KR20220081572A - Power supply for gate driver of 3-phase inverter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존의 변압기를 사용한 절연형 컨버터 회로 대신 보다 작은 크기의 변압기를 이용하여 3상 인버터 구동에 필요한 4개의 절연된 전원을 제공할 수 있도록 한 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치를 제안한다. 전원장치는, 입력전원과, 상기 입력전원의 (+) 단자와 연결된 3개의 플라이백 변압기, 상기 플라이백 변압기의 1차측과 연결된 제1 스위치(M1)를 포함하는 제1 컨버터; 및 상기 입력전원의 (+) 단자와 연결된 3개의 플라이백 변압기, 상기 플라이백 변압기의 1차측과 연결된 제2 스위치(M2)를 포함하는 제2 컨버터를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 제1 컨버터는 서로 절연된 3개의 양극성 전압(V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH)을 출력하고, 상기 제2 컨버터는 1개의 양극성 전압(V+L/V-L)을 출력한다.The present invention proposes a power supply device for a gate driver of a three-phase inverter that can provide four isolated power sources necessary for driving a three-phase inverter by using a smaller-sized transformer instead of an insulated converter circuit using a conventional transformer. . The power supply device, an input power source, three flyback transformers connected to the (+) terminal of the input power source, a first converter comprising a first switch (M1) connected to the primary side of the flyback transformer; And three flyback transformers connected to the (+) terminal of the input power, and a second converter comprising a second switch (M2) connected to the primary side of the flyback transformer. And the first converter outputs three bipolar voltages (V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH) insulated from each other, and the second converter outputs one bipolar voltage Output voltage (V+L/V-L).

Description

3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치{Power supply for gate driver of 3-phase inverter}Power supply for gate driver of 3-phase inverter

본 발명은 게이트 구동기용 전원장치에 관한 것으로, 특히 기존의 변압기를 사용한 절연형 컨버터 회로 대신 보다 작은 크기의 변압기를 이용하여 3상 인버터 구동에 필요한 4개의 절연된 전원을 제공할 수 있도록 한 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power supply for a gate driver, and in particular, a three-phase three-phase inverter using a smaller-sized transformer instead of an insulated converter circuit using a conventional transformer to provide four isolated power sources for driving a three-phase inverter. It relates to a power supply for a gate driver of an inverter.

일반적으로 인버터는 여러 가지 용도로 사용되는데, 그 중 하나는 모터 구동용으로 사용된다. 이러한 모터 구동용 인버터는 특히 3상 모터를 구동하기 위한 장치로서 사용되는데, 도 1은 3상 인터버를 도시하였다.In general, inverters are used for several purposes, one of which is used to drive a motor. Such an inverter for driving a motor is particularly used as a device for driving a three-phase motor, and FIG. 1 shows a three-phase inverter.

도 1에 도시한 바와 같이 6개의 전력용 반도체 소자를 포함하며, 각 인버터 레그(leg) 상부에 위치한 3개의 스위치 구동을 위해서는 부동접지(floating ground)를 가지는 3개의 전원이 필요하며, 하부에 위치한 3개의 스위치 구동을 위해서는 공통접지(common ground)를 가지는 1개의 전원이 필요하다. 각각의 전원이 게이트 단자에 연결된 게이트 구동기에 전원을 공급하는 방식이다.As shown in FIG. 1, it includes six power semiconductor devices, and in order to drive three switches located above each inverter leg, three power sources having a floating ground are required, and located at the lower In order to drive three switches, one power supply having a common ground is required. Each power supply is a method of supplying power to the gate driver connected to the gate terminal.

도 2는 상기 스위치 구동을 위해 필요한 전원을 공급하는 전원장치를 나타낸 구성도이다. 도 2에서 보듯이 전원장치는 4개의 양극성(+/-) 출력을 가지며, 각 출력의 접지는 서로 절연된다. 2 is a block diagram illustrating a power supply device for supplying power necessary for driving the switch. As shown in FIG. 2 , the power supply has four positive (+/-) outputs, and the ground of each output is insulated from each other.

상기 전원장치는 3상 인버터를 구성하는 6개의 전력용 반도체 스위칭 중, 상부 3개의 스위치에 대한 게이트 구동기로 독립적인 3개의 출력(V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH)으로 전원을 공급하며 각 전원의 접지(GNDUH, GNDVH, GNDWH)는 분리되어 있다. 그리고 나머지 하부 3개의 스위치에 대한 게이트 구동기로 하나의 출력(V+L/V-L)으로 전원을 공급하며 3개의 게이트 구동기들은 모두 공통 접지(GNDL)에 연결된다.The power supply is a gate driver for the upper three switches among the six power semiconductor switching constituting the three-phase inverter, and three independent outputs (V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V +WH/V-WH), and the ground (GNDUH, GNDVH, GNDWH) of each power source is separated. In addition, power is supplied through one output (V+L/V-L) to the gate drivers for the remaining three lower switches, and all three gate drivers are connected to a common ground (GNDL).

이처럼 상기 전원장치는 상기와 같이 4개의 독립적인 절연된 전원 구성이 필요한데, 종래에는 이를 위해 일반적으로 변압기를 사용한 절연형 컨버터 회로가 사용되고 있다. 그런데 이러한 변압기는 사이즈가 대부분 크게 설계되어 있다. 변압기 사이즈가 크다는 것은 3상 인버터가 사용되는 분야들 중 일부 분야에는 이를 적용하는데 어려움이 있음을 의미한다. 주로 전기자동차나 신재생에너지, 자동화시스템 분야는 소형화된 인버터용 전원장치가 필요하지만 사이즈로 인하여 용이하게 적용할 수 없었던 것이다. As such, the power supply device requires four independent insulated power configurations as described above, and for this purpose, an insulated converter circuit using a transformer is generally used in the prior art. However, most of these transformers are designed to be large in size. The large size of the transformer means that it is difficult to apply it to some of the fields where a three-phase inverter is used. In the fields of electric vehicles, renewable energy, and automation systems, a miniaturized inverter power supply is required, but it could not be easily applied due to its size.

또한 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원공급을 위해서는 부트 스트랩(bootstrap) 회로, 펄스 변압기 등이 사용되지만, IGBT, SiC FET 등의 전력용 반도체 스위치에서 스위칭 효율을 높이기 위해 양극성 구동전원이 필요하더라도 종래와 같이 4개의 독립적인 전원이 필요하도록 설계해야만 했다. In addition, although bootstrap circuits and pulse transformers are used to supply power to the gate driver of a three-phase inverter, in order to increase switching efficiency in semiconductor switches for power such as IGBTs and SiC FETs, even if a bipolar driving power is required, the conventional It had to be designed to require four independent power sources together.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래보다 작은 사이즈로 설계할 수 있도록 하여 보다 넓은 응용분야에 적용할 수 있는 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치를 제공하는데 기술적 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above problems, and to provide a power supply for a gate driver of a three-phase inverter that can be applied to a wider field of application by designing a smaller size than the prior art. .

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력전원과, 상기 입력전원의 (+) 단자와 연결된 3개의 플라이백 변압기, 상기 플라이백 변압기의 1차측과 연결된 제1 스위치(M1)를 포함하는 제1 컨버터; 및 상기 입력전원의 (+) 단자와 연결된 3개의 플라이백 변압기, 상기 플라이백 변압기의 1차측과 연결된 제2 스위치(M2)를 포함하는 제2 컨버터를 포함하며, 상기 제1 컨버터는 서로 절연된 3개의 양극성 전압(V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH)을 출력하고, 상기 제2 컨버터는 1개의 양극성 전압(V+L/V-L)을 출력하는 것을 특징으로 하는 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치를 제공한다.The present invention for achieving this object, the input power, three flyback transformers connected to the (+) terminal of the input power, the first switch (M1) comprising a first switch (M1) connected to the primary side of the flyback transformer 1 converter; And three flyback transformers connected to the (+) terminal of the input power, and a second converter comprising a second switch (M2) connected to the primary side of the flyback transformer, the first converter is insulated from each other Outputs three bipolar voltages (V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH), and the second converter converts one bipolar voltage (V+L/V-L) It provides a power supply for a gate driver of a three-phase inverter, characterized in that the output.

상기 제1, 제2 컨버터는 플라이백 컨버터이며, 상기 제1 컨버터는 3상 인버터의 상부 3개 스위치에 대한 게이트 구동기용 플라이백 컨버터이고, 상기 제2 컨버터는 3상 인버터의 하부 3개 스위치에 대한 게이트 구동기용 플라이백 컨버터이다.The first and second converters are flyback converters, the first converter is a flyback converter for gate drivers for the upper three switches of the three-phase inverter, and the second converter is the lower three switches of the three-phase inverter. It is a flyback converter for gate drivers for Daehan.

상기 플라이백 변압기는, 하나의 1차측 권선; 양극성 출력을 위한 2개의 2차측 권선을 포함하며, 상기 플라이백 변압기의 1차측은 병렬로 연결되고 상기 입력전원의 (+) 단자 및 상기 제1, 제2 스위치(M1, M2)의 드레인 단자에 연결된다.The flyback transformer, one primary winding; It includes two secondary windings for a bipolar output, the primary side of the flyback transformer is connected in parallel to the (+) terminal of the input power and the drain terminals of the first and second switches (M1, M2) connected

상기 제1 컨버터의 플라이백 변압기의 2차측은 각각 독립된 정류회로가 제공된다.The secondary side of the flyback transformer of the first converter is provided with an independent rectifying circuit, respectively.

상기 제2 컨버터의 플라이백 변압기의 2차측 출력은 공통 커패시터에 병렬 연결된다.The secondary output of the flyback transformer of the second converter is connected in parallel to a common capacitor.

상기 제2 컨버터는 입력전원의 (+) 단자와 연결된 2개의 플라이백 변압기, 상기 플라이백 변압기의 1차측과 연결된 제2 스위치(M2)로 구성될 수 있다.The second converter may include two flyback transformers connected to the (+) terminal of the input power source, and a second switch (M2) connected to the primary side of the flyback transformer.

상기 입력전원과 플라이백 변압기의 1차측 사이에 연결되어 상기 제1, 제2 스위치(M1, M2)에 인가되는 전압서지를 제한하는 클램프(clamp)를 더 포함할 수 있다.It is connected between the input power and the primary side of the flyback transformer may further include a clamp (clamp) for limiting the voltage surge applied to the first and second switches (M1, M2).

이상과 같은 본 발명의 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치에 따르면, 종래와 같이 다출력 변압기 대신 더 크기가 작은 플라이백 변압기를 스위치 소자(MOSFET)에 병렬 연결하는 구조를 제안하고 있다. According to the power supply device for the gate driver of the three-phase inverter of the present invention as described above, a structure in which a smaller flyback transformer is connected to a switch element (MOSFET) in parallel instead of a multi-output transformer as in the prior art is proposed.

따라서 종래 3상 인버터에 적용된 전원장치보다 더 작은 사이즈로 전원장치를 구현할 수 있어, 3상 인버터의 전력밀도를 향상시킬 수 있음은 물론, 사이즈로 인해 종래에는 사용할 수 없었던 다양한 응용분야에 용이하게 적용할 수 있는 효과를 기재할 수 있다. Therefore, it is possible to implement a power supply device with a smaller size than the power supply device applied to the conventional three-phase inverter, so that the power density of the three-phase inverter can be improved. Possible effects can be described.

도 1은 일반적인 3상 인터버의 구성도
도 2는 도 1의 3상 인버터용 전원장치의 구성도
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치의 회로 구성도
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치의 회로 구성도
도 5는 본 발명의 전원장치를 구성하는 제1 컨버터의 동작 파형도
도 6은 본 발명의 전원장치를 구성하는 제2 컨버터의 동작 파형도1 is a block diagram of a typical three-phase inverter;
2 is a block diagram of a power supply device for a three-phase inverter of FIG. 1;
3 is a circuit configuration diagram of a power supply device for a gate driver of a three-phase inverter according to the first embodiment of the present invention;
4 is a circuit configuration diagram of a power supply device for a gate driver of a three-phase inverter according to a second embodiment of the present invention;
5 is an operation waveform diagram of the first converter constituting the power supply device of the present invention;
6 is an operation waveform diagram of a second converter constituting the power supply device of the present invention;

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Objects and effects of the present invention, and technical configurations for achieving them will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.And, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. Only the present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is complete, and to completely inform those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the scope of the invention, the present invention is defined by the scope of the claims will only be Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.

이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치의 회로 구성도이다. 이에 도시한 바와 같이 전원장치(100)는 제1 컨버터(110)와 제2 컨버터(130)를 포함한다. 제1 컨버터(110)와 제2 컨버터(130)는 플라이 백 컨버터(Flyback Converter)가 사용된다. 3 is a circuit configuration diagram of a power supply device for a gate driver of a three-phase inverter according to the first embodiment of the present invention. As shown in this figure, the power supply device 100 includes a first converter 110 and a second converter 130 . The first converter 110 and the second converter 130 is a flyback converter (Flyback Converter) is used.

제1 컨버터(110)는 3상 인버터의 상부 3개 스위치에 대한 게이트 구동기용 플라이 백 컨버터일 수 있으며, 이러한 제1 컨버터(110)는 제1 스위치(M1)와 3개의 플라이백 변압기(Flyback Transformer)(T1, T2, T3)를 포함하여 구성된다. 실시 예에서 상기 제1 스위치(M1)는 MOSFET 스위치가 사용되며, 소스 단자는 접지되며 드레인 단자는 플라이백 변압기(T1, T2, T3)의 1차측 단자와 연결된다.The first converter 110 may be a flyback converter for a gate driver for the upper three switches of the three-phase inverter, such a first converter 110 is a first switch (M1) and three flyback transformers (Flyback Transformer) ) (T1, T2, T3). In the embodiment, the first switch (M1) is a MOSFET switch is used, the source terminal is grounded, the drain terminal is connected to the primary terminal of the flyback transformer (T1, T2, T3).

상기 플라이백 변압기들(T1, T2, T3) 각각은 하나의 1차측 권선과 양극성 출력을 위한 2개의 2차측 권선으로 구성되며, 소정 비율로 권선된다. 또한 플라이백 변압기들(T1, T2, T3)의 상기 1차측 권선은 서로 병렬 연결되는 구조이며, 각각의 1차측 권선은 입력전원의 플러스(+) 단자와 제1 스위치(M1)의 드레인 단자에 연결된다. Each of the flyback transformers (T1, T2, T3) is composed of one primary winding and two secondary windings for a bipolar output, and is wound at a predetermined ratio. In addition, the primary winding of the flyback transformers (T1, T2, T3) has a structure that is connected in parallel with each other, and each primary winding is connected to the positive (+) terminal of the input power and the drain terminal of the first switch (M1). connected

그리고 상기 플라이백 변압기들(T1, T2, T3)의 2차측은 각각 다이오드 및 커패시터(C1, C2, C3, C4, C5, C6)로 구성된 독립적인 정류회로를 사용함으로써, 서로 절연된 3개의 양극성 전압(V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH)을 출력한다. And the secondary side of the flyback transformers (T1, T2, T3) by using an independent rectifier circuit consisting of diodes and capacitors (C1, C2, C3, C4, C5, C6), respectively, three polarities insulated from each other Output voltages (V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH).

한편 상기 제2 컨버터(130)는 상기 3상 인버터의 하부 3개 스위치에 대한 게이트 구동기용 플라이 백 컨버터일 수 있다. 상기 제1 컨버터(110)와 구성이 동일하다. 즉 제2 스위치(M2)인 MOSFET 스위치와 3개의 플라이백 변압기(Flyback Transformer)(T4, T5, T6)를 포함하고 있다. 제2 스위치(M2)의 소스 단자는 접지 상태, 드레인 단자는 플라이백 변압기(T4, T5, T6)의 1차측 단자와 연결된다.Meanwhile, the second converter 130 may be a flyback converter for a gate driver for the lower three switches of the three-phase inverter. The configuration is the same as that of the first converter 110 . That is, the second switch M2 includes a MOSFET switch and three flyback transformers T4, T5, and T6. The source terminal of the second switch (M2) is a ground state, the drain terminal is connected to the primary terminal of the flyback transformer (T4, T5, T6).

그리고 상기 플라이백 변압기들(T4, T5, T6) 각각은 병렬로 연결된 1차측과 2개의 2차측으로 구성된다. 1차측은 입력전원의 (+) 단자와 상기 제2 스위치(M2)의 드레인 단자에 연결된다. 그리고 각각의 2차측은 다이오드 및 커패시터(C7, C8, C9, C10, C11, C12)로 구성된 각각의 정류회로를 거쳐 출력이 각 커패시터(C7, C8, C9, C10, C11, C12)에 병렬로 연결된다. 제2 컨버터(130)의 2차측은 하나의 전압(V+L/V-L)을 출력한다.And each of the flyback transformers (T4, T5, T6) is composed of a primary side and two secondary side connected in parallel. The primary side is connected to the (+) terminal of the input power and the drain terminal of the second switch M2. And each secondary side passes through each rectifier circuit composed of a diode and capacitors (C7, C8, C9, C10, C11, C12), and the output is parallel to each capacitor (C7, C8, C9, C10, C11, C12) connected The secondary side of the second converter 130 outputs one voltage (V+L/V-L).

본 발명에 따르면 상기 제1 컨버터(110)와 제2 컨버터(130)의 출력전압은 PWM(Pulse width modulation) 방식으로 제어될 수 있고, 상기 출력전압에 대한 정보는 플라이백 변압기(T1 ~ T6)의 1차측 단자전압 또는 2차측 전압을 피드백하여 제공받게 된다. 또 상기 플라이백 변압기(T1 ~ T6)의 2차측의 각 출력전압은 2차측 권선 사이의 교차 안정(Cross regulation) 특성에 의하여 일정 오차 범위 내에서 제어되게 된다. 또 상기 제1 컨버터(110)와 제2 컨버터(130)는 부하에 따라 효율을 향상시키기 위하여 다양한 모드가 사용될 수 있다. 예를 들면 버스트 모드(burst mode), 불연속 전류모드(Discontinuous Conduction Mode: DCM), 연속 전류 모드(Continuous Conduction Mode: CCM), QR(Quasi-Resonant Mode) 등을 말할 수 있다.According to the present invention, the output voltages of the first converter 110 and the second converter 130 may be controlled in a pulse width modulation (PWM) method, and the information on the output voltage is a flyback transformer (T1 to T6). It is provided by feeding back the primary terminal voltage or secondary side voltage of In addition, each output voltage of the secondary side of the flyback transformer (T1 ~ T6) is controlled within a certain error range by the cross-stable (Cross regulation) characteristic between the secondary winding. In addition, various modes may be used for the first converter 110 and the second converter 130 to improve efficiency according to a load. For example, a burst mode, a discontinuous current mode (DCM), a continuous current mode (CCM), and a quasi-resonant mode (QR) may be used.

그리고 본 발명의 전원장치(100)는 도 3에서 보듯이 클램프(clamp)(120, 140)를 더 포함할 수 있다. 클램프(120, 140)는 제1 컨버터(110) 및 제2 컨버터(140) 모두에 설치되며, 입력전원의 (+) 단자와 플라이백 변압기(T1 ~ T6)의 1차측에 연결된다. 이에 따라 클램프(120,140)는 상기 제1, 제2 스위치(M1, M2)에 인가되는 전압 서지(surge) 현상을 제한하게 된다. And the power supply device 100 of the present invention may further include clamps (clamps) (120, 140) as shown in FIG. Clamps 120 and 140 are installed in both the first converter 110 and the second converter 140, and are connected to the (+) terminal of the input power and the primary side of the flyback transformer (T1 ~ T6). Accordingly, the clamps 120 and 140 limit the voltage surge applied to the first and second switches M1 and M2.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 전원장치(100)는 다음과 같이 설계할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제1 컨버터(110) 및 제2 컨버터(130)로 구성하며, 전체적으로 6개의 플라이백 변압기(T1 ~ T6)로 구성된다. 그리고 입력전압은 직류 28V, 각 출력전압은 +15V/-4.8V이다. 또 각 플라이백 변압기(T1 ~ T6)의 자화 인덕턴스는 70uH, 누설 인덕턴스는 1uH이며, 권선비는 25:25:8이다. 플라이백 컨버터(T1 ~ T6)의 2차측에 구비된 출력 커패시터 C1, C3, C5, C7, C9, C11의 값은 10uF이고, C2, C4, C6, C8, C10, C12의 값은 22uF이다. 스위칭 주파수는 200kHz, 버스트 모드와 QR 모드를 같이 사용하여 제어할 경우 스위칭 주파수의 범위는 14kHz ~ 350kHz 범위에서 동작한다.The power supply device 100 according to an embodiment of the present invention can be designed as follows. As described above, it consists of the first converter 110 and the second converter 130, and consists of six flyback transformers (T1 ~ T6) as a whole. And the input voltage is DC 28V, and each output voltage is +15V/-4.8V. In addition, each flyback transformer (T1 ~ T6) has a magnetizing inductance of 70uH and a leakage inductance of 1uH, and the turns ratio is 25:25:8. The values of the output capacitors C1, C3, C5, C7, C9, and C11 provided on the secondary side of the flyback converters T1 to T6 are 10uF, and the values of C2, C4, C6, C8, C10, and C12 are 22uF. The switching frequency is 200 kHz, and when controlling using both burst mode and QR mode, the switching frequency range operates in the range of 14 kHz to 350 kHz.

한편 본 발명은 제2 컨버터(130)의 구조를 변형할 수 있다. 즉, 전원장치(100)의 제2 컨버터(130)는 제1 컨버터(110)와 다르게 하나의 양극성 전압만을 출력하는 구조를 가지기 때문에 게이트 구동기의 소모 전력에 따라 2개의 플라이백 변압기만을 가지는 구조로 구현할 수 있다. 이는 도 4에 도시하였다. Meanwhile, in the present invention, the structure of the second converter 130 may be modified. That is, since the second converter 130 of the power supply 100 has a structure that outputs only one positive voltage unlike the first converter 110, it has a structure having only two flyback transformers according to the power consumption of the gate driver. can be implemented This is shown in FIG. 4 .

도 4는 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치 중 제2 컨버터의 회로 구성도이다. 상기한 제1 실시 예와 비교하면 제2 컨버터(130)에 마련된 플라이백 컨버터가 T4, T5의 2개로 구성되는 것만 상이할 뿐 나머지 구성들은 모두 동일하다. 이와 같이 구성하더라도 4개의 절연된 전원(V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH, V+L/V-L)을 공급할 수 있다.4 is a circuit configuration diagram of a second converter of a power supply device for a gate driver of a three-phase inverter. Compared with the first embodiment described above, the flyback converter provided in the second converter 130 is different only in that it consists of two of T4 and T5, and all other configurations are the same. Even with this configuration, four isolated power sources (V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH, V+L/V-L) can be supplied.

도 5는 본 발명의 전원장치를 구성하는 제1 컨버터(110)의 동작 파형도, 도 6은 본 발명의 전원장치를 구성하는 제2 컨버터(130)의 동작 파형도이다. 도 5와 같이 제1 컨버터(110)는 3개의 양극성 전압인 V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH를 출력하며, 도 6과 같이 제2 컨버터(130)는 1개의 양극성 전압인 V+L/V-L을 출력함을 알 수 있다. 5 is an operation waveform diagram of the first converter 110 constituting the power supply device of the present invention, and FIG. 6 is an operation waveform diagram of the second converter 130 constituting the power supply device of the present invention. As shown in FIG. 5 , the first converter 110 outputs three bipolar voltages V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, and V+WH/V-WH, and as shown in FIG. 6 , the second converter It can be seen that 130 outputs one positive voltage, V+L/V-L.

이와 같이 본 발명은 일반적인 다 출력 변압기 대신 크기가 더 작은 복수 개의 플라이백 변압기를 스위치소자에 병렬 연결하는 구성으로, 3상 인터버의 게이트 구동을 위해 필요한 4개의 독립적인 절연된 전원을 제공하고 있음을 알 수 있다.As described above, the present invention is a configuration in which a plurality of smaller flyback transformers are connected in parallel to a switch element instead of a general multi-output transformer, and four independent insulated power sources required for gate driving of a three-phase inverter are provided. can be known

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although described with reference to the illustrated embodiments of the present invention as described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can use various functions without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent that modifications, variations and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치
110: 제1 컨버터
130: 제2 컨버터
120, 140: 클램프(Clamp)
M1, M2: 제1, 제2 스위치100: Power supply for gate driver of 3-phase inverter
110: first converter
130: second converter
120, 140: Clamp
M1, M2: first, second switch

Claims (7)

입력전원과, 상기 입력전원의 (+) 단자와 연결된 3개의 플라이백 변압기, 상기 플라이백 변압기의 1차측과 연결된 제1 스위치(M1)를 포함하는 제1 컨버터; 및
상기 입력전원의 (+) 단자와 연결된 3개의 플라이백 변압기, 상기 플라이백 변압기의 1차측과 연결된 제2 스위치(M2)를 포함하는 제2 컨버터를 포함하며,
상기 제1 컨버터는 서로 절연된 3개의 양극성 전압(V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH)을 출력하고, 상기 제2 컨버터는 1개의 양극성 전압(V+L/V-L)을 출력하는 것을 특징으로 하는 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치. A first converter comprising an input power, three flyback transformers connected to the (+) terminal of the input power, and a first switch (M1) connected to the primary side of the flyback transformer; and
A second converter comprising three flyback transformers connected to the (+) terminal of the input power, and a second switch (M2) connected to the primary side of the flyback transformer,
The first converter outputs three bipolar voltages (V+UH/V-UH, V+VH/V-VH, V+WH/V-WH) insulated from each other, and the second converter outputs one bipolar voltage A power supply for a gate driver of a three-phase inverter, characterized in that it outputs (V+L/VL). 제 1 항에 있어서,
상기 제1, 제2 컨버터는 플라이백 컨버터이며,
상기 제1 컨버터는 3상 인버터의 상부 3개 스위치에 대한 게이트 구동기용 플라이백 컨버터이고,
상기 제2 컨버터는 3상 인버터의 하부 3개 스위치에 대한 게이트 구동기용 플라이백 컨버터인 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치. The method of claim 1,
The first and second converters are flyback converters,
The first converter is a flyback converter for the gate driver for the upper three switches of the three-phase inverter,
The second converter is a power supply device for a gate driver of a three-phase inverter, which is a flyback converter for a gate driver for the lower three switches of the three-phase inverter. 제 1 항에 있어서,
상기 플라이백 변압기는,
하나의 1차측 권선; 양극성 출력을 위한 2개의 2차측 권선을 포함하며,
상기 플라이백 변압기의 1차측은 병렬로 연결되고 상기 입력전원의 (+) 단자 및 상기 제1, 제2 스위치(M1, M2)의 드레인 단자에 연결되는 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치. The method of claim 1,
The flyback transformer is
one primary winding; Includes two secondary windings for bipolar output;
The primary side of the flyback transformer is connected in parallel and connected to the (+) terminal of the input power and the drain terminals of the first and second switches (M1, M2). 제 1 항에 있어서,
상기 제1 컨버터의 플라이백 변압기의 2차측은 각각 독립된 정류회로가 제공되는 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치. The method of claim 1,
The secondary side of the flyback transformer of the first converter is a power supply device for a gate driver of a three-phase inverter that is provided with an independent rectifying circuit, respectively. 제 1 항에 있어서,
상기 제2 컨버터의 플라이백 변압기의 2차측 출력은 공통 커패시터에 병렬 연결되는 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치. The method of claim 1,
The secondary-side output of the flyback transformer of the second converter is a power supply for a gate driver of a three-phase inverter connected in parallel to a common capacitor. 제 1 항에 있어서,
상기 제2 컨버터는,
입력전원의 (+) 단자와 연결된 2개의 플라이백 변압기; 및
상기 플라이백 변압기의 1차측과 연결된 제2 스위치(M2)로 구성되는 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치. The method of claim 1,
The second converter is
2 flyback transformers connected to the (+) terminal of the input power; and
A power supply for a gate driver of a three-phase inverter consisting of a second switch (M2) connected to the primary side of the flyback transformer. 제 1 항에 있어서,
상기 입력전원과 플라이백 변압기의 1차측 사이에 연결되어 상기 제1, 제2 스위치(M1, M2)에 인가되는 전압서지를 제한하는 클램프(clamp)를 더 포함하여 구성되는 3상 인버터의 게이트 구동기용 전원장치. The method of claim 1,
Gate driving of a three-phase inverter which is connected between the input power and the primary side of the flyback transformer and further includes a clamp for limiting a voltage surge applied to the first and second switches M1 and M2 power supply for the machine.
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