KR20170121466A - Circuit for Power Switch Prevention During Pulse Type Discharging, and Electric Device Having the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력 스위치의 보호를 위한 회로, 및 이를 포함하는 전자장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 부하(load) 변동에 따라 출력 전/중/후에 높은 전류가 흐를 경우 출력에 사용되는 전자식 전력 스위칭 소자의 파손을 방지할 수 있는 펄스형 전력 방전 중 전자식 전력 스위치의 보호를 위한 회로, 및 이를 포함하는 전자장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit for protecting a power switch and an electronic device including the same. More particularly, the present invention relates to an electronic power switching device used for output when a high current flows before, during, To a circuit for protecting an electronic power switch during a pulsed power discharge and to an electronic apparatus including the same.
특히 본 발명은, 간소화된 구조로 회로를 구성할 수 있는 것을 특징으로 한다.Particularly, the present invention is characterized in that a circuit can be constructed with a simplified structure.
임의의 부하(load)에 펄스형으로 전력을 방출하는 분야는 방전가공, 전기 연삭기, 플라즈마, 의료용 제세동기 등에 활용되고 있다.The field that emits pulsed power to any load is used in electric discharge machining, electric grinding machine, plasma, medical defibrillator and so on.
이러한 분야에서 사용되는 부하의 형태는 고정되어 있어 출력 전압과 전류가 일정하다.The type of load used in these fields is fixed and the output voltage and current are constant.
그러나 의료용 제세동기의 경우 인체에 따라 부하가 다르며 상기 기기들의 사용상의 부주의로 인하여 무거운 부하가 접속되어 전력을 방출할 경우 출력에 사용되는 전자식 전력 스위칭 소자가 허용 전압과 전류를 넘기 때문에 파손될 수 있다.However, in the case of a medical defibrillator, when a heavy load is connected due to carelessness in use of the devices, the electronic power switching device used for the output exceeds the allowable voltage and current.
전력 소자의 성능 지표는 사용 전압, 전류, 역방향회복시간, 주변온도, 방열 특성 등으로 매우 많으나 파손되는 대부분의 경우는, 사용환경이 허용 전류를 넘었을 때 발생한다.The performance index of the power device is very high due to the use voltage, current, reverse recovery time, ambient temperature, heat dissipation characteristics, etc. However, in most cases, the damage occurs when the use environment exceeds the allowable current.
펄스형 전력 출력 장치에서 다양한 방법으로 전류를 검출하여 허용 전류를 넘었을 때 출력을 멈추게 하기 위한 여러 회로가 사용되고 있다.A number of circuits have been used in pulse-type power output devices to detect the current in various ways and to stop the output when the allowable current is exceeded.
도 1에는 종래 기술에 따른 전류 검출 방법을 나타내는 블록도가 도시되어 있다.1 is a block diagram showing a current detection method according to the prior art.
대표적으로, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 출력 단에 저항을 연결하여 옴의 법칙으로 전류를 전압의 형태로 간접적으로 검출하는 방법이 가장 많이 사용되고 있는 방법이다.Typically, as shown in Fig. 1 (a), a method of indirectly detecting the current in the form of voltage by connecting a resistor to the output terminal and using Ohm's law is the most widely used method.
이 방법은 회로 구성이 간단하여 많이 사용되고 있으나 저항 값의 공차(error)가 주변 온도 사용횟수 등에 따라 변하여 정확성이 떨어진다는 문제점을 가지고 있다. 특히 저항에서 소비되는 전력 P=I2R 만큼 항상 발생하여 효율의 저하가 있고, 제품 내부의 온도 상승의 주 원인이 되는 문제점을 가지고 있다.This method has a problem in that although the circuit configuration is simple and widely used, the error of the resistance value varies depending on the number of times of use of the ambient temperature and the like. In particular, there is a problem that the efficiency is always generated by the power P = I 2 R consumed in the resistor, which causes the temperature rise inside the product.
다른 방법으로는, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 출력 단에 전류 트랜스포머(current transformer)를 이용하여 검출 소자의 손실없이 전류를 직접 측정하는 방법으로, 다양한 형태와 특성의 전류 트랜스포머가 활용되고 있다. 저항을 이용하는 방법(도 1의 (a))에 비하여 전력 손실이 없고, 내구성과 정밀도, 정확성 높고 사용이 간편하다. 그러나, 크기가 크고 측정을 위하여 도선이 전류 트랜스포머를 통과해야 하기 때문에, 설계와 생산시에 추가 작업이 필요하다는 문제점을 가지고 있다. 최근에는 도선을 사용하지 않는 형태의 전류 트랜스포머가 사용되고 있지만 인쇄회로 기판을 차지하는 면적이 크고, 가격이 고가이며 동작을 위한 별도의 전원 전압이 공급되어야 한다는 또 다른 문제점을 가지고 있다.Alternatively, as shown in FIG. 1 (b), a current transformer of various shapes and characteristics can be used as a method of directly measuring a current without loss of a detecting element by using a current transformer at an output end . There is no power loss as compared with the method using a resistor (Fig. 1 (a)), and durability, precision, accuracy and ease of use are achieved. However, since the size is large and the wire must pass through the current transformer for measurement, additional work is required in design and production. In recent years, there is another problem that a current transformer not using a wire is used, but the area occupied by the printed circuit board is large, the price is high, and a separate power supply voltage for operation is supplied.
상기 언급한 종래 기술에 따른 방법들은, 출력되는 전압 또는 전류의 신호는 허용 전류 이상이 회로에 흐를 때 출력을 차단하는 기능을 가지고 있지 않다.In the above-mentioned methods according to the related art, the output voltage or current signal does not have a function of cutting off the output when a current over the allowable current flows in the circuit.
또한, 종래 기술에 따른 방법을 이용하여 출력을 차단하기 위해서는, 또 다른 부가 회로가 필요하다는 문제점을 가지고 있다.Further, in order to cut off the output using the method according to the prior art, another additional circuit is required.
본 발명은 종래 기술에 따른 방법의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 이상에서 살핀 기술적 요구를 충족시킴은 물론 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 없는 추가적인 기술요소들을 제공하기 위해 발명되었다.The present invention has been proposed to solve the problems of the method according to the prior art and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for providing additional technical elements which are not easily invented by a person skilled in the art Was invented.
본 발명은 펄스형 전력 방전 중 전자식 전력 스위치의 보호를 위한 회로에 관한 것으로서, 부하(load) 변동에 따라 출력 전/중/후에 높은 전류가 흐를 경우 출력에 사용되는 전자식 전력 스위칭 소자의 파손을 방지할 수 있는 회로를 제안하기 위한 것이다. 특히 본 발명은 종래 기술에 따른 회로 구조보다 간단한 회로구조를 포함하고 있고, 이와 동시에 효과적으로 전력 스위칭 소자를 보호할 수 있는 전력 스위치의 보호를 위한 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a circuit for protecting an electronic power switch during a pulse-type power discharge, and more particularly to a circuit for preventing the breakage of an electronic power switching element used for output when a high current flows before, during, This is to propose a circuit that can be used. Particularly, the present invention aims to provide a circuit for protecting a power switch which includes a circuit structure simpler than a circuit structure according to the prior art, and at the same time can effectively protect the power switching device.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로는, 전류원과 연결된 전력 스위칭 소자의 과전류에 의한 파손을 방지하도록, 전류원과 전력 스위칭 소자 사이에 연결되는 다이오드를 구비하는 회로로서, 상기 다이오드의 음극은 전력 스위칭 소자에 연결되고, 출력 신호가 발생하면 전력 스위칭 소자가 ON 되고 전원전압이 부하로 공급되면서 전압이 충전되도록 상기 다이오드와 연결된 커패시터; 및 상기 커패시터와 연결되고, 커패시터의 전압을 검출한 후 검출된 커패시터의 전압값이 기설정된 전압값을 초과할 경우 출력 신호를 OFF하는 레벨모니터링부;를 포함하는 구성일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a circuit for protecting a power switch including a diode connected between a current source and a power switching device to prevent breakage of the power switching device connected to a current source by overcurrent A capacitor connected to the diode such that the cathode of the diode is connected to the power switching element, the power switching element is turned on when an output signal is generated, and the voltage is supplied while the power supply voltage is supplied to the load; And a level monitoring unit connected to the capacitor, for detecting the voltage of the capacitor, and for turning off the output signal when the detected voltage value of the capacitor exceeds a preset voltage value.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다이오드의 음극(cathode)은 전력 스위칭 소자인 IGBT 또는 MOSFET의 컬렉터(collector) 또는 드레인(drain)에 접속될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cathode of the diode may be connected to a collector or drain of an IGBT or MOSFET which is a power switching device.
이 경우, 상기 전력 스위칭 소자가 ON 상태이면서 과전류가 흐르면, 전력 스위칭 소자의 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압이 증가할 수 있다.In this case, if the power switching element is ON and an overcurrent flows, the collector-emitter voltage or the voltage between the drain and the source of the power switching element may increase.
또한, 상기 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압이 증가함에 따라 커패시터의 전압도 함께 증가할 수 있다.Also, as the collector-emitter voltage or the voltage between the drain and the source increases, the voltage of the capacitor may also increase.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 스위치의 보호를 위한 회로는, 전력 스위칭 소자가 두 개 이상인 회로에 장착될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the circuit for protecting the power switch may be mounted in a circuit having two or more power switching elements.
이 경우, 상기 전력 스위칭 소자는 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.In this case, the power switching elements may be connected to each other in series or in parallel.
또한, 상기 전력 스위칭 소자가 두 개 이상인 회로는, 하프-브리지(half-bridge) 회로, 풀-브리지(full-bridge) 회로, 삼상(three-phase) 구동기 회로, 모터 드라이버 회로 및 펄스형 방전 장치 회로로 구성되는 군에서 하나 이상 선택되는 회로일 수 있다.In addition, the circuit having more than two power switching elements may be a half-bridge circuit, a full-bridge circuit, a three-phase driver circuit, a motor driver circuit, Circuit may be selected from the group consisting of one or more circuits.
본 발명은 또한, 상기 전력 스위치의 보호를 위한 회로를 포함하는 전자장치를 제공할 수 있다.The present invention can also provide an electronic device including a circuit for protecting the power switch.
본 발명에 따르면 종래 기술에 따른 보호회로의 구조 대비 더욱 간소화된 구조로 전력 스위치의 보호를 위한 회로를 구성할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that a circuit for protecting a power switch can be constructed with a simplified structure compared to the structure of a protection circuit according to the related art.
또한 본 발명에 따르면, 전력 스위칭 소자를 보호함에 있어 에너지 손실이 없는 효과가 있다.Further, according to the present invention, there is no energy loss in protecting the power switching element.
또한 본 발명에 따르면, 수십 마이크로초 이내로 빠르게 응답하는 레벨모니터링부를 구비하고 있어, 빠르고 안정적으로 전력 스위칭 소자를 보호할 수 있다.According to the present invention, there is provided a level monitoring unit that responds quickly within several tens of microseconds, so that the power switching device can be protected quickly and stably.
또한 본 발명에 따르면, 종래 기술에 따른 회로 대비 간단한 구성을 포함하고 있어, 회로 제작에 있어 제작비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, since the circuit includes a simple structure as compared with the circuit according to the related art, there is an effect that the manufacturing cost in the circuit production can be remarkably reduced.
도 1은 종래 기술에 따른 전류 검출 방법을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 스위칭의 보호를 위한 회로를 적용할 경우, 작동하는 모습을 그래프로 나타낸 오동작에 대한 타이밍 그래프이다.1 is a block diagram showing a current detection method according to the prior art.
2 is a block diagram illustrating a circuit for protecting a power switch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a timing chart of a malfunction that graphically illustrates an operation when a circuit for protecting power switching according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.The embodiments disclosed herein should not be construed or interpreted as limiting the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art that the description including the embodiments of the present specification has various applications. Accordingly, any embodiment described in the Detailed Description of the Invention is illustrative for a better understanding of the invention and is not intended to limit the scope of the invention to embodiments.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.The functional blocks shown in the drawings and described below are merely examples of possible implementations. In other implementations, other functional blocks may be used without departing from the spirit and scope of the following detailed description. Also, although one or more functional blocks of the present invention are represented as discrete blocks, one or more of the functional blocks of the present invention may be a combination of various hardware and software configurations that perform the same function.
또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 개방형의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.In addition, the expression "including any element" is merely an expression of an open-ended expression, and is not to be construed as excluding the additional elements.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.Further, when a component is referred to as being connected or connected to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it should be understood that there may be other components in between.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할때, 이는 특별히 반재되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected with another part in between". Also, when a component is referred to as "comprising ", it does not exclude other components unless specifically stated otherwise, but may include other components
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로를 나타내는 블록도가 도시되어 있다.2 is a block diagram illustrating a circuit for protecting a power switch according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로(100)는, 다이오드(110), 커패시터(120) 및 레벨모니터링부(130)를 포함하는 구성일 수 있다.Referring to FIG. 2, the
본 실시예에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로(100)는, 종래 기술 대비 보다 적은 구성으로 회로를 구성할 수 있다.The
따라서, 본 실시예에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로(100)는, 종래 기술 대비 간단한 구성을 포함하고 있어, 회로 제작에 있어 제작비용을 현저히 절감할 수 있다.Therefore, the
이하에서는 본 실시예에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로(100)를 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each configuration of the
본 실시예에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로(100)는, 전류원(10)과 연결된 전력 스위칭 소자(20)의 과전류에 의한 파손을 방지하도록, 전류원(10)과 전력 스위칭 소자(20) 사이에 연결되는 다이오드(110)를 구비하는 회로이다.The
이때, 다이오(110)의 음극은 전력 스위칭 소자(20)에 연결된다.At this time, the cathode of the
또한, 커패시터(120)는, 출력 신호가 발생하면 전력 스위칭 소자(20)가 ON 되고 전원전압이 부하로 공급되면서 전압이 충전되도록 다이오드(110)에 연결된다.Also, the
더욱 구체적으로, 다이오드(110)의 음극(cathode)은 전력 스위칭 소자(20)인 IGBT 또는 MOSFET의 컬렉터(collector) 또는 드레인(drain)에 접속될 수 있다.More specifically, the cathode of the
이 경우, 전력 스위칭 소자(20)가 ON 상태이면서 과전류가 흐르면, 전력 스위칭 소자(20)의 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압이 증가할 수 있다.In this case, if the
이때, 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압이 증가함에 따라 커패시터(120)의 전압도 함께 증가할 수 있다.At this time, as the collector-emitter voltage or the voltage between the drain and the source increases, the voltage of the
이에 대해 더욱 구체적으로 설명하면, 최초 기기의 전원을 ON 한 상태에서 전력 스위칭 소자(20)와 전류원(10)은 OFF 상태이다. 따라서 커패시터(120)에 충전된 전압은 0 전압이다.More specifically, the
출력 신호가 발생하면 전력 스위칭 소자(20)가 ON 되며 전원전압이 부하로 공급되면서 커패시터(120)에 전압이 충전된다.When the output signal is generated, the
정상 동작 중일 경우, 커패시터(120)에 충전된 전압은 전력 스위칭 소자(20)의 다이오드(110)에 의해 포화(saturation) 전압 까지만 충전되며 이 상태를 유지한다.The voltage charged in the
전력 스위칭 소자(20)가 ON 상태이면서 과전류가 흐르면 전력 스위칭 소자(20)의 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압이 증가하게 된다. 즉, 전력 스위칭 소자(20)가 포화상태에서 벗어나면서 옴영역(ohmic)에서 동작하기 때문에 옴의 법칙에 의해 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압이 증가하게 된다. 이 전압의 증가와 함께 커패시터(120)의 전압도 함께 증가하게 된다.When the
한편, 레벨모니터링부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 커패시터(120)와 연결될 수 있다. 이때, 레벨모니터링부(130)는 커패시터(120)의 전압을 검출한 후 검출된 커패시터(120)의 전압값이 기설정된 전압값을 초과할 경우 출력 신호를 OFF할 수 있다.Meanwhile, the
커패시터(120)의 전압값을 검출한 후 검출된 커패시터(120)의 전압값이 기설정된 전압값을 초과할 경우 출력 신호를 OFF하는 데 걸리는 시간은 수십 마이크로초 이내이다. 이때, 사용되는 커패시터(120)의 용량값은 빠른 응답 특성을 위하여 수십 pF의 범위를 가짐이 바람직하다. 더욱 바람직하게 커패시터(120)의 용량값은 10 내지 90 pF 범위 내의 값일 수 있다.When the voltage value of the
결과적으로, 본 실시예에 따른 커패시터(120)는, 전력 스위칭 소자(20)의 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압을 반영하는 역할과 함께, 초기 전력 스위칭 소자(20)의 ON 상태에 순간적으로 존재하는 옴영역에 의한 전력 스위칭 소자(20)의 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압의 증가를 완화하여 ON 상태에서의 오동작을 방지하는 역할도 수행할 수 있다.As a result, the
이상에서 설명한 실시예에서는 하나의 전력 스위칭 소자에 대한 회로를 예시로 들었다.In the embodiments described above, the circuit for one power switching device is exemplified.
본 실시예에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로(100)는, 두 개 이상의 스위칭 소자를 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용될 수 있는 회로들 즉, 하프-브리지(half-bridge) 회로, 풀-브리지(full-bridge) 회로, 삼상(three-phase) 구동기 회로, 모터 드라이버 회로 또는 펄스형 방전 장치 회로에 손쉽게 적용될 수 있다. The
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 스위칭의 보호를 위한 회로를 적용할 경우, 작동하는 모습을 그래프로 나타낸 오동작에 대한 타이밍 그래프가 도시되어 있다.FIG. 3 is a timing graph illustrating a malfunction when a circuit for protecting power switching according to an exemplary embodiment of the present invention is shown in a graphical representation.
도 3을 참조하면, A 시점에서 스위칭 소자 구동신호에 의해 방전이 시작된다. '가' 구간은 정상 동작 구간이다.Referring to FIG. 3, at time A, discharge is started by a switching element driving signal. The 'a' section is the normal operating section.
B 시점에서 오동작(fault) 등에 의해 과전류가 흐르기 시작하면, '나' 구간에서 출력 전류가 상승하기 시작하고, 전력 스위칭 소자의 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압에 의해 커패시터의 전압이 상승하게 된다.If an overcurrent begins to flow due to a fault at the time point B, the output current starts to rise in the 'I' period, and the voltage of the capacitor increases due to the collector-emitter voltage of the power switching element or the voltage between the drain and the source .
C 시점에서 커패시터의 전압이 미리 설정된 전압에 도달하면, 레벨모니터링부에 의해 전력 스위칭 소자의 구동 신호를 차단하게 된다. 이와 동시에 출력의 현재 상태를 외부로 표시해 줄 수도 있다.When the voltage of the capacitor reaches the preset voltage at the time point C, the level monitoring unit blocks the driving signal of the power switching element. At the same time, the current status of the output can be displayed externally.
스위칭 소자의 구동 신호의 OFF 상태에 의해 '다' 구간의 시작부터 스위칭 소자의 밀러커패시턴스(miller capacitance) 등 기생 커패시턴스들과 부하의 시정수(time constant)에 의해 지수적으로 감소하고, 커패시터의 전압도 동일하게 감소하게 된다.The parasitic capacitances such as the miller capacitance of the switching element and the time constant of the load decrease exponentially due to the OFF state of the driving signal of the switching element and the voltage of the capacitor .
D 시점에서 전력 스위칭 소자가 완전히 OFF 되어 전력 스위칭 소자의 파손을 방지할 수 있다.The power switching element is completely turned off at time point D to prevent the power switching element from being damaged.
이러한 일련의 과정은 수십 마이크로 초 이내에 발생함으로써, 빠르고 안정적으로 전력 스위칭 소자를 보호할 수 있다.This sequence of processes occurs within a few tens of microseconds, allowing the power switching device to be protected quickly and reliably.
이상 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전력 스위치의 보호를 위한 회로, 및 이를 포함하는 전자장치에 대해 살펴보았다. 위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The circuit for protecting the power switch according to the present invention and the electronic device including the same have been described with reference to the drawings. The embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
10: 전류원
20: 전력 스위칭 소자
100: 전력 스위치의 보호를 위한 회로
110: 다이오드
120: 커패시터
130: 레벨모니터링부10: current source
20: Power switching element
100: Circuit for protecting the power switch
110: Diode
120: Capacitor
130: Level monitoring unit
Claims (8)
상기 다이오드(110)의 음극은 전력 스위칭 소자(20)에 연결되고,
출력 신호가 발생하면 전력 스위칭 소자(20)가 ON 되고 전원전압이 부하로 공급되면서 전압이 충전되도록 상기 다이오드(110)와 연결된 커패시터(120); 및
상기 커패시터(120)와 연결되고, 커패시터(120)의 전압을 검출한 후 검출된 커패시터(120)의 전압값이 기설정된 전압값을 초과할 경우 출력 신호를 OFF하는 레벨모니터링부(130);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 스위치의 보호를 위한 회로(100).
There is provided a circuit including a diode 110 connected between a current source 10 and a power switching device 20 to prevent breakage of the power switching device 20 connected to the current source 10 by overcurrent,
The cathode of the diode 110 is connected to the power switching device 20,
A capacitor 120 connected to the diode 110 so that the voltage is charged while the power switching element 20 is turned on and a power supply voltage is supplied to the load when an output signal is generated; And
A level monitoring unit 130 connected to the capacitor 120 for detecting the voltage of the capacitor 120 and for turning off the output signal when the detected voltage value of the capacitor 120 exceeds a preset voltage value;
(100) for protecting a power switch.
상기 다이오드(110)의 음극(cathode)은 전력 스위칭 소자(20)인 IGBT 또는 MOSFET의 컬렉터(collector) 또는 드레인(drain)에 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 스위치의 보호를 위한 회로.
The method according to claim 1,
Wherein a cathode of the diode is connected to a collector or drain of an IGBT or MOSFET that is a power switching device.
상기 전력 스위칭 소자(20)가 ON 상태이면서 과전류가 흐르면, 전력 스위칭 소자(20)의 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압이 증가하는 것을 특징으로 하는 전력 스위치의 보호를 위한 회로.
3. The method of claim 2,
Wherein a collector-emitter voltage or a voltage between a drain and a source of the power switching device (20) is increased when the power switching device (20) is ON and an overcurrent flows.
상기 컬렉터-이미터 전압 또는 드레인-소스 간의 전압이 증가함에 따라 커패시터(120)의 전압도 함께 증가하는 것을 특징으로 하는 전력 스위치의 보호를 위한 회로.
The method of claim 3,
And the voltage of the capacitor (120) also increases as the collector-emitter voltage or the voltage between the drain and the source increases.
상기 전력 스위치의 보호를 위한 회로(100)는, 전력 스위칭 소자(20)가 두 개 이상인 회로에 장착되는 것을 특징으로 하는 전력 스위치의 보호를 위한 회로.
The method according to claim 1,
Characterized in that the circuit (100) for protection of the power switch is mounted in a circuit having two or more power switching elements (20).
상기 전력 스위칭 소자(20)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 스위치의 보호를 위한 회로.
6. The method of claim 5,
Characterized in that the power switching elements (20) are connected in series or parallel to each other.
상기 전력 스위칭 소자(20)가 두 개 이상인 회로는, 하프-브리지(half-bridge) 회로, 풀-브리지(full-bridge) 회로, 삼상(three-phase) 구동기 회로, 모터 드라이버 회로 및 펄스형 방전 장치 회로로 구성되는 군에서 하나 이상 선택되는 회로인 것을 특징으로 하는 전력 스위치의 보호를 위한 회로.
6. The method of claim 5,
The circuit in which the power switching elements 20 are two or more includes a half-bridge circuit, a full-bridge circuit, a three-phase driver circuit, a motor driver circuit, Device circuit. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210127222A (en) * | 2019-02-15 | 2021-10-21 | 지멘스 에너지 글로벌 게엠베하 운트 코. 카게 | Method and apparatus for automatically testing switching members |
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2016
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| US11879929B2 (en) | 2019-02-15 | 2024-01-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for automatically testing a switching member |
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