WO2017018811A1 - 모터 드라이버의 반사파 노이즈 제거를 위한 임피던스 매칭 장치 - Google Patents

모터 드라이버의 반사파 노이즈 제거를 위한 임피던스 매칭 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2017018811A1
WO2017018811A1 PCT/KR2016/008249 KR2016008249W WO2017018811A1 WO 2017018811 A1 WO2017018811 A1 WO 2017018811A1 KR 2016008249 W KR2016008249 W KR 2016008249W WO 2017018811 A1 WO2017018811 A1 WO 2017018811A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
impedance
impedance matching
motor
driver
matching device
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/008249
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이병상
손홍엽
Original Assignee
주식회사 레보텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 레보텍 filed Critical 주식회사 레보텍
Publication of WO2017018811A1 publication Critical patent/WO2017018811A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/02—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for suppression of electromagnetic interference
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks

Definitions

  • the present invention relates to an impedance matching device, and more particularly, to an impedance matching device capable of minimizing electromagnetic noise in a motor driver.
  • Electromagnetic noise generated from the inverter of the motor driver affects the surrounding electronic devices and causes a disturbance in the performance of the electronic devices. Moreover, in automobiles, it is possible to anticipate damage to human life and property due to malfunction of electronic equipment unless the electromagnetic noise generated from the inverter of the motor driver is suppressed. For example, a sudden start of a vehicle is known as a representative case due to malfunction of the electronic device. For this reason, the inverter of the motor driver should mainly reduce the electromagnetic noise (especially the electromagnetic noise of the radio frequency band) due to the high-speed switching operation of the power switching semiconductor element to prevent malfunction of the electronic device due to electromagnetic interference.
  • each switching is based on a capacitor forming an X-cap connected to both ends of a power source.
  • An RC snubber circuit is inserted into the device to reduce the frequency of the radio frequency band.
  • the snubber circuit is configured in such a manner that the drain and the source are connected in parallel to the rear ends of the pair of switching elements constituting the inverter.
  • conventional off-chip elements are attached to the rear end of the motor driver.
  • the use of such off-chip elements not only incurs additional costs, but also inconvenient that a separate installation space must be provided.
  • a filter composed of R-C elements such as a conventional snubber circuit, deteriorates filtering performance for a high frequency signal.
  • the present invention provides an impedance matching device inserted into the motor driver in the form of a one chip.
  • the present invention provides an impedance matching device that can improve filtering performance in a high frequency signal of a motor driver.
  • the present invention provides an impedance matching device.
  • a control unit for generating a gate control signal with a pulse width modulation signal PWM required for driving a motor;
  • a gate driver for amplifying the gate control signal and outputting a pair of driver signals;
  • an inverter configured to drive the motor by generating a driving voltage from an output connection point while the driving transistors are selectively switched as the driver signal is applied, the input terminal being connected to the gate driver and being connected to the inverter.
  • the output terminal is connected and designed as the motor driver and the one chip, and the signal source impedance corresponding to the gate driver and the load impedance corresponding to the inverter and the motor are matched.
  • Impedance matching device is designed in the form of a motor driver and a one chip, there is no need for a separate off-chip device can use the cost and space efficiently.
  • the impedance matching device of the present invention has the advantage that the high frequency can be processed through the design according to the wavelength, since the pattern of the microstrip lines, as well as the lumped element, changes to L and C.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a motor driver to which an impedance matching device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is an exemplary diagram of a motor driver to which an impedance matching device according to the present invention is applied.
  • 3A to 3E are exemplary diagrams of an impedance matching circuit constructed using a lumped element.
  • 4A is an exemplary diagram of an impedance matching circuit using a quarterwave transformer.
  • 4B is an exemplary diagram of an impedance matching circuit using a power combiner.
  • 5A to 5D are exemplary views of an impedance matching device using a coupler according to the present invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a motor driver to which an impedance matching device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the motor driver includes a controller 10, a driver 20, and an inverter 30 to apply a driving voltage to the motor 40.
  • the impedance matching device 100 is inserted between the gate driver 20 and the inverter 30 to remove the reflected wave noise generated by the inverter 30.
  • the controller 10 generates the gate control signals HIN and LIN with the pulse width modulation signal PWM required for driving the motor.
  • the gate driver 20 outputs the gate control signals HIN and LIN output from the controller 10 to drive the upper and lower driver transistors 41 and 42 constituting the inverter 30. Convert to (HO, LO) and output.
  • the inverter 30 has an upper drive transistor (Q1) 31 and a lower drive transistor (Q2) 32 so that the upper drive transistors form an output circuit connected to the motor 40 between the power supply VDD and ground, respectively.
  • the sources of (Q1) 21 are respectively connected to the drains of the lower drive transistors (Q2) 32, and an output signal to the motor 40 is generated from the connection point.
  • the driving transistors Q1 and Q2 are formed of n-type power MOS FETs operating as switching elements, and the driving transistors are generated from the motor 40 at the turn-off between the drain and the source of the driving transistors Q1 and Q2. Diodes D1 and D2 for freewheeling the counter electromotive force are connected in the reverse direction.
  • resistors R1 and R2 connected between the gate and the source of the driving transistors Q1 and Q2 are high capacitance resistors to prevent the FET from malfunctioning due to the charge charged in the parasitic capacitor formed between the gate and the source of the FET. To discharge the charge charged in the parasitic capacitor.
  • resistors R1 and R2 may be omitted.
  • the impedance matching device 100 removes the reflected wave of the signal when transmitting the signal.
  • the impedance matching device 100 is designed to be positioned in front of the inverter 30.
  • the impedance matching part 100 is configured to configure the impedance and the load impedance ZL of the driver 20 constituting the signal source impedance Zin. It is designed to match the impedance of the inverter 30 and the motor 40.
  • the impedance matching unit 100 includes an upper filter 110 inserted between the gate driver 20 and the upper driving transistor 31 and a lower filter 120 inserted between the gate driver and the lower driving transistor 32. It includes.
  • the load impedance ZL may be obtained through information provided by a manufacturer as an impedance value of the driving transistors 31 and 32 and an impedance value of the motor 40, or may be measured by an LCR meter.
  • the signal source impedance Zin may be obtained through information provided by a manufacturer as a gate driver output value, or may be obtained by measurement. Then, the reflection coefficient in Equation 1 below using the input terminal impedance Zin and the output terminal impedance ZL obtained as described above Select the matching impedance (Zo) so that) is close to zero. At this time, the matching impedance Zo is selected in consideration of the maximum error of 10%.
  • an impedance matching circuit is designed accordingly.
  • the upper filter 110 and the lower filter 120 which are matching circuits included in the impedance matching device 100, may be configured as matching circuits designed in the same manner, or may be configured as matching circuits designed in different ways.
  • Such an impedance matching circuit is designed using a capacitor and an inductor as a lumped element, or at high frequency, a microstrip line pattern is changed to L and C so that a design according to a wavelength is possible.
  • Examples of matching circuits connected to the input / output terminals A, B, and C of the upper filter 110 and the lower filter 120 shown in FIG. 2 by these various design schemes are shown in FIGS. 3A to 5C below. Is shown.
  • 3A to 3E are exemplary diagrams of an impedance matching circuit constructed using a lumped element.
  • inductance or capacitance is connected in an L shape.
  • the topology of the L-type network is determined by which of the two concentrators is grounded.
  • the value of the two concentrators used is a design variable. Therefore, in the present invention, the values of the two lumped elements are determined according to the above-described matching impedance.
  • 4A is an exemplary diagram of an impedance matching circuit using a quarterwave transformer.
  • an impedance matching circuit using a quarterwave transformer inserts a 1 / 4-wavelength intermediate impedance between two impedance stages.
  • a power divider divides the ultra-high frequency signals output from the signal source into several required portions at a constant rate.
  • a power combiner combines and outputs ultra-high frequency signals output from multiple signal sources or amplifiers.
  • An example of such a power divider / synthesizer is the N-way Wilkinson power divider proposed by Wilkinson, where N is an integer greater than one.
  • the basic configuration of the N-way Wilkinson power divider has an input port for inputting at least one high frequency signal and one or more output ports for distributing and outputting the high frequency signal inputted to the input port.
  • Such a configuration can be manufactured in various forms, but may be composed of a micro strip line or a strip substrate.
  • 4B is an exemplary diagram of an impedance matching circuit using a power combiner.
  • the maximum output power capacity may be increased by using two PAs in parallel. This is called the balanced amplifier structure. To do this, you need a device that divides the input signal correctly in two directions, amplifies each one, and then combines each amplified signal into one path: dividers and combiners. 4B shows an example in which the divider and combiner are configured in the form of the Lange Coupler shown in FIG.
  • 5A to 5D are exemplary diagrams of an impedance matching circuit using a coupler.
  • the most basic and type coupler is a coupled line coupler.
  • a coupler in which two lines are placed close together and the coupling amount is controlled by the distance and length of the line is a transmission line type such as a microstrip or stripline. Is easily implemented.
  • the characteristics of the coupling itself can be varied in the form of a coaxial line. It consists of three ports: one input port, a through port through which it is passed almost as it is, and a coupled out port that extracts some of the power that is passed through, and is not intended for power distribution. Mainly used for extraction / detection.
  • the other part of the port is an isolation port, which is terminated by resistive grounding according to the line impedance (typically 50 ohms), and is not actually used for input / output. Although the power is not transmitted to this isolation port due to its structure, the leakage power transmitted to the bay is reflected and consumed by heat to prevent it from returning.
  • This isolation port is used for power stabilization in several couplers. do.
  • a Quadrauture Hybrid (Branch Line) coupler is used, which is a representative transmission line (microstrip / stripline) coupler using direct coupling through branch lines.
  • the two outputs each have half and half power, or -3dB coupler, which distributes the input power evenly.
  • the two even output signals have a phase difference of 90 degrees.
  • a ring hybrid coupler (rat race) is illustrated in which distributed signal power has a phase difference of 180 degrees. It can be implemented in the form of microstrip and stripline.
  • a Lange Coupler which is a coupler used in high frequency MMIC, mainly in the form of a microstrip. Although it is a power distribution coupler considering the wavelength relationship, it is smaller in size than other couplers because the lines are bent around. Therefore, it is easy to mount inside the ultra-high frequency semiconductor of more than a dozen GHz, it can be used for power distribution of the balanced amplifier / mixer on the millimeter wave MMIC chip.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 모터 드라이버로, 모터 구동에 필요한 펄스폭변조 신호(PWM)로 게이트 제어 신호를 발생하는 제어부; 상기 게이트 제어신호를 증폭하여 한쌍의 드라이버 신호를 출력하는 게이트 드라이버; 및 상기 드라이버 신호가 인가됨에 따라 구동 트랜지스터들이 선택적으로 스위칭되면서 출력 접속점으로부터 구동전압을 발생하여 상기 모터를 구동시키는 인버터;를 포함하되, 상기 게이트 드라이버와 상기 인버터 사이에 반사파를 제거하는 임피던스 매칭 장치가 삽입된 형태로 설계된다.

Description

모터 드라이버의 반사파 노이즈 제거를 위한 임피던스 매칭 장치
본 발명은 임피던스 매칭 장치에 관한 것으로, 특히 모터 드라이버에서의 전자파 노이즈를 최소화할 수 있는 임피던스 매칭 장치에 관한 것이다.
모터 드라이버의 인버터로부터 발생된 전자파 노이즈는 주변 전자기기에 영향을 미쳐 전자기기의 성능에 장애를 유발하는 원인이 된다. 더욱이, 자동차에서는 모터 드라이버의 인버터로부터 발생된 전자파 노이즈를 억제하지 않을 경우에 전자기기의 오작동으로 인한 인명 및 재산상의 피해를 예상할 수 있다. 예컨대, 자동차의 급발진 현상은 전자기기의 오동작으로 인한 대표적인 사례로 알려져 있다. 이와 같은 이유로, 모터 드라이버의 인버터는 전력 스위칭 반도체 소자의 고속 스위칭 동작에 따른 전자파 노이즈(특히, 라디오 주파수 대역의 전자파 노이즈)를 중점적으로 감소시켜 전자파 간섭에 의한 전자 장치의 오작동을 방지하여야 한다.
이에 따라, 종래에는 모터 드라이버에서 인버터로부터 발생되는 라디오 주파수 대역(특히, AM 및 FM주파수 대역)의 전자파 노이즈를 집중적으로 감소시키기 위해, 전원 양단에 연결된 X-cap을 형성하는 캐패시터를 기반으로 각 스위칭소자에 R-C 스너버 회로를 삽입하여 라디오 주파수 대역의 주파수를 감소시킨다.
그런데, 이러한 스너버 회로는 인버터를 구성하는 한 쌍의 스위칭소자들의 후단에 각각의 드레인과 소스 사이에 병렬 접속되는 형태로 구성된다. 즉, 종래에는 모터 드라이버의 후단에 별도의 칩 외부(off-chip)의 소자를 부착하는 형태를 갖는다. 그런데, 이러한 칩 외부(off-chip)의 소자의 사용으로 인해 별도의 비용이 발생될 뿐만 아니라, 별도의 설치 공간이 마련되어야 한다는 불편함이 있다.
또한, 종래의 스너버 회로와 같이 R-C 소자들로 구성되는 필터는 고주파 신호에 대해서는 필터링 성능이 저하된다.
본 발명은 모터 드라이버에 원칩 형태로 삽입되는 임피던스 매칭 장치를 제공한다.
본 발명은 모터 드라이버의 고주파 신호에서 필터링 성능을 향상시킬 수 있는 임피던스 매칭 장치를 제공한다.
본 발명은 임피던스 매칭 장치.모터 구동에 필요한 펄스폭변조 신호(PWM)로 게이트 제어 신호를 발생하는 제어부; 상기 게이트 제어신호를 증폭하여 한 쌍의 드라이버 신호를 출력하는 게이트 드라이버; 및 상기 드라이버 신호가 인가됨에 따라 구동 트랜지스터들이 선택적으로 스위칭되면서 출력 접속점으로부터 구동전압을 발생하여 상기 모터를 구동시키는 인버터;를 포함하는 모터 드라이버에서, 상기 게이트 드라이버에 그 입력단이 연결되고, 상기 인버터에 그 출력단이 연결되어 상기 모터 드라이버와 원칩으로 설계되되, 상기 게이트 드라이버에 해당하는 신호원 임피던스와 상기 인버터 및 모터에 해당하는 부하 임피던스가 매칭되도록 설계됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 임피던스 매칭 장치는 모터 드라이버와 원칩 형태로 설계되어, 별도의 칩 외부(off-chip)의 소자가 필요없어 비용 및 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 임피던스 매칭 장치는 집중 소자 뿐만 아니라, 마이크로스트립(microstrip) 선로의 패턴이 L과 C로 변하므로 파장에 따른 설계를 통해 고주파를 처리할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 매칭 장치가 적용된 모터 드라이버의 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 임피던스 매칭 장치가 적용된 모터 드라이버의 예시도이다.
도 3a 내지 3e은 집중소자(Lumped Element)를 이용하여 구성된 임피던스 매칭 회로의 예시도이다.
도 4a는 quarterwave transformer를 이용한 임피던스 매칭 회로의 예시도이다.
도 4b는 Power combiner를 이용한 임피던스 매칭 회로의 예시도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 커플러를 이용한 임피던스 매칭 장치의 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 매칭 장치가 적용된 모터 드라이버의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 모터 드라이버는 제어부(10), 드라이버(20) 및 인버터(30)로 구성되어 모터(40)에 구동 전압을 인가한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 인버터(30)에서 발생되는 반사파 노이즈를 제거하기 위해, 게이트 드라이버(20)와 인버터(30) 사이에 임피던스 매칭 장치(100)가 삽입되어 원칩으로 설계되는 특징을 가진다.
제어부(10)는 모터 구동에 필요한 펄스폭 변조 신호(PWM)로 게이트 제어 신호(HIN,LIN)를 발생시킨다.
게이트 드라이버(20)는 제어부(10)로부터 출력되는 게이트 제어신호(HIN,LIN)를 인버터(30)를 구성하는 상측 및 하측 구동트랜지스터들(41, 42)을 구동할 수 있는 상측 및 하측 드라이버 출력(HO,LO)으로 변환하여 출력한다.
인버터(30)는 상측 구동트랜지스터(Q1)(31)와 하측 구동트랜지스터(Q2)(32)가 각각 공급전원(VDD)과 접지 사이에 모터(40)에 접속된 출력회로를 형성하도록 상측 구동트랜지스터(Q1)(21)의 소스가 하측 구동트랜지스터(Q2)(32)의 드레인에 각각 접속되며, 접속점으로부터 모터(40)에 대한 출력신호가 발생된다. 여기서, 구동트랜지스터(Q1, Q2)는 스위칭 소자로서 동작하는 n형 파워 MOS FET로 이루어지며, 구동트랜지스터(Q1, Q2)의 드레인과 소스 사이에는 구동트랜지스터가 턴오프시에 모터(40)로부터 발생된 역기전력을 프리휠링시키기 위한 다이오드(D1, D2)가 역방향으로 접속되어 있다. 또한, 구동트랜지스터(Q1, Q2)의 게이트와 소스 사이에 접속된 저항(R1, R2)은 고용량 저항으로서 FET의 게이트와 소스 사이에 형성되는 기생 캐패시터에 충전된 전하에 의해 FET가 오동작하는 것을 방지하도록 기생 캐패시터에 충전된 전하를 방전시키기 위한 것이다. 이러한 저항(R1, R2)은 생략하는 것도 가능하다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는 임피던스 매칭 장치(100)는 신호를 전송할 때 신호의 반사파를 제거하는 역할을 한다. 인버터(30) 전단에 임피던스 매칭 장치(100)가 위치하도록 설계하는데, 이러한 임피던스 매칭부(100)는 신호원 임피던스(Zin)를 구성하는 드라이버(20)의 임피던스와 부하 임피던스(ZL)를 구성하는 인버터(30) 및 모터(40)의 임피던스를 매칭시키도록 설계된다. 또한, 임피던스 매칭부(100)는 게이트 드라이버(20)와 상측 구동 트랜지스터(31) 사이에 삽입되는 상측 필터(110)와, 게이트 드라이버와 하측 구동 트랜지스터(32) 사이에 삽입되는 하측 필터(120)를 포함한다.
여기서, 부하 임피던스(ZL)는 구동트랜지스터(31, 32)의 임피던스값과 모터(40)의 임피던스값으로 제조 업체에서 제공하는 정보를 통해 획득되거나, LCR 미터에 의해서 측정될 수 있다. 또한, 신호원 임피던스(Zin)는 게이트 드라이버(Driver) 출력값으로 제조 업체에서 제공하는 정보를 통해 획득되거나, 측정에 의해서 획득될 수 있다. 그러면, 전술한 바와 같이 획득된 입력단 임피던스(Zin) 및 출력단 임피던스(ZL)를 이용하여 하기의 <수학식 1>에서의 반사 계수(
Figure PCTKR2016008249-appb-I000001
)가 0에 가깝도록 매칭용 임피던스(Zo)를 선정한다. 이때, 최대 오차 10%를 고려하여 매칭용 임피던스(Zo)가 선정된다.
<수학식 1>
Figure PCTKR2016008249-appb-I000002
임피던스 매칭용 임피던스(Zo)가 선정되면, 그에 따라 임피던스 매칭 회로가 설계된다.
임피던스 매칭 장치(100)에 포함되는 매칭 회로인 상측 필터(110) 및 하측 필터(120)는 동일한 방식으로 설계된 매칭 회로로 구성될 수도 있고, 상이한 방식으로 설계된 매칭 회로로 구성될 수 있다. 이러한 임피던스 매칭 회로는 집중소자(Lumped Element)인 커패시터 및 인덕터를 이용하여 설계되거나, 고주파의 경우 마이크로스트립(microstrip) 선로의 패턴이 L과 C로 변하므로 파장에 따른 설계가 가능하다. 이러한 다양한 설계 방식들에 의해 도 2에 도시된 상측 필터(110) 및 하측 필터(120)의 입/출력 단자들 A, B, C에 연결되는 매칭 회로의 예들이 하기의 도 3a 내지 도 5c에 도시되어 있다.
도 3a 내지 3e은 집중소자(Lumped Element)를 이용하여 구성된 임피던스 매칭 회로의 예시도이다.
도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 인덕턴스 또는 캐패시턴스가 L 형으로 연결되어 있다. 두 개의 집중소자 중 어느 쪽이 접지되는가에 따라 L 형 회로망의 토폴로지(Topology)가 결정된다. 그리고 사용되는 두 집중 소자의 값이 설계변수가 된다. 따라서, 본 발명에서는 전술한 매칭 임피던스에 따라, 두 집중 소자의 값을 결정하게 된다.
도 4a는 quarterwave transformer를 이용한 임피던스 매칭 회로의 예시도이다.
도 4a를 참조하면, quarterwave transformer를 이용한 임피던스 매칭 회로는 두 개의 임피던스단 사이에 1/4파장 길이의 중간적 임피던스를 삽입한다. 전력 분배기(power divider)는 신호원으로부터 출력되는 초고주파 신호를 여러 개의 필요 부분에 일정한 비율로 분배한다. 그리고, 전력합성기(power combiner)는 여러 개의 신호원 또는 증폭기로부터 출력되는 초고주파 신호를 결합하여 출력한다. 이러한 전력분배기/합성기의 일 예로는 '윌킨슨(Wilkinson)'에 의해 제안된 N-웨이 윌킨슨 전력분배기(여기서, N은 1보다 큰 정수)를 들 수 있다. N-웨이 윌킨슨 전력분배기의 기본적인 구성은 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트와, 상기 입력포트로 입력되는 고주파신호를 분배 출력하기 위한 하나 이상의 출력포트를 갖는다. 이러한 구성은 여러 형태로 제작이 가능하나, 마이크로 스트립 라인으로 구성되거나 스트립 기판상에 구성될 수 있다.
도 4b는 Power combiner를 이용한 임피던스 매칭 회로의 예시도이다.
도 4b를 참조하면, PA 두 개를 병렬로 하여 최대 출력전력용량을 늘릴 수 있다. 이를 소위 balanced amplifier 구조라고 한다. 그러기 위해선 입력 신호를 두갈래로 정확히 나누고(divide), 각각 증폭시킨 다음 다시 각각 증폭된 신호를 하나의 경로로 합치는(combine) 소자, 즉 divider와 combiner가 필요하다. 도 4b에서는 divider와 combiner가 후술될 도 5d에 도시된 Lange Coupler의 형태로 구성된 일 예가 도시되어 있다.
도 5a 내지 도 5d는 커플러를 이용한 임피던스 매칭 회로의 예시도이다.
도 5a를 참조하면, Coupled Line Coupler로 가장 기본적이고 형태의 커플러이다, 두 개의 선로가 근접한 채 놓여있고, 그 선로의 간격과 길이에 의해 커플링양이 조절되는 커플러로서 Microstrip이나 Stripline과 같은 전송선로형태로 쉽게 구현된다. 또한, 이러한 커플링 자체의 특성을 이용하여 동축선과 같은 형태로도 가변될 수 있다. 하나의 입력포트(input)가 있고, 그것이 거의 그대로 통과되는 통과(through) 포트, 그리고 그렇게 통과되는 전력의 일부를 추출하는 포트(Coupled out)의 3개 포트로 구성되어 있으며, 전력배분용이 아닌 신호추출/검출용으로 주로 사용된다. 그 중 나머지 한부위의 포트는 격리포트(isolation)로서, 선로임피던스에 맞추어(통상 50옴) 저항 접지시켜 termination을 시켜놓아서 실제로는 입출력용으로 사용하지 않는 포트가 된다. 구조상 이 격리포트로는 전력이 전달되지 않지만, 만에 하나 전달되는 누설 전력이 반사되어 돌아오지 않도록 저항으로 접지시켜 열로 소모시켜 버리는 역할을 하게 되며, 이러한 격리 포트는 여러 커플러에서 전력안정화를 위해 사용한다.
도 5b를 참조하면, Quadrauture Hybrid(Branch Line) 커플러를 사용하는데, branch line을 통한 Direct coupling을 직접 이용한 대표적인 전송선로(microstrip/stripline) 커플러이다. 두 개의 출력은 각각 반반씩의 파워, 즉 -3dB coupler로서 입력 전력을 균등하게 배분하는 기능을 하며, 두 개의 균등한 출력신호는 90도의 위상차를 가진다.
도 5c를 참조하면, Ring Hybrid Coupler(Rat Race)가 도시되어 있는데, 분배되는 신호전력이 180도의 위상차를 가진다. Microstrip과 Stripline의 형태로 구현될 수 있다.
도 5d를 참조하면, Lange Coupler로, 주로 microstrip과 같은 형태로 고주파 MMIC에서 사용되는 커플러이다. 이는 파장관계를 고려한 전력배분용 커플러이면서도, 선로들을 이리저리 구부린 형태라서 다른 커플러에 비해 크기가 작다. 그래서 십여GHz 이상의 초고주파 반도체 내부에 실장이 용이하기 때문에, millimeter wave MMIC 칩상에서 balanced amplifier/Mixer의 전력배분용으로 사용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 모터 구동에 필요한 펄스폭변조 신호(PWM)로 게이트 제어 신호를 발생하는 제어부; 상기 게이트 제어신호를 증폭하여 한 쌍의 드라이버 신호를 출력하는 게이트 드라이버; 및 상기 드라이버 신호가 인가됨에 따라 구동 트랜지스터들이 선택적으로 스위칭되면서 출력 접속점으로부터 구동전압을 발생하여 상기 모터를 구동시키는 인버터;를 포함하는 모터 드라이버에서,
    상기 게이트 드라이버에 그 입력단이 연결되고, 상기 인버터에 그 출력단이 연결되어 상기 모터 드라이버와 원칩으로 설계되되, 상기 게이트 드라이버에 해당하는 신호원 임피던스와 상기 인버터 및 모터에 해당하는 부하 임피던스가 매칭되도록 설계됨을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  2. 제 2항에 있어서,
    상기 부하 임피던스(ZL)는 상기 구동트랜지스터의 임피던스값과 모터의 임피던스값으로 제조 업체에서 제공하는 정보를 통해 획득되거나, LCR 미터에 의해서 측정되고,
    상기 신호원 임피던스(Zin)는 게이트 드라이버 출력값으로 제조 업체에서 제공하는 정보를 통해 획득되거나, 측정에 의해서 획득되고,
    획득된 입력단 임피던스(Zin) 및 출력단 임피던스(ZL)를 이용하여 하기의 <수학식 2>에서의 반사 계수(
    Figure PCTKR2016008249-appb-I000003
    )가 0에 가깝도록 매칭용 임피던스(Zo)를 선정함을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
    <수학식 1>
    Figure PCTKR2016008249-appb-I000004
  3. 제 1항에 있어서,
    집중소자(Lumped Element)인 인덕턴스 또는 캐패시턴스가 L형으로 연결되는 형태로 설계됨을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    quarterwave transformer를 이용하여 설계됨을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 Quadrauture Hybrid, Ring Hybrid Coupler 및 Range Coupler를 포함하는 커플러들 중 하나를 사용하여 설계됨을 특징으로 하는 임피던스 매칭 장치.
PCT/KR2016/008249 2015-07-27 2016-07-27 모터 드라이버의 반사파 노이즈 제거를 위한 임피던스 매칭 장치 WO2017018811A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0106076 2015-07-27
KR1020150106076A KR101731563B1 (ko) 2015-07-27 2015-07-27 모터 드라이버의 반사파 노이즈 제거를 위한 임피던스 매칭 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017018811A1 true WO2017018811A1 (ko) 2017-02-02

Family

ID=57886922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/008249 WO2017018811A1 (ko) 2015-07-27 2016-07-27 모터 드라이버의 반사파 노이즈 제거를 위한 임피던스 매칭 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101731563B1 (ko)
WO (1) WO2017018811A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10411624B2 (en) 2017-08-31 2019-09-10 Abb Schweiz Ag Switching transient damper method and apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11252986A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Sanyo Denki Co Ltd 多重巻き電動機の制御装置
KR100714550B1 (ko) * 2005-12-09 2007-05-07 삼성전기주식회사 전기활성 폴리머 액츄에이터의 구동 장치
US7848122B2 (en) * 2008-04-23 2010-12-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Terminator for reducing differential-mode and common-mode voltage reflections in AC motor drives
JP2011045191A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Denso Corp 電流抑制装置
US20130293047A1 (en) * 2011-02-22 2013-11-07 Keiji Nagasaka Integrated-inverter electric compressor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100895689B1 (ko) * 2007-11-14 2009-04-30 주식회사 플라즈마트 임피던스 매칭 방법 및 이 방법을 위한 전기 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11252986A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Sanyo Denki Co Ltd 多重巻き電動機の制御装置
KR100714550B1 (ko) * 2005-12-09 2007-05-07 삼성전기주식회사 전기활성 폴리머 액츄에이터의 구동 장치
US7848122B2 (en) * 2008-04-23 2010-12-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Terminator for reducing differential-mode and common-mode voltage reflections in AC motor drives
JP2011045191A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Denso Corp 電流抑制装置
US20130293047A1 (en) * 2011-02-22 2013-11-07 Keiji Nagasaka Integrated-inverter electric compressor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10411624B2 (en) 2017-08-31 2019-09-10 Abb Schweiz Ag Switching transient damper method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170013095A (ko) 2017-02-06
KR101731563B1 (ko) 2017-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6721544B1 (en) Duplexer structure for coupling a transmitter and a receiver to a common antenna
US8416032B2 (en) Semiconductor switch, transceiver, transmitter, and receiver
EP3474443B1 (en) Amplifier power combiner with slotline impedance transformer
US9035715B2 (en) Compact broadband impedance transformer
US9503151B2 (en) Implicit switch for switching between receive and transmit modes of antennas
WO2007106443A2 (en) Monolithic integrated transceiver
KR20090060901A (ko) 밀리미터파 대역 제어회로용 스위치 회로
US20210203374A1 (en) Hybrid Coupler Based T/R Switch
EP2564513B1 (en) Rf switches
US7804362B2 (en) Distributed amplifier with negative feedback
US8909169B2 (en) Optimizing isolation and insertion loss of a radio frequency single pole-double-throw switch
JP5689841B2 (ja) 方向性結合型ミキサー回路
US11322817B2 (en) Directional coupler and directional coupler module
WO2017018811A1 (ko) 모터 드라이버의 반사파 노이즈 제거를 위한 임피던스 매칭 장치
US10666231B2 (en) Balun arrangement
CN108141179B (zh) 功率放大器
US10848197B2 (en) Hybrid coupler based T/R switch
CN111384900A (zh) 功率放大电路以及功率放大模块
US11469758B2 (en) High frequency switch
EP2418769B1 (en) Power amplifier for mobile telecommunications
US6737921B2 (en) Distributed amplifier and differential distributed amplifier
EP2530834A1 (en) RF amplifier with open circuit input off-state
KR102304322B1 (ko) 병렬 공진 구조를 이용한 낮은 삽입손실을 가지는 밀리미터파 대역 스위치 구조
US9088061B2 (en) High directivity directional coupler having stages operating over respective frequency ranges and a switch for selecting a desired frequency range
US20150180441A1 (en) Microwave switch and method of manufacturing microwave switch

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16830844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16830844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1