KR102573440B1 - 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법이 개시된다. 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치는, 복수의 파워 셀-상기 복수의 파워셀은 각각 방전 스위치를 포함함; 펄스 신호를 출력하는 펄스 컨트롤러; 다중 출력 변압기를 통해 상기 펄스 컨트롤러와 연결되되, 상기 펄스 신호에 따라 양극성 펄스를 출력하는 인버터; 상기 인버터의 출력과 연결되며, 상기 인버터의 양극성 펄스에 따른 전류를 공급하는 컨트롤 루프 케이블; 및 토로이달 코어를 입력단으로 가지되, 상기 토로이달 코어를 상기 컨트롤 루프 케이블이 통과하도록 구성되며, 연결된 방전 스위치의 게이트와 소스단에 연결되며, 상기 인버터에서 출력되는 양극성 펄스에 따른 전류를 입력받아 연결된 방전 스위치의 제어를 위한 게이트 신호를 출력하는 복수의 방전 스위치 드라이버를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법에 관한 것이다.
환경 산업, 생산 공정, 군수 산업과 같은 다양한 분야에서 펄스 파워에 대한 요구가 증가함에 따라 펄스 발생기에 대한 연구가 활발히 진행 되었다. 기존의 스파크 갭, 전자 개폐기와 같은 기계적 스위치들을 사용한 펄스 발생기는 짧은 수명, 낮은 반복률, 펄스 제어의 어려움, 낮은 펄스 재현성과 같은 한계가 존재하였다.
한편, Mosfet, IGBT, BJT 와 같은 반도체 스위치들의 성능이 향상됨에 따라 반도체 스위치를 사용하여 펄스 전원을 구현 할 수 있게 되었고, 기존 기계식 스위치들로 인한 펄스 전원의 한계를 극복하고 있다. 반도체 스위치들은 기계식 스위치들에 비해 많은 우수한 특성들을 갖고 있지만 전압 전류 정격이 낮기 때문에 고전압 펄스를 출력하기 위해선 다수의 반도체 스위치들이 요구되며 스위치들을 직접직렬 스택해서 고전압을 출력하는 방식이 사용되었다. 하지만 이런 구성의 경우, 스위치들 간 동기화 오차 발생 혹은 스위치 오동작시에 스위치에 고전압이 인가되며, 고전압 인가에 의한 손상을 방지하기 위한 보호회로가 복잡하고 신뢰성이 낮다는 단점을 갖는다.
이런 단점을 극복하기 위해 방전 스위치, 스토리지 커패시터, 바이패스 다이오드로 구성된 파워 셀을 여러 개 연결하여 고전압을 출력하는 파워 셀 기반 펄스 모듈레이터가 제안 되었다. 파워 셀 구조는 커패시터의 충전 스위치가 필요하지 않으며 커패시터의 충방전이 독립적인 구조로서 제어가 간단하다. 또한 방전 스위치의 동기화 오차 혹은 오동작에도 바이패스 다이오드를 통한 강인한 동작이 가능하다.
한편, 고전압 펄스를 출력하기 위한 파워 셀 기반 펄스 모듈레이터는 일반적으로 수십 개 이상의 반도체 스위치들이 사용된다. 스위치들의 게이트 구동을 위해선 각각 절연된 전원과 신호가 요구되며, 각 드라이버마다 요구되는 절연된 전원과 광신호와 같은 신호 전송 수단은 전체 시스템의 가격과 복잡성을 상승시키는 주요 요인이 된다. 게이트구동전원과 신호 회로의 복잡성을 효과적으로 해결하기 위한 방안으로 하나의 인버터와 고압 케이블을 사용하여 다수의 방전 스위치 드라이버들을 동시에 구동시키는 컨트롤 루프 게이트 구동 방식이 제안 되었다. 이에 따라 컨트롤 루프 게이트 구동회로가 적용된 파워 셀 기반 펄스 모듈레이터는 고효율, 고반복률, 높은 수명, 출력 펄스 조절의 용이성, 강인함, 그리고 심플한 게이트 동기 구동방식의 경제성 등의 추가적인 장점으로 실제 많은 펄스 응용 분야에 효과적으로 적용 되었다.
한편, 공기 처리 시설과 같은 환경 산업에선 빠른 상승 시간과 좁은 펄스폭을 갖는 펄스 출력이 가능한 고전압 펄스 전원 장치를 요구하며, 그 수요가 증가하고 있다. 하지만 마이크로 초 펄스를 출력하는 펄스 모듈레이터를 위한 기존 컨트롤 루프 게이트 구동회로의 인버터는 마이크로 초 급의 느린 출력 상승시간 및 느린 출력 전환속도를 갖는다. 기존 회로의 동작 속도의 한계로 펄스 모듈레이터의 방전 스위치의 빠른 게이트 동기 구동이 어려우며, 1 마이크로초 이하의 짧은 펄스폭과 수십 나노초의 상승시간을 갖는 나노초 펄스 출력이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 나노초 펄스 출력이 가능한 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 파워 셀-상기 복수의 파워셀은 각각 방전 스위치를 포함함; 펄스 신호를 출력하는 펄스 컨트롤러; 다중 출력 변압기를 통해 상기 펄스 컨트롤러와 연결되되, 상기 펄스 신호에 따라 양극성 펄스를 출력하는 인버터; 상기 인버터의 출력과 연결되며, 상기 인버터의 양극성 펄스에 따른 전류를 공급하는 컨트롤 루프 케이블; 및 토로이달 코어를 입력단으로 가지되, 상기 토로이달 코어를 상기 컨트롤 루프 케이블이 통과하도록 구성되며, 연결된 방전 스위치의 게이트와 소스단에 연결되며, 상기 인버터에서 출력되는 양극성 펄스에 따른 전류를 입력받아 연결된 방전 스위치의 제어를 위한 게이트 신호를 출력하는 복수의 방전 스위치 드라이버를 포함하는 펄스 전원 장치가 제공될 수 있다.
상기 인버터는 S1, S2, S3 및 S4 스위치와 상기 펄스 컨트롤러로부터 입력되는 펄스 신호에 따라 상기 S1, S2, S3 및 S4 스위치를 선택적으로 온(On) 또는 오프(Off)시키는 인버터 드라이버를 포함하되, 상기 인버터 드라이버는, 상기 펄스 컨트롤러의 펄스 신호를 이용하여 상기 펄스 신호보다 짧은 펄스를 생성하도록 상기 S1, S2, S3 및 S4 스위치를 선택적으로 온(On) 또는 오프(Off)시킬 수 있다.
상기 인버터 드라이버는, 상기 펄스 컨트롤러로부터 포지티브 펄스 신호(positive pulse singal)가 입력됨에 따라 딜레이 모드로 동작되어 드라이브 스토리지 커패시터(C1)를 충전할 수 있다.
상기 인버터 드라이버는, 상기 펄스 컨트롤러로부터 포지티브 펄스 신호(positive pulse singal)가 입력되고 있는 상태에서, 상기 딜레이 모드를 통해 상기 포지티브 펄스 신호의 펄스 폭보다 짧게 S1 게이트 전압을 충전시키되, 상기 인버터는, 상기 딜레이 모드를 통해 상기 펄스 컨트롤러의 포지티브 펄스 신호보다 짧게 동시에 충전된 상기 드라이브 스토리지 커패시터(C1)를 이용하여 빠르게 상기 S1 게이트가 충전됨에 따라 상기 펄스 컨트롤러의 포지티브 펄스 신호보다 짧은 1마이크로초 이하의 온 펄스를 상기 컨트롤 루프 케이블을 통해 상기 복수의 방전 스위치 드라이버로 출력할 수 있다.
상기 인버터 드라이버는, 상기 펄스 컨트롤러로부터 네거티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 바이 패스 모드로 동작되어 턴 온된 S1과 S3 게이트를 방전시키되, 온 펄스 동작 모드에서 턴 온되어 턴 온 상태를 유지하는 바이패스 스위치(M1, M7)에 의해 S2 게이트와 S4 게이트로 흐르는 전류를 그라운드로 바이패스시킬 수 있다.
상기 인버터 드라이버는, 상기 네거티브 펄스 신호의 입력에 따라 상기 턴 온 상태를 유지하던 바이패스 스위치(M1, M7)가 턴 오프됨에 따라 오프 펄스 동작 모드로 동작되어 S2 게이트와 S4 게이트가 충전되며, 일정 시간 후에는 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)를 충전시키되, 상기 인버터는 상기 인버터 드라이버의 오프 펄스 동작 모드로의 동작에 따라 오프 펄스에 따른 커런트-루프 전류를 상기 컨트롤 루프 케이블을 통해 출력할 수 있다.
상기 인버터 드라이버는, 상기 펄스 컨트롤러로부터의 네거티브 펄스 신호가 입력된 이후 바이패스 스위치 중 어느 하나(M1)의 게이트와 소스에 음의 전압이 걸리며 턴 온되어 S2 게이트가 방전되며, 상기 충전된 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)에 의해 S4 게이트의 충전상태를 유지시켜 풀 다운 모드로 동작될 수 있다.
상기 인버터 드라이버는 비대칭 풀 브릿지 드라이버로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각 방전 스위치를 포함하는 복수의 파워 셀이 직렬 연결되며, 상기 방전 스위치와 각각 연결된 방전 스위치 드라이버가 컨트롤 루프 케이블을 통해 인버터의 출력단과 연결된 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법에 있어서-상기 인버터는 비대칭 풀 브릿지 드라이버로 구성되는 인버터 드라이버를 포함함, 펄스 컨트롤러로부터 포지티브 펄스 신호를 입력받는 단계; 상기 포지티브 펄스 신호의 입력에 따라 딜레이 모드로 동작되어 드라이브 스토리지 커패시터(C1)을 충전하는 단계; 상기 펄스 컨트롤러로부터 포지티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 상기 딜레이 모드를 통해 상기 포지티브 펄스 신호의 펄스 폭보다 짧게 상기 S1 게이트 전압을 충전하는 단계; 및 상기 딜레이 모드를 통해 상기 펄스 컨트롤러의 포지티브 펄스 신호보다 짧게 동시에 충전된 상기 드라이브 스토리지 커패시터(C1)를 이용하여 빠르게 S1 게이트 전압이 충전됨에 따라 상기 펄스 컨트롤러의 포지티브 펄스 신호의 펄스 폭보다 짧은 1마이크로초 이하의 온 펄스를 상기 컨트롤 루프 케이블을 통해 상기 방전 스위치 드라이브로 출력하는 단계를 포함하는 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법이 제공될 수 있다.
상기 펄스 컨트롤러로부터 네거티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 바이 패스 모드로 동작되어 턴 온된 S1과 S3 게이트를 방전시키되, 온 펄스 동작 모드에서 턴 온되어 턴 온 상태를 유지하는 바이패스 스위치(M1, M7)에 의해 S2 게이트와 S4 게이트로 흐르는 전류를 그라운드로 바이패스시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 네거티브 펄스 신호의 입력에 따라 상기 턴 온 상태를 유지하던 바이패스 스위치(M1, M7)가 턴 오프됨에 따라 오프 펄스 동작 모드로 동작되어 S2 게이트와 S4 게이트가 충전되며, 일정 시간 후에는 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)를 충전시키는 단계; 및 상기 인버터 드라이버의 오프 펄스 동작 모드로의 동작에 따라 오프 펄스에 따른 커런트-루프 전류를 상기 컨트롤 루프 케이블을 통해 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 펄스 컨트롤러로부터의 네거티브 펄스 신호가 입력된 이후 바이패스 스위치 중 어느 하나(M1)의 게이트와 소스에 음의 전압이 걸리며 턴 온되어 S2 게이트가 방전되며, 상기 충전된 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)에 의해 S4 게이트의 충전상태를 유지시켜 풀 다운 모드로 동작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법을 제공함으로써, 나노초 급의 펄스 출력이 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 드라이버의 회로도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 딜레이 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 펄스 동작 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프 펄스 동작 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 다운 모드를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 스위치 드라이버의 회로도.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 스위치 드라이버의 턴 온 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 스위치 드라이버의 턴 오프 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 드라이버의 회로도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 딜레이 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 펄스 동작 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프 펄스 동작 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 다운 모드를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 스위치 드라이버의 회로도.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 스위치 드라이버의 턴 온 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 스위치 드라이버의 턴 오프 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법을 나타낸 순서도.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 드라이버의 회로도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 딜레이 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 펄스 동작 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프 펄스 동작 회로부의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 다운 모드를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 스위치 드라이버의 회로도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 스위치 드라이버의 턴 온 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 스위치 드라이버의 턴 오프 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치(100)는 n(n은 자연수)개의 파워 셀이 직렬 연결된 구조인 것을 가정하기로 한다. 이러한 n개의 파워 셀이 직렬로 연결되어 구성된 파워 스테이지에서 파워 셀 내의 방전 스위치(110)는 직렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전원 장치(100)는 각 파워 셀의 각 방전 스위치(110)들 또한 직렬로 연결하여 하나의 파워 스테이지를 구성하며, 이렇게 구성된 복수개의 파워 스테이지들간에도 전체 파워 셀 내 방전 스위치(110)와 충전 커패시터가 직렬로 연결되도록 구성되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
각 파워 셀은 메인 스위치인 방전 스위치(110)(P1, ??, P2N), 방전 스위치에 연결된 충전 커패시터(112)(SC1, ?? , SC2N-1) , 방전 스위치 양단에 연결된 바이패스 다이오드(114)(BP1, ??, BP2N)를 포함할 수 있다. 여기서, 방전 스위치는 IGBT 또는 MOSFET일 수 있다.
여기서, 바이패스 다이오드(114)는 각 파워 셀의 방전 스위치(110)의 동기 스위칭 중 동기화 오차 발생시 출력 전류를 바이패스하여 동기화 실패 혹은 오동작에 의한 방전 스위치 소손을 방지한다. 따라서, 별도의 감쇄(damping) 구성 요소를 필요로 하지 않으며, 바이패스 경로를 통해 방전 스위치의 동기화 문제가 해결되도록 할 수 있다.
각 파워 셀의 각 방전 스위치(110)(P1, ??, P2N)는 방전 스위치 드라이버(120)와 연결된다.
보다 상세하게 방전 스위치 드라이버(120)는 각 파워 셀의 방전 스위치(110)의 게이트 및 소스단과 각각 연결될 수 있다.
방전 스위치 드라이버(120)는 각 파워 셀의 각 방전 스위치(110)의 구동을 위한 게이트 신호 및 구동 전원을 인가할 수 있다.
방전 스위치 드라이버(120)의 입력단은 토로이달 코어로 구성되며, 고압 절연 케이블인 컨트롤 루프 케이블은 방전 스위치 드라이버(120)의 입력단인 토로이달 코어를 관통하도록 구성된다. 이로 인해, 복수의 방전 스위치는 컨트롤 루프 케이블을 통해 인버터(130)의 출력 신호를 동시에 전달받아 동작할 수 있다.
즉, 방전 스위치 드라이버(120)는 고압 절연 케이블인 컨트롤 루프 케이블과 토로이달 코어를 통해 인버터(130)의 출력단과 연결될 수 있다.
따라서, 인버터(130)가 양극성 펄스를 출력하면 전류 형태로 컨트롤 루프 케이블과 토로이달 코어를 통해 모든 방전 스위치 드라이버(120)로 입력될 수 있다. 이로 인해, 방전 스위치 드라이버(120)는 절연된 게이트 구동 전력(전원) 및 게이트 신호를 각 파워 셀내의 각 방전 스위치(110)로 전달할 수 있다.
방전 스위치 드라이버(120)로 입력되는 인버터(130)의 출력 형태는 방전 스위치 드라이버의 구동 속도와 동기화에 영향을 미친다.
인버터(130)는 4개의 스위치(S1, S2, S3, S4)와 인버터 드라이버(140)를 포함하여 구성된다. 여기서, 인버터 드라이버(140)는 인버터(130)의 게이트 구동을 위해 비대칭 풀 브릿지 드라이버가 사용된 것을 가정하기로 한다.
인버터 드라이버(140)는 S1, S2, S3, S4 네개의 스위치 드라이버를 펄스 컨트롤러(150)에 의해 전달된 펄스 신호에 따라 선택적으로 구동시킬 수 있다.
인버터 드라이버(140)는 도 1에 도시된 바와 같이, 펄스 컨트롤러(150)의 펄스 신호에 따라 S1, S2, S3, S4 네개의 스위치 중 일부를 선택적으로 온(On) 또는 오프(Off)시킴에 따라 나노 초급의 구동이 가능한 인버터 출력을 통해 다수의 방전 스위치 드라이버들이 빠르게 트리거 되도록 할 수 있다.
인버터 드라이버(140)의 상세 구조는 도 2에 도시된 바와 같다.
인버터 드라이버(140)는 딜레이 회로부(210), 온 펄스 동작 회로부(220), 제1 바이패스 회로부(230a), 제2 바이패스 회로부(230b), 오프 펄스 동작 회로부(240)를 포함하여 구성된다.
딜레이 회로부(210)는 게이트 전압의 짧은 펄스를 출력하기 위한 수단이다. 딜레이 회로부(210)는 펄스 컨트롤러(150)로부터 입력되는 포지티브 펄스 신호의 입력에 따라 구동되어 드라이브 스토리지 커패시터(C1)을 충전할 수 있다.
펄스 컨트롤러(150)의 포지티브 펄스 신호(positive pulse signal)에 따라 구동되는 딜레이 회로부(210)의 상세 동작도는 도 3에 도시된 바와 같다..
도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
딜레이 모드에 따른 딜레이 회로부(210)의 동작에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 펄스 컨트롤러(150)로부터 포지티브 펄스 신호(positive pulse signal)이 입력됨에 따라 S1 스위치 드라이버의 M3를 트리거링하는 M2의 게이트 전압은 저항(R3)과 커패시터(C2)에 의해 기준 전압(Threshold voltage) 아래서 충전된다. 동시에, 드라이버 스토리지 커패시터(C1) 또한 다이오드(D4)를 통해 충전된다.
딜레이 모드에서 S2 스위치 드라이버는 턴 오프 상태이나, 포지티브 펄스 신호의 입력에 따라 M1은 충전될 수 있다. 턴 온된 M1과 M7는 바이패스 모드에서 게이트 전류 우회 동작에 사용된다. 이하에서는 M1과 M7을 바이패스 스위치로 칭하기로 한다.
도 4에는 인버터 드라이버(140)가 딜레이 모드로 동작됨에 따른 펄스 컨트롤러의 출력, 인버터 드라이버의 게이트 전압, 인버터 출력 및 방전 스위치 드라이버의 출력 파형도가 예시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 딜레이 모드로 동작되는 경우, S3가 턴 온되어 있으나, 온 펄스 출력에 필요한 S1이 턴 오프 상태이기 때문에, 인버터(130)의 출력은 0V가 된다.
펄스 컨트롤러(150)로부터 입력되는 포지티브 펄스 신호에 따라 딜레이 회로부(210)가 구동되어 딜레이 모드로 동작됨에 따라 드라이버 스토리지 커패시터(C1)이 충전된 이후, 인버터 드라이버(140)는 포지티브 펄스 신호에 따라 차오르던 M2 게이트 전압이 기준 전압을 넘어 턴 온됨에 따라 온 펄스 동작 회로부(220)가 구동되어 온 펄스 모드로 동작될 수 있다.
온 펄스 동작 회로부(220)의 회로 동작도는 도 5에 도시된 바와 같으며, 이에 따른 펄스 컨트롤러의 출력, 인버터 드라이버의 게이트 전압, 인버터 출력 및 방전 스위치 드라이버의 출력 파형도는 도 6에 도시된 바와 같다.
도 5를 참조하여 온 펄스 동작 모드로의 동작에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
온 펄스 동작 회로부(220)는 도 5에 도시된 바와 같이, 펄스 컨트롤러(150)로부터 포지티브 펄스 신호가 입력되고 있는 상태에서 딜레이 회로부(210)를 통해 포지티브 펄스 신호의 펄스 폭보다 짧게 S1 게이트 전압을 충전시킬 수 있다. 딜레이 회로부(210)를 통해 펄스 컨트롤러(150)의 포지티브 펄스 신호보다 짧게 동시에 충전된 드라이브 스토리지 커패시터(C1)를 이용하여 빠르게 S1 게이트가 충전됨에 따라 인버터(130)는 포지티브 펄스 신호의 펄스 폭보다 짧은 턴 온 펄스를 출력할 수 있다.
S3 게이트는 딜레이 모드에서 충전되어 있으므로, 드라이버 스토리지 커패시터(C1)에 의해 S1이 빠르게 충전되어 턴 온됨에 따라 인버터(130)가 온 펄스를 출력할 수 있다. 즉, 펄스 컨트롤러(150)의 포지티브 펄스 신호에 따라 차오르던 M2의 게이트 전압이 기준 전압을 넘어 턴 온되어 M3의 게이트 전압을 충전할 수 있다. M3가 턴 온됨에 따라 충전된 드라이브 스토리지 커패시터(C1)이 빠르게 S1의 게이트를 충전시킬 수 있다. S3가 이미 턴 온되어 있으므로, S1이 빠르게 턴 온되면서 인버터(130)는 온 펄스를 출력할 수 있다. 인버터(130)에서 출력되는 온 펄스는 펄스 컨트롤러(150)로부터 제공되는 포지티브 펄스 신호보다 펄스 폭이 짧은 나노 초급의 온 펄스일 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 드라이버(140)는 1마이크로초 이하로 인버터(130)가 온 펄스를 출력하도록 구동될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 펄스 컨트롤러(150)에서 포지티브 펄스 신호가 출력되고 있는 상태에서 S1이 b구간 동안 턴 온되며, 인버터(130)가 b구간만큼 온 펄스를 출력하게 된다.
인버터 드라이버(140)는 온 펄스 모드 이후에 펄스 컨트롤러(150)로부터 네거티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 바이패스 회로부(230a, 230b)가 동작된다.
도 7에는 바이패스 회로부(230a, 230b)의 회로 동작이 상세히 도시되어 있다.
도 7을 참조하여 바이패스 모드에 따른 동작에 대해 상세히 설명하기로 한다.
펄스 컨트롤러(150)로부터 입력되는 네거티브 펄스 신호에 따라 제1 바이패스 회로부(230a)와 제2 바이패스 회로부(230b)가 각각 동작될 수 있다.
펄스 컨트롤러(150)로부터 네거티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 인버터 드라이버(140)는 제1 바이패스 회로부(230a)와 제2 바이패스 회로부(230b)가 동작되며, 제1 바이패스 회로부(230a)와 제2 바이패스 회로부(230b)의 동작에 따라 S2와 S4로 흐르는 전류가 그라운드로 바이패스 된다.
제1 바이패스 회로부(230a)는 이전 딜레이 모드에서 턴 온되어 턴 온 상태를 유지하고 있는 M1에 의해 S2의 전류를 그라운드로 바이패스하는 역할을 수행한다.
예를 들어, 네거티브 펄스 신호 입력에 따라 게이트 직렬 저항(R1)을 통해 S2의 게이트 방향으로 전류가 흐르지만, 턴 온 상태를 유지하고 있는 바이패스 스위치(M1)에 의해 전류가 그라운드로 바이패스된다.
게이트 저항에 흐르는 전류는 15-V 네거티브 펄스 신호에 의해 지속적으로 상승하지만, 제1 바이패스 회로부(230a)에 의해 전류가 그라운드로 바이패스됨에 따라 S2의 게이트 전압은 상승하지 않는다.
제2 바이패스 회로부(230b)는 네거티브 펄스 신호 입력에 따라 턴 온 상태를 유지하는 바이패스 스위치(M7)에 의해 S4로의 전류를 바이패스시키는 역할을 수행한다. S4의 경우도 S2와 동일한 방식으로 턴 온된 M7을 통해 S4로의 전류를 바이패스된다.
이러한 바이 패스 모드에서 우회 전류는 도 7에 도시된 바와 같이 지속적으로 증가하며, 바이 패스 모드는 M1과 M7이 턴 오프 될때까지 지속될 수 있다.
또한, 인버터 드라이버(140)는 펄스 컨트롤러(150)로부터 네거티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 이전 온 펄스 동작 모드에 의해 턴 온 상태였던 S1과 S3의 게이트를 방전시킬 수 있다.
이러한 바이패스 회로부(230a, 230b)의 동작에 따른 펄스 컨트롤러의 출력, 인버터 드라이버의 게이트 전압, 인버터 출력 및 방전 스위치 드라이버의 출력 파형도는 도 8에 도시된 바와 같다.
오프 펄스 동작 회로부(240)는 S2와 S4의 게이트 전압을 충전시키는 역할을 수행한다.
도 9에는 오프 펄스 동작 회로부(240)의 회로 동작이 예시되어 있다. 도 9를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
오프 펄스 동작 회로부(240)는 S2 스위치 드라이버의 바이패스 동작을 통해 빌드 업 된 게이트 직렬 저항(R1)에 흐르는 높은 전류는 바이패스 스위치(M1)이 턴 오프됨에 따라 S2의 게이트를 빠르게 충전시킬 수 있다.
마찬가지로, S4 스위치 드라이버의 바이패스 동작을 통해 빌드업된 게이트 직렬 저항(R8)에 흐르는 높은 전류는 바이패스 스위치(M7)이 턴 오프됨에 따라 S4의 게이트를 빠르게 충전시킬 수 있다. 바이 패스 모드 동작 후 동일한 시점에 바이패스 스위치(M1, M7)이 턴 오프되도록 게이트 직렬 저항(R2, R10)의 값이 설정될 수 있다.
또한, M6의 게이트는 R9와 커패시터(C5)에 의해 천천히 충전되며 수십 나노초(ns) 후에 턴 온되며 풀 다운 모드에서 S4의 게이트 전압을 공급해주는 풀 다운 모드용 드라이버 스토리지 커패시터(C4)를 충전할 수 있다. C4 충전 시점을 메인 스위치 게이트 충전 시점 이후로 하여 S4 게이트 라이징 에지에 영향을 주지 않으면서 스토리지 커패시터 충전이 가능하도록 할 수 있다. 오프 펄스 동작 모드에 따라 인버터(130)는 오프 펄스를 출력할 수 있다. 이때, 인버터(130)에 의해 출력되는 오프 펄스의 펄스 폭은 수백 나노 초로 설정하여 방전 스위치 드라이버에 충분한 구동 전력을 공급할 수 있다.
인버터 드라이버(140)가 오프 펄스 동작 모드로 동작됨에 따른 펄스 컨트롤러, 인버터 게이트 전압, 인버터 출력 및 방전 스위치 드라이버 출력 파형도가 도 10에 도시된 바와 같다.
인버터 드라이버(140)의 입력이 0V가 되면, S2 게이트의 전위로 인해 M1이 턴 온되어 S2 게이트를 방전한다. 즉, 도 11에서 보여지는 바와 같이, 인버터 드라이버(140)로 펄스 컨트롤러(150)로부터 네거티브 펄스 신호가 입력된 이후 M1 게이트-소스에 음의 전압이 걸리며 턴 온되어 S2 게이트가 방전된다. 오프 펄스 동작 모드에서 충전된 커패시터(C4)는 S4의 게이트로 에너지를 공급하며, 이로 인해 S4는 턴온 상태가 유지되며, 인버터(130)를 풀 다운시켜 풀 다운 모드로 동작시킬 수 있다.
풀 다운 모드에 따른 펄스 컨트롤러, 인버터 게이트 전압, 인버터 출력 및 방전 스위치 드라이버 출력 파형도는 도 12에 도시된 바와 같다.
다시, 도 3 내지 도 12를 참조하여 인버터 드라이버(140)의 5가지 동작 모드에 대해 설명하였다.
인버터 드라이버(140)의 동작 모드에 따라 인버터(130)는 펄스 컨트롤러(150)로부터 입력되는 포지티브 펄스 신호보다 펄스 폭이 짧은 나노 초 온 펄스 출력이 가능케 할 수 있는 이점이 있다.
다시 도 1을 참조하여, 방전 스위치 드라이버(120)는 토로이달 코어를 입력단으로 가지되, 토로이달 코어를 인버터(130)의 출력단과 연결된 컨트롤 루프 케이블이 통과하도록 구성된다.
이로 인해, 복수의 방전 스위치 드라이버(120)는 인버터(130)의 출력단과 연결된 컨트롤 루프 케이블을 통해 양극성 펄스를 동시에 입력받아 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다.
도 13에는 방전 스위치 드라이버(120)의 회로도가 도시되어 있으며, 턴 온 동작에 따른 회로 동작도가 도 14에 도시되어 있다. 도 14를 참조하면, 방전 스위치 드라이버(120)는 컨트롤 루프 케이블을 통해 온 펄스에 의해 양의 커런트-루프 전류가 입력되면, Q1는 Dr1, C1, Dr4를 통해 트리거링된다. Q1는 즉각적으로 Dr1, C2, R1을 통해 Z1을 턴 온시키게 되며, Z1이 턴 온됨에 따라 C1이 빠르게 P1 게이트를 충전하여 턴 온될 수 있다.
도 15에는 방전 스위치 드라이버(120)의 턴 오프 모드에 따른 회로 동작도가 예시되어 있다. 도 15를 참조하면, 인버터(130)의 오프 펄스에 의해 음의 커런트-루프 전류가 방전 스위치 드라이버(120)로 입력되면, Z1 게이트는 D2가 도통됨에 따라 방전된다. 음의 커런트-루프 전류는 Dr3, Dr2, C1, Dr6를 통해 Q2를 트리거링한다. Z2의 게이트 전위가 0V가 됨에 따라 Z2가 켜지고 P1 게이트를 방전시킨다. 또한, 오프 펄스의 넓은 펄스 폭은 충분한 시간 동안 C1의 충전을 가능하게 한다. 충전된 C1은 다음 턴 온 동작시 Z1의 게이트를 빠르게 충전하는 역할을 한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 1610에서 인버터 드라이버(140)는 펄스 컨트롤러(150)로부터 포지티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 인버터 드라이버(140)는 딜레이 모드로 동작된다.
인버터 드라이버(140)가 딜레이 모드로 동작됨에 따라 인버터 드라이버(140)는 드라이버 스토리지 커패시터(C1)을 충전시킨다.
단계 1615에서 인버터 드라이버(140)는 펄스 컨트롤러로부터 포지티브 펄스 신호가 입력되고 있는 상태에서 딜레이 모드를 통해 포지티브 펄스 신호의 펄스 폭보다 짧게 S1 게이트 전압을 충전시킨다. 인버터 드라이버(140)는 딜레이 모드를 통해 펄스 컨트롤러의 포지티브 펄스 신호보다 짧게 동시에 충전된 드라이브 스토리지 커패시터(C1)를 이용하여 빠르게 S1 게이트 전압을 충전시킬 수 있다.
단계 1620에서 인버터(130)는 S1 게이트 전압이 빠르게 충전됨에 따라 펄스 컨트롤러로부터 입력되는 포지티브 펄스 신호의 펄스 폭보다 짧은 1마이크로 초 이하의 펄스 폭을 가지는 온 펄스를 출력한다.
단계 1625에서 인버터 드라이버(140)는 펄스 컨트롤러(150)로부터 네거티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 이전 동작 모드(온 펄스 동작 모드)에서 턴 온된 바이패스 스위치(M1, M7)에 의해 S2와 S4 게이트로 흐르는 전류를 그라운드로 바이패스시킨다.
단계 1630에서 인버터 드라이버(140)는 네거티브 펄스 신호의 입력에 따라 상기 턴 온 상태를 유지하던 바이패스 스위치(M1, M7)가 턴 오프됨에 따라 오프 펄스 동작 모드로 동작되어 S2 게이트와 S4 게이트가 충전되며, 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)를 충전시킨다.
단계 1635에서 인버터(130)는 S2 게이트와 S4 게이트의 충전에 따라 오프 펄스를 컨트롤 루프 케이블을 통해 출력한다.
단계 1640에서 인버터 드라이버(140)는 펄스 컨트롤러로부터의 네거티브 펄스 신호가 입력된 이후 바이패스 스위치 중 어느 하나(M1)의 게이트와 소스에 음의 전압이 걸리며 턴 온되어 S2 게이트가 방전되며, 상기 충전된 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)에 의해 S4 게이트가 충전되어 풀 다운 모드로 동작한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 펄스 전원 장치
110: 방전 스위치
120: 방전 스위치 드라이버
130: 인버터
140: 인버터 드라이버
150: 펄스 컨트롤러
110: 방전 스위치
120: 방전 스위치 드라이버
130: 인버터
140: 인버터 드라이버
150: 펄스 컨트롤러
Claims (12)
- 복수의 파워 셀-상기 복수의 파워셀은 각각 방전 스위치를 포함함;
펄스 신호를 출력하는 펄스 컨트롤러;
다중 출력 변압기를 통해 상기 펄스 컨트롤러와 연결되되, 상기 펄스 신호에 따라 양극성 펄스를 출력하는 인버터;
상기 인버터의 출력과 연결되며, 상기 인버터의 양극성 펄스에 따른 전류를 공급하는 컨트롤 루프 케이블; 및
상기 컨트롤 루프 케이블이 통과되도록 구성된 토로이달 코어를 입력단으로 가지며, 제어 대상 파워 셀의 방전 스위치와 연결되며, 상기 인버터에서 출력되는 양극성 펄스에 따른 전류를 입력받아 상기 방전 스위치의 제어를 위한 게이트 신호를 출력하는 복수의 방전 스위치 드라이버를 포함하는 펄스 전원 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 인버터는 S1, S2, S3 및 S4 스위치와 상기 펄스 컨트롤러로부터 입력되는 펄스 신호에 따라 상기 S1, S2, S3 및 S4 스위치를 선택적으로 온(On) 또는 오프(Off)시키는 인버터 드라이버를 포함하되,
상기 인버터 드라이버는, 상기 펄스 컨트롤러의 펄스 신호를 이용하여 상기 펄스 신호보다 짧은 펄스를 생성하도록 상기 S1, S2, S3 및 S4 스위치를 선택적으로 온(On) 또는 오프(Off)시키는 것을 특징으로 하는 펄스 전원 장치.
- 제2 항에 있어서,
상기 인버터 드라이버는,
상기 펄스 컨트롤러로부터 입력되는 포지티브 펄스 신호(positive pulse singal)에 따라 구동되는 딜레이 회로부를 포함하되,
상기 딜레이 회로부는 상기 S1 스위치의 빠른 턴 온을 지원하는 드라이브 스토리지 커패시터(C1)를 포함하며,
상기 드라이브 스토리지 커패시터(C1)는 상기 포지티브 펄스 신호에 따라 상기 딜레이 회로부가 딜레이 모드로 동작됨에 따라 충전되는 것을 특징으로 하는 펄스 전원 장치.
- 제3 항에 있어서,
상기 인버터 드라이버는,
상기 펄스 컨트롤러로부터 포지티브 펄스 신호(positive pulse singal)가 입력되고 있는 상태에서, 상기 딜레이 모드를 통해 상기 포지티브 펄스 신호의 펄스 폭보다 짧은 시간 동안 상기 S1 스위치의 게이트 전압을 충전시키되,
상기 인버터는,
상기 딜레이 모드를 통해 상기 펄스 컨트롤러의 포지티브 펄스 신호보다 짧은 시간 동안 동시에 충전된 상기 드라이브 스토리지 커패시터(C1)를 이용하여 빠르게 상기 S1 스위치의 게이트가 충전됨에 따라 상기 펄스 컨트롤러의 포지티브 펄스 신호보다 짧은 1마이크로초 이하의 온 펄스를 상기 컨트롤 루프 케이블을 통해 상기 복수의 방전 스위치 드라이버로 출력하는 것을 특징으로 하는 펄스 전원 장치.
- 제4 항에 있어서,
상기 인버터 드라이버는, 상기 펄스 컨트롤러로부터 네거티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 상기 S2 스위치의 게이트로 흐르는 전류를 그라운드로 바이패스시키는 제1 바이패스 회로부, 상기 S4 스위치의 게이트로 흐르는 전류를 그라운드로 바이패스시키는 제2 바이패스 회로부를 더 포함하며,
상기 제1 바이패스 회로부는 M1 바이패스 스위치를 포함하고, 상기 제2 바이패스 회로부는 M7 바이패스 스위치를 포함하되,
상기 인버터 드라이버는 상기 펄스 컨트롤러로부터 네거티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 바이 패스 모드로 동작되어 턴 온된 상기 S1 스위치의 게이트와 상기 S3 스위치의 게이트를 방전시키되, 온 펄스 동작 모드에서 턴 온되어 턴 온 상태를 유지하는 상기 M1 바이패스 스위치와 상기 M7 바이패스 스위치에 의해 상기 S2 스위치의 게이트와 상기 S4 스위치의 게이트로 흐르는 전류를 그라운드로 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 펄스 전원 장치.
- 제5 항에 있어서,
상기 인버터 드라이버는,
상기 네거티브 펄스 신호의 입력에 따라 상기 턴 온 상태를 유지하던 상기 M1 바이패스 스위치와 상기 M7 바이패스 스위치가 턴 오프됨에 따라 동작되는 오프 펄스 동작 회로부를 포함하되,
상기 오프 펄스 동작 회로부는 풀 다운 모드에서 상기 S4 스위치의 게이트 전압을 공급하는 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)를 포함하되,
상기 오프 펄스 동작 회로부는,
상기 네거티브 펄스 신호의 입력에 따라 상기 턴 온 상태를 유지하던 상기 M1 바이패스 스위치와 상기 M7 바이패스 스위치가 턴 오프됨에 따라 오프 펄스 동작 모드로 동작되어 상기 S2 스위치의 게이트와 상기 S4 스위치의 게이트가 충전되며, 일정 시간 후에는 상기 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)를 충전시키되,
상기 인버터는 상기 인버터 드라이버의 오프 펄스 동작 모드로의 동작에 따라 오프 펄스에 따른 커런트-루프 전류를 상기 컨트롤 루프 케이블을 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 펄스 전원 장치.
- 제6 항에 있어서,
상기 인버터 드라이버는,
상기 펄스 컨트롤러로부터의 네거티브 펄스 신호가 입력된 이후 상기 M1 바이패스 스위치의 게이트와 소스에 음의 전압이 걸리며 턴 온되어 상기 S2 스위치의 게이트가 방전되며, 상기 충전된 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)에 의해 상기 S4 스위치의 게이트 충전상태를 유지시켜 풀 다운 모드로 동작되는 것을 특징으로 하는 펄스 전원 장치.
- 삭제
- 각각 방전 스위치를 포함하는 복수의 파워 셀이 직렬 연결되며, 상기 방전 스위치와 각각 연결된 방전 스위치 드라이버가 컨트롤 루프 케이블을 통해 인버터의 출력단과 연결된 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법에 있어서- 상기 인버터는 S1 내지 S4 스위치와 상기 S1 내지 S4 스위치를 선택적으로 온(On) 또는 오프(Off) 시키는 인버터 드라이버를 포함함,
상기 인버터 드라이버가 펄스 컨트롤러로부터 포지티브 펄스 신호를 입력받는 단계;
상기 인버터 드라이버가 상기 포지티브 펄스 신호의 입력에 따라 딜레이 회로부를 딜레이 모드로 동작시키되, 상기 딜레이 회로부는 상기 S1 스위치의 빠른 턴 온을 지원하는 드라이브 스토리지 커패시터를 포함하며, 상기 포지티브 펄스 신호에 따라 상기 딜레이 회로부가 상기 딜레이 모드로 동작됨에 따라 상기 드라이브 스토리지 커패시터(C1)을 충전하는 단계;
상기 인버터 드라이버가 상기 딜레이 모드를 통해 상기 포지티브 펄스 신호의 폭보다 짧은 시간 동안 상기 S1 스위치의 게이트 전압을 충전하는 단계; 및
상기 딜레이 모드를 통해 상기 펄스 컨트롤러의 포지티브 펄스 신호보다 짧은 시간 동안 동시에 충전된 상기 드라이브 스토리지 커패시터(C1)를 이용하여 빠르게 상기 S1 스위치의 게이트 전압이 충전됨에 따라 상기 인버터가 상기 펄스 컨트롤러의 포지티브 펄스 신호의 펄스 폭보다 짧은 1마이크로초 이하의 온 펄스를 상기 컨트롤 루프 케이블을 통해 상기 방전 스위치 드라이버로 출력하는 단계를 포함하는 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법.
- 제9 항에 있어서,
상기 인버터 드라이버는 상기 S2 스위치의 게이트로 흐르는 전류를 그라운드로 바이패스시키는 제1 바이패스 회로부, 상기 S4 스위치의 게이트로 흐르는 전류를 그라운드로 바이패스시키는 제2 바이패스 회로부를 더 포함하며, 상기 제1 바이패스 회로부는 M1 바이패스 스위치를 포함하고, 상기 제2 바이패스 회로부는 M7 바이패스 스위치를 포함하되,
상기 인버터 드라이버가 상기 펄스 컨트롤러로부터 네거티브 펄스 신호가 입력됨에 따라 상기 제1 바이패스 회로부와 상기 제2 바이패스 회로부를 동작시켜 바이패스 모드로 동작되어 턴 온된 상기 S1 스위치의 게이트와 상기 S3 스위치의 게이트를 방전시키되, 온 펄스 동작 모드에서 턴 온되어 턴 온 상태를 유지하는 상기 M1 바이패스 스위치와 상기 M7 바이패스 스위치에 의해 상기 S2 스위치의 게이트와 상기 S4 스위치의 게이트로 흐르는 전류를 그라운드로 바이패스시키는 단계를 더 포함하는 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법.
- 제10 항에 있어서,
상기 인버터 드라이버가 상기 펄스 컨트롤러로부터의 네거티브 펄스 신호의 입력에 따라 상기 턴 온 상태를 유지하던 M1 바이패스 스위치와 M7 바이패스 스위치가 턴 오프됨에 따라 오프 펄스 동작 회로부를 동작시켜 오프 펄스 동작 모드로 동작함에 따라 상기 S2 스위치의 게이트와 상기 S4 스위치의 게이트가 충전되며, 상기 오프 펄스 동작 모드로 동작한 후 일정 시간 후에는 풀 다운 모드에서 상기 S4 스위치의 게이트 전압을 공급하는 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)를 충전시키는 단계; 및
상기 인버터가 상기 인버터 드라이버의 오프 펄스 동작 모드로의 동작에 따라 오프 펄스에 따른 커런트-루프 전류를 상기 컨트롤 루프 케이블을 통해 출력하는 단계를 더 포함하는 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법.
- 제11 항에 있어서,
상기 인버터 드라이버가 상기 펄스 컨트롤러로부터의 네거티브 펄스 신호가 입력된 이후 상기 M1 바이패스 스위치의 게이트와 소스에 음의 전압이 걸리며 턴 온되어 상기 S2 스위치의 게이트가 방전되며, 상기 충전된 풀 다운 모드용 드라이버 저장 커패시터(C4)에 의해 상기 S4 스위치의 게이트의 충전상태를 유지시켜 풀 다운 모드로 동작하는 단계를 더 포함하는 펄스 전원 장치의 고속 게이트 제어 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210046218A KR102573440B1 (ko) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020210046218A KR102573440B1 (ko) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법 |
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Citations (2)
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Patent Citations (2)
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