KR20100023881A - 온 스위치를 이용하는 하프브리지 회로와 원치않는 전류를 방지하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평상시 온 상태인 스위치를 이용하는 하프브리지 회로 및 이런 회로를 이용하는 전기장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 하나 이상의 전원에서 하나 이상의 전기부하로 흐르는 전류를 변조하도록 배열되고 제어되는 하나 이상의 온-스위치들을 모듈로 묶었을 때 이들 스위치를 안전하게 사용할 수 있다. 이런 스위치들은 실리콘이나 실리콘카바이드와 같은 반도체 재료로 이루어지고, 평상시 온 상태로서 대표적으로 JFET가 있지만, 굳이 이 스위치에 한정되지는 않는다. 소자의 제어단자에 걸린 전압과 과잉 누설전류 없이 소자의 제어단자를 블록할 수 있는 전압 사이에 비례 관계를 보이는 온-스위치들은 이하 설명하는 방법에 의해 안전해질 수 있다.

Description

온 스위치를 이용하는 하프브리지 회로와 원치않는 전류를 방지하는 방법{HALF-BRIDGE CIRCUITS EMPLOYING NORMALLY ON SWITCHES AND METHODS OF PREVENTING UNINTENDED CURRENT FLOW THEREIN}
본 발명은 평상시 온 상태인 스위치를 이용하는 하프브리지 회로 및 이런 회로를 이용하는 전기장치에 관한 것이다.
광대역 반도체인 실리콘카바이드(SiC)는 고전력, 고온, 방사선 방지 회로에 아주 유용하다. SiC 전력스위치는 종래의 실리콘 부품에 비해 넓은 에너지 밴드갭(energy band-gap), 높은 항복전압강도(breakdown field strength), 높은 포화 전자이동속도(saturated electron drift velocity), 높은 열전도성과 같은 우수한 물성 때문에 응용도가 넓다. 그 외에도, SiC 전력소자는 기존의 실리콘 전력소자에 비해 훨씬 낮은 온-저항(on-resistance)에서 동작할 수 있다. 이런 특성 때문에, SiC 단극소자들은 실리콘 쌍극스위치(예; IGBT; insulated gate bipolar transistor)와 600~3000V 범위의 정류기들을 대체하리라 예상된다.
시장이 새로운 SiC 스위치 기술을 채택하는데 필요한 가치적인 요소는 온-저항을 낮추는 것이다. 10배 이상 낮추는 것이 중요하다. SiC JFET(junction field effect transistor)는 그중에서도 가장 낮은 온-저항을 보였다. 특히, 평상시 온 상태인 이런 소자는 모든 전압정격에서 온-저항을 최소화한다. 그러나, 시장에서는 실제 사용할 때의 안전성 때문에 평상시 오프상태인 소자를 선호하는 경향이 있다.
시장의 추세는 대개 2개, 4개 또는 6개의 스위치를 병렬 하프브리지 형태로 배열한 모듈형으로 전력스위치들을 통합하고자 한다. 이런 모듈들은 모터 드라이브로 알려진 장치내의 회전기계를 제어하는데 특히 유용한데, 그 작동원리는 잘 알려져 있다. 도 1은 실리콘 IGBT 스위치 2개를 이용한 단일 하프브리지 모듈의 회로도이다. 모듈내 스위치의 일반 정격은 600V나 1200V의 블로킹전압과 수백 암페어의 도전전류(예; 300A, 400A 또는 600A)이지만 이런 전압과 전류는 그보다 높거나 낮을 수 있다. 하프브리지 연결과 IGBT 스위치 모두 약점이 있다. 전자(하프브리지)는 하이사이드(high-side) 스위치용의 독립된 게이트 드라이버를 필요로 하여 좀더 복잡하고, 후자(IGBT 스위치)는 부정확하거나 과도한 제어전압에 의해 게이트 단자가 쉽게 파손된다는 문제가 있다. 시장에서는 스위치 모듈에 게이트 드라이버 회로를 매립하여 IGBT의 게이트 단자에 실제 전압을 걸리지 않도록 하는 쪽으로 대응하고 있다. 이렇게 안전성을 높이면 필드에서 사용되는 IGBT의 신뢰도도 대폭 개선된다.
그러나, 하나 이상의 전원에서 하나 이상의 전기부하로 흐르는 전류를 변조하는 회로와 소자를 개선할 필요성은 여전히 존재한다.
발명의 요약
본 발명에 의하면,
게이트, 부하에 연결된 소스, 및 전압원에 연결된 드레인을 갖추어 평상시 온 상태인 제1 스위치;
게이트, 공통 전압원에 연결된 소스, 및 부하에 연결된 드레인을 갖추어 평상시 온 상태인 제2 스위치;
제1 스위치의 게이트와 소스 사이에 연결된 제1 게이트 드라이버;
제2 스위치의 게이트와 소스 사이에 연결된 제2 게이트 드라이버;
제1 스위치의 드레인과 소스에 병렬 연결되고, 입력단에 일정 전압이 걸리면 제1 스위치의 게이트에 공급될 출력전압을 생성하도록 제1 게이트 드라이버에 전력을 공급하기 위한 제1 전원; 및
제2 스위치의 드레인과 소스에 병렬 연결되고, 입력단에 일정 전압이 걸리면 제2 스위치의 게이트에 공급될 출력전압을 생성하도록 제2 게이트 드라이버에 전력을 공급하기 위한 제2 전원;을 포함하는 회로가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면,
게이트, 부하에 연결된 소스, 및 전압원에 연결된 드레인을 갖추어 평상시 온 상태인 제1 스위치;
게이트, 공통 전압원에 연결된 소스, 및 부하에 연결된 드레인을 갖추어 평상시 온 상태인 제2 스위치;
제1 스위치의 게이트와 소스 사이에 연결된 제1 게이트 드라이버;
제2 스위치의 게이트와 소스 사이에 연결된 제2 게이트 드라이버; 및
전압원과 공통전압원에 연결되고, 입력단에 일정 전압이 걸리면 제1 스위치의 게이트에 공급될 제1 출력전압과 제2 스위치의 게이트에 공급될 제2 출력전압을 생성하도록 제1 게이트 드라이버와 제2 게이트 드라이버에 전력을 공급하기 위한 전원;을 포함하는 회로도 제공된다.
본 발명의 또다른 특징에 의하면, 이상 설명한 회로를 갖춘 전기장치도 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 이상 설명한 회로 3개를 병렬로 배열한 장치로서 예컨대 3상 모터드라이브와 같은 전기장치도 제공한다.
발명의 상세한 설명
하나 이상의 전원에서 하나 이상의 전기부하로 흐르는 전류를 변조하도록 배열되고 제어되는 하나 이상의 온-스위치들을 모듈로 묶었을 때 이들 스위치를 안전하게 사용하는 방법에 대해 설명한다. 이런 스위치들은 실리콘이나 실리콘카바이드와 같은 반도체 재료로 이루어지고, 평상시 온 상태로서 대표적으로 JFET가 있지만, 굳이 이 스위치에 한정되지는 않는다. 소자의 제어단자에 걸린 전압과 과잉 누설전류 없이 소자의 제어단자를 블록할 수 있는 전압 사이에 비례 관계를 보이는 온-스위치들은 이하 설명하는 방법에 의해 안전해질 수 있다.
여기서 설명한 회로는 모듈내의 각각의 스위치의 게이트 드라이브 회로에 추가될 수 있는데, 이렇게 되면 평상시 오프인 스위치를 통해서만 사용할 수 있는 모듈의 외부 단자의 관점에서 온-스위치가 안전해진다. 이런 식으로, 설계자의 관점에서 보면 안전성을 보장하면서 온-스위치를 사용할 수 있다. 또, 이 회로는 스위치에 인가된 모든 전압에 대한 안전한(즉, 파손이 없는) 반응 확보를 위해 스위치의 물성과 조화를 이룰 수 있다. 예컨대, 온-스위치의 예로 실리콘카바이드 전력 JFET가 있는데, 물론 이에 한정되지도 않는다.
전술한 바와 같이, 실리콘카바이드나 실리콘으로 만들어진 JFET와 같은 온-스위치를 갖춘 하프브리지 회로를 통제되지 않는 과전류("슛쓰루(shoot through)" 전류라고도 함)로부터 안전하게 보호하는 방법이 제공된다. 본 명세서에서 소개된 방법에 의하면 집적된 전력모듈에서 오프-스위치 대신 온-스위치를 더 잘 사용할 수 있어, 모듈의 효율, 사이즈, 중량 및 비용이 개선된다.
또, 게이트 드라이버 회로에 전원을 추가할 수 있다. 이 전원은 온-스위치에 전압을 공급하는 단자로부터 소스 에너지를 모두 이용할 수 있는 자립형 자려진동 전원이다. 이런 구성은 집적 전력모듈로 알려진 장치 전체에서 일반적이다. 그러나, 전술한 방법은 집적 전력모듈에 한정되지 않고, 하프브리지 회로를 갖춘 모든 시스템에 적용할 수 있는바, 하프브리지 회로 3개를 병렬연결한 3상 전기모터 드라이브를 예로 들 수 있다.
전술한 바와 같이, 온-스위치의 단자 특성들은 전원의 입출력 특성과 조화를 이루는데, 이에 대해서는 후술한다.
본 발명의 목적은 온-스위치를 안전하게 하는 수단을 제공하기 위해, 기존의 전력스위치 모듈의 게이트 드라이버에 회로를 추가 연결하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 추가 회로의 물성과 온-스위치 사이에 조화를 이뤄 안전성을 확보하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 추가 회로에 의해 생기는 능동전류 제한과 온-스위치 자체에 의한 수동전류 제한 사이의 "크로스오버(crossover)"를 확보하는데 있다.
이상 설명한 바와 같이, 이러한 목적들은 평상시 온 상태인 전력스위치를 안전하게 하기 위한 것이다.
본 발명의 장점들은 실리콘카바이드로 된 온-스위치를 전력모듈에 사용함으로써 모듈의 사이즈와 중량을 줄이고 효율을 높이는데 있다. 또, 쌍극소자에 비해 단극소자의 스위칭 성능이 더 빠르기 때문에 이런 전력모듈의 응용범위도 더 넓어진다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명하겠지만, JFET에 SiC를 이용한 것을 예로 들어 설명한다.
"평상시 온 상태"나 "온-스위치"란 트랜지스터의 게이트에 아무런 전압이나 전류가 걸리지 않았을 때에도 상당한 전류가 흐르는 트랜지스터 스위치를 말한다.
실리콘카바이드는 200가지 이상의 폴리타입으로 결정화한다. 가장 중요한 것은 3C-SiC(입방단위셀, 징크블렌드(zincblende)); 2H-Sic; 4H-SiC; 6H-SiC(육각단위셀; wurtzile); 15R-SiC(능면체정(rhombohedral) 단위셀)이다. 그러나, 넓은 밴드갭과 높은 전자이동성 때문에 전력소자에는 4H-폴리타입이 더 매력적이다. 4H-SiC가 좋기는 해도, 본 발명은 다른 폴리타입의 실리콘카바이드나 기초 실리콘으로 이루어진 소자에도 적용할 수 있다.
도 1은 실리콘 IGBT(평상시 오프상태인 하이사이드 스위치)를 두번째 IGBT에 직렬로 연결한 하프브리지 스위치 모듈의 회로도로서, 이 모듈에는 역병렬 다이오드 정류자(도시 안됨)가 있고, 독립된 전원을 사용해 스위치의 절연 게이트를 구동하기 위한 음전압과 양전압을 유도함;
도 2는 JFET와 같이 평상시 온 상태인 스위치가 두번째 온-스위치에 직렬로 연결된 하프브리지 스위치 모듈의 회로도로서, 이 모듈에는 역병렬 다이오드 정류자(도시 안됨)가 있고, 독립된 전원을 사용해 스위치의 절연 게이트를 구동하기 위한 음전압과 양전압을 유도함;
도 3은 하이사이드와 로우사이드(low-side) 스위치 위치에 실리콘카바이드로 된 JFET를 사용한 전력 하프브리지 회로도로서, 전원은 입력단에서 각각의 JFET의 드레인과 소스에 연결되고, 전원의 입출력 특성들은 JFET의 블러킹 특성과 조화를 이룸;
도 4는 하프브리지 모듈의 위아래 버스에 단일 전원이 연결된 전력 하프브리지 회로도로서, 이 전원은 하이사이드와 로우사이드 JFET에 각각 독립된 출력을 유도하고, 전원의 입출력 특성들은 JFET의 블러킹 특성과 조화를 이룸;
도 5는 전원의 입출력 특성과 전원에 의해 보호되는 해당 온-스위치(예; JFET)의 블러킹 특성 사이의 조화를 보여주는 그래프;
도 6은 JFET가 수동전류 제한모드에 있는 동안 JFET의 곡선들과 전원의 입출력 특성 사이의 조화를 보여주는 다른 그래프;
도 7은 JFET의 드레인-소스 단자에 연결된 비독립 Cuk 컨버터를 기반으로 한 전원의 구현예를 보여주는 블록도;
도 8은 도 7의 물리적 구현레를 이용해 측정한 실험데이터의 그래프로서, "필요"로 표시한 것은 게이트 드라이브로 제어되는 SiC JFET의 실험적인 블러킹 특성이고, "실험치"로 표시된 것은 도 7의 전원의 입출력 특성임.
도 1은 3개의 병렬 하프브리지 회로를 필요로 하는 3상 인버터용의 빌딩블록이나 여러가지 전력전자기기(예; DC-DC 컨버터나 DC-AC 인버터)의 파워프로세서로 사용되는 2-스위치 하프브리지 회로의 개략도이다. 도 1의 스위치는 보통 IGBT(insulated gate bipolar transistor)이다. 600V 내지 수천 볼트의 전압범위와 40A 내지 수천 암페어의 전류범위에서, 실리콘 IGBT가 가장 많이 사용된다. IGBT 스위치에 전기가 흐르지 않게 하는데 음전압이 필요한 것은 아니지만, IGBT의 스위칭 효율을 개선한다고 알려졌기 때문에 도 1에서는 음전압인 -Vss로 표시한다.
SiC JFET 형태의 새로운 스위치는 정격전압 300V 이상의 반도체기기 중에서도 온-저항과 게이트전하가 최저이기 때문에 현재는 물론 미래에도 실리콘 IGBT를 대체할 가능성이 높다. SiC JFET와 같은 단극소자는 Si IGBT와 같은 쌍극소자에 비해 스위칭반응이 더 좋고 순방향 전도손실이 낮으며 열관리도 편하다. 반면에, MOSFET와 같은 기존의 실리콘 단극소자들은 특히 600V 이상의 전압에서 실리콘 IGBT와 경쟁할 만큼 순방향 전도손실이 낮지 못하다. 새로운 실리콘이나 실리콘카바이드 단극소자들은 경쟁력이 있는데, 특히 실리콘카바이드 단극소자가 더 경쟁력이 높다.
도 2에서는 정전유도 트랜지스터인 SIT로 알려지기도 한 온실리콘 JFET를 사 용해 인버터를 구성했다. 그러나, 이런 소자들에서 스위치를 핀치-오프(pinch-off)하여 비전도 상태로 만드는데 필요한 음전압은 오프 스위치에 제공되는 음전압과 마찬가지로 게이트 드라이버를 작동시키는 전원에서 나온다. 이런 방식의 단점은, 독립 전원이 사고나 정전으로 제거되면, 필요한 음전압을 공급하는 수단도 없어진다는 것이다. 이렇게 되면 미통제 과전류("슛쓰루(shoot through)" 전류라고도 함)가 흘러 반도체스위치나 외부 부하나 전원에 심각한 손상을 줄 수 있는 미통제 전도상태의 온 스위치로부터 하프브리지가 만들어진다. 이때문에 사실상 모든 응용분야에서 실리콘 JFET보다 실리콘 IGBT가 선호되었다.
도 3은 위아래 스위치 위치에 실리콘카바이드로 된 JFET(junction field effect transistor)를 배치한 파워 하프브리지 회로의 블록도이다. 더이상 게이트 음전압의 공급이 독립 전원에 의존하지는 않아도 여전히 많다. 대신에 또는 추가로, 도 3의 JFET와 같은 스위치의 드레인과 소스 단자에 전원을 연결한다. 이 전원은 후술하는 바와 같이 JFET의 전기적 특성과 조화를 이루는 입출력 특성을 가질 수 있다. 이런 조화관계를 이용해 JFET의 드레인과 소스 단자에 걸린 전압의 조합을 위해 JFET에 미통제 전류는 흐르지 못하게 한다. 도 3의 2개의 전원은 하프브리지의 각각의 스위치에 연결된다. 이런 구성은 각각의 JFET를 최대로 보호하기 위한 것이다.
도 4는 입출력 특성이 적절히 조절된 단일 전원을 이용해 하프브리지의 양쪽 JFET의 음전압을 유도하는 다른 실시예를 보여준다. 도 4의 소자의 전원은 독립적이다. 이 소자는 하프브리지내 JFET에 걸리는 전압의 전압원이 하프브리지의 상하 부 버스에 한정되는 애플리케이션에 사용될 수 있다. 도 3의 구성은 모든 전력모듈 애플리케이션에 사용할 수 있고, 도 4의 소자는 많은 공통 애플리케이션에 적당하며 전원이 하나만 필요하여 비용과 부품수가 절감된다.
도 3~4의 전원은 도 3의 드레인-소스 단자들에 걸리거나 도 4의 상하부 버스에 걸리는 전압원으로부터 작동전력을 유도하고, 또한 입력단에 전압이 걸렸을 때 자동으로 진동을 시작한다.
또, 전원의 입출력 특성들을 보호중인 반도체소자와 일치시킬 수 있다. 예컨대, 수직 파워 JFET가 블록(block)할 전압을 도 5의 그래프로 나타낼 수 있다. 수평축인 횡좌표는 JFET의 게이트에서 소스까지 걸린 전압을, 수직축인 종좌표는 JFET의 드레인에 특정 누설전류가 흐를 때 드레인에서 소스까지 걸리는 전압을 나타낸다. 실선 곡선은 JFET의 블러킹 특성(blocking characteristics)이다. 게이트-소스 전압은 양전압이나 음전압일 수 있지만, VDS@ID=Ileakage는 게이트-소스 전압이 감소함에 따라 단순히 증가한다. VGS>Vthreshold이고 ID가 Ileakage 이하라면, 아무런 VDS도 블록되지 않는다. JFET가 블록할 수 있는 최저전압은 VGS=VGS(off)일 때 일어나는 BVDSS로 주어진다. "온-소자"는 Vthreshold<0인 소자를 말한다. "온-소자"라 해도 VGS>0이 될 때까지는 충분한 전도성을 보이지 않을 수 있다(즉, 최소 저항:전류를 보임).
도 5의 파단선은 자려발진 전원의 입출력 특성을 보여준다. 전원의 입력단에 VDS가 걸리면, 게이트 드라이버 회로에 의해 출력단에 VGS가 걸린다. 이런 VDS와 VGS의 쌍을 나타낸 것이 파단선 그래프다. 경우에 따라서는, 대부분의 VDS에 대해 파단선 그래프가 실선 그래프 밑으로 오도록 할 수도 있고, 그래프에서 "능동전류(active current) 제한"으로 표시된 이 구역에서는 VDS가 JFET의 누설전류를 Ileakage보다 낮게 한다. 요컨대, 능동전류 제한에 상당하는 VGS의 범위 이상에서는 JFET가 안전하게 비도전상태에 있고, 이 경우 JFET에 흐르는 전류는 무시할 정도로 아주 작을 것이다. 크로스오버 전압이란 유효전류 제한모드를 수동전류(passive current) 제한모드와 구분하는 VGS의 경계값으로 정의할 수 있다.
VGS가 크로스오버 전압보다 크면, JFET가 적어도 부분적으로는 수동적으로 전류를 제한한다. JFET를 최소 온-저항 상태로 바이어스하라는 명령을 게이트 드라이버가 외부 컨트롤러에게서 능동적으로 받지 않으면, 게이트 드라이버의 설계사양상 기본적으로 VGS=-VSS≤0이 된다. 이 조건을 만족시키는 게이트드라이버의 설계는 간단하고 신뢰성이 높으며, 당업자에게는 잘 알려진 것이다. JFET가 수동적으로 전류를 제한할 때는 능동적으로 전류를 제한할 때보다 에너지가 더 분산된다. VGS가 크로스오버 전압보다 클 때 JFET가 과열되지 않도록 전원에서 생긴 VGS대 VDS의 그래프를 만들 수 있다. 당업자라면 알 수 있겠지만, 이는 JFET가 항상 안전 작동범위에 있음을 의미한다.
도 6은 안전한 수동전류 제한을 이루기 위한 일반조건을 보여주는 그래프이다. 수직축은 JFET의 드레인전류(ID)이고 수평축은 드레인-소스 전압(VDS)이다. VGS가 일정한 상태와 점점 증가할 때의 ID와 VDS 쌍에 대한 그래프들을 볼 수 있다. 도 6의 그래프에서 VGS의 범위는 양수에서 음수까지로 한다. 마지막 곡선은 VGS=Vthreshold일 때이다. VGS=0V의 곡선도 볼 수 있다. SiC JFET에 대한 이들 곡선은 -4V≤VGS≤+3V 범위를 커버한다. VGS의 음수값이 커질수록 JFET의 저항이 커져, 모둔 주어진 VDS에서 ID가 감소한다. 게이트 드라이버가 JFET에 미통제 전류가 흐르는 것을 방해하면, VGS=-VSS로 된다. -VSS의 최대값이 0이므로, ID가 VGS=0V 곡선 위에 올 수 없다. 실제로는, 대부분의 VDS에서 -VSS<0이므로, ID는 항상 VGS=0V 곡선의 밑에 온다. 이런 한계부하선이 도 6에 파단선으로 그려졌다. 정의에 의하면, JFET의 안전작동구역(SOA)는 JFET의 정격 최대허용전류에 의해 하부 VDS를 경계로 한다. 최대허용전류는 최소저항곡선상에 있을 것이다. 기존의 SiC JFET의 경우, 최대저항곡선은 VGS=0V 곡선보다 상당히 위에 생길 것이다. 예를 들어, 0V<VGS<+3V 범위에서 도 6과 같다. 그 결과, 게이트 드라이버가 VGS=-VSS인 동안 JFET에 흐르는 드레인전류는 SOA에서 허용된 값을 넘는 것이 불가능하다. 다시 말해, 수동 전류제한모드에서 JFET를 흐르는 전류는 아주 작지는 않지만 JFET의 파손 관점에서 보면 무시해도 된다는 것이 다.
도 7은 비제한 실시예의 자려진동 전원 회로의 블록도이다. 이 회로는 입력전압을 진폭은 작고 극성은 반대인 출력전압으로 변환하는데 사용되는 Cuk 컨버터이다. 도 8의 전원은 독립적인 것이 아니므로, 도 3의 회로에 사용하기에 알맞다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도 7의 전원은 0V 내지 600V의 양의 입력전압을 받아 0V 내지 -50V의 음의 출력전압으로 변환한다. 이 전원의 크로스오버 전압은 VGS=-5V 정도에서 일어나고, 이 전압은 SiC 파워 JFET의 SOA 기준을 쉽게 만족시킨다.

Claims (26)

  1. 게이트, 부하에 연결된 소스, 및 전압원에 연결된 드레인을 갖추어 평상시 온 상태인 제1 스위치;
    게이트, 공통 전압원에 연결된 소스, 및 부하에 연결된 드레인을 갖추어 평상시 온 상태인 제2 스위치;
    제1 스위치의 게이트와 소스 사이에 연결된 제1 게이트 드라이버;
    제2 스위치의 게이트와 소스 사이에 연결된 제2 게이트 드라이버;
    제1 스위치의 드레인과 소스에 병렬 연결되고, 입력단에 일정 전압이 걸리면 제1 스위치의 게이트에 공급될 출력전압을 생성하도록 제1 게이트 드라이버에 전력을 공급하기 위한 제1 전원; 및
    제2 스위치의 드레인과 소스에 병렬 연결되고, 입력단에 일정 전압이 걸리면 제2 스위치의 게이트에 공급될 출력전압을 생성하도록 제2 게이트 드라이버에 전력을 공급하기 위한 제2 전원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  2. 제1항에 있어서, 0V 내지 600V의 전압 중의 50% 이상의 전압이 제1 전원에 걸렸을 때 제1 스위치가 능동전류 제한모드에 있도록 제1 전원의 입출력 특성이 제1 스위치의 특성과 조화를 이루고, 0V 내지 600V의 전압 중의 50% 이상의 전압이 제2 전원에 걸렸을 때 제2 스위치가 능동전류 제한모드에 있도록 제2 전원의 입출력 특성이 제2 스위치의 특성과 조화를 이루는 것을 특징으로 하는 회로.
  3. 제1항에 있어서, 0V 내지 600V의 전압 중의 75% 이상의 전압이 제1 전원에 걸렸을 때 제1 스위치가 능동전류 제한모드에 있도록 제1 전원의 입출력 특성이 제1 스위치의 특성과 조화를 이루고, 0V 내지 600V의 전압 중의 75% 이상의 전압이 제2 전원에 걸렸을 때 제2 스위치가 능동전류 제한모드에 있도록 제2 전원의 입출력 특성이 제2 스위치의 특성과 조화를 이루는 것을 특징으로 하는 회로.
  4. 제1항에 있어서, 수동전류 제한모드에 있을 때 제1 스위치가 과열되지 않도록 제1 전원의 입출력 특성이 제1 스위치의 특성과 조화를 이루고, 수동전류 제한모드에 있을 때 제2 스위치가 과열되지 않도록 제2 전원의 입출력 특성이 제2 스위치의 특성과 조화를 이루는 것을 특징으로 하는 회로.
  5. 제1항에 있어서, 제1 게이트 드라이버와 제2 게이트 드라이버 각각이 토템폴(totem pole) 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  6. 제1항에 있어서, 제1 게이트 드라이버와 제2 게이트 드라이버 각각이 토템폴(totem pole) 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  7. 제1항에 있어서, 제1 스위치와 제2 스위치가 JFET인 것을 특징으로 하는 회로.
  8. 제1항에 있어서, 제1 전원과 제2 전원이 자려(self-oscillating) 전원인 것을 특징으로 하는 회로.
  9. 제1항에 있어서, 제1 전원과 제2 전원이 독립전원이 아닌 것을 특징으로 하는 회로.
  10. 제7항에 있어서, 제1 스위치와 제2 스위치가 SiC JFET인 것을 특징으로 하는 회로.
  11. 제9항에 있어서, 제1 전원과 제2 전원이 Cuk 컨버터인 것을 특징으로 하는 회로.
  12. 제1항의 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장치.
  13. 제1항의 회로 3개를 병렬로 배열하고, 3상 모터 드라이버인 것을 특징으로 하는 전기장치.
  14. 게이트, 부하에 연결된 소스, 및 전압원에 연결된 드레인을 갖추어 평상시 온 상태인 제1 스위치;
    게이트, 공통 전압원에 연결된 소스, 및 부하에 연결된 드레인을 갖추어 평상시 온 상태인 제2 스위치;
    제1 스위치의 게이트와 소스 사이에 연결된 제1 게이트 드라이버;
    제2 스위치의 게이트와 소스 사이에 연결된 제2 게이트 드라이버; 및
    전압원과 공통전압원에 연결되고, 입력단에 일정 전압이 걸리면 제1 스위치의 게이트에 공급될 제1 출력전압과 제2 스위치의 게이트에 공급될 제2 출력전압을 생성하도록 제1 게이트 드라이버와 제2 게이트 드라이버에 전력을 공급하기 위한 전원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  15. 제14항에 있어서, 0V 내지 600V의 전압 중의 50% 이상의 전압이 전원에 걸렸을 때 제1 및 제2 스위치가 능동전류 제한모드에 있도록 전원의 입출력 특성이 제1 및 제2 스위치들의 특성과 조화를 이루는 것을 특징으로 하는 회로.
  16. 제14항에 있어서, 0V 내지 600V의 전압 중의 75% 이상의 전압이 전원에 걸렸을 때 제1 및 제2 스위치가 능동전류 제한모드에 있도록 전원의 입출력 특성이 제1 및 제2 스위치들의 특성과 조화를 이루는 것을 특징으로 하는 회로.
  17. 제14항에 있어서, 수동전류 제한모드에 있을 때 제1 및 제2 스위치가 과열되지 않도록 전원의 입출력 특성이 제1 및 제2 스위치의 특성과 조화를 이루는 것을 특징으로 하는 회로.
  18. 제14항에 있어서, 제1 게이트 드라이버와 제2 게이트 드라이버 각각이 토템폴(totem pole) 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  19. 제14항에 있어서, 제1 스위치와 제2 스위치가 JFET인 것을 특징으로 하는 회로.
  20. 제14항에 있어서, 상기 전원이 자려(self-oscillating) 전원인 것을 특징으로 하는 회로.
  21. 제20항에 있어서, 상기 전원이 독립전원인 것을 특징으로 하는 회로.
  22. 제19항에 있어서, 제1 스위치와 제2 스위치가 SiC JFET인 것을 특징으로 하는 회로.
  23. 제14항의 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장치.
  24. 제14항의 회로 3개가 병렬로 배열되고 3상 모터 드라이브인 것을 특징으로 하는 전기장치.
  25. 제1항에 있어서, 제1 게이트 드라이버를 통해 제1 스위치를 최저 온-저항 상태로 바이어스시키는 외부 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  26. 제25항에 있어서, 외부 컨트롤러가 2p1 스위치를 최저 온-저항 상태로 바이어스하지 않을 때 제1 게이트 드라이버가 제1 전원의 출력(-Vss)과 동일한 바이어스 전압(VGS)을 제1 스위치의 게이트에 인가하는 것을 특징으로 하는 회로.
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