KR20000014874U - Gate driver for brake chopper - Google Patents
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Abstract
본 고안의 브레이크 쵸퍼용 게이트 드라이버는, 인버터 제어전원의 고장 또는 차단을 감시하는 제어전원 감시부(7)와, 일시적인 인버터의 제어전원 고장에서도 브레이크 쵸퍼(1)를 작동시킬 수 있도록 일정한 크기의 제어신호 펄스폭을 출력하는 트리거부(8), 상기 제어전원 감시부(7)의 제어전원(9)이 고장 또는 차단시라도 일정시간 게이트 드라이버를 동작상태로 유지하기 위한 전원을 보유하기 위한 충전 캐패시터(CC1)와, 교류전원을 정류하고 상기 충전 캐패시터(CC1)의 보유전원이 게이트 드라이버가 아닌 다른 방향으로 손실되지 않도록 방지하기 위한 다이오드(D0), 상기 충전 캐패시터(CC1)의 보유전원이 일정전압 이하가 되면 게이트 드라이버에 전원을 인가하지 못하도록 하여 낮은 전압에서 게이트 드라이버가 오동작하는 것을 방지하기 위한 제너다이오드 및 콘덴서(CO)로 이루어진 전원부(10) 및, 상기 제어전원 감시부(7)에서 제어전원(9) 고장 또는 차단을 인식할 경우, 상기 트리거부(8)의 스위치(SW1)와 연결된 집적회로(IC3)를 통해 동작하도록 구성된 게이트 드라이버부(6)로 구성된다.The gate driver for the brake chopper according to the present invention has a control power monitoring unit (7) for monitoring a failure or interruption of the inverter control power supply and a control of a constant size so that the brake chopper (1) can be operated even in the event of a temporary failure of the control power supply of the inverter. A charging capacitor for holding power for holding the gate driver in an operation state for a predetermined time even when the trigger unit 8 for outputting the signal pulse width and the control power source 9 of the control power supply monitoring unit 7 fail or shut off. CC1, a diode D0 for rectifying the AC power and preventing the holding power of the charging capacitor CC1 from being lost in a direction other than the gate driver, and the holding power of the charging capacitor CC1 is a constant voltage. Zener prevents the gate driver from malfunctioning at low voltages by preventing power from being applied to the gate driver. When the control unit 9 recognizes a failure or interruption of the control unit 9, the integrated unit connected to the switch SW1 of the trigger unit 8. It consists of a gate driver part 6 configured to operate via the circuit IC3.
따라서, 본 고안은 인버터 시스템의 신뢰성을 향상시키고, 고압에 대한 위험성을 감소시켜 보다 강화된 안전성을 확보할 수 있다.Therefore, the present invention can improve the reliability of the inverter system, reduce the risk of high pressure, and can ensure enhanced safety.
Description
본 고안은 브레이크 쵸퍼용 게이트 드라이버에 관한 것으로, 특히 인버터 시스템의 신뢰성 및 안전성을 강화시키기 위한 브레이크 쵸퍼용 절연게이트 바이폴라 트랜지스터 게이트 드라이버에 관한 것이다.The present invention relates to a gate driver for a brake chopper, and more particularly to an insulated gate bipolar transistor gate driver for a brake chopper for enhancing the reliability and safety of the inverter system.
도 1은 일반적인 전동차의 인버터 주회로도를 나타낸 것으로, 대전력 반도체소자인 절연게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용한 브레이크 쵸퍼(BCH(Brake Chopper): 1)와, 브레이크 쵸퍼용 방전저항(2), 역전압 제어용 다이오드로 형성된 브레이크 쵸퍼장치(3) 및 필터 캐패시터(4)를 갖춘다.1 illustrates an inverter main circuit diagram of a general electric vehicle, and includes a brake chopper (BCH) 1 using an insulated gate bipolar transistor (IGBT), which is a high-power semiconductor device, and a discharge resistor for the brake chopper. (2), a brake chopper device (3) and a filter capacitor (4) formed of a reverse voltage control diode are provided.
상기와 같이 구성된 인버터 주회로는 필터 캐패시터(4)의 양단에 걸리는 전압이 정상전압(예컨대, DC 1500V)보다 규정치 이상(예컨대, 약 DC 2000V)이 되면, 인버터의 제어기에서 브레이크 쵸퍼용 IGBT를 구동하는 게이트 드라이버(도 3 참조)에 제어신호를 출력하여 전압을 안정화시키도록 하고, 또한 인버터가 브레이크(회생)로 작동할 때 선로의 가선에 문제가 발생하여 회생전류를 수용하지 못할 경우에 일정 시간동안 회생전류를 소모하여 인버터가 브레이크 기능을 할 수 있도록 한다(그 외 구성 및 상세한 설명은 생략).The inverter main circuit configured as described above drives the IGBT for the brake chopper in the controller of the inverter when the voltage across the filter capacitor 4 becomes more than the prescribed value (for example, about DC 2000V) than the normal voltage (for example, DC 1500V). The control signal is output to the gate driver (see FIG. 3) to stabilize the voltage. Also, when the inverter operates as a brake (regenerative), a problem occurs in the line of the line and cannot receive the regenerative current. It consumes regenerative current while the inverter is able to brake (other components and details are omitted).
도 3의 (a)와 (b)는 종래의 일반적인 IGBT 게이트 드라이버부와 전원부를 간략하게 나타낸 것으로, 이는 브레이크 쵸퍼용 IGBT 게이트 드라이버로 사용된다.3 (a) and 3 (b) briefly illustrate a conventional general IGBT gate driver and a power supply, which are used as IGBT gate drivers for brake choppers.
이러한 종래의 브레이크 쵸퍼용 게이트 드라이버의 동작은 인버터의 제어전원(예컨대, DC 100V)이 안정적일 경우에는 게이트 드라이버에 정상적인 제어신호를 출력하기 때문에 문제가 없지만, 제어전원이 고장나거나 또는 차단되었을 경우에는 도 1에 도시한 인버터 주회로의 필터 캐패시터(4) 양단에 걸리는 정상전압을 제어할 능력을 상실하게 된다.The operation of the conventional gate driver for the brake chopper is not a problem because the normal control signal is output to the gate driver when the inverter's control power supply (for example, DC 100V) is stable, but when the control power supply is broken or shut off. The ability to control the steady voltage across the filter capacitor 4 of the inverter main circuit shown in FIG. 1 is lost.
특히, 전동차를 점검하기 위해 인버터의 제어전원을 차단해도 필터 캐패시터(4)의 양단에 걸려 있는 DC 1500V의 고압은 그대로 남아있게 된다.In particular, even if the control power supply of the inverter is cut off to check the electric vehicle, the high pressure of DC 1500V across the filter capacitor 4 remains.
따라서, 시스템의 안전을 위해 도 1에 도시한 바와 같이, 방전저항(5)을 취부한 경우에 있어서도 방전저항(5)을 작게 설정하면 방전시간을 단축할 수는 있지만, 평상시에 전력소모가 많아 방전저항을 작게 할 수 없기 때문에, 통상 약 5분간의 방전시간이 필요할 정도로 설정되어 고장 점검이나 수리시에 대단히 위험한 상태로 된다는 문제점을 갖고 있다(도 4 참조).Therefore, for the safety of the system, as shown in FIG. 1, even when the discharge resistor 5 is mounted, setting the discharge resistor 5 small can shorten the discharge time, but it usually consumes a lot of power. Since the discharge resistance cannot be made small, a discharge time of about 5 minutes is usually set so as to be necessary, and thus there is a problem that it becomes a very dangerous state at the time of failure inspection or repair (see Fig. 4).
본 고안은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 인버터의 제어전원이 고장 및 차단시에도 필터 캐패시터의 양단에 걸리는 고압을 즉시 방전시킴으로써, 안전성을 강화시킨 브레이크 쵸퍼용 IGBT 게이트 드라이버를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and the object of the present invention is to provide an IGBT gate driver for a brake chopper, which enhances safety by immediately discharging a high pressure applied to both ends of the filter capacitor even when the inverter control power fails or shuts down. There is this.
도 1은 일반적인 전동차용 인버터를 나타낸 주회로도,1 is a main circuit diagram showing a typical electric vehicle inverter,
도 2는 본 고안의 브레이크 쵸퍼용 IGBT 게이트 드라이버를 나타낸 회로도,2 is a circuit diagram showing an IGBT gate driver for a brake chopper according to the present invention;
도 3은 종래 브레이크 쵸퍼용 IGBT 게이트 드라이버를 나타낸 회로도,3 is a circuit diagram showing a conventional IGBT gate driver for a brake chopper;
도 4는 종래 브레이크 쵸퍼용 IGBT 게이트 드라이버를 사용한 경우의 브레이크 쵸퍼 제어상태와 필터 캐패시터 전압을 나타낸 도면,4 is a diagram illustrating a brake chopper control state and a filter capacitor voltage when a conventional IGBT gate driver for a brake chopper is used.
도 5는 본 고안의 브레이크 쵸퍼용 IGBT 게이트 드라이버를 사용한 경우의 브레이크 쵸퍼 제어상태와 필터 캐패시터 전압을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a brake chopper control state and a filter capacitor voltage when the IGBT gate driver for a brake chopper of the present invention is used.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 --- 브레이크 쵸퍼, 2 --- 브레이크 쵸퍼용 방전저항,1 --- brake chopper, 2 --- discharge resistor for brake chopper,
3 --- 브레이크 쵸퍼장치, 4 --- 필터 캐패시터,3 --- brake chopper, 4 --- filter capacitor,
5 --- 방전저항, 6 --- 게이트 드라이버부,5 --- discharge resistance, 6 --- gate driver section,
7 --- 제어전원 감시부, 8 --- 트리거부,7 --- control power monitor, 8 --- trigger,
9 --- 제어전원, 10 --- 전원부,9 --- control power, 10 --- power supply,
C0,C1 --- 콘덴서, CC1 --- 충전 캐패시터,C0, C1 --- condenser, CC1 --- charging capacitor,
IC1,IC2,IC3 --- 집적회로, PC1 --- 포토 커플러,IC1, IC2, IC3 --- integrated circuit, PC1 --- photo coupler,
R1,R2,R3,R4,R5 --- 저항, SW1 --- 스위치,R1, R2, R3, R4, R5 --- resistor, SW1 --- switch,
ZD1 --- 제너다이오드.ZD1 --- Zener Diode.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 브레이크 쵸퍼용 게이트 드라이버는, DC 100V의 제어전원(9)과, 전원 감시를 위한 집적회로(IC1), 저항(R1,R2,R3,R4,R5), 콘덴서(C1) 및 포토 커플러(PC1)로 이루어지면서 인버터 제어전원의 고장 또는 차단을 감시하는 제어전원 감시부(7)와; 집적회로(IC3)와 연결된 스위치(SW1)와, 이 스위치(SW1) 및 상기 제어전원 감시부(7)와 연결된 집적회로(IC2), 저항(R6) 및 콘덴서(C2)로 이루어지면서 일시적인 인버터의 제어전원 고장에서도 브레이크 쵸퍼(1)를 작동시킬 수 있도록 일정한 크기의 제어신호 펄스폭을 출력하는 트리거부(8); 상기 제어전원 감시부(7)의 제어전원(9)이 고장 또는 차단시라도 일정시간 게이트 드라이버를 동작상태로 유지하기 위한 전원을 보유하기 위한 충전 캐패시터(CC1)와, 교류전원을 정류하고 상기 충전 캐패시터(CC1)의 보유전원이 게이트 드라이버가 아닌 다른 방향으로 손실되지 않도록 방지하기 위한 다이오드(D0), 상기 충전 캐패시터(CC1)의 보유전원이 일정전압 이하가 되면 게이트 드라이버에 전원을 인가하지 못하도록 하여 낮은 전압에서 게이트 드라이버가 오동작하는 것을 방지하기 위한 제너다이오드 및 콘덴서(CO)로 이루어진 전원부(10) 및; 상기 제어전원 감시부(7)에서 제어전원(9) 고장 또는 차단을 인식할 경우, 상기 트리거부(8)의 스위치(SW1)와 연결된 집적회로(IC3)를 통해 동작하도록 구성된 게이트 드라이버부(6)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.The brake driver gate driver of the present invention for achieving the above object is a control power supply 9 of DC 100V, integrated circuit (IC1) for monitoring the power supply, resistors (R1, R2, R3, R4, R5). A control power monitoring unit (7) consisting of a capacitor (C1) and a photo coupler (PC1) for monitoring the failure or interruption of the inverter control power; The switch SW1 connected to the integrated circuit IC3, the integrated circuit IC2, the resistor R6, and the capacitor C2 connected to the switch SW1 and the control power supply monitoring unit 7, A trigger unit 8 for outputting a control signal pulse width of a predetermined size so that the brake chopper 1 can be operated even in a control power failure; Even when the control power supply 9 of the control power monitoring unit 7 fails or shuts down, the charging capacitor CC1 for holding power for maintaining the gate driver in an operation state for a predetermined time, and the AC power are rectified and charged. The diode D0 for preventing the holding power of the capacitor CC1 from being lost in a direction other than the gate driver, and when the holding power of the charging capacitor CC1 is lower than or equal to a predetermined voltage, prevents power to be applied to the gate driver. A power supply unit 10 including a zener diode and a capacitor (CO) for preventing the gate driver from malfunctioning at a low voltage; When the control power monitoring unit 7 recognizes a failure or interruption of the control power source 9, the gate driver unit 6 configured to operate through the integrated circuit IC3 connected to the switch SW1 of the trigger unit 8. It is characterized by comprising a).
따라서, 상기와 같이 구성된 브레이크 쵸퍼용 게이트 드라이버는 인버터 시스템의 신뢰성 및 안정성을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, the gate driver for the brake chopper configured as described above can further improve the reliability and stability of the inverter system.
(실시예)(Example)
이하, 본 고안의 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 고안의 브레이크 쵸퍼용 IGBT 게이트 드라이버를 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram showing an IGBT gate driver for a brake chopper according to the present invention.
도 2의 (a)에 도시한 게이트 드라이버부(6)는 기존방식 또는 보다 개선된 방식을 채택하여 사용할 수도 있다. 따라서, 도 2의 (a)에 도시한 게이트 드라이버부(6)는 제어전원 감시부(7)에서 제어전원(9) 고장 또는 차단을 인식할 경우, 트리거부(8)의 스위치(SW1)와 연결된 집적회로(IC3)를 통해 동작하도록 구성된다(그 외, 게이트 드라이버부의 구성요소는 종래 구성요소와 일부 동일하기 때문에 설명은 생략한다).The gate driver 6 shown in FIG. 2A may adopt an existing method or an improved method. Therefore, when the control power source monitoring unit 7 recognizes the failure or interruption of the control power source 9, the gate driver unit 6 shown in FIG. 2 (a) is connected to the switch SW1 of the trigger unit 8. It is configured to operate through the connected integrated circuit IC3 (in addition, since the components of the gate driver part are the same as those of the conventional components, the description is omitted).
상기 제어전원 감시부(7)는 인버터 제어전원의 고장 또는 차단을 감시하는 회로로 DC 100V의 제어전원(9)과, 전원 감시를 위한 집적회로(IC1), 저항(R1, R2, R3, R4, R5), 콘덴서(C1) 및 포토 커플러(PC1)로 이루어져 있다.The control power monitoring unit 7 is a circuit for monitoring the failure or interruption of the inverter control power supply, a control power supply 9 of DC 100V, an integrated circuit IC1 for monitoring power supply, and resistors R1, R2, R3, and R4. , R5), a condenser C1, and a photo coupler PC1.
상기 게이트 드라이버부(6)의 집적회로(IC3)와 연결된 스위치(SW1)와, 이 스위치(SW1) 및 제어전원 감시부(7)와 연결된 집적회로(IC2), 저항(R6) 및 콘덴서(C2)로 이루어진 트리거부(8)는, 일시적인 인버터의 제어전원 고장에서도 브레이크 쵸퍼를 작동시킬 수 있도록 일정한 크기의 제어신호 펄스폭을 출력한다.A switch SW1 connected to the integrated circuit IC3 of the gate driver unit 6, an integrated circuit IC2, a resistor R6, and a capacitor C2 connected to the switch SW1 and the control power supply monitoring unit 7. The trigger unit 8, which is composed of the < RTI ID = 0.0 > 8, < / RTI >
또한, 상기 트리거부(8)는 사용되는 시스템의 상황에 따라 사용되지 않을 수도 있는데, 이 경우는 상기 게이트 드라이버부(6)와 집적회로(IC2)와 연결된 스위치(SW1)를 사용하여 제어전원 감시부(7)의 출력을 그대로 받도록 한다.In addition, the trigger unit 8 may not be used depending on the situation of the system used. In this case, the control power is monitored by using the switch SW1 connected to the gate driver unit 6 and the integrated circuit IC2. Receive the output of the unit 7 as it is.
더욱이, 상기 트리거부(8)는 제어전원 감시부(7)에서 제어전원(9) 고장 또는 차단을 인식하면, 게이트 드라이버부(6)의 집적회로(IC3)를 통해 게이트 드라이버부(6)가 동작하여 브레이크 쵸파용 IGBT를 턴온 시킨다. 따라서, 브레이크 쵸퍼용 IGBT를 턴온 시킴으로써, 도 1에 도시한 바와 같이 고압부의 필터 캐패시터(4) 양단에 걸려 있는 DC 1500V의 고압은 방전저항(2)을 통해 곧바로 방전된다.In addition, when the trigger unit 8 recognizes the failure or interruption of the control power source 9 by the control power source monitoring unit 7, the gate driver unit 6 is connected to the integrated circuit IC3 of the gate driver unit 6. Operation to turn on the brake chopper IGBT. Therefore, by turning on the brake chopper IGBT, as shown in FIG. 1, the high voltage of DC 1500V across the filter capacitor 4 of the high voltage part is discharged immediately through the discharge resistor 2. As shown in FIG.
도 2의 (b)에 도시한 전원부(10)는 제어전원 감시부(7)의 제어전원(9)이 고장 또는 차단시라도 일정시간 게이트 드라이버를 동작상태로 유지하기 위한 전원을 보유하기 위한 충전 캐패시터(CC1)와, 교류전원을 정류하고 충전 캐패시터(CC1)의 보유전원이 게이트 드라이버가 아닌 다른 방향으로 손실되지 않도록 방지하기 위한 다이오드(D0), 상기 충전 캐패시터(CC1)의 보유전원이 일정전압(예컨대, 13.5V) 이하가 되면 게이트 드라이버에 전원을 인가하지 못하도록 하여 낮은 전압에서 게이트 드라이버가 오동작하는 것을 방지하기 위한 제너다이오드(ZD1) 및 콘덴서(CO)로 구성된다.The power supply unit 10 shown in FIG. 2B is charged to hold power for maintaining the gate driver in an operation state for a predetermined time even when the control power supply 9 of the control power supply monitoring unit 7 fails or shuts off. The capacitor D0 and the diode D0 for rectifying the AC power and preventing the holding power of the charging capacitor CC1 from being lost in a direction other than the gate driver, and the holding power of the charging capacitor CC1 have a constant voltage. (For example, 13.5V or less), a zener diode ZD1 and a capacitor CO are provided to prevent the gate driver from malfunctioning at a low voltage by preventing power supply to the gate driver.
도 4는 상술한 바와 같은 기능을 갖지 않은 종래 브레이크 쵸퍼용 IGBT 게이트 드라이버를 사용한 경우의 브레이크 쵸퍼 제어상태와 필터 캐패시터 전압을 나타낸 도면이다.Fig. 4 is a diagram showing a brake chopper control state and a filter capacitor voltage when a conventional IGBT gate driver for a brake chopper is used which does not have the functions described above.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 인버터 제어전원이 DC 100V로 정상적인 상태에서는 브레이크 쵸퍼(1)도 제어가능 상태로 문제가 없지만, (b)에 도시한 바와 같이 인버터 제어전원이 차단(OV)으로 되면 브레이크 쵸퍼(1)는 제어불가능 상태로 된다. 따라서, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이 고압부의 필터 캐패시터(4) 전압은 DC 1500V에서 서서히 방전하기 시작하여 약 5분정도의 방전시간이 필요하게 되어 이 시간동안 위험한 상태가 된다.As shown in Fig. 4A, the brake chopper 1 is also in a controllable state when the inverter control power supply is DC 100V, but the inverter control power supply is cut off as shown in (b). OV), the brake chopper 1 is in an uncontrollable state. Therefore, as shown in FIG. 4C, the voltage of the filter capacitor 4 of the high voltage portion gradually starts to discharge at DC 1500V, and a discharge time of about 5 minutes is required, which is a dangerous state during this time.
또한, 도 5는 본 고안의 브레이크 쵸퍼용 IGBT 게이트 드라이버를 사용한 경우의 브레이크 쵸퍼 제어상태와 필터 캐패시터 전압을 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing the brake chopper control state and the filter capacitor voltage when the IGBT gate driver for the brake chopper of the present invention is used.
도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 인버터 제어전원이 DC 100V로 정상상태일 경우에는 브레이크 쵸퍼(1)로 제어가능 상태로 문제되지 않고, (b)에 도시한 바와 같이 인버터 전원 DC 100V가 차단되어도 브레이크 쵸퍼(1)를 동작시켜 고압부의 필터 캐패시터(4)에 걸려 있는 DC 1500V를 순간적으로 방전(도 5의 (c))시키는 동안은 브레이크 쵸퍼(1)를 제어가능 상태로 유지할 수 있게 된다.As shown in FIG. 5A, when the inverter control power supply is in the normal state at DC 100V, the brake chopper 1 is not in a controllable state, and as shown in (b), the inverter power supply DC 100V. The brake chopper 1 can be kept in a controllable state while the brake chopper 1 is operated even when the power supply is shut off, thereby temporarily discharging the DC 1500V applied to the filter capacitor 4 of the high voltage part (FIG. 5C). Will be.
이상 설명한 바와 같이, 본 고안은 인버터 시스템의 신뢰성을 향상시키고, 고압에 대한 위험성을 감소시켜 보다 강화된 안전성을 확보할 수 있다.As described above, the present invention can improve the reliability of the inverter system, reduce the risk of high pressure can ensure more enhanced safety.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2019980028248U KR20000014874U (en) | 1998-12-31 | 1998-12-31 | Gate driver for brake chopper |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR2019980028248U KR20000014874U (en) | 1998-12-31 | 1998-12-31 | Gate driver for brake chopper |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20000014874U true KR20000014874U (en) | 2000-07-25 |
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Family Applications (1)
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| KR2019980028248U KR20000014874U (en) | 1998-12-31 | 1998-12-31 | Gate driver for brake chopper |
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|---|---|
| KR (1) | KR20000014874U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9806709B2 (en) | 2015-04-14 | 2017-10-31 | Lsis Co., Ltd. | Gate driver for driving inverter |
-
1998
- 1998-12-31 KR KR2019980028248U patent/KR20000014874U/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9806709B2 (en) | 2015-04-14 | 2017-10-31 | Lsis Co., Ltd. | Gate driver for driving inverter |
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