC chip 500B. The active element unit may include, for example, a first transistor 11 , a second transistor 12 , a diode 13 , R npn , R pnp , and R e . However, the present invention is not limited thereto, and at least some components of the passive element unit including C b , C e , Z 1 , Z 2 , and C dc may also be integrated into the IC chip 500B.

한편 도 9에서는, 제1 트랜지스터(11)의 이미터 노드의 전압과 제2 트랜지스터(12)의 이미터 노드의 전압이 차동으로 오동작 감지부(180)에 입력되는 실시예를 도시하였다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다른 실시예에 따르면, 제1 트랜지스터(11)의 베이스 노드의 전압과 제2 트랜지스터(12)의 베이스 노드의 전압이 차동으로 오동작 감지부(180)에 입력될 수도 있다. 제1 트랜지스터(11)는 npn BJT일 수 있으며, 제2 트랜지스터(12)는 pnp BJT일 수 있다.Meanwhile, FIG. 9 illustrates an embodiment in which the voltage of the emitter node of the first transistor 11 and the voltage of the emitter node of the second transistor 12 are differentially input to the malfunction detection unit 180 . However, the present invention is not limited thereto and according to another embodiment, the voltage of the base node of the first transistor 11 and the voltage of the base node of the second transistor 12 may be differentially input to the malfunction detection unit 180. there is. The first transistor 11 may be an npn BJT, and the second transistor 12 may be a pnp BJT.

IC 칩(500B)은 전원장치(400)와 연결되기 위한 단자(t1), 제2 기준전위(602)와 연결되기 위한 단자(t2), 오동작 감지부(180)의 출력 신호를 출력하기 위한 단자(t3), 및 수동소자부와 연결되기 위한 단자들(예: t4, t5, t6, t7)을 포함할 수 있다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 따르면 도 8과 같이, IC 칩(500B)은, 오동작 감지부(180)에 전원을 선택적으로 공급하기 위한 스위치(16)와 연결되는 단자(t8)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 전원장치(400)와 상기 단자(t8) 사이에 스위치(16)가 연결될 수 있다. The IC chip 500B includes a terminal t1 to be connected to the power supply 400, a terminal t2 to be connected to the second reference potential 602, and a terminal to output the output signal of the malfunction detection unit 180. (t3), and terminals (eg, t4, t5, t6, t7) to be connected to the passive element unit. However, the present invention is not limited thereto, and according to another embodiment, as shown in FIG. 8, the IC chip 500B has a terminal t8 connected to the switch 16 for selectively supplying power to the malfunction detection unit 180. ) may be further included. In this case, a switch 16 may be connected between the power supply 400 and the terminal t8.

도 9에 도시되지는 않았지만, 도 8과 같이 일 실시예에 따르면 오동작 감지부(180)의 출력 단자(t3)에 LED 드라이버(14) 및 외부 LED(15)가 연결될 수 있다. 외부 LED(15)는 능동형 전류 보상 장치(100B)의 정상 또는 오동작 상황을 나타낼 수 있다. Although not shown in FIG. 9 , as shown in FIG. 8 , according to an embodiment, the LED driver 14 and the external LED 15 may be connected to the output terminal t3 of the malfunction detection unit 180 . The external LED 15 may indicate a normal or malfunctioning state of the active current compensation device 100B.

한편 보상 커패시터부(150B)는 보상 변압기(140B)에 의해 생성된 보상 전류(IC1, IC2, IC3)가 제1, 제2, 제3 대전류 경로(111B, 112B, 113B) 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.Meanwhile, the compensation capacitor unit 150B provides paths through which the compensation currents IC1, IC2, and IC3 generated by the compensation transformer 140B flow to the first, second, and third high current paths 111B, 112B, and 113B, respectively. can do.

능동형 전류 보상 장치(100B)는, 출력 측(즉, 제2 장치(200) 측)에, 감결합 커패시터부(170B)를 더 포함할 수 있다. 감결합 커패시터부(170B)에 포함된 각 커패시터의 일 단은, 각각 제1 대전류 경로(111B), 제2 대전류 경로(112B) 및 제3 대전류 경로(113B)에 연결될 수 있다. 상기 각 커패시터의 반대 단은, 전류 보상 장치(100B)의 제1 기준전위(601)에 연결될 수 있다. The active current compensation device 100B may further include a decoupling capacitor unit 170B on the output side (ie, the second device 200 side). One end of each capacitor included in the decoupling capacitor unit 170B may be connected to the first high current path 111B, the second high current path 112B, and the third high current path 113B, respectively. The opposite end of each capacitor may be connected to the first reference potential 601 of the current compensation device 100B.

감결합 커패시터부(170B)는 능동형 전류 보상 장치(100B)의 보상 전류의 출력 성능이 제2 장치(200)의 임피던스 값의 변화에 따라 크게 변동되지 않도록 할 수 있다. 감결합 커패시터부(170B)의 임피던스(ZY)는, 노이즈 저감의 대상이 되는 제1 주파수 대역에서 지정된 값보다 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 감결합 커패시터부(170B)의 결합으로 인해, 전류 보상 장치(100B)는, 어떤 시스템(예: 3상 3선 시스템)에서든 독립적인 모듈로써 이용될 수 있다.The decoupling capacitor unit 170B may prevent the output performance of the compensating current of the active current compensation device 100B from greatly varying according to the change in the impedance value of the second device 200 . The impedance (Z Y ) of the decoupling capacitor unit 170B may be designed to have a value smaller than a specified value in the first frequency band to be subjected to noise reduction. Due to the coupling of the decoupling capacitor unit 170B, the current compensation device 100B can be used as an independent module in any system (eg, a three-phase, three-wire system).

일 실시예에 따르면, 능동형 전류 보상 장치(100B)에서 감결합 커패시터부(170B)는 생략될 수 있다. According to an exemplary embodiment, the decoupling capacitor unit 170B may be omitted in the active current compensator 100B.

이와 같은 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)는 3상 3선의 전력 시스템의 부하에서 전원으로 이동하는 제1 전류(I11, I12, I13)를 보상(또는 상쇄)하기 위해 사용될 수 있다.The active current compensator 100B according to this embodiment may be used to compensate (or cancel) the first currents I11, I12, and I13 moving from the load to the power supply in the three-phase, three-wire power system.

본 발명의 기술적 사상에 따라, 다양한 실시예들에 따른 능동형 전류 보상 장치는 3상 4선에도 적용될 수 있도록 변형될 수 있음은 물론이다. According to the technical concept of the present invention, the active current compensation device according to various embodiments can be modified to be applied to 3-phase 4-wire as well.

다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100, 100A, 100A-1, 100A-2, 100B)는, 수동 EMI 필터에 비하여, 고전력 시스템에서 크기와 발열의 증가가 미미하다. 능동회로부와 오동작 감지부를 하나의 IC 칩(500, 500A-1, 500A-2, 500B)에 집적화함으로써, IC 칩(500, 500A-1, 500A-2, 500B)은 독립된 부품으로써 범용성을 가지고 상용화될 수 있다. 뿐만 아니라, IC 칩(500, 500A-1, 500A-2, 500B)을 포함하는 전류 보상 장치(100, 100A, 100A-1, 100A-2, 100B)를 독립된 모듈로 제작하여 상용화할 수도 있다. 이러한 전류 보상 장치(100, 100A, 100A-1, 100A-2, 100B)는 주변 전기 시스템의 특성에 무관하게 독립적인 모듈로써 오동작을 검출할 수 있다. Compared to passive EMI filters, the active current compensation devices 100, 100A, 100A-1, 100A-2, and 100B according to various embodiments show a slight increase in size and heat generation in high-power systems. By integrating the active circuit unit and the malfunction detection unit into one IC chip (500, 500A-1, 500A-2, 500B), the IC chip (500, 500A-1, 500A-2, 500B) is commercialized with versatility as an independent component. It can be. In addition, the current compensating devices 100, 100A, 100A-1, 100A-2, and 100B including the IC chips 500, 500A-1, 500A-2, and 500B may be manufactured and commercialized as independent modules. These current compensating devices 100, 100A, 100A-1, 100A-2, and 100B can detect a malfunction as an independent module regardless of the characteristics of the surrounding electrical system.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.Specific implementations described in the present invention are examples and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of the specification, description of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection of lines or connecting members between the components shown in the drawings are examples of functional connections and / or physical or circuit connections, which can be replaced in actual devices or additional various functional connections, physical connection, or circuit connections.

본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.The spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should not be determined, and all ranges equivalent to or equivalently changed from the claims as well as the claims described below fall within the scope of the spirit of the present invention. will do it

Claims (6)

적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드로 발생하는 노이즈를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치에 있어서,
상기 대전류 경로 상의 공통 모드 노이즈 전류에 대응하는 출력 신호를 생성하는 센싱부;
상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부;
상기 증폭 전류에 기초하여 보상 전류를 생성하고, 상기 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리도록 하는 보상부; 및
상기 증폭부의 오동작을 감지하는 오동작 감지부;를 포함하고,
상기 증폭부의 적어도 일부분과 상기 오동작 감지부는 하나의 집적회로(IC) 칩에 내재화되며,
상기 증폭부는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하고,
상기 오동작 감지부는 상기 제1 트랜지스터의 일 노드와 상기 일 노드와 동일한 종류의 상기 제2 트랜지스터의 일 노드 사이의 차동 신호를 통해 상기 증폭부의 오동작을 감지하는,
능동형 전류 보상 장치. In the active current compensation device for actively compensating for noise generated in a common mode in each of at least two high current paths,
a sensing unit generating an output signal corresponding to the common mode noise current on the high current path;
an amplification unit generating an amplification current by amplifying the output signal;
a compensating unit generating a compensating current based on the amplified current and allowing the compensating current to flow through each of the at least two large current paths; and
Including; a malfunction detection unit for detecting a malfunction of the amplification unit,
At least a portion of the amplification unit and the malfunction detection unit are internalized in one integrated circuit (IC) chip,
The amplification unit includes a first transistor and a second transistor,
The malfunction detection unit detects a malfunction of the amplifier through a differential signal between one node of the first transistor and one node of the second transistor of the same type as the one node,
Active Current Compensation Device. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터의 일 노드 및 상기 제2 트랜지스터의 일 노드는 상기 오동작 감지부의 입력단에 연결되는,
능동형 전류 보상 장치. According to claim 1,
One node of the first transistor and one node of the second transistor are connected to an input terminal of the malfunction detection unit.
Active Current Compensation Device. 제1항에 있어서,
상기 오동작 감지부는,
상기 증폭부에 포함된 두 노드에서의 차동 DC 전압을 감지하고,
상기 차동 DC 전압이 소정의 범위 내인지 여부를 검출하는,
능동형 전류 보상 장치. According to claim 1,
The malfunction detection unit,
Detecting a differential DC voltage at two nodes included in the amplification unit;
Detecting whether the differential DC voltage is within a predetermined range,
Active Current Compensation Device. 제1항에 있어서,
상기 집적회로 칩은,
상기 증폭부 및 상기 오동작 감지부에 전원을 공급하는 전원장치와 연결되기 위한 단자, 상기 증폭부 및 상기 오동작 감지부의 기준전위와 연결되기 위한 단자, 및 상기 오동작 감지부의 출력 단자를 포함하는,
능동형 전류 보상 장치. According to claim 1,
The integrated circuit chip,
A terminal for connecting to a power supply supplying power to the amplification unit and the malfunction detection unit, a terminal for connection with a reference potential of the amplification unit and the malfunction detection unit, and an output terminal of the malfunction detection unit,
Active Current Compensation Device. 제1항에 있어서,
상기 집적회로 칩은,
상기 오동작 감지부에 전원을 선택적으로 공급하기 위한 스위치와 연결되는 단자를 포함하는,
능동형 전류 보상 장치.According to claim 1,
The integrated circuit chip,
Including a terminal connected to a switch for selectively supplying power to the malfunction detection unit,
Active Current Compensation Device.
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