KR200316085Y1 - Circuit for Detecting of Silicon Controlled Rectifier's Burning out - Google Patents

Circuit for Detecting of Silicon Controlled Rectifier's Burning out Download PDF

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Abstract

본 고안은 SCR의 소손 발생 여부를 감지하기 위한 SCR 소손 발생 감지 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an SCR burnout detection circuit for detecting whether a burnout of the SCR occurs.

일측의 입력 단자는 실리콘 제어 정류기의 게이트 단자에 연결되어 게이트와 캐소드 간의 전압(VGK)를 입력 전압으로 입력받고, 다른 측 입력 단자로는 기준 전압(VRef)을 입력받는 비교기의 출력 전압(Vo)을 이용하여 상기 실리콘 제어 정류기에서의 소손 발생 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 실리콘 제어 정류기의 소손 감지 회로를 제공한다.The input terminal of one side is connected to the gate terminal of the silicon controlled rectifier and receives the voltage V GK between the gate and the cathode as an input voltage, and the output voltage of the comparator receiving the reference voltage V Ref to the other input terminal. Provided is a burnout detection circuit of a silicon controlled rectifier, characterized in that for detecting whether burnout occurs in the silicon controlled rectifier using V o ).

본 고안에 따르면, 비교기 소자 하나만을 이용하여 간단한 회로를 구성하면서도 SCR의 소손 발생 여부를 효율적으로 감지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to efficiently detect whether the SCR burns out while constructing a simple circuit using only one comparator element.

Description

ＳＣＲ의 소손 감지 회로{Circuit for Detecting of Silicon Controlled Rectifier's Burning out}SCR's burnout detection circuit {Circuit for Detecting of Silicon Controlled Rectifier's Burning out}

본 고안은 실리콘 제어 정류기(SCR : Silicon Controlled Rectifier, 이하 'SCR'이라 칭함)의 소손을 감지하기 위한 회로에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, SCR의 게이트(Gate)와 캐소드(Cathode)간의 전압(VGK)과 소정의 기준 전압(VR)을 두 입력단으로 하는 비교기(Comparator)를 SCR에 연결하고, 비교기의 출력 전압값을 이용하여 SCR의 소손을 감지하는 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a circuit for detecting burnout of a silicon controlled rectifier (SCR). More specifically, a comparator having two input terminals of a voltage V GK and a predetermined reference voltage V R between the gate and the cathode of the SCR is connected to the SCR, and the output voltage of the comparator is connected. A circuit for detecting burnout of an SCR by using a value.

SCR은 작은 게이트 전류로서 큰 전력을 제어하는 데 사용되는 특수 반도체 소자인 사이리스터(Thyrister)의 일종으로, 조광 장치의 조광 조절, 전기 모터의 전력 조절 등에 광범위하게 사용되고 있다.SCR is a kind of thyrister, a special semiconductor device used to control large power as a small gate current, and is widely used for dimming control of a light control device and power control of an electric motor.

도 1은 SCR의 회로 기호와 게이트 개방시 전압-전류 특성 그래프이다.1 is a circuit symbol of the SCR and a voltage-current characteristic graph at the gate opening.

도 1a를 보면 알 수 있듯이, SCR은 게이트, 애노드(Anode) 및 캐소드의 세 단자를 가지는 스위칭이 가능한 일종의 다이오드(Didoe)로서 생각될 수 있으나, 게이트 신호를 이용하여 SCR의 전도 특성이나 비전도 특성을 제어한다는 특징이 있다. SCR은 낮은 순방향 저항 및 높은 역방향 저항을 가지며, 게이트 신호에 의해 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 여기서, 오프 상태는 애노드로부터 캐소드로 어떠한 전류도 흐르지 않는 상태를 말하고, 온 상태는 애노드로부터 캐소드로 전류가 흐르는 상태를 말한다.As can be seen from Figure 1a, SCR can be thought of as a kind of switchable diode (Didoe) having three terminals of a gate, an anode and a cathode, but the conduction characteristics or non-conducting characteristics of the SCR using a gate signal It is characterized by controlling. The SCR has a low forward resistance and a high reverse resistance, and is switched from the off state to the on state by the gate signal. Here, the off state refers to a state in which no current flows from the anode to the cathode, and the on state refers to a state in which current flows from the anode to the cathode.

도 1b를 보면, SCR의 역방향 전압-전류 특성은 역방향 항복 전압(V(BR)R)을 갖는 일반적인 다이오드의 전압-전류 특성과 유사하다. 물론, 역방향 항복 전압에 도달하기 전까지는 약간의 누설 전류가 흐르게 된다. 하지만, 게이트에 전류가 인가되기 시작하여 순방향 항복 전압(V(BR)F)에 도달되면 SCR은 온 상태로 전환된다. 일단, 온 상태로 전환된 SCR은 통과하는 전류가 홀딩 전류(Ih)값 이상으로 유지되기만 하면 게이트에 가해지는 전류가 제거되어도 온 상태를 계속 유지한다. SCR을 오프 상태로 전환시키기 위해서는 애노드에서 캐소드로 흐르는 전류가 홀딩 전류값 이하로 낮아져야 한다.1B, the reverse voltage-current characteristic of the SCR is similar to the voltage-current characteristic of a general diode having a reverse breakdown voltage V (BR) R. Of course, some leakage current flows until the reverse breakdown voltage is reached. However, when the current starts to be applied to the gate and reaches the forward breakdown voltage V (BR) F , the SCR is turned on. Once the SCR is turned on, the on state is maintained even if the current applied to the gate is removed as long as the current passing through is maintained above the holding current I h . In order to turn the SCR off, the current flowing from the anode to the cathode must be lowered below the holding current value.

한편, SCR은 과도한 전류가 흐르거나, 과도한 전압이 가해지거나, 작동시 발생되는 열의 방출이 잘 이루어지지 않는 등의 경우 소손되는 현상이 종종 발생하고 있어 이를 감지하기 위한 방법이 제안되어 사용되고 있다. 즉, 현재 사용되고 있는 SCR의 소손 발생을 감지하는 방법은 SCR의 애노드와 캐소드 사이의 전압(VAK)값을 측정하여, 측정된 전압값이 0에 가까운 값이면 SCR에 소손 등의 장애가 발생한 것으로 판단한다.On the other hand, SCR is often burned out when excessive current flows, excessive voltage is applied, or heat generated during operation is not well formed, and thus a method for detecting this has been proposed and used. That is, the method of detecting the occurrence of burnout of the SCR currently used measures the voltage (V AK ) value between the anode and the cathode of the SCR, and if the measured voltage value is close to 0, it is determined that the SCR has a failure such as burnout. do.

하지만, 현재 사용되고 있는 SCR의 소손 발생을 감지하는 방법은 애노드와 캐소드 사이의 전압을 측정하기 위한 복잡한 별도의 전압 측정 회로가 추가되는 관계로 전체적인 장치의 구조가 복잡해지고, 전압 측정 회로 자체에서 고장이 발생할 여지가 크다는 문제점이 있다.However, the current method of detecting burnout of SCR adds a complicated and separate voltage measurement circuit for measuring the voltage between the anode and the cathode, which complicates the overall structure of the device and prevents failure in the voltage measurement circuit itself. There is a problem that there is a great possibility.

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 고안은 SCR의 게이트와 캐소드 사이의 전압(VGK)과 소정의 기준 전압(VR)을 두 입력단으로 하는 비교기를 SCR에 연결하고, 비교기의 출력 전압값을 이용하여 SCR의 소손을 감지하는 회로를 제시하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-described problems, the present invention connects a comparator having two input terminals of a voltage (V GK ) and a predetermined reference voltage (V R ) between the gate and the cathode of the SCR, and outputs an output voltage value of the comparator. It is an object of the present invention to present a circuit for detecting burnout of an SCR.

도 1은 SCR의 회로 기호와 게이트 개방시 전압-전류 특성 그래프,1 is a circuit symbol of the SCR and a voltage-current characteristic graph at the gate opening;

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 비교기를 이용한 SCR의 소손 발생을 감지하기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram for detecting the occurrence of burnout of the SCR using a comparator according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : SCR 회로 기호 210 : 전원 장치100: SCR circuit symbol 210: power supply

220, 234 : 저항 230 : SCR 등가회로220, 234: resistance 230: SCR equivalent circuit

232 : 다이오드 240 : 비교기232: diode 240: comparator

이를 위하여 본 고안은 실리콘 제어 정류기에서 발생하는 소손을 감지하는 회로에 있어서, 일측의 입력 단자는 실리콘 제어 정류기의 게이트 단자에 연결되어 게이트와 캐소드 간의 전압(VGK)를 입력 전압으로 입력받고, 다른 측 입력 단자로는기준 전압(VRef)을 입력받는 비교기의 출력 전압(Vo)을 이용하여 상기 실리콘 제어 정류기에서의 소손 발생 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 실리콘 제어 정류기의 소손 감지 회로를 제공한다.To this end, the present invention is a circuit for detecting burnout occurring in a silicon controlled rectifier, the input terminal of one side is connected to the gate terminal of the silicon controlled rectifier to receive the voltage (V GK ) between the gate and the cathode as an input voltage, The side input terminal provides a burnout detection circuit of a silicon-controlled rectifier, characterized in that it detects whether a burnout occurs in the silicon-controlled rectifier using an output voltage (V o ) of a comparator receiving a reference voltage (V Ref ). .

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 사용함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in using the reference numerals for the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 비교기(240)를 이용한 SCR의 소손 발생을 감지하기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram for detecting the occurrence of burnout of the SCR using a comparator 240 according to a preferred embodiment of the present invention.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 SCR의 소손 발생을 감지하기 위한 회로는 전원 장치(210), SCR 등가회로(230) 및 비교기(240)를 포함한다.The circuit for detecting the occurrence of burnout of the SCR according to the preferred embodiment of the present invention includes a power supply 210, an SCR equivalent circuit 230, and a comparator 240.

전원 장치(210)는 소정의 트리거(Trigger) 전류 또는 트리거 전압(신호)를 SCR의 게이트(G)로 전달한다. 도 1에서 설명하였듯이, 게이트(G)로 전달되는 트리거 전류나 트리거 전압이 소정의 값에 도달하면 오프 상태에 있던 SCR은 온 상태로 전환되어 도 2의 SCR 등가회로(230)처럼 기능하게 된다.The power supply 210 transmits a predetermined trigger current or trigger voltage (signal) to the gate G of the SCR. As illustrated in FIG. 1, when the trigger current or the trigger voltage delivered to the gate G reaches a predetermined value, the SCR in the off state is turned on to function as the SCR equivalent circuit 230 of FIG. 2.

SCR 등가회로(230)는 SCR이 온 상태로 전환되었을 때의 SCR의 게이트와 캐소드(K)의 등가회로로서, 다이오드(232)와 저항(234)의 병렬 연결로 표시되어 있다. 따라서, 정상적인 온 상태에서는 다이오드(232)와 저항(234)을 통해 전류가 흐르게된다. 또한, 정상적인 온 상태에서는 게이트와 캐소드 사이의 전압(VGK)값은 약 1.5V ~ 4V 정도가 된다.The SCR equivalent circuit 230 is an equivalent circuit of the gate and the cathode K of the SCR when the SCR is turned on, and is represented by the parallel connection of the diode 232 and the resistor 234. Therefore, in the normal on state, current flows through the diode 232 and the resistor 234. In the normal ON state, the voltage V GK between the gate and the cathode is about 1.5V to 4V.

하지만, SCR에 과도한 전압이나 과도한 전류 등이 흐르게 되어 SCR에 소손이 발생하게 되면 애노드와 캐소드 뿐만 아니라, 게이트와 캐소드 간에도 단락이 발생한다. 따라서, SCR에 소손이 발생한 경우 VGK는 0에 가까운 값을 갖게 된다.However, if excessive voltage or excessive current flows in the SCR, and burnout occurs in the SCR, a short circuit occurs between the gate and the cathode as well as the anode and the cathode. Therefore, when burnout occurs in the SCR, V GK has a value close to zero.

비교기(240)는 하나의 입력단으로 입력되는 기준 전압(VRef)과 나머지 입력단으로 입력되는 입력 전압(VI)을 비교하여 하나의 출력값(VO)을 출력하는 소자로서, 본 고안의 실시예에서는 입력 전압으로 VGK가 사용된다. 본 고안의 실시예에 따른 비교기(240)의 기준 전압은 SCR이 정상적으로 작동하는 경우의 VGK의 최저값의 1/2 정도의 값으로 설정된다. 예컨대, VRef값은 0.7V ~ 0.8V 정도로 설정될 수 있을 것이다. 본 고안의 실시예에 따른 VRef값은 비교기(240)의 정확한 비교 기능을 위해 SCR이 내장되는 전력 제어 장치마다 정상적으로 작동하는 경우의 VGK값과 소손이 발생한 경우의 VGK값을 고려하여 적절하게 설정되는 것이 바람직할 것이다.Comparator 240 is a device for outputting one output value (V O ) by comparing the reference voltage (V Ref ) input to one input terminal and the input voltage (V I ) input to the other input terminal, an embodiment of the present invention In V, V GK is used as the input voltage. The reference voltage of the comparator 240 according to the embodiment of the present invention is set to a value of about 1/2 of the lowest value of V GK when the SCR operates normally. For example, the value of V Ref may be set to about 0.7V to 0.8V. V Ref value in accordance with an embodiment of the present design is appropriate in consideration of the V GK value if V GK value and deterioration of the case to function properly each power control device that SCR is built for accurate comparison function of the comparator 240 has occurred It would be desirable to set this up.

도 2를 참조하여 본 고안의 실시예에 따른 SCR 소손 감지 회로의 작동 과정에 대해 설명하면, SCR이 오프 상태에서 온 상태로 전환되어 전력 제어 기능을 수행하기 시작하면 SCR을 통해 전류가 흐르게 된다. SCR이 정상적인 온 상태로 동작하는 경우 비교기(240)로 입력되는 VGK값은 VRef값보다 크게 된다. 따라서,비교기(240)에서 출력되는 Vo값은 (+)값을 갖는다. 비교기(240)에서 출력되는 Vo값은 소정의 제어 모듈(미도시)로 전달되어 제어 모듈이 SCR의 소손 발생 여부를 판단하는 데 사용된다.Referring to Figure 2 describes the operation of the SCR burnout detection circuit according to an embodiment of the present invention, when the SCR is switched from the off state to the on state to perform the power control function, the current flows through the SCR. When the SCR operates in the normal ON state, the V GK value input to the comparator 240 becomes larger than the V Ref value. Therefore, the V o value output from the comparator 240 has a positive value. The V o value output from the comparator 240 is transmitted to a predetermined control module (not shown) and used by the control module to determine whether burnout of the SCR occurs.

한편, SCR이 온 상태로 작동하는 도중 SCR로 과도한 전류나 전압이 공급되거나, 발생되는 열이 적절하게 방출되지 못하면 SCR 소자의 온도가 급상승하게 되어 소손이 발생하게 된다. SCR에 소손이 발생되면 SCR 등가회로(230)의 게이트와 캐소드 간이 단락되므로, VGK는 0에 가까운 값으로 급격하게 감소한다. 따라서, 비교기(240)로 입력되는 VGK값보다 VRef값이 커지게 되므로(입력 전압이 기준 전압보다 작게 되므로), 비교기(240)에서 출력되는 Vo값은 (-)값을 갖는다. 따라서, 제어 모듈은 비교기(240)로부터 출력되는 Vo값을 수신하여 SCR에 소손이 발생하였음을 바로 감지할 수 있게 된다.On the other hand, if excessive current or voltage is supplied to the SCR or the generated heat is not properly discharged while the SCR is in an on state, the temperature of the SCR element may rise rapidly, causing burnout. When burnout occurs in the SCR, since the gate and the cathode of the SCR equivalent circuit 230 are short-circuited, V GK decreases rapidly to a value close to zero. Accordingly, since the value of V Ref is greater than the value of V GK input to the comparator 240 (since the input voltage is smaller than the reference voltage), the value of V o output from the comparator 240 has a negative value. Therefore, the control module can immediately detect that a burnout has occurred in the SCR by receiving the V o value output from the comparator 240.

이상의 설명은 본 고안을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 고안을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains will be capable of various modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited thereto. The scope of the present invention should be construed by the claims below, and all the technologies within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of the present invention.

기존의 SCR의 소손을 감지하는 회로는 전압 측정 회로를 사용하므로 전체적인 회로가 복잡해지는 등의 문제점이 있었지만, 본 고안에 의하면 간단한 회로 소자인 비교기 하나 만으로도 효율적으로 SCR의 소손 발생을 즉각 감지할 수 있는 효과가 있다.Conventional circuits for detecting burnout of SCRs have problems such as complicated circuits due to the use of voltage measurement circuits. It works.

Claims (3)

실리콘 제어 정류기(SCR)에서 발생하는 소손을 감지하는 회로에 있어서,In a circuit for detecting burnout occurring in a silicon controlled rectifier (SCR), 일측의 입력 단자는 실리콘 제어 정류기의 게이트 단자에 연결되어 게이트와 캐소드 간의 전압(VGK)를 입력 전압으로 입력받고, 다른 측 입력 단자로는 기준 전압(VRef)을 입력받는 비교기의 출력 전압(Vo)을 이용하여 상기 실리콘 제어 정류기에서의 소손 발생 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 실리콘 제어 정류기의 소손 감지 회로.The input terminal of one side is connected to the gate terminal of the silicon controlled rectifier and receives the voltage V GK between the gate and the cathode as an input voltage, and the output voltage of the comparator receiving the reference voltage V Ref to the other input terminal. V o) damage detection of the silicon controlled rectifier circuit, characterized in that for sensing the occurrence of damage in the silicon controlled rectifier using. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기준 전압은 상기 실리콘 제어 정류기가 정상적인 온 상태로 동작하는 경우의 상기 입력 전압의 대략 1/2 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 실리콘 제어 정류기의 소손 감지 회로.And the reference voltage is set to approximately one half of the input voltage when the silicon controlled rectifier operates in a normal on state. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 출력 전압값이 (-)값인 경우에는 상기 실리콘 제어 회로에 소손이 발생되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 실리콘 제어 정류기의 소손 감지 회로.And the burnout detection circuit of the silicon control rectifier, characterized in that it is determined that burnout has occurred in the silicon control circuit when the output voltage value is a negative value.
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