KR20050085635A

KR20050085635A - 게이트 드라이버, 이 게이트 드라이버를 포함하는 모터구동 장치, 및 이 모터 구동 장치를 장착한 기기

Info

Publication number: KR20050085635A
Application number: KR1020057010830A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 야소하라; 고지 가메다; 가즈아키 사쿠라마
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2005-08-29
Also published as: AU2003269496A8; CN1934785A; US20040135528A1; WO2004057748A3; AU2003269496A1; WO2004057748A2; DE60311316T2; CN1934785B; EP1581999B1; KR100632980B1; DE60311316D1; EP1581999A2; US7362061B2; MY134624A

Abstract

산화막으로 절연되는 게이트 전극을 포함하는 파워 트랜지스터(2)를 도통 또는 차단시키는 게이트 드라이버(3)에 있어서, 상기 게이트 드라이버(3)는, 파워 트랜지스터(2)의 차단 상태를 도통 상태로 변화시키기 위해 제1 전류값을 출력하여 상기 게이트 전극의 전위를 상승시키는 제1 전류원(31); 및 파워 트랜지스터(2)의 도통 상태를 차단 상태로 변화시키기 위해 제2 전류값을 출력하여 상기 게이트 전극의 전위를 하강시키는 제2 전류원(32)을 구비한다. 상기 제1 전류값 및 상기 제2 전류값은 적어도 한 종류의 전류원 제어 정보에 의거하여 설정된다. 이 구조에 의해 소수의 소자로 파워 트랜지스터(2)를 도통 또는 차단시키는 적절한 속도를 제공할 수 있고, 출력 사이즈가 다른 파워 트랜지스터(2)를 구동하는데 게이트 드라이버(3)를 용이하게 사용할 수 있다.

Description

게이트 드라이버, 이 게이트 드라이버를 포함하는 모터 구동 장치, 및 이 모터 구동 장치를 장착한 기기{GATE DRIVER, MOTOR DRIVING DEVICE INCLUDING THE GATE DRIVER, AND APPARATUS EQUIPPED WITH THE MOTOR DRIVING DEVICE}

본 발명은, 다음의 모터들을 구동하는데 적합한 모터 구동 장치에 관한 것이다:

프린터나 복사기의 구동 시스템에 탑재된 종이 이송 모터와 스캐너 모터;

광 미디어 기기나 하드 디스크 기기 등의 정보 기기의 구동 시스템에 탑재된 스핀들 모터와 헤드 액추에이터;

공조기기, 냉장고, 공기 청정기에 탑재된 송풍 팬 모터와 압축기 모터;

온수기에 탑재된 연소 공기송풍 모터;

세탁기에 탑재된 세탁조 구동 모터;

진공 청소기 등의 가전 제품에 탑재된 블로어 모터; 및

부품 실장기나 산업용 로봇, 범용 인버터 등의 FA 기기, 산업 기기에 탑재된 브러시리스 DC 모터, 유도 모터, 릴럭턴스 모터, 스테핑 모터;

특히, 본 발명은 산화막 절연되는 게이트 전극을 가지는 MOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor)나 IGBT(insulated-gate bipolar transistor) 등의 파워 트랜지스터의 게이트 전극을 구동하는데 적합한 게이트 드라이버에 관한 것이다. 전술의 모터들은 펄스폭 변조 구동(이하 'PWM 구동'이라 한다)에 의해 구동되므로, 파워 트랜지스터의 게이트 드라이버에 밀접하게 관련된다.

최근, 프린터, 복사기, 광 미디어 기기 및 하드 디스크 기기 등의 정보 기기는 고속 동작이 요구되고 소형화되고 있다. 이러한 시장 환경은 이들 기기에 탑재되는 모터가 작은 몸체에서 보다 큰 파워를 출력할 것을 요구하는 동시에, 모터가 절전할 것을 요구한다.

공조 기기, 냉장고, 온수기, 세탁기 등의 가전 제품은 AC 인덕션 모터를 탑재하지만, 브러시리스 DC 모터가 이들 가전 제품을 보다 고효율로 작동시키고 절전할 수 있기 때문에, 이들 가전 제품은 최근 AC 인덕션 모터 대신에 브러시리스 DC 모터를 사용하고 있다.

산업 분야에서, 모터는 단순한 동력원이었지만, 최근 모터의 변속 및 고효율 동작이 요구되어, 브러시리스 DC 모터와 인버터 구동 모터가 산업 분야에 있어서 명성을 얻고 있다.

FA 분야에서는, 로봇, 실장기의 구동 등에 서보 모터가 사용되고 있어, 가변 속도나 정확한 위치결정에서 정확한 구동을 수행하고 있다.

이들 모터는 절전 및 변속 구동을 위해 일반적으로 PWM 구동 방법을 사용한다. PWM 구동은 다음의 방법으로 달성된다: 모터의 구동 코일에 접속되는 파워 트랜지스터를 온 또는 오프하고, 이 온과 오프의 비율을 가변으로 설정하여 구동 코일로의 전력 공급을 제어한다. 이 방법은 절전 구동 방법으로서 잘 알려져 있다. 이 PWM 구동 방법은 가전 제품, FA 기기 및 산업 기기의 다양한 모터에 채택되어 왔다. 이들 분야뿐 아니라, 최근 정보 기기도 상술한 시장 환경으로 인해 PWM 구동 방법으로 구동하는 모터를 이용하기 시작하였다.

PWM 구동 방법으로 구동되는 모터는 MOSFET 이나 IBGT 등의 온-오프 동작에 적합한 파워 트랜지스터를 일반적으로 채택한다. 이들 파워 트랜지스터의 일 특징은 산화막으로 절연된 게이트 전극을 포함하고 있다는 것이다.

산화막으로 절연된 게이트 전극을 포함하는 파워 트랜지스터가 오프 상태에서 온 상태로 변화된 때, 즉, 차단 상태에서 도통 상태로 변화된 때, 또는 온 상태에서 오프 상태로 변화된 때, 즉 도통 상태로부터 차단 상태로 변화된 때, 다음의 구조가 필요하다: 파워 트랜지스터를 도통이나 차단시키는데 고속 스위칭 속도(높은 dV/dt)인 경우에는, 이 고속 스위칭 속도로 인한 게이트 드라이버의 오동작을 방지하기 위해 파워 트랜지스터의 게이트 전극을 구동하는 게이트 드라이버에 펄스 필터가 설치된다(예를 들어, 일본국 특개평04-230117호 공보 참조).

종래 기술의 일례로서, 파워 트랜지스터를 게이트 드라이버로 구동하는 구조를 도 9에 도시한다. 도 9는 종래의 게이트 드라이버 구조를 도시한다.

도 9에 있어서, 파워 트랜지스터(802)는 MOSFET이고, 산화막 절연되는 게이트 전극을 포함한다. 트랜지스터(802)에서, 게이트 전극이 게이트 드라이버(803)에 의하여 구동되어, 트랜지스터(802)가 차단 상태에서 도통 상태로, 또는 그 역으로 변화한다.

게이트 드라이버(803)는, 트랜지스터(831 및 832)를 포함하고, 이들은 교대로 온 오프하여 트랜지스터(802)의 게이트 전극이 플러스 또는 제로 볼트가 되도록 한다.

즉, 트랜지스터(831)를 온, 트랜지스터(832)를 오프하면 트랜지스터(802)의 게이트 전극이 플러스 볼트가 되어 도통된다. 또, 트랜지스터(831)를 오프, 트랜지스터(832)를 온하면 트랜지스터(802)의 게이트 전극이 제로 볼트가 되어 차단된다.

이 구조 및 동작에서, 트랜지스터(831 및 832)의 온-오프로 인해 트랜지스터(802)의 게이트 전극에 전압이 급속히 인가되기 때문에, 게이트 드라이버(803)는 파워 트랜지스터(802)를 급격하게 차단 상태에서 도통 상태, 혹은 그 역으로 변화시킨다. 트랜지스터(802)의 이러한 급격한 변화는 스위칭 잡음을 증가시키고, 때때로 주변 장치와 회로에 오동작을 일으킨다. 또, 스위칭 잡음이 증가하면 트랜지스터(802) 자체의 열화가 생기는 경우도 있고, 게이트 드라이버 자체의 오동작을 일으키기도 한다.

상술한 문제점을 해결하기 위해서, 도 10에 도시된 바와 같이, 저항(101, 102), 다이오드(103), 및 커패시터(107)를 게이트 드라이버(803)와 트랜지스터(802) 사이에 삽입하여, 차단 상태에서 도통 상태로의 변화, 또는 그 역의 변화 속도를 조정한다.

저항(101, 102), 다이오드(103) 등의 소자를 삽입하면, 이들 양 소자와 트랜지스터(802)의 게이트 전극의 입력 용량(미도시)으로 인해 트랜지스터(802)의 게이트 전극으로의 전압 인가 속도가 완화된다. 이러한 메커니즘에 의해 트랜지스터(802)의 차단 상태에서 도통 상태로의 변화 혹은 그 역의 속도를 조정할 수 있게 된다. 이 기술은 일본국 특개평04-230117호 공보에 개시되어 있다.

그러나, 상기 종래의 게이트 드라이버는 다음의 목적을 달성하기 위해서 게이트 드라이버와 파워 트랜지스터 사이에 전술한 저항이나 다이오드 같은 다수의 소자를 삽입할 필요가 있다: (1) 스위칭 잡음을 줄이기 위해 차단 상태에서 도통 상태로의 변화 혹은 그 역의 속도 조정, (2) 파워 트랜지스터의 열화를 방지하기 위해 파워 트랜지스터를 적정하게 동작.

전술의 게이트 드라이버를 사용해서 모터 구동 장치를 구성하는 경우에, 코터 구동 코일(811, 813, 815)을 구동하기 위해, 복수의 파워 트랜지스터(802a, 802b, 802c, 802d, 802e 및 802f)가 필요하다. 또한 이들 파워 트랜지스터의 수에 비례하는 수만큼 삽입할 소자가 필요하다. 구체적으로는, 저항(111, 112, 114, 115, 131, 132, 134, 135, 151, 152, 154, 155), 다이오드(113, 116, 133, 136, 153, 156), 및 커패시터(117, 118, 137, 138, 157, 158)가 필요하게 된다.

이와 같이, 종래의 게이트 드라이버 및 이 종래의 게이트 드라이버를 사용하는 모터 구동 장치는 파워 트랜지스터의 차단 상태에서 도통 상태로의 변화 혹은 그 역의 속도를 완화시키기 위해 삽입할 다수의 소자를 필요로 한다. 그 결과, 이들 소자 자체와 이들 소자의 조립이 비용을 상승시키고, 또한 인쇄 회로 기판의 레이아웃이 복잡해지며 인쇄 회로 기판의 면적이 증가한다. 이는 모터 구동 장치나 이 장치를 사용하는 기기의 저가격화나 소형화에 저해가 되는 요소이다.

전술의 문제점을 해결하기 위해서, 게이트 드라이버(803)를 구성하는 트랜지스터(831 및 832)를 단순히 정전류원으로 대체할 수 있다. 이 대체에 의해, 정전류값과 트랜지스터(802)의 게이트 전극의 입력 용량으로 인해, 저항이나 다이오드 등의 삽입 소자를 제거할 수 있고, 트랜지스터(802)의 게이트 전극으로의 전압 인가 속도를 완화시킬수 있다.

그러나, 이와 같이 트랜지스터(831 및 832)를 단순히 정전류원으로 대체하면, 게이트 드라이버에 적용 가능한 파워 트랜지스터가 한정되고, 다양한 파워 트랜지스터를 이 게이트 드라이버에 대해 사용할 수 없게 된다.

구체적으로는, 파워 트랜지스터는 산화막으로 절연된 게이트 전극에 커패시터 구조를 가지고 있고, 이 커패시터 구조가 입력 용량을 형성한다. 이 입력 용량은, 파워 트랜지스터의 출력 사이즈, 즉 절대 최대 전류나 내압 등이 커짐에 따라 커지게 된다. 즉, 게이트 전극의 입력 용량은 파워 트랜지스터의 출력 사이즈에 좌우된다.

따라서, 전술한 바와 같이 트랜지스터(831 및 832)를 정전류원으로 단순히 대체하는 것은 정전류값에 정합하는 입력 용량을 갖는 파워 트랜지스터에만 적용 가능하다. 작은 입력 용량을 갖는 파워 트랜지스터의 경우에는, 도통 상태에서 차단 상태로 혹은 그 역으로 변화하는 속도가 너무 빨라져서 스위칭 잡음이 증가하게 된다. 반대로, 큰 입력 용량을 갖는 파워 트랜지스터는 도통 상태에서 차단 상태로 및/또는 그 역의 변화 속도를 너무 저하시켜, 스위칭 손실이 커지게 된다. 즉, 정전류원의 정전류값에 정합하는 입력 용량을 갖는 파워 트랜지스터만이 적용 가능하게 된다.

산화막으로 절연된 게이트 전극을 포함하는 파워 트랜지스터는 그 게이트 전극의 구조에 따른 입력 용량을 갖는다. 일반적으로, 최근에 개발되고 있는 트렌치 구조의 게이트 전극을 갖는 파워 트랜지스터가 종래의 플레이너(planer) 구조의 경우보다 입력 용량이 더 크다. 또한, 반도체의 기술적 진보와 코스트 감소와 함께, 미세화 칩 기술과 수축(shrinking) 기술에 의해 종래와 동일 용량을 갖는 반도체의 칩 면적이 감소하여, 입력 용량 또한 작아지고 있다.

따라서 트랜지스터(831 및 832)를 단순히 정전류원으로 대체한 것으로는, 파워 트랜지스터의 다양한 게이트 구조를 지원하는 것이 곤란하다. 즉, 모터 구동 장치에 이 게이트 드라이버를 사용하면, 파워 트랜지스터의 출력 사이즈를 변경하여 다양한 모터 출력을 지원하는 것이 곤란하고, 상이한 게이트 전극 구조를 갖는 파워 트랜지스터를 지원하는 것이 곤란하게 된다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구조를 도시한다.

도 2는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구조를 도시한다.

도 3은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구조를 도시한다.

도 4는, 본 발명의 제4 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구조를 도시한다.

도 5는, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모터 구동 장치의 설정 단자의 구조를 도시한다.

도 6은, 본 발명의 제6 실시예에 따른 모터 구동 장치의 설정 단자의 구조를 도시한다.

도 7은, 본 발명의 제7 실시예에 따른, 본 발명의 모터 구동 장치로 구동되는 팬 모터를 포함하는 공조 기기(실외기)의 구조를 도시한다.

도 8은, 본 발명의 제8 실시예에 따른, 구동 시스템에 본 발명의 모터 구동 장치를 갖는 잉크젯 프린터의 구조를 도시한다.

도 9는, 종래의 게이트 드라이버의 구조를 도시한다.

도 10은, 종래의 다른 게이트 드라이버의 구조를 도시한다.

도 11은, 종래의 모터 구동 장치의 구조를 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 파워 트랜지스터

2a, 2c, 2e 제1 파워 트랜지스터

2b, 2d, 2f 제2 파워 트랜지스터

3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f 게이트 드라이버

4, 4b, 4c, 41 전류 설정기

5, 50 모놀리식 집적 회로(IC)

11, 13, 15 모터 구동 코일

20 인버터부

30 모터

31, 3a1, 3b1 제1 전류원

32, 3a2, 3b2 제2 전류원

35, 3b5 게이트 회로(NOT 회로)

61, 62, 63 저항(수동 소자, 전류원 제어 정보)

203, 300 모터 구동 장치

C 스위치 제어 신호

I1, I2 전류값

SI1, SI2 전류 설정 신호

T1, T2, T3, T4, T5, T10 설정 단자(게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 입력 단자)

T6, T8, T11, T13, T14, T16, T17, T19 게이트 전극 접속부

T7, T9, T12, T15, T18 소스 전극 접속부

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고, 상이한 출력 사이즈를 갖는 파워 트랜지스터에 용이하게 적용 가능한 게이트 드라이버를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 게이트 드라이버는 실질적으로 소수의 추가 소자와 저비용으로 파워 트랜지스터의 차단 상태에서 도통 상태로 혹은 그 역의 변화에 있어 적절한 속도를 달성할 수 있게 한다. 또한, 본 발명은, 상기 게이트 드라이버를 채택한 모터 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고, 이 모터 구동 장치는 저비용으로 실질적으로 소수의 추가 소자로써, PWM 구동에서 파워 트랜지스터의 스위칭에 의해 생성되는 잡음을 저감할 수 있으며, 이 구동 장치는, 모터의 출력 사이즈의 변화에 용이하게 대응할 수 있다. 그리고, 본 발명은 상기 모터 구동 장치를 장착한 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 게이트 드라이버는 산화막으로 절연된 게이트 전극을 포함하는 파워 트랜지스터를 도통 상태에서 차단 상태로 혹은 그 역으로 변화시키고, 이 게이트 드라이버는 다음의 요소를 구비한다:

파워 트랜지스터가 차단 상태에서 도통 상태로 변화하는 때에 제1 전류값을 출력하여 게이트 전극의 전위를 상승시키는 제1 전류원;

파워 트랜지스터가 도통 상태에서 차단 상태로 변화하는 때에 제2 전류값을 출력하여 게이트 전극의 전위를 하강시키는 제2 전류원.

여기서, 제1 및 제2 전류값은 적어도 한 종류의 전류원 제어 정보에 의해 제공된다.

상기 구조는 실질적으로 소수의 소자와 저비용으로 도통 상태에서 차단 상태로 및/또는 그 역으로의 변화에 있어 적절한 속도를 달성할 수 있게 하고, 동시에, 상기 게이트 드라이버는 상이한 출력 사이즈를 갖는 파워 트랜지스터를 용이하게 구동하는데 적용 가능하다.

본 발명의 모터 구동 장치는 상기 게이트 드라이버를 포함한다. 본 발명의 기기는 이 모터 구동 장치를 포함한다. 상기 구조의 게이트 드라이버는 본 발명의 모터 구동 장치나 기기가, 그 탑재된 파워 트랜지스터에 의해 PWM 구동 동안 스위칭 동작으로 생성되는 잡음을 억제할 수 있도록 한다. 본 발명의 게이트 드라이버는 상술한 이점을 소수의 소자로 달성할 수 있고, 또한 다양한 출력 사이즈를 갖고 구동 장치나 기기에 탑재된 모터를 지원한다.

이하 본 발명의 실시예에 관해서 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 전류원 제어 정보가 공급되는 게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 입력부는 설정 단자로 약기하고, 전류원 제어 정보는 수동 소자(저항) 또는 통신 정보로 치환된다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구조를 도시한다. 도 1에서, 파워 트랜지스터(2)는 산화막 절연되는 게이트 전극을 포함하고, 이런 종류의 파워 트랜지스터로는 MOSFET이나 IGBT가 잘 알려져 있다. 제1 실시예에서는, MOSFET을 예로 들어 사용한다.

게이트 드라이버(3)는 외부와의 접속을 위한 결합부(coupler)를 가지고, 이 결합부는 이하의 요소를 구비한다:

게이트 전극 접속부(단자(T6));

소스 전극 접속부(단자(T7)); 및

게이트 드라이버 제어 정보를 수신하는 입력 단자군(설정 단자(T1), 설정 단자(T2), 및 스위치 제어 신호(C)를 수신하는 입력 단자(단자(T10)).

게이트 드라이버(3)는 이하의 요소를 그 내부 구조로서 더 포함한다:

제1 전류원(31);

제2 전류원(32);

게이트 회로(NOT 회로)(35); 및

전류 설정기(4).

스위치 제어 신호(C)는 하이 레벨(레벨 H) 및 로우 레벨(레벨 L)에 교대로 머무른다.

제1 전류원(31)의 전원측 단자(제1 단자)는 게이트 드라이버의 내부 전원(미도시)에 접속되고, 제1 전류원(31)의 출력 단자(제2 단자)는 제2 전류원(32)의 전원측 단자(제1 단자)에 접속되어 있다. 제2 전류원(32)의 출력 단자(제2 단자)는 단자(T7)를 통해 파워 트랜지스터(2)의 소스 전극에 접속된다. 제1 전류원(31)의 출력 단자와 제2 전류원(32)의 전원측 단자와의 접속점이 단자(T6)를 통해 파워 트랜지스터(2)의 게이트 전극에 접속된다.

구체적으로, 게이트 드라이버(3)는 제1 전류원(31)과 제2 전류원(32)을 포함하고, 제1 전류원(31)은 파워 트랜지스터(2)의 게이트 전극에 접속되고, 제2 전류원(32)은 트랜지스터(2)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 접속된다.

전류 설정기(4)는 제1 전류원(31)과 제2 전류원(32)에 작용한다. 전류 설정기(4)는 게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 두 개의 설정 단자(T1, T2)를 포함한다. 단자(T1, T2)는 전류원 제어 정보의 입력으로서 수동 소자(저항(61, 62))에 접속된다.

스위치 제어 신호(C)는 제1 전류원(31)에 작용하고, 신호(C)의 반전 신호는 제2 전류원(32)에 작용한다. 여기서, 신호(C)는 게이트 회로(35)에 의해 반전된다. 신호(C)는 단자(T10)로 인가되어, 제1 및 제2 전류원(31, 32)에 작용한다.

신호(C)가 레벨 H에 머무르는 경우에는, 제1 전류원(31)이 제1 전류값(I1)을 출력하고, 제2 전류원(32)은 전기적으로 개방되어 제2 전류값(I2)을 출력하지 않는다. 신호(C)가 레벨 L에 머무르는 경우에는, 제1 전류원(31)은 전기적으로 개방되어 제1 전류값(I1)을 출력하지 않는다. 제2 전류원(32)이 제2 전류값(I2)을 출력한다.

제1 및 제2 전류원(31, 32), 전류 설정기(4) 및 게이트 회로(35)는 제1 실시예에 따라 게이트 드라이버(3)를 형성하고, 이들은 모놀리식 IC(5)로 집적될 수 있다.

다음으로, 전술의 게이트 드라이버의 동작을 설명한다. 우선, 파워 트랜지스터(2)를 도통시키는 동작을 설명한다.

트랜지스터(2)를 도통시키는 동작은 스위치 제어 신호(C)를 레벨 H로 하는 것으로 개시된다. 신호(C)가 레벨 H로 되면, 제1 전류원(31)은 제1 전류값(I1)을 출력하고, 제2 전류원(32)은 전기적으로 개방되어, 전류값(I1)이 파워 트랜지스터의 게이트 전극으로 흐른다.

상술한 바와 같이 트랜지스터(2)는 산화막 절연된 게이트 전극을 포함하고, 게이트 전극은, 게이트 전극과 소스 전극의 사이 및 게이트 전극과 드레인 전극의 사이 양쪽에 존재하는 커패시터 구조를 가진다. 이들 커패시터 구조는 입력 용량(일반적으로, MOSFET의 경우 입력 용량은 "Ciss"로 나타내고, IGBT의 경우는 "Cies"로 나타낸다)을 형성한다.

트랜지스터(2)의 게이트 전극으로 흐르는 제1 전류값(I1)은 트랜지스터(2)의 입력 용량에 대한 충전 전류로 되고, 그 게이트-소스 전압(이하 간단히 "게이트 전압"이라 한다)은 입력 용량에 대한 충전에 따라 상승한다. 게이트 전압이 트랜지스터(2)의 특성에 의해 정해지는 역치에 도달하면, 트랜지스터(2)는 도통이 시작되고, 머지않아 완전 도통(온 상태)이 된다.

도통 시작에서 완전 도통까지의 시간, 즉 도통시의 스위칭 시간은 일반적으로 전류값(I1) 및 트랜지스터(2)의 입력 용량에 의해 정해진다. 즉, 트랜지스터(2)의 도통시의 스위칭 속도(차단 상태에서 도통 상태로 변화시키는데 필요한 시간)를 전류값(I1)으로 어느 정도 조정할 수 있다.

다음에, 파워 트랜지스터(2)를 차단시키는 동작을 설명한다. 이 동작은 스위치 제어 신호(C)를 레벨 L로 하는 것으로 개시된다. 신호(C)가 레벨 L로 되면, 제1 전류원(31)은 전기적으로 개방되고, 제2 전류원(32)은 제2 전류값(I2)을 출력하여, 이 제2 전류값(I2)이 트랜지스터(2)의 입력 용량으로부터의 방전 전류가 된다.

전류값(I2)에 의한 입력 용량으로부터의 방전에 따라 트랜지스터(2)의 게이트 전압은 하강한다. 게이트 전압이 트랜지스터(2)의 특성에 의해 정해지는 역치에 도달하면, 트랜지스터(2)는 차단이 시작되고, 머지않아 완전 차단(오프 상태)이 된다.

차단 상태 시작에서 완전 차단까지의 시간, 즉 차단시의 스위칭 시간은 일반적으로 전류값(I2) 및 트랜지스터(2)의 입력 용량에 의해 정해진다. 즉, 트랜지스터(2)의 차단시의 스위칭 속도(도통 상태에서 차단 상태로 변화시키는데 필요한 시간)를 전류값(I2)으로 어느 정도 조정할 수 있다.

상술한 설명에서 알 수 있듯이, 전류값(I1 또는 I2)은 트랜지스터(2)의 입력 용량을 충전하거나 방전하고, 게이트 전압은 충전 또는 방전에 따라 상승 또는 하강하여, 트랜지스터(2)는 도통 또는 차단이 된다. 이 도통 또는 차단시의 스위칭 속도는 전류값(I1 또는 I2)에 의해 어느 정도 조정할 수 있다.

도 1에서, 전류 설정기(4)는 전류값(I1, I2)을 설정한다. 전류 설정기(4)는 설정 단자(T1)를 통해 저항(61)과 접속되고, 저항(61)에 따라 정해지는 전류 설정 신호(SI1)를 출력한다. 제1 전류원(31)은 신호(SI1)를 수신하고, 신호(SI1)에 따라 제1 전류값(I1)을 출력한다. 즉, 전류 설정기(4)는 저항(61)의 값으로 정해지는 제1 전류값(I1)을 제1 전류원(31)이 출력할 수 있도록 제1 전류원(31)에 설정한다. 마찬가지로, 전류 설정기(4)는 설정 단자(T2)에 접속되는 저항(62)의 값에 따라 정해지는 제2 전류값(I2)을 제2 전류원(32)이 출력할 수 있도록 제2 전류원(32)에 설정한다.

제1 전류값(I1)은 단자(T1)에 접속되는 저항(61)에 의해 설정되어, 트랜지스터(2)의 도통시의 스위칭 속도를 조정할 수 있고, 제2 전류값(I2)은 단자(T2)에 접속되는 저항(62)에 의해 설정되어, 트랜지스터(2)의 차단시의 스위칭 속도를 조정할 수 있게 된다.

스위칭 속도를 더욱 미세하게 조정하기 위해서, 게이트 전극과 소스 전극 사이, 또는 게이트 전극과 드레인 전극 사이, 또는 드레인 전극과 소스 전극 사이에 커패시터를 추가할 수 있다. 이 추가 커패시터는 또한 외부 잡음에 의한 오동작을 제거할 수 있다.

본 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 파워 트랜지스터(2)를 도통시킬 때, 제1 전류원(31)은 제1 전류값(I1)을 출력하여 게이트 전압을 상승시키고, 트랜지스터(2)를 차단시킬 때, 제2 전류원(32)은 제2 전류값(I2)을 출력하여 게이트 전압을 하강시킨다. 제1 및 제2 전류값(I1, I2)은 설정 단자(T1, T2)에 의해 설정할 수 있다.

이 구조에 의해, 게이트 드라이버(3)와 트랜지스터(2) 사이에 다이오드와 저항을 삽입하지 않고도 파워 트랜지스터의 도통 또는 차단 속도를 적절하게 조절할 수 있게 되어, 스위칭 잡음을 감소시킬 수 있고 트랜지스터가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 설정 단자(T1, T2)에 접속된 두 개의 저항(61, 62)만으로 조정을 수행할 수 있어, 게이트 드라이버가 소형화될 수 있고 저비용화가 가능하다.

입력 용량이 다른 파워 트랜지스터를 도통 및 차단시키는 경우에, 저항(61, 62)을 다른 적절한 저항으로 단지 교체하는 것으로 스위칭 속도를 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명은 출력 사이즈가 다른 파워 트랜지스터에 용이하게 적용 가능하다.

(실시예 2)

도 2 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구조를 도시한다. 상술한 제1 실시예에 있어서는, 저항(61, 62)이 두 개의 설정 단자(T1, T2)에 접속되어, 제1 전류값(I1) 및 제2 전류값(I2)을 설정한다. 본 제2 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이 게이트 드라이버(3)가 저항(63)에 접속된 하나의 설정 단자(T3)를 포함하여, 전류값(I1, I2)을 설정한다.

구체적으로, 전류 설정기(4b)는 전류 설정 신호의 소정 비율(SI1 대 SI2)을 갖는다. 전류 설정기(4b)는, 단자(T3)에 접속된 저항(63)의 값에 기초하여, 상기 비율에 따른 신호(SI1, SI2)를 출력한다. 신호(SI1)에 따른 전류값(I1)은 단자(T8)를 통해 파워 트랜지스터(2)의 게이트 전극에 공급된다. 신호(SI2)에 따른 전류값(I2)은 단자(T9)를 통해 트랜지스터(2)의 소스 전극에 공급된다. 단자(10)에 공급되는 스위치 제어 신호(C)는 제1 실시예와 마찬가지 방식으로 동작한다.

이 구조에 의해, 설정 단자(T3)에 접속된 하나의 저항만으로 트랜지스터(2)의 차단 상태에서 도통 상태로 및/또는 그 역의 변화에 필요한 시간을 조정할 수 있게 된다. 따라서, 이 구조에 의해 게이트 드라이버의 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.

제1 및 제2 실시예에 있어서, 전류값(I1, I2)을 설정하는 설정 단자에 저항이 접속되어 있지만, 저항이 아니더라도, 마찬가지 이점을 얻기 위해 커패시터나 인덕턴스 등의 수동 소자를 사용할 수 있다.

(실시예 3)

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구조를 도시한다. 본 제3 실시예에 있어서, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이, 통신 정보를 수신하는 단자(CLK 및 DATA)를 설정 단자(T4, T5)로 사용할 수 있고, 이들 단자에 직렬 통신 정보를 공급한다. 이 직렬 통신 정보에 기초하여, 전류값(I1, I2)을 설정한다. 도 3에서, 입력 단자(CLK 및 DATA)를 사용하지만, 직렬 통신에는 예컨대, DATA 단자만을 입력단자로서 제공하거나 인에이블 단자가 추가되는 등의 다양한 방법이 있어서, 본 실시예는 다양한 통신 형태로 실현할 수 있다. 단자(10)에 공급되는 스위치 제어 신호(C)는 제1 실시예와 마찬가지 방식으로 동작한다.

제3 실시예에 의하면, 트랜지스터(2)의 차단 상태에서 도통 상태로 혹은 그 역의 변화에 필요한 시간을 통신 정보로 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다. 파워 트랜지스터의 출력 사이즈가 다른 경우에, 게이트 드라이버의 하드웨어를 공유할 수 있어, 여러 종류의 모델을 관리하는 노력을 줄일 수 있고, 자원 절약을 기대할 수 있다.

상술한 실시예들에 있어서, 파워 트랜지스터의 차단 상태에서 도통 상태로 및/또는 그 역의 변화에 필요한 시간은, 이하와 같이 다르게 호칭하고 있다: 파워 트랜지스터의 스위칭 동작 속도; 파워 트랜지스터의 스위칭 속도; 및 파워 트랜지스터의 도통(또는 차단) 스위칭 속도. 이들 용어는 파워 트랜지스터의 차단 상태에서 도통 상태로 및/또는 그 역의 변화와 이들 두 상태 사이의 과도 상태를 표현하고 있다.

(실시예 4)

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 모터 구동 장치의 구조를 도시한다. 본 제4 실시예에 따른 모터 구동 장치에 포함된 게이트 드라이버는 제1 실시예에서 설명한 게이트 드라이버이고, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

도 4에 있어서, 모터(30)의 삼상 구동 코일(11, 13, 15)은 다음과 같은 방식으로 인버터(20)에 접속된다: 인버터(20)는 파워 트랜지스터(2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f)를 포함한다. 트랜지스터(2a, 2b)는 점선 블록(21)에 도시한 바와 같이 dc 전원(Vdc)에 대해 직렬로 접속된다. 이 직렬 접속의 접속점은 U상 구동 코일(11)에 접속된다. 마찬가지 방식으로, 트랜지스터(2c, 2d)는 점선 블록(23)에 도시한 바와 같이 dc 전원(Vdc)에 대해 직렬로 접속된다. 이 직렬 접속의 접속점은 V상 구동 코일(13)에 접속된다. 트랜지스터(2e, 2f)는 점선 블록(25)에 도시한 바와 같이 dc 전원(Vdc)에 대해 직렬로 접속된다. 이 접속점은 W상 구동 코일(15)에 접속된다. 한편, 구동 코일(11, 13, 15)의 공통 접속점은 중성점(N)을 형성한다.

트랜지스터(2a, 2c, 2e)는 제1 파워 트랜지스터이고 인버터(20)의 상측 암을 형성하고, 트랜지스터(2b, 2d, 2f)는 제2 파워 트랜지스터이고 인버터(20)의 하측 암을 형성한다. 파워 트랜지스터 각각은 산화막 절연되는 게이트 전극을 포함하고, 제1 실시예에서 사용된 바와 같이, MOSFET이 예로서 여기에 사용된다.

게이트 드라이버(3a, 3c, 3e)는 동일한 구조를 가지고, 단자(T11, T12, T14, T15, T17, T18)를 통해 제1 파워 트랜지스터(2a, 2c, 2e)의 게이트 전극 및 소스 전극에 각각 접속되어 있다. 게이트 드라이버(3b, 3d, 3f)는 동일한 구조를 가지고, 단자(T13, T16, T19)를 통해 제2 파워 트랜지스터(2b, 2d, 2f)의 각 게이트 전극에 접속되어 있다.

게이트 드라이버(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f) 각각은 도 1 에 도시한 전류 설정기(4)가 없는 게이트 드라이버(3)와 같고, 각각의 제1 전류값(Ia1, Ib1, Ic1, Id1, Ie1, If1)은 전류 설정기(41)로부터 공급되는 전류 설정 신호(SI1)를 공유한다. 제1 전류값(Ic1, Id1, Ie1, If1)은 도시하지 않았지만, Ia1 및 Ib1과 동일하다. 마찬가지 방식으로, 각각의 제2 전류값(Ia2, Ib2, Ic2, Id2, Ie2, If2)은 전류 설정기(41)로부터 공급되는 전류 설정 신호(SI2)를 공유한다. 제2 전류값(Ic2, Id2, Ie2, If2)은 도시하지 않았지만, Ia2 및 Ib2와 동일하다.

게이트 드라이버(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f)는, 제1 실시예의 도 1에 도시된 스위치 제어 신호(C)와 마찬가지 방식으로 동작하는 스위치 제어 신호(Ca, Cb, Cc, Cd, Ce, Cf)를 수신하고, 이들 신호는 PWM 제어기(55)로부터 공급되며, 레벨 H(고레벨 신호)와 레벨 L(저레벨 신호)에 교대로 머무른다. PWM 제어기(55)는 제어 지령부(57)로부터 명령 신호(Co)를 수신한다.

게이트 드라이버(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f), 전류 설정기(41), PWM 제어기(55) 및 제어 지령부(57)는 모놀리식 IC(50)로 집적되어, 전류 설정기(41)에 접속된 설정 단자(T1, T2)가 모놀리식 IC(50)의 단자가 된다. 설정 단자(T1, T2)는 IC(50)에 외부 설치되는 저항(61, 62)과 접속된다.

상술한 모터 구동 장치의 동작을 이하에서 설명한다. 제어 지령부(57)는, 모터를 소망의 rpm으로 회전시키는 지령, 또는 구동 코일에 전압을 인가하는 지령, 또는 모터의 구동 코일을 통해 구동 전류를 통과시키는 지령(토크 지령)을 위한 명령 신호(Co)를 출력한다. PWM 제어기(55)는, 명령 신호(Co)에 따라 모터의 각 상-코일(11, 13, 15)에 전력을 공급하기 위해, 스위치 제어 신호(Ca, Cb, Cc, Cd, Ce, Cf)를 출력한다.

제어 신호(Ca, Cb)는 U상 구동 코일(11)에 대한 것이고, 이들 신호는 코일(11)에 접속된 파워 트랜지스터(2a, 2b)를, 게이트 드라이버(3a, 3b)를 통해 도통 또는 차단시킨다. 신호(Ca, Cb)는, 모터의 무버(mover)의 위치에 따라 발생되는 기본 신호(수 Hz에서 수 kHz 범위)에, 비교적 고주파수(예컨대, 수 kHz에서 수백 kHz 범위)를 갖는 PWM 신호를 중첩하여 형성된다. 이하 무버는 로터라고 한다. PWM 신호는 펄스폭 변조 신호이고, 그 펄스폭은 신호(Co)에 의해 조정되어, 구동 코일에 공급할 전력량을 조절한다.

신호(Cc, Cd)는 V상 구동 코일(13)에 대한 것이고, 상술한 신호(Ca, Cb)와 마찬가지 방식으로 동작한다. 신호(Ce, Cf)는 W상 구동 코일(15)에 대한 것이고, 신호(Ca, Cb)와 마찬가지 방식으로 동작한다. 상기 세 그룹의 신호의 각 기본 신호는 서로 전기각으로 120도의 위상차를 가짐으로써, 모터를 구동하기 위해 각 구동 코일(11, 13, 15)을 순차적으로 구동한다. 모터의 rpm은, 기본 신호에 중첩되는 PWM 신호의 펄스폭에 따라 유연하게 제어될 수 있다.

이상은 모터 구동 장치의 기본적인 동작을 설명한 것이다. 다음에, 게이트 드라이버(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f) 및 전류 설정기(41)의 동작을 이하 설명한다.

도 4에 있어서, 게이트 드라이버(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f)는 기본적으로 동일한 구조를 가지고 동일한 방식으로 동작한다. 따라서 이하의 설명에서는 게이트 드라이버(3a)만을 다루고 다른 게이트 드라이버에 대한 설명은 생략한다.

게이트 드라이버(3a)는 제1 실시예에서 사용된 게이트 드라이버(3)와 기본적으로 동일하다. 전류 설정 신호(SI1 및 SI2)를 게이트 드라이버(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f)가 공유하기 때문에, 전류 설정기(41)가 게이트 드라이버(3a)의 외부에 배치되어 있는 것만이 차이점이다. 게이트 드라이버(3a)와 게이트 드라이버(3) 사이에 본질적인 차이점은 없다.

게이트 드라이버(3a)는, 스위치 제어 신호(Ca)가 레벨 H일 때 파워 트랜지스터(2a)를 도통시키고, 신호(Ca)가 레벨 L일 때 트랜지스터(2a)를 차단시킨다. 이는 도 1에 도시된 게이트 드라이버(3)와 동일한 동작이다. 구체적으로, 신호(Ca)가 레벨 H일 때, 제1 전류원(3a1)이 전류값(Ia1)을 출력한다. 동시에, 제2 전류원(3a2)이 전기적으로 개방된다. 전류값(Ia1)은 제1 파워 트랜지스터(2a)의 게이트 전극에 존재하는 입력 용량에 대해 충전 전류로서 작용하여, 게이트 전압을 상승시킴으로써, 트랜지스터(2a)를 도통시킨다. 신호(Ca)가 레벨 L일 때, 제2 전류원(3a2)은 제2 전류값(Ia2)을 출력하고, 동시에 제1 전류원(3a1)은 전기적으로 개방된다. 전류값(Ia2)은 트랜지스터(2a)의 입력 용량으로부터의 방전 전류로서 기능하고, 게이트 전압을 하강시킴으로써, 제1 파워 트랜지스터(2a)를 차단시킨다.

이와 같이, 제1 전류값(Ia1) 및 제2 전류값(Ia2)은 제1 파워 트랜지스터(2a)의 입력 용량을 충전하거나 방전하고, 이 충전 또는 방전은 게이트 전압을 상승 또는 하강시킴으로써, 트랜지스터(2a)는 도통 또는 차단이 된다.

도통 또는 차단시의 스위칭 속도는 전류값(Ia1 또는 Ia2)으로 어느 정도 조정할 수 있다. 이는 제1 실시예와 마찬가지이다.

상기 전류값(Ia1, Ia2)은 전류 설정기(41)로부터 공급되는 전류 설정 신호(SI1, SI2)에 따라 설정되고, 신호(SI1, SI2)는 설정 단자(T1, T2)에 접속된 저항(61, 62)에 따라 공급된다. 즉, 전류값(Ia1, Ia2)은 단자(T1, T2)에 접속되는 저항(61, 62)의 값에 따라 공급된다.

따라서, 저항(61, 62)에 의해 제1 파워 트랜지스터(2a)의 차단 상태에서 도통 상태로 및/또는 그 역의 변화에 필요한 시간을 조정할 수 있다. 게이트 드라이버(3a)에 대한 설명은 다른 게이트 드라이버(3b, 3c, 3d, 3e, 3f)에 적용할 수 있다.

게이트 드라이버(3b, 3c, 3d, 3e, 3f)에 대응하는 파워 트랜지스터(2b, 2c, 2d, 2e, 2f)의 스위칭 속도는, 제1 및 제2 전류값을 설정하는 신호(SI1 및 SI2)가 각 게이트 드라이버에 의해 공유되기 때문에, 제1 파워 트랜지스터(2a)의 스위칭 속도와 동일하다. 즉, 단자(T1, T2)에 접속된 저항(61, 62)은 모든 파워 트랜지스터의 스위칭 속도를 일반적으로 동일값으로 조정할 수 있고, 이 조정은 모놀리식 IC(50)의 외부에서 일괄하여 수행될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제4 실시예에서, 모터의 구동 코일(11, 13, 15)을 구동하는 파워 트랜지스터(2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f)는 제1 실시예에서 사용한 게이트 드라이버(3)와 기본적으로 동일한 방식으로 작동하는 게이트 드라이버(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f)가 장착된다. 이들 게이트 드라이버의 모두 또는 일부는 모놀리식 IC로 집적되고, 각 게이트 드라이버에서 공급되는 제1 및 제2 전류값은 모놀리식 IC의 외부로부터 일괄하여 두 개의 설정 단자(T1, T2)로 설정될 수 있다.

이 구조에 의해 도 11에 도시한 종래 기술에 대해 설명한 바와 같이 각 파워 트랜지스터에 추가되는 다이오드 및 저항을 절약할 수 있고, 설정 단자(T1, T2)에 접속된 두 개의 저항(61, 62)만으로 일괄하여 모든 파워 트랜지스터의 스위칭 속도를 조정할 수 있게 된다. 그 결과, 모터 구동 장치를 소형화, 저비용화할 수 있게 된다.

따라서, 파워 트랜지스터의 도통 상태에서 차단 상태로 혹은 그 역으로의 변화 속도가 적절하게 조정되어, 모터의 PWM 구동에서 발생하는 스위칭 잡음을 감소시킬 수 있고 파워 트랜지스터 자체의 파괴를 방지할 수 있다.

다양한 입력 용량을 갖는 파워 트랜지스터를 도통 또는 차단시키는 경우에, 저항(61, 62)을 적절한 것으로 교체하는 것 만으로 스위칭 속도를 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명은 출력 사이즈가 다른 파워 트랜지스터에 용이하게 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 모터 구동 장치는 다양한 출력 사이즈의 모터에 이용할 수 있다.

(실시예 5)

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 모터 구동 장치의 설정 단자의 구조를 도시한다. 상기 제4 실시예에 있어서, 저항(61, 62)은 설정 단자(T1, T2)에 접속되어, 제1 및 제2 전류값을 설정한다. 그러나, 본 제5 실시예에 있어서는, 하나의 설정 단자(T3)에 하나의 저항(63)이 접속됨으로써, 제1 및 제2 전류값을 설정한다.

구체적으로, 제5 실시예에 있어서, 전류 설정기(41)는 전류 설정 신호의 소정 비율(SI1 대 SI2)을 갖는다. 전류 설정기(41)는 단자(T3)에 접속된 저항(63)의 값에 따라 신호(SI1 및 SI2)를 출력한다. 게이트 드라이버(3a)는 제1 파워 트랜지스터(미도시)의 게이트 전극 및 소스 전극에 신호(SI1 및 SI2)에 따른 전류값을 출력한다. 게이트 드라이버(3b)는 제2 파워 트랜지스터(미도시)의 게이트 전극에 신호(SI1 및 SI2)에 따른 전류값을 출력한다. 게이트 드라이버(3c, 3d, 3e, 3f)는 상술한 게이트 드라이버(3a, 3b)와 마찬가지 방식으로 동작한다.

이 구조에 의해, 설정 단자(T3)에 접속된 하나의 저항만으로 파워 트랜지스터의 차단 상태에서 도통 상태로 및/또는 그 역의 변화에 필요한 시간을 조정할 수 있게 되어, 모터 구동 장치를 더욱 소형화, 저비용화할 수 있다.

제4 및 제5 실시예에 있어서, 제1 및 제2 전류값을 설정하기 위해 설정 단자에 저항이 접속되어 있지만, 저항이 아니더라도, 마찬가지 이점을 얻기 위해 커패시터나 인덕터 등의 다른 수동 소자를 저항 대신에 사용할 수 있다.

(실시예 6)

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 모터 구동 장치의 설정 단자의 구조를 도시한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 통신 정보를 수신하는 단자(CLK 및 DATA)를 설정 단자(T4 및 T5)로 사용하고, 이들 단자로 유입되는 직렬 통신 정보에 의해 제1 및 제2 전류값을 설정할 수 있다. 본 구조로, 통신 정보에 의해 파워 트랜지스터의 차단 상태에서 도통 상태로 및/또는 그 역의 변화에 필요한 시간을 설정할 수 있게 된다. 파워 트랜지스터의 출력 사이즈가 다른 경우에, 게이트 드라이버의 하드웨어를 공유할 수 있어, 여러 종류의 모델을 관리하는 노력을 줄일 수 있고, 자원 절약을 기대할 수 있다.

직렬 통신에는, 예컨대 DATA 단자만을 입력 단자로서 제공하거나, 인에이블 단자가 추가되는 등의 다양한 방법이 있어, 본 실시예는 다양한 통신 형태로 실현할 수 있다.

(실시예 7)

도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른, 본 발명의 모터 구동 장치를 사용하는 팬 모터를 갖는 공조 기기(실외기)의 구조를 도시한다. 도 7에 있어서, 실외기(201)는 바닥판(202)에 배치한 칸막이(204)에 의해 압축기실(206)과 열교환기실(209)로 구획되어 있다. 압축기실(206)에는 압축기(205)가 설치되어 있고, 열교환기실(209)에는, 열교환기(207) 및 열교환기(207)를 냉각시키는 송풍 팬 모터(208)가 설치되어 있다. 칸막이(204) 위에는 전자 장치를 포함하는 박스(210)가 설치되어 있다.

팬 모터(208)는 브러시리스 DC 모터의 회전축에 장착된 송풍 팬으로 구성되고, 박스(210)에 수용된 모터 구동 장치(203)에 의해 구동된다. 팬 모터(208)를 구동하면 송풍 팬이 회전하여, 열교환기실(209)을 냉각한다.

모터 구동 장치(203)로는 상술한 제4 내지 제6 실시예에서 설명한 모터 구동 장치를 사용할 수 있어, 본 발명의 모터 구동 장치를 포함하는 공조 기기(실외기)는 본 발명의 제4 내지 제6 실시예에 따른 모터 구동 장치의 이점을 향유할 수 있다.

(실시예 8)

도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른, 구동 시스템에 본 발명의 모터 구동 장치를 갖는 잉크젯 프린터의 구조를 도시한다. 도 8에 있어서, 잉크젯 프린터(이하 프린터로 약기한다)(310)는 이하의 요소를 구비하는 구동 시스템을 포함한다:

캐리지에 탑재되어 프린팅 헤드(307)가 종이를 스캔하도록 하는 캐리지 모터(301); 및

기록 용지를 이송하는 종이 이송 모터(306).

캐리지 모터(301)는 모터 구동 장치(300)로 구동되는 브러시리스 dc 모터이고, 종이 이송 모터(306)는 스테핑 모터이다.

종이 이송 모터(306)의 회전에 의해 그 회전력이 종이 이송 롤러(305)에 전달되어, 종이(308)가 도면의 앞쪽으로 이송된다. 캐리지 모터는 그 회전축에 풀리(302)를 가지고, 풀리(302)에는 타이밍 벨트(303)가 걸어져 있다. 프린팅 헤드(307)는 벨트(303)에 탑재되어 있고, 헤드(307)의 노즐이 종이(308) 상에 액체 잉크를 토출한다. 캐리지 모터(301)가 정방향 또는 역방향 회전하면 풀리와 벨트를 통해 프린팅 헤드(307)가 도 8 의 좌우로 스캔하게 된다. 프린팅 헤드(307)는 종이(308)를 스캔하고 잉크를 종이(308) 상에 토출하며, 종이(308)가 이송되어 종이(308) 상에 화상이 형성된다.

모터 구동 장치(300)로는 모터 구동 장치를 사용할 수 있어, 본 발명의 모터 구동 장치를 포함하는 프린터는 본 발명의 제4 내지 제6 실시예에 따른 모터 구동 장치의 이점을 향유할 수 있다.

제7 및 제8 실시예에서 설명한 기기 이외에도, 이하의 기기들이 본 발명의 모터 구동 장치를 이용하는데 적합하다: 복사기, 광 미디어 기기, 하드 디스크 기기, 공조 기기(실외기), 공기 청정기, 온수기, 냉장고, 진공 청소기, 세탁기, FA 기기, 및 범용 인버터 기기.

상술한 바와 같이, 본 발명의 게이트 드라이버는 제1 전류원 및 제2 전류원을 포함한다. 제1 전류원은 제1 전류값을 출력함으로써 게이트 전압을 상승시켜 파워 트랜지스터를 도통시키고, 제2 전류원은 제2 전류값을 출력함으로써, 게이트 전압을 하강시켜 파워 트랜지스터를 차단시킨다. 제1 및 제2 전류값은 적어도 하나의 설정 단자에 의해 설정될 수 있다.

이 구조에 의해 소수의 소자로 파워 트랜지스터의 차단 상태에서 도통 상태로 및/또는 그 역의 변화에 필요한 시간을 적절하게 조정할 수 있게 되어, 게이트 드라이버를 소형화, 저비용화할 수 있다. 본 발명의 게이트 드라이버는 출력 사이즈가 다른 파워 트랜지스터를 구동하는데 용이하게 사용할 수 있다. 제1 및 제2 전류값을 설정 단자를 통해 통신 정보로 설정할 수 있어, 출력 사이즈나 전극 구조가 다른 파워 트랜지스터가 게이트 드라이버의 하드웨어를 공유할 수 있다. 그 결과, 기종을 관리하는데 노력을 줄일 수 있고, 자원 절약을 기대할 수 있다.

본 발명의 모터 구동 장치는 모터의 구동 코일을 구동하는 복수의 파워 트랜지스터에 대응하는 본 발명의 복수의 게이트 드라이버를 제공한다. 복수의 게이트 드라이버 전부 또는 일부는 모놀리식 IC로 집적되고, 각 게이트 드라이버의 제1 및 제2 전류값 각각은 모놀리식 IC의 외부로부터 일괄하여 적어도 하나의 설정 단자로 설정될 수 있다.

이 구조에 의해, 모터를 PWM 구동 방법으로 구동하는 경우에 발생하는 스위칭 잡음을 소수의 소자로 감소시킬 수 있어서, 모터 구동 장치를 소형화, 저비용화할 수 있다. 본 발명의 모터 구동 장치는 파워 트랜지스터의 출력 사이즈를 변경하여 다양한 모터에 용이하게 사용될 수 있다. 제1 및 제2 전류값을 설정 단자를 통해 통신 정보로 설정할 수 있어, 출력 사이즈 또는 전극 구조가 다른 파워 트랜지스터가 모터 구동 장치의 하드웨어를 공유할 수 있다. 그 결과, 기종 관리의 노력을 줄일 수 있고, 자원 절약을 기대할 수 있다.

본 발명의 모터 구동 장치를 다양한 모터에 사용할 수 있기 때문에, 정보 기기, 가전 제품, 산업 설비, 및 FA 기기 등의 다양한 기기의 구동 시스템에 용이하게 모터 구동 장치를 합체시킬 수 있다. 본 발명의 모터 구동 장치가 장착된 이들 기기는 소형화, 저비용화가 가능하고, 잡음을 줄일 수 있다.

본 발명의 게이트 드라이버는 소수의 소자로 게이트 드라이버에 의해 구동되는 파워 트랜지스터의 온-오프 속도를 적절하게 조정할 수 있게 한다. 또, 본 게이트 드라이버는 출력 사이즈가 다른 파워 트랜지스터에 사용할 수 있을 뿐 아니라, PWM 구동 방법에 의해 모터를 구동하는 모터 구동 장치에도 사용할 수 있다. 본 게이트 드라이버는 다른 모터 구동 방법 및 파워 트랜지스터를 스위칭 소자로 사용하는 용도에 넓게 사용할 수 있다. 본 발명의 게이트 드라이버를 포함하는 모터 구동 장치는 다양한 기기에 합체 될 수 있어, 이들 기기를 소형화, 저비용화할 수 있고, 노이즈를 감소시킬 수 있다.

Claims

산화막으로 절연되는 게이트 전극을 포함하는 파워 트랜지스터를 도통 또는 차단시키는 게이트 드라이버에 있어서, 상기 게이트 드라이버는,

상기 파워 트랜지스터의 차단 상태를 도통 상태로 변화시키기 위해 제1 전류값을 출력하여 상기 게이트 전극의 전위를 상승시키는 제1 전류원; 및

상기 파워 트랜지스터의 도통 상태를 차단 상태로 변화시키기 위해 제2 전류값을 출력하여 상기 게이트 전극의 전위를 하강시키는 제2 전류원을 구비하고,

상기 제1 전류값 및 상기 제2 전류값은 적어도 한 종류의 전류원 제어 정보에 의거하여 설정되는 게이트 드라이버.
산화막으로 절연되는 게이트 전극을 포함하는 파워 트랜지스터의 게이트 전극 및 소스 전극에 접속되는 게이트 드라이버에 있어서, 상기 게이트 드라이버는,

상기 게이트 드라이버의 외부와 결합되는 결합부로서, 게이트 전극 접속부, 소스 전극 접속부, 및 게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 입력 단자군을 포함하는 결합부; 및

제1 전류원, 제2 전류원, 게이트 회로(NOT 회로), 및 전류 설정기를 포함하는 내부 구조를 구비하고,

상기 제1 전류원 및 상기 제2 전류원은, 상기 전류 설정기로부터 공급되는 출력 신호에 의해 그 전류값이 설정되고, 게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 상기 입력 단자 중 하나를 통해 공급되는 스위치 제어 신호에 의해 그 출력이 제어되며,

상기 전류 설정기는, 상기 입력 단자 중 상기 스위치 제어 신호가 공급되는 하나를 제외한 입력 단자 각각을 통해 적어도 한 종류의 전류원 제어 정보를 수신하고, 상기 전류 설정기의 출력 신호군은 상기 전류원 제어 정보에 의거하여 제어되며,

상기 게이트 회로(NOT 회로)는 상기 제2 전류원을 제어하는 상기 스위치 제어 신호를 반전시키고,

상기 제1 전류원의 제1 단자는 상기 게이트 드라이버의 전원에 접속되고, 상기 제1 전류원의 제2 단자는 상기 제2 전류원의 제1 단자에 접속되며, 상기 제2 전류원의 제2 단자는 상기 소스 전극 접속부를 통해 상기 파워 트랜지스터의 소스 전극에 접속되고,

상기 제1 전류원의 상기 제2 단자와 상기 제2 전류원의 상기 제1 단자의 접속점은 상기 게이트 전극 접속부를 통해 상기 파워 트랜지스터의 게이트 전극에 접속되고,

상기 전류원 제어 정보의 제1 일부에 의거하여 상기 제1 전류원으로부터 공급되는 상기 제1 전류값이 설정되는 경우, 그리고 상기 전류원 제어 정보의 제2 일부에 의거하여 상기 제2 전류원으로부터 공급되는 상기 제2 전류값이 설정되는 경우에,

상기 스위치 제어 신호가 하이 레벨 신호인 경우에는, 상기 제1 전류원은 상기 제1 전류값을 출력하고, 상기 제2 전류원은 전기적으로 개방되어 상기 제2 전류값을 출력하지 않으며, 상기 제1 전류값이 상기 파워 트랜지스터의 게이트 전극으로 공급되어 상기 파워 트랜지스터의 입력 용량의 충전 전류가 되고, 입력 용량으로의 충전 전류에 의한 충전이 상기 파워 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 사이의 전압을 역치 전압까지 상승시켜서, 상기 파워 트랜지스터의 드레인 전극과 소스 전극 사이에 도통이 이루어지고, 상기 파워 트랜지스터의 차단 상태에서 도통 상태로 변화하는데 필요한 시간은 상기 전류원 제어 정보군에 의거하여 제어되며,

상기 스위치 제어 신호가 로우 레벨 신호인 경우에는, 상기 제1 전류원은 전기적으로 개방되어 상기 제1 전류값을 출력하지 않고, 상기 제2 전류원은 상기 제2 전류값을 출력하여, 상기 파워 트랜지스터의 입력 용량에 충전된 전하가 상기 제2 전원의 제1 단자로의 방전 전류가 되고, 상기 입력 용량으로부터의 방전 전류에 의한 방전은 상기 파워 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 사이의 전압을 역치 전압까지 하강시켜서, 상기 파워 트랜지스터의 드레인 전극과 소스 전극이 차단되고, 상기 파워 트랜지스터의 도통 상태에서 차단 상태로 변화하는데 필요한 시간은 상기 전류원 제어 정보군에 의거하여 제어되는 게이트 드라이버.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 전류원 및 상기 제2 전류원이 적어도 모놀리식 집적 회로에 의해 형성되고, 상기 모놀리식 집적 회로의 외부로부터 공급되는 적어도 하나의 일부 전류원 제어 정보가 상기 제1 전류값 및 상기 제2 전류값을 설정하는 게이트 드라이버.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 전류원 제어 정보는 게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 입력 단자군의 두 개의 입력 단자로 입력되고, 상기 입력 단자 각각은 상기 제1 및 제2 전류값을 각각 설정하는 수동 소자에 접속되는 게이트 드라이버.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 전류원 제어 정보는, 수동 소자에 접속되어 게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 하나의 입력 단자만으로 입력되고, 상기 제1 전류값 대 상기 제2 전류값의 비율이 미리 정해져 있어, 상기 수동 소자의 값이 상기 제1 전류값 또는 상기 제2 전류값 중 하나를 설정하는 게이트 드라이버.
제3항에 있어서,

상기 전류원 제어 정보는 게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 적어도 하나의 입력 단자에서 입력되고, 상기 전류원 제어 정보는 상기 게이트 드라이버의 외부로부터 공급되는 통신 정보이며, 상기 제1 및 제2 전류값은 상기 통신 정보에 의거하여 설정되는 게이트 드라이버.
제1항 또는 제2항에 기재된 상기 게이트 드라이버를 포함하는 모터 구동 장치로서,

단상 또는 복수상의 모터 구동 코일; 및

전원의 단자 사이에 직렬로 접속되고, 그 직렬 접속의 접속점은 상기 구동 코일의 일단에 접속되는, 제1 파워 트랜지스터 및 제2 파워 트랜지스터를 더 포함하고,

상기 제1 파워 트랜지스터의 수 및 상기 제2 파워 트랜지스터의 수는 상기 구동 코일의 상의 수에 대응하고, 상기 파워 트랜지스터는 산화막 절연되는 게이트 전극을 포함하며,

복수의 상기 제1 및 제2 파워 트랜지스터에 대응하여 복수의 상기 게이트 드라이버가 설치되고, 상기 복수의 게이트 드라이버 전부 또는 일부가 모놀리식 집적 회로에 의해 형성되며,

상기 각 게이트 드라이버의 상기 제1 전류값 및 상기 제2 전류값은, 게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 적어도 하나의 단자(설정 단자)로 상기 모놀리식 집적 회로의 외부로부터 일괄하여 설정되는 모터 구동 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 상기 게이트 드라이버를 포함하는 모터 구동 장치로서,

전원의 단자 사이에 직렬로 접속되는 제1 파워 트랜지스터 및 제2 파워 트랜지스터; 및

출력 단자가 상기 직렬 접속의 접속점인 인버터부를 더 포함하고,

상기 제1 파워 트랜지스터의 수 및 상기 제2 파워 트랜지스터의 수는 상기 인버터부의 출력 상의 수에 대응하고, 상기 파워 트랜지스터는 산화막 절연되는 게이트 전극을 포함하며,

복수의 상기 제1 및 제2 파워 트랜지스터에 대응하여 상기 복수의 게이트 드라이버가 설치되고, 상기 복수의 게이트 드라이버 전부 또는 일부가 모놀리식 집적 회로에 의해 형성되며,

상기 각 게이트 드라이버의 상기 제1 전류값 및 상기 제2 전류값은, 게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 적어도 하나의 단자(설정 단자)로 상기 모놀리식 집적 회로의 외부로부터 일괄하여 설정되는 모터 구동 장치.
제7항에 있어서,

게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 입력 단자 두 개를 이용가능하고, 상기 두 개의 단자 각각은 수동 소자에 접속되며, 상기 제1 전류값 및 상기 제2 전류값은 각각의 상기 수동 소자의 값에 의거하여 설정되는 모터 구동 장치.
제8항에 있어서,

게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 입력 단자 두 개를 이용가능하고, 상기 두 개의 단자 각각은 수동 소자에 접속되며, 상기 제1 전류값 및 상기 제2 전류값은 각각의 상기 수동 소자의 값에 의거하여 설정되는 모터 구동 장치.
제7항에 있어서,

게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 입력 단자 하나만을 이용가능하고, 상기 입력 단자는 수동 소자에 접속되며, 상기 제1 전류값 대 상기 제2 전류값의 비율이 미리 정해져 있어, 상기 제1 전류값 또는 상기 제2 전류값 중 하나는 상기 수동 소자의 값에 의거하여 설정되는 모터 구동 장치.
제8항에 있어서,

게이트 드라이버 제어 신호를 수신하는 입력 단자 하나만을 이용가능하고, 상기 입력 단자는 수동 소자에 접속되며, 상기 제1 전류값 대 상기 제2 전류값의 비율이 미리 정해져 있어, 상기 제1 전류값 또는 상기 제2 전류값 중 하나는 상기 수동 소자의 값에 의거하여 설정되는 모터 구동 장치.
제7항에 있어서,

게이트 드라이버 제어 신호 및 상기 전류원 제어 정보를 수신하는, 적어도 하나의 상기 입력 단자를 이용가능하고, 상기 전류원 제어 정보는 상기 게이트 드라이버의 외부로부터 공급되는 통신 정보이고, 상기 제1 전류값 및 상기 제2 전류값은 상기 통신 정보에 의거하여 설정되는 모터 구동 장치.
제8항에 있어서,

게이트 드라이버 제어 신호 및 상기 전류원 제어 정보를 수신하는, 적어도 하나의 상기 입력 단자를 이용가능하고, 상기 전류원 제어 정보는 상기 게이트 드라이버의 외부로부터 공급되는 통신 정보이고, 상기 제1 전류값 및 상기 제2 전류값은 상기 통신 정보에 의거하여 설정되는 모터 구동 장치.
제7항에 기재된 상기 모터 구동 장치를 장착한 기기.
제8항에 기재된 상기 모터 구동 장치를 장착한 기기.
제15항에 있어서,

상기 장치는, 프린터, 복사기, 광 미디어 장치, 하드 디스크 장치, 공조 기기, 공기 청정기, 온수기, 냉장고, 진공 청소기, 세탁기, FA 기기, 및 범용 인버터 기기 중 하나인, 기기
제16항에 있어서,

상기 장치는, 프린터, 복사기, 광 미디어 장치, 하드 디스크 장치, 공조 기기, 공기 청정기, 온수기, 냉장고, 진공 청소기, 세탁기, FA 기기, 및 범용 인버터 기기 중 하나인, 기기