KR20060100840A - 파워 모듈 회로 - Google Patents

파워 모듈 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR20060100840A
KR20060100840A KR1020050022689A KR20050022689A KR20060100840A KR 20060100840 A KR20060100840 A KR 20060100840A KR 1020050022689 A KR1020050022689 A KR 1020050022689A KR 20050022689 A KR20050022689 A KR 20050022689A KR 20060100840 A KR20060100840 A KR 20060100840A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switching
switching element
turned
inductor
module circuit
Prior art date
Application number
KR1020050022689A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100671788B1 (ko
Inventor
김영주
Original Assignee
주식회사 다윈전자
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 다윈전자 filed Critical 주식회사 다윈전자
Priority to KR1020050022689A priority Critical patent/KR100671788B1/ko
Publication of KR20060100840A publication Critical patent/KR20060100840A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100671788B1 publication Critical patent/KR100671788B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04—Modifications for accelerating switching
    • H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/04113—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit in bipolar transistor switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

본 발명은 암 쇼트(Arm Short) 현상이 발생되지 않도록 한 파워 모듈(Power Module) 회로에 관한 것으로, 게이트 드라이버의 스위칭 제어에 의해 온/오프되는 제1 및 제2스위칭 소자와, 해당 스위칭 소자의 스위칭에 의해 전기적 에너지를 유기시키는 유도 소자를 구비한 파워 모듈 회로에 있어서, 상기 게이트 드라이버의 게이트 드라이빙 라인이 길거나, 상기 스위칭 소자의 스위칭 잡음 과다로 발생되는 암 쇼트 전류를 차단시켜 상기 스위칭 소자가 동시에 온되지 않도록 하기 위한 암 쇼트 전류 차단 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함으로써, 파워 반도체 모듈이 하이 파워용이라 할지라도 암 쇼트로 인해 제품이 파괴되는 불량이 발생되지 않도록 하며, 또한 강한 러기드 형태나 쇼트 레이트디 형태의 제품이 아니더라도 적용이 가능하도록 한다.

Description

파워 모듈 회로 {a Power Module Circuit}
도 1은 종래 하프 브리지(Half Bridge) 방식의 파워 모듈(Power Module) 회로에 대한 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 도 1에 있어 암 쇼트(Arm Short) 현상이 발생되는 경우를 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2에 있어 게이트 드라이빙 라인(Gate Driving Line) 상의 전압 파형을 일 예로 나타낸 도면.
도 4는 도 2에 있어 게이트 드라이빙 라인 상의 전압 파형을 이 예로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈 회로를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
Q1, Q2 : 스위칭(Switching) 소자
D : 다이오드(Diode)
L : 인덕터(Inductor)
C1, C2 : 커패시터(Capacitor)
본 발명은 파워 모듈 회로에 관한 것으로, 특히 암 쇼트 현상이 발생되지 않도록 한 파워 모듈 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 파워용 액티브(Active) 반도체 소자를 모듈화하여 파워 반도체 모듈을 구현하는데, 이때 해당 파워 반도체 모듈의 회로(즉, 파워 모듈 회로)에는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)나 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 같은 입력이 전압(Voltage)으로 구동하는 하프 브리지, 풀 브리지(Full Bridge) 및 3상 풀 브리지(3-Phase Full Bridge) 방식에 적용된다.
예를 들어, 종래 하프 브리지 방식의 파워 모듈 회로에 대한 구성을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)와, 한 개의 인덕터(L)와, 두 개의 커패시터(C1, C2)를 포함하여 이루어져 있다. 여기서, 해당 제1스위칭 소자(Q1)는 P 채널 MOSFET를 사용하고 해당 제2스위칭 소자(Q2)는 N 채널 MOSFET를 사용한 예를 도 1에서 나타내고 있다. 또한, 해당 스위칭 소자(Q1, Q2)는 하나의 반도체 모듈화하여 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 파워 모듈 회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 인덕터(L)를 중심으로 양 끝단에 스위칭 소자(Q1, Q2)와 커패시터(C1, C2)가 각각 연결되며, 상위에 제1스위칭 소자(1)와 제1커패시터(C1)가 각각 연결되고 하위에 제2스위칭 소자(Q2)와 제2커패시터(C2)가 각각 연결되어 구현되어지는데, 이때 DC 전압(V1)은 해당 커패시터(C1, C2)에 각각 1/2 씩의 전압(V1/2)으로 디바이딩(Dividing)되어진다.
이에, 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)는 IGBT 또는 MOSFET 게이트 드라이버(Gate Driver) 등과 같은 게이트 드라이버(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)의 스위칭 제어 동작에 의해서 온(On)되어지게 된다.
첫 번째로, 상기 제1스위칭 소자(Q1)가 온되는 경우에는, 제1전류(I1)가 상기 제1스위칭 소자(Q1)를 통해 상기 인덕터(L)를 거쳐 상기 제2커패시터(C2) 측의 라인(Line)으로 흐르게 된다.
두 번째로, 상기 제2스위칭 소자(Q2)가 온되는 경우에는 제2전류(I2)가 상기 제1커패시터(C1)로부터 상기 인덕터(L)를 거쳐 상기 제2스위칭 소자(Q2) 측의 라인으로 흐르게 된다.
이 때, 상기 인덕터(L)에는 전기적 에너지(Energy)가 유기되어지는데. 해당 유기된 전기적 에너지를 이용하여 불을 켜거나, 2차 측 인덕터(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 감아 해당 유기된 전기적 에너지를 2차 측으로 넘겨 다른 작업을 수행하도록 해 주게 된다.
그리고, 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 동시에 온하는 현상이 절대로 발생되지 않도록 하여야 하는데, 이것은 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 동시 에 온하는 현상이 발생하게 되면 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)는 파괴되어지기 때문이다. 물론, 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 동시에 온하는 현상이 발생되지 않도록 제작 과정에서 설계를 수행하고 있다.
그러나, 전자 시스템 내 또는 사용 환경에 따라서, 또한 하이 파워(High Power)용일수록 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 동시에 온하는 현상이 빈번하게 발생되고 있는 실정이며, 이로 인해 대부분의 반도체 업체에서는 러기드 형태(Rugged Type)나 쇼트 레이트디 형태(Short Rated Type)의 제품들을 개발하고 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 파워 모듈 회로는 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상적인 동작을 수행하는 경우에, 도 1에 도시된 바와 같은 화살표 방향의 라인을 통해 전류(I1, I2)가 흘러 부하(Load) 측으로 에너지가 전달되어지게 된다.
그러나, 몇 가지 원인, 예를 들어 게이트 드라이빙 라인이 길거나, 스위칭 잡음(Switching Noise)이 과다하게 발생하는 경우에, 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 직접(Direct)적으로 온되어 도 2에 도시된 바와 같은 화살표 방향의 라인으로 전류(I1)가 흐르는 암 쇼트 현상이 발생하게 된다는 문제점을 가지고 있다.
예를 들어, 게이트 드라이빙 라인의 잡음으로 인한 암 쇼트 현상은, 하이 파워용 IGBT 모듈을 구동할 때에 게이트 드라이빙하기 위해 연결한 와이어(Wire)가 너무 길고 이로 인해 오프(Off)해야 할 구간에 도 3에 도시된 바와 같은 잡음이 발생하게 되어 암 쇼트 현상이 자주 발생하게 되며, 해당 암 쇼트 현상으로 해당 IGBT 모듈이 열화되고 심지어는 파괴되는 일까지 발생하기도 한다. 또한, 상측( 즉, G1-S1측) 및 하측(즉, G2-S2측)의 IGBT 게이트 드라이빙 전압 파형에서 이미터(Emitter)를 기준으로 네거티브 전압(Negative Voltage)이 불안할 수도 있고 상기 암 쇼트 현상에 더 심한 영향을 주는 단점이 있었다.
다른 예를 들어, 게이트 드라이브 에러와 라인의 잡음(즉, 불규합 현상의 파형)으로 인한 현상은, 도 4에 도시된 바와 같이, IGBT 이미터 레벨 대비 IGBT 게이트 드라이빙 전압 파형이 4Vp-p까지 올라가는 현상이 생겨 잡음이 발생될 때에 상측(즉, G1-S1측) 및 하측(즉, G2-S2측)의 IGBT 암 쇼트 전류가 발생하게 되며, 이에 디바이스(Device) 파괴가 발생할 우려가 높은 단점이 있었다.
전술한 바와 같은 문제점 내지는 단점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 암 쇼트 현상이 발생되지 않도록 한 파워 모듈 회로를 제공하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 하이 파워용 액티브 반도체 소자를 모듈화하는 경우에 암 쇼트 현상이 발생되지 않도록 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 파워 반도체 모듈이 하이 파워용이라 할지라도 암 쇼트로 인해 제품이 파괴되는 불량이 발생되지 않도록 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 암 쇼트 현상이 발생되지 않는 새로운 개념의 파워 반도체 모듈을 구현함으로써, 강한 러기드 형태나 쇼트 레이트디 형태의 제품이 아니더라도 적용이 가능하도록 하는데, 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈 회로는 게이트 드라이버의 스위칭 제어에 의해 온/오프되는 제1 및 제2스위칭 소자와, 해당 스위칭 소자의 스위칭에 의해 전기적 에너지를 유기시키는 유도 소자를 구비한 파워 모듈 회로에 있어서, 상기 게이트 드라이버의 게이트 드라이빙 라인이 길거나, 상기 스위칭 소자의 스위칭 잡음 과다로 발생되는 암 쇼트 전류를 차단시켜 상기 스위칭 소자가 동시에 온되지 않도록 하기 위한 암 쇼트 전류 차단 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 암 쇼트 전류 차단 소자는 상기 스위칭 소자와 하나의 반도체 모듈화되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 암 쇼트 전류 차단 소자는 다이오드인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 암 쇼트 전류 차단 소자는 입력 측이 상기 제1스위칭 소자의 소스 단자 측, 상기 제2스위칭 소자의 소스 단자의 피드백 측 및 상기 인덕터 측에 연결되며, 출력 측이 상기 제1스위칭 소자의 게이트 단자 측과 상기 제2스위칭 소자의 드레인 단자 측에 연결되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
더욱이 바람직하게는, 상기 암 쇼트 전류 차단 소자는 상기 제1스위칭 소자가 온되는 경우에 오프 상태를 유지하여 상기 제1스위칭 소자를 통해 입력되는 전류를 상기 인덕터 측으로 흐르도록 하며, 상기 제2스위칭 소자가 온되는 경우에 온 상태를 유지하여 상기 인덕터를 통해 입력되는 전류를 상기 제2스위칭 소자 측으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈 회로는 도 5에 도시된 바와 같이, 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)와, 한 개의 다이오드(D)와, 한 개의 인덕터(L)와, 두 개의 커패시터(C1, C2)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 도 5는 하프 브리지 방식의 파워 모듈 회로에 대한 구성을 예로 나타낸 도면인데, 해당 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)와 한 개의 다이오드(D)는 하나의 반도체 모듈화하여 구현되어진다. 또한, 해당 제1스위칭 소자(Q1)는 P 채널 MOSFET를 사용하고 해당 제2스위칭 소자(Q2)는 N 채널 MOSFET를 사용한 예를 나타내고 있으나, 본 발명은 이에 국한되어 있지 않고 둘 다 N 채널의 MOSFET를 사용하거나, 둘 다 N 채널의 IGBT를 사용할 수 있으며, 또한 풀 브리지 방식이나 3상 풀 브리지 방식에서도 적용 가능함을 잘 이해해야 한다.
상기 제1스위칭 소자(Q1)는 IGBT 또는 MOSFET 게이트 드라이버 등과 같은 게이트 드라이버(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)의 스위칭 제어에 따라 온/오프되는데, 온 제어 시에 제1전류(I1)를 상기 인덕터(L)를 통해 상기 제2커패시터(C2) 측으로 흐르도록 한다.
상기 제2스위칭 소자(Q2)는 상기 게이트 드라이버의 스위칭 제어에 따라 온/오프되는데, 온 제어 시에 제2전류(I2)를 상기 제1커패시터(C1)로부터 상기 인덕터 (L)를 거쳐 상기 다이오드(D)로 흐르도록 한다.
상기 다이오드(D)는 암 쇼트 전류 차단 소자로서, 예를 들어 FRD(Fast Recovery Diode), 또는 포워드 드롭 전압(Forward Drop Voltage)이 낮은 쇼트키 다이오드(Schottky Diode)를 사용하는데, 몇 가지 원인, 예를 들어 게이트 드라이빙 라인이 길거나, 스위칭 잡음이 과다하게 발생하는 경우에 의해서 발생되는 암 쇼트 전류를 차단시켜 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 동시에 온되지 않도록 해 준다. 또한, 상기 다이오드(D)는 상기 제1스위칭 소자(Q1)가 온되는 경우에 오프 상태를 유지하여 상기 제1스위칭 소자(Q1)를 통해 입력되는 전류(I1)를 상기 인덕터(L) 측으로 흐르도록 하며, 상기 제2스위칭 소자(Q2)가 온되는 경우에 온 상태를 유지하여 상기 인덕터(L)를 통해 입력되는 전류(I2)를 상기 제2스위칭 소자(Q2) 측으로 흐르도록 해 준다. 또한, 상기 다이오드(D)는 상기 제1스위칭 소자(Q1)가 온 상태에서 완전히 오프 상태로 전환될 때까지는 오프 상태를 유지시켜 주며, 상기 제2스위칭 소자(Q2)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되자마자 오프 상태를 유지시켜 주도록 한다.
상기 인덕터(L)는 유도 소자로서, 상기 제1스위칭 소자(Q1)로부터 인가되는 제1전류(I1)나 상기 제1커패시터(C1)로부터 인가되는 제2전류(I2)에 의해 전기적 에너지를 유기시켜 해당 유기된 전기적 에너지를 이용하여 불을 켜거나, 2차 측 인덕터(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 감아 해당 유기된 전기적 에너지를 2차 측으로 넘겨 다른 작업을 수행하도록 한다.
상기 제1 및 제2커패시터(C1)는 충전 소자로서, 상기 제1커패시터(C1)는 상 기 인덕터(L) 측으로 인가되는 제1전류(I1)를 저장하며, 상기 제2커패시터(C2)는 상기 인덕터(L) 측으로부터 인가되는 제2전류(I2)를 저장한다.
본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈 회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 인덕터(L)를 중심으로 상위 측의 양 끝단에 제1스위칭 소자(Q1)와 제1커패시터(C1)가 각각 연결되며, 하위 측의 양 끝단에 다이오드(D)와 제2커패시터(C2)가 각각 연결되어지는데, 해당 다이오드(D)의 출력은 피드백되어 해당 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자에 연결됨과 동시에 제2스위칭 소자(Q2)에 연결되며, 해당 제2스위칭 소자(Q2)의 소스 단자(S2)는 피드백되어 해당 다이오드(D)와 인덕터(L) 사이에 연결되어 구현되어진다.
그리고, 상기 다이오드(D) 관점에서 보면, 상기 다이오드(D)의 입력 측은 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 소스 단자(S1) 측, 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 소스 단자(S2) 측에서 상기 다이오드(D)와 인덕터(L) 사이로 피드백되는 다이오드 측 및 상기 인덕터(L) 측에 연결되며, 상기 다이오드(D)의 출력 측은 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자(G1) 측과 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 드레인 단자 측에 연결되어 구현되어진다.
이 때, DC 전압(V1)은 상기 두 개의 커패시터(C1, C2)에 각각 1/2 씩의 전압(V1/2)으로 디바이딩(Dividing)되어지며, 이에 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)는 IGBT 게이트 드라이버와 같은 게이트 드라이버(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)의 스위칭 제어 동작에 의해서 온(On)되어지게 된다.
첫 번째로, 상기 제1스위칭 소자(Q1)가 온되는 경우에는, 상기 게이트 드라이버의 스위칭 제어에 의해서 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 게이트 단자(G2)에는 '로우'레벨 신호가 걸려 상기 제2스위칭 소자(Q2)는 오프 상태가 되고 상기 다이오드(D)도 오프 상태가 되므로, 제1전류(I1)가 상기 제1스위칭 소자(Q1)를 통해 상기 인덕터(L)를 거쳐 상기 제2커패시터(C2) 측의 라인으로 흐르게 된다.
여기서, 상기 인덕터(L) 측의 출력 전압은 '하이'레벨 상태가 되는데, 상기 인덕터(L) 측의 출력 전류가 '0'보다 작은 경우에 해당 출력 전압은 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 드레인 단자 측에 걸리는 전압과 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 소스 단자(S1) 측에서 드레인 단자 측으로 피드백되는 다이오드에 걸리는 전압의 합이며, 상기 인덕터(L) 측의 출력 전류가 '0'보다 큰 경우에 해당 출력 전압은 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 드레인 단자 측에 걸리는 전압에서 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자(G1)와 소스 단자(S1)간의 전압을 뺀 값과 동일하다.
그리고, 상기 제1스위칭 소자(Q1)가 온 상태에서 완전히 오프 상태로 전환될 때까지는, 상기 다이오드(D)는 오프 상태를 계속 유지시켜 주도록 한다. 이때, 상기 게이트 드라이버의 스위칭 제어에 의해서 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자(G1)는 '하이'레벨 신호에서 '로우'레벨 신호로 전환하게 됨과 동시에, 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 게이트 단자(G2)는 '로우'레벨 신호에서 '하이'레벨 신호로 전환하게 되므로, 상기 제1스위칭 소자(Q1)가 오프 상태로 전환되고 있기 때문에 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자(G1) 측의 전환 과정에 있는 신호(즉, 전류)가 상기 다이오드(D)를 거치지 않고 직접 상기 제2스위칭 소자(Q2) 측으로 흐르며, 상기 제2스위칭 소자(Q2) 측으로 흐르는 신호(즉, 전류)는 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 게이트 단자(G2) 측의 전환 과정에 있는 신호(즉, 전류)에 의해 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 소스 단자(S2) 측으로 흐르게 된다.
그런 후에, 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 게이트 단자(G2)가 '로우'레벨 신호에서 '하이'레벨 신호로 완전하게 전환되어지면, 상기 제1스위칭 소자(Q1)가 오프 상태가 되고 상기 제2스위칭 소자(Q2)가 온 상태가 되어 하기 두 번째의 경우와 같은 동작을 수행하게 된다.
두 번째로, 상기 제2스위칭 소자(Q2)가 온되는 경우에는, 상기 게이트 드라이버의 스위칭 제어에 의해서 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자(G1)에는 '로우'레벨 신호가 걸려 상기 제1스위칭 소자(Q1)는 오프 상태가 되고 상기 다이오드(D)는 온 상태가 되므로, 제2전류(I2)가 상기 제1커패시터(C1)로부터 상기 인덕터(L) 및 다이오드(D)를 거쳐 상기 제2스위칭 소자(Q2) 측으로 흐르게 된다.
여기서, 상기 인덕터(L) 측의 출력 전압은 '로우'레벨 상태가 되는데, 상기 인덕터(L) 측의 출력 전류가 '0'보다 작은 경우에 해당 출력 전압은 상기 다이오드(D)에 걸리는 전압과 상기 제2스위칭 소자(Q2)에 걸리는 전압의 합이며, 상기 인덕터(L) 측의 출력 전류가 '0'보다 큰 경우에 해당 출력 전압은 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 소스 단자(S2) 측에서 상기 다이오드(D)와 인덕터(L) 사이로 피드백되는 다이오드에 걸리는 전압의 마이너스 값과 동일하다. 또한, 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자(G1)와 소스 단자(S1)간의 전압은 상기 인덕터(L) 측의 출력 전류가 '0'보다 작은 경우에 상기 다이오드(D)에 걸리는 전압의 마이너스 값과 동일하며, 상기 인덕터(L) 측의 출력 전류가 '0'보다 큰 경우에 '0'에 가깝다.
그리고, 상기 제2스위칭 소자(Q2)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되자마자, 상기 다이오드(D)는 오프 상태를 유지시켜 주도록 한다. 이때, 상기 게이트 드라이버의 스위칭 제어에 의해서 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자(G1)는 '로우'레벨 신호에서 '하이'레벨 신호로 전환하게 됨과 동시에, 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 게이트 단자(G2)는 '하이'레벨 신호에서 '로우'레벨 신호로 전환하게 되므로, 상기 제1스위칭 소자(Q1)는 아직까지도 오프 상태이기 때문에 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자(G1) 측의 전환 과정에 있는 신호(즉, 전류)가 상기 다이오드(D)를 거치지 않고 직접 상기 제2스위칭 소자(Q2) 측으로 흐르며, 상기 제2스위칭 소자(Q2) 측으로 흐르는 신호(즉, 전류)는 상기 제2스위칭 소자(Q2)가 오프 상태로 전환되고 있기 때문에 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 게이트 단자(G2) 측으로 흐르게 된다.
그런 후에, 상기 제1스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자(G1)가 '로우'레벨 신호에서 '하이'레벨 신호로 완전하게 전환되어지면, 상기 제1스위칭 소자(Q1)가 온 상태가 되고 상기 제2스위칭 소자(Q2)가 오프 상태가 되어 상기 첫 번째의 경우와 같은 동작을 수행하게 된다.
이에, 상기 인덕터(L)에는 상기 스위칭 소자(Q1, Q2)의 스위칭 동작에 의해 인가되는 전류(I1, I2)에 따라 전기적 에너지가 유기되어지는데. 해당 유기된 전기적 에너지를 이용하여 불을 켜거나, 2차 측 인덕터(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 감아 해당 유기된 전기적 에너지를 2차 측으로 넘겨 다른 작업을 수행하도록 해 주게 된다.
그리고, 상기 다이오드(D)는 몇 가지 원인, 예를 들어 게이트 드라이빙 라인이 길거나, 스위칭 잡음이 과다하게 발생하는 경우에 의해서 발생되는 암 쇼트 전류를 차단함으로써, 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 직접적으로 온되지 않도록 하는데, 즉 상기 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 동시에 온되는 현상이 발생되지 않도록 하여 암 쇼트 현상이 발생되지 않도록 해 준다.
이상과 같이, 본 발명에 의해 하이 파워용 액티브 반도체 소자를 모듈화하는 경우에 암 쇼트 현상이 발생되지 않는 새로운 개념의 파워 반도체 모듈을 구현함으로써, 해당 파워 반도체 모듈이 하이 파워용이라 할지라도 암 쇼트로 인해 제품이 파괴되는 불량이 발생되지 않도록 하며, 또한 강한 러기드 형태나 쇼트 레이트디 형태의 제품이 아니더라도 적용이 가능하도록 한다.

Claims (5)

  1. 게이트 드라이버의 스위칭 제어에 의해 온/오프되는 제1 및 제2스위칭 소자와, 해당 스위칭 소자의 스위칭에 의해 전기적 에너지를 유기시키는 유도 소자를 구비한 파워 모듈 회로에 있어서,
    상기 게이트 드라이버의 게이트 드라이빙 라인이 길거나, 상기 스위칭 소자의 스위칭 잡음 과다로 발생되는 암 쇼트 전류를 차단시켜 상기 스위칭 소자가 동시에 온되지 않도록 하기 위한 암 쇼트 전류 차단 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 파워 모듈 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 암 쇼트 전류 차단 소자는 상기 스위칭 소자와 하나의 반도체 모듈화되어 이루어진 것을 특징으로 하는 파워 모듈 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 암 쇼트 전류 차단 소자는 다이오드인 것을 특징으로 하는 파워 모듈 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 암 쇼트 전류 차단 소자는 입력 측이 상기 제1스위칭 소자의 소스 단자 측, 상기 제2스위칭 소자의 소스 단자의 피드백 측 및 상기 인덕터 측에 연결되며, 출력 측이 상기 제1스위칭 소자의 게이트 단자 측과 상기 제2스위칭 소자의 드레인 단자 측에 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 파워 모듈 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 암 쇼트 전류 차단 소자는 상기 제1스위칭 소자가 온되는 경우에 오프 상태를 유지하여 상기 제1스위칭 소자를 통해 입력되는 전류를 상기 인덕터 측으로 흐르도록 하며, 상기 제2스위칭 소자가 온되는 경우에 온 상태를 유지하여 상기 인덕터를 통해 입력되는 전류를 상기 제2스위칭 소자 측으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈 회로.
KR1020050022689A 2005-03-18 2005-03-18 파워 모듈 회로 KR100671788B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050022689A KR100671788B1 (ko) 2005-03-18 2005-03-18 파워 모듈 회로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050022689A KR100671788B1 (ko) 2005-03-18 2005-03-18 파워 모듈 회로

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060100840A true KR20060100840A (ko) 2006-09-21
KR100671788B1 KR100671788B1 (ko) 2007-01-22

Family

ID=37632277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050022689A KR100671788B1 (ko) 2005-03-18 2005-03-18 파워 모듈 회로

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100671788B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009088661A1 (en) * 2007-12-31 2009-07-16 Advanced Energy Industries, Inc. System, method and apparatus for providing direct current
US8134812B2 (en) 2008-01-29 2012-03-13 Advanced Energy Industries, Inc. Energy conversion system with fault detection and interruption
US8203069B2 (en) 2007-08-03 2012-06-19 Advanced Energy Industries, Inc System, method, and apparatus for coupling photovoltaic arrays
US8294296B2 (en) 2007-08-03 2012-10-23 Advanced Energy Industries, Inc. System, method, and apparatus for remotely coupling photovoltaic arrays
US8362644B2 (en) 2008-12-02 2013-01-29 Advanced Energy Industries, Inc. Device, system, and method for managing an application of power from photovoltaic arrays
US8461508B2 (en) 2008-08-10 2013-06-11 Advanced Energy Industries, Inc. Device, system, and method for sectioning and coupling multiple photovoltaic strings
US8461507B2 (en) 2008-08-10 2013-06-11 Advanced Energy Industries, Inc Device system and method for coupling multiple photovoltaic arrays
US9172296B2 (en) 2007-05-23 2015-10-27 Advanced Energy Industries, Inc. Common mode filter system and method for a solar power inverter

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0141817B1 (ko) * 1994-12-28 1998-07-15 백중영 암 쇼트 보호장치
KR100360247B1 (ko) * 2000-02-29 2002-11-08 엘지전자 주식회사 아이피엠(ｉｐｍ) 보호회로
JP2004153882A (ja) 2002-10-29 2004-05-27 Toyota Industries Corp スイッチング回路の駆動回路

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9172296B2 (en) 2007-05-23 2015-10-27 Advanced Energy Industries, Inc. Common mode filter system and method for a solar power inverter
US8203069B2 (en) 2007-08-03 2012-06-19 Advanced Energy Industries, Inc System, method, and apparatus for coupling photovoltaic arrays
US8294296B2 (en) 2007-08-03 2012-10-23 Advanced Energy Industries, Inc. System, method, and apparatus for remotely coupling photovoltaic arrays
US8642879B2 (en) 2007-08-03 2014-02-04 Advanced Energy Industries, Inc. System for coupling photovoltaic arrays
WO2009088661A1 (en) * 2007-12-31 2009-07-16 Advanced Energy Industries, Inc. System, method and apparatus for providing direct current
US8134812B2 (en) 2008-01-29 2012-03-13 Advanced Energy Industries, Inc. Energy conversion system with fault detection and interruption
US8461508B2 (en) 2008-08-10 2013-06-11 Advanced Energy Industries, Inc. Device, system, and method for sectioning and coupling multiple photovoltaic strings
US8461507B2 (en) 2008-08-10 2013-06-11 Advanced Energy Industries, Inc Device system and method for coupling multiple photovoltaic arrays
US8362644B2 (en) 2008-12-02 2013-01-29 Advanced Energy Industries, Inc. Device, system, and method for managing an application of power from photovoltaic arrays

Also Published As

Publication number Publication date
KR100671788B1 (ko) 2007-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10063224B2 (en) Driver circuit and semiconductor module having same
KR100671788B1 (ko) 파워 모듈 회로
JP4528321B2 (ja) スイッチング回路、回路、並びにスイッチング回路及び駆動パルス生成回路を含む回路
WO2012153836A1 (ja) スイッチング回路及び半導体モジュール
US8766711B2 (en) Switching circuit with controlled driver circuit
US10778087B2 (en) Method and switching arrangement for changing a switching state of a switching half-bridge
CN109314509B (zh) 驱动装置
WO2019207977A1 (ja) ゲート駆動回路およびゲート駆動方法
JPH0680761B2 (ja) 半導体デバイス
CN103856094A (zh) 包括SiC JFET的功率逆变器
JP5619673B2 (ja) スイッチング回路及び半導体モジュール
US11050358B2 (en) Power module with built-in drive circuit
US8638134B2 (en) Gate drive circuit and power semiconductor module
US10333382B2 (en) Electric power converter
CN106330152B (zh) 包括场效应晶体管的功率半导体电路
CN105471417A (zh) 用于反向导通的igbt的控制电路
KR102055461B1 (ko) 전력 반도체 회로
KR20040029082A (ko) 하프 브리지 회로 및 이를 포함하는 장치
JP2000294726A (ja) 半導体モジュール
JP6274348B1 (ja) 駆動回路および半導体モジュール
JP5563050B2 (ja) ゲート駆動回路、およびパワー半導体モジュール
US6577171B1 (en) Methods and apparatus for preventing inadvertent activation of power devices
JP2019024289A (ja) 電力変換装置の駆動方法
WO2020035712A1 (ja) スイッチング回路
JP2019088078A (ja) ドライバ回路および電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121210

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131217

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141222

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151217

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161220

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171218

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181218

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191217

Year of fee payment: 14