KR20160122921A - 인버터의 구동을 위한 게이트 드라이버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인버터의 구동을 위한 게이트 드라이버에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위한 스위칭 신호를 생성하는 게이트 드라이버는, 외부로부터 입력되는 PWM 신호를 이용하여 상기 스위칭 신호를 생성하는 IC 모듈 및 상기 게이트 드라이버의 구동을 위한 드라이버 구동 전압이 제1 기준 전압 이상일 때 상기 드라이버 구동 전압을 이용하여 상기 IC 모듈의 구동을 위한 IC 모듈 구동 전압을 상기 IC 모듈에 인가하고, 상기 드라이버 구동 전압이 제2 기준 전압 이하이면 상기 IC 모듈 구동 전압의 인가를 중단하는 전원 관리부를 포함한다. 본 발명에 의하면 게이트 드라이버의 구동을 위한 드라이버 구동 전압이 게이트 드라이버의 구동에 적합한 기준 전압에 도달할 때까지 게이트 드라이버 내부의 IC 모듈에 대한 전원 공급을 중단함으로써 기준 전압 도달 시간 동안 발생하는 게이트 드라이버의 오동작 및 이에 따른 스위칭 소자의 오동작 및 소손을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

인버터의 구동을 위한 게이트 드라이버{GATE DRIVER FOR DRIVING INVERTER}
본 발명은 인버터의 구동을 위한 게이트 드라이버에 관한 것이다.
인버터는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 스위칭 소자가 스위칭 신호에 따라 변환된 직류 전압을 스위칭시켜 교류 전압을 생성하며, 생성된 교류 전압을 부하로 출력시키는 회로로서, 사용자가 원하는 전압 및 주파수의 교류 전압을 부하로 공급하여 부하의 구동을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 3상 2레벨 인버터의 구성도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 인버터의 정류부(104)는 외부의 전원(102)으로부터 인가된 3상 교류 전압을 DC 전압으로 정류한다. 이와 같이 정류된 DC 전압은 캐패시터(CDC)를 통해 평활화된다. 평활화된 DC 전압은 스위칭부(106)를 통하여 3상 교류 전류로 변환되고, 변환된 3상 교류 전류는 전동기(108)와 같은 부하로 입력되어 부하를 구동시키는데 사용된다.
이와 같은 인버터의 스위칭부(106)는 다수의 스위칭 소자(S1 내지 S6)를 포함한다. 스위칭 소자의 각 쌍(S1 및 S2, S3 및 S4, S5 및 S6)은 서로 상보적인 스위칭 동작을 통해 3상 교류 전류를 생성하는데, 이와 같은 스위칭 소자의 스위칭 동작은 게이트 드라이버에 의해 인가되는 스위칭 신호에 의해 이루어진다.
이러한 게이트 드라이버의 구동이 시작되기 위해서는 외부로부터 드라이버 구동 전압이 인가되어야 한다. 드라이버 구동 전압이 게이트 드라이버의 구동에 적합한 기준 전압에 도달하기까지는 일정한 시간이 소요되는데, 이와 같은 기준 전압 도달 시간의 존재로 인해 게이트 드라이버의 오동작이 발생하게 되며, 이러한 게이트 드라이버의 오동작은 도 1의 스위칭부(106)에 포함된 다수의 스위칭 소자(S1 내지 S6)의 오동작 및 소손으로 이어지게 되는 문제가 있다.
본 발명은 게이트 드라이버의 구동을 위한 드라이버 구동 전압이 게이트 드라이버의 구동에 적합한 기준 전압에 도달할 때까지 게이트 드라이버 내부의 IC 모듈에 대한 전원 공급을 중단함으로써 기준 전압 도달 시간 동안 발생하는 게이트 드라이버의 오동작 및 이에 따른 스위칭 소자의 오동작 및 소손을 방지할 수 있는 인버터 구동을 위한 게이트 드라이버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 드라이버 구동 전압이 기준 전압 이하로 떨어지면 IC 모듈에 대한 전원 공급을 즉시 차단함으로써 전원 이상으로 인한 게이트 드라이버의 오동작 및 이에 따른 스위칭 소자의 오동작 및 소손을 방지할 수 있는 인버터 구동을 위한 게이트 드라이버를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위한 스위칭 신호를 생성하는 게이트 드라이버에 있어서, 외부로부터 입력되는 PWM 신호를 이용하여 상기 스위칭 신호를 생성하는 IC 모듈 및 상기 게이트 드라이버의 구동을 위한 드라이버 구동 전압이 제1 기준 전압 이상일 때 상기 드라이버 구동 전압을 이용하여 상기 IC 모듈의 구동을 위한 IC 모듈 구동 전압을 상기 IC 모듈에 인가하고, 상기 드라이버 구동 전압이 제2 기준 전압 이하이면 상기 IC 모듈 구동 전압의 인가를 중단하는 전원 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 게이트 드라이버의 구동을 위한 드라이버 구동 전압이 게이트 드라이버의 구동에 적합한 기준 전압에 도달할 때까지 게이트 드라이버 내부의 IC 모듈에 대한 전원 공급을 중단함으로써 기준 전압 도달 시간 동안 발생하는 게이트 드라이버의 오동작 및 이에 따른 스위칭 소자의 오동작 및 소손을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 드라이버 구동 전압이 기준 전압 이하로 떨어지면 IC 모듈에 대한 전원 공급을 즉시 차단함으로써 전원 이상으로 인한 게이트 드라이버의 오동작 및 이에 따른 스위칭 소자의 오동작 및 소손을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 3상 2레벨 인버터의 구성도를 나타낸다.
도 2는 종래 기술에 따른 게이트 드라이버의 전원 관리 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 부트스트랩 토폴로지(Bootstrap Topology)에 따른 게이트 드라이버의 회로도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 게이트 드라이버의 기준 전압 도달 시간에 발생하는 IC 모듈의 오동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 인버터에 사용되는 스위칭 소자의 컬렉터 전류(IC) 및 컬렉터-이미터 전압(VCE)의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 드라이버의 드라이버 구동 전압이 제1 기준 전압에 도달할 때까지 드라이버 구동 전압 및 IC 모듈 구동 전압의 파형을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구동이 드라이버 구동 전압이 제2 기준 전압 이하로 떨어질 때 드라이버 구동 전압 및 IC 모듈 구동 전압의 파형을 나타낸다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 2는 종래 기술에 따른 게이트 드라이버의 전원 관리 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 게이트 드라이버(6)는 전원부(10)에 의해 드라이버 구동 전원을 공급받는다. 제어전원 감시부(7)는 전원 단자(9)를 통해 전원부(10)에 의한 드라이버 구동 전압이 기준 전압 이상인지 여부를 감시하고, 전원 이상이 감지되면 트리거부(8)의 스위치(SW1)와 연결된 IC 모듈(IC2)을 통해 게이트 드라이버에 포함된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어한다.
또한 도 2에 도시된 전원부(10)는 제어전원 감시부(7)의 제어전원(9)이 고장 또는 차단시라도 일정시간 게이트 드라이버를 동작상태로 유지하기 위한 전원을 보유하기 위한 충전 캐패시터(CC1)와, 교류전원을 정류하고 충전 캐패시터(CC1)의 보유전원이 게이트 드라이버가 아닌 다른 방향으로 손실되지 않도록 방지하기 위한 다이오드(D0), 충전 캐패시터(CC1)의 보유전원이 일정 전압(예컨대, 13.5V) 이하가 되면 게이트 드라이버에 전원을 인가하지 못하도록 하여 낮은 전압에서 게이트 드라이버가 오동작하는 것을 방지하기 위한 제너다이오드(ZD1) 및 콘덴서(CO)로 구성된다.
그러나 이와 같은 종래의 게이트 드라이버 구성 및 그에 다른 전원 관리 방법은 회로의 구성이 복잡하고 추가되는 소자의 수로 인하여 게이트 드라이버의 크기 및 제조 비용이 증가한다는 단점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술에 비하여 비교적 단순한 구성을 가지면서도 게이트 드라이버의 구동을 위한 드라이버 구동 전압을 기준 전압(제1 기준 전압, 제2 기준 전압)과 비교함으로써 게이트 드라이버 내부의 IC 모듈 및 인버터에 포함된 스위칭 소자의 오동작을 방지하는 것을 목적으로 한다.
도 3은 본 발명이 적용되는 부트스트랩 토폴로지(Bootstrap Topology)에 따른 게이트 드라이버의 회로도이다.
도 3에 도시된 부트스트랩 토폴로지에 따른 게이트 드라이버는 단일 전원으로 3상 2레벨 인버터에 포함된 스위칭 소자(예컨대, IGBT)를 구동할 수 있는 회로이다. 도 3을 참조하면, 게이트 드라이버는 CPU(302)로부터 입력된 PWM 신호(HIN, LIN)을 이용하여 스위칭 소자(Q1, Q2)의 상보적인 스위칭(온/오프) 동작을 제어하기 위한 스위칭 신호(HO, LO)를 출력하는 IC 모듈을 포함한다.
도 3의 게이트 드라이버는 외부 전원에 의해 공급되는 드라이버 구동 전압(VDD)에 의해 구동되는데, 게이트 드라이버는 이와 같은 드라이버 구동 전압(VDD)을 이용하여 IC 모듈(304)의 전원 단자(VIC) 및 접지 단자(COM)를 통해 IC 모듈 구동 전압을 인가한다.
이와 같은 IC 모듈 구동 전압은 스위칭 소자(Q1)을 구동시키거나 스위칭 소자(Q2)의 구동을 위한 전압 충전을 위해 사용된다. 예컨대 전류가 실선 화살표(31)와 같은 방향으로 흐를 경우 스위칭 소자(Q1)이 구동되는 동시에 캐패시터(C)가 충전된다. 그 후 전류가 점선 화살표(32) 방향으로 흐르게 되면 캐패시터(C)에 충전된 전압에 의해 스위칭 소자(Q2)가 구동된다.
한편, 도 3과 같은 게이트 드라이버의 IC 모듈(304) 내부에는 UV 디텍터(Under Voltage Detector)(미도시)가 포함될 수 있다. UV 디텍터는 IC 모듈(304)의 구동을 위해 인가되는 IC 모듈 구동 전압이 제1 검출 레벨(예컨대, 8.6V) 이하로 떨어지게 되면 스위칭 신호(HO, LO)의 출력을 차단함으로써 저전압 구동에 의한 스위칭 소자(Q1, Q2)의 소손을 방지한다.
또한 UV 디텍터는 입력 단자(HIN, LIN)로 입력되는 각각의 PWM 신호의 전압 크기를 검출하고, 검출된 PWM 신호(HIN)의 크기가 제2 검출 레벨(예컨대, 2.2V) 이상이거나 검출된 PWM 신호(LIN)의 크기가 제3 검출 레벨(예컨대, 0.8) 이하인 경우에만 IC 모듈(304)의 스위칭 신호(HO, LO) 출력을 허용한다. 이와 같이 PWM 신호(HIN, LIN)의 전압 크기를 검출하는 것은 PWM 신호(HIN, LIN)를 출력하는 CPU(302)의 구동을 위한 CPU 구동 전압이 CPU의 정상적인 구동을 위한 전압(예컨대, 2.8V)에 도달하기까지 일정 시간이 소요되고, 그에 따라 PWM 신호(HIN, LIN)의 전압 크기도 서서히 증가하기 때문이다.
도 4는 종래 기술에 따른 게이트 드라이버의 기준 전압 도달 시간에 발생하는 IC 모듈의 오동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에는 CPU 구동 전압(41), 드라이버 구동 전압(42), 스위칭 신호(HO) 전압(43), 스위칭 신호(LO) 전압(44), 스위칭 소자(Q2) 구동 전압(45)이 각각 나타나 있다.
전술한 바와 같이 게이트 드라이버의 구동을 위하여 게이트 드라이버에 드라이버 구동 전압(VDD)이 인가될 때, 드라이버 구동 전압(VDD)이 게이트 드라이버의 구동에 적합한 기준 전압에 도달하기 까지에는 일정 시간이 소요된다. 그런데 IC 모듈(304)에 내장된 UV 디텍터는 IC 모듈 구동 전압이 제1 검출 레벨을 넘어서게 되면 IC 모듈(304)에 의한 스위칭 신호(HO, LO)의 출력을 허용한다. 비록 IC 모듈 구동 전압의 크기가 제1 검출 레벨을 넘어섰다고 하더라도 IC 모듈(304)의 완전한 구동을 위한 제1 기준 전압(예컨대, 12V)에 도달하기까지는 일정 시간이 더 소요되어야 한다.
그런데 이와 같이 IC 모듈 구동 전압의 크기가 제1 검출 레벨과 제1 기준 전압 사이인 상태에서 CPU(302)에 의해 출력되는 PWM 신호(HIN, LIN)가 제2 검출 레벨 및 제3 검출 레벨을 만족시키는 경우 IC 모듈(304)은 정상적으로 구동할 수 없는 상태임에도 불구하고 스위칭 신호(HO, LO)를 출력하게 된다. 이에 따라 도 4의 지점(402)과 같이 스위칭 소자(Q2)의 오동작이 발생하게 된다.
또한 CPU(302)의 동작 특성에 따라 CPU 구동 전원에 도달하게 되면 CPU(302)의 주변 포트(Peripheral Port) 출력이 리셋되는 현상이 발생하며, 이에 따라 도 4의 지점(404)과 같이 스위칭 신호(HO. LO) 출력의 오동작이 발생할 수 있다. 이와 같은 스위칭 신호(HO. LO) 출력의 오동작은 인버터의 암 단락(Arm-short)을 발생시킬 수 있으며, 암 단락 발생 시 스위칭 소자는 열화에 의하여 소손될 수 있다.
특히 드라이버 구동 전압이 제1 기준 전압에 도달하기까지의 기준 전압 도달 시간 동안에는 암 단락 보호 회로를 포함한 인버터 보호 회로가 정상 동작하지 않으므로, 암 단락 및 인버터 소손이 발생할 가능성이 높다.
도 5는 인버터에 사용되는 스위칭 소자의 컬렉터 전류(IC) 및 컬렉터-이미터 전압(VCE)의 특성을 나타내는 그래프이다.
예를 들어 3의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 IGBT 소자로 구성될 경우, 동일한 컬렉터 전류가 흐를 시 베이스 전압이 낮아질수록 컬렉터-이미터 전압이 상승하게 되는데, 이는 IGBT 구동 시 과도한 전도 손실(Conduction Loss)을 발생시킨다. 또한 베이스 전압이 낮아질수록 배이스 충전 전류가 줄어들게 되어 스위칭 손실은 증가하게 된다. 이러한 IGBT의 손실은 결과적으로 열화에 의한 IGBT 손실을 야기 시킨다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구성도이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 드라이버는 IC 모듈(604) 및 전원 관리부(606)를 포함한다.
IC 모듈(604)은 외부, 예컨대 CPU(602)로부터 입력되는 PWM 신호(HIN, LIN)를 이용하여 스위칭 소자(미도시)의 스위칭 동작을 위한 스위칭 신호(HO, LO)를 생성한다. 이와 같은 IC 모듈(604)은 전원 단자(VIC) 및 접지 단자(COM)를 통해 인가되는 IC 모듈 구동 전압에 의해 구동된다.
전원 관리부(606)는 외부로부터 인가되는 게이트 드라이버의 구동을 위한 드라이버 구동 전압을 이용하여 IC 모듈 구동 전압의 인가 여부를 제어한다. 본 발명의 일 실시예에서, 전원 관리부(606)는 드라이버 구동 전압이 제1 기준 전압 이상일 때 드라이버 구동 전압을 이용하여 IC 모듈(604)의 구동을 위한 IC 모듈 구동 전압을 IC 모듈(604)에 인가하고, 드라이버 구동 전압이 제2 기준 전압 이하이면 IC 모듈 구동 전압의 인가를 중단한다.
도 6을 참조하면, 전원 관리부(606)는 드라이버 구동 전압이 인가되는 입력 단자(VDD) 및 접지 단자(▽)를 포함한다. 또한 전원 관리부(606)는 IC 모듈(604)의 구동을 위한 IC 모듈 구동 전압을 출력하는 출력 단자(Vout)를 포함한다.
한편, 입력 단자(VDD)와 접지 단자(▽) 사이에는 직렬로 연결되는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제너다이오드(ZD)가 배치된다. 또한 전원 관리부(606)에는 스위칭 소자(Q)가 포함되는데, 도 6에 도시된 바와 같이 스위칭 소자(Q)의 이미터 단자는 입력 단자(VDD)와 연결되고 컬렉터 단자는 출력 단자(Vout)와 연결되며 베이스 단자는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 간 연결점에 연결된다.
또한 리플 전류의 발생으로 인한 IC 모듈의 소손을 방지하기 위하여 출력 단자(Vout)와 제너다이오드(ZD) 사이에는 캐패시터(C)가 배치될 수 있다.
이와 같이 구성되는 전원 관리부(606)는 입력 단자(VDD)를 통해 입력되는 드라이버 구동 전압이 제1 기준 전압 이상일 때 스위칭 소자(Q)를 턴 온(turn on)시킴으로써 출력 단자(Vout)를 통해 IC 모듈 구동 전압을 IC 모듈(604)의 전원 단자(VIC)로 인가한다. 또한 전원 관리부(606)는 입력 단자(VDD)를 통해 입력되는 드라이버 구동 전압이 제2 기준 전압 이하일 때 스위칭 소자(Q)를 턴 오프(turn off)시킴으로써 출력 단자(Vout)를 통한 IC 모듈 구동 전압의 IC 모듈(604)로의 인가를 중단한다. 이 때 스위칭 소자(Q)가 턴 온되는 제1 기준 전압 및 턴 오프되는 제2 기준 전압은 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항값과 제너다이오드(ZD)의 문턱 전압 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다. 또한 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압은 서로 같거나 다르게 설정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 드라이버의 드라이버 구동 전압이 제1 기준 전압에 도달할 때까지 드라이버 구동 전압 및 IC 모듈 구동 전압의 파형을 나타낸다.
도 7에는 게이트 드라이버의 드라이버 구동 전압(72)의 인가가 시작되어 드라이버 구동 전압(72)의 크기가 서서히 상승하며, 별도의 전원을 통한 CPU 구동 전압(71) 또한 상승하게 된다. 이 때 IC 모듈 구동 전압(73)은 드라이버 구동 전압(72)이 제1 기준 전압(702)에 도달하기 전까지 인가되지 않다가, 드라이버 구동 전압(72)이 제1 기준 전압(702)에 도달하는 지점부터 인가되기 시작한다.
이와 같이 드라이버 구동 전압(72)이 제1 기준 전압(702)에 도달하기 전까지 IC 모듈 구동 전압(73)의 인가를 차단함으로써 도 4를 통해 설명한 IC 모듈(604)의 불완전한 동작 및 이로 인한 스위칭 소자의 오동작 및 소손을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 드라이버의 구동이 드라이버 구동 전압이 제2 기준 전압 이하로 떨어질 때 드라이버 구동 전압 및 IC 모듈 구동 전압의 파형을 나타낸다.
게이트 드라이버가 정상적으로 구동되고 있는 도중에 드라이버 구동 전압(82)이 제2 기준 전압(802) 이하로 떨어지게 되면 도 8과 같이 IC 모듈 구동 전압(83)의 인가는 중단된다. 이 때 CPU 구동 전압(81)은 IC 모듈 구동 전압(83)과 관계없이 그대로 유지된다.
전술한 바와 같이 게이트 드라이버의 드라이버 구동 전압이 낮아질수록 스위칭 소자의 전도 손실 및 스위칭 손실이 증가하고, 열화에 의하여 스위칭 소자가 소손될 수 있다. 따라서 게이트 드라이버의 구동 시 드라이버 구동 전압은 제2 기준 전압 이상으로 유지되어야 한다. 본 발명에서는 드라이버 구동 전압이 제2 기준 전압(예컨대, 13.09V) 이하로 떨어지면 도 8과 같이 IC 모듈 구동 전압을 차단함으로써 스위칭 소자의 오동작 및 소손을 방지한다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (5)

  1. 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위한 스위칭 신호를 생성하는 게이트 드라이버에 있어서,
    외부로부터 입력되는 PWM 신호를 이용하여 상기 스위칭 신호를 생성하는 IC 모듈; 및
    상기 게이트 드라이버의 구동을 위한 드라이버 구동 전압이 제1 기준 전압 이상일 때 상기 드라이버 구동 전압을 이용하여 상기 IC 모듈의 구동을 위한 IC 모듈 구동 전압을 상기 IC 모듈에 인가하고, 상기 드라이버 구동 전압이 제2 기준 전압 이하이면 상기 IC 모듈 구동 전압의 인가를 중단하는 전원 관리부를
    포함하는 게이트 드라이버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원 관리부는
    상기 드라이버 구동 전압이 인가되는 입력 단자 및 접지 단자;
    상기 IC 모듈 구동 전압을 출력하는 출력 단자;
    상기 입력 단자와 접지 단자 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항, 제2 저항 및 제너다이오드;
    이미터 단자가 상기 입력 단자와 연결되고 컬렉터 단자는 상기 출력 단자와 연결되며 베이스 단자는 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항 간 연결점에 연결되는 스위칭 소자를
    포함하는 게이트 드라이버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출력 단자와 상기 제너다이오드 사이에 연결되는 캐패시터를
    더 포함하는 게이트 드라이버.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는
    상기 입력 단자를 통해 인가되는 상기 드라이버 구동 전압이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우 턴 온되는
    게이트 드라이버.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는
    상기 입력 단자를 통해 인가되는 상기 드라이버 구동 전압이 상기 제2 기준 전압 이하인 경우 턴 오프되는
    게이트 드라이버.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200053117A (ko) * 2018-11-08 2020-05-18 엘지전자 주식회사 음전압 보호 회로가 구비된 유도 가열 장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160122921A (ko) * 2015-04-14 2016-10-25 엘에스산전 주식회사 인버터의 구동을 위한 게이트 드라이버
GB201610369D0 (en) * 2016-06-15 2016-07-27 Rolls Royce Plc Control of an electrical converter
GB2601532A (en) * 2020-12-03 2022-06-08 Dyson Technology Ltd Gate driver

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0681418B2 (ja) * 1988-04-22 1994-10-12 富士通テン株式会社 負荷駆動装置の過電圧保護回路
KR100277499B1 (ko) 1998-09-24 2001-01-15 김덕중 전원 전압 감지 회로
KR20000014874U (ko) 1998-12-31 2000-07-25 추호석 브레이크 쵸퍼용 게이트 드라이버
US6297615B1 (en) * 1999-06-09 2001-10-02 Snap-On Technologies, Inc. Battery pack and over-voltage alarm therefor
US7526659B2 (en) * 2005-02-01 2009-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Systems and methods for controlling use of power in a computer system
EP1811639A1 (en) * 2006-01-23 2007-07-25 Thomson Licensing S.A. Overpower-protection circuit and power supply apparatus having the same
CN101309007A (zh) * 2007-05-18 2008-11-19 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电池充电保护电路
KR100902608B1 (ko) 2007-12-28 2009-06-11 충북대학교 산학협력단 지능형 전력 모듈
KR20110068014A (ko) 2009-12-15 2011-06-22 엘지이노텍 주식회사 인버터용 전원 공급 장치
KR20110089907A (ko) * 2010-02-02 2011-08-10 엘지이노텍 주식회사 Ｕｖｌｏ 회로
JP5464196B2 (ja) * 2011-11-18 2014-04-09 株式会社デンソー パワー半導体素子の駆動回路
CN103199832B (zh) * 2012-01-06 2015-11-25 中国北车股份有限公司 Igbt驱动保护电路及系统
US8995158B2 (en) * 2012-07-11 2015-03-31 Infineon Technologies Dresden Gmbh Circuit arrangement with a rectifier circuit
KR20140081569A (ko) 2012-12-21 2014-07-01 삼성전기주식회사 Led 구동 장치 및 이를 포함하는 전원 공급 장치
JP6107204B2 (ja) * 2013-02-15 2017-04-05 富士電機株式会社 電源用集積回路装置
JP5972817B2 (ja) 2013-03-29 2016-08-17 ニチコン株式会社 ゲートドライバ
US20150003118A1 (en) * 2013-06-27 2015-01-01 Fairchild Korea Semiconductor Ltd. Start-up circuit, switch control circuit having the start-up circuit and power supply device having the switch control circuit
CN203562941U (zh) * 2013-07-16 2014-04-23 西子电梯集团有限公司 一种具备驱动芯片电源过压保护功能的开关电源电路
US9837893B2 (en) * 2013-07-31 2017-12-05 Fairchild Korea Semiconductor Ltd. Charge pump and switch control circuit
KR102091584B1 (ko) * 2013-08-07 2020-03-20 엘지이노텍 주식회사 전원 장치
KR102199331B1 (ko) * 2013-08-22 2021-01-06 엘지이노텍 주식회사 전원 장치
JP6233568B2 (ja) 2013-09-27 2017-11-22 東芝ライテック株式会社 電源回路及び照明装置
KR20160122921A (ko) * 2015-04-14 2016-10-25 엘에스산전 주식회사 인버터의 구동을 위한 게이트 드라이버
US11152857B2 (en) * 2015-05-06 2021-10-19 Flextronics Ap, Llc Gate driver circuit for half bridge MOSFET switches providing protection of the switch devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200053117A (ko) * 2018-11-08 2020-05-18 엘지전자 주식회사 음전압 보호 회로가 구비된 유도 가열 장치

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