KR200144600Y1 - 과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로 - Google Patents

Abstract

이 고안은 과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로에 관한 것으로서, 입력되는 전압을 스위칭하는 모스 트랜지스터에 흐르는 전류를 감지하는 저항을 구비하고, 이 저항에 의해 감지된 전류가 과전류일 때, 이 전류에 따라 스위칭되는 바이폴라 트랜지스터의 베이스에 과전류가 인가되도록 구성하여 바이폴라 트랜지스터를 턴-온시키고, 바이폴라 트랜지스터가 턴-온되며 펄스폭 변조용 집적소자의 출력 펄스를 그라운드로 패스시키도록 함으로써, 과전류가 입력되더라도, 구성회로를 보호하도록 하였다. 이 고안은 모든 스위칭 모드 파워 써플라이에 적용 가능하다.

Description

과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로

제1도는 종래의 게이트 구동회로도.

제2도는 과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 펄스폭 변조용 집적소자 20 : 과전류 보호부

Vin : 입력전압 Vcc : 정전압

Q1 : 모스 트랜지스터 Q2~Q4 : 바이폴라 트랜지스터

R1~R5 : 저항

이 고안은 과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펄스폭 변조용 집적소자로부터 구동 펄스를 인가받아 모스 트랜지스터를 구동시키는 게이트 구동회로에 있어서, 모스 트랜지스터를 통하여 흐르는 전류를 감지하는 저항과, 저항에 의해 감지된 전류의 크기에 따라 스위칭되어 펄스폭 변조용 집적소자의 출력 펄스를 제어하는 바이폴라 트랜지스터로 이루어진 과전류 보호부를 구비하여 저항에 의해 감지된 전류의 크기가 일정한 크기 이상의 과전류일 때 펄스폭 변조용 집적소자의 출력 펄스를 차단하도록 한 과전류 보호회로를 구비하는 게이트 구동회로에 관한 것이다.

종래의 게이트 구동회로에 대하여 제1도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 종래의 게이트 구동회로도로서, 출력 펄스의 시간폭을 변조하여 입력전압(Vin)의 량을 제어하는 펄스폭변조기(10)와, 펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력 펄스를 베이스로 인가받아 펄스폭 변조용 집적소자(10)의 출력 펄스에 따라 상호교차되어 온-오프되는 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2) 및 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)와, NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2) 및 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 스위칭 동작에 따라 정전압원으로부터 인가된 정전압(Vcc)을 분압하는 두 개의 분압용 저항(R1,R2)과, 두 개의 분압용저항(R1,R2)에 의해 분압된 전압을 게이트로 인가받아 스위칭되어 입력전압(Vin)을 제어하는 모스 트랜지스터(Q1)로 구성되어 있다.

이상에서와 같은 회로를 참조하여 동작을 설명하면 다음과 같다.

펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력 펄스가 하이 상태이면, 이 신호는 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)와 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스에 동시 인가된다. 하이신호를 인가받은 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)는 턴-온되고, 하이신호를 인가받은 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 오프 상태를 유지한다. 따라서, 정전압(Vcc)은 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)를 통하여 분압용 저항(R1,R2)에 인가되어 후단의 모스 트랜지스터(Q1)를 턴-온시키기 위한 게이트 전압만큼 분압된다. 분압된 전압은 모스 트랜지스터(Q1)의 게이트에 인가되어 모스 트랜지스터(Q1)를 턴-온 시킨다. 따라서, 입력전압(Vin)은 정상적으로 공급된다.

한편, 펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력 펄스가 로우 상태이면, 이 신호는 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)와 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스에 동시 인가된다. 로우신호를 인가받은 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)는 턴-오프되고, 로우신호를 인가받은 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 턴-온된다. 따라서, 모스 트랜지스터(Q1)의 게이트에 인가되어 있던 전압은 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)를 통하여 그라운드로 패스되어 모스 트랜지스터(Q1)를 턴-오프시킨다. 따라서, 입력전압(Vin)은 차단된다.

이러한 게이트 구동회로는 두 개의 바이폴라 트랜지스터(Q2,Q3)의 작용으로 인하여 모스 트랜지스터(Q1)의 스위칭 속도가 매우 빠른 이점이 있지만, 입력전압(Vin)이 과전압인 경우 모스 트랜지스터(Q1)에는 과전류가 인가되어 모스 트랜지스터(Q1)가 파괴되는 문제점이 있었다.

이 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이 고안의 목적은 과전류가 흐르면 이를 감지하여 펄스폭변조용 집적소자의 출력단에 연결되어 있는 스위칭용 바이폴라 트랜지스터를 턴-온시켜 펄스폭변조용 집적소자의 출력 펄스를 그라운드로 패스시킴으로써, 모스 트랜지스터를 턴-오프시켜 입력전압을 차단하여 회로를 보호하도록 한 과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 고안에 따른 과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로의 특징은, 모스 트랜지스터에 흐르는 전류량을 감지하는 감지용 저항과; 상기 감지용 저항에 의해 검출된 전류에 따른 전압을 검출하는 검출용 저항과; 상기 검출용 저항을 통하여 검출된 전압에 의해 스위칭되어 펄스폭변조용 집적소자의 출력 펄스를 스위칭하는 바이폴라 트랜지스터와; 상기 바이폴라 트랜지스터의 턴-온 상태를일정 시간동안 유지시키는 래치용 저항으로 구성된 점에 있다.

이하, 이 고안에 따른 과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 이 고안에 따른 과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로도이다.

제2도를 보면, 출력 펄스의 시간폭을 변조하여 입력전압(Vin)의 량을 제어하는 펄스폭 변조기(10)와, 펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력 펄스를 베이스로 인가받아 펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력 펄스에 따라 상호 교차되어 온-오프되는 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2) 및 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)와, NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2) 및 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 스위칭 동작에 따라 정전압원으로부터 인가된 정전압(Vcc)을 분압하는 두 개의 분압용 저항(R1,R2)과, 두 개의 분압용저항(R1,R2)에 의해 분압된 전압을 게이트로 인가받아 스위칭되어 입력전압(Vin)을 제어하는 모스 트랜지스터(Q1)로 구성되어 있다.

또한 모스 트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류량을 감지하는 감지용저항(R5)과, 감지용 저항(R5)을 통하여 감지된 전류를 인가받아 전압을 검출하는 검출용 저항(R3)과, 검출용저항(R3)에 의해 검출된 전압을 베이스로 인가받아 스위칭되어 펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력 펄스를 그라운드로 패스시키는 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)와, 펄스폭변조용 집적소자(10)에서 출력되는 펄스를 인가받아 일정시간동안 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)를 통하여 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q4)의 베이스에 공급함으로써 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q4)의 턴-온 상태를 일정시간 동안 유지시키는 래치용 저항(R4)으로 구성되어 있다.

이상에서와 같은 회로를 참조하여 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저 펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력 펄스가 로우상태이면, 이 신호는 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)와 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스에 동시 인가된다. 로우신호를 인가받은 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)는 턴-오프되고, 로우신호를 인가받은 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 턴-온된다. 따라서, 모스 트랜지스터(Q1)의 게이트에 인가되어 있는 전압은 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)를 통하여 그라운드로 패스되어 모스 트랜지스터(Q1)을 턴-오프시킨다. 따라서, 입력전압(Vin)은 차단된다.

다음으로, 펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력 펄스가 하이 상태이면, 이 신호는 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)와 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스에 및 NPN형 바이폴라 트랜지트스터(Q4)의 에미터에 동시 인가된다. 하이신호를 인가받은 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)는 턴-온되고, 하이신호를 인가받은 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 오프 상태를 유지한다. 따라서, 정전압(Vcc)은 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)를 통하여 분압용 저항(R1,R2)에 인가되어 후단의 모스 트랜지스터(Q1)를 턴-온시키기 위한 게이트 전압만큼 분압된다. 분압된 전압은 모스 트랜지스터(Q1)의 게이트에 인가되어 모스 트랜지스터(Q1)를 턴-온 시킨다.

모스 트랜지스터(Q1)가 턴-온되면, 입력전압(Vin)은 모스 트랜지스터(Q1)를 통하여 저항(R5)에 인가되는데, 이때 저항(R5)에 의하여 모스 트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류량이 감지된다.

여기서, 저항(R5)에 의해 감지된 전류가 정상적인 크기의 전류이면, 이 전류는 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q4)를 턴-온시키지 못하여 회로는 계속 동작되고, 입력전압(Vin)은 정상적으로 공급된다.

만약 저항(R5)에 의해 감지된 전류가 정상적인 크기보다 큰 과전류이면, 이 전류는 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q4)를 턴-온시켜, NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)와 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스에 동시 인가되었던 펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력 펄스가 모두 그라운드로 패스된다.

따라서, NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q2)는 턴-오프되고, PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 턴-온되어 모스트랜지스터(Q1)의 게이트에 인가되어 있던 전압을 그라운드로 패스시켜 모스 트랜지스터(Q1)를 턴-오프시킨다. 따라서, 입력전압(Vin)은 차단된다.

한편 펄스폭변조용 집적소자(10)의 출력은 래치용 저항(R4)에 의해 검출되어, 턴-온되어 있는 PNP형 바이폴라 트랜지스터(Q3)를 통하여 NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q4)의 베이스에 인가된다. 따라서, NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q4)는 일정 시간동안 턴-온 상태를 유지하게 된다. NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q4)의 턴-온 유지 시간 즉, 래치 시간은 래치용 저항(R4)의 크기에 따라 결정된다.

이상에서와 같이 이 고안에 따른 과전류 보호회로를 구비하는 게이트 구동회로에 의하면, 입력전압을 스위칭하는 모스 트랜지스터를 통하여 흐르는 전류량을 감지하는 저항을 구비하고, 이 저항에 의해 감지된 전류량에 따라 스위칭되는 바이폴라 트랜지스터를 구비함으로써, 모스 트랜지스터를 통하여 흐르는 전류가 과전류일 때, 바이폴라 트랜지스터가 턴-온되어 펄스폭변조용 집적소자의 출력을 그라운드로 패스시키고, 일정시간동안 바이폴라 트랜지스터의 턴-온 상태를 유지시킴으로써 과전류를 완전 차단하도록 하여 과전류에 의한 회로의 파괴를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 출력 펄스의 시간폭을 변조하여 입력전압의 량을 제어하는 펄스폭변조용 집적소자와, 상기 펄스폭 변조용 집적소자의 출력 펄스를 베이스 단자에 입력받아 상기 펄스폭변조용 집적소자의 출력 펄스에 따라 상호 교차되어 온/오프되는 NPN형 바이폴라 트랜지스터 및 PNP형 바이폴라 트랜지스터와, 상기 NPN형 바이폴라 트랜지스터 및 PNP형 바이폴라 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 정전압원으로부터 인가되는 정전압원을 분압하는 두 개의 분압용 저항과, 상기 두 개의 분압용 저항에 의해 분압된 전압을 게이트로 인가받아 스위칭되어 입력전압을 제어하는 모스 트랜지스터를 구비하는 게이트 구동 회로에 있어서; 상기 모스 트랜지스터의 소오스 단자와 접지단 사이에 연결되어 상기 모스 트랜지스터의 온동작시 흐르는 전류의 량을 감지하는 감지용 저항과; 상기 PNP형 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터 단자와 상기 모스 트랜지스터의 소오스 단자에 연결되며 상기 감지용 저항에 의해 검출된 전류에 따른 전압을 검출하는 검출용 저항과; 상기 NPN형 바이폴라 트랜지스터 및 PNP형 바이폴라 트랜지스터의 공통베이스 단자에 콜렉커 단자가 연결되고 상기 PNP형 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터 단자에 베이스 단자가 연결되어 상기 검출용 저항을 통하여 검출된 전압에 의해 스위칭되므로써 펄스폭변조용 집적소자의 출력 펄스를 스위칭 하는 바이폴라 트랜지스터; 및 상기 NPN형 바이폴라 트랜지스터 및 PNP형 바이폴라 트랜지스터의 공통 에미터 단자와 상기 펄스폭변조용 집적소자의 출력단자와 연결되어 상기 바이폴라 트랜지스터의 턴온 상태를 일정시간동안 유지시키는 래치용 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호부를 구비하는 게이트 구동회로.