KR20150050446A - 전력 스테이지의 전력 손실을 감소시키기 위한 회로 및 방법 - Google Patents

전력 스테이지의 전력 손실을 감소시키기 위한 회로 및 방법 Download PDF

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아네시 셀바마니
사디시쿠마르 자가디산
마노하 바디게르
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

유도성 부하(30)를 구동하기 위한 회로(100)는 상기 유도성 부하(30)와 직렬로 연결된 구동 스위치(10), 상기 유도성 부하(30)를 가로질러 연결된 프리휠링 스위치(20), 상기 유도성 부하(30)의 동작을 제어하도록 구동 및 프리휠링 스위치(10, 20)의 스위치 온/오프를 제어하기 위해 구동 스위치(10) 및 프리휠링 스위치(20)에 연결된 스위치 제어기(50)를 포함하고, 상기 회로는 상기 구동 스위치(10)의 스위치 오프가 검출될 때 유도성 부하(30)의 고압측(35)에서 전압을 감지하기 위한 감지 수단(61)과, 상기 유도성 부하(30)의 고압측(35)의 상기 감지된 전압에 기초하여 상기 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환하도록 적용된 상기 스위치 제어기(50)를 특징으로 한다.

Description

전력 스테이지의 전력 손실을 감소시키기 위한 회로 및 방법{A CIRCUIT TO REDUCE POWER DISSIPATION OF POWER STAGE AND A METHOD THEREOF}
본 발명은 전력 스테이지(stage) 회로에 관한 것으로서, 유도성 부하를 구동하는 전력 스테이지 회로의 전력 손실을 감소시키기 위한 방법을 설명하고 있으며, 특히 구동 전력 스테이지의 스위치 오프(OFF)로부터 프리휠링(freewheeling) 전력 스테이지의 스위치 온(ON)에 이르는 전력 스테이지 회로의 부동작 시간(dead time)을 감소시키는 것을 취급하고 있다.
자동차 응용예 또는 산업 응용예는 모터 제어식 서브시스템 또는 유도성 액추에이터를 사용한다. 자동차 응용예에서의 통상적인 실례는 냉각 팬, 펌프를 구동하기 위해 또한 좌석, 거울 또는 플랩(flap)을 이동시키기 위해 사용되는 모터이다. 현대의 자동차는 통상적으로 70 내지 100개의 전기 모터/액추에이터 또는 유도성 부하를 가진다. 전력 스테이지 회로는 유도성 부하의 작동을 제어하는데 사용된다. 이것은 2개의 스위치(구동 및 프리휠링)를 사용하는 특정 형식의 스위칭 회로를 포함하고, 이러한 스위치들을 구현하는 하나의 방법은 전력 MOSFET이다. 구동 스위치는 유도성 부하를 양의(positive) 전력 공급부/접지로 선택적으로 연결하고 한편 프리휠링 스위치는 저장된 에너지를 선택적으로 프리휠링한다. 펄스폭 변조(PWM) 제어회로는 구동 전력 스위치 및 프리휠링 스위치를 제어하는데 사용된다. 유도성 부하가 에너지를 저장하기 때문에, 또한 저장된 에너지를 선택적으로 배급하는 것이 중요하다. 따라서 프리휠링 다이오드는 유도성 부하에 병렬로 연결되어 있다. 구동 스위치가 온 상태에 있을 때, 전류는 유도성 부하를 통해 흐르며 따라서 에너지를 저장한다. 구동 스위치가 오프 상태에 있을 때, 전류는 프리휠링 다이오드를 통해 흐른다. 그러나, MOSFET와 비교할 때, 다이오드는 더 많은 전력을 소모한다. 따라서, MOSFET가 전력 손실을 감소시키기 위해 프리휠링 작용을 행하는데 선호되고 있다. 전력 MOSFET에 기초한 스위칭에 의하여 스위치들의 부동작 시간을 제어하는 것은 교차 전도(cross conduction)를 회피하는데 매우 중요하다. 예로서, 프리휠링 대 접지(freewheeling to ground) 형태에 대해서, 부동작 시간은 구동 스위치의 스위치 오프와 프리휠링 스위치의 스위치 온 사이 또는 프리휠링 스위치의 스위치 오프와 구동 스위치의 스위치 온 사이의 지체를 말한다. 공지된 종래 기술에서, 스위치들의 제어는 부동작 시간 발생기를 사용하여 실시된다. 종래 기술의 공지된 일반적 상태에서, 부동작 시간 발생기는 단지 논리 게이트만으로 구성되어 있어서, 발생된 부동작 시간이 조립, 온도 및 기타 작동 상태에 의해 용이하게 영향을 받게 된다. 발생된 부동작 시간이 너무 짧으면, 출력 스테이지 회로의 전력 스위치가 동시에 켜지며, 큰 전류를 발생하고, 전력 스위치에 과다한 열을 초래하고 심지어 파손시키는 원인이 될 수 있다. 발생된 부동작 시간이 너무 길면, 전력 스테이지 회로의 효율이 감소되고 전력 손실이 크게 증가한다.
종래 방법은 작동 상태 및 디바이스 허용오차와 독립적인 일정한 부동작 시간을 추가한다. 이것은 효율을 감소시키고 시스템의 최대 스위칭 주파수를 감소시킨다. 부동작 시간을 최소로 하기 위한 다른 해법이 소개되어 있다. 소개된 시스템은 변속 구동 시스템에서 성취될 수 없는, 작동 상태 및 시스템 필요조건을 필요로 한다. 종래 시스템과 비교하여 전형적인 모터 제어시스템의 주요한 차이는 다음과 같다:
- 부하 전류 방향을 변화시키는 것.
- 안정상태 조건이 없음.
- 실제 작동 주기(duty cycle)에 대한 어떠한 정보도 없다는 것을 암시하는 외부 모터 제어기.
- 모터 권선에서의 유도 전압.
따라서 모터 제어 시스템의 부동작 시간을 최적화하기 위해 더 많은 노력이 필요하다.
독립항 및 종속항에 청구한 바와 같은 본 발명은 다음의 장점을 가진다. 독립항에 따른 본 발명은 회로 및 유도성 부하를 작동하기 위한 방법을 제공한다. 프리휠링 스위치의 스위칭 온은 유도성 부하를 가로지르는 전압의 극성에 기초하여 제어된다. 극성 변화를 나타내는 출력 신호는 스위칭 제어기에서 발생되어 프리휠링 스위치를 온으로 전환시키며, 따라서 유도성 부하가 프리휠링 스위치의 트랜지스터를 통해 방전될 수 있다. 프리휠링 스위치를 온으로 전환함으로써 따라서 프리휠링 스위치의 부동작 시간이 거의 무시할 수 있는 값으로 감소되며, 구동 스위치의 하강 시간과 동일하게 될 것이며, 이에 의하여 전력 손실 및 기타 전자기 간섭을 감소시킨다.
본 발명의 실시예는 기본적으로 도면을 참고하여 이하에서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 회로의 실례를 도시한다.
도 2, 도 3a 및 도 3b는 전류 및 시간 특성을 예시하며 유도성 부하의 작동 모드를 보여주고 있다.
도 4는 회로의 전력 손실을 감소시키는 방법을 도시한다.
도 1은 솔레노이드 밸브와 같은 유도성 부하(30)의 작동을 제어하기 위한 회로(100)의 실례를 도시한다. 솔레노이드 밸브는 연료 분사 시스템에서 연료 분사기의 작동을 제어하는 것 또는 저압 펌프에서 연료를 펌핑하기 위해 사용되는 것과 같이 다양하게 응용되고 있다. 회로(100)는 유도성 부하(30)와 직렬로 연결된 구동 스위치(10), 유도성 부하(30)를 가로질러 연결된 프리휠링 스위치(20), 구동 스위치(10) 및 프리휠링 스위치(20)에 연결되어서 유도성 부하(30)의 동작을 제어하도록 구동 및 프리휠링 스위치(10, 20)의 스위치 온/오프를 제어하기 위한 스위치 제어기(50), 구동 스위치(10)의 스위치 오프가 검출될 때 유도성 부하(30)의 고압측(high side)(35)에서의 전압을 감지하기 위한 감지 수단(61)을 포함한다. 스위치 제어기(50)는 유도성 부하(30)의 고압측(35)의 감지된 전압에 기초하여 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환하도록 적용되어 있다. 스위치 제어기(50)는 유도성 부하의 고압측의 감지된 전압이 기준 전압(V_ref)보다 작을 때 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환한다.
하나의 형태로서 구동 스위치(10)는 전력공급장치(UBatt)의 양의(positive) 단자에 선택적으로 연결되고, 프리휠링 스위치(20)는 기준 접지(Gnd)에 선택적으로 프리휠링한다. 2번째 형태로서 구동 스위치(10)는 기준 접지(Gnd)에 연결될 수 있으며, 프리휠링 스위치(20)는 프리휠링을 용이하게 실시하도록 전력공급장치(UBatt)의 양의 단자에 연결될 수 있다. 기술에 숙련된 자는 필요조건에 따라 어떤 적절한 형태를 설계할 수 있다.
스위치 제어기(50)는 유도성 부하(30)의 작동을 제어하기 위해 제 1 및 프리휠링 스위치들의 스위치 온/오프를 제어하도록 구동 스위치(10) 및 프리휠링 스위치(20)에 연결되어 있다.
구동 스위치(10) 및 프리휠링 스위치(20)는 제각기 고유의 본체 다이오드(12, 13) 및 전계효과 트랜지스터(트랜지스터)(14, 15)를 갖는 MOSFET 스위치들이다. 전류 분권 요소(40)는 유도성 부하(30)와 직렬로 연결되어 있다. 유도성 부하(30)는 구동 스위치(10)를 온으로 전환함으로써 충전될 수 있고, 프리휠링 스위치(20)를 통해 방전될 수 있다. 유도성 부하(30)가 완전히 충전될 때, 그때 MOSFET 스위치(20)의 고유 본체 다이오드(13)를 통해 방전되거나 또는 트랜지스터(15)를 통해 방전되도록 허용되어 있다. 프리휠링 스위치(20)의 트랜지스터(15)가 온으로 전환되지 않으면, 유도성 부하(30)는 MOSFET 스위치(20)의 고유 본체 다이오드(13)를 통해 방전될 것이다. 트랜지스터(15)가 온으로 전환되면, 그때 유도성 부하(30)는 MOSFET 스위치(20)의 트랜지스터(15)를 통해 방전된다. 고유 본체 다이오드(13)를 통해 전력 손실이 더 많아지고 따라서, 구동 스위치(10)가 오프로 전환되자마자 프리휠링 스위치(20)에서의 전력 손실을 감소시키기 위해 트랜지스터(15)를 온으로 전환할 필요가 있다.
스위치 제어기(50)는 고압측 구동 회로(High-Side Drive curcuit)(18) 및 프리휠 구동 회로(54) 각각을 통해 구동 스위치(10) 및 프리휠링 스위치(20)를 구동하는 상태 기계 핸들러(state machine handler)(52)와 통합된 전자 제어 장치(ECU)이다. 스위치 제어기(50)는 상태 기계 핸들러(52)의 작동 상태에 기초하여 스위치 온 및 스위치 오프 신호를 발생하기 위한 발생수단(58)과, 상태 기계 핸들러(52)가 유도성 부하를 제 1 모드로 또는 프리휠링 모드로 작동할 것인지에 대한 조건을 결정하기 위해 감지 수단(61)의 출력 신호 Vds_fbk를 감시하기 위한 감시수단(56)과, 구동 스위치(10) 및 프리휠링 스위치(20)의 스위치 온/오프 상태를 검출하기 위한 검출수단(57)을 추가로 포함한다.
스위치 제어기(50)는 필요한 프로파일(profile)(전류 또는 전압)에 따라 유도성 부하(30)를 작동시키도록 적용되어 있다. 어느 쪽이든, 작동은 도 2에 도시된 바와 같이 "제 1 모드(first mode)" 및 "프리휠링 모드(freewheeling mode)"로 이루어진다.
상태 기계 핸들러(52)는 PWM 제어 신호(V_Pulse)(60) 및 감지 수단(61)의 출력 신호 Vds_fbk에 기초하여 전력 스위치들(10, 20)을 스위치 온/오프 하도록 발생수단에 켜짐/꺼짐 요청을 발생한다. 검출수단(57)은 구동 스위치(10) 및 프리휠링 스위치(20)의 스위치 온 및 오프 상태를 검출하기 위해 PWM 신호 V_Pulse의 스위치 온 및 오프 시간을 검출한다.
고압측 구동 회로(18)는 구동 스위치(10)의 온 및 오프 상태 중에 충분한 게이트-소스 전압을 보장하는 부트 스트랩 회로망을 포함한다. 프리휠 구동 회로(54)는, 프리휠링 스위치(20)에 대해 주어진 게이팅 라인(gating line)에서 글리치(glitches)를 제거하여 프리휠링 스위치(20)의 예상치못한 온 및 오프 상태가 발생하지 않음을 보장하는, 저항-콘덴서 조합으로 이루어진 전기 네트웍을 내장하고 있다.
고압측 구동 회로(18)는 EMC가 규정된 표준에 따라 안전한 한계 내에서 있다는 것을 보장하도록 설계되어 있다. 이것은, 회로가 표준에 따라 불활성태(immunity) 및 방사선에 대하여 순응한다는 것을 의미한다. 이것은, 어떠한 다른 회로가 그 작용에 (필요하지 않으면) 영향을 미칠 수 있거나 다른 회로의 거동에 (필요하지 않으면) 영향을 미칠 수 있도록 하는 방법으로 회로가 설계되어 있음을 시사한다.
감지 수단(61)은 프리휠링 스위치(20)의 스위치 온을 가리키는 출력 신호 (Vds_fbk)를 발생하기 위해 유도성 부하(30)의 고압측(35)의 감지된 전압을 기준 전압(V_ref)과 비교하기 위한 전압 비교기이다. 전압 비교기(61)의 양의 단자는 유도성 부하(30)의 고압측 단자(35)에 연결되어 있다. 전압 비교기(61)의 음의 단자는 기준 전압(V_ref)(63)에 연결되어 있다. 기준 전압은 예정된 전압이다.
스위치 제어기(50)가 구동 스위치(10)를 온으로 전환할 때, 유도성 부하(30)를 통과하는 전류가 도 2에 도시된 바와 같이 증가한다. 필요한 전류 임계값이 PWM 제어 신호(V_Pulse)의 어떤 온-시간에 도달될 때 또는 그 시간을 지난 후에, 구동 스위치(10)는 오프로 전환된다. 이것은 제공된 전류 분권 요소(40)를 갖는 회로에서 순간 전류를 감시함으로써 또는 감시수단(57)에 의한 입력을 밀접하게 따라감으로써 용이하게 이루어진다. 작동 상태(배터리 전압, 작동 온도, 접합 온도, 시효 효과 등)에 기초하여, 구동 스위치(10)가 오프로 전환되는 시간은 사이클마다 변한다. 따라서 실제 부동작 시간은 사이클에서 사이클까지 변한다.
도 2 및 도 3a, 도 3b는 전류 및 시간 특성을 예시하며 유도성 부하(30)의 작동 모드를 보여준다. 도 2에서, X-축은 시간 특성을 보여주고, Y-축은 전류 특성을 보여준다. 유도성 부하(30)는 제 1 모드와 프리휠링 모드에서 작동한다. 제 1 모드 중에 전류 i1은 유도성 부하(30)를 충전한다. 프리휠링 모드 중에 전류 i2는 유도성 부하(30)로부터 방전된다. 상승 전류 i1은 유도성 부하(30)의 충전을 나타내며, 하강 전류 i2는 유도성 부하(30)로부터의 전류 방전을 나타낸다. 스위치 제어기(50)는 구동 스위치(10)와 프리휠링 스위치(20)의 온/오프를 전환함으로써 유도성 부하(30)의 작동을 제어한다. 유도성 부하(30)는 제 1 전력 스위치(10)가 온 상태에 있을 때 충전된다. 충전된 유도성 부하의 방전은 구동 스위치(10)가 완전히 오프로 전환되었을 때 시작한다. 유도성 부하(30)를 가로지르는 전압 강하는 전압 비교기(61)의 출력 신호 Vds_fbk를 판독함으로써 감시수단(56)에 의해 감시된다. 전압 비교기(61)의 출력 신호 Vds_fbk는 스위치 제어기(50)로 공급된다. 스위치 제어기(50)의 상태 기계 핸들러(52)는 전압 비교기(61)의 출력 신호 Vds_fbk에 기초하여 아래와 같이 적절한 작용을 취한다. 구동 스위치(10)가 온으로 전환될 때, 전류가 유도성 부하(30)를 통해 흘러서 유도성 부하(30)를 가로지르는 전압 강하를 발생한다. 전압 비교기(61)의 양의 단자는 이제 전압 비교기(61)의 음의 단자에 공급된 기준 전압 V_ref보다 큰 양의 전압을 만날 것이다. 따라서, 스위치 제어기(50)로 공급된 전압 비교기(61)의 출력이 높게(high) 될 것이다. 구동 스위치(10)가 오프로 전환될 때, 유도성 부하(30)를 가로지르는 전압 강하는 이제 점차 감소하기 시작할 것이다. 구동 스위치(10)가 완전히 오프로 되는 순간, 유도성 부하(30)를 가로지르는 극성이 바뀔 것이다. 즉, 전압 비교기(61)의 양의 단자가 전압 비교기(61)의 음의 단자에 공급된 기준 전압 V_ref과 비교할 때 음의 전압을 만날 것이다. 따라서, 스위치 제어기(50)로 공급된 전압 비교기(61)의 출력이 낮게(low) 될 것이다. 전압 비교기(61)의 출력 신호 Vds_fbk가 낮게 되면, 스위치 제어기(50)는 프리휠 구동 회로(54)를 경유하여 프리휠링 스위치(20)를 활성화시킬 것이다. 따라서 유도성 부하(30)의 고압측(35)의 감지된 전압이 기준 전압(V_ref)보다 작을 때, 스위치 제어기(50)가 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환한다. 따라서, 구동 스위치(10)의 오프와 프리휠링 스위치(20)의 온 사이의 일정한 부동작 시간의 한계는 이제 크게 감소되며, 왜냐하면 전압 비교기(61) 자신이 구동 스위치(10)의 하강 시간에 기초하여 언제 전환해야 하는지를 가리키기 때문이다. 이러한 방법의 장점은 또한, 하드웨어의 시효 효과가 스위칭 동안에 또한 해결된다는 점이다. 프리휠링 스위치(20)의 전계 효과 트랜지스터(15)는, 유도성 부하(30)의 고압측(35)의 감지된 전압이 기준 전압(V_ref)보다 작을 때, 충전된 유도성 부하(30)를 방전시키기 위해 온으로 전환된다. 따라서 전류 i1은 구동 스위치(10)의 스위치 온 시간 동안에 유도성 부하(30)를 충전하며, 구동 스위치(10)가 완전히 오프로 전환되었을 때 프리휠링 스위치(20)만의 전계 효과 트랜지스터(15)를 통해 전류 i2를 방전하기 시작한다. 따라서, 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환하는 것은 유도성 부하(30)를 가로지르는 전압의 극성에 기초하여 제어된다.
도 3a는 종래 기술의 부동작 시간 및 전력 손실을 예시하고, 도 3b는 본 발명에 따른 부동작 시간 및 전력 손실의 감소를 예시한다. 도 3a에서, 도면부호 1은 정상 활성 프리휠링의 경우에 일정한 부동작 시간을 가리키며, 도면부호 2는 결과적으로 증가된 전력 손실을 가리킨다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 부동작 시간(3)은 일정한 부동작 시간(1) 개념에 비교할 때 동일한 작동점에서 감소되어 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 도면부호 3은 작동 상태에 기초한 부동작 시간을 가리키며, 도면부호 4는 결과적으로 감소된 전력 손실을 가리킨다. 도 3a에 도시된 바와 같은 공지된 종래 기술에서, 부동작 시간이 최악의 경우에 대해 일정하기 때문에, 실제 부동작 시간은 더 감소될 수 있다. 이 때문에, 본체 다이오드(13)가 전도되고 있는 기간(time frame)이 존재한다. 이것은 전력 손실을 증가시킬 것이다. 본 발명에 의하면, 본체 다이오드(13)에 의한 전도는 거의 0에 근접한 값으로 크게 최적화되어 있다. 이것은, 유도성 부하(30)의 방전이 전압 비교기(61)에 검출되어서 출력 신호 Vds_fbk를 스위치 제어기(50)로 발생하여 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환한다는 사실때문이다. 다시 말하면, 본체 다이오드(13)에 의한 전도가 이제 없어진다. 또한, 프리휠링은 단지 MOSFET 전도 채널(15)(트랜지스터)을 통해서만 달성된다.
도 4는 회로의 전력 손실을 감소시키는 방법을 도시한다. 이 방법은 유도성 부하(30)를 구동하는 회로(100)의 전력 손실을 감소시킨다. 이 방법은 스위치 제어기(50)에 의해 작동된다. 이 방법은 분권 요소(40)를 통과하는 전류를 감시하고 또한 PWM 신호를 감시하여 유도성 부하(30)의 상승 전류 i1 및 하강 전류 i2를 측정함으로써 유도성 부하(30)의 작동을 검출한다. PWM 신호는 온 및 오프 시간을 가진다. 온 시간(제 1 모드) 동안에, 구동 스위치(10)는 온으로 전환되고, 오프 시간(프리휠링 모드) 동안에, 프리휠링 스위치(20)는 온으로 전환된다. PWM 신호 V_Pulse의 온 시간 동안에, 전류 i1의 흐름이 구동 스위치(10)를 통해 제 1 모드 동안 유도성 부하(30)를 충전하고, 충전된 유도성 부하(30)가 프리휠링 스위치(20)를 통해 프리휠링 모드 동안 전류 i2를 방전한다. 이 방법은, 구동 스위치(10)의 스위치 오프 상태를 검출하는 단계(S1), 구동 스위치(10)의 스위치 오프 상태가 검출되었을 때 유도성 부하(30)의 고압측(35)의 전압을 감지하는 단계(S2), 프리휠링 스위치(20)의 스위치 온을 가리키는 신호를 발생하는 단계(S3), 및 스위치 온을 가리키는 신호가 발생하였을 때 프리휠링 모드 동안 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환하는 단계(S4)를 포함한다. 유도성 부하(30)는 프리휠링 스위치(20)가 스위치 온일 때 프리휠링 스위치(20)의 전계 효과 트랜지스터(15)를 통해 프리휠링 모드 동안 전류 i2를 방전한다.
독립항에 따른 발명은 회로 및 유도성 부하 작동 방법을 제공한다. 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환하는 것은 유도성 부하(30)를 가로지르는 전압의 극성에 기초하여 제어된다. 극성 변화를 가리키는 출력 신호는 스위치 제어기(50)에서 발생되어 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환하며, 따라서 유도성 부하(30)가 프리휠링 스위치(20)의 트랜지스터(15)를 통해 방전될 수 있다. 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환함으로써 따라서 프리휠링 스위치의 부동작 시간이 거의 무시할 수 있는 값으로 감소되며 구동 스위치의 하강 시간과 동일하게 되며, 이에 의하여 전력 손실 및 기타 전자기 간섭을 감소시킨다.
따라서 본 발명은 프리휠링 스위치(20)에서 전력 손실을 감소시키는데 유리하다. 전력 손실의 감소는 프리휠링 스위치(20)에 대해 필요한 히트 싱크(heat sink)의 크기를 감소시킬 수 있게 한다. 또한, 이것은 열 소멸에 사용되는 디바이스의 케이싱이 더 작아질 수 있다는 것을 의미한다. 치수 감소로 인하여 이제 소형 회로망이 가능하기 때문에, PCB에서 더 작은 공간이 소비되고, 따라서 회로망의 비용이 또한 감소된다. 덧붙여, 이것은 구동 스위치의 최적화된 부동작 시간으로 인하여 다른 전력 스테이지 MOSFET 제어식 회로에 비하여 회로의 반응을 향상시킨다.
상기 상세한 설명에서 해설된 실시예는 단지 예시에 불과하고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위의 범위에 의해서만 제한된다. 상술한 실시예에서 많은 변경 및 변화가 본 발명의 범위 내에서 고려될 수 있다.
10: 구동 스위치
12, 13: 고유의 본체 다이오드
14, 15: 전계효과 트랜지스터
20: 프리휠링 스위치
30: 유도성 부하
35: 고압측
50: 스위치 제어기
52: 상태 기계 핸들러
56: 감시수단
57: 검출수단
58: 발생수단
61: 감지 수단
100: 회로

Claims (7)

  1. 유도성 부하(30)를 구동하기 위한 회로(100)로서,
    - 상기 유도성 부하(30)와 직렬로 연결된 구동 스위치(10);
    - 상기 유도성 부하(30)를 가로질러 연결된 프리휠링 스위치(20);
    - 상기 구동 스위치(10) 및 프리휠링 스위치(20)에 연결되어서 상기 유도성 부하(30)의 동작을 제어하도록 상기 구동 및 프리휠링 스위치들(10, 20)의 스위치 온/오프를 제어하기 위한 스위치 제어기(50)를 포함하는, 상기 회로(100)에 있어서,
    - 상기 구동 스위치(10)의 스위치 오프가 검출될 때 상기 유도성 부하(30)의 고압측(35)에서 전압을 감지하기 위한 감지 수단(61); 및
    - 상기 유도성 부하(30)의 고압측(35)의 상기 감지된 전압에 기초하여 상기 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환하도록 적용된 상기 스위치 제어기(50)를 특징으로 하는 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 및 프리휠링 스위치들(10, 20)은 고유의 본체 다이오드(12, 13) 및 전계효과 트랜지스터(14, 15)를 갖는 MOSFET 스위치들인, 회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 감지 수단(61)은 상기 프리휠링 스위치(20)의 스위치 온을 나타내는 출력 신호(Vds_fbk)를 발생하기 위해 상기 유도성 부하(30)의 고압측(35)에서의 상기 감지된 전압과 기준 전압(V_ref)을 비교하는, 회로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리휠링 스위치(20)의 전계효과 트랜지스터(15)는 상기 유도성 부하(30)의 고압측(35)에서의 상기 감지된 전압이 기준 전압(V_ref)보다 작을 때 상기 충전된 유도성 부하(30)를 방전시키기 위해 온으로 전환되는, 회로.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 회로 i1은 구동 스위치(10)의 스위치 온 시간 동안에 상기 유도성 부하(30)를 충전하고 그리고 상기 구동 스위치(10)가 완전히 오프로 전환되었을 때 프리휠링 스위치(20) 단독으로 전계효과 트랜지스터(15)를 통해 전류 i2를 방전하기 시작하는, 회로.
  6. 유도성 부하(30)를 구동하는 회로(100)의 전력 손실을 감소시키는 방법으로서,
    전류 i1의 흐름이 구동 스위치(10)를 통해 제1 모드 동안 상기 유도성 부하(30)를 충전시키고, 상기 충전된 유도성 부하(30)는 프리휠링 스위치(20)를 통해 프리휠링 모드 동안 전류 i2를 방전시키는, 상기 방법에 있어서,
    - 상기 구동 스위치(10)의 스위치 오프 상태를 검출하는 단계;
    - 상기 구동 스위치(10)의 상기 스위치 오프 상태가 검출되었을 때 상기 유도성 부하(30)의 고압측(35)에서 전압을 감지하는 단계;
    - 상기 프리휠링 스위치(15)의 스위치 온을 나타내는 신호를 발생시키는 단계; 및
    - 상기 스위치 온을 나타내는 신호가 발생할 때 상기 프리휠링 모드 동안 상기 프리휠링 스위치(20)를 온으로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 유도성 부하(30)는 상기 프리휠링 스위치(20)가 온으로 전환되었을 때 상기 프리휠링 스위치(20)의 전계효과 트랜지스터(15)를 통해 상기 프리휠링 모드 동안 전류 i2를 방전하는, 방법.
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