KR20050101725A

KR20050101725A - A inverter driving device

Info

Publication number: KR20050101725A
Application number: KR1020040026824A
Authority: KR
Inventors: 최해용
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2005-10-25

Abstract

42V 전원 체계를 사용하는 전기자동차에 적용되는 BLDC 모터의 거동을 제어하기 위한 인버터 구동장치로, Inverter driving device for controlling the behavior of BLDC motor applied to electric vehicle using 42V power system.

모터 제어기에서 하이 사이드 스위칭 소자의 구동을 제어하기 위해 인가되는 게이팅 신호에 따라 스위칭 되어 그라운드를 분리시켜 입력된 신호가 접지 기준이 아닌 고전압 기준으로 반전시키는 신호 분리부와, 신호 분리부의 스위칭에 따라 연동되어 스위칭되며, 그라운드 분리를 통해 반전되어 출력되는 게이팅 신호의 위상을 재반전시켜 원래의 위상으로 복원하는 반전부와, 반전부의 스위칭에 따라 연동되어 스위칭되어 하이 사이드 스위칭 소자의 게이팅 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 버퍼 및 배터리 전압과 그라운드 작용하는 인버터 출력단의 사이에 연결되며, 하이 사이드 스위칭 소자에 대한 게이트 신호의 소오스 원으로 작용되고 리플 전류를 제거하는 부트스트랩 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 구동장치를 제공한다.The signal isolator which is switched according to the gating signal applied to control the driving of the high side switching element in the motor controller and separates the ground, thereby inverting the input signal to a high voltage reference instead of the ground reference, and interlocks according to the switching of the signal separator. Inverted through the ground separation, the inverting unit reverts the phase of the output signal by inverting the ground to be restored to its original phase, and the noise included in the gating signal of the high side switching element is switched in conjunction with the switching of the inverting unit. Drive between the buffer and the battery voltage and the inverter output stage acting as a ground, and the drive drive characterized in that it comprises a bootstrap capacitor acting as a source of the gate signal for the high-side switching element and eliminates the ripple current Provide the device.

Description

Inverter drive unit {A INVERTER DRIVING DEVICE}

본 발명은 전기자동차에 관한 것으로, 더 상세하게는 42V 전원 체계 전기자동차에 적용되는 BLDC(Brushless Direct Current) 모터의 거동을 제어하기 위한 인버터 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric vehicle, and more particularly, to an inverter driving device for controlling the behavior of a brushless direct current (BLDC) motor applied to a 42V power system electric vehicle.

차량 대수의 폭발적인 증가에 따른 대기 오염이 사회적 문제로 대두됨에 따라 한정된 천연자원을 사용하지 않는 환경 친화적인 전기 자동차가 상용화 단계에 접어들고 있다.As air pollution due to the explosive increase in the number of vehicles has become a social problem, environmentally friendly electric vehicles that do not use limited natural resources are entering the commercialization stage.

통상적으로 전기자동차는 14V 전압 시스템을 적용하고 있으나, 소비자들의 편의성 및 안정성 요구에 부응하기 위하여 대용량 부하 요소인 다양한 편의장치와 안전장치 등이 추가 장착됨에 따라 14V 전원 시스템에서 36V 혹은 42V의 전원 시스템을 적용하고 있다.In general, electric vehicles adopt a 14V voltage system, but in order to meet the convenience and stability demands of consumers, a variety of convenience devices and safety devices, which are large-capacity load elements, are additionally installed, so a power supply system of 36V or 42V is used in a 14V power system. It is applied.

전기자동차에는 배터리의 DC 전압을 3상 교류전압으로 상변환시켜 모터를 구동시키는 인버터(Inverter)가 적용되며, 이는 하이 사이드(Hi Side) 스위칭 소자와 로우 사이드(Low Side) 스위칭 소자로 구성되는 복수개의 IGBT((Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자로 이루어지며, 각각의 상마다 상보적으로 스위칭된다.In the electric vehicle, an inverter (Inverter) for driving the motor by the phase conversion of the DC voltage of the battery to the three-phase AC voltage is applied, which is composed of a plurality of high side switching elements and low side switching elements It consists of four Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) devices, and is complementarily switched on each phase.

이러한 인버터의 구동을 제어하기 위해서는 도 3과 같이 상용 IC로 이루어지는 별도의 인터버 구동장치(100)가 사용된다.In order to control the driving of such an inverter, a separate inverter driving device 100 made of a commercial IC is used as shown in FIG. 3.

상기의 인버터 구동장치(100)는 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W)와 로우 사이드 스위칭 소자(L-S/W)를 제어하기 위하여 내부적으로 독립된 두 개의 전원(Hin)(Lin)이 사용되며, 독립된 두 개의 전원(Hin)(Lin)은 상위 제어기인 모터 제어기에서 인가되는 게이팅 신호로 PWM(Pulse Width Modulation) 펄스 신호이다.In the inverter driving device 100, two independent power sources (Hin) Lin are used to control the high side switching device HS / W and the low side switching device LS / W. The two powers Lin are gating signals applied from the motor controller, which is the upper controller, and are pulse width modulation (PWM) pulse signals.

또한, 인버터 구동장치(100)에서 인버터를 구성하고 있는 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W)에 제어신호를 안정적으로 전달하기 위하여 부트스트랩(Bootstrap) 커패시터(C1)가 구비된다.In addition, a bootstrap capacitor C1 is provided in the inverter driving apparatus 100 to stably transmit a control signal to the high side switching element H-S / W constituting the inverter.

상기 부트스트랩 커패시터(C1)는 인버터를 구성하고 있는 로우 사이드 스위칭 소자(L-S/W)가 온 되는 경우 다이오드(D1)를 통해 공급되는 배터리 전원(Vcc)에 의해 충전되고, 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W)가 온 되는 경우 충전된 전압을 방전시켜 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W)의 게이트 전압이 일정 레벨 이상으로 유지되도록 하여 모터의 구동 제어에 안정성이 유지되도록 한다.The bootstrap capacitor C1 is charged by the battery power supply Vcc supplied through the diode D1 when the low side switching element LS / W constituting the inverter is turned on, and the high side switching element HS. / W) is turned on to discharge the charged voltage to maintain the gate voltage of the high-side switching element (HS / W) to a predetermined level or more to maintain stability in the drive control of the motor.

상기 상용 IC로 이루어지는 인버터 구동장치(100)에 대하여 도 4를 참조하여 그 구성을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The inverter driving apparatus 100 including the commercial IC will be described in more detail with reference to FIG. 4 as follows.

도시되지 않은 상위 제어기인 모터 제어기에서 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W)의 스위칭을 위해 입력되는 독립된 전원인 게이팅 신호(Hin)를 완충시키는 제1버퍼(101A)와 로우 사이드 스위칭 소자(L-S/W)의 스위칭을 위해 입력되는 독립된 전원인 게이팅 신호(Lin)를 완충시키는 제2버퍼(101B), 상기 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W) 및 로우 사이드 스위칭 소자(L-S/W)의 스위칭에 필요한 최소 전압 레벨을 검출하는 UV(Under Voltage) 검출기(110), 상기 제1버퍼(101A)에서 출력되는 신호와 UV 검출기(110)의 출력신호를 부정 논리합하여 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W)를 구동시키는 제1연산소자(102A), 상기 제2버퍼(101B)에서 출력되는 신호와 UV 검출기(110)의 출력신호를 부정 논리합하여 로우 사이드 스위칭 소자(L-S/W)를 구동시키는 제2연산소자(102B), 상기 제1연산소자(102A)의 출력에 따라 설정된 레벨의 펄스를 발생시키는 펄스 발생기(120), 펄스 발생기(120)의 출력에 따라 스위칭 되어 레벨 시프트를 통해 게이팅 신호(Hin)를 반전시키는 반도체 스위칭 소자(FET1)(FET2), 상기 반도체 스위칭 소자(FET1)(FET2)의 스위칭에 따라 레벨 시프트된 출력 전압을 필터링하여 노이즈 성분을 제거하는 필터(130), 상기 필터(130)에서 입력되는 신호에 따라 반전된 신호를 출력시켜 원래의 게이팅 신호의 위상으로 복원 출력하는 메모리 소자인 플립 플롭(140), 상기 플립 플롭(140)의 신호에 따라 스위칭 되어 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W)에 게이팅 신호를 출력하는 스위칭 소자(FET3)(FET4), 상기 제2연산소자(102B)의 출력을 반전시켜 원래의 게이팅 신호 위상으로 복원하여 출력하는 인버터(150) 및 상기 인버터(150)의 출력에 따라 스위칭 되어 로우 사이드 스위칭 소자(L-S/W)에 게이팅 신호를 출력하는 스위칭 소자(FET5)(FET6)로 구성된다.A first buffer 101A and a low side switching element LS / W buffering a gating signal Hin, which is an independent power source input for switching the high side switching element HS / W, in a motor controller, which is an upper controller not shown. Minimum required for switching the second buffer 101B, the high side switching element HS / W, and the low side switching element LS / W, which buffers the gating signal Lin, which is an independent power source input for switching UV (Under Voltage) detector 110 for detecting the voltage level, the signal output from the first buffer (101A) and the output signal of the UV detector 110 by the negative logic to drive the high-side switching device (HS / W) A second operation element for driving the low side switching element LS / W by negating the first output element 102A and the signal output from the second buffer 101B and the output signal of the UV detector 110. 102B), exit of the first operation element 102A A pulse generator 120 for generating a pulse having a level set in accordance with the semiconductor, a semiconductor switching element FET1 (FET2) for switching the output of the pulse generator 120 to invert a gating signal Hin through a level shift, and the semiconductor Filter 130 to remove the noise component by filtering the level shifted output voltage according to the switching of the switching element (FET1) (FET2), and output the inverted signal according to the signal input from the filter 130 to the original gating Flip-flop 140, which is a memory element for restoring and outputting the phase of a signal, and a switching element FET3 (FET4) that is switched according to the signal of the flip-flop 140 and outputs a gating signal to the high side switching element HS / W. ), The low side switch is switched according to the output of the inverter 150 and the inverter 150 which inverts the output of the second operation element 102B and restores and outputs the original gating signal phase. It consists of a switching element FET5 (FET6) which outputs a gating signal to the latching element L-S / W.

전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 종래의 인버터 구동장치는 신속한 신호의 응답성을 위하여 전압형 소자인 FET 소자를 복수개 적용하고, 이 FET 소자가 노이즈에 민감하게 반응하는 특성에 따라 노이즈 제거를 위한 필터가 적용됨에 따라 인버터 구동장치의 구성에 있어 소자의 복잡성을 증대시켜 상용 IC로의 구현에 따른 어려움이 가중되는 문제점이 발생한다.In the conventional inverter drive device having the above-described configuration, a plurality of FET devices, which are voltage type devices, are applied for fast signal responsiveness, and a filter for removing noise is provided according to the characteristics in which the FET devices are sensitive to noise. As it is applied, there is a problem in that the complexity of the device is increased in the configuration of the inverter driving device, thereby increasing the difficulty of implementing a commercial IC.

또한, 모터의 구동이 드라이브되는 상태에서 드레인 단자의 전위가 모터의 역기전력에 의해 게이팅 신호 이상으로 인가되어짐에 따라 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W)의 스위칭이 이루어지지 않게 되는 문제점이 발생한다.In addition, when the electric potential of the drain terminal is applied beyond the gating signal by the counter electromotive force of the motor while the motor is being driven, there is a problem in that the switching of the high side switching element H-S / W is not made.

또한, 신호의 안정성을 위하여 플립 플롭 등 많은 소자의 적용에 따라 구동장치의 복잡성 및 가격 상승이 유발되는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the complexity of the driving device and the price increase are caused by the application of many devices such as a flip flop for signal stability.

또한, 인버터의 경우 IGBT 소자가 복수개로 구성되어 짐에 따라 전술한 도 4의 구성으로 이루어지는 구동장치가 각각 배치됨에 따라 회로의 복잡성 및 원가 상승을 유발시키며, 인버터가 다상(A_H, A_L, B_H, B_L, C_H, C_L)으로 구현됨에 따라 회로의 복잡성 및 원가 상승이 유발되는 문제점이 있다. In addition, in the case of an inverter, as a plurality of IGBT elements are configured, driving devices having the above-described configuration of FIG. 4 are disposed, causing complexity and a cost increase of the circuit, and the inverter is multiphase (A_H, A_L, B_H, B_L, C_H, C_L), there is a problem that the complexity and cost of the circuit is caused.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 간단한 트랜지스터의 조합으로 이루어지는 차저 펌프(Charge Pump)의 구현으로 인버터의 하이 사이드 스위칭 소자를 안정되게 구동시켜 42V용 전원 시스템을 적용하는 전기자동차에서 BLDC 모터의 거동 제어에 안정성을 제공하도록 한 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, the object of which is to implement a charger pump (Charge Pump) consisting of a simple transistor combination to drive the high-side switching device of the inverter to apply the power supply system for 42V To provide stability to the behavior control of the BLDC motor in the electric vehicle.

또한, 트랜지스터를 이용하는 간단한 어레이(Array) 구조를 통해 초 염가의 인버터 구동장치를 제공하며, 인버터 구동장치의 구현에 있어 편리성 및 공간 활용성을 제공하도록 한 것이다.In addition, a simple array structure using transistors provides an ultra-low cost inverter driver and provides convenience and space utilization in implementing the inverter driver.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 전기자동차에 있어서, 모터 제어기에서 하이 사이드 스위칭 소자의 구동을 제어하기 위해 인가되는 게이팅 신호에 따라 스위칭 되어 그라운드를 분리시켜 입력된 신호가 접지 기준이 아닌 고전압 기준으로 반전시키는 신호 분리부와; 상기 신호 분리부의 스위칭에 따라 연동되어 스위칭되며, 그라운드 분리를 통해 반전되어 출력되는 게이팅 신호의 위상을 재반전시켜 원래의 위상으로 복원하는 반전부와; 상기 반전부의 스위칭에 따라 연동되어 스위칭되어 하이 사이드 스위칭 소자의 게이팅 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 버퍼 및 상기 배터리 전압과 그라운드 작용하는 인버터 출력단의 사이에 연결되며, 하이 사이드 스위칭 소자에 대한 게이트 신호의 소오스 원으로 작용되고 리플 전류를 제거하는 부트스트랩 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 구동장치를 제공한다.According to the present invention for realizing the above object, in the electric vehicle, the motor is switched according to a gating signal applied to control the driving of the high side switching element to separate the ground so that the input signal is a high voltage instead of the ground reference. A signal separator for inverting the reference; An inverting unit which is interlocked and switched according to the switching of the signal separating unit, and inverts the phase of the gating signal inverted and outputted through ground separation to restore the original phase; The interlocking switch is connected between the inverter and the buffer to remove noise included in the gating signal of the high side switching element, and is connected between the battery voltage and the inverter output terminal acting as a ground. An inverter drive device comprising a bootstrap capacitor acting as a source source and removing ripple current.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 인버터 구동장치는 하이 사이드 스위칭 소자의 구동을 제어하는 것으로, 신호 분리부(10)와 반전부(20) 및 버퍼(30) 및 부트스트랩 커패시터(C11)로 구성된다.As can be seen in Figure 3, the inverter driving apparatus according to the present invention controls the driving of the high side switching element, the signal separation unit 10, the inverting unit 20, the buffer 30 and the bootstrap capacitor (C11) It is composed of

신호 분리부(10)는 도시되지 않은 상위 제어기인 모터 제어기에서 하이 사이드 스위칭 소자의 구동을 제어하기 위해 인가되는 게이팅 신호에 따라 스위칭 되어 그라운드를 분리함으로써 입력된 신호가 접지 기준이 아닌 고전압 기준으로 반전시켜 배터리 전압(Vbat)으로 레벨 시프팅(Level Shift)한다.The signal separator 10 is switched according to a gating signal applied to control the driving of the high side switching element in a motor controller, which is not shown in the upper controller, to separate the ground, thereby inverting the input signal to a high voltage reference instead of the ground reference. Level shift to the battery voltage Vbat.

신호 분리부(10)는 게이팅 신호가 저항(R10)을 통해 베이스 단자에 연결되고, 컬렉터 단자는 저항(R12)과 저항(R13) 및 저항(R11)을 통해 배터리 전원(Vbat)이 연결되며, 에미터 단자가 그라운드에 연결되는 트랜지스터(Q11)로 구성된다.Signal separation unit 10 is a gating signal is connected to the base terminal through the resistor (R10), the collector terminal is connected to the battery power (Vbat) through the resistor (R12), resistor (R13) and resistor (R11), The emitter terminal consists of a transistor Q11 connected to ground.

반전부(20)는 상기 신호 분리부(10)의 스위칭에 따라 연동되어 스위칭되며, 그라운드 분리를 통해 반전되어 출력되는 게이팅 신호의 위상을 재반전시켜 원래의 위상으로 복원한다.The inverting unit 20 is interlocked and switched according to the switching of the signal separating unit 10, and inverts the phase of the gating signal output by being inverted through ground separation to restore the original phase.

상기 반전부(20)는 신호 분리부(10)내의 분압 저항인 저항(R12)과 저항(R13)의 사이에 베이스 단자가 접속되고, 에미터 단자에는 저항(R11)을 통해 배터리 전압(Vbat)이 연결되며, 컬렉터 단자는 저항(R15)을 통해 그라운드로 작용하는 인버터 출력단과 연결되는 트랜지스터(Q12)로 구성된다.The inverting unit 20 has a base terminal connected between the resistor R12 and the resistor R13, which are divided voltages in the signal separating unit 10, and the battery terminal Vbat is connected to the emitter terminal through the resistor R11. This connected, collector terminal consists of a transistor (Q12) connected to the inverter output terminal acting as a ground through the resistor (R15).

버퍼(30)는 상기 반전부(20)의 스위칭에 따라 연동되어 스위칭되어 하이 사이드 스위칭 소자(H-S/W)의 게이팅 신호에 포함된 노이즈를 제거하여 하이 사이드 스위칭 소자의 게이팅에 안정성을 유지한다.The buffer 30 is interlocked and switched according to the switching of the inverter 20 to remove noise included in the gating signal of the high side switching device H-S / W, thereby maintaining stability in gating the high side switching device.

상기의 버퍼(30)는 상기 반전부(20)의 컬렉터 단자에 저항(R16)을 통해 베이스 단자가 연결되고, 저항(R11)을 통해 배터리 전압(Vbat)이 컬렉터 단자에 연결되는 트랜지스터(Q13)와, 상기 반전부(20)의 컬렉터 단자에 저항(R16)을 통해 베이스 단자가 연결되고, 에미터 단자가 상기 트랜지스터(Q13)의 에미터 단자와 공통으로 연결되며, 컬렉터 단자는 그라운드로 작용하는 인버터 출력단과 연결되는 트랜지스터(Q14)로 구성된다.The buffer 30 is a transistor Q13 having a base terminal connected to a collector terminal of the inverter 20 through a resistor R16 and a battery voltage Vbat connected to a collector terminal through a resistor R11. And a base terminal is connected to the collector terminal of the inverter 20 through a resistor R16, an emitter terminal is commonly connected to the emitter terminal of the transistor Q13, and the collector terminal serves as a ground. And a transistor Q14 connected to the inverter output terminal.

또한, 상기 배터리 전압(Vbat)과 그라운드 작용하는 인버터 출력단의 사이에 부트스트랩 커패시터(C11)가 연결되며, 하이 사이드 스위칭 소자에 대한 게이트 신호의 소오스 원으로 작용되고, 전류 및 전류의 리플을 제거하여 게이팅 신호의 안정성을 유지하여 준다.In addition, a bootstrap capacitor C11 is connected between the battery voltage Vbat and an inverter output terminal acting as a ground, and serves as a source of a gate signal for a high side switching device, thereby removing current and current ripples. It maintains the stability of the gating signal.

또한, 배터리 전압(Vbat)의 출력단에 제너다이오드(ZD)가 순방향으로 접속되어 모터의 역기전력이 배터리 전압(Vbat)에 유입되어 노이즈로 동작되는 것을 차단한다.In addition, the zener diode ZD is connected to the output terminal of the battery voltage Vbat in the forward direction, thereby preventing the counter electromotive force of the motor from flowing into the battery voltage Vbat and operating with noise.

상기한 구성은 그라운드로 작용하는 인버터 출력단을 기준으로 한 신호가 하이 사이드 스위칭 소자의 게이팅 신호로 전달된다.In the above configuration, a signal based on an inverter output terminal acting as a ground is transmitted as a gating signal of a high side switching element.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2 with respect to the operation of the present invention having the above configuration is as follows.

도시되지 않은 상위 제어기인 모터 제어기로부터 하이 사이드 스위칭 소자의 구동을 제어하기 위해 도 2의 (a)와 같은 게이팅 신호에 신호 분리부(10)내의 트랜지스터(Q11)의 베이스 단자에 인가되면, 트랜지스터(Q11)의 스위칭에 의해 그라운드가 분리되어 입력된 신호가 접지 기준이 아닌 고전압 기준으로 반전됨으로써 배터리 전압(Vbat)으로 레벨 시프팅된다.In order to control the driving of the high side switching device from a motor controller, which is not shown, a gate signal as shown in FIG. 2A is applied to the base terminal of the transistor Q11 in the signal separation unit 10. The ground is separated by the switching of Q11), and the input signal is inverted to a high voltage reference instead of the ground reference, thereby being level shifted to the battery voltage Vbat.

즉, 상기 트랜지스터(Q11)가 스위칭 온인 상태에서는 배터리 전압(Vbat)이 트랜지스터(Q11)의 에미터 단자를 통해 그라운드로 연결되고, 스위칭 오프의 상태에서는 그라운드가 분리되어 반전부(20)내의 트랜지스터(Q12) 베이스 단자에 하이 임피던스를 형성시켜 준다.That is, the battery voltage Vbat is connected to the ground through the emitter terminal of the transistor Q11 when the transistor Q11 is switched on, and the ground is separated when the transistor Q11 is switched off, so that the transistor ( Q12) Make high impedance at base terminal.

따라서, A점의 위상은 도 2의 (b)와 같이 게이팅 신호인 도 2의 (a) 신호와는 반대의 위상으로 전환된다.Therefore, the phase of the point A is switched to the phase opposite to the signal of FIG. 2A which is a gating signal as shown in FIG.

이때, 반전부(20)내의 트랜지스터(Q12)는 상기 신호 분리부(10)의 스위칭에 따라 연동되어 스위칭됨으로써, 그라운드 분리를 통해 반전되어 출력되는 게이팅 신호의 위상을 재반전시켜 원래의 위상으로 복원한다.At this time, the transistor Q12 in the inversion unit 20 is interlocked and switched according to the switching of the signal separation unit 10, thereby reversing the phase of the gated signal inverted and outputted through ground separation and restoring to the original phase. do.

따라서, B점의 위상은 도 2의 (c)와 같이 게이팅 신호와 동일한 위상을 갖는 신호로 복원된다.Therefore, the phase of point B is restored to a signal having the same phase as the gating signal as shown in FIG.

상기한 바와 같이 반전부(20)에서 위상이 복원으로 출력되는 게이팅 신호는 버터(30)에 인가되어 도 2의 (d)와 같이 게이팅 신호에 포함된 노이즈가 제거된 다음 도 2의 (e)와 같이 하이 사이드 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 게이팅 신호로 출력된다.As described above, the gating signal outputted from the inverting unit 20 by restoring the phase is applied to the butter 30 to remove noise included in the gating signal as shown in FIG. As shown in the figure, the gate signal is output to control the switching of the high side switching element.

이때, 상기 배터리 전압(Vbat)과 그라운드 작용하는 인버터 출력단의 사이에 연결되어 있는 부트스트랩 커패시터(C11)는 하이 사이드 스위칭 소자에 대한 게이트 신호의 소오스 원으로 작용되고, 게이트 전압이 일정 레벨 이상으로 유지되도록 하여 신호의 안정성이 유지되도록 함과 동시에 전류의 리플을 제거한다.In this case, the bootstrap capacitor C11 connected between the battery voltage Vbat and the inverter output terminal acting as the ground serves as a source of the gate signal for the high side switching device, and maintains the gate voltage at a predetermined level or more. This ensures the stability of the signal while eliminating ripple in the current.

상기 버퍼(30)는 게이팅 신호가 "하이" 임피던스인 상태에서 트랜지스터(Q14)는 턴 오프되고, 트랜지스터(Q13)는 턴 온되어 배터리 전압(Vbat)이 하이 사이드 스위칭 소자의 게이팅 신호로 출력되도록 함으로써, 고전압의 출력에 의해 노이즈 및 리플이 제거된다.In the buffer 30, the transistor Q14 is turned off and the transistor Q13 is turned on while the gating signal has a "high" impedance so that the battery voltage Vbat is output as a gating signal of the high side switching element. The high voltage output eliminates noise and ripple.

또한, 게이팅 신호가 "로우" 임피던스인 상태에서 트랜지스터(Q13)은 턴 오프되고, 트랜지스터(Q14)는 턴 온되어 인버터 출력단과 그라운드를 형성하므로, 안정된 "로우" 레벨을 형성함으로써, 최종 출력되는 게이팅 신호는 안정되고 정형화된 구형파의 신호가 유지된다.In addition, the transistor Q13 is turned off while the gating signal is "low" impedance, and the transistor Q14 is turned on to form an inverter output terminal and ground, thus forming a stable "low" level, thereby the final output gating. The signal is maintained with a stable and shaped square wave signal.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 인버터 구동장치는 종래의 인버터 구동장치와 비교하여 신호변환과정을 단순화하고 기존기술이 갖고 있는 필터와 메모리 소자인 플립 플롭을 삭제하였으며, 신호변환과 아울러 신호출력의 안정성을 보안하기 위해 출력단에 푸시 풀(Push Pull) 버퍼를 삽입하였으며, 트랜지스터의 응답시간이 MOSFET의 구동에 필요한 충분한 전류를 버퍼를 통해 공급할 수 있는 구조로 설계하였다.As described above, the inverter driving apparatus according to the present invention simplifies the signal conversion process and eliminates the flip-flop which is a filter and a memory element of the prior art, compared to the conventional inverter driving apparatus. To ensure stability, a push pull buffer is inserted at the output, and the response time of the transistor is designed to supply enough current through the buffer to drive the MOSFET.

따라서, 전류형 소자인 저가의 트랜지스터를 사용함으로써, 제조 원가를 절감하고 노이즈에 강하여 인버터의 IGBT 소자의 구동 제어에 안정성을 제공한다. Therefore, the use of low-cost transistors, which are current-type devices, reduces manufacturing costs and is resistant to noise, thereby providing stability to drive control of the IGBT elements of the inverter.

도 1은 본 발명에 따른 인버터 구동장치에 대한 구성도.1 is a block diagram of an inverter driving apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 인버터 구동장치에서 각부의 파형도.Figure 2 is a waveform diagram of each part in the inverter drive device according to the present invention.

도 3은 종래의 인버터 구동장치에 대한 구성도.3 is a block diagram of a conventional inverter drive device.

도 4는 종래의 인버터 구동장치에 대한 상세 구성도.4 is a detailed configuration diagram of a conventional inverter drive device.

Claims

In electric vehicles,

A signal separation unit which is switched according to a gating signal applied to control the driving of the high side switching element in the motor controller, separating the ground, and inverting the input signal into a high voltage reference instead of a ground reference;

An inverting unit which is interlocked and switched according to the switching of the signal separating unit, and inverts the phase of the gating signal inverted and outputted through ground separation to restore the original phase;

A buffer interlocked with the switching of the inverter to remove noise included in the gating signal of the high side switching device;

And a bootstrap capacitor connected between the battery voltage and an inverter output terminal acting as a ground and acting as a source of a gate signal for a high side switching element, and removing a ripple current.

The method of claim 1,

And the signal separation unit inverts the phase by level shifting the gating signal to the battery voltage.

The method of claim 1,

The signal separation unit is connected to the gating signal of the motor controller to the base terminal through the resistor (R10), the collector terminal is connected to the battery power supply (Vbat) through a plurality of voltage dividers (R11-R13) connected in series, Inverter drive device characterized in that the transistor terminal is composed of a transistor (Q11) connected to the ground.

The method of claim 1,

The inverting part has a base terminal connected between a resistor R12 and a resistor R13 in the signal separating unit, a resistor voltage Rbat is connected to the emitter terminal through a resistor R11, and the collector terminal is And a transistor (Q12) connected to an inverter output terminal acting as a ground through a resistor (R15).

The method of claim 1,

The buffer includes a transistor Q13 having a base terminal connected to a collector terminal in the inverting unit through a resistor R16 and a battery voltage Vbat connected to a collector terminal through a resistor R11;

A base terminal is connected to a collector terminal in the inverting unit through a resistor R16, an emitter terminal is commonly connected to an emitter terminal of the transistor Q13, and a collector terminal is connected to an inverter output terminal acting as a ground. Inverter drive device, characterized in that composed of a transistor (Q14).

The method of claim 1,

Zener diode (ZD) is connected to the output terminal of the battery voltage (Vbat) in the forward direction to block the back electromotive force of the motor flows into the battery voltage (Vbat).