KR100332799B1 - 인버터의 과전류 보호회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터의 과전류 보호회로에 관한 것으로, 종래에는 아랫단에 션트 저항을 두어 과전류를 보호하는 경우, 지락이 발생하면 회로에 대한 보호가 불가능하고, 스위칭소자를 통해 미리 흐른 전류로 과전류를 검출하여 회로를 보호하므로 빈번한 과전류가 발생하는 경우에 손상이 존재되고, 또한 상기와 같은 현상을 방지하기 위해 션트저항을 스위칭소자 전단에 두어 그 스위칭소자에 과전류가 흐르기 전에 미리 검출하는 방법을 사용하나 별도의 전원이 필요하게 되어 비용이 상승하는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 입력되는 교류전원을 브리지 다이오드를 이용하여 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력시키는 정류부와; 상기 정류부에서 출력되는 직류전압을 평활시키는 평활용 커패시터와; 후술할 인버터부의 스위칭소자에 대한 게이트 구동전압을 공급하는 스위칭전원공급부와; 마이크로컴퓨터의 스위칭 제어신호에 따라 입력되는 스위칭전원공급부의 게이트 구동전압에 의해 온/오프 제어되어 상기 평활용 커패시터의 직류전압을 모터에서 필요로 하는 3상교류전원으로 변환시켜 출력하는 인버터부와; 상기 스위칭전원공급부의 충전전압에 의해 인에이블되어 과전류를 검출하면 그에 따른 과전류 검출신호를 상기 마이크로컴퓨터에 출력하는 과전류보호부로 구성하여 인버터회로의 SMPS의 스너버회로에 충전되는 전압을 이용하므로 별도의 과전류 보호용 전원이 필요하지 않게 되고, 이로 인해 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

인버터의 과전류 보호회로{OVER CURRENT PROTECTION CIRCUIT FOR INVERTER}

본 발명은 인버터의 과전류 보호회로에 관한 것으로, 특히 인버터회로에 사용되는 SMPS의 스너버회로에 축적되는 전압을 동작전원으로 하여 과전류로부터 회로를 보호할 수 있도록 한 인버터의 과전류 보호회로에 관한 것이다.

도 1은 종래 인버터의 과전류 보호회로에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 입력 교류전원(AC)을 브리지 다이오드를 이용하여 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력시키는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)에서 출력되는 직류전압을 평활시키는 평활용 커패시터(C1)와; 후술할 인버터부(30)의 스위칭소자 (S1),(S2)에 대한 게이트 구동전압을 공급하는 스위칭전원공급부(20)와; 상기 스위칭전원공급부(20)의 게이트 구동전압에 의해 승압된 마이크로컴퓨터(미도시)의 펄스폭변조신호에 의해 온/오프 제어되어 상기 평활용 커패시터(C1)의 직류 전압을 모터(M)에서 필요로 하는 3상 교류전원으로 변환시켜 출력하는 인버터부(30)와; 상기 인버터부(30)의 3상 교류전원에 의해 구동되는 모터(M)와; 상기 인버터부(30)의 스위칭소자(S1),(S2)에 흐르는 과전류를 검출하여 마이크로컴퓨터(미도시)로 출력하는 션트저항(SR)으로 구성되며, 이와같은 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 입력되는 교류전원(AC)을 정류부(10)에서 입력받아 브리지 다이오드를 이용하여 정류를 행하고, 이렇게 정류된 직류전압을 평활용 캐패시터(C1)로 출력시킨다.

그러면 상기 평활용 캐패시터(C1)는 상기 정류부(10)에서 출력되는 직류전압을 받아 평활시키고 이 평활된 전압을 인버터부(30)로 출력시킨다.

상기 인버터부(30)는 스위칭소자(S1),(S2)를 마이크로컴퓨터(미도시)의 펄스폭 변조신호에 의해 온/오프시켜 비엘디씨 모터(M)를 구동시키기 위하여 상기 평활용 캐패시터(C1)에서 출력되는 직류전압을 3상 교류전압(Uu,Vv,Ww)으로 변환시켜 상기 비엘디씨 모터(M)로 공급한다.

이에따라, 상기 비엘디씨 모터(M)가 구동된다.

이때, 상기 마이크로컴퓨터(미도시)의 펄스폭 변조신호는 스위칭전원공급부 (20)에 의해 발생하는 전압에 의해 소정 레벨로 승압된다.

상기 스위칭전원공급부(20)의 SMPS IC 내부에 내장된 스위칭소자(S1),(S2)가 오프될 경우, SMPS TRANS의 1차 권선에 발생되는 전압으로 인하여 SMPS IC 내부 스위칭소자의 파손을 막기 위하여 그 1차 권선에 다이오드(D1)와 저항(R1) 및 커패시터(C2)를 연결하여, 전류 패스를 다이오드(D1)를 통해 커패시터(C2) 및 저항(R1)을 사용하여 전류 패스를 형성하여 상기 SMPS IC를 보호하며, 이때 전류는 커패시터(C2)에 의해 축적되고 그 축적된 전류는 저항(R1)을 통해 열로 소비된다.

여기서, 상기 마이크로컴퓨터(미도시)는 션트저항(SR)에 걸리는 전류를 감지하여 일정 전류 이상이 될 경우, 인버터부(30)의 스위칭소자(S1),(S2)를 오프시킴으로써 더 이상의 전류가 흐르지 못하게 하여 인버터부(30)의 스위칭소자(S1),(S2)를 보호하는데, 도2와 같이 지락이 발생하면 윗상에 있는 스위칭소자(S1)에는 계속하여 과전류가 흐르나 아랫상에 위치한 션트저항(SR)에 전류가 흐르지 않기 때문에 마이크로컴퓨터(미도시)는 과전류를 검출하지 못하고 이로 인해 윗상에 위치한 스위칭소자(S1)는 파손된다.

상기 도2의 문제점을 해결하기 위해 도3과 같이 션트저항(SR)을 위단에 위치시켜 스위칭소자(S1),(S2)에 과전류가 흐르기 전에 이를 감지하는 방법을 사용하는데, 윗단에 션트저항(SR)을 위치시킴으로 인하여 발생되는 전압값에 대한 정보를 마이크로컴퓨터(미도시)에 도4와 같은 경로를 거쳐야 한다.

즉, 션트저항(SR)에 걸리는 전압을 비교기에 기설정된 기준전압과 비교하여 그에 따른 비교신호를 별도의 전원을 이용하여 마이크로컴퓨터로 출력한다.

또는, 과전류로부터 회로를 보호하기 위해, 도5와 같이 션트저항(SR)에 병렬로 포토커플러(PC)를 접속하여 그 션트저항(SR)에 걸리는 전압이 상기 포토커플러 (PC)의 임계 전압을 초과하면 턴온되게 함으로써 마이크로컴퓨터(미도시)에 정보를 제공하게 되지만, 상기 포토커플러(PC)의 편차로 인해 정확한 레벨에서의 과전류 보호가 불가능하다.

즉, 상술한 바와같이 종래 기술에 있어서, 아랫단에 션트 저항을 두어 과전류를 보호하는 경우에는 지락이 발생하면 회로에 대한 보호가 불가능하고, 스위칭소자를 통해 미리 흐른 전류로 과전류를 검출하여 회로를 보호하므로 계속되는 과전류로 인해 소자가 파손되며, 상기와 같은 현상을 방지하기 위해 션트저항을 스위칭소자 전단에 두어 그 스위칭소자에 과전류가 흐르기 전에 미리 검출하는 방법을 사용하나 별도의 전원이 필요하게 되어 비용이 상승하는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 인버터회로에 사용되는 SMPS의 스너버회로에 축적되는 전압을 동작전원으로 하여 과전류로부터 회로를 보호할 수 있도록 한 과전류 보호회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 인버터의 과전류 보호회로에 대한 실시예의 구성을 보인 회로도.

도2는 도1에 있어서, 지락이 발생한 경우의 전류흐름을 보인도.

도3은 종래 인버터의 과전류 보호회로에 대한 다른 실시예의 구성을 보인 회로도.

도4는 종래 인버터의 과전류 보호회로에 대한 다른 실시예의 구성을 보인 회로도.

도5는 종래 인버터의 과전류 보호회로에 대한 다른 실시예의 구성을 보인 회로도.

도6은 본 발명 인버터의 과전류 보호회로에 대한 실시예의 구성을 보인 회로도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:정류부 30:인버터부

40:스위칭전원공급부 50:과전류보호부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력되는 교류전원을 브리지 다이오드를 이용하여 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력시키는 정류부와; 상기 정류부에서 출력되는 직류전압을 평활시키는 평활용커패시터와; 후술할 인버터부의 스위칭소자에 대한 게이트 구동전압을 공급하는 스위칭전원공급부와; 마이크로컴퓨터의 스위칭 제어신호에 따라 입력되는 스위칭전원공급부의 게이트 구동전압에 의해 온오프 제어되어 상기 평활용커패시터의 직류전압을 모터에서 필요로 하는 3상 교류전원으로 변환시켜 출력하는 인버터부와; 상기 스위칭전원공급부의 충전전압에 의해 인에이블되어 과전류를 검출하면 그에 따른 과전류 검출신호를 상기 마이크로컴퓨터에 출력하는 과전류보호부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 과전류 보호회로에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도6은 본 발명 과전류 보호회로에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 입력되는 교류전원(AC)을 브리지 다이오드를 이용하여 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력시키는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)에서 출력되는 직류전압을 평활시키는 평활용 커패시터(C1)와; 후술할 인버터부(30)의 스위칭소자 (S1),(S2)에 대한 게이트 구동전압을 공급하는 스위칭전원공급부(40)와; 마이크로컴퓨터(미도시)의 스위칭 제어신호에 따라 입력되는 스위칭전원공급부(40)의 게이트 구동전압에 의해 온오프 제어되어 상기 평활용 커패시터(C1)의 직류전압을 모터(M)에서 필요로 하는 3상교류전원으로 변환시켜 출력하는 인버터부(30)와; 상기 스위칭전원공급부(40)의 충전전압에 의해 인에이블되어 과전류를 검출하면 그에 따른 과전류 검출신호를 상기 마이크로컴퓨터(미도시)에 출력하는 과전류보호부 (50)로 구성한다.

상기 과전류보호부(50)는 직류 링크단에 걸리는 과전류를 검출하는 션트저항 (SR)과, 상기 션트저항(SR)과 병렬 연결되어, 그 션트저항(SR)에 걸리는 전류가 일정 레벨 이상일때 턴온되는 션트레귤레이터(S)와, 스위칭전원공급부(40)의 충전전압을 분압하는 제1,제2 저항(R2),(R3)과, 상기 션트레귤레이터(S)가 턴온되면 상기 제1,제2 저항(R2),(R3)에 의해 분압된 전압에 의해 턴온되는 포토커플러(PC)로 구성되며, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 일반적인 동작은 종래와 동일하다. 즉, 입력되는 교류전원(AC)을 정류부(10)에서 입력받아 브리지 다이오드를 이용하여 정류를 행하고, 이렇게 정류된 직류전압을 평활용 캐패시터(C1)로 출력시킨다.

그러면 상기 평활용 캐패시터(C1)는 상기 정류부(10)에서 출력되는 직류전압을 받아 평활시키고 이 평활된 전압을 인버터부(30)로 출력시킨다.

상기 인버터부(30)는 스위칭소자(S1),(S2)를 마이크로컴퓨터(미도시)의 펄스폭 변조신호에 의해 온/오프시켜 비엘디씨 모터(M)를 구동시키기 위하여 상기 평활용 캐패시터(C1)에서 출력되는 직류전압을 3상 교류전압(Uu,Vv,Ww)으로 변환시켜 상기 비엘디씨 모터(M)로 공급한다.

이에따라, 상기 비엘디씨 모터(M)가 구동된다.

이때, 상기 마이크로컴퓨터(미도시)의 펄스폭 변조신호는 스위칭전원공급부 (40)에 의해 발생하는 전압에 의해 소정 레벨로 승압된다.

여기서, 본 발명은 종래와 달리 과전류보호부(50)의 동작 전원으로 스위칭전원공급부(40)의 충전 전압을 사용하는데, 즉 과전류보호부(50)는 상기 스위칭전원공급부(40)의 충전전압에 의해 인에이블되어 과전류를 검출하면 그에 따른 과전류 검출신호를 상기 마이크로컴퓨터(미도시)에 출력함으로써 과전류로 인한 회로의 파손을 방지한다.

보다 상세하게 도6을 참조하여 과전류보호부(50)의 동작을 회로적으로 설명하면, 우선 션트저항(SR)에 과전류가 흐를 경우, 그 션트저항(SR)의 양단에는 전류값에 비례한 전압값이 발생하고, 그 발생된 전압값이 션트레귤레이터(S:TL431)을 사용)의 기준단에 인가된다.

이때, 상기 션트레귤레이터(S)는 기준단에 인가되는 전압이 2.5V 이상이면 전류를 흘러주게 되는 특성을 가지고 있으므로 과전류가 션트저항(SR)에 걸리면 턴온된다.

한편, 스위칭전원공급부(40)의 커패시터(C2)에 미리 충전된 충전전압이 제1,제2 저항(R2),(R3)을 통해 분압되고, 그 분압된 전압이 포토커플러(PC) 및 션트레귤레이터(S)를 통해 전류패스가 형성되며, 이로 인해 마이크로컴퓨터(미도시)는 상기 포터커플러(PC)에 의해 과전류에 대한 정보를 제공받아 그에 따른 과전류보호를 위한 제어 동작을 수행한다.

이때, 상기 스위칭전원공급부(40)는 종래와 달리 TVS(Tranbient Voltage Suppressor)를 커패시터(C2)에 병렬로 연결함으로써 SMPS IC가 오프될 경우 발생되는 유기전압이 다이오드(D1)를 통해 상기 커패시터(C2)에 충전될 때 그 충전전압이 일정전압 이상이 되지 않도록 한다.

다시 말해서, 본 발명은 스위칭전원공급부(40)의 커패시터(C2)에 축적되는 전압을 이용하여 윗단에 설치한 과전류보호부(50)의 동작전원으로 사용하므로 별도의 외부 전원장치 없이 과전류보호부(50)를 동작시키게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 인버터회로의 SMPS의 스너버회로에 충전되는 전압을 이용하므로 별도의 과전류 보호용 전원이 필요하지 않게 되고, 이로 인해 비용이 절감되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 입력되는 교류전원을 브리지 다이오드를 이용하여 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력시키는 정류부와; 상기 정류부에서 출력되는 직류전압을 평활시키는 평활용커패시터와; 후술할 인버터부의 스위칭소자에 대한 게이트 구동전압을 공급하는 스위칭전원공급부와; 마이크로컴퓨터의 스위칭 제어신호에 따라 입력되는 스위칭전원공급부의 게이트 구동전압에 의해 온/오프 제어되어 상기 평활용 커패시터의 직류전압을 모터에서 필요로 하는 3상교류전원으로 변환시켜 출력하는 인버터부와; 상기 스위칭전원공급부의 충전전압에 의해 인에이블되어 과전류를 검출하면 그에 따른 과전류 검출신호를 상기 마이크로컴퓨터에 출력하는 과전류보호부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 인버터의 과전류 보호회로.
2. 제1 항에 있어서, 과전류보호부는 직류링크단에 걸리는 과전류를 검출하는 션트저항과, 상기 션트저항과 병렬 연결되어, 그 션트저항에 걸리는 전류가 일정 레벨 이상일때 턴온되는 션트레귤레이터와, 스위칭전원공급부의 스너버회로에 걸리는 전압을 분압하는 제1,제2 저항과, 상기 션트레귤레이터가 턴온되면 상기 제1,제2 저항에 의해 분압된 전압에 의해 턴온되는 포토커플러로 구성한 것을 특징으로 하는 인버터의 과전류 보호회로.
3. 제1 항에 있어서, 스위칭전원공급부는 SMPS IC가 오프될 경우 발생되는 유기전압을 충전하는 커패시터와, 상기 커패시터에 병렬 연결되어, 그 커패시터에 충전된 전압이 일정 레벨 이상이 되면 동작하여 상기 커패시터에 충전되는 전압을 차단하는 제너다이오드를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 인버터의 과전류 보호회로.