KR101913964B1 - Apparatus for driving IGBT gate - Google Patents

Apparatus for driving IGBT gate Download PDF

Info

Publication number
KR101913964B1
KR101913964B1 KR1020170119731A KR20170119731A KR101913964B1 KR 101913964 B1 KR101913964 B1 KR 101913964B1 KR 1020170119731 A KR1020170119731 A KR 1020170119731A KR 20170119731 A KR20170119731 A KR 20170119731A KR 101913964 B1 KR101913964 B1 KR 101913964B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
gate
igbt
gate drive
microcomputer
Prior art date
Application number
KR1020170119731A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박찬수
박귀근
백영진
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020170119731A priority Critical patent/KR101913964B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101913964B1 publication Critical patent/KR101913964B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2330/00—Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
    • G09G2330/02—Details of power systems and of start or stop of display operation
    • G09G2330/025—Reduction of instantaneous peaks of current
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2330/00—Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
    • G09G2330/04—Display protection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

The present invention relates to an IGBT gate driving apparatus to minimize an IGBT from being damaged in a no-power situation. The IGBT gate driving apparatus comprises: a micom for receiving a first voltage from a first voltage supply source to transfer a PWM signal to a gate drive IC; a gate drive IC for receiving second voltage from a second voltage supply source and converting the supplied second voltage into a gate signal based on the PWM signal to output the gate signal to a gate of an IGBT; and a protection unit for preventing the IGBT from being turned on for a predetermined time or longer when the first voltage is blocked.

Description

IGBT 게이트 구동장치{Apparatus for driving IGBT gate}[0001] Apparatus for driving IGBT gate [0002]

본 발명은 IGBT 게이트 구동장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 IGBT의 소손을 방지하는 IGBT 게이트 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to an IGBT gate driving apparatus, and more particularly, to an IGBT gate driving apparatus which prevents burnout of an IGBT.

IGBT(Insulated gate bipolar transistor)는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 게이트부에 집적한 접합형 트랜지스터이다. IGBT는 구동 전력이 작고, 스위칭 속도가 빠른 장점이 있다. An IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is a junction type transistor in which a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) is integrated in a gate portion. The IGBT has advantages of small driving power and high switching speed.

IGBT는 게이트-이미터간의 전압이 인가되는 신호에 의해 온(On) 또는 오프(Off)될 수 있고, 온 또는 오프되어 모터를 구동시킬 수 있다.The IGBT can be turned on or off by a signal applied to the gate-emitter voltage, and can be turned on or off to drive the motor.

게이트 드라이브 IC(Gate Drive IC)는 마이컴(Micom)으로부터 낮은 입력 전압을 공급 받아 높은 구동 전압으로 변환하여 IGBT의 게이트에 출력함으로써, IGBT를 온 또는 오프시킬 수 있다. 구체적으로, 게이트 드라이브 IC는 마이컴으로부터 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 입력 받고, 입력된 PWM 신호를 IGBT를 제어하기 위한 게이트 신호(Gate signal)로 변환하여 IGBT의 게이트에 출력할 수 있다. 게이트 신호는 하이(High) 또는 로우(Low)일 수 있고, 게이트 드라이브 IC가 IGBT의 게이트에 하이를 출력하면 IGBT는 온되고, IGBT의 게이트에 로우를 출력하면 IGBT는 오프될 수 있다.The gate drive IC receives a low input voltage from the microcomputer, converts it to a high driving voltage, and outputs it to the gate of the IGBT to turn the IGBT on or off. Specifically, the gate drive IC receives a PWM (Pulse Width Modulation) signal from the microcomputer, converts the input PWM signal into a gate signal for controlling the IGBT, and outputs the gate signal to the gate of the IGBT. The gate signal can be either high or low. When the gate drive IC outputs a high level to the gate of the IGBT, the IGBT is turned on. When the gate drive IC outputs a low level to the gate of the IGBT, the IGBT can be turned off.

게이트 드라이브 IC는 Active High Type 또는 Active Low Type 으로 구분될 수 있다. Active High Type 의 게이트 드라이브 IC는 PWM 신호가 하이로 인가되면 IGBT의 게이트에 하이를 출력하고, PWM 신호가 로우로 인가되면 IGBT의 게이트에 로우를 출력할 수 있다. Active Low Type 의 게이트 드라이브 IC는 PWM 신호가 하이로 인가되면 IGBT의 게이트에 로우를 출력하고, PWM 신호가 로우로 인가되면 IGBT의 게이트에 하이를 출력할 수 있다.Gate drive ICs can be classified into Active High Type or Active Low Type. An active high type gate drive IC outputs a high to the gate of the IGBT when the PWM signal is high and outputs a low to the gate of the IGBT when the PWM signal is low. Active low type gate drive IC can output low to the gate of IGBT when PWM signal is high and can output high to gate of IGBT when PWM signal is low.

한편, 정전 등과 같은 사고가 발생하면 마이컴 및 게이트 드라이브 IC로의 전원 공급이 차단될 수 있다. 경우에 따라, 마이컴으로 공급되는 전압이 게이트 드라이브 IC로 공급되는 전압보다 먼저 차단될 수 있다. 이 경우, 마이컴은 게이트 드라이브 IC에 계속해서 로우를 인가하게 되고, Active Low Type 의 게이트 드라이브 IC는 IGBT의 게이트에 하이를 계속 인가하게 된다. IGBT는 소정 시간 이상 온면 과전류가 도통하여 소손되는 문제가 발생할 수 있다. On the other hand, if an accident such as a power failure occurs, the power supply to the microcomputer and the gate drive IC may be interrupted. In some cases, the voltage supplied to the microcomputer may be cut off before the voltage supplied to the gate drive IC. In this case, the microcomputer continuously applies the low level to the gate drive IC, and the active low type gate drive IC continuously applies the high level to the gate of the IGBT. The IGBT may suffer a problem that the over-current of the ON-state is conducted for more than a predetermined time and is burned out.

본 발명은 마이컴으로 공급되는 전압이 게이트 드라이브 IC로 공급되는 전압 보다 먼저 차단되는 경우 IGBT가 소손되는 문제를 방지하는 IGBT 게이트 구동장치를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an IGBT gate driving apparatus which prevents the problem of the IGBT from being damaged when the voltage supplied to the microcomputer is cut off before the voltage supplied to the gate drive IC.

본 발명의 실시 예에 따른 IGBT 게이트 구동장치는 제1 전압 공급원으로부터 제1 전압을 공급받아 게이트 드라이브 IC로 PWM 신호를 전달하는 마이컴과, 제2 전압 공급원으로부터 제2 전압을 공급받고, 공급된 제2 전압을 PWM 신호에 기초하여 게이트 신호로 변환하여 IGBT의 게이트에 출력하는 게이트 드라이브 IC, 및 제1 전압이 차단되면 IGBT가 소정 시간 이상 온(On)되지 않도록 방지하는 보호부를 포함할 수 있다.An IGBT gate driving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a microcomputer that receives a first voltage from a first voltage supply source and transmits a PWM signal to a gate drive IC, A gate drive IC for converting the second voltage to a gate signal based on the PWM signal and outputting the gate signal to the gate of the IGBT and a protection unit for preventing the IGBT from being turned on for a predetermined time or longer when the first voltage is interrupted.

보호부는 제1 전압이 차단되면 게이트 드라이브 IC로 공급되는 제2 전압을 차단하는 스위치를 포함할 수 있다.The protection unit may include a switch for blocking a second voltage supplied to the gate drive IC when the first voltage is interrupted.

게이트 드라이브 IC는 제2 전압을 공급받는 전원을 포함하고, 스위치는 게이트 드라이브 IC의 전원과 연결될 수 있다.The gate drive IC includes a power source supplied with the second voltage, and the switch can be connected to the power source of the gate drive IC.

스위치는 NPN형 트랜지스터를 포함하고, NPN형 트랜지스터의 베이스(B)는 제1 전압 공급원에 연결되고, 컬렉터(C)는 제2 전압 공급원에 연결되고, 이미터(E)는 게이트 드라이브 IC의 전원에 연결될 수 있다.(B) of the NPN transistor is connected to the first voltage supply source, the collector (C) is connected to the second voltage supply source, and the emitter (E) Lt; / RTI >

제1 전압 공급원과 제2 전압 공급원은 동일한 SMPS에서 서로 다른 크기로 변환되어 전압을 출력하는 출력단일 수 있다.The first voltage supply source and the second voltage supply source can be a single output that is converted into different sizes in the same SMPS to output a voltage.

게이트 드라이브 IC는 PWM 신호가 하이(High)로 인가되면 IGBT의 게이트에 로우(Low)를 인가하고, PWM 신호가 로우로 인가되면 IGBT의 게이트에 하이를 인가하는 게이트 신호를 출력할 수 있다.When the PWM signal is high, the gate drive IC applies a low level to the gate of the IGBT. When the PWM signal is low, the gate drive IC can output a gate signal that applies a high level to the gate of the IGBT.

제1 전압의 크기는 제2 전압의 크기 보다 낮을 수 있다.The magnitude of the first voltage may be less than the magnitude of the second voltage.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 마이컴 전원이 방전되고 게이트 드라이브 IC가 정상 동작하는 경우, 게이트 드라이브 IC가 마이컴으로부터 전달되는 신호를 잘못 판단하여 IGBT를 계속 온 상태로 제어하는 것을 방지하여 IGBT의 소손을 최소화하며, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to an embodiment of the present invention, when the power source of the microcomputer is discharged and the gate drive IC operates normally, the gate drive IC erroneously judges a signal transmitted from the microcomputer to prevent the IGBT from being kept in the ON state, And the reliability can be improved.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 한 개의 스위치만을 추가하여 무전원 상황에서 IGBT가 소손되는 경우를 최소화할 수 있어, IGBT의 수명을 연장하며 IGBT 교체에 소요되는 비용을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to minimize a case where the IGBT is burned out in the non-power-source state by adding only one switch, thereby extending the service life of the IGBT and reducing the cost of replacing the IGBT.

도 1은 종래 IGBT 게이트 구동장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 IGBT 게이트 구동장치의 전압 공급원을 나타내는 예시 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마이컴에서 출력되는 PWM 신호와 게이트 드라이브 IC에서 출력되는 게이트 신호를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 IGBT 게이트 구동장치를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 IGBT 게이트 구동장치가 보호부를 포함하는 경우 마이컴에서 출력되는 PWM 신호와 게이트 드라이브 IC에서 출력되는 게이트 신호를 나태는 도면이다.1 is a circuit diagram showing a conventional IGBT gate driving apparatus.
2 is an exemplary diagram showing a voltage supply source of an IGBT gate drive apparatus.
3 is a view showing a PWM signal output from the microcomputer and a gate signal output from the gate drive IC according to the embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram showing an IGBT gate driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a PWM signal output from a microcomputer and a gate signal output from a gate drive IC when an IGBT gate driving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a protection unit.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<종래 IGBT 게이트 구동장치>&Lt; Conventional IGBT gate drive device &

도 1은 종래 IGBT 게이트 구동장치를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a conventional IGBT gate driving apparatus.

종래 IGBT 게이트 구동장치는 마이컴(10)과, 게이트 드라이브 IC(100)를 포함할 수 있다. The conventional IGBT gate driving apparatus may include a microcomputer 10 and a gate drive IC 100.

<마이컴><Microcomputer>

마이컴(10)은 제1 전압 공급원(2)으로부터 제1 전압(V1)을 공급받을 수 있다. 마이컴(10)은 제1 전압 공급원(2)으로부터 공급된 제1 전압(V1)을 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 변환하고, 변환된 PWM 신호를 게이트 드라이브 IC(100)로 전달할 수 있다.The microcomputer 10 can receive the first voltage V1 from the first voltage supply source 2. [ The microcomputer 10 may convert the first voltage V1 supplied from the first voltage supply source 2 into a PWM pulse signal and transmit the converted PWM signal to the gate drive IC 100. [

마이컴(10)은 공급되는 제1 전압(V1)을 PWM 신호로 변환시 PWM 신호의 펄스 폭, 즉 듀티 사이클(duty cycle)을 조절할 수 있다. 마이컴(10)은 PWM 신호의 듀티 사이클을 조절하여 모터를 제어할 수 있다.The microcomputer 10 can adjust the pulse width, i.e., the duty cycle, of the PWM signal when converting the supplied first voltage V1 into the PWM signal. The microcomputer 10 can control the motor by adjusting the duty cycle of the PWM signal.

<게이트 드라이브 IC><Gate drive IC>

게이트 드라이브 IC(100)는 마이컴(10)으로부터 PWM 신호를 전달받을 수 있고, 전달된 PWM 신호를 게이트 신호(Gate signal)로 변환하여 IGBT(20)의 게이트에 전달할 수 있다.The gate drive IC 100 can receive the PWM signal from the microcomputer 10 and can convert the transferred PWM signal into a gate signal and transmit it to the gate of the IGBT 20. [

한편, 게이트 드라이브 IC(100)는 제2 전압 공급원(3)으로부터 제2 전압(V2)을 공급받을 수 있다. 이 때, 제2 전압 공급원(3)은 마이컴(10)으로 전압을 공급하는 제1 전압 공급원(2)과 상이한 전압 공급원일 수 있다. 또한, 게이트 드라이브 IC(100)에 공급되는 제2 전압(V2)의 크기는 마이컴(10)에 공급되는 제1 전압(V1)의 크기와 상이할 수 있다.On the other hand, the gate drive IC 100 can receive the second voltage V2 from the second voltage supply source 3. At this time, the second voltage supply source 3 may be a different voltage supply source from the first voltage supply source 2 supplying the voltage to the microcomputer 10. The magnitude of the second voltage V2 supplied to the gate drive IC 100 may be different from the magnitude of the first voltage V1 supplied to the microcomputer 10. [

게이트 드라이브 IC(100)는 제2 전압 공급원(3)으로부터 공급된 제2 전압(V2)을 게이트 신호(gate signal)로 변환할 수 있다. 구체적으로, 게이트 드라이브 IC(100)는 제2 전압 공급원(3)으로부터 공급된 제2 전압(V2)을 마이컴(10)으로부터 전달된 PWM 신호에 기초하여 게이트 신호로 변환할 수 있다. The gate drive IC 100 may convert the second voltage V2 supplied from the second voltage supply source 3 to a gate signal. Specifically, the gate drive IC 100 can convert the second voltage (V2) supplied from the second voltage supply source (3) into a gate signal based on the PWM signal transmitted from the microcomputer (10).

Active High Type 인 게이트 드라이브 IC(100)는 PWM 신호가 하이(High)로 인가되면 하이를 출력하는 게이트 신호로 변환하고, PWM 신호가 로우(Low)로 인가되면 로우를 출력하는 게이트 신호로 변환할 수 있다. 또는, Active Low Type 인 게이트 드라이브 IC(100)는 PWM 신호가 하이로 인가되면 로우를 출력하는 게이트 신호로 변환하고, PWM 신호가 로우로 인가되면 하이를 출력하는 게이트 신호로 변환할 수 있다. When the PWM signal is high, the gate drive IC 100, which is an active high type, converts the gate signal into a gate signal to output a high signal. When the PWM signal is applied to a low signal, . Alternatively, when the PWM signal is high, the gate drive IC 100, which is an active low type, converts the gate signal into a gate signal for outputting a low signal and a gate signal for outputting a high signal when the PWM signal is low.

게이트 드라이브 IC(100)는 변환된 게이트 신호를 IGBT(20)의 게이트(G)에 전달할 수 있다. The gate drive IC 100 can transfer the converted gate signal to the gate G of the IGBT 20. [

IGBT(20)의 게이트는 게이트 드라이브 IC(100)로부터 게이트 신호를 전달받을 수 있다. IGBT(20)는 전달된 게이트 신호를 통해 하이가 인가되면 온되고, 로우가 인가되면 오프될 수 있다.The gate of the IGBT 20 can receive the gate signal from the gate drive IC 100. The IGBT 20 is turned on when a high level is applied through the transferred gate signal, and can be turned off when a low level is applied.

한편, IGBT(20)는 소정 시간 이상 온 상태가 지속되면 소손될 수 있다. 예를 들어, IGBT(20)는 20us 이상 온 상태가 지속되면 소손될 수 있으나, 20us 는 예시적인 것에 불과하므로 이에 제한되지 않음이 타당하다.On the other hand, the IGBT 20 may be burned out if the ON state continues for a predetermined time or more. For example, the IGBT 20 may be burned if the ON state is continued for 20 us or more, but 20us is only an example, so that it is not limited thereto.

마이컴(10)과 게이트 드라이브 IC(100)는 각각 전압을 공급받는 전원을 포함할 수 있다. 마이컴(10)과 게이트 드라이브 IC(100)는 각각 전원을 통해 전압을 공급 받아 신호를 출력할 수 있다.The microcomputer 10 and the gate drive IC 100 may each include a power source supplied with a voltage. The microcomputer 10 and the gate drive IC 100 may receive a voltage through a power source and output a signal.

<전압 공급원><Voltage supply source>

다음으로, 마이컴(10)과 게이트 드라이브 IC(100)에 전압을 공급하는 전압 공급원을 설명한다. 도 2는 IGBT 게이트 구동장치의 전압 공급원을 나타내는 예시 도면이다.Next, a voltage supply source for supplying voltage to the microcomputer 10 and the gate drive IC 100 will be described. 2 is an exemplary diagram showing a voltage supply source of an IGBT gate drive apparatus.

마이컴(10)에 전압을 공급하는 제1 전압 공급원(2)과, 게이트 드라이브 IC(100)에 전압을 공급하는 제2 전압 공급원(3)은 서로 다른 크기의 전압을 공급하는 전압 공급원일 수 있다.A first voltage supply source 2 for supplying a voltage to the microcomputer 10 and a second voltage supply source 3 for supplying a voltage to the gate drive IC 100 may be voltage sources for supplying voltages of different sizes .

예를 들어, IGBT 게이트 구동장치의 전압 공급원은 SMPS(switched mode power supply)일 수 있다.For example, the voltage source of the IGBT gate driver may be a switched mode power supply (SMPS).

SMPS는 교류 전원을 공급 받아, 정류한 후 다양한 크기의 직류 전압으로 변환할 수 있다. 예를 들어, SMPS는 도 2에 도시된 바와 같이 교류 전원(1)을 제1 크기를 갖는 제1 전압(V1)과, 제2 크기를 갖는 제2 전압(V2) 등으로 변환하여 출력할 수 있다. 교류 전원(1)은 상용 전원으로, 220V를 공급하는 전원일 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하다. SMPS가 교류 전압을 다양한 크기의 직류 전압으로 변환하는 방법은 공지의 기술인 바 자세한 설명은 생략하기로 한다.The SMPS is supplied with AC power, can be rectified, and then converted to DC voltage of various sizes. For example, as shown in FIG. 2, the SMPS converts an AC power source 1 into a first voltage V1 having a first magnitude and a second voltage V2 having a second magnitude, have. The AC power source 1 may be a commercial power source and a power source for supplying 220 V, but this is merely an example. The SMPS converts the AC voltage to a DC voltage of various sizes, which is a known technique and will not be described in detail.

마이컴(10)으로 제1 전압(V1)을 인가하는 제1 전압 공급원(2)은 SMPS가 교류 전원(1)을 제1 크기를 갖는 직류 전압으로 변환하여 출력하는 출력단일 수 있고, 게이트 드라이브 IC(100)로 제2 전압(V2)을 인가하는 제2 전압 공급원(3)은 SMPS가 교류 전원(1)을 제2 크기를 갖는 직류 전압으로 변환하여 출력하는 출력단일 수 있다. 이 때, 제1 크기와 제2 크기는 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 제1 크기는 제2 크기 보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 제1 크기는 5(V)이고, 제2 크기는 15(V)이거나, 제1 크기는 3(V)이고, 제2 크기는 12(V)일 수 있으나 이는 예시적인 것에 불과하다. 이와 같이, 제1 전압원(2)과 제2 전압원(3)은 동일한 전원을 기초로 전압을 출력하는 전압원일 수 있다. 즉, 제1 전압원(2)과 제2 전압원(3)은 동일한 SMPS에서 각각 서로 다른 크기로 변환되어 전압을 출력하는 출력단일 수 있다.The first voltage supply source 2 for applying the first voltage V1 to the microcomputer 10 may be an output single unit in which the SMPS converts the AC power supply 1 into a DC voltage having a first magnitude and outputs the DC voltage. The second voltage supply source 3 for applying the second voltage V2 to the AC power supply 100 may be a single output which converts the AC power supply 1 into a DC voltage having a second magnitude and outputs the DC voltage. At this time, the first size and the second size may be different from each other. Specifically, the first size may be lower than the second size. For example, the first size may be 5 (V), the second size 15 (V), the first size 3 (V), and the second size 12 (V) Do. As described above, the first voltage source 2 and the second voltage source 3 may be voltage sources that output voltages based on the same power source. In other words, the first voltage source 2 and the second voltage source 3 can be converted into different sizes in the same SMPS, and the output can be a single output voltage.

한편, SMPS에 무전원 상황이 발생하면 2차측에서 출력되는 직류 전압이 감소할 수 있다. 이 때, 제1 전압 공급원(2)에서 출력되는 전압이 제2 전압 공급원(3)에서 출력되는 전압 보다 먼저 감소하여, 마이컴(10)으로 공급되는 전압이 게이트 드라이브 IC(100)로 공급되는 전압 보다 먼저 차단될 수 있다.On the other hand, if a non-power-supply situation occurs in the SMPS, the DC voltage output from the secondary side may decrease. At this time, the voltage output from the first voltage supply source 2 decreases earlier than the voltage output from the second voltage supply source 3, and the voltage supplied to the microcomputer 10 is lower than the voltage supplied to the gate drive IC 100 It can be blocked earlier.

<마이컴 전원이 게이트 드라이브 IC 전원 보다 먼저 차단되는 경우><When the power of the microcomputer is cut off before the gate drive IC power supply>

차단기를 내리거나 정전 등의 사유로 SMPS에 무전원 상황이 발생하면 마이컴(10)의 전원 및 게이트 드라이브 IC(100)의 전원 중 적어도 하나 이상은 차단될 수 있다. 경우에 따라, 마이컴(10)의 전원이 게이트 드라이브 IC(100)의 전원 보다 먼저 차단될 수 있고, 이에 따라 마이컴(10)으로 전압이 공급되지 않으나, 게이트 드라이브 IC(100)에는 전압이 공급되는 상황이 일시적으로 발생할 수 있다. At least one or more of the power supply of the microcomputer 10 and the power supply of the gate drive IC 100 may be cut off if a non-power supply situation occurs in the SMPS due to a breaker or a power failure. The power of the microcomputer 10 may be cut off prior to the power supply of the gate drive IC 100 so that the voltage is not supplied to the microcomputer 10 but the voltage is supplied to the gate drive IC 100 The situation can happen temporarily.

이 경우, Active Low Type 의 게이트 드라이브 IC는 마이컴(10)으로부터 로우인 PWM 신호가 계속해서 인가되는 것으로 판단할 수 있고, 소정 시간 이상 IGBT(20)의 게이트에 하이를 출력할 수 있다.In this case, the active low type gate drive IC can determine that the PWM signal which is low from the microcomputer 10 is continuously applied, and can output a high level to the gate of the IGBT 20 for a predetermined time or more.

<PWM 신호 및 게이트 신호>&Lt; PWM signal and gate signal >

다음으로, 도 3을 참조하여 마이컴(10)에서 출력되는 PWM 신호와, 게이트 드라이브 IC(100)에서 출력되는 게이트 신호를 설명한다. 구체적으로, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마이컴에서 출력되는 PWM 신호와 게이트 드라이브 IC에서 출력되는 게이트 신호를 나타내는 도면이다.Next, the PWM signal output from the microcomputer 10 and the gate signal output from the gate drive IC 100 will be described with reference to FIG. 3 is a diagram illustrating a PWM signal output from the microcomputer and a gate signal output from the gate drive IC according to the embodiment of the present invention.

먼저, 마이컴(10)과 게이트 드라이브 IC(100)에 전압이 정상적으로 공급되는 경우 마이컴(10)은 게이트 드라이브 IC(100)로 PWM 신호를 전달할 수 있다. PWM 신호는 하이와 로우가 반복되는 신호로, 하이(또는 로우)가 지속되는 시간은 조절될 수 있다. 한편, Active High Type의 게이트 드라이브 IC(100)로 PWM 신호를 전달하는 경우 하이가 지속되는 시간과 Active Low Type의 게이트 드라이브 IC(100)로 PWM 신호를 전달하는 경우 로우가 지속되는 시간은 제한될 필요가 있다. 게이트 드라이브 IC(100)가 IGBT(20)의 게이트로 소정 시간 이상 하이인 게이트 신호를 출력하는 것을 방지하기 위함이다.First, when the voltage is normally supplied to the microcomputer 10 and the gate drive IC 100, the microcomputer 10 can transmit the PWM signal to the gate drive IC 100. The PWM signal is a signal in which the high and low are repeated, and the time at which the high (or low) period lasts can be adjusted. On the other hand, when the PWM signal is transmitted to the active high type gate drive IC 100, the time for which the high is sustained and the time when the PWM signal is transmitted to the active low type gate drive IC 100 are limited There is a need. And to prevent the gate drive IC 100 from outputting a gate signal that is high for a predetermined time or longer to the gate of the IGBT 20. [

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 마이컴(10)의 전원이 방전될 수 있다. 즉, 마이컴(10)으로 공급되는 전압과 게이트 드라이브 IC(100)로 공급되는 전압이 차단될 수 있고, 마이컴(10)의 전원이 게이트 드라이브 IC(100)의 전원 보다 먼저 방전될 수 있다. 이에 따라, 마이컴(10)은 게이트 드라이브 IC(100)로 하이인 PWM 신호를 전달할 수 없고, 게이트 드라이브 IC(100)는 로우인 PWM 신호가 계속 인가되는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 게이트 드라이브 IC(100)가 Active Low Type인 경우 IGBT(20)의 게이트로 하이인 게이트 신호를 계속해서 출력할 수 있다. IGBT(20)는 게이트 드라이브 IC(100)로부터 하이인 게이트 신호가 계속해서 전달됨에 따라 계속해서 온(On)될 수 있다. IGBT(20)는 온 상태가 소정시간 이상 지속되면 소손될 수 있다.However, as shown in FIG. 3, the power source of the microcomputer 10 may be discharged. That is, the voltage supplied to the microcomputer 10 and the voltage supplied to the gate drive IC 100 can be cut off, and the power of the microcomputer 10 can be discharged earlier than the power supply of the gate drive IC 100. Accordingly, the microcomputer 10 can not deliver the high PWM signal to the gate drive IC 100, and the gate drive IC 100 can determine that the low PWM signal is continuously applied. Therefore, when the gate drive IC 100 is of the Active Low Type, the gate signal of the IGBT 20 can be continuously outputted as a high gate signal. The IGBT 20 can be continuously turned on as the gate signal from the gate drive IC 100 is continuously transmitted. The IGBT 20 may be damaged if the ON state is continued for a predetermined time or longer.

<IGBT의 소손을 방지하는 IGBT 게이트 구동장치>&Lt; IGBT gate drive device for preventing burnout of IGBT >

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 IGBT 게이트 구동장치를 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram showing an IGBT gate driving apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 IGBT 게이트 구동장치는 마이컴(10)과, 게이트 드라이브 IC(100) 및 보호부(110)를 포함할 수 있다. 마이컴(10)과 게이트 드라이브 IC(100)는 앞에서 설명한 바와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.The IGBT gate driving apparatus according to the embodiment of the present invention may include a microcomputer 10, a gate drive IC 100, and a protection unit 110. Since the microcomputer 10 and the gate drive IC 100 are the same as those described above, detailed description is omitted.

<보호부><Protection Division>

보호부(110)는 마이컴(10)으로 공급되는 제1 전압이 차단되면 IGBT(20)가 소정 시간 이상 온(On)되지 않도록 방지할 수 있다.The protection unit 110 may prevent the IGBT 20 from being turned on for a predetermined time when the first voltage supplied to the microcomputer 10 is cut off.

일 실시 예에 따르면, 보호부(110)는 마이컴(10)으로 공급되는 제1 전압이 차단되면 게이트 드라이브 IC(100)로 공급되는 제2 전압을 차단하는 스위치를 포함할 수 있다. 스위치는 게이트 드라이브 IC(100)의 전원과 연결될 수 있다.According to one embodiment, the protection unit 110 may include a switch for blocking a second voltage supplied to the gate drive IC 100 when the first voltage supplied to the microcomputer 10 is cut off. The switch can be connected to the power source of the gate drive IC 100.

구체적으로, 스위치는 NPN형 트랜지스터일 수 있고, NPN형 트랜지스터의 베이스(B)는 마이컴(10)으로 전압을 공급하는 전압 공급원과 동일한 전압 공급원에 연결되고, 컬렉터(C)는 마이컴(10)의 전압 공급원과는 상이한 다른 전압 공급원에 연결되고, 이미터(E)는 게이트 드라이브 IC(100)의 전원에 연결될 수 있다. 즉, NPN형 트랜지스터의 베이스(B)는 마이컴(10)으로 전압을 공급하는 제1 전압 공급원(2)에 연결되고, 컬렉터(C)는 별도의 제2 전압 공급원(3)에 연결되고, 이미터(E)는 게이트 드라이브 IC(100)의 전원에 연결될 수 있다.Specifically, the switch may be an NPN transistor, the base B of the NPN transistor is connected to the same voltage supply source as the voltage supply source for supplying the voltage to the microcomputer 10, and the collector C is connected to the And the emitter E may be connected to the power supply of the gate drive IC 100. In this case, That is, the base B of the NPN transistor is connected to the first voltage supply source 2 for supplying the voltage to the microcomputer 10, the collector C is connected to the second voltage supply source 3, The gate (E) may be connected to the power source of the gate drive IC (100).

따라서, 제1 전압 공급원(2)이 정상적으로 전압을 공급할 경우, 마이컴(10)으로 전압을 정상적으로 공급하는 동시에, NPN형 트랜지스터 베이스(B)의 전위장벽을 낮춰 제2 전압 공급원(3)이 게이트 드라이브 IC(100)로 전압을 정상적으로 공급할 수 있다. 반면에, 제1 전압 공급원(2)이 방전된 경우, 제1 전압 공급원(2)은 마이컴(10)으로 전압을 정상적으로 공급할 수 없는 동시에, NPN형 트랜지스터 베이스(B)의 전위 장벽이 낮출 수 없어 제2 전압 공급원(3)이 게이트 드라이브 IC(100)로 전압을 공급할 수 없다. 따라서, 게이트 드라이브 IC(100)는 전원이 인가되지 않으므로, IGBT(20)의 게이트로 게이트 신호를 전송할 수 없다. 따라서, 마이컴(10)으로 공급되는 전압이 먼저 차단됨에 따라 게이트 드라이브 IC(100)가 오동작하는 경우를 방지할 수 있다.Therefore, when the first voltage supply source 2 normally supplies the voltage, the voltage is normally supplied to the microcomputer 10 and the potential barrier of the NPN type transistor base B is lowered, The voltage can be normally supplied to the IC 100. [ On the other hand, when the first voltage supply source 2 is discharged, the first voltage supply source 2 can not normally supply the voltage to the microcomputer 10, and the potential barrier of the NPN type transistor base B can not be lowered The second voltage supply source 3 can not supply the voltage to the gate drive IC 100. Therefore, the gate drive IC 100 can not transmit the gate signal to the gate of the IGBT 20 because the power source is not applied. Therefore, it is possible to prevent the gate drive IC 100 from malfunctioning due to the voltage supplied to the microcomputer 10 being shut off first.

이와 같이, 보호부(110)는 마이컴(10)으로 공급되는 전압이 차단되면, 게이트 드라이브 IC(100)로 공급되는 전압을 함께 차단시켜, IGBT(20)가 소정 시간 이상 온 되는 것을 방지할 수 있다.In this way, when the voltage supplied to the microcomputer 10 is cut off, the protective unit 110 blocks the voltage supplied to the gate drive IC 100 to prevent the IGBT 20 from being turned on for a predetermined time or more have.

<보호부를 포함하는 경우 PWM 신호 및 게이트 신호>&Lt; PWM signal and gate signal when the protective part is included >

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 IGBT 게이트 구동장치가 보호부를 포함하는 경우 마이컴에서 출력되는 PWM 신호와 게이트 드라이브 IC에서 출력되는 게이트 신호를 나태는 도면이다.5 is a diagram illustrating a PWM signal output from a microcomputer and a gate signal output from a gate drive IC when an IGBT gate driving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a protection unit.

마이컴(10)과 게이트 드라이브 IC(100)에 전압이 정상적으로 공급되면 보호부(110)를 포함하지 않는 경우 출력되는 PWM 신호와 게이트 신호는 보호부(110)를 포함하는 경우 출력되는 PWM 신호와 게이트 신호는 동일할 수 있다. 즉, 보호부(110)를 포함하는 IGBT 게이트 구동장치는 마이컴(10)에 전압이 정상적으로 공급되는 경우 도 3을 통해 설명한 바와 동일하게 PWM 신호와 게이트 신호를 출력할 수 있다.When the voltage is normally supplied to the microcomputer 10 and the gate drive IC 100, the PWM signal and the gate signal, which are output when the protection unit 110 is not included, The signals can be the same. That is, when the voltage is normally supplied to the microcomputer 10, the IGBT gate driving apparatus including the protection unit 110 can output the PWM signal and the gate signal in the same manner as described with reference to FIG.

한편, 보호부(110)를 포함하는 IGBT 게이트 구동장치는 마이컴(10)으로 전압을 공급하는 제1 전압 공급원(2)이 차단되면 게이트 드라이브 IC(100)로 공급되는 제2 전압이 동시에 차단될 수 있다. 따라서, 마이컴(10)과 게이트 드라이브 IC(100)는 둘 다 하이를 출력할 수 없고, IGBT(20)는 오프 상태로 제어된다. 따라서, 본 발명과 같이 보호부(110)를 포함하는 IGBT 게이트 구동장치는 IGBT(20)가 소정 시간 온되지 않도록 방지할 수 있다.In the IGBT gate driving apparatus including the protection unit 110, when the first voltage supply source 2 for supplying voltage to the microcomputer 10 is shut off, the second voltage supplied to the gate drive IC 100 is simultaneously shut off . Therefore, both the microcomputer 10 and the gate drive IC 100 can not output high, and the IGBT 20 is controlled to be in the off state. Therefore, the IGBT gate driving apparatus including the protection unit 110 according to the present invention can prevent the IGBT 20 from being turned on for a predetermined time.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

1: 교류 전원 2: 제1 전압 공급원
3: 제2 전압 공급원 10: 마이컴
20: IGBT 100: 게이트 드라이브 IC
110: 보호부1: AC power supply 2: First voltage supply source
3: Second voltage supply source 10: Microcomputer
20: IGBT 100: Gate drive IC
110:

Claims (7)

제1 전압 공급원으로부터 제1 전압을 공급받아 게이트 드라이브 IC로 PWM 신호를 전달하는 마이컴;
제2 전압 공급원으로부터 제2 전압을 공급받고, 공급된 제2 전압을 상기 PWM 신호에 기초하여 게이트 신호로 변환하여 IGBT의 게이트에 출력하는 게이트 드라이브 IC; 및
상기 제1 전압이 차단되면 상기 IGBT가 소정 시간 이상 온(On)되지 않도록 방지하는 보호부를 포함하는 IGBT 게이트 구동장치.A microcomputer receiving a first voltage from a first voltage supply source and transmitting a PWM signal to the gate drive IC;
A gate drive IC receiving a second voltage from a second voltage supply source, converting the supplied second voltage into a gate signal based on the PWM signal, and outputting the gate signal to the gate of the IGBT; And
And a protection unit for preventing the IGBT from being turned on for a predetermined time when the first voltage is interrupted. 제1항에 있어서,
상기 보호부는
상기 제1 전압이 차단되면 상기 게이트 드라이브 IC로 공급되는 제2 전압을 차단하는 스위치를 포함하는 IGBT 게이트 구동장치.The method according to claim 1,
The protection portion
And a switch for blocking a second voltage supplied to the gate drive IC when the first voltage is interrupted. 제2항에 있어서,
상기 게이트 드라이브 IC는 상기 제2 전압을 공급받는 전원을 포함하고,
상기 스위치는
상기 게이트 드라이브 IC의 전원과 연결되는 IGBT 게이트 구동장치.3. The method of claim 2,
Wherein the gate drive IC includes a power source receiving the second voltage,
The switch
And the gate drive IC is connected to the power source of the gate drive IC. 제3항에 있어서,
상기 스위치는 NPN형 트랜지스터를 포함하고,
상기 NPN형 트랜지스터의 베이스(B)는 상기 제1 전압 공급원에 연결되고, 컬렉터(C)는 상기 제2 전압 공급원에 연결되고, 이미터(E)는 상기 게이트 드라이브 IC의 전원에 연결되는 IGBT 게이트 구동장치.The method of claim 3,
The switch comprising an NPN transistor,
(B) of the NPN transistor is connected to the first voltage supply, a collector (C) is connected to the second voltage supply source, and an emitter (E) is connected to the gate of the IGBT gate Driving device. 제1항에 있어서,
상기 제1 전압 공급원과 제2 전압 공급원은 동일한 SMPS에서 서로 다른 크기로 변환되어 전압을 출력하는 출력단인 IGBT 게이트 구동장치.The method according to claim 1,
Wherein the first voltage supply source and the second voltage supply source are converted to different sizes in the same SMPS to output a voltage. 제1항에 있어서,
상기 게이트 드라이브 IC는
상기 PWM 신호가 하이(High)로 인가되면 IGBT의 게이트에 로우(Low)를 인가하고, 상기 PWM 신호가 로우로 인가되면 IGBT의 게이트에 하이를 인가하는 게이트 신호를 출력하는 IGBT 게이트 구동장치.The method according to claim 1,
The gate drive IC
Wherein the gate of the IGBT applies a low level to the gate of the IGBT when the PWM signal is high and outputs a gate signal that applies a high level to the gate of the IGBT when the PWM signal is low. 제1항에 있어서,
상기 제1 전압의 크기는 상기 제2 전압의 크기 보다 낮은 IGBT 게이트 구동장치.The method according to claim 1,
Wherein the magnitude of the first voltage is lower than the magnitude of the second voltage.
KR1020170119731A 2017-09-18 2017-09-18 Apparatus for driving IGBT gate KR101913964B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170119731A KR101913964B1 (en) 2017-09-18 2017-09-18 Apparatus for driving IGBT gate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170119731A KR101913964B1 (en) 2017-09-18 2017-09-18 Apparatus for driving IGBT gate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101913964B1 true KR101913964B1 (en) 2018-10-31

Family

ID=64099661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170119731A KR101913964B1 (en) 2017-09-18 2017-09-18 Apparatus for driving IGBT gate

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101913964B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104467370B (en) Apparatus and method for soft shutdown of isolated drivers
US11139808B2 (en) Semiconductor device and power conversion system
US11870440B2 (en) Variable current drive for isolated gate drivers
US8587362B2 (en) Gate driver and semiconductor device employing the same
US11070046B2 (en) Short-circuit protection circuit for self-arc-extinguishing type semiconductor element
CN112838746A (en) Gate driver with integrated miller clamp
US8363440B2 (en) Power conversion circuit having off-voltage control circuit
US20140192449A1 (en) Short-circuit protection circuit
CN110226287B (en) Power supply circuit switching device with passive protection circuit
US8503146B1 (en) Gate driver with short-circuit protection
KR102026931B1 (en) Short circuit protection for power switch
CN113394956A (en) Adjustable soft turn-off and current booster for gate driver
US11545972B2 (en) Overcurrent protection circuit for switching element turned on and off based on control voltage
CN110912074A (en) Solid state power controller
KR101913964B1 (en) Apparatus for driving IGBT gate
KR100807547B1 (en) A drive circuit of a semiconductor switch for an inverter
KR100902608B1 (en) Intelligent power module
US10075158B2 (en) Method and drive circuit for driving a transistor
US10770896B2 (en) Solid state power controller
KR20210070591A (en) Short circuit protection for power switch
US20230308088A1 (en) Overcurrent protection circuit for protecting semiconductor device from overcurrent at high speed, and switching circuit provided with the overcurrent protection circuit
US11817854B2 (en) Generation of positive and negative switch gate control voltages
WO2022054546A1 (en) Overcurrent protection circuit and power converter
JP7259430B2 (en) GATE DRIVE DEVICE FOR VOLTAGE-DRIVEN SEMICONDUCTOR SWITCHING DEVICE, POWER CONVERSION DEVICE INCLUDING SAME GATE DRIVE DEVICE
JP3918778B2 (en) Protection circuit

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant