KR20040004068A

KR20040004068A - 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치

Info

Publication number: KR20040004068A
Application number: KR1020030042452A
Authority: KR
Inventors: 이이무라준이찌; 오까와가쯔미; 고이께야스히로; 이즈따니소이찌
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2004-01-13
Also published as: KR100738133B1; US20040008457A1; JP2004040922A; TWI221350B; CN1472877A; CN100403643C; TW200405636A; US7075762B2

Abstract

인버터 회로의 온도 검출과 함께 과열 보호 및 과전류 보호도 행할 수 있도록 한다. 인버터 회로에 복수의 스위칭 소자로 이루어지는 스위칭 회로(9)와, 드라이브 회로(2)에 입력되어 부하를 제어하는 제어 신호를 발생하는 제어 회로(1)를 포함하고, 온도 검출 회로(10)에 인버터 회로의 온도 변화를 검출하는 온도 검출 소자(12)를 설치하고, 상기 인버터 회로의 온도 변화에 따라 변화하는 온도 검출 신호와 정해진 온도 이상으로 상승할 때에 출력하는 과열 이상 신호와 과전류 보호용 FET(13)로 출력되는 과전류 이상 신호를 겸용시킨 하나의 단자로부터 출력한다.

Description

온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치{INVERTER CIRCUIT DEVICE HAVING TEMPERATURE DETECTION CIRCUIT}

본 발명은 과열 보호 및 과전류 보호도 행할 수 있도록 한 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치에 관한 것이다.

우선, 도 6을 참조하여, 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치 및 그 제어 회로의 동작을 간단히 설명한다.

마이크로컴퓨터 또는 DSP로 구성된 제어 회로(1)로부터 회전 속도 설정 신호에 따른 주파수의 기준 신호가 드라이브 회로(2)로 출력된다. 이 기준 신호는, 각각 120도의 위상 차를 갖는 3개의 펄스 폭 변조된 구형파와 이 펄스 폭 변조된 구형파에 대하여 일반적으로 180도 위상이 지연된 3개의 구형파로 이루어져 있다.

각각 120도의 위상 차를 갖는 3개의 펄스 폭 변조된 구형파는 드라이브 회로(2)를 통하여, 인버터 회로를 구성하는 상측 아암의 스위칭 소자 Q1, Q2, Q3의 제어 전극에 입력되어, 이 스위칭 소자를 온·오프 제어한다.

또한, 이 펄스 폭 변조된 구형파에 대하여 180도 위상이 지연된 펄스 폭 변조된 구형파는, 마찬가지로 드라이브 회로(2)를 통하여 하측 아암의 스위칭 소자 Q4, Q5, Q6을 온·오프 제어한다.

또, 스위칭 소자 Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6에 접속된 다이오드 D1, D2, D3, D4, D5, D6은 회생 다이오드이다.

따라서, 각각 120도의 위상 차를 갖는 3개의 펄스 폭 변조된 구형파와 이 펄스 폭 변조된 구형파에 대하여 각각 180도 위상이 지연된 3개의 펄스 폭 변조된 구형파에 의해 온·오프 제어되는 인버터 회로의 출력 단자, 즉 스위칭 소자 Q1과 Q4, 스위칭 소자 Q2와 Q5, 스위칭 소자 Q3과 Q6의 접속점 U, V, W에는 3상의 펄스 폭 변조된 전압이 얻어져, 모터 M에 흐르는 부하 전류는 정현파에 근사한 것으로 된다.

상술한 인버터 회로에서, 온도에 따라 모터 M의 회전 속도를 변화시키거나, 필요 이상으로 온도가 상승하였을 때, 인버터 회로가 파손되지 않도록 정지시킬 필요가 있다. 그 때문에, 온도 검출 회로(3)를 구비하여, 인버터 회로의 이상 온도 상승을 검출하고, 검출된 가열 이상 신호를 제어 회로에 인가하여 상기 모터 M을 정지시키고 있었다.

인버터 회로의 온도 변화에 따라, 상기 온도 검출 회로에서 검출된 온도 검출 신호를 제어 회로에 인가하기 위해서는 제어 회로에 전용의 단자가 필요로 하기 때문에, 제어 회로의 단자 수가 증가한다.

또한, 인버터 회로의 온도가 소정의 온도 이상으로 과열되었을 때에, 회로 소자가 파손되는 것을 방지하기 위해서, 단순히 스위칭 회로 등에 흐르는 전류를 제어할뿐만 아니라, 상기 인버터 회로의 동작을 정지시킬 필요가 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 온도 검출 회로(3)에 있어서 온도를 검출하기 위해서는 서미스터(3a)가 사용된다. 종래는 인버터 회로를 인쇄 기판(4)에 부착하고, 상기 서미스터(3a)를 인버터 회로가 부착된 방열판(5)에 설치하고 있었다. 따라서, 인버터 회로의 정확한 온도 상승을 검출할 수 없고, 또 스페이스를 필요로 하였다.

도 1은 본 발명의 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치를 설명하는 블록도.

도 2는 본 발명의 온도 검출 회로를 방열 겸용 배선 기판에 부착한 모형도.

도 3은 발명의 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치에 이용한 서미스터의 온도와 저항값 및 전압을 나타내는 표.

도 4는 본 발명의 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치에 이용한 서미스터의 온도와 전압의 관계를 나타내는 특성도.

도 5는 본 발명의 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치의 다른 실시예를 나타내는 블록도.

도 6은 종래의 인버터 회로를 설명하는 블록도.

도 7은 종래의 인버터 회로의 온도 검출 회로를 부착한 모형도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 : 스위칭 소자

1 : 제어 회로

2 : 드라이브 회로

9 : 스위칭 회로

10 : 온도 검출 회로

12 : 서미스터

13 : 과전류 보호용 FET

17 : 방열 겸용 배선 기판

20 : 과열 검출용 및 과전류 보호용의 비교기

본 발명은 과열 보호 및 과전류 보호도 행할 수 있도록 한 것으로,

인버터 회로에 복수의 스위칭 소자로 이루어지는 스위칭 회로와, 상기 스위칭 소자를 구동하는 드라이브 회로와, 과전류의 이상에 대하여, 상기 드라이브 회로를 구동 정지함과 함께, 이상 신호를 출력하는 보호 회로를 구비하고, 온도 검출 회로에 상기 인저터 회로의 온도 변화를 검출하는 온도 검출 소자를 설치하고, 상기 인버터 회로의 온도 변화에 따라 변화하는 온도 검출 신호의 출력을 상기 보호 회로의 이상 신호를 출력하는 단자에 공유하는 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치를 제공한다.

본 발명은 인버터 회로에 복수의 스위칭 소자로 이루어지는 스위칭 회로와, 상기 스위칭 소자를 구동하는 드라이브 회로와, 과전류의 이상에 대하여 상기 드라이브 회로를 구동 정지함과 함께, 이상 신호를 출력하는 보호 회로를 구비하고, 온도 검출 회로에 상기 인버터 회로의 온도 변화를 검출하는 온도 검출 소자를 설치하고, 상기 인버터 회로의 온도 변화에 따라 변화하는 온도 검출 신호를 제어 회로에 인가하여, 온도 변화에 따라 인버터 회로에 흐르는 전류를 변화시키거나, 상기 인버터 회로가 정해진 온도 이상으로 상승하였을 때 과열 보호 회로로부터의 과열 이상 신호를 상기 제어 회로나 드라이브 회로에 인가하여, 인버터 회로의 동작을 정지시키는 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치를 제공한다.

〈실시예〉

도 1에 본 발명의 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치의 블록도를 도시한다.

본 발명에서의 인버터 회로는, 상측 아암의 스위칭 소자 Q1, Q2, Q3과, 하측 아암의 스위칭 소자 Q4, Q5, Q6으로 구성되는 스위칭 회로(9)와, 각 스위칭 소자의 제어 전극에 입력되고, 이 스위칭 소자를 온·오프 제어하는 드라이브 회로(2)와, 해당 드라이브 회로(2)에 입력되어 제어 신호를 발생하는 제어 회로(1)를 구비한다.

상기 스위칭 회로(9)의 스위칭 소자 Q1과 Q4, 스위칭 소자 Q2와 Q5, 스위칭 소자 Q3과 Q6의 접속점 U, V, W에 모터 M 등의 부하가 접속되어 있다. 제어 회로(1)로부터는 상술한 바와 같이 펄스 폭 변조된 구형파가 드라이브 회로(2)에 출력되고, 스위칭 회로(9)의 제어를 행하고 있다.

본 발명의 특징은 제어 회로(1)에 온도 검출 회로(10)가 접속되어 있는 것이다. 상기 온도 검출 회로(10)는 제어 회로(1), 드라이브 회로(2), 스위칭 회로(9)로 이루어지는 인버터 회로의 온도 변화를 검출하는 것으로, 전원 VDD에 접속된 저항(11)과, 해당 저항(11)에 일단이 접속됨과 함께 제어 회로(1)의 FAULT 단자에 접속된 서미스터(12)로 이루어진다.

상기 서미스터(12)에 병렬로 과전류 보호용 FET(13)의 드레인·소스 전극이 접속되어 있다. 상기 과전류 보호용 FET(13)의 드레인 전극은 다이오드(14)를 통하여 전원 VDD에 접속되고, 또한 상기 서미스터(12)의 일단과 함께, FAULT 단자로서 제어 회로(1)에 접속되어 있다.

또한, 상기 과전류 보호용 FET(13)의 게이트 전극은 저항(15)에 흐르는 과전류를 검출하는 과전류 검출 회로(16)에 접속되어 있다. 또, 상기 과전류 보호용 FET(13)는 상기 드라이브 회로(2)에 내장되어 있지만, 상기 온도 검출 회로(10)에 설치해도 된다.

도 2는 본 발명의 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치에 이용한 온도 검출 회로(10)를 방열 겸용 배선 기판(17)에 부착한 상태를 나타내는 도면이다. 상기 방열 겸용 배선 기판(17)은 표면을 산화하여 절연한 알루미늄 기판을 이용하고 있다.

상기 절연된 방열 겸용 배선 기판(17)의 표면에는 인쇄 배선이 설비되어 있음과 함께, 상기 스위칭 회로(9)의 상측 아암의 스위칭 소자 Q1, Q2, Q3과, 하측 아암의 스위칭 소자 Q4, Q5, Q6 및 드라이브 회로(2) 등이 부착되어 있다.

상기 서미스터(12)는 방열 겸용 배선 기판(17) 상의 동작 시 온도 상승하는 스위칭 회로(9) 및 드라이브 회로(2)에 가능한 한 근접하여 부착하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 경우, 기판재로 알루미늄을 사용하고 있기 때문에, 그 열 전달성의 장점으로부터 기판 온도가 거의 균일하게 되므로, 기판 내에 실장하면 그 위치에 관계없이 인버터 회로의 온도를 정확하게 검출할 수 있다.

상기 제어 회로(1)로부터 출력된 각각 120도의 위상 차를 갖는 3개의 펄스 폭 변조된 구형파는 드라이브 회로(2)를 통하여, 스위칭 회로(9)를 구성하는 상측 아암의 스위칭 소자 Q1, Q2, Q3의 제어 전극에 입력되어, 이 스위칭 소자를 온·오프 제어한다.

또한, 제어 회로(1)로부터의 상기 펄스 폭 변조된 구형파에 대하여 180도 위상이 지연된 펄스 폭 변조된 구형파는, 마찬가지로 드라이브 회로(2)를 통하여 하측 아암의 스위칭 소자 Q4, Q5, Q6을 온·오프 제어한다.

따라서, 각각 120도의 위상 차를 갖는 3개의 펄스 폭 변조된 구형파와 이 펄스 폭 변조된 구형파에 대하여 각각 180도 위상이 지연된 3개의 펄스 폭 변조된 구형파에 의해 온·오프 제어되는 스위칭 회로(9)의 출력 단자, 즉 스위칭 소자 Q1과 Q4, 스위칭 소자 Q2와 Q5, 스위칭 소자 Q3과 Q6의 접속점 U, V, W에는 3상의 펄스 폭 변조된 전압이 인가되어, 상기 모터 M에 부하 전류를 공급하여 해당 모터 M을 회전시킨다.

모터 M이 회전하여, 스위칭 소자 Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 및 D1, D2, D3, D4, D5, D6 등의 온도가 상승되면, 상기 방열 겸용 배선 기판(17)의 온도도 열을 전달받아 즉시 상승된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 방열 겸용 배선 기판(17)의 온도가 상승하면, 서미스터(12)의 저항값은 25℃에서 100㏀인 것이 125℃에서 약2.8㏀로 저항값이 저하된다.

따라서, 도 5에 도시하는 회로에서는, 저항(11)의 저항값을 10㏀, 저항(19)의 저항값을 5.1㏀, 그리고 전원 전압 VDD를 15V로 하면, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 서미스터(12)의 온도 검출 신호 V(ITRIP)는 25℃일 때, 약 0.7V이었던 것이, 125℃에서는 약 4.3V까지 변화한다.

이 변화된 온도 검출 신호는 FAULT 단자로부터 제어 회로(1)에 가해지고, 상기 제어 회로(1)에 의해 펄스 폭 변조된 구형파를 제어하여, 모터 M에 온도의 변화에 따른 모터 전류를 흘리고, 회전 수를 변화시킬 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 방열 겸용 배선 기판(17)의 온도(Tc)가 상승함에 따라, V(ITRIP) 전압이 상승하였을 때, 그 전압이 설정한 Vref 전압을 초과하면 비교기(20)가 반전되어, FAULT 단자가 Lo 레벨로 된다. FAULT 단자가 Lo 레벨로 되면, 제어 회로(1)는 이상이 발생한 것으로 판단하여, 드라이브 회로(2)를 구동 정지함과 함께, 상기 제어 회로(1)로부터 발생하는 펄스 폭 변조된 구형파를 차단하여, 모터 동작을 정지시키고, 스위칭 소자의 가열에 의한 파괴를 방지한다.

그런데, 모터 M이 로크하는 등, 드라이브 회로(2) 및 스위칭 회로(9)에 과전류가 흐르면 저항(15)에 흐르는 전류가 증가한다. 상기 저항(15)에 흐르는 전류가 설정값 이상으로 되면, 과전류 검출 회로(16)로부터 과전류 검출 신호가 검출된다. 도 1에서는, 상기 과전류 검출 회로(16)에서 검출된 과전류 검출 신호는 과전류 보호 FET(13)의 게이트 전극에 가해진다. 그에 따라 상기 과전류 보호용 FET(13)가온하여 FAULT 단자가 Lo 레벨로 된다.

상기 과전류 보호 FET(13)가 온하여 Lo 레벨로 되는 과전류 이상 신호가 출력되지만, 이 때, 상기 온도 검출 신호를 출력하는 것과 동일한 FAULT 단자를 통하여 제어 회로(1)에 이상 신호를 전달한다. 그리고, 상기 제어 회로(1)로부터 발생하는 펄스 폭 변조된 구형파를 차단하여, 모터 M의 동작을 정지시키고 스위칭 소자의 과전류 파괴나 모터 고장을 방지한다.

도 5를 이용하여 온도 검출 회로를 갖는 인버터 회로 장치의 방열 겸용 배선 기판의 온도가 설정한 임의의 온도 이상으로 되면, 상기 모터 M에 흐르는 전류를 차단하여, 과열 보호를 할 수 있음을 상세하게 설명한다. 상기 온도 검출 회로(10)에 과열 검출용의 비교기(20)를 설치하여, 해당 비교기(20)의 일 입력 단자에는 상기 서미스터(12)가 접속되고, 타단자에는 기준 전압 Vref가 가해진다.

상술한 바와 마찬가지로, 인버터 회로 장치의 온도가 상승하면, 서미스터(12)의 저항값이 저하되어, 온도 검출 신호를 검출한다. 상기 온도 검출 신호는 ITRIP 단자로부터 제어 회로에 가해져, 해당 제어 회로(1)로부터 출력되는 펄스 폭 변조된 구형파를 제어하여, 모터 M에 온도의 변화에 따른 모터 전류를 흘려, 온도에 따라 회전 수를 변화시킬 수 있는 기능은 동일하다.

그러나, 상술한 도 4에 도시한 바와 같이, 본 회로에서는 임의의 온도 이상으로 되어, 서미스터(12)로 검출되어 비교기(20)의 일 입력 단자에 가해지는 상기 온도 검출 신호 V(ITRIP)가 기준 전압 Vref 이상으로 되면, 비교기(20)의 출력 단자로부터 과열 이상 신호 TT가 발생한다.

상기 과열 이상 신호 TT가 제어 회로(1)에 가해지면, 상기 제어 회로(1)로부터 발생하는 펄스 폭 변조된 구형파는 차단되어, 모터 M의 동작을 정지시켜 스위칭 소자의 과전류 파괴나 모터 고장을 방지한다.

또한, 과전류가 흐르는 저항(15)에 과전류 검출 회로(16)를 접속하고, 저항(19)의 일단에 과전류 검출 회로(16)로부터 검출되는 과전류 검출 신호를 가함으로써, 도 1과 마찬가지로 동일 단자로 과전류와 과열 보호가 가능하다.

본 발명은, 온도 검출 회로의 온도 검출 소자와 과전류 검출 소자를 접속하고, 검출된 신호를 제어 회로의 동일 단자에 가하도록 하였기 때문에, 제어 회로에 별도로 단자 또는 회로를 설치하지 않고, 온도 제어와 과전류 검출을 할 수 있다.

또한, 상기 온도 검출 회로에 과열 보호 신호 검출 회로를 접속하였기 때문에, 회로가 소정 온도 이상으로 상승했을 때 동작을 정지시켜, 과열하여 회로가 파괴되는 것을 보호할 수 있다.

또한, 회로는 방열 겸용 배선 기판에 스위칭 회로와 드라이브 회로를 부착하였기 때문에, 그 열 전달성의 장점으로부터 기판 온도가 거의 균일하게 되는 특성을 이용하여, 스위칭 회로의 온도 변화를 적확하게 서미스터에 의해 정확하게 검출할 수 있어, 온도 변화에 따라 부하에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.

Claims

복수의 스위칭 소자로 이루어지는 스위칭 회로와, 상기 스위칭 소자를 구동하는 드라이브 회로와, 과전류의 이상에 대하여, 상기 드라이브 회로를 구동 정지함과 함께, 이상 신호를 출력하는 보호 회로를 구비한 인버터 회로로서,

상기 인버터 회로에 온도 검출 소자를 구비한 온도 검출 회로를 설치하고, 상기 온도 검출 소자에서 검출되는 온도 검출 신호와 상기 보호 회로의 이상 신호를 공유하는 단자에 출력하는 것을 특징으로 하는 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치.
복수의 스위칭 소자로 이루어지는 스위칭 회로와, 상기 스위칭 소자를 구동하는 드라이브 회로와, 과전류의 이상에 대하여, 상기 드라이브 회로를 구동 정지함과 함께, 이상 신호를 출력하는 보호 회로를 구비한 인버터 회로로서,

상기 인버터 회로의 온도 변화를 검출하는 온도 검출 소자가 구비된 온도 검출 회로를 설치하고, 상기 인버터 회로의 온도 변화에 따라 변화하는 온도 검출 신호를 제어 회로에 인가하고, 온도 변화에 따라 인버터 회로에 흐르는 전류를 변화시킴과 함께, 상기 인버터 회로가 정해진 온도 이상으로 되었을 때 과열 검출 회로로부터 발생하는 과열 이상 신호를 상기 제어 회로에 인가하여, 인버터 회로의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 인버터 회로와 온도 검출 소자를 동일한 방열 겸용 배선 기판에 부착한 것을 특징으로 하는 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치.
제3항에 있어서,

상기 방열 겸용 배선 기판은 표면에 산화막을 형성한 알루미늄 기판인 것을 특징으로 하는 온도 검출 회로를 구비한 인버터 회로 장치.