KR102563789B1 - Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit - Google Patents

Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit Download PDF

Info

Publication number
KR102563789B1
KR102563789B1 KR1020200182642A KR20200182642A KR102563789B1 KR 102563789 B1 KR102563789 B1 KR 102563789B1 KR 1020200182642 A KR1020200182642 A KR 1020200182642A KR 20200182642 A KR20200182642 A KR 20200182642A KR 102563789 B1 KR102563789 B1 KR 102563789B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
integrated circuit
current
circuit unit
unit
compensation
Prior art date
Application number
KR1020200182642A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220091285A (en
Inventor
정상영
김진국
Original Assignee
이엠코어텍 주식회사
울산과학기술원
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 이엠코어텍 주식회사, 울산과학기술원 filed Critical 이엠코어텍 주식회사
Priority to KR1020200182642A priority Critical patent/KR102563789B1/en
Priority to JP2023535960A priority patent/JP2023553185A/en
Priority to EP21911153.1A priority patent/EP4270752A1/en
Priority to PCT/KR2021/007359 priority patent/WO2022139083A1/en
Priority to US17/474,558 priority patent/US11908614B2/en
Priority to US17/449,038 priority patent/US11949393B2/en
Priority to US17/450,361 priority patent/US11901832B2/en
Publication of KR20220091285A publication Critical patent/KR20220091285A/en
Priority to KR1020230100348A priority patent/KR20230117320A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102563789B1 publication Critical patent/KR102563789B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123Suppression of common mode voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/42Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils
    • 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
    • H02M1/44Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/22Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively

Landscapes

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

Abstract

본 발명은, 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드로 발생하는 노이즈를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치에 있어서, 제2 장치에 의해 공급되는 전원을 제1 장치에 전달하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로와, 상기 대전류 경로 상의 공통 모드 노이즈 전류에 대응하는 출력 신호를 생성하는 센싱부와, 상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부와, 상기 증폭 전류에 기초하여 보상 전류를 생성하고, 상기 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리도록 하는 보상부를 포함하고, 상기 증폭부는 비집적회로부와 단일 칩(one-chip)의 집적회로부를 포함하고, 상기 비집적회로부는 상기 제1 장치와 상기 제2 장치 중 적어도 하나 이상의 전력 시스템에 따라 설계되고, 상기 단일 칩 집적회로부는 상기 제1 장치와 상기 제2 장치의 정격 전력 사양에 무관한, 능동형 전류 보상 장치를 제공한다.The present invention provides an active current compensating device for actively compensating for noise generated in a common mode in each of at least two high current paths, comprising: at least two or more high current paths for transferring power supplied by a second device to a first device; , a sensing unit generating an output signal corresponding to the common mode noise current on the high current path, an amplifying unit generating an amplified current by amplifying the output signal, and generating a compensation current based on the amplified current, and the compensation and a compensating unit for allowing current to flow through each of the at least two high current paths, wherein the amplification unit includes a non-integrated circuit unit and a one-chip integrated circuit unit, wherein the non-integrated circuit unit connects the first device and the one-chip integrated circuit unit to each other. Designed according to the power system of at least one of the second devices, the single chip integrated circuit provides an active current compensation device that is independent of the rated power specifications of the first device and the second device.

Description

집적회로부와 비집적회로부를 포함하는 능동형 전류 보상 장치{Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit}Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit

본 발명의 실시예들은 집적회로부와 비집적회로부를 포함하는 능동형 전류 보상 장치에 관한 것으로, 전력 시스템에 연결되는 둘 이상의 대전류 경로 상에 공통 모드로 입력되는 노이즈를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an active current compensation device including an integrated circuit part and a non-integrated circuit part, and to an active current compensation device that actively compensates for noise input in a common mode on two or more high current paths connected to a power system. it's about

일반적으로 가전용, 산업용 전기 제품이나 전기자동차와 같은 전기 기기들은 동작하는 동안 노이즈를 방출한다. 가령 전자 기기 내에서 전력 변환 장치의 스위칭 동작으로 인해 노이즈가 전력선을 통해 방출될 수 있다. 이러한 노이즈를 방치하면 인체에 유해할 뿐만 아니라 주변 부품 및 다른 전자 기기에 오동작 또는 고장을 야기한다. 이렇듯, 전자 기기가 다른 기기에 미치는 전자 장해를, EMI(Electromagnetic Interference)라고 하며, 그 중에서도, 와이어 및 기판 배선을 경유하여 전달되는 노이즈를 전도성 방출(Conducted Emission, CE) 노이즈라고 한다. In general, electric devices such as home appliances, industrial electric appliances, or electric vehicles emit noise while operating. For example, noise may be emitted through a power line due to a switching operation of a power converter in an electronic device. If such noise is left unattended, it is not only harmful to the human body, but also causes malfunction or failure of peripheral parts and other electronic devices. As such, electromagnetic interference that an electronic device has on other devices is called EMI (Electromagnetic Interference), and among them, noise transmitted via wires and board wiring is called Conducted Emission (CE) noise.

전자 기기가 주변 부품 및 다른 기기에 고장을 일으키지 않고 동작하도록 하기 위해서, 모든 전자 제품에서 EMI 노이즈 방출량을 엄격히 규제하고 있다. 따라서 대부분의 전자 제품들은, 노이즈 방출량에 대한 규제를 만족하기 위해, EMI 노이즈 전류를 저감시키는 노이즈 저감 장치(예: EMI 필터)를 필수적으로 포함한다. 예를 들면, 에어컨과 같은 백색가전, 전기차, 항공, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등에서, EMI 필터가 필수적으로 포함된다. 종래의 EMI 필터는, 전도성 방출(CE) 노이즈 중 공통 모드(Common Mode, CM) 노이즈를 저감시키기 위해 공통 모드 초크(CM choke)를 이용한다. 공통 모드(CM) 초크는 수동 필터(passive filter)로써, 공통 모드 노이즈 전류를 '억제'하는 역할을 한다. In order for electronic devices to operate without causing failure to peripheral parts and other devices, EMI noise emissions are strictly regulated in all electronic products. Accordingly, most electronic products necessarily include a noise reduction device (eg, an EMI filter) for reducing EMI noise current in order to satisfy regulations on noise emission. For example, in white goods such as air conditioners, electric vehicles, aviation, energy storage systems (ESS), etc., EMI filters are necessarily included. A conventional EMI filter uses a common mode choke (CM choke) to reduce common mode (CM) noise among conducted emission (CE) noise. The common mode (CM) choke is a passive filter that 'suppresses' the common mode noise current.

한편, 고전력 시스템에서 수동 EMI 필터의 노이즈 저감 성능을 유지하려면, 공통 모드 초크의 사이즈를 키우거나 개수를 늘려야 한다. 따라서 고전력 제품에서는 수동 EMI 필터의 크기와 가격이 매우 증가하게 된다.Meanwhile, in order to maintain the noise reduction performance of the passive EMI filter in a high-power system, the size or number of common mode chokes must be increased. This significantly increases the size and cost of passive EMI filters in high-power products.

상기와 같은 수동 EMI 필터의 한계를 극복하기 위해, 능동 EMI 필터에 대한 관심이 대두되었다. 능동 EMI 필터는, EMI 노이즈를 감지하여, 상기 노이즈를 상쇄시키는 신호를 발생시킴으로써 EMI 노이즈를 제거할 수 있다. 능동 EMI 필터는, 감지된 노이즈 신호로부터 증폭 신호를 생성할 수 있는 능동회로를 포함한다. In order to overcome the limitations of the above passive EMI filters, interest in active EMI filters has emerged. An active EMI filter can remove EMI noise by detecting EMI noise and generating a signal that cancels out the noise. An active EMI filter includes an active circuit capable of generating an amplified signal from a sensed noise signal.

한편 실제로 전자 제품들에 능동 EMI 필터를 적용하려면, 다양한 수요를 충족시키기 위해 반도체 장치의 양산이 필요하다. 만약 실제 사용을 위한 능동 EMI 필터를 제작하기 위해 개별(discrete) 장치(또는 부품)를 사용한다면, 능동 EMI 필터의 기능을 향상시키기 위해 능동회로용 장치의 수가 증가하며 다양한 부품이 필요하다. 따라서 더 높은 기능을 달성하기 위해서 능동 EMI 필터의 크기와 비용이 증가하는 문제점이 있다. Meanwhile, in order to actually apply active EMI filters to electronic products, mass production of semiconductor devices is required to meet various demands. If discrete devices (or components) are used to manufacture an active EMI filter for actual use, the number of devices for active circuits increases and various components are required to improve the function of the active EMI filter. Therefore, there is a problem in that the size and cost of the active EMI filter increases in order to achieve a higher function.

따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해, 다양한 전력 시스템에 사용될 수 있는 맞춤형 집적회로(IC)를 사용하는 능동 EMI 필터가 필요한 실정이다. Therefore, in order to overcome these problems, an active EMI filter using a customized integrated circuit (IC) that can be used in various power systems is required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 집적회로부와 비집적회로부를 포함하는 능동형 전류 보상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 집적회로부는 능동형 전류 보상 장치의 필수 구성요소를 포함하는 하나의 칩이며, 상기 비집적회로부는 다양한 설계의 능동 EMI 필터를 구현하기 위한 구성일 수 있다. The present invention has been made to overcome the above problems, and an object of the present invention is to provide an active current compensation device including an integrated circuit unit and a non-integrated circuit unit. The integrated circuit part may be a single chip including essential components of an active current compensation device, and the non-integrated circuit part may be a component for implementing active EMI filters of various designs.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른, 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드로 발생하는 노이즈를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치는, 제2 장치에 의해 공급되는 전원을 제1 장치에 전달하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로; 상기 대전류 경로 상의 공통 모드 노이즈 전류에 대응하는 출력 신호를 생성하는 센싱부; 상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부; 및 상기 증폭 전류에 기초하여 보상 전류를 생성하고, 상기 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리도록 하는 보상부;를 포함하고, 상기 증폭부는 비집적회로부와 단일 칩(one-chip) 집적회로부를 포함하고, 상기 비집적회로부는 상기 제1 장치와 상기 제2 장치 중 적어도 하나 이상의 전력 시스템에 따라 설계되고, 상기 단일 칩 집적회로부는 상기 제1 장치와 상기 제2 장치의 정격 전력 사양에 무관할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an active current compensating device for actively compensating for noise generated in a common mode in each of at least two high current paths includes at least two devices that deliver power supplied by a second device to a first device. more than one large current path; a sensing unit generating an output signal corresponding to the common mode noise current on the high current path; an amplification unit generating an amplification current by amplifying the output signal; and a compensating unit generating a compensating current based on the amplified current and allowing the compensating current to flow through each of the at least two high current paths, wherein the amplifying unit is a non-integrated circuit unit and a one-chip integrated circuit. a circuit portion, wherein the non-integrated circuit portion is designed according to a power system of at least one of the first device and the second device, and wherein the single-chip integrated circuit portion conforms to rated power specifications of the first device and the second device. can be irrelevant

일 실시예에 따르면, 상기 비집적회로부는 상기 제1 장치의 정격 전력에 따라 설계될 수 있다. According to an embodiment, the non-integrated circuit unit may be designed according to the rated power of the first device.

일 실시예에 따르면, 상기 단일 칩(one-chip)의 집적회로부는 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 및 하나 이상의 저항을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the one-chip integrated circuit unit may include a first transistor, a second transistor, and one or more resistors.

일 실시예에 따르면 상기 비집적회로부는, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터의 이미터 노드 측과 상기 보상부의 입력단을 연결하는 제1 임피던스(Z1)와, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터의 베이스 노드 측과 상기 보상부의 입력단을 연결하는 제2 임피던스(Z2)를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the non-integrated circuit unit may include a first impedance (Z 1 ) connecting an emitter node side of the first transistor and the second transistor and an input terminal of the compensation unit, the first transistor and the second transistor. A second impedance (Z 2 ) connecting the base node side of the transistor and the input terminal of the compensation unit may be included.

일 실시예에 따르면, 상기 센싱부는 센싱 변압기를 포함하고, 상기 보상부는 보상 변압기를 포함하고, 상기 제1 임피던스의 값 또는 상기 제2 임피던스의 값은, 상기 센싱 변압기와 상기 보상 변압기의 권선비, 및 상기 증폭부의 목표 전류 이득에 기초하여 결정되며, 상기 단일 칩 직접회로부의 구성은, 상기 권선비와 상기 목표 전류 이득에 무관할 수 있다. According to an embodiment, the sensing unit includes a sensing transformer, the compensating unit includes a compensating transformer, and the value of the first impedance or the value of the second impedance is a winding ratio of the sensing transformer and the compensating transformer, and It is determined based on the target current gain of the amplification unit, and the configuration of the single-chip integrated circuit unit may be independent of the winding ratio and the target current gain.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스의 설계에 따라, 상기 단일 칩 집적회로부는 다양한 전력 시스템의 제1 장치에 대해 사용될 수 있다. According to an embodiment, according to the design of the first impedance and the second impedance, the single chip integrated circuit part can be used for first devices of various power systems.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.

상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, 고전력 시스템에서, CM 초크로 구성된 수동 필터에 비하여 가격, 면적, 부피, 무게, 발열이 감소될 수 있다. The active current compensation device according to various embodiments of the present invention configured as described above can reduce the price, area, volume, weight, and heat generation compared to a passive filter composed of a CM choke in a high power system.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는, 개별(discrete) 반도체 장치를 포함하는 경우에 비해 크기가 최소화된다. In addition, the size of the active current compensation device according to various embodiments of the present disclosure is minimized compared to a case in which a discrete semiconductor device is included.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 집적회로부는, 다양한 설계의 능동형 전류 보상 장치에 범용적으로 적용될 수 있다. In addition, the integrated circuit unit according to various embodiments of the present invention can be universally applied to active current compensation devices of various designs.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 집적회로부를 포함하는 능동형 전류 보상 장치는, 정격 전력(power rating)에 무관하게 다양한 전력 전자 제품에서 사용될 수 있다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는 고전력 및 고잡음(high-noise) 시스템으로도 확장이 가능하다. In addition, an active current compensation device including an integrated circuit unit according to various embodiments of the present invention may be used in various power electronic products regardless of power rating. Therefore, the active current compensation device according to various embodiments of the present invention can be extended to a high-power and high-noise system.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 집적회로부를 포함하는 능동형 전류 보상 장치는 대량 생산이 용이할 수 있다. In addition, an active current compensation device including an integrated circuit unit according to various embodiments of the present disclosure may be easily mass-produced.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치 및/또는 one-chip의 집적회로부는 독립된 모듈로서 범용성을 가지고 상용화될 수 있다. In addition, the active current compensation device and/or the one-chip integrated circuit unit according to various embodiments of the present invention can be commercialized with versatility as an independent module.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 보다 구체적인 일 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)를 개략적으로 도시한 다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 보다 구체적인 일 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-2)의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-3)의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)의 구성을 개략적으로 도시한다.
1 schematically shows the configuration of a system including an active current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a more specific example of the embodiment shown in FIG. 1, and schematically illustrates an active current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a more specific example of the embodiment shown in FIG. 2 and schematically illustrates an active current compensation device 100A-1 according to an embodiment of the present invention.
4 schematically shows the configuration of an active current compensation device 100A-2 according to another embodiment of the present invention.
5 schematically shows the configuration of an active current compensation device 100A-3 according to another embodiment of the present invention.
6 schematically shows the configuration of an active current compensation device 100B according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and methods for achieving them will become clear with reference to the embodiments described later in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when describing with reference to the drawings, the same or corresponding components are assigned the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 이하의 실시예에서, 구성요소, 부, 유닛, 모듈 등이 연결되었다고 할 때, 구성요소, 부, 유닛, 모듈들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 구성요소, 부, 유닛, 모듈들 중간에 다른 구성요소, 부, 유닛, 모듈들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. In the following embodiments, terms such as first and second are used for the purpose of distinguishing one component from another component without limiting meaning. In the following examples, expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the following embodiments, terms such as include or have mean that features or components described in the specification exist, and do not preclude the possibility that one or more other features or components may be added. In the drawings, the size of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. In the following embodiments, when components, parts, units, modules, etc. are connected, not only when components, parts, units, and modules are directly connected, but also other components in the middle of the components, parts, units, and modules. , It also includes cases where parts, units, and modules are interposed and indirectly connected.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100)를 포함하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다. 능동형 전류 보상 장치(100)는, 제1 장치(300)로부터 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)를 통해 공통 모드(Common Mode, CM)로 입력되는 제1 전류(I11, I12)(예: EMI 노이즈 전류)를 능동적으로 보상할 수 있다. 1 schematically shows the configuration of a system including an active current compensation device 100 according to an embodiment of the present invention. The active current compensation device 100 includes first currents I11 and I12 (e.g., EMI noise current) can be actively compensated.

도 1을 참조하면, 능동형 전류 보상 장치(100)는, 센싱부(120), 증폭부(130), 및 보상부(160)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the active current compensator 100 may include a sensing unit 120 , an amplifier 130 , and a compensation unit 160 .

본 명세서에서 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 사용하는 다양한 형태의 전력 시스템일 수 있다. 가령 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 이용하여 구동되는 부하일 수 있다. 또한 제1 장치(300)는 제2 장치(200)가 공급하는 전원을 이용하여 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 이용하여 구동되는 부하(예컨대 전기 자동차)일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다.In this specification, the first device 300 may be various types of power systems using power supplied by the second device 200 . For example, the first device 300 may be a load driven using power supplied by the second device 200 . Also, the first device 300 may be a load (eg, an electric vehicle) that stores energy using power supplied by the second device 200 and is driven using the stored energy. However, it is not limited thereto.

본 명세서에서 제2 장치(200)는 제1 장치(300)에 전원을 전류 및/또는 전압의 형태로 공급하기 위한 다양한 형태의 시스템일 수 있다. 제2 장치(200)는 저장된 에너지를 공급하는 장치일 수도 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. In this specification, the second device 200 may be various types of systems for supplying power to the first device 300 in the form of current and/or voltage. The second device 200 may be a device that supplies stored energy. However, it is not limited thereto.

제1 장치(300) 측에는 전력 변환 장치가 위치할 수 있다. 예를 들면 상기 전력 변환 장치의 스위칭 동작에 의해 제1 전류(I11, I12)가 전류 보상 장치(100)에 입력될 수 있다. 즉, 제1 장치(300) 측은 노이즈 소스에 대응할 수 있으며, 제2 장치(200) 측은 노이즈 리시버에 대응할 수 있다. A power conversion device may be located on the side of the first device 300 . For example, the first currents I11 and I12 may be input to the current compensating device 100 by a switching operation of the power conversion device. That is, the side of the first device 300 may correspond to a noise source, and the side of the second device 200 may correspond to a noise receiver.

둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는 제2 장치(200)에 의해 공급되는 전원, 즉 제2 전류(I21, I22)를 제1 장치(300)에 전달하는 경로일 수 있는데, 예컨대 전력선일 수 있다. 예를 들면, 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각은 라이브선(Live line)과 중성선(Neutral line)일 수 있다. 대전류 경로(111, 112)의 적어도 일부는 전류 보상 장치(100)를 통과할 수 있다. 제2 전류(I21, I22)는, 제2 주파수 대역의 주파수를 갖는 교류 전류일 수 있다. 제2 주파수 대역은 예를 들면, 50Hz 내지 60Hz 대역일 수 있다.The two or more high current paths 111 and 112 may be paths for transferring the power supplied by the second device 200, that is, the second currents I21 and I22 to the first device 300, for example, they may be power lines. there is. For example, each of the two or more high current paths 111 and 112 may be a live line and a neutral line. At least some of the high current paths 111 and 112 may pass through the current compensating device 100 . The second currents I21 and I22 may be alternating currents having a frequency of the second frequency band. The second frequency band may be, for example, a 50Hz to 60Hz band.

또한 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는, 제1 장치(300)에서 발생한 노이즈, 즉 제1 전류(I11, I12)가 제2 장치(200)에 전달되는 경로일 수도 있다. 제1 전류(I11, I12)는 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각에 대해 공통 모드(Common Mode)로 입력될 수 있다. 제1 전류(I11, I12)는 다양한 원인에 의해 제1 장치(300)에서 의도치 않게 발생되는 전류일 수 있다. 가령 제1 전류(I11, I12)는 제1 장치(300)와 주변 환경 사이의 가상의 커패시턴스(Capacitance)에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다. 또는 제1 전류(I11, I12)는, 제1 장치(300)의 전력 변환 장치의 스위칭 동작에 의해 발생되는 노이즈 전류일 수 있다. 제1 전류(I11, I12)는 제1 주파수 대역의 주파수를 갖는 전류일 수 있다. 제1 주파수 대역은 전술한 제2 주파수 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있다. 제1 주파수 대역은 예를 들면, 150KHz 내지 30MHz 대역일 수 있다. In addition, the two or more high current paths 111 and 112 may be paths through which noise generated in the first device 300, that is, the first currents I11 and I12 are transferred to the second device 200. The first currents I11 and I12 may be input in a common mode to each of the two or more high current paths 111 and 112 . The first currents I11 and I12 may be currents unintentionally generated in the first device 300 for various reasons. For example, the first currents I11 and I12 may be noise currents generated by virtual capacitance between the first device 300 and the surrounding environment. Alternatively, the first currents I11 and I12 may be noise currents generated by a switching operation of the power conversion device of the first device 300 . The first currents I11 and I12 may be currents having a frequency of the first frequency band. The first frequency band may be a higher frequency band than the aforementioned second frequency band. The first frequency band may be, for example, a 150 KHz to 30 MHz band.

한편 둘 이상의 대전류 경로(111, 112)는 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 경로를 포함할 수도 있고, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 세 개의 경로 또는 네 개의 경로를 포함할 수도 있다. 대전류 경로(111, 112)의 수는 제1 장치(300) 및/또는 제2 장치(200)가 사용하는 전원의 종류 및/또는 형태에 따라 달라질 수 있다.Meanwhile, the two or more high current paths 111 and 112 may include two paths as shown in FIG. 1 , or may include three paths or four paths as shown in FIGS. 4 and 6 . The number of high current paths 111 and 112 may vary depending on the type and/or form of power used by the first device 300 and/or the second device 200 .

센싱부(120)는 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하고, 제1 전류(I11, I12)에 대응되는 출력 신호를 생성할 수 있다. 즉, 센싱부(120)는 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하는 수단을 의미할 수 있다. 센싱부(120)에는, 제1 전류(I11, I12)의 센싱을 위하여 대전류 경로(111, 112)의 적어도 일부가 통과할 수 있지만, 센싱부(120) 내에서 센싱에 의한 출력 신호가 생성되는 부분은, 대전류 경로(111, 112)와 절연될 수 있다. 예를 들면 센싱부(120)는 센싱 변압기로 구현될 수 있다. 센싱 변압기는 대전류 경로(111, 112)와 절연된 상태에서 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지할 수 있다. 다만, 센싱부(120)는 센싱 변압기에 한정되지 않는다. The sensing unit 120 may sense the first currents I11 and I12 on the two or more high current paths 111 and 112 and generate output signals corresponding to the first currents I11 and I12. That is, the sensing unit 120 may mean a means for sensing the first currents I11 and I12 on the high current paths 111 and 112 . Although at least a part of the high current paths 111 and 112 may pass through the sensing unit 120 to sense the first currents I11 and I12, an output signal by sensing within the sensing unit 120 is generated. Part may be insulated from the high current path (111, 112). For example, the sensing unit 120 may be implemented as a sensing transformer. The sensing transformer may sense the first currents I11 and I12 on the high current paths 111 and 112 while being insulated from the high current paths 111 and 112 . However, the sensing unit 120 is not limited to a sensing transformer.

일 실시예에 따르면, 센싱부(120)는 증폭부(130)의 입력단과 차동(differential)으로 연결될 수 있다.According to an embodiment, the sensing unit 120 may be differentially connected to an input terminal of the amplifying unit 130 .

증폭부(130)는 센싱부(120)에 전기적으로 연결되어, 센싱부(120)가 출력한 출력 신호를 증폭하여, 증폭된 출력 신호를 생성할 수 있다. 본 발명에서 증폭부(130)에 의한 '증폭'은 증폭 대상의 크기 및/또는 위상을 조절하는 것을 의미할 수 있다. 증폭부(130)는 다양한 수단으로 구현될 수 있으며, 능동 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 증폭부(130)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)를 포함할 수 있다. 예를 들면 증폭부(130)는 BJT 이외에 저항과 커패시터 등 복수의 수동 소자들을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 본 발명에서 설명하는 '증폭'을 위한 수단은 본 발명의 증폭부(130)로 제한 없이 사용될 수 있다. The amplifier 130 may be electrically connected to the sensing unit 120 to amplify an output signal output by the sensing unit 120 and generate an amplified output signal. In the present invention, 'amplification' by the amplifier 130 may mean adjusting the size and/or phase of an amplification target. The amplifier 130 may be implemented by various means and may include an active element. In one embodiment, the amplifier 130 may include a bipolar junction transistor (BJT). For example, the amplifier 130 may include a plurality of passive elements such as resistors and capacitors in addition to the BJT. However, it is not limited thereto, and the means for 'amplification' described in the present invention may be used without limitation as the amplifier 130 of the present invention.

일 실시예에 따르면 증폭부(130)의 제2 기준전위(602)와 전류 보상 장치(100)의 제1 기준전위(601)는 서로 구분될 수 있다. 예를 들어 증폭부(130)가 대전류 경로(111, 112)와 절연되는 경우에, 증폭부(130)의 제2 기준전위(602)와 전류 보상 장치(100)의 제1 기준전위(601)는 서로 구분될 수 있다.According to an embodiment, the second reference potential 602 of the amplifier 130 and the first reference potential 601 of the current compensation device 100 may be distinguished from each other. For example, when the amplification unit 130 is insulated from the high current paths 111 and 112, the second reference potential 602 of the amplification unit 130 and the first reference potential 601 of the current compensation device 100 can be distinguished from each other.

다만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 도 6과 같이 증폭부(130B)가 대전류 경로(111, 112)와 비절연되는 경우에는, 증폭부(130B)의 기준전위와 전류 보상 장치(100B)의 기준전위는 구분되지 않을 수 있다. However, the present invention is not limited thereto. For example, when the amplification unit 130B is not insulated from the high current paths 111 and 112 as shown in FIG. 6, the reference potential of the amplification unit 130B and the reference potential of the current compensation device 100B may not be distinguished. there is.

본 발명의 다양한 실시예들에 따른 증폭부(130)는 집적회로부(131) 및 비집적회로부(132)를 포함할 수 있다. 집적회로부(131)는 능동형 전류 보상 장치(100)의 필수 구성요소를 포함할 수 있다. 필수 구성요소는 예를 들면 능동소자를 포함할 수 있다. 따라서 증폭부(130)에 포함된 능동소자는, 증폭부(130)의 집적회로부(131)에 집적될 수 있다. 증폭부(130) 중 비집적회로부(132)는 능동소자를 포함하지 않을 수 있다. 집적회로부(131)는 능동소자뿐 아니라 수동소자를 더 포함할 수 있다. The amplifier 130 according to various embodiments of the present invention may include an integrated circuit unit 131 and a non-integrated circuit unit 132 . The integrated circuit unit 131 may include essential components of the active current compensation device 100 . Essential components may include, for example, active elements. Therefore, the active element included in the amplification unit 130 may be integrated into the integrated circuit unit 131 of the amplification unit 130 . Among the amplifiers 130, the non-integrated circuit unit 132 may not include an active element. The integrated circuit unit 131 may further include passive elements as well as active elements.

본 발명의 실시예에 따른 집적회로부(131)는 물리적으로 하나의 IC 칩일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 집적회로부(131)는 다양한 디자인의 능동형 전류 보상 장치(100)에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 one-chip의 집적회로부(131)는, 독립된 모듈로서 범용성을 가지고 다양한 디자인의 전류 보상 장치(100)에 적용될 수 있다. The integrated circuit unit 131 according to an embodiment of the present invention may be physically a single IC chip. The integrated circuit unit 131 according to an embodiment of the present invention can be applied to the active current compensation device 100 of various designs. The one-chip integrated circuit unit 131 according to the embodiment of the present invention, as an independent module, has versatility and can be applied to the current compensation device 100 of various designs.

본 발명의 실시예에 따른 비집적회로부(132)는 능동형 전류 보상 장치(100)의 디자인에 따라 변형될 수 있다. The non-integrated circuit unit 132 according to the embodiment of the present invention may be modified according to the design of the active current compensation device 100.

집적회로부(131)는 비집적회로부(132)에 연결되기 위한 단자를 포함할 수 있다. 집적회로부(131)와 비집적회로부(132)는 함께 결합하여, 증폭부(130)로서 기능할 수 있다. 집적회로부(131)와 비집적회로부(132)의 조합은, 센싱부(120)로부터 출력된 출력 신호로부터, 증폭 신호를 생성하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 증폭 신호는 보상부(160)에 입력될 수 있다. The integrated circuit unit 131 may include a terminal to be connected to the non-integrated circuit unit 132 . The integrated circuit unit 131 and the non-integrated circuit unit 132 may be coupled together to function as the amplifying unit 130 . The combination of the integrated circuit unit 131 and the non-integrated circuit unit 132 may perform a function of generating an amplified signal from an output signal output from the sensing unit 120 . The amplified signal may be input to the compensator 160 .

집적회로부(131) 및 비집적회로부(132)를 포함하는 증폭부(130)의 상세한 구성의 예들은 도 3 내지 도 6에서 후술된다. Examples of detailed configurations of the amplifier 130 including the integrated circuit unit 131 and the non-integrated circuit unit 132 will be described later with reference to FIGS. 3 to 6 .

전술한 바와 같이 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100)는, 집적회로부와 비집적회로부로 구분되는 것을 특징으로 한다. As described above, the active current compensation device 100 according to various embodiments is characterized in that it is divided into an integrated circuit part and a non-integrated circuit part.

증폭부(130)는 제1 장치(300) 및/또는 제2 장치(200)와 구분되는 전원장치(400)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 증폭부(130)는 전원장치(400)로부터 전원을 공급받아, 센싱부(120)가 출력한 출력신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성할 수 있다. The amplifier 130 may receive power from a power supply 400 that is distinct from the first device 300 and/or the second device 200 . The amplifier 130 may generate an amplified current by receiving power from the power supply 400 and amplifying an output signal output by the sensing unit 120 .

전원장치(400)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(200)와 무관한 전원으로부터 전원을 공급 받아 증폭부(130)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수 있다. 선택적으로 전원장치(400)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(200) 중 어느 하나의 장치로부터 전원을 공급 받아 증폭부(130)의 입력 전원을 생성하는 장치일 수도 있다.The power device 400 may be a device that receives power from a power source independent of the first device 300 and the second device 200 and generates input power for the amplifier 130 . Optionally, the power supply 400 may be a device that receives power from any one of the first device 300 and the second device 200 and generates input power for the amplifier 130 .

IC 칩인 집적회로부(131)는 전원장치(400)와 연결되기 위한 단자, 제2 기준전위(602)와 연결되기 위한 단자, 및 비집적회로부(132)와 연결되기 위한 단자를 포함할 수 있다. The integrated circuit unit 131, which is an IC chip, may include a terminal connected to the power supply 400, a terminal connected to the second reference potential 602, and a terminal connected to the non-integrated circuit unit 132.

보상부(160)는, 증폭부(130)에 의해 증폭된 출력 신호에 기초하여 보상 전류(IC1, IC2)를 생성할 수 있다. 보상부(160)의 출력 측은 대전류 경로(111, 112)에 보상 전류(IC1, IC2)를 흘려주기 위해 대전류 경로(111, 112)와 연결될 수 있다. The compensation unit 160 may generate compensation currents IC1 and IC2 based on the output signal amplified by the amplification unit 130 . The output side of the compensator 160 may be connected to the high current paths 111 and 112 to flow the compensating currents IC1 and IC2 to the high current paths 111 and 112 .

일 실시예에 따르면 보상부(160)의 출력 측은 증폭부(130)와는 절연될 수 있다. 예를 들면 보상부(160)는, 상기 절연을 위해 보상 변압기를 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 보상 변압기의 1차 측에는 증폭부(130)의 출력 신호가 흐르고, 보상 변압기의 2차 측에는 상기 출력 신호에 기초한 보상 전류가 생성될 수 있다. According to an embodiment, the output side of the compensating unit 160 may be insulated from the amplifying unit 130 . For example, the compensation unit 160 may include a compensation transformer for the insulation. For example, an output signal of the amplifier 130 may flow to the primary side of the compensation transformer, and a compensation current based on the output signal may be generated to the secondary side of the compensation transformer.

다만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 일 실시예에 따르면 도 6과 같이 보상부(160B)의 출력 측은 증폭부(130B)와 비절연될 수 있다. 이 경우 증폭부(130B)는 대전류 경로(111, 112)와 비절연될 수 있다. However, the present invention is not limited thereto. According to another embodiment, as shown in FIG. 6 , the output side of the compensating unit 160B may be non-insulated from the amplifying unit 130B. In this case, the amplifier 130B may be non-insulated from the high current paths 111 and 112 .

다시 도 1을 참조하면 보상부(160)는 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위하여, 둘 이상의 대전류 경로(111, 112) 각각을 통해 보상 전류(IC1, IC2)를 대전류 경로(111, 112)에 주입(inject)시킬 수 있다. 보상 전류(IC1, IC2)는, 제1 전류(I11, I12)와 크기가 동일하고 위상이 반대일 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the compensation unit 160 transmits the compensating currents IC1 and IC2 through two or more high current paths 111 and 112, respectively, in order to cancel the first currents I11 and I12. 112) can be injected. The compensation currents IC1 and IC2 may have the same magnitude and opposite phases to the first currents I11 and I12.

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 보다 구체적인 일 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)를 개략적으로 도시한 다. 능동형 전류 보상 장치(100A)는 제1 장치(300)와 연결되는 두 개의 대전류 경로(111, 112) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12)(예: 노이즈 전류)를 능동적으로 보상할 수 있다. FIG. 2 shows a more specific example of the embodiment shown in FIG. 1, and schematically illustrates an active current compensation device 100A according to an embodiment of the present invention. The active current compensation device 100A actively applies first currents I11 and I12 (eg, noise current) input in a common mode to each of the two large current paths 111 and 112 connected to the first device 300. can compensate

도 2를 참조하면, 능동형 전류 보상 장치(100A)는, 센싱 변압기(120A), 증폭부(130), 및 보상부(160A)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the active current compensation device 100A may include a sensing transformer 120A, an amplifier 130, and a compensator 160A.

일 실시예에서, 전술한 센싱부(120)는 센싱 변압기(120A)를 포함할 수 있다. 이 때 센싱 변압기(120A)는 대전류 경로(111, 112)와 절연된 상태에서 대전류 경로(111, 112) 상의 제1 전류(I11, I12)를 감지하기 위한 수단일 수 있다. 센싱 변압기(120A)는 제1 장치(300) 측으로부터 대전류 경로(111, 112)(예: 전력선)로 입력되는 노이즈 전류인 제1 전류(I11, I12)를 센싱할 수 있다. In one embodiment, the aforementioned sensing unit 120 may include a sensing transformer 120A. In this case, the sensing transformer 120A may be a means for sensing the first currents I11 and I12 on the high current paths 111 and 112 while being insulated from the high current paths 111 and 112 . The sensing transformer 120A may sense first currents I11 and I12 that are noise currents input from the side of the first device 300 to the high current paths 111 and 112 (eg, power lines).

센싱 변압기(120A)는, 대전류 경로(111, 112) 상에 배치되는 1차 측(121A), 및 증폭부(130)의 입력단과 차동(differential)으로 연결된 2차 측(122A)을 포함할 수 있다. 센싱 변압기(120A)는 대전류 경로(111, 112) 상에 배치되는 1차 측(121A)(예: 1차 권선)에서, 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 자속 밀도에 기초하여 2차 측(122A)(예: 2차 권선)에 유도 전류를 생성할 수 있다. 상기 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)은, 예를 들면 하나의 코어에 제1 대전류 경로(111) 및 제2 대전류 경로(112)가 각각 감겨있는 권선일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 상기 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)은, 제1 대전류 경로(111) 및 제2 대전류 경로(112)가 상기 코어를 통과하는 형태일 수도 있다. The sensing transformer 120A may include a primary side 121A disposed on the high current paths 111 and 112 and a secondary side 122A differentially connected to the input terminal of the amplifier 130. there is. The sensing transformer 120A generates 2 values based on the magnetic flux density induced by the first currents I11 and I12 in the primary side 121A (eg, the primary winding) disposed on the high current paths 111 and 112. An induced current may be generated on the secondary side 122A (eg, the secondary winding). The primary side 121A of the sensing transformer 120A may be, for example, a winding in which the first high current path 111 and the second high current path 112 are wound around one core. However, the present invention is not limited thereto, and the primary side 121A of the sensing transformer 120A may have a first high current path 111 and a second high current path 112 passing through the core.

구체적으로, 제1 대전류 경로(111)(예: 라이브선) 상의 제1 전류(I11)에 의해 유도되는 자속 밀도와, 제2 대전류 경로(112)(예: 중성선) 상의 제1 전류(I12)에 의해 유도되는 자속 밀도가 서로 중첩(또는 보강)되도록 구성될 수 있다. 이 때, 대전류 경로(111, 112) 상에는 제2 전류(I21, I22)도 흐르는데, 제1 대전류 경로(111) 상의 제2 전류(I21)에 의해 유도되는 자속 밀도와, 제2 대전류 경로(112) 상의 제1 전류(I22)에 의해 유도되는 자속 밀도는 서로 상쇄되도록 구성될 수 있다. 또한 일 예를 들면, 센싱 변압기(120A)는 제1 주파수 대역(예를 들어 150KHz 내지 30MHz의 범위를 갖는 대역)의 제1 전류(I11, I12)에 의해 유도되는 자속 밀도의 크기가 제2 주파수 대역(예를 들어 50Hz 내지 60Hz의 범위를 갖는 대역)의 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 자속 밀도의 크기보다 크도록 구성될 수 있다. Specifically, the magnetic flux density induced by the first current I11 on the first high current path 111 (eg live line) and the first current I12 on the second high current path 112 (eg neutral line) The magnetic flux densities induced by may be configured to overlap (or reinforce) each other. At this time, the second currents I21 and I22 also flow on the high current paths 111 and 112, and the magnetic flux density induced by the second current I21 on the first high current path 111 and the second high current path 112 ) may be configured such that magnetic flux densities induced by the first current I22 cancel each other. In addition, for example, the sensing transformer 120A has a magnetic flux density induced by the first currents I11 and I12 of the first frequency band (eg, a band having a range of 150 KHz to 30 MHz) at the second frequency band. It may be configured to be greater than the magnitude of the magnetic flux density induced by the second currents I21 and I22 of the band (eg, a band having a range of 50 Hz to 60 Hz).

이와 같이 센싱 변압기(120A)는 제2 전류(I21, I22)에 의해 유도되는 자속 밀도가 서로 상쇄될 수 있게 구성되어, 제1 전류(I11, I12)만이 감지되도록 할 수 있다. 즉, 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)에 유도되는 전류는, 제1 전류(I11, I12)가 일정 비율로 변환된 전류일 수 있다. As such, the sensing transformer 120A is configured such that magnetic flux densities induced by the second currents I21 and I22 cancel each other, so that only the first currents I11 and I12 are sensed. That is, the current induced in the secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be a current obtained by converting the first currents I11 and I12 at a constant ratio.

예를 들어, 센싱 변압기(120A)에서, 1차 측(121A)과 2차 측(122A)의 권선비가 1:Nsen이고, 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)의 셀프 인덕턴스가 Lsen이라고 하면, 2차 측(122A)은, Nsen 2·Lsen의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 이 때, 2차 측(122A)에 유도되는 전류는, 제1 전류(I11, I12)의 1/Nsen 배이다. 예를 들어 센싱 변압기(120A)의 1차 측(121A)과 2차 측(122A)은, ksen의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다. For example, in the sensing transformer 120A, the winding ratio of the primary side 121A and the secondary side 122A is 1:N sen , and the self inductance of the primary side 121A of the sensing transformer 120A is L If sen is used, the secondary side 122A may have a self inductance of N sen 2 ·L sen . At this time, the current induced in the secondary side 122A is 1/N sen times the first currents I11 and I12. For example, the primary side 121A and the secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be coupled with a coupling coefficient of k sen .

센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은, 증폭부(130)의 입력단에 연결될 수 있다. 예를 들면 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은, 증폭부(130)의 입력단과 차동으로 연결되어, 증폭부(130)에게 유도 전류 또는 유도 전압를 공급할 수 있다. The secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be connected to an input terminal of the amplifier 130 . For example, the secondary side 122A of the sensing transformer 120A may be differentially connected to an input terminal of the amplification unit 130 to supply an induced current or an induced voltage to the amplification unit 130 .

증폭부(130)는, 센싱 변압기(120A)에 의해 감지되어 2차 측(122A)에 유도되는 전류 또는 유도 전압을 증폭시킬 수 있다. 예를 들면 증폭부(130)는, 상기 유도 전류 또는 유도 전압의 크기를 일정 비율로 증폭시키거나, 및/또는 위상을 조절할 수 있다. The amplifier 130 may amplify a current or induced voltage sensed by the sensing transformer 120A and induced in the secondary side 122A. For example, the amplification unit 130 may amplify the magnitude of the induced current or induced voltage at a predetermined rate and/or adjust the phase.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 증폭부(130)는 하나의 IC 칩으로 구성된 집적회로부(131)와, 상기 IC 칩 이외의 구성인 비집적회로부(132)를 포함할 수 있다. According to various embodiments of the present invention, the amplification unit 130 may include an integrated circuit unit 131 composed of one IC chip and a non-integrated circuit unit 132 other than the IC chip.

일 실시예에 따르면, 증폭부(130)는 제2 기준전위(602)에 연결될 수 있고, 제2 기준전위(602)는 전류 보상 장치(100)(또는 보상부(160A))의 제1 기준전위(601)와 구분될 수 있다. 증폭부(130)는 전원장치(400)에 연결될 수 있다. According to an embodiment, the amplification unit 130 may be connected to the second reference potential 602, and the second reference potential 602 is the first reference potential of the current compensating device 100 (or the compensating unit 160A). It can be distinguished from the potential 601. The amplifier 130 may be connected to the power supply 400 .

집적회로부(131)인 IC 칩은 전원장치(400)와 연결되기 위한 단자, 제2 기준전위(602)와 연결되기 위한 단자, 및 비집적회로부(132)와 연결되기 위한 단자를 포함할 수 있다. The IC chip, which is the integrated circuit unit 131, may include a terminal to be connected to the power supply device 400, a terminal to be connected to the second reference potential 602, and a terminal to be connected to the non-integrated circuit unit 132. .

보상부(160A)는, 전술한 보상부(160)의 일 예일 수 있다. 일 실시예에서 보상부(160A)는, 보상 변압기(140A)및 보상 커패시터부(150A)를 포함할 수 있다. 전술한 증폭부(130)에 의해 증폭된 증폭 전류는, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)으로 흐른다. The compensating unit 160A may be an example of the compensating unit 160 described above. In one embodiment, the compensation unit 160A may include a compensation transformer 140A and a compensation capacitor unit 150A. The amplified current amplified by the amplification unit 130 described above flows to the primary side 141A of the compensation transformer 140A.

일 실시예에 따른 보상 변압기(140A)는, 능동 소자를 포함하는 증폭부(130)를 대전류 경로(111, 112)로부터 절연시키기 위한 수단일 수 있다. 즉 보상 변압기(140A)는 대전류 경로(111, 112)와 절연된 상태에서, 증폭 전류에 기초하여 대전류 경로(111, 112)에 주입하기 위한 보상 전류를 (2차 측(142A)에) 생성하기 위한 수단일 수 있다. The compensation transformer 140A according to an embodiment may be a means for insulating the amplifier 130 including an active element from the high current paths 111 and 112 . That is, the compensation transformer 140A generates a compensation current (to the secondary side 142A) for injection into the high current paths 111 and 112 based on the amplified current in a state insulated from the high current paths 111 and 112. may be a means for

보상 변압기(140A)는, 증폭부(130)의 출력단과 차동(differential)으로 연결되는 1차 측(141A), 및 대전류 경로(111, 112)와 연결되는 2차 측(142A)을 포함할 수 있다. 보상 변압기(140A)는 1차 측(141A)(예: 1차 권선)을 흐르는 증폭 전류에 의해 유도되는 자속 밀도에 기초하여 2차 측(142A)(예: 2차 권선)에 보상 전류를 유도할 수 있다. The compensation transformer 140A may include a primary side 141A differentially connected to the output terminal of the amplifier 130 and a secondary side 142A connected to the high current paths 111 and 112. there is. Compensation transformer 140A induces a compensating current in secondary side 142A (eg, secondary winding) based on the magnetic flux density induced by the amplified current flowing through primary side 141A (eg, primary winding). can do.

이 때 2차 측(142A)은 후술하는 보상 커패시터부(150A)와 전류 보상 장치(100A)의 제1 기준전위(601)를 연결하는 경로상에 배치될 수 있다. 즉, 2차 측(142A)의 일 단은 보상 커패시터부(150A)를 통해 대전류 경로(111, 112)와 연결되고, 2차 측(142A)의 타 단은 능동형 전류 보상 장치(100A)의 제1 기준전위(601)와 연결될 수 있다. 한편, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A), 증폭부(130), 및 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A)은 능동형 전류 보상 장치(100A)의 나머지 구성요소들과 구분되는 제2 기준전위(602)와 연결될 수 있다. 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100A)의 제1 기준전위(601)와 증폭부(130)의 제2 기준전위(602)는 구분될 수 있다. In this case, the secondary side 142A may be disposed on a path connecting the compensation capacitor unit 150A and the first reference potential 601 of the current compensating device 100A. That is, one end of the secondary side 142A is connected to the high current paths 111 and 112 through the compensation capacitor unit 150A, and the other end of the secondary side 142A is connected to the active current compensation device 100A. 1 can be connected to the reference potential 601. Meanwhile, the primary side 141A of the compensation transformer 140A, the amplifier 130, and the secondary side 122A of the sensing transformer 120A are distinguished from the other components of the active current compensation device 100A. It may be connected to the second reference potential 602 . The first reference potential 601 of the current compensating device 100A and the second reference potential 602 of the amplifier 130 according to an exemplary embodiment may be distinguished.

이와 같이 일 실시예에 따른 전류 보상 장치(100A)는 보상 전류를 생성하는 구성요소에 대해서 나머지 구성요소와 상이한 기준전위(즉, 제2 기준전위(602))를 사용하고, 별도의 전원장치(400)를 사용함으로써 보상 전류를 생성하는 구성요소가 절연된 상태에서 동작하도록 할 수 있으며, 이로써 능동형 전류 보상 장치(100A)의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 다만 본 발명에 따른 집적회로부(131)와 비집적회로부(132)를 포함하는 능동형 보상 장치는 이러한 절연 구조에 한정된 것은 아니다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비절연 구조를 가진 능동형 전류 보상 장치(100B)가 도 6을 참조하여 후술될 것이다. As such, the current compensating device 100A according to an embodiment uses a reference potential different from the rest of the components (ie, the second reference potential 602) for a component generating the compensation current, and a separate power supply ( 400), components that generate compensating current can be operated in an insulated state, thereby improving the reliability of the active current compensation device 100A. However, the active compensation device including the integrated circuit unit 131 and the non-integrated circuit unit 132 according to the present invention is not limited to this insulating structure. An active current compensation device 100B having a non-insulation structure according to another embodiment of the present invention will be described later with reference to FIG. 6 .

일 실시예에 따른 보상 변압기(140A)에서, 1차 측(141A)과 2차 측(142A)의 권선비가 1:Ninj이고, 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)의 셀프 인덕턴스가 Linj이라고 하면, 2차 측(142A)은, Ninj 2·Linj의 셀프 인덕턴스를 가질 수 있다. 이 때, 2차 측(142A)에 유도되는 전류는, 1차 측(141A)에 흐르는 전류(즉, 증폭 전류)의 1/Ninj 배이다. 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A)과 2차 측(142A)은, kinj의 결합 계수(coupling coefficient)로 결합될 수 있다.In the compensation transformer 140A according to an embodiment, the winding ratio of the primary side 141A and the secondary side 142A is 1:N inj , and the self inductance of the primary side 141A of the compensation transformer 140A is If L inj , the secondary side 142A may have a self inductance of N inj 2 ·L inj . At this time, the current induced in the secondary side 142A is 1/N inj times the current flowing in the primary side 141A (ie, the amplified current). The primary side 141A and the secondary side 142A of the compensation transformer 140A may be coupled with a coupling coefficient of k inj .

보상 변압기(140A)를 통해 변환된 전류는, 보상 커패시터부(150A)를 통해 대전류 경로(111, 112)(예: 전력선)에 보상 전류(IC1, IC2)로써 주입될 수 있다. 따라서, 보상 전류(IC1, IC2)는, 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위해, 제1 전류(I11, I12)와 크기가 같고 위상이 반대일 수 있다. 따라서, 증폭부(130)의 전류이득의 크기는 Nsen·Ninj가 되도록 설계될 수 있다.The current converted through the compensation transformer 140A may be injected as compensation currents IC1 and IC2 into the high current paths 111 and 112 (eg, power lines) through the compensation capacitor unit 150A. Accordingly, the compensating currents IC1 and IC2 may have the same magnitude as the first currents I11 and I12 and may have opposite phases in order to cancel the first currents I11 and I12. Therefore, the size of the current gain of the amplifier 130 can be designed to be N sen N inj .

보상 커패시터부(150A)는 전술한 바와 같이 보상 변압기(140A)에 의해 생성된 전류가 두 개의 대전류 경로(111, 112) 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.As described above, the compensation capacitor unit 150A may provide a path through which the current generated by the compensation transformer 140A flows to each of the two large current paths 111 and 112 .

보상 커패시터부(150A)는, 일 단이 보상 변압기(140A)의 2차 측(142A)과 연결되고, 타 단이 대전류 경로(111, 112)와 연결되는 두 개의 Y-커패시터(Y-capacitor, Y-cap)를 포함할 수 있다. 상기 두 Y-cap 각각의 일 단은 보상 변압기(140A)의 2차 측(142A)과 연결되는 노드를 공유하며, 상기 두 Y-cap 각각의 반대 단은 각각 제1 대전류 경로(111) 및 제2 대전류 경로(112)와 연결되는 노드를 가질 수 있다.The compensation capacitor unit 150A includes two Y-capacitors having one end connected to the secondary side 142A of the compensation transformer 140A and the other end connected to the high current paths 111 and 112. Y-cap) may be included. One end of each of the two Y-caps shares a node connected to the secondary side 142A of the compensation transformer 140A, and the opposite ends of each of the two Y-caps form the first high current path 111 and the second side 142A, respectively. 2 may have a node connected to the high current path 112 .

보상 커패시터부(150A)는, 보상 변압기(140A)에 의해 유도된 보상 전류(IC1, IC2)를 전력선에 흘려줄 수 있다. 보상 전류(IC1, IC2)가 제1 전류(I11, I12)를 보상(또는 상쇄)함으로써, 전류 보상 장치(100A)는 노이즈를 저감시킬 수 있다. The compensation capacitor unit 150A may flow the compensation currents IC1 and IC2 induced by the compensation transformer 140A to the power line. As the compensating currents IC1 and IC2 compensate (or cancel) the first currents I11 and I12, the current compensating device 100A can reduce noise.

한편, 보상 커패시터부(150A)는, 보상 커패시터를 통해 두 개의 대전류 경로(111, 112) 사이에 흐르는 전류(IL1)가 제1 임계 크기 미만이 되도록 구성될 수 있다. 또한 보상 커패시터부(150A)는 보상 커패시터를 통해 두 개의 대전류 경로(111, 112) 각각과 제1 기준전위(601) 사이에 흐르는 전류(IL2)가 제2 임계 크기 미만이 되도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the compensation capacitor unit 150A may be configured such that the current IL1 flowing between the two high current paths 111 and 112 through the compensation capacitor is less than the first threshold level. In addition, the compensation capacitor unit 150A may be configured such that the current IL2 flowing between each of the two high current paths 111 and 112 and the first reference potential 601 through the compensation capacitor is less than the second threshold level.

일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A)는, 보상 변압기(140A) 및 센싱 변압기(120A)를 이용함으로써, 절연형(isolated) 구조를 실현할 수 있다.An active current compensator 100A according to an embodiment may realize an isolated structure by using a compensation transformer 140A and a sensing transformer 120A.

도 3은 도 2에 도시된 실시예의 보다 구체적인 일 예를 도시한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)를 개략적으로 도시한다. 도 3에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A-1)는, 도 2에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A)의 일 예시이다. 능동형 전류 보상 장치(100A-1)에 포함된 증폭부(130A)는, 능동형 전류 보상 장치(100A)의 증폭부(130)의 일 예시이다. FIG. 3 shows a more specific example of the embodiment shown in FIG. 2 and schematically illustrates an active current compensation device 100A-1 according to an embodiment of the present invention. The active current compensator 100A-1 shown in FIG. 3 is an example of the active current compensator 100A shown in FIG. 2 . The amplifier 130A included in the active current compensator 100A-1 is an example of the amplification unit 130 of the active current compensator 100A.

일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)는, 센싱 변압기(120A), 증폭부(130A), 보상 변압기(140A), 및 보상 커패시터부(150A)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 능동형 전류 보상 장치(100A-1)는 출력 측(즉, 제2 장치(200) 측)에, 감결합 커패시터부(170A)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 감결합 커패시터부(170A)는 생략될 수도 있다. 센싱 변압기(120A), 보상 변압기(140A), 및 보상 커패시터부(150A)에 대한 설명은 중복되므로 생략한다. An active current compensation device 100A-1 according to an embodiment may include a sensing transformer 120A, an amplification unit 130A, a compensation transformer 140A, and a compensation capacitor unit 150A. In one embodiment, the active current compensation device 100A-1 may further include a decoupling capacitor unit 170A on the output side (ie, the second device 200 side). In other embodiments, the decoupling capacitor unit 170A may be omitted. Descriptions of the sensing transformer 120A, the compensation transformer 140A, and the compensation capacitor unit 150A are redundant and thus omitted.

일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)의 증폭부(130A)는, 집적회로부(131A) 및 비집적회로부를 포함할 수 있다. 증폭부(130A)에서 집적회로부(131A)를 제외한 나머지 구성들은 비집적회로부에 포함될 수 있다. 예를 들면, 증폭부(130A)에서 비집적회로부에 포함된 구성들은 개별(discrete) 상용소자일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The amplification unit 130A of the active current compensation device 100A-1 according to an embodiment may include an integrated circuit unit 131A and a non-integrated circuit unit. Components other than the integrated circuit unit 131A in the amplification unit 130A may be included in the non-integrated circuit unit. For example, components included in the non-integrated circuit unit in the amplification unit 130A may be discrete commercial devices, but are not limited thereto.

일 실시예에서 집적회로부(131A)는 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12) 및/또는 하나 이상의 저항을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 제1 트랜지스터(11)는 npn BJT일 수 있으며, 제2 트랜지스터(12)는 pnp BJT일 수 있다. 예를 들면 증폭부(130A)는 npn BJT 및 pnp BJT를 포함하는 push-pull 증폭기 구조를 가질 수 있다. In one embodiment, the integrated circuit unit 131A may include a first transistor 11 , a second transistor 12 , and/or one or more resistors. In one embodiment, the first transistor 11 may be a npn BJT, and the second transistor 12 may be a pnp BJT. For example, the amplifier 130A may have a push-pull amplifier structure including an npn BJT and a pnp BJT.

예를 들면 집적회로부(131A)에 포함된 하나 이상의 저항은 Rnpn, Rpnp, 및/또는 Re를 포함할 수 있다. 예를 들면 저항 Rnpn은 제1 트랜지스터(11)의 콜렉터 단과 베이스 단을 이을 수 있으며, 저항 Rpnp은 제2 트랜지스터(12)의 콜렉터 단과 베이스 단을 이을 수 있으며, 저항 Re는 제1 트랜지스터(11)의 이미터 단과 제2 트랜지스터(12)의 이미터 단을 이을 수 있다.For example, one or more resistors included in the integrated circuit unit 131A may include R npn , R pnp , and/or R e . For example, the resistor R npn may connect the collector terminal and the base terminal of the first transistor 11, the resistor R pnp may connect the collector terminal and the base terminal of the second transistor 12, and the resistor R e may connect the first transistor The emitter terminal of (11) and the emitter terminal of the second transistor 12 may be connected.

일 실시예에서 증폭부(130A)의 집적회로부(131A)는 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12), 하나 이상의 저항 이외에, 다이오드(13)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면 다이오드(13)의 일 단은 제1 트랜지스터(11)의 베이스 단에 연결되고, 다이오드(13)의 타 단은 제2 트랜지스터(12)의 베이스 단에 연결될 수 있다. 선택적 실시예에서, 다이오드(13)는 저항으로 대체될 수도 있다. In one embodiment, the integrated circuit unit 131A of the amplification unit 130A may further include a diode 13 in addition to the first transistor 11, the second transistor 12, and one or more resistors. For example, one end of the diode 13 may be connected to the base end of the first transistor 11 and the other end of the diode 13 may be connected to the base end of the second transistor 12 . In an alternative embodiment, diode 13 may be replaced with a resistor.

일 실시예에서 집적회로부(131A)에 포함되는 저항 Rnpn, Rpnp, Re, 및/또는 바이어싱 다이오드(13)는 BJT의 DC 바이어스(bias)에 사용될 수 있다. 상기 구성요소들은 다양한 능동형 전류 보상 장치에서 범용적 구성이므로, 단일 칩(one-chip)의 집적회로부(131A)에 집적될 수 있다. In one embodiment, resistors R npn , R pnp , R e , and/or the biasing diode 13 included in the integrated circuit unit 131A may be used for DC bias of the BJT. Since the components are universal components in various active current compensation devices, they can be integrated into a one-chip integrated circuit unit 131A.

증폭부(130A)에서 집적회로부(131A)를 제외한 구성들은 비집적회로부에 포함될 수 있다. 집적회로부(131A)는 물리적으로 하나의 IC 칩으로 구현될 수 있다. 비집적회로부는 개별(discrete) 상용 소자들로 구성될 수 있다. 비집적회로부는 실시예에 따라 다르게 구현될 수 있다. Components other than the integrated circuit unit 131A in the amplification unit 130A may be included in the non-integrated circuit unit. The integrated circuit unit 131A may be physically implemented as a single IC chip. The non-integrated circuit unit may be composed of discrete commercial devices. The non-integrated circuit unit may be implemented differently according to embodiments.

도 3에 도시된 실시예에서 비집적회로부는 예를 들면 커패시터 Cb, Ce, 및 Cdc, 임피던스 Z1와 Z2를 포함할 수 있다. In the embodiment shown in FIG. 3 , the non-integrated circuit unit may include, for example, capacitors C b , C e , and C dc , and impedances Z 1 and Z 2 .

일 실시예에서, 센싱 변압기(120A)에 의해 2차 측(122A)에서 유도된 유도 전류는, 증폭부(130A)에 차동(differential)으로 입력될 수 있다. 증폭부(130A)에 포함된 커패시터 Cb 및 Ce는 교류(AC) 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다. 커패시터 Cb 및 Ce는 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스 노드 및 이미터 노드에서 DC 전압을 차단(block)할 수 있다. In one embodiment, the induced current induced in the secondary side 122A by the sensing transformer 120A may be differentially input to the amplifier 130A. Capacitors C b and C e included in the amplifier 130A may selectively couple only AC signals. Capacitors C b and C e may block DC voltage at the base node and the emitter node of the first and second transistors 11 and 12 .

일 실시예에서 전원장치(400)는, 증폭부(130A)를 구동하기 위하여, 제2 기준전위(602)를 기준으로 하는 직류(DC) 전압 Vdc를 공급한다. 커패시터 Cdc는 상기 전압 Vdc에 대한, DC용 감결합 커패시터로, 전원장치(400)와 제2 기준전위(602) 사이에 병렬 연결될 수 있다. 커패시터 Cdc는 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT) 및 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)의 양 콜렉터 사이를 AC 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다. In one embodiment, the power supply device 400 supplies a direct current (DC) voltage V dc based on the second reference potential 602 to drive the amplifier 130A. The capacitor C dc is a DC decoupling capacitor for the voltage V dc and may be connected in parallel between the power supply 400 and the second reference potential 602 . The capacitor C dc may selectively couple an AC signal between both collectors of the first transistor 11 (eg, npn BJT) and the second transistor 12 (eg, pnp BJT).

증폭부(130A)의 전류 이득은 임피던스 Z1과 Z2의 비율에 의해 제어될 수 있다. 따라서 Z1과 Z2는 단일 칩(one-chip) 집적회로부(131A)의 외부에서 구현될 수 있다. Z1과 Z2는 센싱 변압기(120A) 및 보상 변압기(140A)의 권선비에 따라, 필요한 목표 전류 이득에 따라 유연하게 설계될 수 있다. A current gain of the amplifier 130A may be controlled by a ratio of impedances Z 1 and Z 2 . Accordingly, Z 1 and Z 2 may be implemented outside the one-chip integrated circuit unit 131A. Z 1 and Z 2 may be flexibly designed according to a required target current gain according to the winding ratio of the sensing transformer 120A and the compensating transformer 140A.

집적회로부(131A)에서, 저항 Rnpn, Rpnp, 및 Re는, 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)(예: BJT)의 동작점을 조절할 수 있다. 저항 Rnpn, Rpnp, 및 Re는, BJT의 동작점에 따라 설계될 수 있다. 저항 Rnpn은, 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT)의 콜렉터(collector) 단이자 전원장치(400) 단과, 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT)의 베이스(base) 단을 연결할 수 있다. 저항 Rpnp는, 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)의 콜렉터(collector) 단이자 제2 기준전위(602)와, 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)의 베이스 단을 연결할 수 있다. 저항 Re는, 제1 트랜지스터(11)의 이미터(emitter) 단과 제2 트랜지스터(12)의 이미터 단을 연결할 수 있다.In the integrated circuit unit 131A, the resistors R npn , R pnp , and R e may adjust operating points of the first and second transistors 11 and 12 (eg, BJT). Resistors R npn , R pnp , and R e can be designed according to the operating point of the BJT. The resistor R npn is a collector terminal of the first transistor 11 (eg npn BJT) and a terminal of the power supply 400 and a base terminal of the first transistor 11 (eg npn BJT). can connect The resistor R pnp is a collector terminal of the second transistor 12 (eg, pnp BJT) and connects the second reference potential 602 and the base terminal of the second transistor 12 (eg, pnp BJT). can The resistor R e may connect an emitter terminal of the first transistor 11 and an emitter terminal of the second transistor 12 .

일 실시예에 따른 센싱 변압기(120A)의 2차 측(122A) 측은, 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스 측과 에미터 측 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에 따른 보상 변압기(140A)의 1차 측(141A) 측은 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 콜렉터 측과 베이스 측 사이에 연결될 수 있다. 여기서 연결은 간접적으로 연결된 경우를 포함한다. 일 실시예에 따른 증폭부(130A)는, 출력 전류를 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스로 다시 주입시키는 회귀 구조를 가질 수 있다. 회귀 구조로 인해, 증폭부(130A)는, 능동형 전류 보상 장치(100A-1)의 동작을 위한 일정한 전류 이득을 안정적으로 얻을 수 있다. The secondary side 122A side of the sensing transformer 120A according to an embodiment may be connected between the base side and the emitter side of the first and second transistors 11 and 12 . The primary side 141A of the compensation transformer 140A according to an embodiment may be connected between the collector side and the base side of the first and second transistors 11 and 12 . Here, the connection includes the case of indirect connection. The amplification unit 130A according to an embodiment may have a regression structure for injecting the output current back into the bases of the first and second transistors 11 and 12 . Due to the regression structure, the amplifier 130A can stably obtain a constant current gain for the operation of the active current compensation device 100A-1.

노이즈 신호로 인한 증폭부(130A)의 입력 전압이 0보다 큰 포지티브 스윙(positive swing)의 경우, 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT)가 동작할 수 있다. 이 때 동작 전류는 제1 트랜지스터(11)를 통과하는 제1 경로를 통해 흐를 수 있다. 노이즈로 인한 증폭부(130A)의 입력 전압이 0보다 작은 네거티브 스윙(negative swing)의 경우, 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)가 동작할 수 있다. 이 때 동작 전류는 제2 트랜지스터(12)를 통과하는 제2 경로를 통해 흐를 수 있다.When the input voltage of the amplifier 130A due to the noise signal has a positive swing greater than 0, the first transistor 11 (eg, npn BJT) may operate. At this time, the operating current may flow through a first path passing through the first transistor 11 . When the input voltage of the amplifier 130A due to noise has a negative swing smaller than 0, the second transistor 12 (eg, pnp BJT) may operate. At this time, the operating current may flow through the second path passing through the second transistor 12 .

집적회로부(131A)는 단일 칩(one-chip)의 IC로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면 집적회로부(131A)의 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12), 다이오드(13), Rnpn, Rpnp, Re가 단일 칩에 집적화될 수 있다.The integrated circuit unit 131A may be implemented as a one-chip IC. According to an embodiment, the first transistor 11 , the second transistor 12 , the diode 13 , R npn , R pnp , and R e of the integrated circuit unit 131A may be integrated into a single chip.

상기 단일 칩 IC는 제1 트랜지스터(11)의 베이스에 대응하는 단자(b1), 제1 트랜지스터(11)의 콜렉터에 대응하는 단자(c1), 제1 트랜지스터(11)의 이미터에 대응하는 단자(e1), 제2 트랜지스터(12)의 베이스에 대응하는 단자(b2), 제2 트랜지스터(12)의 콜렉터에 대응하는 단자(c1), 및 제2 트랜지스터(12)의 이미터에 대응하는 단자(e1)를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 집적회로부(131A)의 단일 칩은, 상기 단자 b1, b2, c1, c2, e1, 및 e2 이외에 다른 단자를 더 포함할 수 있다. The single-chip IC has a terminal b1 corresponding to the base of the first transistor 11, a terminal c1 corresponding to the collector of the first transistor 11, and a terminal corresponding to the emitter of the first transistor 11 (e1), a terminal b2 corresponding to the base of the second transistor 12, a terminal c1 corresponding to the collector of the second transistor 12, and a terminal corresponding to the emitter of the second transistor 12 (e1) may be included. However, it is not limited thereto, and a single chip of the integrated circuit unit 131A may further include other terminals in addition to the terminals b1, b2, c1, c2, e1, and e2.

다양한 실시예들에서, 집적회로부(131A)의 단자 b1, b2, c1, c2, e1, 및 e2 중 적어도 하나는 비집적회로부에 연결될 수 있다. 집적회로부(131A)와 비집적회로부는 함께 결합하여, 일 실시예에 따른 증폭부(130A)로서 기능할 수 있다.In various embodiments, at least one of the terminals b1 , b2 , c1 , c2 , e1 , and e2 of the integrated circuit unit 131A may be connected to the non-integrated circuit unit. The integrated circuit unit 131A and the non-integrated circuit unit may be coupled together to function as an amplification unit 130A according to an embodiment.

도 3에 도시된 실시예에 따르면, 제1 트랜지스터(11)의 베이스 단자(b1)와 제2 트랜지스터(12)의 베이스 단자(b2)에는 각각 비집적회로부의 커패시터 Cb들이 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(11)의 이미터 단자(e1)와 제2 트랜지스터(12)의 이미터 단자(e2)에는 각각 비집적회로부의 커패시터 Ce들이 연결될 수 있다. 외부의 전원장치(400)는 제1 트랜지스터(11)의 콜렉터 단자(c1)와 제2 트랜지스터(12)의 콜렉터 단자(c2)의 사이에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(12)의 콜렉터 단자(c2)는 제2 기준전위(602)에 대응할 수 있다. 비집적회로부의 감결합용 커패시터 Cdc는 제1 트랜지스터(11)의 콜렉터 단자(c1)와 제2 트랜지스터(12)의 콜렉터 단자(c2)의 사이에 연결될 수 있다. According to the embodiment shown in FIG. 3 , capacitors C b of the non-integrated circuit may be connected to the base terminal b1 of the first transistor 11 and the base terminal b2 of the second transistor 12 , respectively. Capacitors C e of the non-integrated circuit may be respectively connected to the emitter terminal e1 of the first transistor 11 and the emitter terminal e2 of the second transistor 12 . The external power supply 400 may be connected between the collector terminal c1 of the first transistor 11 and the collector terminal c2 of the second transistor 12 . The collector terminal c2 of the second transistor 12 may correspond to the second reference potential 602 . The decoupling capacitor C dc of the non-integrated circuit unit may be connected between the collector terminal c1 of the first transistor 11 and the collector terminal c2 of the second transistor 12 .

집적회로부(131A)와 비집적회로부의 Cb, Ce, Cdc, Z1, Z2의 조합은 도 3에 도시된 실시예에 따른 증폭부(130A)로서 기능할 수 있다.A combination of the integrated circuit unit 131A and the non-integrated circuit unit C b , C e , C dc , Z 1 , Z 2 may function as an amplification unit 130A according to the embodiment shown in FIG. 3 .

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면 단일 칩(one-chip)의 집적회로부(131A)에는 능동형 전류 보상 장치(100A, 100A-1)의 필수 구성요소가 집적될 수 있다. 따라서 개별(discrete) 반도체 장치를 사용하는 경우에 비해, 단일 칩의 집적회로부(131, 131A)를 사용함으로써 증폭부(130, 130A)의 크기가 최소화될 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, essential components of the active current compensating devices 100A and 100A-1 may be integrated into the one-chip integrated circuit unit 131A. Therefore, compared to the case of using a discrete semiconductor device, the size of the amplification unit 130 or 130A can be minimized by using the integrated circuit unit 131 or 131A of a single chip.

비집적회로부의 인덕터, 커패시터(예: Cb, Ce, Cdc), Z1 및 Z2는 개별 구성요소로, 단일 칩(one-chip)의 집적회로부(131A)의 주변에 구현될 수 있다. Inductors, capacitors (eg, C b , C e , C dc ), Z 1 and Z 2 of the non-integrated circuit unit are individual components and may be implemented around the one-chip integrated circuit unit 131A. there is.

커패시터 Cb, Ce, 및 Cdc가 교류(AC) 신호를 결합(couple)하는 데 필요한 커패시턴스는 수 μF 이상(예: 10 μF)일 수 있다. 이 커패시턴스 값은 단일 칩 집적회로부 내에서 구현하기 어려우므로, 커패시터 Cb, Ce, 및 Cdc는 집적회로부의 외부에, 즉 비집적회로부에 구현될 수 있다. The capacitance required for the capacitors C b , C e , and C dc to couple an alternating current (AC) signal may be several μF or more (eg, 10 μF). Since this capacitance value is difficult to implement within a single-chip integrated circuit part, the capacitors C b , C e , and C dc may be implemented outside the integrated circuit part, that is, in the non-integrated circuit part.

임피던스 Z1과 Z2는, 다양한 전력 시스템 또는 다양한 제1 장치(300)에 대한 설계 유연성을 달성하기 위해 집적회로부의 외부에, 즉 비집적회로부에 구현될 수 있다. Z1과 Z2는 센싱 변압기(120A) 및 보상 변압기(140A)의 권선비에 따라, 필요한 목표 전류 이득에 따라 유연하게 설계될 수 있다. 임피던스 Z1와 Z2를 조절함에 따라, 동일한 집적회로부(131A)를 다양한 전력 시스템에 적용할 수 있게 하는 다양한 전류 보상 장치를 설계할 수 있다. 특히 센싱 변압기(120A)의 크기와 임피던스 특성은 제1 장치(300)의 최대 정격 전류에 따라 달라져야 한다. 따라서 넓은 주파수 범위에서 센싱 노이즈 전류에 대한 주입 전류의 비율을 균일하게 하기 위해서는 Z1과 Z2의 적절한 설계가 필요하다. 센싱 변압기(120A)와 보상 변압기(140A)의 권선비 및 Z1과 Z2는의 비율을 조정하여, 넓은 주파수 범위에서 센싱 노이즈 전류에 대한 주입 전류의 비율을 1로 설계할 수 있다. 이를 위해 임피던스 Z1과 Z2는, 설계의 유연성을 위해 집적회로부(131A)의 외부에 구현될 수 있다. 일 실시예에서 Z1과 Z2는 각각, 저항과 커패시터의 직렬 연결을 포함할 수 있다. Impedances Z 1 and Z 2 may be implemented outside of the integrated circuit part, ie, in the non-integrated circuit part, to achieve design flexibility for various power systems or various first devices 300 . Z 1 and Z 2 may be flexibly designed according to a required target current gain according to the winding ratio of the sensing transformer 120A and the compensating transformer 140A. By adjusting the impedances Z 1 and Z 2 , various current compensating devices capable of applying the same integrated circuit unit 131A to various power systems can be designed. In particular, the size and impedance characteristics of the sensing transformer 120A should vary according to the maximum rated current of the first device 300 . Therefore, proper design of Z 1 and Z 2 is required to make the ratio of the injection current to the sensing noise current uniform over a wide frequency range. The ratio of the injection current to the sensing noise current may be designed to be 1 in a wide frequency range by adjusting the winding ratio of the sensing transformer 120A and the compensation transformer 140A and the ratio of Z 1 and Z 2 . To this end, the impedances Z 1 and Z 2 may be implemented outside the integrated circuit unit 131A for design flexibility. In one embodiment, Z 1 and Z 2 may each include a series connection of a resistor and a capacitor.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 집적회로부(131A)는 확장성을 고려하여 설계되었기 때문에, 다양한 타입의 능동형 전류 보상 장치에서 사용될 수 있다. 예를 들면 집적회로부(131A)는 도 3에 도시된 전류 보상 장치(100A-1), 도 4에 도시된 전류 보상 장치(100A-2), 도 5에 도시된 전류 보상 장치(100A-3), 및 도 6에 도시된 전류 보상 장치(100B)에서 사용될 수 있다. 동일한 타입의 집적회로부(131A)가 다양한 실시예들에서 사용될 수 있으며, 비집적회로부는 실시예에 따라 다르게 설계될 수 있다.Since the integrated circuit unit 131A according to various embodiments of the present invention is designed considering expandability, it can be used in various types of active current compensation devices. For example, the integrated circuit unit 131A includes the current compensating device 100A-1 shown in FIG. 3, the current compensating device 100A-2 shown in FIG. 4, and the current compensating device 100A-3 shown in FIG. , and can be used in the current compensation device 100B shown in FIG. The same type of integrated circuit unit 131A may be used in various embodiments, and the non-integrated circuit unit may be designed differently depending on the embodiment.

본 발명의 다양한 실시예에서 집적회로부와 비집적회로부로 구분된 증폭부(130)를 사용함으로써, 집적회로부의 양산을 통해 다양한 타입의 능동형 전류 보상 장치를 양산할 수 있다. 또한 능동형 전류 보상 장치의 크기를 최소화할 수 있다. In various embodiments of the present invention, by using the amplification unit 130 divided into an integrated circuit unit and a non-integrated circuit unit, various types of active current compensation devices can be mass-produced through mass production of the integrated circuit unit. In addition, the size of the active current compensation device can be minimized.

이렇듯, 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100, 100A, 100A-1, 100A-2, 100A-3, 100B)는, 집적회로부와 비집적회로부로 구분되는 것을 특징으로 한다. As such, the active current compensation devices 100, 100A, 100A-1, 100A-2, 100A-3, and 100B according to various embodiments are characterized in that they are divided into an integrated circuit part and a non-integrated circuit part.

한편 능동형 전류 보상 장치(100A-1)는, 출력 측(즉, 제2 장치(200) 측)에, 감결합 커패시터부(170A)를 더 포함할 수 있다. 감결합 커패시터부(170A)에 포함된 각 커패시터의 일 단은, 각각 제1 대전류 경로(111) 및 제2 대전류 경로(112)에 연결될 수 있다. 상기 각 커패시터의 반대 단은, 전류 보상 장치(100A-1)의 제1 기준전위(601)에 연결될 수 있다. Meanwhile, the active current compensation device 100A-1 may further include a decoupling capacitor unit 170A on the output side (ie, the second device 200 side). One ends of each capacitor included in the decoupling capacitor unit 170A may be connected to the first high current path 111 and the second high current path 112, respectively. The opposite end of each capacitor may be connected to the first reference potential 601 of the current compensating device 100A-1.

감결합 커패시터부(170A)는 능동형 전류 보상 장치(100A-1)의 보상 전류의 출력 성능이 제2 장치(200)의 임피던스 값의 변화에 따라 크게 변동되지 않도록 할 수 있다. 감결합 커패시터부(170A)의 임피던스(ZY)는, 노이즈 저감의 대상이 되는 제1 주파수 대역에서 지정된 값보다 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 감결합 커패시터부(170A)의 결합으로 인해, 전류 보상 장치(100A-1)는, 어떤 시스템에서든 독립적인 모듈로써 이용될 수 있다.The decoupling capacitor unit 170A may prevent the output performance of the compensating current of the active current compensation device 100A-1 from greatly varying according to the change in the impedance value of the second device 200. The impedance (Z Y ) of the decoupling capacitor unit 170A may be designed to have a value smaller than a specified value in the first frequency band to be reduced. Due to the coupling of the decoupling capacitor unit 170A, the current compensation device 100A-1 can be used as an independent module in any system.

일 실시예에 따르면, 능동형 전류 보상 장치(100A-1)에서 감결합 커패시터부(170A)는 생략될 수 있다. According to an embodiment, the decoupling capacitor unit 170A may be omitted in the active current compensator 100A-1.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-2)의 구성을 개략적으로 도시한다. 이하에서는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략한다.4 schematically shows the configuration of an active current compensation device 100A-2 according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, descriptions of overlapping contents with those described with reference to FIGS. 2 and 3 will be omitted.

도 4를 참조하면 능동형 전류 보상 장치(100A-2)는 제1 장치(300)와 연결되는 대전류 경로(111, 112, 113) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12, I13)를 능동적으로 보상할 수 있다. Referring to FIG. 4, the active current compensation device 100A-2 generates first currents I11, I12, and I13 input in a common mode to the high current paths 111, 112, and 113 connected to the first device 300, respectively. can actively compensate for

이를 위해 능동형 전류 보상 장치(100A-2)는 세 개의 대전류 경로(111, 112, 113), 센싱 변압기(120A-2), 증폭부(130A), 보상 변압기(140A), 보상 커패시터부(150A-2)를 포함할 수 있다.To this end, the active current compensation device 100A-2 includes three high current paths 111, 112, and 113, a sensing transformer 120A-2, an amplification unit 130A, a compensation transformer 140A, and a compensation capacitor unit 150A-2. 2) may be included.

전술한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A, 100A-1)와 대비하여 살펴보면, 도 4에 도시된 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-1)는 세 개의 대전류 경로(111, 112, 113)를 포함하고, 이에 따라 센싱 변압기(120A-2) 및 보상 커패시터부(150A-2)의 차이점이 있다. 따라서 이하에서는 상술한 차이점을 중심으로 능동형 전류 보상 장치(100A-2)에 대해 설명한다. Compared to the active current compensation devices 100A and 100A-1 according to the above-described embodiment, the active current compensation device 100A-1 according to the embodiment shown in FIG. 4 has three large current paths 111, 112, 113), and thus there is a difference between the sensing transformer 120A-2 and the compensation capacitor unit 150A-2. Therefore, the active current compensation device 100A-2 will be described below based on the above-mentioned differences.

능동형 전류 보상 장치(100A-2)는 서로 구분되는 제1 대전류 경로(111), 제2 대전류 경로(112) 및 제3 대전류 경로(113)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 대전류 경로(111)는 R상, 제2 대전류 경로(112)는 S상, 제3 대전류 경로(113)는 T상의 전력선일 수 있다. 제1 전류(I11, I12, I13)는 제1 대전류 경로(111), 제2 대전류 경로(112) 및 제3 대전류 경로(113) 각각에 공통 모드로 입력될 수 있다.The active current compensation device 100A-2 may include a first high current path 111, a second high current path 112, and a third high current path 113 that are distinguished from each other. According to an embodiment, the first high current path 111 may be an R phase, the second high current path 112 may be an S phase, and the third high current path 113 may be a T phase power line. The first currents I11 , I12 , and I13 may be input to each of the first high current path 111 , the second high current path 112 , and the third high current path 113 in a common mode.

센싱 변압기(120A-2)의 1차 측(121A-2)은 제1, 제2, 제3 대전류 경로(111, 112, 113) 각각에 배치되어, 2차 측(122A-2)에 유도 전류를 생성할 수 있다. 세 개의 대전류 경로(111, 112, 113) 상의 제1 전류(I11, I12, I13)에 의해 센싱 변압기(120A-2)에 생성되는 자속 밀도는 서로 보강될 수 있다. The primary side 121A-2 of the sensing transformer 120A-2 is disposed in the first, second, and third high current paths 111, 112, and 113, respectively, and the induced current in the secondary side 122A-2 can create Magnetic flux densities generated in the sensing transformer 120A-2 by the first currents I11, I12, and I13 on the three high current paths 111, 112, and 113 may reinforce each other.

도 4에 도시된 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-2)에서 증폭부(130A)는, 전술한 증폭부(130A)에 상응할 수 있다. In the active current compensation device 100A-2 according to the embodiment shown in FIG. 4, the amplification unit 130A may correspond to the above-described amplification unit 130A.

보상 커패시터부(150A-2)는 보상 변압기(140A)에 의해 생성된 보상 전류(IC1, IC2, IC3)가 제1, 제2, 제3 대전류 경로(111, 112, 113) 각각으로 흐르는 경로를 제공할 수 있다.The compensation capacitor unit 150A-2 forms a path through which the compensation currents IC1, IC2, and IC3 generated by the compensation transformer 140A flow to the first, second, and third high current paths 111, 112, and 113, respectively. can provide

능동형 전류 보상 장치(100A-2)는, 출력 측(즉, 제2 장치(200) 측)에, 감결합 커패시터부(170A-2)를 더 포함할 수 있다. 감결합 커패시터부(170A-2)에 포함된 각 커패시터의 일 단은, 각각 제1 대전류 경로(111), 제2 대전류 경로(112) 및 제3 대전류 경로(113)에 연결될 수 있다. 상기 각 커패시터의 반대 단은, 전류 보상 장치(100A-2)의 제1 기준전위(601)에 연결될 수 있다. The active current compensation device 100A-2 may further include a decoupling capacitor unit 170A-2 on the output side (ie, the second device 200 side). One end of each capacitor included in the decoupling capacitor unit 170A-2 may be connected to the first high current path 111, the second high current path 112, and the third high current path 113, respectively. The opposite end of each capacitor may be connected to the first reference potential 601 of the current compensation device 100A-2.

감결합 커패시터부(170A-2)는 능동형 전류 보상 장치(100A-2)의 보상 전류의 출력 성능이 제2 장치(200)의 임피던스 값의 변화에 따라 크게 변동되지 않도록 할 수 있다. 감결합 커패시터부(170A-2)의 임피던스(ZY)는, 노이즈 저감의 대상이 되는 제1 주파수 대역에서 지정된 값보다 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 감결합 커패시터부(170A-2)의 결합으로 인해, 전류 보상 장치(100A-2)는, 어떤 시스템(예: 3상 3선 시스템)에서든 독립적인 모듈로써 이용될 수 있다.The decoupling capacitor unit 170A-2 may prevent the output performance of the compensating current of the active current compensation device 100A-2 from greatly varying according to the change in the impedance value of the second device 200. The impedance (Z Y ) of the decoupling capacitor unit 170A-2 may be designed to have a value smaller than a specified value in the first frequency band to be subjected to noise reduction. Due to the coupling of the decoupling capacitor unit 170A-2, the current compensation device 100A-2 can be used as an independent module in any system (eg, a three-phase, three-wire system).

일 실시예에 따르면, 능동형 전류 보상 장치(100A-2)에서 감결합 커패시터부(170A-2)는 생략될 수 있다. According to one embodiment, in the active current compensator 100A-2, the decoupling capacitor unit 170A-2 may be omitted.

이와 같은 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-2)는 3상 3선의 전력 시스템의 부하에서 전원으로 이동하는 제1 전류(I11, I12, I13)를 보상(또는 상쇄)하기 위해 사용될 수 있다.The active current compensator 100A-2 according to this embodiment may be used to compensate (or cancel) the first currents I11, I12, and I13 moving from the load to the power supply in the three-phase, three-wire power system. .

본 발명의 기술적 사상에 따라, 다양한 실시예들에 따른 능동형 전류 보상 장치는 3상 4선 시스템에도 적용될 수 있도록 변형될 수 있음은 물론이다. According to the technical idea of the present invention, the active current compensation device according to various embodiments can be modified to be applied to a three-phase four-wire system as well.

본 발명의 일 실시예에 따른 증폭부(130A)는 도 2에 도시된 단상(2선) 시스템, 도 3에 도시된 3상 3선 시스템, 및 도시되지는 않았지만 3상 4선 시스템에도 적용될 수 있다. 단일 칩의 집적회로부(131A)를 여러 시스템에 적용할 수 있으므로 집적회로부(131A)는 다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치에서 범용성을 가질 수 있다.The amplifier 130A according to an embodiment of the present invention may be applied to a single-phase (two-wire) system shown in FIG. 2, a three-phase three-wire system shown in FIG. 3, and a three-phase four-wire system not shown. there is. Since the integrated circuit unit 131A of a single chip can be applied to various systems, the integrated circuit unit 131A can have versatility in active current compensation devices according to various embodiments.

도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 집적회로부(131A)는 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12) 및/또는 하나 이상의 저항을 포함할 수 있다. 이외에도 실시예에 따라 집적회로부(131A)는 다이오드(13)를 더 포함할 수 있다. 선택적 실시예에서, 다이오드(13)는 저항으로 대체될 수도 있다.As described above with reference to FIG. 3 , the integrated circuit unit 131A may include the first transistor 11 , the second transistor 12 , and/or one or more resistors. In addition, the integrated circuit unit 131A may further include a diode 13 according to embodiments. In an alternative embodiment, diode 13 may be replaced with a resistor.

집적회로부(131A)가 내재된 IC 칩은, 제1 트랜지스터(11)의 베이스 단자(b1), 제1 트랜지스터(11)의 콜렉터 단자(c1), 제1 트랜지스터(11)의 이미터 단자(e1), 제2 트랜지스터(12)의 베이스 단자(b2), 제2 트랜지스터(12)의 콜렉터 단자(c1), 및 제2 트랜지스터(12)의 이미터 단자(e1)를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 집적회로부(131A)의 단일 칩은, 상기 단자 b1, b2, c1, c2, e1, 및 e2 이외에 다른 단자를 더 포함할 수 있다. In the IC chip in which the integrated circuit unit 131A is incorporated, the base terminal b1 of the first transistor 11, the collector terminal c1 of the first transistor 11, and the emitter terminal e1 of the first transistor 11 ), a base terminal b2 of the second transistor 12 , a collector terminal c1 of the second transistor 12 , and an emitter terminal e1 of the second transistor 12 . However, it is not limited thereto, and a single chip of the integrated circuit unit 131A may further include other terminals in addition to the terminals b1, b2, c1, c2, e1, and e2.

집적회로부(131A)는, 인덕터, 커패시터(예: Cb, Ce, Cdc), Z1 및 Z2와 같은 개별(discrete) 구성요소를 포함하는 비집적회로부와 결합하여, 다양한 실시예에 따른 전류 보상 장치를 구성할 수 있다. 예를 들면 비집적회로부의 개별 구성요소는, 일반 상용소자일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. The integrated circuit unit 131A is combined with a non-integrated circuit unit including discrete components such as inductors, capacitors (eg, C b , C e , C dc ), Z 1 and Z 2 , in various embodiments. A current compensating device may be configured according to the present invention. For example, individual components of the non-integrated circuit unit may be general commercial devices. However, it is not limited thereto.

인덕터, 커패시터(예: Cb, Ce, Cdc), Z1 및 Z2와 같은 개별(discrete) 구성요소는, 집적회로부(131A)가 내재된 IC 칩의 주변에 구현된다. Discrete components such as inductors, capacitors (eg, C b , C e , C dc ), Z 1 and Z 2 are implemented around the IC chip in which the integrated circuit unit 131A is embedded.

커패시터 Cb, Ce, 및 Cdc가 저주파 AC 신호를 결합(couple)하는 데 필요한 커패시턴스는 수 μF 이상일 수 있다. 이 커패시턴스 값은 집적회로부(131A)가 내재되는 IC 칩 내에서 구현하기 어려우므로, 커패시터 Cb, Ce, 및 Cdc는 집적회로부의 외부에, 즉 비집적회로부에 구현될 수 있다. The capacitance required for the capacitors C b , C e , and C dc to couple low-frequency AC signals may be several μF or more. Since this capacitance value is difficult to implement within an IC chip in which the integrated circuit unit 131A is embedded, the capacitors C b , C e , and C dc may be implemented outside the integrated circuit unit, that is, in the non-integrated circuit unit.

임피던스 Z1과 Z2는, 다양한 제1 장치(300)에 대한 설계 유연성을 달성하기 위해 집적회로부의 외부에, 즉 비집적회로부에 구현될 수 있다. 임피던스 Z1와 Z2를 조절함에 따라, 동일한 집적회로부(131A)를 다양한 전력 시스템에 적용할 수 있게 하는 다양한 전류 보상 장치를 설계할 수 있다. 특히 센싱 변압기(120A)의 크기와 임피던스 특성은 제1 장치(300)의 최대 정격 전류에 따라 달라져야 한다. 따라서 넓은 주파수 범위에서 센싱 노이즈 전류에 대한 주입 전류의 비율을 균일하게 하기 위해서는 Z1과 Z2의 적절한 설계가 필요하다. 따라서 Z1과 Z2는 설계의 유연성을 위해 집적회로부(131A)의 외부에, 즉 비집적회로부에 구현될 수 있다. 일 실시예에서 Z1는 저항 R1과 커패시터 C1의 직렬 연결일 수 있으며, Z2는 저항 R2와 커패시터 C2의 직렬 연결일 수 있다. C1과 C2가 각각 R1과 R2 옆에 직렬로 추가 구현므로, 저주파 범위에서 센싱 노이즈 전류에 대한 주입 전류의 비율은 더 나은 성능을 가질 수 있다. Impedances Z 1 and Z 2 may be implemented outside of the integrated circuit part, ie, in the non-integrated circuit part, to achieve design flexibility for the various first devices 300 . By adjusting the impedances Z 1 and Z 2 , various current compensating devices capable of applying the same integrated circuit unit 131A to various power systems can be designed. In particular, the size and impedance characteristics of the sensing transformer 120A should vary according to the maximum rated current of the first device 300 . Therefore, proper design of Z 1 and Z 2 is required to make the ratio of the injection current to the sensing noise current uniform over a wide frequency range. Accordingly, Z 1 and Z 2 may be implemented outside the integrated circuit unit 131A, that is, in the non-integrated circuit unit for design flexibility. In one embodiment, Z 1 may be a series connection of a resistor R 1 and a capacitor C 1 , and Z 2 may be a series connection of a resistor R 2 and a capacitor C 2 . Since C 1 and C 2 are additionally implemented in series next to R 1 and R 2 , respectively, the ratio of the injection current to the sensing noise current may have better performance in a low frequency range.

도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-3)의 구성을 개략적으로 도시한다. 이하에서는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략한다.5 schematically shows the configuration of an active current compensation device 100A-3 according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, descriptions of overlapping contents with those described with reference to FIGS. 2 and 3 will be omitted.

도 5를 참조하면 능동형 전류 보상 장치(100A-3)는 제1 장치(300)와 연결되는 대전류 경로(111, 112) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12)를 능동적으로 보상할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the active current compensation device 100A-3 actively compensates for the first currents I11 and I12 input in the common mode to the high current paths 111 and 112 connected to the first device 300. can do.

이를 위해 능동형 전류 보상 장치(100A-3)는 두 개의 대전류 경로(111, 112), 센싱 변압기(120A), 증폭부(130A-3), 보상 변압기(140A), 보상 커패시터부(150A)를 포함할 수 있다.To this end, the active current compensation device 100A-3 includes two high current paths 111 and 112, a sensing transformer 120A, an amplification unit 130A-3, a compensation transformer 140A, and a compensation capacitor unit 150A. can do.

능동형 전류 보상 장치(100A-3)는 도 2에 도시된 능동형 전류 보상 장치(100A)의 일 예시일 수 있다. 증폭부(130A-3)는 도 2에 도시된 증폭부(130)의 일 예시일 수 있다. The active current compensator 100A-3 may be an example of the active current compensator 100A shown in FIG. 2 . The amplifier 130A-3 may be an example of the amplifier 130 shown in FIG. 2 .

일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-3)의 증폭부(130A-3)는, 집적회로부(131A) 및 비집적회로부를 포함할 수 있다. 증폭부(130A-3)에서 집적회로부(131A)를 제외한 나머지 구성들은 비집적회로부에 포함될 수 있다.The amplification unit 130A-3 of the active current compensation device 100A-3 according to an embodiment may include an integrated circuit unit 131A and a non-integrated circuit unit. Components other than the integrated circuit unit 131A in the amplification unit 130A-3 may be included in the non-integrated circuit unit.

집적회로부(131A)는 전술한 집적회로부(131A)에 상응할 수 있다. 즉, 전술한 집적회로부(131A)는, 도 5에 도시된 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-3)에도 적용될 수 있다. 따라서 집적회로부(131A)에 대한 설명은 중복되므로, 간략히만 한다. The integrated circuit unit 131A may correspond to the aforementioned integrated circuit unit 131A. That is, the aforementioned integrated circuit unit 131A may also be applied to the active current compensation device 100A-3 according to the embodiment shown in FIG. 5 . Therefore, since the description of the integrated circuit unit 131A is redundant, it is only simplified.

전술한 바와 같이 집적회로부(131A)는 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12) 및/또는 하나 이상의 저항을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 제1 트랜지스터(11)는 npn BJT일 수 있으며, 제2 트랜지스터(12)는 pnp BJT일 수 있다. 예를 들면 증폭부(130A-3)는 npn BJT 및 pnp BJT를 포함하는 push-pull 증폭기 구조를 가질 수 있다. 집적회로부(131A)는 제1 트랜지스터(11), 제2 트랜지스터(12), 하나 이상의 저항 이외에, 다이오드(13)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면 다이오드(13)의 일 단은 제1 트랜지스터(11)의 베이스 단에 연결되고, 다이오드(13)의 타 단은 제2 트랜지스터(12)의 베이스 단에 연결될 수 있다. 선택적 실시예에서, 다이오드(13)는 저항으로 대체될 수도 있다. As described above, the integrated circuit unit 131A may include the first transistor 11, the second transistor 12, and/or one or more resistors. In one embodiment, the first transistor 11 may be a npn BJT, and the second transistor 12 may be a pnp BJT. For example, the amplifier 130A-3 may have a push-pull amplifier structure including an npn BJT and a pnp BJT. The integrated circuit unit 131A may further include a diode 13 in addition to the first transistor 11 , the second transistor 12 , and one or more resistors. For example, one end of the diode 13 may be connected to the base end of the first transistor 11 and the other end of the diode 13 may be connected to the base end of the second transistor 12 . In an alternative embodiment, diode 13 may be replaced with a resistor.

센싱 변압기(120A)에 의해 2차 측(122A)에서 유도된 유도 전류는, 증폭부(130A-3)에 차동(differential)으로 입력될 수 있다. 증폭부(130A-3)의 입력단에는, 저항 Rin이 2차 측(122A)에 병렬 연결될 수 있다. 저항 Rin은, 증폭부(130A-3)의 입력 임피던스를 조절할 수 있다. 커패시터 Cb 및 Ce는 AC 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다. The induced current induced in the secondary side 122A by the sensing transformer 120A may be differentially input to the amplifier 130A-3. At the input terminal of the amplifier 130A-3, a resistor R in may be connected in parallel to the secondary side 122A. The resistor R in can adjust the input impedance of the amplifier 130A-3. Capacitors C b and C e can selectively couple AC signals only.

전원장치(400)는, 증폭부(130A-3)를 구동하기 위하여, 제2 기준전위(602)를 기준으로 하는 DC 저전압(Vdc)을 공급한다. Cdc는 DC용 감결합 커패시터로, 전원장치(400)에 병렬 연결될 수 있다. Cdc는 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT) 및 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)의 양 콜렉터 사이를 AC 신호만 선택적으로 결합시킬 수 있다. The power supply 400 supplies DC low voltage (V dc ) based on the second reference potential 602 to drive the amplifier 130A-3. C dc is a decoupling capacitor for DC and may be connected in parallel to the power supply 400 . C dc may selectively couple an AC signal between both collectors of the first transistor 11 (eg, npn BJT) and the second transistor 12 (eg, pnp BJT).

상술한 저항 Rin, 커패시터 Cb, Ce, 및 Cdc는 비집적회로부에 포함될 수 있다.The aforementioned resistance R in , capacitors C b , C e , and C dc may be included in the non-integrated circuit unit.

한편, 센싱 변압기(120A)에서, 1차 측(121A)과 2차 측(122A)의 권선비가 1:Nsen이면, 2차 측(122A)에 유도되는 전류는, 제1 전류(I11, I12)의 1/Nsen 배이며, 보상 변압기(140A)에서, 1차 측(141A)과 2차 측(142A)의 권선비가 1:Ninj이면, 2차 측(142A)에 유도되는 전류는, 1차 측(141A)에 흐르는 전류(즉, 증폭 전류)의 1/Ninj 배이다. 따라서, 제1 전류(I11, I12)를 상쇄시키기 위해, 제1 전류(I11, I12)와 크기가 같고 위상이 반대인 보상 전류(IC1, IC2)를 생성하려면, 증폭부(130A-3)의 전류이득은 Nsen·Ninj가 되도록 설계될 수 있다.Meanwhile, in the sensing transformer 120A, when the winding ratio of the primary side 121A and the secondary side 122A is 1:N sen , the current induced in the secondary side 122A is the first currents I11 and I12 ), and in the compensation transformer 140A, if the winding ratio between the primary side 141A and the secondary side 142A is 1:N inj , the current induced in the secondary side 142A is, It is 1/N inj times the current flowing through the primary side 141A (ie, the amplified current). Therefore, to generate compensation currents IC1 and IC2 having the same magnitude as the first currents I11 and I12 and opposite phases to cancel the first currents I11 and I12, the amplification unit 130A-3 The current gain can be designed to be N sen N inj .

한편, BJT의 베이스(base)-이미터(emitter) 사이에 인가되는 전압에 따라 콜렉터(collector)-이미터(emitter)에 흐르는 전류가 달라진다. 노이즈로 인한 증폭부(130A-3)의 입력 전압이 0보다 큰 포지티브 스윙(positive swing)의 경우, 제1 트랜지스터(11)(예: npn BJT)가 동작할 수 있다. 노이즈로 인한 증폭부(130A-3)의 입력 전압이 0보다 작은 네거티브 스윙(negative swing)의 경우, 제2 트랜지스터(12)(예: pnp BJT)가 동작할 수 있다. Meanwhile, the current flowing through the collector-emitter varies according to the voltage applied between the base and the emitter of the BJT. When the input voltage of the amplifier 130A-3 due to noise has a positive swing greater than 0, the first transistor 11 (eg, npn BJT) may operate. When the input voltage of the amplifier 130A-3 due to noise has a negative swing smaller than 0, the second transistor 12 (eg, pnp BJT) may operate.

이와 같은 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100A-3)는 단상(2선)의 전력 시스템의 부하에서 전원으로 이동하는 제1 전류(I11, I12)를 보상(또는 상쇄)하기 위해 사용될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. The active current compensation device 100A-3 according to such an embodiment may be used to compensate (or cancel) the first currents I11 and I12 moving from the load to the power supply in a single-phase (two-wire) power system. . However, it is not limited thereto.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)의 구성을 개략적으로 도시한다.6 schematically shows the configuration of an active current compensation device 100B according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면 능동형 전류 보상 장치(100B)는 제1 장치(300)와 연결되는 대전류 경로(111, 112, 113, 114) 각각에 공통 모드로 입력되는 제1 전류(I11, I12, I13, I14)를 능동적으로 보상할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the active current compensation device 100B is a first current (I11, I12, I13, I13, I13, I14) can be actively compensated.

일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)는 네 개의 대전류 경로(111, 112, 113, 114), 노이즈 결합 커패시터부(181), 센싱 변압기(120B), 증폭부(130B), 보상부(160B), 보상 분배 커패시터부(182), 및 감결합 커패시터(170B)를 포함할 수 있다. An active current compensation device 100B according to an embodiment includes four high current paths 111, 112, 113, and 114, a noise coupling capacitor unit 181, a sensing transformer 120B, an amplification unit 130B, and a compensation unit ( 160B), a compensation distribution capacitor unit 182, and a decoupling capacitor 170B.

능동형 전류 보상 장치(100B)는 전술한 실시예들에 따른 전류 보상 장치(100A, 100A-1, 100A-2, 100A-3)와 달리 대전류 경로(111, 112, 113, 114)와 비절연될 수 있다. 하지만, 이러한 능동형 전류 보상 장치(100B)에도, 전술한 실시예들과 동일한 집적회로부(131A)가 사용될 수 있다. Unlike the current compensating devices 100A, 100A-1, 100A-2, and 100A-3 according to the above-described embodiments, the active current compensating device 100B may be non-isolated from the high current paths 111, 112, 113, and 114. can However, the same integrated circuit unit 131A as in the above-described embodiments may also be used in the active current compensation device 100B.

일 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)는 서로 구분되는 제1 대전류 경로(111), 제2 대전류 경로(112), 제3 대전류 경로(113) 및 제4 대전류 경로(114)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 대전류 경로(111)는 R상, 제2 대전류 경로(112)는 S상, 제3 대전류 경로(113)는 T상, 제4 대전류 경로(114)는 N상의 전력선일 수 있다. 제1 전류(I11, I12, I13, I14))는 제1 대전류 경로(111), 제2 대전류 경로(112) 제3 대전류 경로(113), 및 제4 대전류 경로(114) 각각에 공통 모드로 입력될 수 있다.An active current compensation device 100B according to an embodiment may include a first high current path 111, a second high current path 112, a third high current path 113, and a fourth high current path 114 that are distinguished from each other. can According to an embodiment, the first high current path 111 is the R phase, the second high current path 112 is the S phase, the third high current path 113 is the T phase, and the fourth high current path 114 is the N phase power line. can be The first currents I11, I12, I13, and I14 are in common mode for each of the first high current path 111, the second high current path 112, the third high current path 113, and the fourth high current path 114. can be entered.

일 실시예에서 능동형 전류 보상 장치(100B)는 입력 측(즉, 제1 장치(300) 측)에, 노이즈 결합0 커패시터부(181)를 구비할 수 있다. 노이즈 결합 커패시터부(181)는 각 상들 간의 노이즈를 결합하기 위한 X-커패시터(X-capacitor, X-cap)들로 구성될 수 있다. In one embodiment, the active current compensation device 100B may include a noise coupling 0 capacitor unit 181 on the input side (ie, the first device 300 side). The noise coupling capacitor unit 181 may be composed of X-capacitors (X-caps) for coupling noise between phases.

센싱 변압기(120B)의 1차 측(121B)은 제1 대전류 경로(111), 제2 대전류 경로(112), 제3 대전류 경로(113) 및 제4 대전류 경로(114) 각각에 배치되어, 2차 측(122B)에 유도 전류를 생성할 수 있다. 네 개의 대전류 경로(111, 112, 113, 114) 상의 제1 전류(I11, I12, I13, I14)에 의해 센싱 변압기(120B)에 생성되는 자속 밀도는 서로 보강될 수 있다.The primary side 121B of the sensing transformer 120B is disposed in each of the first large current path 111, the second large current path 112, the third large current path 113, and the fourth large current path 114, An induced current may be generated in the secondary side 122B. Magnetic flux densities generated in the sensing transformer 120B by the first currents I11, I12, I13, and I14 on the four high current paths 111, 112, 113, and 114 may reinforce each other.

증폭부(130B)는 집적회로부(131A) 및 비집적회로부로 구분될 수 있다. 증폭부(130B)에서 집적회로부(131A)를 제외한 나머지 구성들은 비집적회로부에 포함될 수 있다. 예를 들면 비집적회로부에 포함된 구성들은 개별(discrete) 상용소자일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The amplification unit 130B may be divided into an integrated circuit unit 131A and a non-integrated circuit unit. Components other than the integrated circuit unit 131A in the amplification unit 130B may be included in the non-integrated circuit unit. For example, components included in the non-integrated circuit unit may be discrete commercial devices, but are not limited thereto.

집적회로부(131A)는 전술한 집적회로부(131A)에 상응할 수 있다. 즉, 전술한 집적회로부(131A)는, 도 6에 도시된 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)에도 적용될 수 있다. 따라서 집적회로부(131A)에 대한 설명은 중복되므로, 생략한다. The integrated circuit unit 131A may correspond to the aforementioned integrated circuit unit 131A. That is, the aforementioned integrated circuit unit 131A may also be applied to the active current compensation device 100B according to the embodiment shown in FIG. 6 . Therefore, since the description of the integrated circuit unit 131A is redundant, it will be omitted.

증폭부(130B)에서 비집적회로부는 전술한 실시예들과 다르게 구현될 수 있다. 이 실시예에서, 비집적회로부는 임피던스 Z0, Zd, 커패시터 Cb, Ce, 및 Cdc를 포함할 수 있다. In the amplification unit 130B, the non-integrated circuit unit may be implemented differently from the above-described embodiments. In this embodiment, the non-integrated circuit unit may include impedances Z 0 , Z d , capacitors C b , C e , and C dc .

임피던스 Z0와 Zd는 제1, 제2 트랜지스터(11, 12)의 베이스 측에 연결될 수 있다. 여기서 연결은 간접적 연결을 포함한다. 임피던스 Zd는 고주파 안정을 위해 구비될 수 있다. 예를 들면 Zd는 저항 또는 페라이트 비드(ferrite bead)일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. 임피던스 Z0는 저주파 안정을 위해 구비될 수 있다. 또한 Z0는 DC 신호를 차단(block)할 수 있다. 예를 들면 Z0는 저항과 커패시터의 직렬 연결일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. Impedances Z 0 and Z d may be connected to base sides of the first and second transistors 11 and 12 . The connection here includes an indirect connection. Impedance Z d may be provided for high frequency stabilization. For example, Z d can be a resistor or a ferrite bead. However, it is not limited thereto. Impedance Z 0 may be provided for low frequency stability. Also, Z 0 may block a DC signal. For example, Z 0 may be a series connection of a resistor and a capacitor. However, it is not limited thereto.

한편 전류 보상 장치(100B)의 증폭부는 증폭부(130B)에 한정되는 것이 아니다. 전류 보상 장치(100B)의 증폭부는, 전술한 증폭부(130A), 증폭부(130A-1), 증폭부(130A-2), 증폭부(130A-3)를 포함하는 증폭부 중 하나로 구현될 수도 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the amplification unit of the current compensation device 100B is not limited to the amplification unit 130B. The amplification unit of the current compensation device 100B may be implemented as one of the amplification units including the aforementioned amplification unit 130A, the amplification unit 130A-1, the amplification unit 130A-2, and the amplification unit 130A-3. may be However, it is not limited thereto.

보상부(160B)는 보상 전류를 일 대전류 경로(예: 제4 대전류 경로(114))로 주입시킬 수 있다. 능동형 전류 보상 장치(100B)의 출력 측(즉, 제2 장치(200) 측)에는, 보상 분배 커패시터부(182)가 구비될 수 있다. 보상 분배 커패시터부(182)는 X-커패시터들로 구성될 수 있다. The compensation unit 160B may inject the compensation current into one high current path (eg, the fourth high current path 114). A compensation distribution capacitor unit 182 may be provided on the output side (ie, the second device 200 side) of the active current compensation device 100B. The compensation distribution capacitor unit 182 may be composed of X-capacitors.

능동형 전류 보상 장치(100B)는 출력 측(즉, 제2 장치(200) 측)에, 감결합 커패시터(170B)를 구비할 수 있다. 감결합 커패시터(170B)는 AC 전원단 임피던스의 감결합용 Y-커패시터일 수 있다. The active current compensation device 100B may include a decoupling capacitor 170B on the output side (ie, the second device 200 side). The decoupling capacitor 170B may be a Y-capacitor for decoupling the AC power terminal impedance.

이와 같은 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100B)는 3상 4선의 전력 시스템의 부하에서 전원으로 이동하는 제1 전류(I11, I12, I13, I14)를 보상(또는 상쇄)하기 위해 사용될 수 있다.The active current compensator 100B according to such an embodiment may be used to compensate (or cancel) the first currents I11, I12, I13, and I14 moving from the load to the power supply in the three-phase, four-wire power system. .

다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치(100, 100A, 100A-1, 100A-2, 100A-3, 100B)는, 수동 EMI 필터에 비하여, 고전력 시스템에서 크기와 발열의 증가가 미미하다.Compared to passive EMI filters, the active current compensation devices 100, 100A, 100A-1, 100A-2, 100A-3, and 100B according to various embodiments show a slight increase in size and heat generation in high-power systems.

다양한 실시예에 따른 능동형 전류 보상 장치는 단일 칩(one-chip) 집적회로부(131, 131A)를 포함함으로써, 개별(discrete) 반도체 장치를 포함하는 경우에 비해 크기가 최소화된다. 집적회로부(131A)는 다양한 실시예들에 따른 능동형 전류 보상 장치(100, 100A, 100A-1, 100A-2, 100A-3, 100B)를 포함하는 능동형 전류 보상 장치에 범용적으로 및 보편적으로(universally) 적용될 수 있다. An active current compensation device according to various embodiments includes single-chip integrated circuit units 131 and 131A, thereby minimizing a size compared to a case of including a discrete semiconductor device. The integrated circuit unit 131A is universally and universally ( universally) can be applied.

다양한 실시예에 따른 집적회로부(131A) 및 이를 포함하는 능동형 전류 보상 장치는, 정격 전력(power rating)에 무관하게 다양한 전력 전자 제품에서 사용될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 집적회로부(131A) 및 이를 포함하는 능동형 전류 보상 장치는, 고전력 및 고잡음(high-noise) 시스템으로도 확장이 가능하다. The integrated circuit unit 131A and the active current compensation device including the integrated circuit unit 131A according to various embodiments may be used in various power electronic products regardless of power rating. The integrated circuit unit 131A and the active current compensation device including the integrated circuit unit 131A according to various embodiments can be extended to a high-power and high-noise system.

단일 칩(one-chip) 집적회로부(131A)로 인해, 추가 구성요소 없이 능동형 전류 보상 장치의 기능을 확장할 수 있다.Due to the one-chip integrated circuit unit 131A, the function of the active current compensation device can be extended without additional components.

다양한 실시예에 따른 집적회로부(131A)는 능동형 전류 보상 장치가 설치되는 대전류 경로의 과도 전압에 대해서도 충분히 견고할 수 있다. The integrated circuit unit 131A according to various embodiments may be sufficiently robust against transient voltage in a high current path in which an active current compensation device is installed.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.Specific implementations described in the present invention are examples and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of the specification, description of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection of lines or connecting members between the components shown in the drawings are examples of functional connections and / or physical or circuit connections, which can be replaced in actual devices or additional various functional connections, physical connection, or circuit connections.

본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.The spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should not be determined, and all ranges equivalent to or equivalently changed from the claims as well as the claims described below fall within the scope of the spirit of the present invention. will do it

Claims (6)

적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 공통 모드로 발생하는 노이즈를 능동적으로 보상하는 능동형 전류 보상 장치에 있어서,
제2 장치에 의해 공급되는 전원을 제1 장치에 전달하는 적어도 둘 이상의 대전류 경로;
상기 대전류 경로 상의 공통 모드 노이즈 전류에 대응하는 출력 신호를 생성하는 센싱부;
상기 출력 신호를 증폭하여 증폭 전류를 생성하는 증폭부; 및
상기 증폭 전류에 기초하여 보상 전류를 생성하고, 상기 보상 전류를 상기 적어도 둘 이상의 대전류 경로 각각에 흘리도록 하는 보상부;를 포함하고,
상기 증폭부는 비집적회로부와 단일 칩(one-chip) 집적회로부를 포함하는,
상기 비집적회로부는 상기 제1 장치와 상기 제2 장치 중 적어도 하나 이상의 전력 시스템에 따라 설계되고,
상기 단일 칩 집적회로부는 상기 제1 장치와 상기 제2 장치의 정격 전력 사양에 무관하며,
상기 센싱부는 센싱 변압기를 포함하고,
상기 보상부는 보상 변압기를 포함하고,
상기 단일 칩(one-chip)의 집적회로부는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하고,
상기 비집적회로부는, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터의 이미터 노드 측과 상기 보상부의 입력단을 연결하는 제1 임피던스(Z1)와, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터의 베이스 노드 측과 상기 보상부의 입력단을 연결하는 제2 임피던스(Z2)를 포함하며,
상기 제1 임피던스의 값 또는 상기 제2 임피던스의 값은, 상기 센싱 변압기와 상기 보상 변압기의 권선비, 및 상기 증폭부의 목표 전류 이득에 기초하여 결정되는,
능동형 전류 보상 장치.
In the active current compensation device for actively compensating for noise generated in a common mode in each of at least two high current paths,
at least two or more high-current paths for transferring power supplied by the second device to the first device;
a sensing unit generating an output signal corresponding to the common mode noise current on the high current path;
an amplification unit generating an amplification current by amplifying the output signal; and
A compensating unit generating a compensating current based on the amplified current and allowing the compensating current to flow through each of the at least two large current paths;
The amplification unit includes a non-integrated circuit unit and a one-chip integrated circuit unit,
The non-integrated circuit unit is designed according to a power system of at least one of the first device and the second device,
The single-chip integrated circuit unit is independent of the rated power specifications of the first device and the second device,
The sensing unit includes a sensing transformer,
The compensation unit includes a compensation transformer,
The one-chip integrated circuit unit includes a first transistor and a second transistor,
The non-integrated circuit unit includes a first impedance Z 1 connecting the emitter node side of the first transistor and the second transistor and the input terminal of the compensation unit, and the base node side of the first transistor and the second transistor. And a second impedance (Z 2 ) connecting the input terminal of the compensator,
The value of the first impedance or the value of the second impedance is determined based on a winding ratio of the sensing transformer and the compensation transformer and a target current gain of the amplifier.
Active Current Compensation Device.
제1항에 있어서,
상기 비집적회로부는 상기 제1 장치의 정격 전력에 따라 설계되는,
능동형 전류 보상 장치.
According to claim 1,
The non-integrated circuit unit is designed according to the rated power of the first device,
Active Current Compensation Device.
제1항에 있어서
상기 단일 칩(one-chip)의 집적회로부는 하나 이상의 저항을 더 포함하는,
능동형 전류 보상 장치.
According to claim 1
The one-chip integrated circuit part further comprises one or more resistors,
Active Current Compensation Device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단일 칩 집적회로부의 구성은, 상기 권선비와 상기 목표 전류 이득에 무관한,
능동형 전류 보상 장치.
According to claim 1,
The configuration of the single-chip integrated circuit unit is independent of the turns ratio and the target current gain,
Active Current Compensation Device.
제1항에 있어서,
상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스의 설계에 따라, 상기 단일 칩 집적회로부는 다양한 전력 시스템의 제1 장치에 대해 사용되는
능동형 전류 보상 장치.
According to claim 1,
Depending on the design of the first impedance and the second impedance, the single chip integrated circuit section is used for first devices of various power systems.
Active Current Compensation Device.
KR1020200182642A 2019-03-28 2020-12-23 Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit KR102563789B1 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200182642A KR102563789B1 (en) 2020-12-23 2020-12-23 Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit
JP2023535960A JP2023553185A (en) 2020-12-23 2021-06-11 Active current compensation device that can detect malfunctions
EP21911153.1A EP4270752A1 (en) 2020-12-23 2021-06-11 Active current compensation apparatus capable of detecting malfunction
PCT/KR2021/007359 WO2022139083A1 (en) 2020-12-23 2021-06-11 Active current compensation apparatus capable of detecting malfunction
US17/474,558 US11908614B2 (en) 2020-12-23 2021-09-14 Active current compensation device capable of detecting malfunction
US17/449,038 US11949393B2 (en) 2019-03-28 2021-09-27 Divided active electromagnetic interference filter module and manufacturing method thereof
US17/450,361 US11901832B2 (en) 2019-04-17 2021-10-08 Device for compensating for voltage or current
KR1020230100348A KR20230117320A (en) 2020-12-23 2023-08-01 Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200182642A KR102563789B1 (en) 2020-12-23 2020-12-23 Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230100348A Division KR20230117320A (en) 2020-12-23 2023-08-01 Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220091285A KR20220091285A (en) 2022-06-30
KR102563789B1 true KR102563789B1 (en) 2023-08-07

Family

ID=82215409

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200182642A KR102563789B1 (en) 2019-03-28 2020-12-23 Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit
KR1020230100348A KR20230117320A (en) 2020-12-23 2023-08-01 Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230100348A KR20230117320A (en) 2020-12-23 2023-08-01 Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102563789B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002010650A (en) * 2000-03-28 2002-01-11 Internatl Rectifier Corp Active filter for reducing common-mode current
JP2005532027A (en) * 2002-06-25 2005-10-20 インターナショナル レクティフィアー コーポレイション Active EMI filter
KR102071480B1 (en) * 2019-04-23 2020-03-02 이엠코어텍 주식회사 Current compensation device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002010650A (en) * 2000-03-28 2002-01-11 Internatl Rectifier Corp Active filter for reducing common-mode current
JP2005532027A (en) * 2002-06-25 2005-10-20 インターナショナル レクティフィアー コーポレイション Active EMI filter
KR102071480B1 (en) * 2019-04-23 2020-03-02 이엠코어텍 주식회사 Current compensation device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230117320A (en) 2023-08-08
KR20220091285A (en) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102580800B1 (en) Active current compensation device
KR102129578B1 (en) Current compensation device
KR20240024126A (en) Active compensation device for using parallel aplifier
KR20240026976A (en) Active compensation device for compensating voltage and current
KR102563789B1 (en) Active current compensation device including integrated circuit unit and non-integrated circuit unit
JP2022529932A (en) A device that compensates for voltage or current
US11908614B2 (en) Active current compensation device capable of detecting malfunction
KR102500177B1 (en) Current compensation device
KR102580432B1 (en) Active Current Compensation Device Including One-Chip Integrated Circuit
KR102208533B1 (en) Active current compensation device
KR102505124B1 (en) Active current compensation device capable of detecting malfunction
KR20230136095A (en) Active current compensation device
KR102611381B1 (en) Current compensation device
KR102636646B1 (en) Current compensation device
KR102663720B1 (en) Current compensation device
KR20240038942A (en) Active current compensation device including an internalized power converter
KR102572450B1 (en) Current compensation device
KR102636667B1 (en) Current compensation device
KR102607200B1 (en) Voltage-Sense Current-Compensation Active Electromagnetic Interference filter
KR102242048B1 (en) Current compensation device
KR20240068597A (en) Current compensation device
CN116636129A (en) Active current compensation device capable of sensing operation failure
KR20230147926A (en) Active voltage compensation device
KR20230168997A (en) Voltage-Sense Current-Compensation Active Electromagnetic Interference filter
KR20200124152A (en) Current compensation device

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant