KR20180036096A - Power transforming apparatus and air conditioner including the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a power converter. Especially, the present invention relates to a power converter which can protect a switching element from overcurrent, and an air conditioner having the same. The power converter having a switching element comprises: a driver IC driving the switching element, and including a protection circuit function for protecting the switching element; and an element protection unit including a current sensing unit for sensing a current flowing the switching element and a comparator connected to an input pin of the protection circuit function by comparing a voltage value sensed by the current sensing unit with a reference voltage value, and operating the protection circuit function by applying a signal to the protection circuit function when the overcurrent flows in the switching element.

Description

전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 {Power transforming apparatus and air conditioner including the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion apparatus and an air conditioner including the same,

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 과전류로부터 스위칭 소자를 보호할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion apparatus, and more particularly, to a power conversion apparatus capable of protecting a switching element from an overcurrent and an air conditioner including the same.

일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.Generally, a compressor of an air conditioner uses a motor as a driving source. These motors are supplied with AC power from a power conversion device.

이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터 방식의 전력 변환부를 구성하는 것이 일반적으로 알려져 있다. It is generally known that such a power conversion apparatus mainly constitutes a rectification section, a power factor control section, and an inverter type power conversion section.

우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터와 같은 전력 변환부에 공급된다. 이때, 전력 변환부는, 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.First, the commercial voltage of the AC output from the commercial power source is rectified by the rectifying part. The voltage rectified in this rectifying part is supplied to a power converting part such as an inverter. At this time, the power converting unit generates AC power for driving the motor by using the voltage output from the rectifying unit.

경우에 따라, 정류부와 인버터 사이에는 역률 개선을 위한 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)가 구비될 수 있다.In some cases, a DC-DC converter for improving the power factor may be provided between the rectification part and the inverter.

이와 같은 직류-직류 컨버터에 이용되는 스위칭 소자를 구동하기 위한 구동부(일례로, 드라이버 IC)는 스위칭 소자의 소손을 방지하기 위해 과전류 보호 회로를 포함할 수 있다.The driver (for example, a driver IC) for driving the switching element used in the DC-DC converter may include an overcurrent protection circuit to prevent burn-out of the switching element.

이러한 과전류 보호 회로는 스위칭 소자에 흐르는 전류를 감지하여 스위칭 소자에 일정 전류량 이상이 흐르는 것으로 감지되면 스위칭 소자의 구동을 차단하는 방식을 이용한다. The overcurrent protection circuit detects the current flowing in the switching element and uses a method of shutting off the switching element when the switching element is detected to flow over a predetermined amount of current.

그러나, 이와 같이 스위칭 소자에 걸리는 전류를 모니터링 함에 있어서, 스위칭 소자의 온도나 주변 회로 소자들에 따라 모니터링의 오차 범위가 커질 수 있다.However, in monitoring the current applied to the switching device, the error range of monitoring may be increased depending on the temperature of the switching device and the peripheral circuit devices.

따라서, 이러한 오차 범위를 축소함으로써 스위칭 소자를 효과적으로 보호할 수 있는 방안이 요구된다.Therefore, there is a need for a method for effectively protecting the switching element by reducing the error range.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 따라서, 스위칭 소자에 흐르는 전류를 모니터링할 때 오차 범위를 축소함으로써 스위칭 소자 효과적으로 보호할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a power conversion apparatus and an air conditioner including the same that can effectively protect a switching device by reducing an error range when monitoring a current flowing through the switching device.

또한, 다수의 스위칭 소자가 구비된 인버터 장치와 같은 요소에서 개별 스위칭 소자를 효과적으로 보호할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.Also, it is an object of the present invention to provide a power conversion apparatus and an air conditioner including the power conversion apparatus that can effectively protect individual switching elements from the same elements as the inverter apparatus having a plurality of switching elements.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치에 있어서, 상기 스위칭 소자를 구동하며 상기 스위칭 소자를 보호하는 보호 회로 기능을 포함하는 드라이버 IC; 및 상기 스위칭 소자에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부 및 상기 전류 감지부를 통하여 감지된 전압 값을 기준 전압 값과 비교하며 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 연결되는 비교기를 포함하여, 상기 스위칭 소자에 과전류가 흐르는 경우에 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 신호가 인가되어 상기 보호 회로 기능이 작동하도록 하는 소자 보호부를 포함하여 구성될 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a power conversion device including a switching device, the device comprising: a driver IC including a protective circuit function for driving the switching device and protecting the switching device; And a comparator that compares a voltage value sensed by the current sensing unit with a reference voltage value and is connected to an input pin of the protection circuit function, wherein the overcurrent And a device protection unit for applying a signal to the input pin of the protection circuit function to operate the protection circuit function when the protection circuit function is activated.

여기서, 상기 전류 감지부는, 상기 스위칭 소자의 에미터 단 또는 소스 단에 연결되는 션트 저항을 포함하여 구성될 수 있다.Here, the current sensing unit may include a shunt resistor connected to the emitter terminal or the source terminal of the switching element.

여기서, 상기 소자 보호부는, 상기 비교기와 상기 보호 회로 기능의 입력 핀 사이에는 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 인가되는 신호의 레벨을 조절하는 레벨 조절부를 더 포함할 수 있다.The device protection unit may further include a level adjuster between the comparator and an input pin of the protection circuit function for adjusting a level of a signal applied to the input pin of the protection circuit function.

이때, 상기 레벨 조절부는, 전압을 강하시키기 위한 저항; 상기 신호의 레벨을 결정하는 제너 다이오드; 및 상기 저항과 제너 다이오드 사이에 위치하는 역류 방지 다이오드를 포함할 수 있다.At this time, the level controller may include: a resistor for lowering the voltage; A zener diode for determining the level of the signal; And a reverse current blocking diode positioned between the resistor and the zener diode.

여기서, 상기 스위칭 소자는, 모터를 구동하는 인버터 장치에 구비되는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor)일 수 있다.Here, the switching device may be an insulated gate bipolar transistor included in an inverter device for driving a motor.

이때, 상기 인버터 장치는, 다수의 스위칭 소자; 및 상기 다수의 스위칭 소자를 구동하는 다수의 드라이버 IC를 포함할 수 있다.At this time, the inverter device includes a plurality of switching devices; And a plurality of driver ICs for driving the plurality of switching elements.

이때, 상기 소자 보호부는, 상기 다수의 드라이버 IC의 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 공통으로 연결될 수 있다.At this time, the device protection unit may be commonly connected to input pins of the protective circuit function of the plurality of driver ICs.

여기서, 상기 스위칭 소자는, 교류 전원에 연결되어 역률을 조절하기 위한 직류-직류 컨버터에 구비되는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor)일 수 있다.Here, the switching device may be an insulated gate bipolar transistor connected to an AC power source and provided in a DC-DC converter for controlling a power factor.

여기서, 상기 보호 회로 기능은, 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 일정 전압 이상이 인가되는 경우에 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 멈추는 Desaturation 기능일 수 있다.Here, the protection circuit function may be a function of stopping the switching operation of the switching element when a voltage exceeding a predetermined voltage is applied to the input pin of the protection circuit function.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 위와 같은 전력 변환 장치를 포함하는 공기 조화기를 제공할 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an air conditioner including the above power conversion device.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.

먼저, 접합부 온도, 게이트(베이스) 전압 등에 의하여 발생하는 스위칭 소자의 Vce 전압의 편차에 관계없이, 스위칭 소자(Q1)에 흐르는 실제 전류를 감지하여 스위칭 소자 보호의 성능을 향상시킬 수 있다.First, the switching element protection performance can be improved by sensing the actual current flowing through the switching element Q1 regardless of the deviation of the Vce voltage of the switching element caused by the junction temperature, the gate (base) voltage,

또한, 여러 개의 스위칭 소자가 구비된, 예를 들어, 6개의 스위칭 소자가 구비된 인버터 장치의 경우에 개별 스위칭 소자를 효과적으로 보호할 수 있다.Further, it is possible to effectively protect the individual switching elements in the case of an inverter device having a plurality of switching elements, for example, six switching elements.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 과전류로부터 스위칭 소자(Q1)를 충분히 보호할 수 있고, 이로 인한 모터의 소손(감자, 열화, 등)을 방지할 수 있는 것이다.As described above, according to the present invention, it is possible to sufficiently protect the switching element Q1 from an overcurrent and to prevent burnout (potato, deterioration, etc.) of the motor.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 전력 변환 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 전력 변환 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 4는 스위칭 소자의 온도에 따른 전압과 전류의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
1 is a block diagram showing an example of a power conversion apparatus to which the present invention can be applied.
2 is a circuit diagram showing an example of a power conversion apparatus to which the present invention can be applied.
3 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus including a switching device according to the first embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the relationship between voltage and current according to the temperature of the switching element.
5 is a circuit diagram showing a power conversion device including a switching device according to a second embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram showing a power conversion device including a switching device according to the third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.

도 1은 전력 변환 장치의 일례를 나타내는 블록도이고, 도 2는 전력 변환 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.Fig. 1 is a block diagram showing an example of a power conversion apparatus, and Fig. 2 is a circuit diagram showing an example of a power conversion apparatus.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(100)는 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(110), 정류부(110)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터(120), 컨버터(120)를 제어하는 컨버터 제어부(130), 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(140), 인버터(140)를 제어하는 인버터 제어부(150)와, 그리고 컨버터(120)와 인버터(140) 사이의 DC단 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the power inverter 100 includes a rectifier 110 for rectifying an AC power source 10, a converter 120 for controlling the power factor of the DC voltage rectified by the rectifier 110, A converter control unit 130 for controlling the converter 120, an inverter 140 for outputting a three-phase AC current, an inverter control unit 150 for controlling the inverter 140 and a converter 120 and an inverter 140, And a DC short capacitor C between the first and second capacitors.

이러한 인버터(140)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(200)에 공급된다. 여기서, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(100)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.This inverter 140 outputs a three-phase alternating current, and this output current is supplied to the motor 200. Here, the motor 200 may be a compressor motor for driving the air conditioner. Hereinafter, the motor 200 is a compressor motor that drives the air conditioner, and the power inverter 100 is a motor driving device that drives such a compressor motor.

그러나 모터(200)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.However, the motor 200 is not limited to a compressor motor and can be used in various applications using frequency-varying alternating voltages, for example, AC motors such as refrigerators, washing machines, electric trains, automobiles, and vacuum cleaners.

한편, 모터 구동장치(100)는, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다. The motor driving apparatus 100 may further include a DC voltage detection unit B, an input voltage detection unit A, an input current detection unit D, and an output current detection unit E.

모터 구동장치(100)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(200)에 변환된 전력을 공급한다.The motor drive apparatus 100 receives the AC power from the system, converts the power, and supplies the converted power to the motor 200.

컨버터(120)는, 입력 교류 전원(10)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터(120)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터(120)는 정류부(110)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터(120)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.The converter 120 converts the input AC power supply 10 into a DC power supply. The converter 120 may use a DC-DC converter operating as a power factor control (PFC) unit. In addition, such a DC-DC converter can use a boost converter. Optionally, the converter 120 may be a concept that includes the rectifier 110. Hereinafter, the converter 120 will be described by way of example using a step-up converter.

정류부(110)는, 단상 교류 전원(10)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 컨버터(120) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(110)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The rectifying unit 110 receives and rectifies the single-phase AC power supply 10 and outputs the rectified power to the converter 120 side. For this purpose, the rectifying part 110 can use a full-wave rectifying circuit using a bridge diode.

이와 같이, 컨버터(120)는 정류부(110)에서 정류된 전압을 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.In this way, the converter 120 can perform the power factor improving operation in the process of stepping up and smoothing the voltage rectified by the rectifier 110.

이러한 컨버터(120)는, 정류부(110)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 이러한 스위칭 소자(Q1)와 병렬로 연결되는 캐패시터(C), 및 스위칭 소자(Q1)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.The converter 120 includes an inductor L1 connected to the rectifying section 110, a switching device Q1 connected to the inductor L1, a capacitor C connected in parallel with the switching device Q1, And a diode D1 connected between the switching element Q1 and the capacitor C. [

승압 컨버터(120)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.The boost converter 120 is a converter that can obtain an output voltage higher than the input voltage. When the switching device Q1 is turned on, energy is stored in the inductor L1 while the diode D1 is shut off, And the output voltage is generated at the output terminal while the charge is discharged.

또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.Further, when the switching element Q1 is interrupted, the energy stored in the inductor L1 at the time of the switching element Q1 is added and is transferred to the output terminal.

여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호가 스위칭 소자(Q1)의 베이스(base; 또는 게이트) 단에 연결되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다.Here, the switching device Q1 may perform a switching operation by a separate pulse width modulation (PWM) signal. That is, the PWM signal transmitted from the converter control unit 130 is connected to the base (or gate) terminal of the switching element Q1, and the switching operation can be performed by the PWM signal.

이러한 스위칭 소자(Q1)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. The switching element Q1 may use a power transistor, for example, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT).

IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transitor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.The IGBT is a switching device having a structure of a power MOSFET (metal oxide semi-conductor field effect transistor) and a bipolar transistor. The IGBT is a device capable of small driving power, high speed switching, high voltage conversion and high current density.

이와 같이, 컨버터 제어부(130)는 컨버터(120) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.In this manner, the converter control unit 130 can control the turn-on timing of the switching element Q1 in the converter 120. [ Thus, the converter control signal Sc for the turn-on timing of the switching element Q1 can be output.

이를 위해, 컨버터 제어부(130)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(B)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.The converter control unit 130 may receive the input voltage Vs and the input current Is from the input voltage detection unit A and the input current detection unit B, respectively.

경우에 따라, 이러한 컨버터(120) 및 컨버터 제어부(130)는 생략될 수 있다. 즉, 정류부(110)를 거친 출력 전압이 DC단 커패시터(C)에 충전되거나 인버터(140)를 구동할 수 있다.Optionally, such converter 120 and converter control 130 may be omitted. That is, the output voltage passing through the rectifying unit 110 can be charged to the DC short-circuit capacitor C or the inverter 140 can be driven.

입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.The input voltage detecting section A can detect the input voltage Vs from the input AC power supply 10. [ For example, at the front end of the rectifying part 110. [

입력 전압 검출부(A)는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다.The input voltage detecting section A may include a resistance element, an OP AMP, or the like for voltage detection. The detected input voltage Vs can be applied to the converter control unit 130 to generate a converter control signal Sc as a discrete signal in the form of a pulse.

다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.Next, the input current detection unit D can detect the input current Is from the input AC power supply 10. [ Specifically, it may be located at the front end of the rectifying section 110. [

입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다. The input current detection unit D may include a current sensor, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like, for current detection. The detected input voltage Is may be applied to the converter control unit 130 to generate the converter control signal Sc as a discrete signal in the form of a pulse.

DC 전압 검출부(B)는 DC단 커패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC단 커패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(150)에 인가될 수 있으며, DC단 커패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다. The DC voltage detecting section B detects the voltage Vdc that pulsates the DC short-circuited capacitor C. For such power detection, a resistance element, OP AMP, or the like can be used. The voltage Vdc of the detected DC short capacitor C can be applied to the inverter control unit 150 as a discrete signal in the form of a pulse and is supplied to the DC voltage Vdc of the DC short capacitor C The inverter control signal Si can be generated based on the inverter control signal Si.

한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(130)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다. On the other hand, unlike the drawing, the detected DC voltage is applied to the converter control unit 130 and may be used for generating the converter control signal Sc.

인버터(140)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(200)에 출력할 수 있다. The inverter 140 includes a plurality of inverter switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb' and Qc ', and supplies the smoothed DC power source Vdc to a predetermined frequency Phase AC power supply of the three-phase motor 200, and outputs the three-phase AC power to the three-phase motor 200.

구체적으로, 인버터(140)는 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하암 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.Specifically, the inverter 140 is a pair of the upper arm switching elements Qa, Qb, and Qc and the lower arm switching elements Qa ', Qb', and Qc 'connected in series to each other, The devices can be connected in parallel with each other.

컨버터(120)와 마찬가지로, 인버터의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. As with the converter 120, the switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb', Qc 'of the inverter can use power transistors, for example, an insulated gate bipolar mode transistor ; IGBT) can be used.

인버터 제어부(150)는, 인버터(140)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터(140)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(200)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC단 커패시터(C) 양단인 DC단 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC단 전압(Vdc)은 DC단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The inverter control unit 150 can output the inverter control signal Si to the inverter 140 in order to control the switching operation of the inverter 140. [ The inverter control signal Si is generated based on the output current io flowing to the motor 200 and the DC short voltage Vdc across the DC short capacitor C as a switching control signal of the pulse width modulation method And output. The output current io at this time can be detected from the output current detection unit E and the DC short voltage Vdc can be detected from the DC voltage detection unit B. [

출력전류 검출부(E)는, 인버터(140)와 모터(200) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(200)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia, ib, ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.The output current detection section E can detect the output current io flowing between the inverter 140 and the motor 200. [ That is, the current flowing in the motor 200 is detected. The output current detection unit E can detect all of the output currents ia, ib, ic of each phase or can detect the output currents of two phases using the three-phase balance.

출력전류 검출부(E)는 인버터(140)와 모터(200) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detection unit E may be located between the inverter 140 and the motor 200. For current detection, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus including a switching device according to the first embodiment of the present invention.

도 3에서 도시하는 바와 같은 스위칭 소자(Q1)는 전력 변환 장치에 사용되는 직류-직류 컨버터(DC-DC converter; 120; 도 1 및 도 2 참고) 및 인버터(140; 도 1 및 도 2 참고)에 이용될 수 있다.The switching element Q1 as shown in Fig. 3 includes a DC-DC converter 120 (see Figs. 1 and 2) and an inverter 140 (see Figs. 1 and 2) Lt; / RTI >

이러한 스위칭 소자(Q1)는 전압 레벨(오프셋 전압)을 조절하는 레벨 조절부(134)를 통하여 컨버터 제어부(130) 또는 인버터 제어부(150)를 구현하는 드라이버 IC에 연결될 수 있다. 이하, 드라이버 IC는 컨버터 제어부(130)를 이루는 예를 들어 설명한다.The switching element Q1 may be connected to the converter controller 130 or the driver IC implementing the inverter controller 150 through a level controller 134 for adjusting the voltage level (offset voltage). Hereinafter, an example in which the driver IC constitutes the converter controller 130 will be described.

이와 같은 드라이버 IC(130)는 스위칭 소자(Q1)를 보호하는 보호 회로 기능을 포함할 수 있다. 구체적으로, 이러한 보호 회로 기능은 해당 보호 회로 기능의 입력 핀(Desat 단 또는 Desat 핀이라 칭한다)에 일정 크기 이상의 전압이 인가되는 경우에 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작을 멈추는 디세츄레이션(Desaturation) 기능일 수 있다.The driver IC 130 may include a protective circuit function for protecting the switching element Q1. Specifically, such a protection circuit function is controlled by a desaturation stopping the switching operation of the switching element Q1 when a voltage equal to or greater than a certain magnitude is applied to an input pin (a desat terminal or a desat pin) Function.

이러한 Desat 단에는 전류원(Isource)을 포함하는 보호 회로(131)와, 비교기(132) 및 보호 회로 로직(133)이 연결된다.In this Desat stage, a protection circuit 131 including a current source Isource, a comparator 132 and a protection circuit logic 133 are connected.

보호 회로(131)는 전류원(Isource)과 입력 저항(Rin) 및 전류원의 전류 흐름 방향을 스위칭하는 스위치 소자(MosFET)를 포함할 수 있다.The protection circuit 131 may include a current source Isource, an input resistance Rin, and a switch element (MosFET) for switching the current flow direction of the current source.

비교기(132)는 일정 전압 레벨, 예를 들어, 9 V로 설정되어, Desat 단에 9 V 이상의 전압이 인가되는 경우에는 보호 기능이 동작한다.The comparator 132 is set at a constant voltage level, for example, 9 V, and the protection function operates when a voltage of 9 V or more is applied to the desat stage.

이러한 과전류 보호 회로(131)인 Desat 회로는 스위치 소자(MosFET)를 작동하여 전류원의 전류가 스위칭 소자(Q1)가 오프(off) 상태에서는 'a'와 같은 방향으로 흐르고 스위칭 소자(Q1)가 온(On) 상태에서는 'b'와 같은 방향으로 흐르도록 동작한다.The Desat circuit as the overcurrent protection circuit 131 operates the switch element MosFET so that the current of the current source flows in the same direction as "a" when the switching element Q1 is off and the switching element Q1 is turned on (On), it flows in the same direction as 'b'.

이와 같은 'b' 방향으로 흐르는 전류는 스위칭 소자(Q1)에 인가되어 스위칭 소자(Q1)의 콜렉터-에미터(collector-emitter) 단의 전압(Vce; 포화 전압이라 한다)을 검출할 수 있게 한다.The current flowing in the direction of 'b' is applied to the switching element Q1 so as to detect the voltage Vce (referred to as saturation voltage) at the collector-emitter end of the switching element Q1 .

따라서, 이와 같은 전압 검출 과정에서 스위칭 소자(Q1)에 과전압이 걸리는 것을 검출하게 되면, 레벨 조절부(134)를 통하여 일정 전압(9 V) 이상의 전압이 드라이버 IC(130)의 Desat 단으로 인가된다. 이로 인해 스위칭 소자(Q1)의 스위칭이 멈추게 되어 스위칭 소자(Q1)를 과전류로부터 보호할 수 있는 것이다.Accordingly, when it is detected that the overvoltage is applied to the switching element Q1 in the voltage detecting process, a voltage higher than a predetermined voltage (9 V) is applied to the desat stage of the driver IC 130 through the level controller 134 . As a result, the switching of the switching element Q1 is stopped and the switching element Q1 can be protected from the overcurrent.

Desat 단으로 인가되는 전압은 먼저 드라이버 IC(130)와 레벨 조절부(134) 사이에 연결된 캐패시터(CBlank)에 충전된 후에 레벨 조절부(134)를 통하여 드라이버 IC(130)에 인가될 수 있도록 한다. 이로 인해 보호 회로의 오동작을 방지할 수 있다.The voltage applied to the desat stage is first charged to the capacitor C blank connected between the driver IC 130 and the level adjuster 134 and then applied to the driver IC 130 through the level adjuster 134 do. As a result, malfunction of the protection circuit can be prevented.

이러한 레벨 조절부(134)는, 전압을 강하시키기 위한 저항(RDESAT), 신호의 레벨을 결정하는 제너 다이오드(ZDESAT) 및 저항과 제너 다이오드 사이에 위치하는 역류 방지 다이오드(DDESAT)를 포함할 수 있다.The level regulator 134 includes a resistor R DESAT for lowering the voltage, a zener diode Z DESAT for determining the level of the signal, and a reverse current prevention diode D DESAT located between the resistor and the zener diode. can do.

또한, 드라이버 IC(130)와 레벨 조절부(134) 사이에 연결된 제너 다이오드(Dz)는 드라이버 IC(130)에 과도한 전압이 인가되는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다.The Zener diode Dz connected between the driver IC 130 and the level controller 134 may prevent the driver IC 130 from applying excessive voltage.

이와 같은 스위칭 소자(Q1)의 Vce 포화 전압을 감지하여 보호 회로(131) 기능을 이용하는 경우에, 쇼트와 같은 상황에 대해서는 스위칭 소자(Q1)를 충분히 보호할 수 있다.When the function of the protection circuit 131 is sensed by sensing the Vce saturation voltage of the switching element Q1, the switching element Q1 can be sufficiently protected for a situation such as a short circuit.

그러나, 도 4에서 도시하는 바와 같이, Vce 포화 전압은 전류와의 관계에 있어서 온도에 따른 큰 편차를 보인다. 즉, Vce 포화 전압은 스위칭 소자(Q1)의 접합부 온도, 베이스(게이트) 전압 등에 영향을 받는다. However, as shown in Fig. 4, the Vce saturation voltage exhibits a large variation with temperature in relation to the current. That is, the Vce saturation voltage is affected by the junction temperature of the switching element Q1, the base (gate) voltage, and the like.

도 4를 참조하면, 온도가 25℃인 경우에 Vce 전압이 2.5 V일 때, 전류는 40 A 정도이나, 온도가 150 ℃인 경우에는 Vce 전압이 2.5 V일 때 전류가 60 A 이상으로 상승함을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, when the temperature is 25 ° C., when the voltage Vce is 2.5 V, the current is about 40 A, but when the temperature is 150 ° C., the current increases to 60 A or more when the voltage Vce is 2.5 V .

따라서, 이와 같은 Vce 포화 전압의 편차에 의하여 보호 회로(131)의 기능이 작동함에 있어서 오차 범위가 클 수 있다.Therefore, when the function of the protection circuit 131 is operated by the deviation of the Vce saturation voltage, the error range may be large.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.5 is a circuit diagram showing a power conversion device including a switching device according to a second embodiment of the present invention.

도 5에서 도시하는 바와 같은 스위칭 소자(Q1)는 전력 변환 장치에 사용되는 직류-직류 컨버터(120) 및 인버터(140)에 이용될 수 있다.The switching element Q1 as shown in FIG. 5 can be used in the DC-DC converter 120 and the inverter 140 used in the power conversion apparatus.

이러한 스위칭 소자(Q1)는 전압 레벨(오프셋 전압)을 조절하는 레벨 조절부(330)를 통하여 컨버터 제어부(130) 또는 인버터 제어부(150)를 구현하는 드라이버 IC에 연결될 수 있다. 이하, 드라이버 IC는 컨버터 제어부(130)를 이루는 예를 들어 설명한다.The switching element Q1 may be connected to a driver IC that implements the converter controller 130 or the inverter controller 150 through a level controller 330 that adjusts a voltage level (offset voltage). Hereinafter, an example in which the driver IC constitutes the converter controller 130 will be described.

또한, 도 3과 공통되는 부분에는 동일한 설명이 적용될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.In addition, the same description can be applied to the parts common to FIG. 3, and a detailed description will be omitted.

도 5를 참조하면, 스위칭 소자(Q1)에는 이 스위칭 소자(Q1)에 과전류가 흐르는 경우에 보호 회로 기능이 작동하도록 하는 소자 보호부(300)가 연결된다.Referring to FIG. 5, a device protection unit 300 is connected to the switching device Q1 so that a protection circuit function is activated when an overcurrent flows in the switching device Q1.

위에서 설명한 바와 같이, 이러한 보호 회로 기능은 해당 보호 회로 기능의 입력 핀(Desat 단)에 일정 크기 이상의 전압이 인가되는 경우에 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작을 멈추는 디세츄레이션(Desaturation) 기능일 수 있다.As described above, this protection circuit function is a function of desaturation that stops the switching operation of the switching element Q1 when a voltage equal to or greater than a certain magnitude is applied to the input pin (Desat terminal) of the corresponding protection circuit function have.

이러한 소자 보호부(300)는 스위칭 소자(Q1)에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부(310) 및 이 전류 감지부(310)를 통하여 감지된 전압 값을 기준 전압 값과 비교하며 보호 회로 기능의 입력 핀(Desat 단)에 연결되는 비교기(320)를 포함할 수 있다.The device protection unit 300 includes a current sensing unit 310 for sensing a current flowing through the switching device Q1 and a voltage detection unit 310 for comparing the voltage sensed by the current sensing unit 310 with a reference voltage, And a comparator 320 connected to an input pin (Desat stage).

이러한 소자 보호부(300)에 의하여, 스위칭 소자(Q1)에 과전류가 흐르는 경우에 보호 회로 기능의 입력 핀(Desat 단)에 신호가 인가되어 보호 회로 기능이 작동할 수 있다.When the overcurrent flows to the switching element Q1, the signal is applied to the input pin (Desat terminal) of the protection circuit function by the device protection unit 300 so that the protection circuit function can operate.

이때, 전류 감지부(310)는, 스위칭 소자(Q)의 에미터 단 또는 소스 단에 연결되는 션트 저항(Rs)을 포함하여 구성될 수 있다.At this time, the current sensing unit 310 may include a shunt resistor Rs connected to the emitter terminal or the source terminal of the switching element Q.

이러한 전류 감지부(310)에 의하여 감지된 전압은 비교기(320)로 입력되고, 이 비교기(320)는 OP Amp(321)과, 과전류 판단을 위한 전압을 설정하는 제1저항(R1)과 제2저항(R2)을 포함할 수 있다.The voltage sensed by the current sensing unit 310 is input to a comparator 320. The comparator 320 includes an operational amplifier 321, a first resistor R1 for setting a voltage for determining an overcurrent, 2 < / RTI > resistor R2.

위에서 설명한 바와 같이, 비교기(320)의 출력 전압은 전압 레벨(오프셋 전압)을 조절하는 레벨 조절부(330)를 통하여 드라이버 IC(130)의 Desat 단에 인가될 수 있다.As described above, the output voltage of the comparator 320 can be applied to the Desat stage of the driver IC 130 through the level adjuster 330 that adjusts the voltage level (offset voltage).

도 5에서, 일례로서, 션트 저항(Rs)은 10 mΩ의 저항값을 가지며, 예를 들어, 30 A의 전류가 감지된다면, 오옴의 법칙에 의하여 0.3 V의 전압이 감지될 수 있다.In Fig. 5, as an example, the shunt resistor Rs has a resistance value of 10 m [Omega], for example, if a current of 30 A is sensed, a voltage of 0.3 V can be sensed by Ohm's law.

여기서 통상 사용되는 비교기(320)는 하이(high) 신호일 때, 즉, 과전류가 감지된 경우, 5 V의 출력값을 가질 수 있으며, Desat 단에는 9 V 이상의 전압이 입력되는 경우에 보호 회로가 작동할 수 있으므로, 이 사이의 오프셋 전압을 보상하기 위한 레벨 조절부(330)가 연결될 수 있다. 이러한 오프셋 전압은 예를 들어, 5.5 V로 설정될 수 있다.Here, the comparator 320 normally used may have an output value of 5 V when it is a high signal, that is, when an overcurrent is detected, and when a voltage of 9 V or more is input to the Desat stage, A level controller 330 may be connected to compensate for the offset voltage. This offset voltage may be set, for example, to 5.5 V. [

위에서 설명한 바와 같이, 이러한 레벨 조절부(330)는, 전압을 강하시키기 위한 저항(RDESAT), 신호의 레벨을 결정하는 제너 다이오드(ZDESAT) 및 저항과 제너 다이오드 사이에 위치하는 역류 방지 다이오드(DDESAT)를 포함할 수 있다.As described above, the level adjuster 330 includes a resistor R DESAT for lowering the voltage, a zener diode Z DESAT for determining the level of the signal, and a reverse current prevention diode D DESAT ).

또한, 드라이버 IC(130)와 레벨 조절부(330) 사이에 연결된 제너 다이오드(Dz)는 드라이버 IC(130)에 과도한 전압이 인가되는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다. 그리고 캐패시터(CBlank)는 순간적인 노이즈 등으로 인하여 보호 회로가 작동하지 않도록 하여 보호 회로의 오동작을 방지할 수 있다.The Zener diode Dz connected between the driver IC 130 and the level controller 330 may prevent the driver IC 130 from applying excessive voltage. The capacitor (C Blank ) prevents the protection circuit from operating due to instantaneous noise or the like, thereby preventing malfunction of the protection circuit.

한편, 비교기(320)는 하이(high) 신호일 때 9 V 이상의 전압이 출력된다면 레벨 조절부(330)는 생략될 수 있다.On the other hand, when the comparator 320 outputs a voltage of 9 V or more when the signal is a high signal, the level controller 330 may be omitted.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.6 is a circuit diagram showing a power conversion device including a switching device according to the third embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 6개의 IGBT(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 이용하며 모터(200)를 구동하기 위한 인버터 장치(150)에 소자 보호부(300)가 구비된 상태를 나타내고 있다.6, the device protection unit 300 is provided in the inverter device 150 for driving the motor 200 using six IGBTs Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb', and Qc ' Respectively.

이와 같이, 다수의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc') 및 이러한 다수의 스위칭 소자를 구동하는 다수의 드라이버 IC(151, 152, 153, 154, 155, 156)가 설치된 상태에서도 하나의 소자 보호부(300)를 설치할 수 있다.As described above, the plurality of switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb' and Qc 'and the plurality of driver ICs 151, 152, 153, 154, 155 and 156 for driving the plurality of switching elements A single device protection unit 300 can be provided.

즉, 소자 보호부(300)는, 다수의 드라이버 IC(151, 152, 153, 154, 155, 156)의 각 보호 회로 기능의 입력 핀(Desat pin)에 공통으로 연결될 수 있다.That is, the device protection unit 300 may be commonly connected to the desat pins of the protective circuit functions of the plurality of driver ICs 151, 152, 153, 154, 155, 156.

이때, 위에서 설명한 바와 같이, 각 드라이버 IC(151, 152, 153, 154, 155, 156)의 보호 회로 기능의 입력 핀(Desat pin)과 소자 보호부(300) 사이에는 레벨 조절부(330)가 구비될 수 있고, 비교기(320)의 출력 전압에 따라 이러한 레벨 조절부(330)는 생략될 수 있다.As described above, a level control unit 330 is provided between the device pin 300 and the input pin of the protective circuit function of each driver IC 151, 152, 153, 154, 155, And the level adjuster 330 may be omitted according to the output voltage of the comparator 320. [

이하, 도 5 및 도 6에서 도시하는 회로에서 작동하는 보호 기능의 동작을 예를 들어 설명한다.Hereinafter, the operation of the protection function operating in the circuit shown in Figs. 5 and 6 will be described by way of example.

일례로, 30 A 이상의 전류가 흐르면 과전류로 판단하는 상황을 가정하여 설명한다.For example, it is assumed that a current of 30 A or more flows and an overcurrent is determined.

션트 저항(Rs)을 통해 이러한 과전류에 해당하는 30 A가 흐를 경우, 션트 저항(Rs) 양단의 전압은 오옴의 법칙에 의하여 0.3 V가 된다.When 30 A corresponding to this overcurrent flows through the shunt resistor (Rs), the voltage across the shunt resistor (Rs) becomes 0.3 V by Ohm's law.

비교기(320)의 과전류 판단을 위한 전압은 R1(2.4KΩ)과 R2(6.2KΩ)에 의하여 전압 분배되어 3.6 V로 설정되어 있다.The voltage for determining the overcurrent of the comparator 320 is set to 3.6 V by voltage division by R1 (2.4K?) And R2 (6.2K?).

이때, 비교기(320)에 입력된 0.3 V는 OP Amp(321)에서 3.6 V로 증폭되어 과전류 판단을 위한 판단 전압과 비교되어, 비교기(320)에서 5 V의 전압이 출력된다.At this time, 0.3 V input to the comparator 320 is amplified to 3.6 V from the OP Amp 321, and is compared with a determination voltage for determining an overcurrent, and a voltage of 5 V is output from the comparator 320.

이 비교기(320)의 출력 전압(5 V)은 레벨 조절부(330)의 오프셋 전압(5.5 V)과의 합으로 Desat pin에 인가되어 보호 회로가 동작하게 된다.The output voltage (5 V) of the comparator 320 is summed with the offset voltage (5.5 V) of the level regulator 330 and applied to the desat pin to operate the protection circuit.

도 6의 경우에는 어느 하나의 스위칭 소자에 과전류가 흐르는 경우에 과전류가 흐른 해당 드라이버 IC에서만 보호 동작이 수행될 수 있다.In the case of FIG. 6, the protection operation can be performed only in the corresponding driver IC in which an overcurrent flows when an overcurrent flows in any one of the switching elements.

만일, 도 6과 같이, 소자 보호부(300)를 구성하지 않으면 다수의 스위칭 소자를 이용하는 경우에 모든 스위칭 소자를 보호할 수 없거나, 스위치 또는 추가적인 회로를 구성하여 나머지 스위칭 소자를 보호하는 경우에는 보호 동작의 시간 차이로 인하여 스위칭 소자의 소손의 우려가 있다.If the device protection unit 300 is not configured as shown in FIG. 6, it is not possible to protect all the switching devices when a plurality of switching devices are used. In the case where the remaining switching devices are protected by configuring a switch or an additional circuit, There is a risk of burnout of the switching element due to the time difference of the operation.

그러나, 본 발명에 의하면 접합부 온도, 게이트(베이스) 전압 등에 의하여 발생하는 Vce 전압의 편차에 관계없이, 스위칭 소자(Q1)에 흐르는 실제 전류를 감지하여 스위칭 소자 보호의 성능을 향상시킬 수 있다.However, according to the present invention, it is possible to improve the performance of the switching element protection by sensing the actual current flowing through the switching element Q1 regardless of the deviation of the Vce voltage generated by the junction temperature, the gate (base) voltage,

또한, 위에서 설명한 바와 같이, 여러 개의 스위칭 소자가 구비된, 예를 들어, 6개의 스위칭 소자가 구비된 인버터 장치의 경우에 개별 스위칭 소자를 효과적으로 보호할 수 있다.In addition, as described above, it is possible to effectively protect the individual switching elements in the case of an inverter device having a plurality of switching elements, for example, six switching elements.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 과전류로부터 스위칭 소자(Q1)를 충분히 보호할 수 있고, 이로 인한 모터의 소손(감자, 열화, 등)을 방지할 수 있는 것이다.As described above, according to the present invention, it is possible to sufficiently protect the switching element Q1 from an overcurrent and to prevent burnout (potato, deterioration, etc.) of the motor.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100: 전력 변환 장치 110: 정류부
120: 컨버터 130: 컨버터 제어부
140: 인버터 150: 인버터 제어부
200: 모터 300: 소자 보호부
310: 전류 감지부 320: 비교기
330: 레벨 조절부
100: power converter 110: rectifying part
120: converter 130: converter control unit
140: inverter 150: inverter controller
200: motor 300:
310: current sensing unit 320: comparator
330:

Claims (10)

스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치에 있어서,
상기 스위칭 소자를 구동하며 상기 스위칭 소자를 보호하는 보호 회로 기능을 포함하는 드라이버 IC; 및
상기 스위칭 소자에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부 및 상기 전류 감지부를 통하여 감지된 전압 값을 기준 전압 값과 비교하며 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 연결되는 비교기를 포함하여, 상기 스위칭 소자에 과전류가 흐르는 경우에 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 신호가 인가되어 상기 보호 회로 기능이 작동하도록 하는 소자 보호부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
A power conversion device comprising a switching device,
A driver IC including a protective circuit function for driving the switching element and protecting the switching element; And
And a comparator that compares a voltage value sensed by the current sensing unit with a reference voltage value and is connected to an input pin of the protection circuit function, And a device protection unit for applying a signal to an input pin of the protection circuit function to cause the protection circuit function to operate.
제1항에 있어서, 상기 전류 감지부는, 상기 스위칭 소자의 에미터 단 또는 소스 단에 연결되는 션트 저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The power conversion apparatus of claim 1, wherein the current sensing unit includes a shunt resistor connected to an emitter terminal or a source terminal of the switching element. 제1항에 있어서, 상기 소자 보호부는,
상기 비교기와 상기 보호 회로 기능의 입력 핀 사이에는 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 인가되는 신호의 레벨을 조절하는 레벨 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The device according to claim 1,
Further comprising a level adjuster between the comparator and an input pin of the protective circuit function for adjusting a level of a signal applied to an input pin of the protective circuit function.
제3항에 있어서, 상기 레벨 조절부는,
전압을 강하시키기 위한 저항;
상기 신호의 레벨을 결정하는 제너 다이오드; 및
상기 저항과 제너 다이오드 사이에 위치하는 역류 방지 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The apparatus of claim 3,
A resistor for lowering the voltage;
A zener diode for determining the level of the signal; And
And a reverse current prevention diode disposed between the resistor and the Zener diode.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자는,
모터를 구동하는 인버터 장치에 구비되는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
2. The switching device according to claim 1,
Wherein the insulated gate bipolar transistor is an insulated gate bipolar transistor included in an inverter device for driving a motor.
제5항에 있어서, 상기 인버터 장치는,
다수의 스위칭 소자; 및
상기 다수의 스위칭 소자를 구동하는 다수의 드라이버 IC를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
6. The inverter device according to claim 5,
A plurality of switching elements; And
And a plurality of driver ICs for driving the plurality of switching elements.
제6항에 있어서, 상기 소자 보호부는, 상기 다수의 드라이버 IC의 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The power conversion apparatus according to claim 6, wherein the device protection unit is commonly connected to input pins of the protection circuit function of the plurality of driver ICs. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자는, 교류 전원에 연결되어 역률을 조절하기 위한 직류-직류 컨버터에 구비되는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The power converter according to claim 1, wherein the switching device is an insulated gate bipolar transistor connected to an AC power source and provided in a DC-DC converter for controlling a power factor. 제1항에 있어서, 상기 보호 회로 기능은, 상기 보호 회로 기능의 입력 핀에 일정 전압 이상이 인가되는 경우에 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 멈추는 Desaturation 기능인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the protection circuit function is a function of desaturation for stopping the switching operation of the switching element when a voltage exceeding a predetermined voltage is applied to the input pin of the protection circuit function. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 전력 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
An air conditioner comprising the power conversion device according to any one of claims 1 to 9.
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