WO2019088354A1 - Insulated gate drive device - Google Patents

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WO2019088354A1
WO2019088354A1 PCT/KR2017/014851 KR2017014851W WO2019088354A1 WO 2019088354 A1 WO2019088354 A1 WO 2019088354A1 KR 2017014851 W KR2017014851 W KR 2017014851W WO 2019088354 A1 WO2019088354 A1 WO 2019088354A1
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gate
semiconductor switching
resistor
signal
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PCT/KR2017/014851
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Korean (ko)
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장성록
김종수
김형석
유찬훈
배정수
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한국전기연구원
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
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    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT

Definitions

  • the present invention relates to an insulated gate drive apparatus, and more particularly, to an insulated gate drive apparatus used in a power supply apparatus for strategic mineral exploration.
  • a pulse power supply optimized for a specific field and a driving circuit thereof have been actively studied.
  • a representative field is a pulsed power source using a strategic mineral resource probe.
  • the present applicant has considered a method of supplying a separate insulated power supply to a gate drive circuit for controlling a semiconductor switching device included in a pulse power supply device and transmitting a driving signal through an optical signal.
  • a pulse power supply device There is a problem in that the circuit for oversizing becomes excessively complicated and thus the cost increases greatly.
  • a problem to be solved by the present invention is to provide an insulated gate drive device capable of driving a power supply device supplying a DC to 8 KHz power source with a relatively simple circuit configuration and low cost so that it can be used for strategic mineral exploration.
  • An insulated gate driving apparatus for driving the gates of a plurality of semiconductor switching elements constituting a full bridge power supply circuit, A gate signal generator; A signal chopper for chopping the gate signal to generate a plurality of pulse signals; A first transformer and a second transformer having a primary side connected to the signal chopper and transferring the plurality of pulse signals to a secondary side; And a plurality of gate drive circuits respectively connected to the plurality of semiconductor switching elements for respectively driving semiconductor switching elements connected thereto according to the pulse voltage signal transmitted from the first transformer or the second transformer, The gate drive circuits connected to the same transformer among the gate drive circuits of the plurality of gate drive circuits alternately turn on and off the semiconductor switching elements by receiving pulse voltage signals of different polarities.
  • the plurality of gate drive circuits may be configured to receive the first pulse voltage signal from the secondary side of the first transformer and to drive the gate of the first semiconductor switching element connected between the first node of the power input stage and the first node of the power output stage A first gate drive circuit;
  • a third gate for driving a gate of a third semiconductor switching element connected between a second node of the power input terminal and a first node of the power output terminal, receiving the pulse voltage signal of the opposite polarity from the first voltage signal from the secondary side of the first transformer, A drive circuit;
  • a second gate drive circuit receiving a second pulse voltage signal from a secondary side of the second transformer and driving a gate of a second semiconductor switching element connected between a first node of the power input stage and a second node of the power output stage;
  • a fourth transistor for driving the gate of the fourth semiconductor switching element connected between the second node of the power input terminal and the second node of the power output terminal, receiving the voltage signal of the opposite polarity from the second pulse voltage signal from the secondary side of the second
  • the gate signal generator adjusts the phase difference between the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer to control the width of the AC pulse output through the power output terminal of the full bridge power supply circuit .
  • the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer may have the same magnitude and pulse width.
  • the gate signal generator may have a polarity opposite to that of the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer so that the DC power is output through the power output terminal of the full- And the like.
  • Each of the plurality of gate drive circuits may further include: a first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer connected thereto to distribute the voltage; A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor; A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between one end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a gate of the semiconductor switching element connected thereto, A first switching element which is turned on when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer to turn on the semiconductor switching element and is turned off when a negative voltage signal is applied; A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between the other end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a source of the semiconductor switching element connected thereto, A second switching element which is turned off when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer and is turned on when a negative voltage signal is applied; And a second capacitor connected between a gate and a source of the semiconductor switching device.
  • Each of the plurality of gate drive circuits may further include a first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer to distribute the voltage; A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor; A first PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to one end of the secondary winding, and a drain connected to a gate of the semiconductor switching element connected to the drain; A second PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to the other end of the secondary winding, and a drain connected to a source of the semiconductor switching element connected to the drain; And a second capacitor coupled between a drain of the first PMOS and a drain of the second PMOS.
  • a power supply apparatus including: a gate signal generator for generating a gate signal; A signal chopper for chopping the gate signal to generate a plurality of pulse signals; A first transformer and a second transformer whose primary side is connected to the signal chopper to transfer the plurality of pulse signals to a secondary side, a plurality of semiconductor switching elements constituting a full bridge circuit, and a plurality of semiconductor switching elements And a plurality of gate drive circuits respectively connected to the first and second transformers and driving the semiconductor switching elements connected to the first and second transformers in accordance with a pulse voltage signal transmitted from the first transformer or the second transformer,
  • the gate drive circuits connected to the same transformer among the circuits receive pulse voltage signals of different polarities and alternately turn on and off the semiconductor switching elements.
  • the plurality of power modules may be connected in series or in parallel, and the first transformer and the second transformer may be included in the power module based on a power input terminal of the full bridge circuit.
  • Gate drive circuits for driving the semiconductor switching elements on one side of the semiconductor switching elements are connected to the secondary side of the first transformer and gate drive circuits for driving the semiconductor switching elements on the other side are connected to the second Can be connected to the vehicle side.
  • the gate signal generator adjusts the phase difference between the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer to control the width of the AC pulse output through the power output terminal of the full bridge power supply circuit .
  • the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer may have the same magnitude and pulse width.
  • the gate signal generator may be configured such that a gate signal to be output to the first transformer and a gate signal to be output to the second transformer have a polarity opposite to that of the gate signal to be output to the second transformer so that DC power is output through a power output terminal of the full bridge circuit Can be generated as a DC signal.
  • Each of the plurality of gate drive circuits may further include: a first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer connected thereto to distribute the voltage; A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor; A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between one end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a gate of the semiconductor switching element connected thereto, A first switching element which is turned on when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer to turn on the semiconductor switching element and is turned off when a negative voltage signal is applied; A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between the other end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a source of the semiconductor switching element connected thereto, A second switching element which is turned off when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer and is turned on when a negative voltage signal is applied; And a second capacitor connected between a gate and a source of the semiconductor switching device.
  • Each of the plurality of gate drive circuits may further include a first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer to distribute the voltage; A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor; A first PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to one end of the secondary winding, and a drain connected to a gate of the semiconductor switching element connected to the drain; A second PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to the other end of the secondary winding, and a drain connected to a source of the semiconductor switching element connected to the drain; And a second capacitor coupled between a drain of the first PMOS and a drain of the second PMOS.
  • a driving signal and a driving power are transmitted to a driving circuit for driving each semiconductor switching device through a transformer.
  • the driving signal is chopped to generate a short pulse width signal It is possible to provide an insulated gate driving apparatus for driving a power supply capable of supplying a DC power of 8 KHz while effectively reducing the size of a transformer by overcoming the limitations of a transformer that can not deliver DC .
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view illustrating a process of operating an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention so as to output a positive DC power in a full bridge power supply circuit.
  • FIG. 3 is a view illustrating a process of operating an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention so as to output negative DC power in a full bridge power supply circuit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a gate drive circuit according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B are views illustrating an example of connecting the full bridge power supply circuit of the present invention in a serial or parallel manner according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the insulated gate driving apparatus of the present invention includes a gate signal generator 10, a signal chopper (not shown)
  • each of the first gate drive circuit 41 to the fourth gate drive circuit 44 is connected so as to correspond to the first semiconductor switching element S1 to the fourth semiconductor switching element S4 constituting the full bridge power supply circuit .
  • the gate signal generator 10 generates a gate signal and outputs the gate signal to a signal chopper 20.
  • the gate signal output from the gate signal generator 10 may be an alternating current pulse signal as shown in FIG. 1 or a direct current signal as shown in FIG. 2 and FIG.
  • the gate signal generator 10 includes a first gate signal for controlling the first semiconductor switching element S1 and the third semiconductor switching element S3, a second semiconductor switching element S2, And simultaneously generates and outputs a second gate signal for controlling the fourth semiconductor switching element S4.
  • the signal chopper 20 chops the gate signals inputted from the gate signal generator 10 in a short time period to generate a plurality of pulse signals as shown in FIGS. 1 to 3, And outputs the pulse signals to the first transformer 31 and the second transformer 32.
  • the signal chopper 20 chops the first gate signal, outputs the first gate signal to the first transformer 31, chops the second gate signal, and outputs the chopped signal to the second transformer 32.
  • the first transformer 31 is connected to the signal chopper 20 on the primary side and the secondary side is connected to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 so that the signal chopper 20 to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 connected to the secondary side.
  • the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 generate a voltage signal having the same magnitude and opposite polarity by the pulse signal applied to the primary side of the first transformer 31, To the secondary side of the first transformer (31).
  • the second transformer 32 is connected to the signal chopper 20 on the primary side and to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 on the secondary side, And receives a plurality of pulse signals from the chopper 20 and transfers them to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 connected to the secondary side.
  • the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 generate a voltage signal having the same magnitude and opposite polarity by the pulse signal applied to the primary side of the second transformer 32, To the secondary side of the second transformer (32).
  • the first to fourth gate drive circuits 41 to 44 are connected to the first to fourth semiconductor switching elements S1 to S4 constituting the full bridge power supply device, And turns on or off the semiconductor switching element connected thereto according to the signal.
  • the first to fourth semiconductor switching elements S1 to S4 are implemented as NMOS FETs, and each of the gate drive circuits 41 to 44 is a semiconductor switching element To the gate and source of the transistor.
  • +1/2 Vdc is applied to the first input node 51 and -1/2 Vdc is applied to the second input node 52, Is input.
  • the power supply unit outputs a voltage between the output-side first node 61 and the output-side second node 62.
  • the first semiconductor switching element S1 is connected between the power input terminal first node 51 and the power output terminal first node 61
  • the third semiconductor switching element S1 S3 are connected between the power input terminal second node 52 and the power output terminal first node 61.
  • the second semiconductor switching element S2 is connected between the first power supply input node 51 and the second power supply output node 62 and the fourth semiconductor switching element S4 is connected to the second power supply input node 52, And the second output node 62 of the power output stage.
  • the gate signal generator 10 includes a first gate signal Vgate1 for outputting to the first transformer 31 to control the semiconductor switching elements S1 and S3 and a second gate signal Vgate2 for controlling the semiconductor switching elements S2 and S4.
  • the two gate signals are generated as AC pulse signals having the same magnitude and pulse width as each other, and the first gate signal Vgate1 and the second gate signal Vgate2
  • the signal chopper 20 generates a plurality of pulse signals by chopping the gate signal for the first transformer 31 and the gate signal for the second transformer 32 in a short time period, Signals to the first transformer 31 and the second transformer 32, respectively. It is a matter of course that the chopping period of the signal chopper 20 can be changed according to a design specification required by the power supply device.
  • the pulse signals outputted from the signal chopper 20 are transmitted to the first gate drive circuit 41 to the fourth gate drive circuit 44 connected to the secondary side through the first transformer 31 and the second transformer 32 .
  • the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 are connected to the core of the first transformer 31 so that a voltage pulse signal having the opposite polarity of the same magnitude is transmitted. .
  • the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 operate in opposite directions, and accordingly, the semiconductor switching elements S1 and S3 are alternately turned on and off.
  • the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 are wound on the core of the second transformer 32 so that a voltage pulse signal having the same magnitude and opposite polarity is transmitted. Accordingly, the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive operate in opposite directions, and accordingly, the semiconductor switching elements S2 and S4 are alternately turned on and off.
  • the voltage pulse transmitted to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 through the first transformer 31 is the same as the time interval T1
  • the element S1 and the third semiconductor switching element S3 maintain the turn-on and turn-off states, respectively.
  • the gate pulse signals input from the signal chopper 20 to the primary side are changed from positive pulses to negative pulses, and accordingly, the secondary side of the second transformer 32
  • the voltage signal received by the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive connected to the second gate drive circuit 42 is also changed to a negative pulse voltage and a positive pulse voltage so that the second semiconductor switching element S2 is turned off,
  • the semiconductor switching element S4 is turned on. Accordingly, the voltage difference between the power source output stage first node 61 and the power source output stage second node 62 becomes + Vdc, and the full bridge power source device outputs the power source pulse having the magnitude of + Vdc (Vout).
  • the gate pulse signals input from the signal chopper 20 to the primary side are changed from positive pulses to negative pulses, and accordingly, the secondary side of the first transformer 31
  • the voltage signal received by the first gate drive circuit 41 and the third gate drive connected to the first gate drive circuit 41 is also changed to a negative pulse voltage and a positive pulse voltage so that the first semiconductor switching element S1 is turned off, The semiconductor switching element S3 is turned on. Accordingly, since there is no voltage difference between the power supply output stage first node 61 and the power output stage second node 62, the full bridge power supply device outputs OV.
  • the voltage signal transmitted through the first transformer 31 is kept equal to the time interval T3, so that the first semiconductor switching device S1 maintains the turn-off state, The switching element S3 maintains the turn-on state.
  • the gate pulse signals input to the primary side in the signal chopper 20 are changed from a negative pulse to a positive pulse, and accordingly, the secondary side of the second transformer 32
  • the voltage signal received by the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 connected to the second semiconductor switching element S2 is also changed to the positive pulse voltage and the negative pulse voltage, And the fourth semiconductor switching element S4 is turned off. Accordingly, the voltage difference between the power source output stage first node 61 and the power source output stage second node 62 becomes -Vdc, and the full bridge power source device outputs the power source pulse having the magnitude of -Vdc (Vout).
  • FIG. 2 is a view illustrating a process of operating an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention so as to output a positive DC power in a full bridge power supply circuit.
  • the gate signal generator 10 in order to continuously output positive DC power from the full bridge power supply circuit, the gate signal generator 10 generates a constant positive DC voltage as the gate signal Vgate1 output to the first transformer 31 And outputs a constant negative DC voltage as the gate signal Vgate2 to be output to the second transformer 32.
  • the signal chopper 20 chops the gate signals inputted from the gate signal generator 10 and outputs the chopped signals to the first transformer 31 and the second transformer 32, respectively. As shown in FIG. 2, the signal chopper 20 continuously outputs positive pulse signals to the first transformer 31 and continuously outputs negative pulse signals to the second transformer 32.
  • the first transformer 31 receives the positive pulses and transfers them to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43.
  • the first gate drive circuit 41 receives the positive voltage pulse
  • the first semiconductor switching element S1 is turned on and the third gate drive circuit 43 receives the negative voltage pulse to turn off the third semiconductor switching element S3.
  • the first transformer 31 receives the negative pulses and transfers them to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 and the second gate drive circuit 42 receives the negative voltage pulses
  • the second semiconductor switching element S2 is turned off and the fourth gate drive circuit 44 receives the positive voltage pulse to turn on the fourth semiconductor switching element S4.
  • FIG. 3 is a view illustrating a process of operating an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention so as to output negative DC power in a full bridge power supply circuit.
  • the gate signal generator 10 in order to continuously output negative DC power from the full bridge power supply circuit, the gate signal generator 10 generates a constant negative DC voltage as the gate signal Vgate1 output to the first transformer 31 And outputs a constant positive DC voltage as the gate signal Vgate2 to be output to the second transformer 32.
  • the signal chopper 20 chops the gate signals inputted from the gate signal generator 10 and outputs the chopped signals to the first transformer 31 and the second transformer 32, respectively. As shown in FIG. 3, the signal chopper 20 continuously outputs negative pulse signals to the first transformer 31 and continuously outputs positive pulse signals to the second transformer 32.
  • the first transformer 31 receives the negative pulses and transfers them to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43.
  • the first gate drive circuit 41 receives the negative voltage pulses
  • the first semiconductor switching element S1 is turned off and the third gate drive circuit 43 receives the positive voltage pulse to turn on the third semiconductor switching element S3.
  • the second transformer 32 receives positive pulses and transfers them to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 which receives a positive voltage pulse
  • the second semiconductor switching element S2 is turned on and the fourth gate drive circuit 44 receives the negative voltage pulse to turn off the fourth semiconductor switching element S4.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of gate drive circuits 41 to 44 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • each of the gate drive circuits 41 to 44 is connected in series to both ends of the secondary winding of the first transformer 31 or the second transformer 32, A first resistor R1 and a second resistor R2 for dividing the first and second resistors R1 and R2, a first capacitor C1 connected in parallel at both ends of the first resistor R1, A first PMOS M1 connected to one end of the secondary side winding and connected to a gate of the semiconductor switching element whose drain is connected to the first PMOS M1, a gate connected to the first resistor R1 and a second resistor R2 A second PMOS M2 connected to the source of the semiconductor switching device having a source connected to the other end of the secondary winding and a drain connected to the drain of the first PMOS M1 and a drain of the second PMOS And a second capacitor C2 connected between the drains of the transistors M2 and M2.
  • a positive voltage pulse is applied through the first transformer 31 or the second transformer 32
  • the current flows from the first resistor R1 to the second resistor R2 and the voltage of the first resistor R1 and the second resistor R2 causes the gate of the second PMOS M2
  • the second PMOS M2 is turned off because a high voltage is applied.
  • the first PMOS (M1) a voltage higher than the gate is applied to the source, which turns on.
  • the first capacitor C1 makes a time delay between the time when the second PMOS M2 is turned off and the time when the first PMOS M1 is turned on. That is, the first PMOS M1 is turned on after the second PMOS M2 is turned off.
  • the gate voltage can be maintained for a predetermined time through the voltage charged in the second capacitor C2.
  • the gate drive circuits 41 to 44 are connected The gate voltage of the semiconductor switching element can be maintained.
  • the second PMOS M2 is turned on and the first PMOS M1 is turned off, thereby turning off the semiconductor switching elements to which the gate drive circuits 41 to 44 are connected.
  • 5A and 5B are views illustrating an example of connecting the full bridge power supply circuit of the present invention in a serial or parallel manner according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the full bridge power supply circuits shown in FIGS. 1 to 3 are each modularized, and the + terminal and the - terminal of each power output terminal are connected and connected in series (see FIG. 5A) Terminals of the output terminal and the terminals of the output terminal can be connected and connected in parallel (see FIG. 5B).
  • the first and second transformers, the plurality of semiconductor switching elements connected in the form of a full bridge, and the plurality of semiconductor switching elements are connected to the first and second transformers, respectively, And a plurality of gate drive circuits for driving the switching elements, respectively.
  • the plurality of power modules may be connected in series or in parallel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

An insulated gate drive device is disclosed. The present invention provides an insulated gate drive device which, in driving a full bridge power supply circuit, transmits a driving signal and driving power to a driving circuit for driving respective semiconductor switching devices through a transformer, wherein the driving signal is chopped so as to repeatedly transmit signals with a short pulse width. As such, it is possible to provide an insulated gate driving device for driving a power supply capable of supplying DC to 8 KHz power while effectively reducing the size of the transformer by overcoming the limitations of transformers which are incapable of transmitting DC.

Description

절연형 게이트 구동 장치Insulated gate drive
본 발명은 절연형 게이트 구동 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전략 광물 탐사를 위한 전원 장치에 이용되는 절연형 게이트 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an insulated gate drive apparatus, and more particularly, to an insulated gate drive apparatus used in a power supply apparatus for strategic mineral exploration.
일반적인 펄스 전원 공급 장치의 다양한 예가 본 발명의 기술 분야에 널리 알려져 있다. 예컨대, 본 발명의 출원인은 한국특허 10-0820171, 10-1444734, 10-1739882 등과 같은 다양한 펄스 전원 장치와 관련된 기술을 공개한 바 있다.Various examples of typical pulsed power supplies are well known in the art. For example, applicants of the present invention have disclosed techniques related to various pulse power devices such as Korean Patents 10-0820171, 10-1444734, 10-1739882, and the like.
최근에는 특정 분야에 최적화된 펄스 전원 장치 및 이의 구동 회로에 대한 연구가 활발하게 진행중이다. 그 중 대표적인 분야가 전략광물자원 탐사용 펄스 전원 장치에 관한 것이다.Recently, a pulse power supply optimized for a specific field and a driving circuit thereof have been actively studied. Among them, a representative field is a pulsed power source using a strategic mineral resource probe.
전략광물자원 탐사용 펄스 전원 장치는 DC ~ 8Khz 의 가변 출력 전원을 공급하는 것이 필요하다. 그런데, 일반적으로 교류 전원을 출력하기 위해서 이용되는 변압기의 경우에는 DC 동작이 불가능한 문제점이 존재한다.Strategy Mineral resource exploitation Pulse power supply needs to supply variable output power of DC ~ 8Khz. However, in general, there is a problem that DC operation can not be performed in the case of a transformer used for outputting AC power.
이에 본 출원인은 펄스 전원 장치에 포함된 반도체 스위칭 소자를 제어하는 게이트 드라이브 회로에 개별적인 절연 전원을 공급하고, 광신호를 통해서 구동 신호를 전달하는 방식을 고려해 보았으나, 이 경우에는 펄스 전원 장치를 구현하기 위한 회로가 과도하게 복잡해지고, 이에 따라서 비용이 크게 증가하는 문제점이 존재하였다.The present applicant has considered a method of supplying a separate insulated power supply to a gate drive circuit for controlling a semiconductor switching device included in a pulse power supply device and transmitting a driving signal through an optical signal. In this case, however, a pulse power supply device There is a problem in that the circuit for oversizing becomes excessively complicated and thus the cost increases greatly.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전략 광물 탐사에 이용될 수 있도록 DC~8KHz 의 전원을 공급하는 전원 장치를 비교적 간단한 회로 구성과 저비용으로 구동할 수 있는 절연형 게이트 구동 장치를 공급하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide an insulated gate drive device capable of driving a power supply device supplying a DC to 8 KHz power source with a relatively simple circuit configuration and low cost so that it can be used for strategic mineral exploration.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치는, 풀 브릿지 전원 회로를 구성하는 복수의 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 절연형 게이트 구동 장치로서, 게이트 신호를 발생시키는 게이트 신호 생성기; 상기 게이트 신호를 쵸핑(chopping)하여 복수의 펄스 신호들을 생성하는 신호 쵸퍼(chopper); 1차 측이 상기 신호 쵸퍼에 연결되어 상기 복수의 펄스 신호들을 2차측으로 전달하는 제 1 변압기 및 제 2 변압기; 및 상기 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로를 포함하고, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 중 동일한 변압기에 연결된 게이트 드라이브 회로들은 서로 다른 극성의 펄스 전압 신호를 전달받아 서로 교번적으로 반도체 스위칭 소자를 턴 온 및 턴 오프 시킨다.An insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention for solving the above problems is an insulated gate driving apparatus for driving the gates of a plurality of semiconductor switching elements constituting a full bridge power supply circuit, A gate signal generator; A signal chopper for chopping the gate signal to generate a plurality of pulse signals; A first transformer and a second transformer having a primary side connected to the signal chopper and transferring the plurality of pulse signals to a secondary side; And a plurality of gate drive circuits respectively connected to the plurality of semiconductor switching elements for respectively driving semiconductor switching elements connected thereto according to the pulse voltage signal transmitted from the first transformer or the second transformer, The gate drive circuits connected to the same transformer among the gate drive circuits of the plurality of gate drive circuits alternately turn on and off the semiconductor switching elements by receiving pulse voltage signals of different polarities.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로는, 상기 제 1 변압기의 2차 측으로부터 제 1 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 1 노드와 전원 출력단 제 1 노드 사이에 연결된 제 1 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 1 게이트 드라이브 회로; 상기 제 1 변압기의 2차 측으로부터 제 1 전압 신호와 반대 극성의 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 2 노드와 전원 출력단 제 1 노드 사이에 연결된 제 3 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 3 게이트 드라이브 회로; 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 제 2 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 1 노드와 전원 출력단 제 2 노드 사이에 연결된 제 2 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 2 게이트 드라이브 회로; 및 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 제 2 펄스 전압 신호와 반대 극성의 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 2 노드와 전원 출력단 제 2 노드 사이에 연결된 제 4 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 4 게이트 드라이브 회로를 포함할 수 있다.The plurality of gate drive circuits may be configured to receive the first pulse voltage signal from the secondary side of the first transformer and to drive the gate of the first semiconductor switching element connected between the first node of the power input stage and the first node of the power output stage A first gate drive circuit; A third gate for driving a gate of a third semiconductor switching element connected between a second node of the power input terminal and a first node of the power output terminal, receiving the pulse voltage signal of the opposite polarity from the first voltage signal from the secondary side of the first transformer, A drive circuit; A second gate drive circuit receiving a second pulse voltage signal from a secondary side of the second transformer and driving a gate of a second semiconductor switching element connected between a first node of the power input stage and a second node of the power output stage; And a fourth transistor for driving the gate of the fourth semiconductor switching element connected between the second node of the power input terminal and the second node of the power output terminal, receiving the voltage signal of the opposite polarity from the second pulse voltage signal from the secondary side of the second transformer, Gate drive circuit.
또한, 상기 게이트 신호 생성기는, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호의 위상차를 조절하여 상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 출력되는 교류 펄스의 폭을 조절할 수 있다.The gate signal generator adjusts the phase difference between the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer to control the width of the AC pulse output through the power output terminal of the full bridge power supply circuit .
또한, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호는 서로 동일한 크기와 펄스 폭을 갖을 수 있다.The gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer may have the same magnitude and pulse width.
또한, 상기 게이트 신호 생성기는, 상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 직류 전원이 출력되도록, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 각각 서로 반대되는 극성을 갖는 직류 신호로 생성할 수 있다.The gate signal generator may have a polarity opposite to that of the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer so that the DC power is output through the power output terminal of the full- And the like.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, 자신에게 연결된 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항; 상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 일단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 온되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴온시키고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되는 제 1 스위칭 소자; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 타단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 온되는 제 2 스위칭 소자; 및 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함할 수 있다.Each of the plurality of gate drive circuits may further include: a first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer connected thereto to distribute the voltage; A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor; A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between one end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a gate of the semiconductor switching element connected thereto, A first switching element which is turned on when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer to turn on the semiconductor switching element and is turned off when a negative voltage signal is applied; A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between the other end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a source of the semiconductor switching element connected thereto, A second switching element which is turned off when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer and is turned on when a negative voltage signal is applied; And a second capacitor connected between a gate and a source of the semiconductor switching device.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항; 상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS; 및 제 1 PMOS 의 드레인과 상기 제 2 PMOS 의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함할 수 있다.Each of the plurality of gate drive circuits may further include a first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer to distribute the voltage; A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor; A first PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to one end of the secondary winding, and a drain connected to a gate of the semiconductor switching element connected to the drain; A second PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to the other end of the secondary winding, and a drain connected to a source of the semiconductor switching element connected to the drain; And a second capacitor coupled between a drain of the first PMOS and a drain of the second PMOS.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 장치는, 게이트 신호를 발생시키는 게이트 신호 생성기; 상기 게이트 신호를 쵸핑(chopping)하여 복수의 펄스 신호들을 생성하는 신호 쵸퍼(chopper); 및 1차 측이 상기 신호 쵸퍼에 연결되어 상기 복수의 펄스 신호들을 2차측으로 전달하는 제 1 변압기 및 제 2 변압기, 풀 브릿지 회로를 구성하는 복수의 반도체 스위칭 소자, 및 상기 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로를 포함하는 전원 모듈을 포함하고, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 중 동일한 변압기에 연결된 게이트 드라이브 회로들은 서로 다른 극성의 펄스 전압 신호를 전달받아 서로 교번적으로 반도체 스위칭 소자를 턴 온 및 턴 오프 시킨다.According to another aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus including: a gate signal generator for generating a gate signal; A signal chopper for chopping the gate signal to generate a plurality of pulse signals; A first transformer and a second transformer whose primary side is connected to the signal chopper to transfer the plurality of pulse signals to a secondary side, a plurality of semiconductor switching elements constituting a full bridge circuit, and a plurality of semiconductor switching elements And a plurality of gate drive circuits respectively connected to the first and second transformers and driving the semiconductor switching elements connected to the first and second transformers in accordance with a pulse voltage signal transmitted from the first transformer or the second transformer, The gate drive circuits connected to the same transformer among the circuits receive pulse voltage signals of different polarities and alternately turn on and off the semiconductor switching elements.
또한, 상기 전원 모듈은 복수개가 구비되고, 복수개의 전원 모듈은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되며, 상기 제 1 변압기 및 상기 제 2 변압기는, 풀 브릿지 회로의 전원 입력단을 기준으로, 상기 전원 모듈에 포함된 반도체 스위칭 소자들 중 일측에 있는 반도체 스위칭 소자들을 구동하는 게이트 드라이브 회로들은 상기 제 1 변압기의 2차측에 연결되고, 다른 일측에 있는 반도체 스위칭 소자들을 구동하는 게이트 드라이브 회로들은 상기 제 2 변압기의 2차측에 연결될 수 있다.The plurality of power modules may be connected in series or in parallel, and the first transformer and the second transformer may be included in the power module based on a power input terminal of the full bridge circuit. Gate drive circuits for driving the semiconductor switching elements on one side of the semiconductor switching elements are connected to the secondary side of the first transformer and gate drive circuits for driving the semiconductor switching elements on the other side are connected to the second Can be connected to the vehicle side.
또한, 상기 게이트 신호 생성기는, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호의 위상차를 조절하여 상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 출력되는 교류 펄스의 폭을 조절할 수 있다.The gate signal generator adjusts the phase difference between the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer to control the width of the AC pulse output through the power output terminal of the full bridge power supply circuit .
또한, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호는 서로 동일한 크기와 펄스 폭을 갖을 수 있다.The gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer may have the same magnitude and pulse width.
또한, 상기 게이트 신호 생성기는, 상기 풀 브리지 회로의 전원 출력단을 통해서 직류 전원이 출력되도록, 상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 각각 서로 반대되는 극성을 갖는 직류 신호로 생성할 수 있다.The gate signal generator may be configured such that a gate signal to be output to the first transformer and a gate signal to be output to the second transformer have a polarity opposite to that of the gate signal to be output to the second transformer so that DC power is output through a power output terminal of the full bridge circuit Can be generated as a DC signal.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, 자신에게 연결된 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항; 상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 일단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 온되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴온시키고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되는 제 1 스위칭 소자; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 타단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 온되는 제 2 스위칭 소자; 및 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함할 수 있다.Each of the plurality of gate drive circuits may further include: a first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer connected thereto to distribute the voltage; A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor; A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between one end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a gate of the semiconductor switching element connected thereto, A first switching element which is turned on when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer to turn on the semiconductor switching element and is turned off when a negative voltage signal is applied; A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between the other end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a source of the semiconductor switching element connected thereto, A second switching element which is turned off when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer and is turned on when a negative voltage signal is applied; And a second capacitor connected between a gate and a source of the semiconductor switching device.
또한, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항; 상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS; 게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS; 및 제 1 PMOS 의 드레인과 상기 제 2 PMOS 의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함할 수 있다.Each of the plurality of gate drive circuits may further include a first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer to distribute the voltage; A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor; A first PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to one end of the secondary winding, and a drain connected to a gate of the semiconductor switching element connected to the drain; A second PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to the other end of the secondary winding, and a drain connected to a source of the semiconductor switching element connected to the drain; And a second capacitor coupled between a drain of the first PMOS and a drain of the second PMOS.
본 발명은 풀 브릿지 방식의 전원 공급 회로를 구동함에 있어, 각 반도체 스위칭 소자를 구동하는 구동회로에 변압기를 통해서 구동 신호와 구동 전력을 전달하되, 게이트 신호를 쵸핑(Chopping)하여 짧은 펄스 폭의 신호를 반복적으로 전달함으로써, DC를 전달할 수 없는 변압기의 한계를 극복하여 변압기의 크기를 효율적으로 감소시키면서도, DC~8KHz 의 전원을 공급할 수 있는 전원 장치를 구동하는 절연형 게이트 구동 장치를 제공할 수 있다. In driving a full bridge power supply circuit, a driving signal and a driving power are transmitted to a driving circuit for driving each semiconductor switching device through a transformer. The driving signal is chopped to generate a short pulse width signal It is possible to provide an insulated gate driving apparatus for driving a power supply capable of supplying a DC power of 8 KHz while effectively reducing the size of a transformer by overcoming the limitations of a transformer that can not deliver DC .
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치의 구성을 도시하는 도면이다. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 풀 브릿지 전원 회로에서 양의 직류 전원을 출력하도록 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치를 동작시키는 과정을 설명하는 도면이다.2 is a view illustrating a process of operating an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention so as to output a positive DC power in a full bridge power supply circuit.
도 3은 풀 브릿지 전원 회로에서 음의 직류 전원을 출력하도록 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치를 동작시키는 과정을 설명하는 도면이다.3 is a view illustrating a process of operating an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention so as to output negative DC power in a full bridge power supply circuit.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 드라이브 회로의 일 예를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating an example of a gate drive circuit according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 본 발명의 풀 브릿지 전원 회로를 직렬 또는 병렬 방식으로 연결한 일 예를 도시한 도면이다.5A and 5B are views illustrating an example of connecting the full bridge power supply circuit of the present invention in a serial or parallel manner according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치의 구성을 도시하는 도면이다. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치의 구성에 대해서만 먼저 설명하면, 본 발명의 절연형 게이트 구동 장치는 게이트 신호 생성기(Gate Signal Generator)(10), 신호 쵸퍼(Signal Chopper)(20), 제 1 변압기(31), 제 2 변압기(32), 및 복수의 게이트 드라이브 회로(Gate Drive Circuit)(41~44), 즉, 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 내지 제 4 게이트 드라이브 회로(44)를 포함하여 구성된다. 여기서, 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 내지 제 4 게이트 드라이브 회로(44) 각각은 풀 브릿지 전원 회로를 구성하는 제 1 반도체 스위칭 소자(S1) 내지 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)에 대응되도록 연결된다.1, the insulated gate driving apparatus of the present invention includes a gate signal generator 10, a signal chopper (not shown) The first transformer 31, the second transformer 32 and the plurality of gate drive circuits 41 to 44, that is, the first gate drive circuits 41 to 44, 4 gate drive circuit 44 as shown in FIG. Here, each of the first gate drive circuit 41 to the fourth gate drive circuit 44 is connected so as to correspond to the first semiconductor switching element S1 to the fourth semiconductor switching element S4 constituting the full bridge power supply circuit .
게이트 신호 생성기(10)는 게이트 신호를 발생시켜서 신호 쵸퍼(chopper)(20)로 출력한다. 게이트 신호 생성기(10)에서 출력하는 게이트 신호는 도 1에 도시된 바와 같은 교류 펄스 신호이거나 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 직류 신호일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 게이트 신호 생성기(10)는 제 1 반도체 스위칭 소자(S1) 및 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)를 제어하기 위한 제 1 게이트 신호와 제 2 반도체 스위칭 소자(S2) 및 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)를 제어하기 위한 제 2 게이트 신호를 동시에 각각 생성하여 출력한다.The gate signal generator 10 generates a gate signal and outputs the gate signal to a signal chopper 20. The gate signal output from the gate signal generator 10 may be an alternating current pulse signal as shown in FIG. 1 or a direct current signal as shown in FIG. 2 and FIG. In the preferred embodiment of the present invention, the gate signal generator 10 includes a first gate signal for controlling the first semiconductor switching element S1 and the third semiconductor switching element S3, a second semiconductor switching element S2, And simultaneously generates and outputs a second gate signal for controlling the fourth semiconductor switching element S4.
신호 쵸퍼(20)는 게이트 신호 생성기(10)로부터 입력된 게이트 신호들을 짧은 시간 주기로 쵸핑(chopping)하여, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 펄스 신호들을 생성하고, 생성된 복수의 펄스 신호들을 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)로 출력한다. 신호 쵸퍼(20)는 제 1 게이트 신호를 쵸핑하여 제 1 변압기(31)로 출력하고, 제 2 게이트 신호를 쵸핑하여 제 2 변압기(32)로 출력한다.The signal chopper 20 chops the gate signals inputted from the gate signal generator 10 in a short time period to generate a plurality of pulse signals as shown in FIGS. 1 to 3, And outputs the pulse signals to the first transformer 31 and the second transformer 32. The signal chopper 20 chops the first gate signal, outputs the first gate signal to the first transformer 31, chops the second gate signal, and outputs the chopped signal to the second transformer 32.
제 1 변압기(31)는 1차측이 신호 쵸퍼(20)에 연결되고, 2차측이 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)에 연결되어, 1차측 권선으로 신호 쵸퍼(20)로부터 복수의 펄스 신호들을 입력받아 2차측에 연결된 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)로 전달한다. The first transformer 31 is connected to the signal chopper 20 on the primary side and the secondary side is connected to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 so that the signal chopper 20 to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 connected to the secondary side.
이 때, 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는, 제 1 변압기(31)의 1차측에 인가된 펄스 신호에 의해서 크기가 같고 극성이 서로 반대인 전압 신호가 유도되도록 제 1 변압기(31)의 2차측에 연결된다. At this time, the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 generate a voltage signal having the same magnitude and opposite polarity by the pulse signal applied to the primary side of the first transformer 31, To the secondary side of the first transformer (31).
마찬가지로, 제 2 변압기(32)는 1차측이 신호 쵸퍼(20)에 연결되고, 2차측이 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)에 연결되어, 1차측 권선으로 신호 쵸퍼(20)로부터 복수의 펄스 신호들을 입력받아 2차측에 연결된 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)로 전달한다. Likewise, the second transformer 32 is connected to the signal chopper 20 on the primary side and to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 on the secondary side, And receives a plurality of pulse signals from the chopper 20 and transfers them to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 connected to the secondary side.
이 때, 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는, 제 2 변압기(32)의 1차측에 인가된 펄스 신호에 의해서 크기가 같고 극성이 서로 반대인 전압 신호가 유도되도록 제 2 변압기(32)의 2차측에 연결된다. At this time, the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 generate a voltage signal having the same magnitude and opposite polarity by the pulse signal applied to the primary side of the second transformer 32, To the secondary side of the second transformer (32).
제 1 게이트 드라이브 회로(41) 내지 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는 풀 브리지 전원 장치를 구성하는 제 1 반도체 스위칭 소자(S1) 내지 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)에 각각 연결되어 변압기로부터 전달된 신호에 따라서 자신에게 연결된 반도체 스위칭 소자를 턴 온 또는 턴 오프 시킨다.The first to fourth gate drive circuits 41 to 44 are connected to the first to fourth semiconductor switching elements S1 to S4 constituting the full bridge power supply device, And turns on or off the semiconductor switching element connected thereto according to the signal.
도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 내지 제 4 반도체 스위칭 소자(S1~S4)는 NMOS FET로 구현되었고, 각각의 게이트 드라이브 회로(41~44)는 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스에 연결된다.In the preferred embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 3, the first to fourth semiconductor switching elements S1 to S4 are implemented as NMOS FETs, and each of the gate drive circuits 41 to 44 is a semiconductor switching element To the gate and source of the transistor.
본 발명의 게이트 구동 회로가 적용되는 풀브리지 전원 장치는 전원 입력단 제 1 노드(51)에 +1/2Vdc가 인가되고, 전원 입력단 제 2 노드(52)에 -1/2Vdc가 인가되어, 전체적으로 Vdc 의 전압이 입력된다. 아울러 전원 장치는 출력단 제 1 노드(61)와 출력단 제 2 노드(62) 사이의 전압을 출력한다. In the full bridge power supply apparatus to which the gate drive circuit of the present invention is applied, +1/2 Vdc is applied to the first input node 51 and -1/2 Vdc is applied to the second input node 52, Is input. In addition, the power supply unit outputs a voltage between the output-side first node 61 and the output-side second node 62.
아울러, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)는 전원 입력단 제 1 노드(51)와 전원 출력단 제 1 노드(61) 사이에 연결되고, 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 전원 입력단 제 2 노드(52)와 전원 출력단 제 1 노드(61) 사이에 연결된다.1 to 3, the first semiconductor switching element S1 is connected between the power input terminal first node 51 and the power output terminal first node 61, and the third semiconductor switching element S1 S3 are connected between the power input terminal second node 52 and the power output terminal first node 61. [
또한, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)는 전원 입력단 제 1 노드(51)와 전원 출력단 제 2 노드(62) 사이에 연결되고, 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)는 전원 입력단 제 2 노드(52)와 전원 출력단 제 2 노드(62) 사이에 연결된다.The second semiconductor switching element S2 is connected between the first power supply input node 51 and the second power supply output node 62 and the fourth semiconductor switching element S4 is connected to the second power supply input node 52, And the second output node 62 of the power output stage.
먼저, 도 1을 참조하여, 풀 브리지 전원 장치가 DC 전원을 입력받고 교류 전원 펄스를 출력하도록, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치가 동작하는 과정을 설명하면, 게이트 신호 생성기(10)는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 교류 펄스 형태의 게이트 신호를 신호 쵸퍼(20)로 출력한다. 게이트 신호 생성기(10)는 반도체 스위칭 소자 S1 및 S3 를 제어하기 위해서 제 1 변압기(31)로 출력할 제 1 게이트 신호(Vgate1)와, 반도체 스위칭 소자 S2 및 S4 를 제어하기 위해서 제 2 변압기(32)로 출력할 제 2 게이트 신호(Vgate2)를 각각 출력하고, 이 두 개의 게이트 신호는 서로 동일한 크기 및 펄스 폭을 갖는 교류 펄스 신호로 생성되고, 제 1 게이트 신호(Vgate1)와 제 2 게이트 신호(Vgate2)간의 위상차에 따라서, 후술하는 전원 출력단 제 1 노드(61)와 전원 출력단 제 2 노드(62)를 통해서 출력되는 전원 펄스의 폭이 조절된다.First, referring to FIG. 1, the operation of the insulated gate driving apparatus according to the preferred embodiment of the present invention, in which the full bridge power supply receives DC power and outputs an AC power pulse, will be described. 10 outputs a gate signal in the form of an AC pulse to the signal chopper 20, as shown in Fig. 1 (b). The gate signal generator 10 includes a first gate signal Vgate1 for outputting to the first transformer 31 to control the semiconductor switching elements S1 and S3 and a second gate signal Vgate2 for controlling the semiconductor switching elements S2 and S4. The two gate signals are generated as AC pulse signals having the same magnitude and pulse width as each other, and the first gate signal Vgate1 and the second gate signal Vgate2 The width of the power pulse output through the first power supply output stage first node 61 and the power supply output stage second node 62, which will be described later, is adjusted.
신호 쵸퍼(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 변압기(31)용 게이트 신호 및 제 2 변압기(32)용 게이트 신호를 짧은 시간 주기로 쵸핑하여 복수의 펄스 신호들을 생성하고, 생성된 펄스 신호들을 각각 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)로 출력한다. 신호 쵸퍼(20)의 쵸핑 주기는 전원 장치가 요구하는 설계 사양에 따라서 변경될 수 있음은 물론이다.1, the signal chopper 20 generates a plurality of pulse signals by chopping the gate signal for the first transformer 31 and the gate signal for the second transformer 32 in a short time period, Signals to the first transformer 31 and the second transformer 32, respectively. It is a matter of course that the chopping period of the signal chopper 20 can be changed according to a design specification required by the power supply device.
신호 쵸퍼(20)로부터 출력된 펄스 신호들은 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)를 통해서 2차측에 연결된 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 내지 제 4 게이트 드라이브 회로(44)에 전달된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 게이트 드라이브 회로(41)와 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는 서로 동일한 크기의 반대 극성을 갖는 전압 펄스 신호가 전달되도록 제 1 변압기(31)의 코어에 권선되어 있다. 따라서, 제 1 게이트 드라이브 회로(41)와 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는 서로 반대로 동작하게 되고, 이에 따라서, 반도체 스위칭 소자 S1 과 S3 은 서로 교대로 턴온 및 턴오프된다.The pulse signals outputted from the signal chopper 20 are transmitted to the first gate drive circuit 41 to the fourth gate drive circuit 44 connected to the secondary side through the first transformer 31 and the second transformer 32 . As shown in Fig. 1, the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 are connected to the core of the first transformer 31 so that a voltage pulse signal having the opposite polarity of the same magnitude is transmitted. . Thus, the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 operate in opposite directions, and accordingly, the semiconductor switching elements S1 and S3 are alternately turned on and off.
마찬가지로, 제 2 게이트 드라이브 회로(42)와 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는 서로 동일한 크기의 반대 극성을 갖는 전압 펄스 신호가 전달되도록 제 2 변압기(32)의 코어에 권선되어 있다. 따라서, 제 2 게이트 드라이브 회로(42)와 제 4 게이트 드라이브는 서로 반대로 동작하게 되고, 이에 따라서, 반도체 스위칭 소자 S2 와 S4 는 서로 교대로 턴온 및 턴 오프 된다.Likewise, the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 are wound on the core of the second transformer 32 so that a voltage pulse signal having the same magnitude and opposite polarity is transmitted. Accordingly, the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive operate in opposite directions, and accordingly, the semiconductor switching elements S2 and S4 are alternately turned on and off.
먼저, 시간 구간 T1에서, 양의 전압 펄스들이 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 2 게이트 드라이브 회로(42)로 전달되어 제 1 반도체 스위치 소자 및 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 각각 턴 온된다. 이에 반해, 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)에 음의 전압 펄스들이 전달되어 제 2 반도체 스위칭 소자(S2) 및 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)는 각각 턴 오프된다. 각 게이트 드라이브 회로(41~44)에서 반도체 스위칭 소자(S1~S4)를 턴 온 및 턴 오프시키는 동작과 관련해서는 도 4를 참조하여 후술한다. 이 경우, 전원 출력단 제 1 노드(61)와 전원 출력단 제 2 노드(62)간의 전압 차이가 없으므로, 풀 브릿지 전원 장치는 0V 를 출력하게 된다.First, in the time period T1, positive voltage pulses are transmitted to the first gate drive circuit 41 and the second gate drive circuit 42 so that the first semiconductor switching element and the third semiconductor switching element S3 are turned on do. On the other hand, negative voltage pulses are transmitted to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 so that the second semiconductor switching element S2 and the fourth semiconductor switching element S4 are turned off . The operation of turning on and off the semiconductor switching elements S1 to S4 in the respective gate drive circuits 41 to 44 will be described later with reference to Fig. In this case, since there is no voltage difference between the power source output stage first node 61 and the power source output stage second node 62, the full bridge power source device outputs 0V.
그 후, 시간 구간 T2에서, 제 1 변압기(31)를 통해서 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)에 전달되는 전압 펄스는 시간 구간 T1과 동일하므로, 제 1 반도체 스위칭 소자(S1) 및 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 각각 턴 온 및 턴 오프 상태를 유지한다. Thereafter, in the time period T2, the voltage pulse transmitted to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43 through the first transformer 31 is the same as the time interval T1, The element S1 and the third semiconductor switching element S3 maintain the turn-on and turn-off states, respectively.
이에 반해, 제 2 변압기(32)의 경우, 신호 쵸퍼(20)에서 1차측으로 입력되던 게이트 펄스 신호들이 양의 펄스에서 음의 펄스로 변화되었고, 이에 따라서, 제 2 변압기(32)의 2차측에 연결된 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브가 전달받는 전압 신호도 음의 펄스 전압과 양의 펄스 전압으로 각각 변화되어, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)는 턴 오프되고, 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)는 턴 온된다. 이에 따라서, 전원 출력단 제 1 노드(61)와 전원 출력단 제 2 노드(62)간의 전압 차이는 +Vdc가 되어, 풀 브릿지 전원 장치는 +Vdc 의 크기를 갖는 전원 펄스를 출력(Vout)하게 된다.On the other hand, in the case of the second transformer 32, the gate pulse signals input from the signal chopper 20 to the primary side are changed from positive pulses to negative pulses, and accordingly, the secondary side of the second transformer 32 The voltage signal received by the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive connected to the second gate drive circuit 42 is also changed to a negative pulse voltage and a positive pulse voltage so that the second semiconductor switching element S2 is turned off, The semiconductor switching element S4 is turned on. Accordingly, the voltage difference between the power source output stage first node 61 and the power source output stage second node 62 becomes + Vdc, and the full bridge power source device outputs the power source pulse having the magnitude of + Vdc (Vout).
그 후, 시간 구간 T3에서, 제 2 변압기(32)를 통해서 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브로 전달되는 전압 신호는 동일하므로, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)의 턴 오프 상태 및 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)의 턴 온 상태는 그대로 유지된다Thereafter, in the time period T3, since the voltage signals transmitted to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive through the second transformer 32 are the same, the second semiconductor switching element S2 is turned off And the turn-on state of the fourth semiconductor switching element S4 remain unchanged
이에 반해, 제 1 변압기(31)의 경우, 신호 쵸퍼(20)에서 1차측으로 입력되던 게이트 펄스 신호들이 양의 펄스에서 음의 펄스로 변화되었고, 이에 따라서, 제 1 변압기(31)의 2차측에 연결된 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브가 전달받는 전압 신호도 음의 펄스 전압과 양의 펄스 전압으로 각각 변화되어, 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)는 턴 오프되고, 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 턴 온된다. 이에 따라서, 전원 출력단 제 1 노드(61)와 전원 출력단 제 2 노드(62)간의 전압 차이가 없으므로, 풀 브릿지 전원 장치는 OV 를 출력하게 된다.On the other hand, in the case of the first transformer 31, the gate pulse signals input from the signal chopper 20 to the primary side are changed from positive pulses to negative pulses, and accordingly, the secondary side of the first transformer 31 The voltage signal received by the first gate drive circuit 41 and the third gate drive connected to the first gate drive circuit 41 is also changed to a negative pulse voltage and a positive pulse voltage so that the first semiconductor switching element S1 is turned off, The semiconductor switching element S3 is turned on. Accordingly, since there is no voltage difference between the power supply output stage first node 61 and the power output stage second node 62, the full bridge power supply device outputs OV.
그 후, 시간 구간 T4에서, 제 1 변압기(31)를 통해서 전달되는 전압 신호는 시간 구간(T3)과 동일하게 유지되므로 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)는 턴 오프 상태를 유지하고, 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)는 턴 온 상태를 유지한다.Thereafter, in the time period T4, the voltage signal transmitted through the first transformer 31 is kept equal to the time interval T3, so that the first semiconductor switching device S1 maintains the turn-off state, The switching element S3 maintains the turn-on state.
이에 반해, 제 2 변압기(32)의 경우, 신호 쵸퍼(20)에서 1차측으로 입력되던 게이트 펄스 신호들이 음의 펄스에서 양의 펄스로 변화되었고, 이에 따라서, 제 2 변압기(32)의 2차측에 연결된 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)가 전달받는 전압 신호도 양의 펄스 전압과 음의 펄스 전압을 각각 변화되어, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)는 턴 온되고, 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)는 턴 오프된다. 이에 따라서, 전원 출력단 제 1 노드(61)와 전원 출력단 제 2 노드(62)간의 전압 차이는 -Vdc가 되어, 풀 브릿지 전원 장치는 -Vdc 의 크기를 갖는 전원 펄스를 출력(Vout)하게 된다.On the other hand, in the case of the second transformer 32, the gate pulse signals input to the primary side in the signal chopper 20 are changed from a negative pulse to a positive pulse, and accordingly, the secondary side of the second transformer 32 The voltage signal received by the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 connected to the second semiconductor switching element S2 is also changed to the positive pulse voltage and the negative pulse voltage, And the fourth semiconductor switching element S4 is turned off. Accordingly, the voltage difference between the power source output stage first node 61 and the power source output stage second node 62 becomes -Vdc, and the full bridge power source device outputs the power source pulse having the magnitude of -Vdc (Vout).
그 후, 시간 구간 T5 이후의 과정은 시간 구간 T1 이후의 과정의 반복이므로 중복되는 설명은 생략한다. 아울러, 게이트 신호 생성기(10)에서 출력하는 제 1 게이트 신호 및 제 2 게이트 신호의 펄스 폭 및 위상차 등을 조절하면, 풀 브릿지 전원 회로에서 출력되는 펄스 전원(Vout)의 펄스 폭 및 주기 등을 조절할 수 있음은 당업자는 알 수 있을 것이다.Thereafter, since the process after the time interval T5 is a repetition of the process after the time interval T1, redundant description will be omitted. The pulse width and the phase difference of the first gate signal and the second gate signal output from the gate signal generator 10 are adjusted to adjust the pulse width and the period of the pulse power supply Vout output from the full bridge power supply circuit It will be appreciated by those skilled in the art.
도 2는 풀 브릿지 전원 회로에서 양의 직류 전원을 출력하도록 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치를 동작시키는 과정을 설명하는 도면이다.2 is a view illustrating a process of operating an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention so as to output a positive DC power in a full bridge power supply circuit.
도 2를 참조하면, 풀 브릿지 전원 회로에서 양의 직류 전원을 지속적으로 출력하기 위해서, 게이트 신호 생성기(10)는 제 1 변압기(31)로 출력하는 게이트 신호(Vgate1)로서 일정한 양의 직류 전압을 출력하고, 제 2 변압기(32)로 출력하는 게이트 신호(Vgate2)로서 일정한 음의 직류 전압을 출력한다.2, in order to continuously output positive DC power from the full bridge power supply circuit, the gate signal generator 10 generates a constant positive DC voltage as the gate signal Vgate1 output to the first transformer 31 And outputs a constant negative DC voltage as the gate signal Vgate2 to be output to the second transformer 32. [
신호 쵸퍼(20)는 게이트 신호 생성기(10)로부터 입력된 게이트 신호들을 쵸핑하여 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)로 각각 출력한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 신호 쵸퍼(20)는 제 1 변압기(31)로 양의 펄스 신호들을 지속적으로 출력하고, 제 2 변압기(32)로 음의 펄스 신호들을 지속적으로 출력한다.The signal chopper 20 chops the gate signals inputted from the gate signal generator 10 and outputs the chopped signals to the first transformer 31 and the second transformer 32, respectively. As shown in FIG. 2, the signal chopper 20 continuously outputs positive pulse signals to the first transformer 31 and continuously outputs negative pulse signals to the second transformer 32.
제 1 변압기(31)는 양의 펄스들을 전달받아 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)로 전달하고, 제 1 게이트 드라이브 회로(41)는 양의 전압 펄스를 전달받아 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)를 턴온시키고, 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는 음의 전압 펄스를 전달받아 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)를 턴오프 시킨다.The first transformer 31 receives the positive pulses and transfers them to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43. The first gate drive circuit 41 receives the positive voltage pulse The first semiconductor switching element S1 is turned on and the third gate drive circuit 43 receives the negative voltage pulse to turn off the third semiconductor switching element S3.
제 1 변압기(31)는 음의 펄스들을 전달받아 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)로 전달하고, 제 2 게이트 드라이브 회로(42)는 음의 전압 펄스를 전달받아 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)를 턴 오프시키고, 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는 양의 전압 펄스를 전달받아 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)를 턴 온 시킨다.The first transformer 31 receives the negative pulses and transfers them to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 and the second gate drive circuit 42 receives the negative voltage pulses The second semiconductor switching element S2 is turned off and the fourth gate drive circuit 44 receives the positive voltage pulse to turn on the fourth semiconductor switching element S4.
결과적으로, 도 1의 시간 구간 T2와 같이, 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)와 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)만 턴 온 상태가 유지되어, 풀 브릿지 전원 회로의 출력단(61,62)을 통해서 +Vdc 의 전압이 지속적으로 출력된다.As a result, only the first semiconductor switching element S1 and the fourth semiconductor switching element S4 are maintained in the turned-on state as in the time period T2 of FIG. 1, and the output terminals 61 and 62 of the full bridge power supply circuit + Vdc voltage is continuously output.
도 3은 풀 브릿지 전원 회로에서 음의 직류 전원을 출력하도록 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 게이트 구동 장치를 동작시키는 과정을 설명하는 도면이다.3 is a view illustrating a process of operating an insulated gate driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention so as to output negative DC power in a full bridge power supply circuit.
도 3을 참조하면, 풀 브릿지 전원 회로에서 음의 직류 전원을 지속적으로 출력하기 위해서, 게이트 신호 생성기(10)는 제 1 변압기(31)로 출력하는 게이트 신호(Vgate1)로서 일정한 음의 직류 전압을 출력하고, 제 2 변압기(32)로 출력하는 게이트 신호(Vgate2)로서 일정한 양의 직류 전압을 출력한다.3, in order to continuously output negative DC power from the full bridge power supply circuit, the gate signal generator 10 generates a constant negative DC voltage as the gate signal Vgate1 output to the first transformer 31 And outputs a constant positive DC voltage as the gate signal Vgate2 to be output to the second transformer 32. [
신호 쵸퍼(20)는 게이트 신호 생성기(10)로부터 입력된 게이트 신호들을 쵸핑하여 제 1 변압기(31) 및 제 2 변압기(32)로 각각 출력한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 신호 쵸퍼(20)는 제 1 변압기(31)로 음의 펄스 신호들을 지속적으로 출력하고, 제 2 변압기(32)로 양의 펄스 신호들을 지속적으로 출력한다.The signal chopper 20 chops the gate signals inputted from the gate signal generator 10 and outputs the chopped signals to the first transformer 31 and the second transformer 32, respectively. As shown in FIG. 3, the signal chopper 20 continuously outputs negative pulse signals to the first transformer 31 and continuously outputs positive pulse signals to the second transformer 32.
제 1 변압기(31)는 음의 펄스들을 전달받아 제 1 게이트 드라이브 회로(41) 및 제 3 게이트 드라이브 회로(43)로 전달하는데, 제 1 게이트 드라이브 회로(41)는 음의 전압 펄스를 전달받아 제 1 반도체 스위칭 소자(S1)를 턴 오프시키고, 제 3 게이트 드라이브 회로(43)는 양의 전압 펄스를 전달받아 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)를 턴 온 시킨다.The first transformer 31 receives the negative pulses and transfers them to the first gate drive circuit 41 and the third gate drive circuit 43. The first gate drive circuit 41 receives the negative voltage pulses The first semiconductor switching element S1 is turned off and the third gate drive circuit 43 receives the positive voltage pulse to turn on the third semiconductor switching element S3.
제 2 변압기(32)는 양의 펄스들을 전달받아 제 2 게이트 드라이브 회로(42) 및 제 4 게이트 드라이브 회로(44)로 전달하는데, 제 2 게이트 드라이브 회로(42)는 양의 전압 펄스를 전달받아 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)를 턴 온시키고, 제 4 게이트 드라이브 회로(44)는 음의 전압 펄스를 전달받아 제 4 반도체 스위칭 소자(S4)를 턴 오프 시킨다.The second transformer 32 receives positive pulses and transfers them to the second gate drive circuit 42 and the fourth gate drive circuit 44 which receives a positive voltage pulse The second semiconductor switching element S2 is turned on and the fourth gate drive circuit 44 receives the negative voltage pulse to turn off the fourth semiconductor switching element S4.
결과적으로, 도 1의 시간 구간 T4와 같이, 제 2 반도체 스위칭 소자(S2)와 제 3 반도체 스위칭 소자(S3)만 턴 온 상태가 유지되어, 풀 브릿지 전원 회로의 출력단(61,62)을 통해서 -Vdc 의 전압이 지속적으로 출력(Vout)된다.As a result, only the second semiconductor switching element S2 and the third semiconductor switching element S3 are maintained in the turned-on state as in the time period T4 of FIG. 1, and the output terminals 61 and 62 of the full bridge power supply circuit The voltage of -Vdc is continuously output (Vout).
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 드라이브 회로(41~44)의 일 예를 도시한 도면이다. 4 is a diagram showing an example of gate drive circuits 41 to 44 according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 드라이브 회로(41~44) 각각은 제 1 변압기(31) 또는 상기 제 2 변압기(32)의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2), 제 1 저항(R1)의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터(C1), 게이트가 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2) 사이에 연결되고, 소오스가 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS(M1), 게이트가 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2) 사이에 연결되고, 소오스가 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS(M2), 및 제 1 PMOS(M1)의 드레인과 제 2 PMOS(M2)의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터(C2)를 포함한다.4, each of the gate drive circuits 41 to 44 according to the preferred embodiment of the present invention is connected in series to both ends of the secondary winding of the first transformer 31 or the second transformer 32, A first resistor R1 and a second resistor R2 for dividing the first and second resistors R1 and R2, a first capacitor C1 connected in parallel at both ends of the first resistor R1, A first PMOS M1 connected to one end of the secondary side winding and connected to a gate of the semiconductor switching element whose drain is connected to the first PMOS M1, a gate connected to the first resistor R1 and a second resistor R2 A second PMOS M2 connected to the source of the semiconductor switching device having a source connected to the other end of the secondary winding and a drain connected to the drain of the first PMOS M1 and a drain of the second PMOS And a second capacitor C2 connected between the drains of the transistors M2 and M2.
도 4를 참고하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 드라이브 회로(41~44)의 동작을 살펴보면, 먼저, 제 1 변압기(31) 또는 제 2 변압기(32)를 통해서 양의 전압 펄스가 인가되어 전류가 제 1 저항(R1)에서 제 2 저항(R2) 방향으로 흐르면, 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2)의 전압 분배에 의해서 제 2 PMOS(M2)의 게이트에 소오스보다 더 높은 전압이 걸리므로 제 2 PMOS(M2)는 턴 오프된다. 그리고 제 1 PMOS(M1)의 경우에는 소오스에 게이트보다 높은 전압이 걸리므로 턴 온된다. 이때, 제 1 커패시터(C1)은 제 2 PMOS(M2)가 턴 오프되는 시점과 제 1 PMOS(M1)가 턴 온 시점 사이의 시간 지연을 만들어 준다. 즉, 제 2 PMOS(M2)가 턴 오프된 후에 제 1 PMOS(M1)가 턴 온 되도록 한다.Referring to FIG. 4, the operation of the gate drive circuits 41 to 44 according to the preferred embodiment of the present invention will be described. First, a positive voltage pulse is applied through the first transformer 31 or the second transformer 32 The current flows from the first resistor R1 to the second resistor R2 and the voltage of the first resistor R1 and the second resistor R2 causes the gate of the second PMOS M2 The second PMOS M2 is turned off because a high voltage is applied. In the case of the first PMOS (M1), a voltage higher than the gate is applied to the source, which turns on. At this time, the first capacitor C1 makes a time delay between the time when the second PMOS M2 is turned off and the time when the first PMOS M1 is turned on. That is, the first PMOS M1 is turned on after the second PMOS M2 is turned off.
제 1 PMOS(M1)가 턴 온 되면, 제 2 커패시터(C2) 충전과 동시에 게이트 드라이브 회로(41~44)가 연결된 반도체 스위칭 소자의 게이트에 전압이 인가되어 NMOS로 구현된 반도체 스위칭 소자를 턴온시킨다.When the first PMOS M1 is turned on, a voltage is applied to the gate of the semiconductor switching element connected to the gate drive circuits 41 to 44 simultaneously with the charging of the second capacitor C2 to turn on the semiconductor switching element implemented by the NMOS .
이후, 양의 전압 펄스가 소멸되더라도 제 2 커패시터(C2)에 충전된 전압을 통해 게이트 전압을 일정시간 유지 시킬 수 있으며, 반복적인 양의 전압 펄스를 인가함으로써 게이트 드라이브 회로(41~44)가 연결된 반도체 스위칭 소자의 게이트 전압을 계속 유지시킬 수 있다.Thereafter, even if the positive voltage pulse disappears, the gate voltage can be maintained for a predetermined time through the voltage charged in the second capacitor C2. By applying the repetitive positive voltage pulse, the gate drive circuits 41 to 44 are connected The gate voltage of the semiconductor switching element can be maintained.
한편, 음의 전압 펄스가 인가되면 제 2 PMOS(M2)가 온되고 제 1 PMOS(M1)이 오프되면서, 게이트 드라이브 회로(41~44)가 연결된 반도체 스위칭 소자를 턴 오프한다. On the other hand, when a negative voltage pulse is applied, the second PMOS M2 is turned on and the first PMOS M1 is turned off, thereby turning off the semiconductor switching elements to which the gate drive circuits 41 to 44 are connected.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 본 발명의 풀 브릿지 전원 회로를 직렬 또는 병렬 방식으로 연결한 일 예를 도시한 도면이다. 5A and 5B are views illustrating an example of connecting the full bridge power supply circuit of the present invention in a serial or parallel manner according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도 1 내지 도 3에 도시된 풀 브릿지 전원 회로를 각각 모듈화하고, 각 전원 출력단의 + 단자와 - 단자를 연결하여 직렬로 연결하거나(도 5a 참조), 각 전원 출력단의 + 단자끼리 그리고 -단자끼리 연결하여 병렬로 연결할 수 있다(도 5b 참조).5A and 5B, the full bridge power supply circuits shown in FIGS. 1 to 3 are each modularized, and the + terminal and the - terminal of each power output terminal are connected and connected in series (see FIG. 5A) Terminals of the output terminal and the terminals of the output terminal can be connected and connected in parallel (see FIG. 5B).
즉, 제 1 변압기 및 제 2 변압기, 풀 브릿지 형태로 연결된 복수의 반도체 스위칭 소자, 및 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어 제 1 변압기 또는 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로로 구성되는 전원 모듈을 구성하고, 이러한 전원 모듈들을 복수개로 서로 직렬로 연결하거나 병렬로 연결할 수 있다. That is, the first and second transformers, the plurality of semiconductor switching elements connected in the form of a full bridge, and the plurality of semiconductor switching elements are connected to the first and second transformers, respectively, And a plurality of gate drive circuits for driving the switching elements, respectively. The plurality of power modules may be connected in series or in parallel.
이 때, 게이트 신호 생성기(10) 및 신호 쵸퍼(20)는 전체 전원 장치에 하나만 설치하여, 신호 쵸퍼(20)에서 출력된 펄스 신호들을 각각의 전원 모듈에 포함된 변압기들의 1차측에 동시에 공급함으로써 전체 모듈을 한 번에 제어할 수 있다. At this time, only one gate signal generator 10 and one signal chopper 20 are provided in the entire power supply, and the pulse signals output from the signal chopper 20 are simultaneously supplied to the primary side of the transformers included in the respective power supply modules The entire module can be controlled at once.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (14)

  1. 풀 브릿지 전원 회로를 구성하는 복수의 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 절연형 게이트 구동 장치로서,An insulated gate drive apparatus for driving gates of a plurality of semiconductor switching elements constituting a full bridge power supply circuit,
    게이트 신호를 발생시키는 게이트 신호 생성기;A gate signal generator for generating a gate signal;
    상기 게이트 신호를 쵸핑(chopping)하여 복수의 펄스 신호들을 생성하는 신호 쵸퍼(chopper);A signal chopper for chopping the gate signal to generate a plurality of pulse signals;
    1차 측이 상기 신호 쵸퍼에 연결되어 상기 복수의 펄스 신호들을 2차측으로 전달하는 제 1 변압기 및 제 2 변압기; 및A first transformer and a second transformer having a primary side connected to the signal chopper and transferring the plurality of pulse signals to a secondary side; And
    상기 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로를 포함하고,And a plurality of gate drive circuits respectively connected to the plurality of semiconductor switching elements and each driving a semiconductor switching element connected thereto according to a pulse voltage signal transmitted from the first transformer or the second transformer,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 중 동일한 변압기에 연결된 게이트 드라이브 회로들은 서로 다른 극성의 펄스 전압 신호를 전달받아 서로 교번적으로 반도체 스위칭 소자를 턴 온 및 턴 오프 시키는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.Wherein the gate drive circuits connected to the same transformer among the plurality of gate drive circuits alternately turn on and off the semiconductor switching elements by receiving pulse voltage signals of different polarities.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 게이트 드라이브 회로는The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the plurality of gate drive circuits
    상기 제 1 변압기의 2차 측으로부터 제 1 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 1 노드와 전원 출력단 제 1 노드 사이에 연결된 제 1 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 1 게이트 드라이브 회로;A first gate drive circuit receiving a first pulse voltage signal from a secondary side of the first transformer and driving a gate of a first semiconductor switching element connected between a first node of a power input terminal and a first node of a power output terminal;
    상기 제 1 변압기의 2차 측으로부터 제 1 전압 신호와 반대 극성의 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 2 노드와 전원 출력단 제 1 노드 사이에 연결된 제 3 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 3 게이트 드라이브 회로;A third gate for driving a gate of a third semiconductor switching element connected between a second node of the power input terminal and a first node of the power output terminal, receiving the pulse voltage signal of the opposite polarity from the first voltage signal from the secondary side of the first transformer, A drive circuit;
    상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 제 2 펄스 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 1 노드와 전원 출력단 제 2 노드 사이에 연결된 제 2 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 2 게이트 드라이브 회로; 및A second gate drive circuit receiving a second pulse voltage signal from a secondary side of the second transformer and driving a gate of a second semiconductor switching element connected between a first node of the power input stage and a second node of the power output stage; And
    상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 제 2 펄스 전압 신호와 반대 극성의 전압 신호를 입력받아 전원 입력단 제 2 노드와 전원 출력단 제 2 노드 사이에 연결된 제 4 반도체 스위칭 소자의 게이트를 구동하는 제 4 게이트 드라이브 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.And a fourth gate for driving the gate of the fourth semiconductor switching element connected between the second node of the power input terminal and the second node of the power output terminal, receiving the voltage signal of the opposite polarity from the second pulse voltage signal from the secondary side of the second transformer, And a drive circuit.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 게이트 신호 생성기는 3. The apparatus as claimed in claim 1 or 2, wherein the gate signal generator
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호의 위상차를 조절하여 상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 출력되는 교류 펄스의 폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.Wherein the control circuit adjusts the phase difference between the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer to control the width of the AC pulse output through the power output terminal of the full bridge power supply circuit. drive.
  4. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3,
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호는 서로 동일한 크기와 펄스 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.Wherein the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer have the same magnitude and pulse width.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 게이트 신호 생성기는3. The apparatus as claimed in claim 1 or 2, wherein the gate signal generator
    상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 직류 전원이 출력되도록, And a direct-current power source is connected to a power output terminal of the full-
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 각각 서로 반대되는 극성을 갖는 직류 신호로 생성하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.Wherein the gate signal to be outputted to the first transformer and the gate signal to be outputted to the second transformer are generated as a DC signal having polarities opposite to each other.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 3. The method according to claim 1 or 2,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, Wherein each of the plurality of gate drive circuits includes:
    자신에게 연결된 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항;A first resistor and a second resistor connected in series to both ends of the secondary winding of the first transformer or the second transformer connected thereto to distribute the voltage;
    상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터;A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 일단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 온되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴온시키고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되는 제 1 스위칭 소자;A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between one end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a gate of the semiconductor switching element connected thereto, A first switching element which is turned on when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer to turn on the semiconductor switching element and is turned off when a negative voltage signal is applied;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 타단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 온되는 제 2 스위칭 소자; 및A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between the other end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a source of the semiconductor switching element connected thereto, A second switching element which is turned off when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer and is turned on when a negative voltage signal is applied; And
    상기 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.And a second capacitor connected between a gate and a source of the semiconductor switching device.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 3. The method according to claim 1 or 2,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, Wherein each of the plurality of gate drive circuits includes:
    상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항;A first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer to distribute the voltage;
    상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터;A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS; A first PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to one end of the secondary winding, and a drain connected to a gate of the semiconductor switching element connected to the drain;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS; 및A second PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to the other end of the secondary winding, and a drain connected to a source of the semiconductor switching element connected to the drain; And
    제 1 PMOS 의 드레인과 상기 제 2 PMOS 의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연형 게이트 구동 장치.And a second capacitor coupled between a drain of the first PMOS and a drain of the second PMOS.
  8. 게이트 신호를 발생시키는 게이트 신호 생성기;A gate signal generator for generating a gate signal;
    상기 게이트 신호를 쵸핑(chopping)하여 복수의 펄스 신호들을 생성하는 신호 쵸퍼(chopper); 및A signal chopper for chopping the gate signal to generate a plurality of pulse signals; And
    1차 측이 상기 신호 쵸퍼에 연결되어 상기 복수의 펄스 신호들을 2차측으로 전달하는 제 1 변압기 및 제 2 변압기,A first transformer and a second transformer, the primary side of which is connected to the signal chopper to transfer the plurality of pulse signals to the secondary side,
    풀 브릿지 회로를 구성하는 복수의 반도체 스위칭 소자, 및A plurality of semiconductor switching elements constituting a full bridge circuit, and
    상기 복수의 반도체 스위칭 소자에 각각 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기로부터 전달된 펄스 전압 신호에 따라서 자신이 연결된 반도체 스위칭 소자를 각각 구동하는 복수의 게이트 드라이브 회로를 포함하는 전원 모듈을 포함하고, And a plurality of gate drive circuits respectively connected to the plurality of semiconductor switching elements and driving the semiconductor switching elements connected to the plurality of semiconductor switching elements in accordance with the pulse voltage signal transmitted from the first transformer or the second transformer and,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 중 동일한 변압기에 연결된 게이트 드라이브 회로들은 서로 다른 극성의 펄스 전압 신호를 전달받아 서로 교번적으로 반도체 스위칭 소자를 턴 온 및 턴 오프 시키는 것을 특징으로 하는 전원 장치.Wherein the gate drive circuits connected to the same transformer among the plurality of gate drive circuits alternately turn on and off the semiconductor switching elements by receiving pulse voltage signals of different polarities.
  9. 제 8 항에 있어서, 9. The method of claim 8,
    상기 전원 모듈은 복수개가 구비되고, 복수개의 전원 모듈은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되며, A plurality of power modules are provided, a plurality of power modules are connected to each other in series or in parallel,
    상기 제 1 변압기 및 상기 제 2 변압기는, Wherein the first transformer and the second transformer comprise:
    풀 브릿지 회로의 전원 입력단을 기준으로, 상기 전원 모듈에 포함된 반도체 스위칭 소자들 중 일측에 있는 반도체 스위칭 소자들을 구동하는 게이트 드라이브 회로들은 상기 제 1 변압기의 2차측에 연결되고, 다른 일측에 있는 반도체 스위칭 소자들을 구동하는 게이트 드라이브 회로들은 상기 제 2 변압기의 2차측에 연결되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.Gate drive circuits for driving semiconductor switching elements on one side of the semiconductor switching elements included in the power supply module are connected to the secondary side of the first transformer with reference to the power input terminal of the full bridge circuit, And the gate drive circuits driving the switching elements are connected to the secondary side of the second transformer.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 게이트 신호 생성기는 10. The apparatus of claim 8 or 9, wherein the gate signal generator
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호의 위상차를 조절하여 상기 풀브리지 전원 회로의 전원 출력단을 통해서 출력되는 교류 펄스의 폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.And adjusts a width of an AC pulse output through a power output terminal of the full bridge power circuit by adjusting a phase difference between a gate signal to be output to the first transformer and a gate signal to be output to the second transformer.
  11. 제 10 항에 있어서, 11. The method of claim 10,
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호는 서로 동일한 크기와 펄스 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.Wherein the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer have the same magnitude and pulse width.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 게이트 신호 생성기는10. The apparatus of claim 8 or 9, wherein the gate signal generator
    상기 풀 브리지 회로의 전원 출력단을 통해서 직류 전원이 출력되도록, And a DC power supply is connected to the power supply output terminal of the full bridge circuit,
    상기 제 1 변압기로 출력될 게이트 신호와 상기 제 2 변압기로 출력될 게이트 신호를 각각 서로 반대되는 극성을 갖는 직류 신호로 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.Wherein the gate signal to be output to the first transformer and the gate signal to be output to the second transformer are generated as a DC signal having polarities opposite to each other.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 10. The method according to claim 8 or 9,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, Wherein each of the plurality of gate drive circuits includes:
    자신에게 연결된 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항;A first resistor and a second resistor connected in series to both ends of the secondary winding of the first transformer or the second transformer connected thereto to distribute the voltage;
    상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터;A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 일단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 온되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴온시키고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되는 제 1 스위칭 소자;A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between one end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a gate of the semiconductor switching element connected thereto, A first switching element which is turned on when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer to turn on the semiconductor switching element and is turned off when a negative voltage signal is applied;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측의 타단과 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결되어, 상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차 측으로부터 양의 전압 신호가 인가되면 턴 오프되고, 음의 전압 신호가 인가되면 턴 온되는 제 2 스위칭 소자; 및A gate connected between the first resistor and the second resistor and connected between the other end of the secondary side of the first transformer or the second transformer and a source of the semiconductor switching element connected thereto, A second switching element which is turned off when a positive voltage signal is applied from the secondary side of the second transformer and is turned on when a negative voltage signal is applied; And
    상기 반도체 스위칭 소자의 게이트와 소오스 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.And a second capacitor connected between a gate and a source of the semiconductor switching element.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 10. The method according to claim 8 or 9,
    상기 복수의 게이트 드라이브 회로 각각은, Wherein each of the plurality of gate drive circuits includes:
    상기 제 1 변압기 또는 상기 제 2 변압기의 2차측 권선 양단에 직렬로 연결되어 전압을 분배하는 제 1 저항 및 제 2 저항;A first resistor and a second resistor connected in series across the secondary winding of the first transformer or the second transformer to distribute the voltage;
    상기 제 1 저항의 양단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터;A first capacitor connected in parallel to both ends of the first resistor;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 일단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트에 연결된 제 1 PMOS; A first PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to one end of the secondary winding, and a drain connected to a gate of the semiconductor switching element connected to the drain;
    게이트가 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항 사이에 연결되고, 소오스가 상기 2차측 권선의 타단에 연결되며, 드레인이 자신에게 연결된 상기 반도체 스위칭 소자의 소오스에 연결된 제 2 PMOS; 및A second PMOS having a gate connected between the first resistor and the second resistor, a source connected to the other end of the secondary winding, and a drain connected to a source of the semiconductor switching element connected to the drain; And
    제 1 PMOS 의 드레인과 상기 제 2 PMOS 의 드레인 사이에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.And a second capacitor coupled between a drain of the first PMOS and a drain of the second PMOS.
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