KR20030022560A - Device for instantaneous protection considered off time of IGCT - Google Patents

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KR20030022560A
KR20030022560A KR1020010055714A KR20010055714A KR20030022560A KR 20030022560 A KR20030022560 A KR 20030022560A KR 1020010055714 A KR1020010055714 A KR 1020010055714A KR 20010055714 A KR20010055714 A KR 20010055714A KR 20030022560 A KR20030022560 A KR 20030022560A
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이세현
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현대중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A transient protection device is provided to protect a device and prevent spreading of the disorder by interrupting a gate drive signal through sensing of signal variation owing to turn-off fail of the device using a monitoring signal for feeding back a drive state for the gate drive signal. CONSTITUTION: In a device for sensing an error of IGCT and protecting the IGCT used as a high-voltage large-volume switching device, a trigger signal generating part(11) generates a trigger signal which is delayed by a predetermined time, compared with a gate drive signal, at falling edge timing of a gate drive on signal. A latch signal generating and error state displaying part(13) judges a state of a monitoring signal of feeding back a driver state for the gate drive signal at a time when the trigger signal is generated, and displays an error state. At the same time, the latch signal generating and error state displaying part(13) interrupts an input of the gate drive signal. The monitoring signal is supplied to the latch signal generating and error state displaying part(13) via an inverter(15).

Description

IGCT의 오프(off) 시간을 고려한 순시 보호장치{Device for instantaneous protection considered off time of IGCT}Device for instantaneous protection considered off time of IGCT}

본 발명은 고압 대용량 전력회로의 주 스위칭 소자로 사용되고 있는 IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)에 관한 것으로서, 특히 턴-오프 시간지연을 고려한 순시 보호장치에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated gate committed thyristor (IGCT) used as a main switching element of a high-voltage large-capacity power circuit, and more particularly, to an instantaneous protection device considering a turn-off time delay.

일반적으로 전력 실리콘 스위치들은 꾸준하게 그 성능이 향상되어져 왔으며, 최초의 실리콘 제어 정류기(SCR, Silicon-Controlled Rectifier)는 AC 사이클(cycle)의 끝에서만 전력을 차단(Switch Power-Off)할 수 있으며, 이후에 개발된 GTO(Gate Turn-Off) 사이리스터는 사이클의 어떠한 위치에서도 스위치(On/Off)할 수 있다.In general, power silicon switches have been steadily improving, and the first silicon-controlled rectifiers (SCRs) can switch power off only at the end of an AC cycle. The GTO (Gate Turn-Off) thyristor can be switched on or off at any position in the cycle.

이러한 GTO 사이리스터는 실리콘 웨이퍼(Wafer) 위에 수 천개의 독립적인 스위칭 요소들이 조립된 구조로 이루어져 있으며, 손실은 동작의 4가지 상태(On, Off, Switching On, Switching Off) 모두에서 발생되지만 고압에서 GTO는 매우 적은 온(On) 손실과 적당한 턴-오프(Turn-off) 손실을 나타낸다. 그러나 불균등(Non-homogeneous)한 스위칭을 감안하여 안정적으로 스위칭 동작이 이루어질 수 있도록 스너버(Snubber) 회로가 필요하며, 이러한 스너버 회로는 제품의 많은 부분을 차지하여 설계의 복잡성, 비용 손실을 야기한다.This GTO thyristor is composed of thousands of independent switching elements assembled on a silicon wafer. Losses occur in all four states of operation (On, Off, Switching On, and Switching Off), but at high pressure Represents very low on-loss and moderate turn-off loss. However, in consideration of non-homogeneous switching, a snubber circuit is required for stable switching operation, and this snubber circuit takes up a large part of the product, causing design complexity and cost loss. do.

반면, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)는 GTO 사이리스터에 비해 더욱더 빠른 스위칭을 할 수 있도록 개발되었으나 스위칭 시 발생하는 손실은 저압 분야에서만 허용될 수 있는 수준이다.Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs), on the other hand, are designed for faster switching than GTO thyristors, but the losses in switching are acceptable only in low voltage applications.

즉, IGBT는 비교적 높은 전도(On) 손실을 갖고 있으나 스위칭이 균등(Homogeneous)하여 스너버 회로가 필요없지만, 아직은 고압분야에 직접 적용되지 못하고 있으며 그 이유는 저압 IGBT가 직렬로 연결되어야 하고 이로 인해 극단적으로 시스템이 복잡해지며 손실이 증가하여 시스템에 대한 신뢰성이 떨어지기 때문이다.In other words, IGBTs have relatively high conduction losses, but the switching is homogeneous, eliminating the need for snubber circuits, but they are not yet directly applied to high voltage applications because the low voltage IGBTs must be connected in series. This is because the system is extremely complex and the losses are increased, making the system less reliable.

따라서, 아직까지는 GTO 사이리스터가 대부분의 고압 레벨 분야에서 경제적으로 적용되고 있으며 3.3kV급, 4.16kV급 IGBT가 곧 상용화될 것으로 보이지만 여전히 높은 손실이 예상된다.Thus, GTO thyristors are still economically applied in most high voltage levels and 3.3kV and 4.16kV class IGBTs are expected to be commercialized soon, but still high losses are expected.

결국, IGBT는 높은 손실과, 야기되는 열을 극복하기 위해서는 큰 실리콘 면적이 필요하게 되나, 이는 비용을 증가시키는 요인으로 작용하고 있다.As a result, IGBTs require a large silicon area to overcome the high losses and heat generated, but this increases the cost.

이에 IGBT와 같은 빠른 스위칭 동작이 이루어지고 GTO 사이리스터와 같은 전도성을 가지는 이상적인 스위치 개발에 많은 연구, 개발이 이루어지고 있으며, 그 결과로 현재 고압 전력소자에 필요한 주변의 모든 회로를 내장하여 고전압 분야에 적용을 위해 한층 신뢰성과 편리성을 향상시킨 IGCT가 개발되었다.Therefore, a lot of research and development has been conducted to develop an ideal switch that has a fast switching operation like IGBT and has conductivity like a GTO thyristor, and as a result, it is applied to high voltage field by embedding all surrounding circuits necessary for high voltage power devices. For this purpose, IGCT has been developed to improve reliability and convenience.

상기 IGCT는 변형된 GTO 사이리스터 내에 수 천개의 독립적인 스위칭 구조물들을 빠르고 동시에 스위칭 하도록 한 것으로서, 낮은 On /Off 상태 손실을 유지한다는데 그 특징이 있다.The IGCT is designed to quickly and simultaneously switch thousands of independent switching structures in a modified GTO thyristor, and maintains a low on / off state loss.

이와 같은 IGCT는 게이트 드라이버와 전력 소자가 일체화되어 있고 빠른 스위칭 특성을 보유하고 있기 때문에 현재 고압 대용량의 소자로 널리 사용되고 있으나, 소자의 고장 발생(Turn-Off 실패)에 대한 보호장치가 없어 소자 보호 및 고장 확산에 대처할 수가 없다는 단점이 있었다.Such IGCT is widely used as a high-voltage large-capacity device because the gate driver and the power device are integrated and have fast switching characteristics, but there is no protection against device failure (Turn-Off failure). There was a disadvantage that it could not cope with the spread of failures.

따라서, 종래 기술에서는 고장이 발생되면 아암(Arm) 단락에 의한 전류가 급격하게 상승하게 되고, 감지회로에서는 전류변화율을 감지하여 스위치를 차단함으로써 고장 확산을 방지하였으나, 이와 같은 방법으로는 고압 대용량의 시스템에서는 고장에 대한 순시 보호의 효과가 없으며 또한, 고장 발생 소자의 표시가 없어 유지 보수가 곤란하다는 문제점이 있었다.Therefore, in the prior art, when a failure occurs, the current caused by an arm short circuit rises rapidly, and the detection circuit detects a current change rate to prevent the failure from being prevented by spreading the switch. In the system, there is no effect of instantaneous protection against failure, and there is a problem in that maintenance is difficult because there is no indication of a failure element.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 게이트 구동신호에 대한 드라이브의 상태를 피드백하는 모니터링 신호를 사용하여 소자의 턴-오프(Turn-Off) 실패에 따른 신호 변화를 감지하는 것에 의해 빠른 시간에 게이트 구동신호를 차단함으로써 소자 보호는 물론, 고장이 확산되는 것을 방지하고 턴-오프를 실패한 소자를 표시함으로써 유지 보수가 용이한 IGCT의 오프(Off)시간을 고려한 순시 보호장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, by using a monitoring signal for feeding back the state of the drive to the gate drive signal to detect the change in the signal due to the turn-off (Turn-Off) failure of the device Instantaneous protection device by considering the off time of IGCT which is easy to maintain by blocking the gate drive signal in a short time by preventing the device from spreading faults, preventing the spread of failure, and displaying the device which failed to turn off. The purpose is to provide.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 IGCT의 오프(Off)시간을 고려한 순시 보호장치는 고압 대용량 스위칭 소자로 사용되는 IGCT의 에러 감지 및 소자보호 장치에 있어서, 게이트 구동 온(On) 신호의 폴링 에지 타이밍에 상기 게이트 구동신호 대비 소정시간 딜레이된 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부와, 상기 트리거 신호가 발생된 시점에서 상기 게이트 구동신호에 대한 드라이버 상태를 피드백하는 모니터링 신호의 상태를 판단하여 에러 상태를 표시함과 동시에 상기 게이트 구동신호의 입력을 차단하는 래치 신호 발생 및 에러 상태 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The instantaneous protection device considering the off time of the IGCT of the present invention for achieving the above object is an error detection and device protection device of the IGCT used as a high-voltage large-capacity switching device, the polling of the gate drive On (On) signal An error is determined by determining a trigger signal generator that generates a trigger signal delayed by a predetermined time with respect to the gate driving signal at an edge timing, and a state of a monitoring signal which feeds back a driver state with respect to the gate driving signal at the time when the trigger signal is generated. And a latch signal generation and error state display unit which displays a state and simultaneously blocks the input of the gate driving signal.

도 1은 본 발명의 IGCT의 오프 시간을 고려한 순시 보호장치의 구성도1 is a configuration of the instantaneous protection device considering the off time of the IGCT of the present invention

도 2는 본 발명에 따른 게이트 구동신호와 모니터링 신호의 타이밍도2 is a timing diagram of a gate driving signal and a monitoring signal according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 트리거 신호 발생부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도3 is a timing diagram for explaining the operation of the trigger signal generator according to the present invention;

도 4는 래치 신호 발생 및 상태 표시부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도4 is a timing diagram for explaining an operation of a latch signal generation and a state display unit;

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 트리거 신호 발생부 11a : 카운터부11: trigger signal generator 11a: counter

11b : 제 1 논리소자 13 : 래치 신호 발생 및 상태 표시부11b: first logic device 13: latch signal generation and status display unit

13a : 제 1 플립플롭 13b : 제 2 논리소자13a: first flip-flop 13b: second logic element

13c : 제 2 플립플롭 13d : 디스플레이부13c: second flip-flop 13d: display unit

이하, 본 발명의 IGCT의 오프(Off)시간을 고려한 순시 보호장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an instantaneous protection device considering the off time of the IGCT of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 IGCT의 오프 시간을 고려한 순시보호장치는 소자의 턴-오프 실패의 감지를 위해 IGCT에서 게이트(Gate) 구동신호에 대한 드라이버의 상태(status)를 피드백(Feedback)하는 모니터링 신호를 사용한다.First, the instantaneous protection device considering the off time of the IGCT of the present invention provides a monitoring signal for feeding back the driver's status to the gate driving signal in the IGCT in order to detect a turn-off failure of the device. use.

만약, 게이트 구동신호가 일정한 구형파 형태를 갖는다면 간단한 카운터 방식에 의해서도 모니터링 신호의 상태를 감지할 수가 있지만, 상기 게이트 구동신호는 펄스 폭 변조(PWM) 신호로서, 전구간에서 펄스의 폭이 불규칙적으로 변화하므로 주기적인 카운터 방식으로는 모니터링 신호의 상태를 감지할 수가 없다.If the gate driving signal has a constant square wave shape, the state of the monitoring signal can be detected by a simple counter method. However, the gate driving signal is a pulse width modulation (PWM) signal, and the width of the pulse is changed irregularly throughout the entire period. Therefore, the periodic counter method cannot detect the state of the monitoring signal.

또한, 전구간에서 변화하는 펄스 폭에 다른 카운터를 사용하기에는 구성이 너무 복잡해지고 기능 구현이 쉽지 않을 뿐만 아니라, 순시 보호를 위해서는 오프 시점에서 모니터링 신호의 상태를 감지하여야 한다.In addition, the configuration is too complicated to use other counters for varying pulse widths across the world, and the function is not easy to implement. In addition, instantaneous protection requires the detection of the state of the monitoring signal at the off point.

따라서, 본 발명에서는 펄스 폭의 변화에 상관없이 전구간에서 게이트 구동신호의 턴-오프 시점을 트리거 시점으로 설정하고, 상기 트리거 시점에서 모니터링 신호의 상태를 판단함으로써 에러 상태를 감지할 수 있도록 한다.Accordingly, in the present invention, the turn-off time of the gate driving signal is set as the trigger time in all the sections regardless of the change in the pulse width, and the error state can be detected by determining the state of the monitoring signal at the trigger time.

도 1은 본 발명의 IGCT의 오프(Off)시간을 고려한 순시 보호장치의 구성블록도로서, 크게 딜레이된 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부(11)와, 래치 신호를 출력함과 동시에 턴-오프를 실패한 소자를 표시하는 래치신호 발생 및 상태 표시부(13) 및 모니터링 신호를 반전시키는 인버터(15)를 포함하여 구성된다.FIG. 1 is a block diagram of an instantaneous protection device considering an off time of an IGCT of the present invention. The trigger signal generator 11 generates a large delayed trigger signal, and a latch signal is output and turned-on. And an inverter 15 for inverting the latch signal generation and status display unit 13 for indicating the element that failed to be turned off and the monitoring signal.

여기서, 상기 트리거 신호 발생부(11)는 카운터부(11a)와 상기 카운터부(11a)에서 출력되는 다수의 출력신호를 논리 연산하여 그 출력을 래치신호 발생 및 상태 표시부(13)로 제공하는 제 1 논리 소자(11b)로 구성되며, 상기 카운터부(11a)는 게이트 구동신호를 리셋신호로 이용하고, 62ns의 클럭신호에 의해 다수의 출력(Q1,Q2,Q3,Q4)을 내보내는 바이너리 리플 카운터(Binary Ripple Counter)로 구성한다.Here, the trigger signal generator 11 performs a logic operation on the counter 11a and a plurality of output signals output from the counter 11a, and provides the outputs to the latch signal generation and status display 13. A binary ripple counter comprising one logic element 11b, wherein the counter portion 11a uses a gate drive signal as a reset signal and outputs a plurality of outputs Q1, Q2, Q3, and Q4 by a clock signal of 62 ns. It consists of (Binary Ripple Counter).

상기 제 1 논리 소자(11b)는 앤드 게이트로서 게이트 구동신호에 비해 소정 시간(수 ㎲) 지연된 트리거 신호를 상기 래치 신호 발생 및 상태 표시부(13)로 출력한다.The first logic element 11b outputs the trigger signal to the latch signal generation and status display unit 13 as a gate of the gate delayed by a predetermined time compared to the gate driving signal.

상기 래치 신호 발생 및 상태 표시부(13)는 트리거 신호 발생부(11)에서 출력되는 트리거 신호를 클럭신호로 사용하고 인버터(15)에 의해 반전된 모니터링 신호를 데이터 입력(D)으로 하는 제 1 플립플롭(13a)과, 상기 제 1 플립플롭(13a)의 출력신호(Q1)와 상기 반전된 모니터링 신호를 논리 연산하는 제 2 논리소자(13b)와, 상기 제 2 논리소자(13b)의 출력신호를 프리-리셋신호로 사용하고 에러 리셋 신호를 클리어 신호로 사용하여 상태 표시를 위한 출력신호(Q1)와 트립(Trip)신호를 출력하는 제 2 플립플롭(13c)과, 상기 제 2 플립플롭(13c)에서 출력되는 상태 표시 신호에 따라 온/오프가 결정되는 디스플레이부(13d)를 포함하여 구성된다.The latch signal generation and status display unit 13 uses a trigger signal output from the trigger signal generation unit 11 as a clock signal and a first flip that uses the monitoring signal inverted by the inverter 15 as the data input D. A second logic element 13b for logically computing the flop 13a, the output signal Q1 of the first flip-flop 13a, and the inverted monitoring signal, and the output signal of the second logic element 13b. Is a pre-reset signal and an error reset signal is used as a clear signal to output an output signal Q1 and a trip signal for status display, and a second flip-flop 13c, and the second flip-flop ( And a display portion 13d on / off determined according to the status display signal output from 13c).

여기서, 상기 제 1, 제 2 플립플롭(13a,13c)은 D-플립플롭이고, 상기 제 2 논리소자(13b)는 오아 게이트(OR Gate)이며, 상기 디스플레이부(13d)는 LED(Light Emitting Diode)로 구성된다.Here, the first and second flip-flops 13a and 13c are D-flip flops, the second logic element 13b is an OR gate, and the display unit 13d is an LED (Light Emitting). Diode).

이와 같이 구성된 본 발명의 IGCT의 오프(Off)시간을 고려한 순시 보호장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the instantaneous protection device in consideration of the off time of the IGCT of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 모니터링 신호는 도 2에 나타낸 바와 같이, 게이트 구동신호에 비해소정 시간(실험에 의하면 0.4㎲ 정도) 동안 지연되어 피드백되고, 턴-오프에 실패하면 계속해서 턴-온 상태를 유지한다.First, as shown in FIG. 2, the monitoring signal is delayed and fed back for a predetermined time (about 0.4 ms according to the experiment) compared to the gate driving signal, and continues to be turned on when the turn-off fails.

따라서, 게이트 구동신호의 턴-오프 시점을 트리거 신호로 사용하면 트리거 시점에서 모니터링 신호의 상태를 감지함으로써 에러 상태를 순시로 감지할 수가 있다.Therefore, when the turn-off time of the gate driving signal is used as a trigger signal, an error state can be instantaneously detected by detecting the state of the monitoring signal at the trigger time.

이에, 본 발명에서는 다음의 2가지 경우를 고려하였다.Thus, the following two cases are considered in the present invention.

첫째, 일반적으로 트리거 신호가 카운터 클럭의 라이징 에지(Rising Edge)에 트리거 되므로 라이징 상태에서의 트리거를 위해서는 낫 게이트(not gate)를 사용하여야 하며 전력소자의 수에 따른 로직회로의 구성이 복잡해지므로 본 발명에서는 이러한 점을 고려하였고, 둘째, 상기 게이트 구동신호 대비 모니터링 신호의 지연이 0.4㎲ 정도이므로 논리소자의 동작 지연시간과 노이즈에 의한 글리치(Glitch) 현상으로 인한 오동작의 발생 여지가 있기 때문에 본 발명에서는 트리거 신호의 경우, 오프(Off) 신호가 공급된 후 정상적인 동작에 필요한 시간 지연을 고려하였으며, 또한 오프(Off) 시점에서 구동신호의 온(On)과 최소 오프(Off) 펄스 폭을 고려하였다.First, since the trigger signal is generally triggered on the rising edge of the counter clock, a not gate should be used for triggering in the rising state, and the configuration of logic circuits according to the number of power devices becomes complicated. In view of the foregoing, the second aspect of the present invention is that since the delay of the monitoring signal compared to the gate driving signal is about 0.4 dB, there is a possibility of malfunction due to the operation delay time of the logic element and the glitch caused by noise. In the case of the trigger signal, we consider the time delay necessary for normal operation after the Off signal is supplied, and also consider the On and the minimum Off pulse width of the driving signal at the off time. .

이를 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail with reference to FIG. 3 as follows.

도 3은 본 발명에 따른 트리거 신호 발생부의 동작 타이밍도로서, 게이트 구동신호는 턴-오프 시점에서만 모니터링 신호의 상태를 검사하기 때문에 온(On) 구간의 신호를 바이너리 리플 카운터의 리셋 신호로 사용하면, 리셋이 종료되는 시점 즉, 오프(Off)가 시작되는 시점에서부터 카운터가 시작되기 때문에 낫 게이트(Notgate)를 사용하여야 한다거나 논리회로의 구성이 복잡해지는 문제를 해결할 수가 있다.3 is an operation timing diagram of a trigger signal generator according to the present invention. When the gate driving signal checks the state of the monitoring signal only at the turn-off time, the signal of the on period is used as a reset signal of the binary ripple counter. In addition, since the counter starts from the time when the reset is terminated, that is, the time at which the off starts, it is possible to solve the problem of notifying the sick gate or complicated configuration of the logic circuit.

또한, 바이너리 리플 카운터의 출력 Q1, Q2, Q3, Q4는 논리 조합에 의하여 카운터 클럭×2n시간까지 임의의 원하는 시간 지연을 확보할 수가 있기 때문에 논리소자의 동작 지연시간과 노이즈에 의한 글리치(Glitch) 현상으로 인한 오동작의 발생을 방지할 수 있다.The outputs of the binary ripple counters Q1, Q2, Q3, and Q4 can secure any desired time delay up to the counter clock x 2 n times by a logic combination, so that the operation delay time of the logic element and the glitch caused by noise The malfunction can be prevented from occurring.

이와 같이, 게이트 구동신호에 비해 소정 시간 지연된 트리거 신호로 모니터링 신호의 상태를 검사하여 에러 상태가 감지되면 에러 상태를 제어기(도시하지 않음)에 공급함으로써 게이트 구동신호의 출력을 차단하는 것에 의해 고장의 확산을 방지하고, 에러 상태를 LED로 표시함으로써 유지 보수에 편리하다.As described above, when the state of the monitoring signal is detected with a trigger signal delayed by a predetermined time compared to the gate driving signal, and an error state is detected, the error state is supplied to a controller (not shown) to block the output of the gate driving signal. It is convenient for maintenance by preventing diffusion and displaying error status by LED.

즉, 도 1에 나타난 바와 같이, 래치 신호 발생 및 상태 표시부(13)의 제 1 플립플롭(13a)에는 인버터(15)에 의해 반전된 모니터링 신호가 입력되고, 게이트 구동신호에 비해 소정 시간 지연된 트리거 신호가 클럭신호(CLK)로 사용되는데, 상기 반전된 모니터링 신호를 제 1 플립플롭(13a)의 입력신호로 사용하는 이유는 에러가 발생하였을 경우 모니터링 신호의 상태(Status)를 체크하기 위함이다.That is, as shown in FIG. 1, the trigger signal inverted by the inverter 15 is input to the latch signal generation and the first flip-flop 13a of the state display unit 13, and the trigger is delayed by a predetermined time compared to the gate driving signal. The signal is used as the clock signal CLK. The reason for using the inverted monitoring signal as an input signal of the first flip-flop 13a is to check the status of the monitoring signal when an error occurs.

다시 말해서, 제 1 플립플롭(13a)의 클럭단자에 게이트 구동신호 대비 소정 시간(0.4㎲) 지연된 트리거 신호가 입력되면, 상기 제 1 플립플롭(13a)은 상기 트리거 신호의 라이징 구간에서 데이터 입력단자(D)의 신호 상태를 그대로 출력으로 내보낸다. 이때, 래치회로의 동작을 위해서 상기 데이터 입력단자(D)의 신호 상태는 반드시 로직 0이 되어야 하며, 턴-오프를 실패할 경우 상기 모니터링 신호가 로직 1이 된다는 것을 감안하여 제 1 플립플롭(13a)의 입력단자에는 항상 반전된 모니터링 신호가 입력되도록 한다.In other words, when a trigger signal delayed by a predetermined time (0.4 ms) relative to the gate driving signal is input to the clock terminal of the first flip-flop 13a, the first flip-flop 13a is a data input terminal in the rising period of the trigger signal. The signal state of (D) is output as it is. In this case, the signal state of the data input terminal D must be logic 0 for the operation of the latch circuit, and when the turn-off fails, the first flip-flop 13a in consideration of the fact that the monitoring signal becomes logic 1. The inverted monitoring signal is always input to the input terminal of).

이와 같이, 턴-오프를 실패할 경우에 대비하여 제 1 플립플롭(13a)의 데이터 입력단자의 신호 상태가 항상 로직 0이 되도록 함으로써, 트리거 신호에 의해 제 1 플립플롭(13a)의 출력신호(Q1)가 항상 로직 0이 되도록 한다.In this way, the signal state of the data input terminal of the first flip-flop 13a is always at logic 0 in case the turn-off fails, thereby outputting the output signal of the first flip-flop 13a by the trigger signal. Let Q1) always be logic zero.

상기 제 1 플립플롭(13a)의 출력신호(Q1)와 반전된 모니터링 신호는 오아(OR) 게이트로 구성된 제 2 논리소자(13b)로 입력되고, 따라서 그 출력은 로직 0이 되어 제 2 플립플롭(13c)의 프리-리셋(Pre-reset) 단자(PR)로 입력된다.The output signal Q1 of the first flip-flop 13a and the inverted monitoring signal are input to the second logic element 13b configured with an OR gate, and thus the output thereof becomes logic 0, so that the second flip-flop It is input to the pre-reset terminal PR of 13c.

상기 제 2 플립플롭(13c)의 프리-리셋 단자에 로직 0이 입력되면 무조건 제 2 플립플롭(13c)의 출력신호(Q1)는 로직 1이 되고 다른 출력신호(Q2)는 로직 0이 되면서 래치된다. 이때, 상기 제 2 플립플롭(13c)의 출력신호(Q1)가 로직 1이 되면 디스플레이부(13d)의 LED가 구동되어 에러 상태를 표시하고, 다른 출력신호(Q2)는 제어기(도시하지 않음)에 트립(Trip) 신호로 제공된다.When logic 0 is input to the pre-reset terminal of the second flip-flop 13c, the output signal Q1 of the second flip-flop 13c becomes logic 1 and the other output signal Q2 becomes logic 0 to latch. do. At this time, when the output signal Q1 of the second flip-flop 13c becomes logic 1, the LED of the display unit 13d is driven to display an error state, and the other output signal Q2 is a controller (not shown). Provided as a trip signal at.

한편, 도 4는 래치 신호 발생 및 상태 표시부(13)의 동작을 설명하기 위한 동작 타이밍도로서, 게이트 구동신호가 입력되면, 에러 감지회로가 동작하게 되는데, 게이트 구동신호의 오프 시점에서 모니터링 신호의 상태를 보면, 정상적일 경우 0.4㎲ 이후에 로직 0의 레벨(일점 쇄선)로 변화하고 이와 동시에 상기 반전된 모니터링 신호는 로직 1의 레벨(일점 쇄선)로 변화한다.On the other hand, Figure 4 is an operation timing diagram for explaining the operation of the latch signal generation and the state display unit 13, when the gate driving signal is input, the error detection circuit is operated, the off time of the gate driving signal of the monitoring signal In the state, normally, after 0.4 ms, it changes to the level of logic 0 (dotted dashed line) and at the same time the inverted monitoring signal changes to the level of logic 1 (dotted dashed line).

이때, 0.9㎲ 지연된 트리거 신호는 모니터링 신호의 완전한 상태 변화 후에 공급되어 반전된 모니터링 신호의 상태를 검사하게 되며, 그때의 반전된 모니터링신호가 로직 1이기 때문에 제 2 플립플롭(13c)의 출력(Q1)이 로직 0이 되어 LED는 오프(Off) 상태가 된다.At this time, the 0.9 ㎲ delayed trigger signal is supplied after the complete state change of the monitoring signal to check the state of the inverted monitoring signal, and the output Q1 of the second flip-flop 13c because the inverted monitoring signal at that time is logic 1. ) Becomes logic 0 and the LED is off.

그러나 게이트 구동신호의 오프(Off) 시점에서 모니터링 신호의 상태를 보면, 비정상적일 경우, 0.4㎲ 이후에 로직 1의 레벨(실선)이 되고, 반전된 모니터링 신호는 로직 0의 레벨(실선)이 된다. 이때 0.9㎲ 지연된 트리거 신호는 모니터링 신호의 완전한 상태 변화 후에 공급되어 반전된 모니터링 신호의 상태를 검사하게 되며, 그 상태의 반전된 모니터링 신호 상태가 로직 0의 레벨이기 때문에 제 2 플립플롭(13c)의 출력(Q1)이 로직 1이 되어 LED는 온(On) 상태가 된다.However, when monitoring the state of the monitoring signal at the time of the gate driving signal off, if it is abnormal, the level of logic 1 becomes solid (solid line) after 0.4 ms, and the inverted monitoring signal becomes the level of logic 0 (solid line). . At this time, the 0.9 ㎲ delayed trigger signal is supplied after the complete state change of the monitoring signal to check the state of the inverted monitoring signal, and since the inverted monitoring signal state of the state is at the level of logic 0, the second flip-flop 13c The output (Q1) becomes logic 1, so the LED is on.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 IGCT의 오프(Off)시간을 고려한 순시 보호장치는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the instantaneous protection device considering the off time of the IGCT of the present invention has the following effects.

게이트 구동신호의 펄스 폭에 상관없이 전 구간에서 게이트 구동신호의 턴-오프 시점을 트리거 시점으로 설정하여 상기 트리거 시점에서 모니터링 신호의 상태(Status) 감지를 통해 에러 상태를 감지하여 빠른 시간에 게이트 구동신호를 차단함으로써, 소자 보호는 물론, 턴-오프를 실패한 소자를 표시함으로써 유지 보수의 편리성을 향상시킬 수 있다.Irrespective of the pulse width of the gate driving signal, the gate driving signal is turned off at the trigger point in all sections, and an error state is detected through the detection of the status of the monitoring signal at the triggering time to drive the gate in a short time. By blocking the signal, not only the device protection but also the device which failed to turn off can be displayed to improve the convenience of maintenance.

Claims (3)

고압 대용량 스위칭 소자로 사용되는 IGCT의 에러 감지 및 소자보호 장치에 있어서,In the error detection and device protection device of IGCT used as a high pressure large capacity switching device, 게이트 구동 온(On) 신호의 폴링 에지 타이밍에 상기 게이트 구동신호 대비 소정시간 딜레이된 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부;A trigger signal generator configured to generate a trigger signal delayed by a predetermined time with respect to the gate driving signal at a falling edge timing of a gate driving on signal; 상기 트리거 신호가 발생된 시점에서 상기 게이트 구동신호에 대한 드라이버 상태를 피드백하는 모니터링 신호의 상태를 판단하여 에러 상태를 표시함과 동시에 상기 게이트 구동신호의 입력을 차단하는 래치 신호 발생 및 에러 상태 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IGCT의 오프(Off) 시간을 고려한 순시 보호장치.When the trigger signal is generated, the latch signal generation and error state display unit which determines the state of the monitoring signal which feeds back the driver state with respect to the gate driving signal and displays the error state and blocks the input of the gate driving signal Instantaneous protection device considering the off time of the IGCT, characterized in that configured to include. 제 1 항에 있어서, 상기 래치 신호 발생 및 에러 상태 표시부는The display device of claim 1, wherein the latch signal generation and error state display unit is configured. 상기 모니터링 신호의 반전신호를 데이터 입력으로 하고 상기 트리거 신호 발생부에서 출력되는 트리거 신호를 클럭신호로 이용하는 제 1 플립플롭과,A first flip-flop using the inverted signal of the monitoring signal as a data input and using a trigger signal output from the trigger signal generator as a clock signal; 상기 제 1 플립플롭의 출력데이터와 상기 모니터링 신호의 반전신호를 입력으로 하여 논리 연산하는 논리소자와,A logic element configured to perform a logic operation by inputting the output data of the first flip-flop and the inverted signal of the monitoring signal; 상기 논리소자의 출력데이터를 프리-리셋 신호로 이용하고 에러 리셋 신호를 클리어 신호로 이용하여 에러 상태를 표시하기 위한 데이터를 출력함과 동시에 게이트 구동신호를 차단하기 위한 데이터를 출력하는 제 2 플립플롭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IGCT의 오프(Off) 시간을 고려한 순시 보호장치.A second flip-flop using output data of the logic element as a pre-reset signal and an error reset signal as a clear signal to output data for indicating an error state and output data for blocking a gate driving signal; Instantaneous protection device considering the off (Off) time of IGCT, characterized in that configured to include. 제 1 항에 있어서, 상기 트리거 신호 발생부는The method of claim 1, wherein the trigger signal generator 게이트 구동신호의 온(On) 구간을 리셋신호로 이용하고 상기 리셋 신호가 오프되는 시점에서부터 카운트가 시작되는 바이너리 리플 카운터와,A binary ripple counter using an on section of the gate driving signal as a reset signal and counting starts from the time when the reset signal is turned off; 상기 바이너리 리플 카운터의 출력 신호들을 논리 연산하여 그 출력을 상기 제 1 플립플롭의 클럭신호로 제공하는 앤드 게이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IGCT의 오프(Off)시간을 고려한 순시 보호장치.And an AND gate configured to perform a logic operation on the output signals of the binary ripple counter and provide the output as a clock signal of the first flip-flop.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100424891B1 (en) * 2002-01-22 2004-03-27 삼성중공업 주식회사 Circuit for state feedback of 2-wire latched relay
KR101584009B1 (en) * 2014-11-12 2016-01-19 현대자동차주식회사 Method for preventing malfunction of failure diagnosis circuit

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