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KR102625824B1 - Circuit for preventing arm short - Google Patents

Circuit for preventing arm short Download PDF

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KR102625824B1
KR102625824B1 KR1020170020462A KR20170020462A KR102625824B1 KR 102625824 B1 KR102625824 B1 KR 102625824B1 KR 1020170020462 A KR1020170020462 A KR 1020170020462A KR 20170020462 A KR20170020462 A KR 20170020462A KR 102625824 B1 KR102625824 B1 KR 102625824B1
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South Korea
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circuit
switching element
arm short
gate
protection circuit
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KR1020170020462A
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Inventor
박윤욱
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에이치엘만도 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량 주행을 위한 모터에 전류를 공급하는 인버터의 암 쇼트 방지를 위한 회로에 관한 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 암 쇼트 방지를 위한 회로는 스위칭 소자; 상기 스위칭 소자의 게이트에 게이트 제어 신호를 공급하는 게이트 드라이브 IC; 및 상기 게이트 드라이브 IC로부터 상기 게이트 제어 신호가 출력되는 출력 단자와 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 연결된 보호 회로를 포함하고; 상기 보호 회로는 상기 출력 단자와 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 배치된 암 쇼트 보호 회로 및 상기 암 쇼트 보호 회로와 병렬로 연결된 서미스터를 포함할 수 있다.The present invention relates to a circuit for preventing arm short circuit of an inverter that supplies current to a motor for driving a vehicle. The circuit for preventing arm short circuit according to various embodiments of the present invention includes a switching element; A gate drive IC that supplies a gate control signal to the gate of the switching element; and a protection circuit connected between an output terminal through which the gate control signal is output from the gate drive IC and one side of the switching element; The protection circuit may include an arm short protection circuit disposed between the output terminal and one side of the switching element, and a thermistor connected in parallel with the arm short protection circuit.

Description

암 쇼트 방지를 위한 회로{CIRCUIT FOR PREVENTING ARM SHORT}Circuit for preventing arm short {CIRCUIT FOR PREVENTING ARM SHORT}

본 발명은 차량 주행을 위한 모터에 전류를 공급하는 인버터의 암 쇼트 방지를 위한 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a circuit for preventing arm short circuit of an inverter that supplies current to a motor for driving a vehicle.

일반적으로 전기 자동차(electric vehicle, EV), 하이브리드 전기 자동차(hybrid electric vehicle, HEV)와 같은 친환경 자동차에는 차량 주행을 위한 모터와, 고전압 전원(고전압 메인 배터리 또는 연료전지)으로부터의 직류전압을 교류전압으로 변환하는 인버터를 포함한다.In general, eco-friendly vehicles such as electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) have a motor for driving the vehicle, and direct current voltage from a high-voltage power source (high-voltage main battery or fuel cell) is converted into alternating current voltage. Includes an inverter that converts to

모터는 인버터로부터 제공된 전류를 이용하여 구동된다. 인버터는 모터 컨트롤러(motor controller)의 PWM(pulse width modulation) 신호 및 게이트 드라이버의 게이트 구동 신호에 응답하여 스위칭되는 복수의 스위칭 소자를 포함하여 전원으로부터의 직류전압을 교류전압으로 변환한다. 인버터의 스위칭 소자로는 FET(field effect transistor) 소자, 예컨대, MOSFET(metal oxide silicon field effect transistor)가 널리 사용되고 있다.The motor is driven using current provided from the inverter. The inverter includes a plurality of switching elements that are switched in response to a pulse width modulation (PWM) signal from a motor controller and a gate driving signal from a gate driver, and converts direct current voltage from a power source into alternating current voltage. As a switching device for an inverter, a field effect transistor (FET) device, for example, a metal oxide silicon field effect transistor (MOSFET), is widely used.

종래의 게이트 드라이버는 암 쇼트(arm short) 현상으로 인한 손상을 방지하기 위한 암 쇼트 방지 회로를 포함한다. 암 쇼트 현상은 인버터에 구성된 한 쌍의 FET가 동시에 턴-온 되는 현상으로, 과전류가 흐르게 되어 모터 및 게이트 드라이버의 손상을 입힐 수 있다.Conventional gate drivers include an arm short prevention circuit to prevent damage due to an arm short phenomenon. The arm short phenomenon is a phenomenon in which a pair of FETs configured in the inverter are turned on at the same time, causing excessive current to flow, which can cause damage to the motor and gate driver.

그러나, 종래 기술은 암 쇼트 방지 회로를 구성하기 위해 게이트 드라이버에 추가적인 부품이 필요하여 제품 패키지의 간소화가 어렵고, 온도 변화에 따른 FET의 Rds(on)값의 변화를 반영하지 못하는 문제점이 있다.However, the prior art requires additional components in the gate driver to configure the arm short-circuit prevention circuit, making it difficult to simplify the product package, and has problems in that it does not reflect changes in the Rds(on) value of the FET due to temperature changes.

대한민국 등록특허공보 10-0943863(2010. 02. 17)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0943863 (2010. 02. 17)

본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구조가 간단하여 제품 패키지의 간소화가 용이하고, 온도 변화에 따른 FET의 Rds(on)값의 변화를 보상할 수 있는 암 쇼트 방지를 위한 회로를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is intended to solve the problems described above. It has a simple structure, makes it easy to simplify the product package, and provides a circuit to prevent arm shorts that can compensate for changes in the Rds(on) value of the FET due to temperature changes. This is a technical task.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the technical problems of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention are described below, or can be clearly understood by those skilled in the art from such description and description.

앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 암 쇼트 방지를 위한 회로는, 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자의 게이트에 게이트 제어 신호를 공급하는 게이트 드라이브 IC와, 상기 게이트 드라이브 IC로부터 상기 게이트 제어 신호가 출력되는 출력 단자와 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 연결된 보호 회로를 포함한다. 상기 보호 회로는 상기 출력 단자와 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 배치된 암 쇼트 보호 회로 및 상기 암 쇼트 보호 회로와 병렬로 연결된 서미스터를 포함할 수 있다.A circuit for preventing arm short circuit according to an embodiment of the present invention for achieving the purpose described above includes a switching element, a gate drive IC that supplies a gate control signal to the gate of the switching element, and a gate driver IC that supplies a gate control signal to the gate of the switching element. It includes a protection circuit connected between an output terminal through which a control signal is output and one side of the switching element. The protection circuit may include an arm short protection circuit disposed between the output terminal and one side of the switching element, and a thermistor connected in parallel with the arm short protection circuit.

상기 암 쇼트 보호 회로는 상기 출력 단자와 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 직렬로 연결된 적어도 하나의 저항 및 상기 적어도 하나의 저항과 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 배치된 다이오드를 포함할 수 있다.The arm short protection circuit may include at least one resistor connected in series between the output terminal and one side of the switching element, and a diode disposed between the at least one resistor and one side of the switching element.

상기 서미스터는 상기 적어도 하나의 저항과 병렬로 연결될 수 있다.The thermistor may be connected in parallel with the at least one resistor.

상기 서미스터는 상기 암 쇼트 보호 회로의 상기 적어도 하나의 저항 및 상기 다이오드에 비하여 물리적으로 상기 스위칭 소자와 더 가깝게 배치될 수 있다.The thermistor may be physically disposed closer to the switching element than the at least one resistor and the diode of the arm short protection circuit.

상기 게이트 제어 신호는 PWM(pulse width modulation)로 구성될 수 있다.The gate control signal may be configured as pulse width modulation (PWM).

이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.In addition, other features and advantages of the present invention may be newly understood through embodiments of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 암 쇼트 방지를 위한 회로는 구조가 간단하여 제품 패키지의 간소화가 용이하고, 온도 변화에 따른 FET의 Rds(on)값의 변화를 보상할 수 있다.The circuit for preventing arm short circuit according to an embodiment of the present invention has a simple structure, making it easy to simplify the product package, and can compensate for changes in the Rds(on) value of the FET due to temperature changes.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 게이트 회로의 블록도이다.
도 2는 MOSFET 소자의 온도에 따른 Rds(on)의 변화값을 나타내는 그래프를 예시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 인버터 게이트 회로의 등가 회로도이다.
1 is a block diagram of an inverter gate circuit according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram illustrating a graph showing the change value of Rds(on) according to the temperature of the MOSFET device.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of an inverter gate circuit according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected," but also the case where it is "electrically connected" with another element in between. . Additionally, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.When a part is referred to as being “on” another part, it may be directly on top of the other part or it may be accompanied by another part in between. In contrast, when a part is said to be "directly above" another part, it does not entail any other parts in between.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second, and third are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers, and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first part, component, region, layer or section described below may be referred to as the second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is only intended to refer to specific embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms include plural forms unless phrases clearly indicate the contrary. As used in the specification, the meaning of "comprising" refers to specifying a particular characteristic, area, integer, step, operation, element and/or ingredient, and the presence or presence of another characteristic, area, integer, step, operation, element and/or ingredient. This does not exclude addition.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space, such as “below” and “above,” can be used to more easily describe the relationship of one part shown in the drawing to another part. These terms are intended to include other meanings or operations of the device in use along with the meaning intended in the drawings. For example, if the device in the drawing is turned over, some parts described as being “below” other parts will be described as being “above” other parts. Accordingly, the exemplary term “down” includes both upward and downward directions. The device can be rotated 90° or at other angles, and terms indicating relative space are interpreted accordingly.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as those generally understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries are further interpreted as having meanings consistent with related technical literature and currently disclosed content, and are not interpreted in ideal or very formal meanings unless defined.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명은 전기 자동차(electric vehicle, EV), 하이브리드 전기 자동차(hybrid electric vehicle, HEV)와 같은 친환경 자동차에서 모터 AC 전류 제어를 위해 사용되는 스위칭 소자인 FET의 암 쇼트 현상을 방지하기 위한 회로를 제공하고자 하는 것이다.The present invention provides a circuit to prevent the arm short phenomenon of FET, a switching element used to control motor AC current in eco-friendly vehicles such as electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). This is what I want to do.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 게이트 회로의 블록도이다.1 is a block diagram of an inverter gate circuit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 게이트 회로는 게이트 드라이브 IC(200), 게이트 구동 회로(300), 및 스위칭 소자(400)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인버터 게이트 회로는 하나의 게이트 구동 보드에 실장되어, 전기 자동차(electric vehicle, EV), 하이브리드 전기 자동차(hybrid electric vehicle, HEV)와 같은 친환경 자동차에 장착될 수 있다.Referring to FIG. 1, an inverter gate circuit according to an embodiment of the present invention may include a gate drive IC 200, a gate drive circuit 300, and a switching element 400. According to one embodiment, the inverter gate circuit is mounted on one gate driving board and can be mounted on an eco-friendly vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV).

인버터 게이트 회로는 전기 자동차, 또는 하이브리드 전기 자동차의 동력인 전기 에너지의 형태를 변환하는 장치일 수 있다. 인버터 게이트 회로는 스위칭 소자(400)에서 암 쇼트 현상이 발생하는 경우, 스위칭 소자(400)의 구동을 멈추게 하는 암 쇼트 보호 회로 및 온도 변화에 따른 스위칭 소자(400)의 특성 변화를 보상하기 위한 온도 보상 회로를 포함할 수 있다.The inverter gate circuit may be a device that converts the form of electrical energy that powers an electric vehicle or hybrid electric vehicle. The inverter gate circuit includes an arm short protection circuit that stops the operation of the switching element 400 when an arm short phenomenon occurs in the switching element 400, and a temperature protection circuit to compensate for changes in the characteristics of the switching element 400 due to temperature changes. May include a compensation circuit.

게이트 드라이브 IC(200)는 마이컴(미도시)과 연결된 제 1 단자(IN) 및 제 2 단자(FAULT)를 포함할 수 있다. 게이트 드라이브 IC(200)는 제 1 단자(IN)를 통해 마이컴으로부터 게이트 구동 신호, 예컨대 PWM 신호를 입력 받는다. 게이트 드라이브 IC(200)는 게이트 구동 회로(300)의 암 쇼트 보호 회로의 전압 및 스위칭 소자(400)의 전압을 센싱하고, 센싱된 결과에 기초하여 암 쇼트의 여부를 결정한다. 게이트 드라이브 IC(200)는 암 쇼트가 발생된 것으로 결정되면, 제 2 단자(FAULT)를 통해 폴트 신호를 출력한다. 제 2 단자(FAULT)를 통해 출력된 폴트 신호는 외부 마이컴으로 전송되며, 마이컴은 폴트 신호에 응답하여 게이트 구동 신호(PWM 신호)의 공급을 차단(중단)할 수 있다.The gate drive IC 200 may include a first terminal (IN) and a second terminal (FAULT) connected to a microcomputer (not shown). The gate drive IC 200 receives a gate drive signal, for example, a PWM signal, from the microcomputer through the first terminal (IN). The gate drive IC 200 senses the voltage of the arm short protection circuit of the gate drive circuit 300 and the voltage of the switching element 400, and determines whether there is an arm short based on the sensed results. When it is determined that an arm short has occurred, the gate drive IC 200 outputs a fault signal through the second terminal (FAULT). The fault signal output through the second terminal (FAULT) is transmitted to an external microcomputer, and the microcomputer can block (stop) the supply of the gate driving signal (PWM signal) in response to the fault signal.

게이트 드라이브 IC(200)는 제 1 단자(IN)를 통해 입력된 게이트 구동 신호를 증폭하고, 증폭된 게이트 구동 신호를 제 3 단자(OUT)를 통해 출력한다. 제 3 단자(OUT)는 스위칭 소자(400)의 게이트(401)와 연결된다. 게이트 구동 회로(300)는 게이트 드라이브 IC(200)의 제 3 단자(OUT)와 스위칭 소자(400)의 게이트(401) 사이에 적어도 하나의 저항(307)을 포함할 수 있다.The gate drive IC 200 amplifies the gate driving signal input through the first terminal (IN) and outputs the amplified gate driving signal through the third terminal (OUT). The third terminal (OUT) is connected to the gate 401 of the switching element 400. The gate driving circuit 300 may include at least one resistor 307 between the third terminal (OUT) of the gate drive IC 200 and the gate 401 of the switching element 400.

그 밖에, 게이트 드라이브 IC(200)는 Vcc 전압, 예컨대 12V이 입력되는 제 4 단자(Vcc)와, 그라운드 전압과 연결된 제 5 단자(COM)을 더 포함할 수 있다.In addition, the gate drive IC 200 may further include a fourth terminal (Vcc) into which a Vcc voltage, for example, 12V, is input, and a fifth terminal (COM) connected to a ground voltage.

스위칭 소자(400)는 FET(field effect transistor) 소자, 예컨대, MOSFET(metal oxide silicon field effect transistor)일 수 있다. 스위칭 소자(400)는 2개가 상하 직렬로 연결되어 하나의 암(arm)을 구성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스위칭 소자(400)는 총 3개의 암이 병렬로 연결되어, 3 상의 인버터 회로를 구성할 수 있다. 이는, 3 상의 교류 모터를 제어하기 위해 고전압 직류 전원을 U, V, W의 3상 교류(AC)로 변환하기 위함이다. 도시된 예는, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 게이트 회로에서 구성된 임의의 암(arm) 중에서 하나의 스위칭 소자(400)만을 대표하여 나타낸 것이다.The switching device 400 may be a field effect transistor (FET) device, for example, a metal oxide silicon field effect transistor (MOSFET). Two switching elements 400 may be connected in series up and down to form one arm. According to one embodiment, the switching element 400 may have a total of three arms connected in parallel to form a three-phase inverter circuit. This is to convert high-voltage direct current power into three-phase alternating current (AC) of U, V, and W in order to control a three-phase alternating current motor. The illustrated example represents only one switching element 400 among arbitrary arms configured in the inverter gate circuit according to an embodiment of the present invention.

게이트 구동 회로(300)는 암 쇼트 보호 회로로서, 게이트 드라이브 IC(200)의 제 3 단자(OUT)에 연결된 복수의 직렬 저항(301, 302) 및 복수의 직렬 저항(301, 302)에 직렬로 연결된 다이오드(305)를 포함할 수 있다. 다이오드(305)의 캐소드는 스위칭 소자(400)의 일측(410), 예컨대 스위칭 소자(400)의 소스 단자와 연결될 수 있다.The gate driving circuit 300 is an arm short protection circuit, and is connected in series to a plurality of series resistors 301 and 302 and a plurality of series resistors 301 and 302 connected to the third terminal (OUT) of the gate drive IC 200. It may include a connected diode 305. The cathode of the diode 305 may be connected to one side 410 of the switching element 400, for example, the source terminal of the switching element 400.

도 2는 MOSFET 소자의 온도에 따른 Rds(on)의 변화값을 나타내는 그래프를 예시한 도면이다.Figure 2 is a diagram illustrating a graph showing the change value of Rds(on) according to the temperature of the MOSFET device.

도 2를 참조하면, 스위칭 소자(400)로서 널리 사용되고 있는 MOSFET 소자는 온도에 따라 Rds(on) 값이 일정하지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 온도 보상 회로를 포함한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 게이트 구동 회로(300)는 온도 보상 회로로서 서미스터(TH)를 더 포함한다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the Rds(on) value of the MOSFET device widely used as the switching device 400 is not constant depending on the temperature. Accordingly, embodiments of the present invention include a temperature compensation circuit. That is, as shown in FIG. 1, the gate driving circuit 300 further includes a thermistor (TH) as a temperature compensation circuit.

서미스터(TH)는 암 쇼트 보호 회로를 구성하는 복수의 직렬 저항(301, 302) 중 어느 하나, 예컨대, 다이오드(305)와 직접적으로 연결된 저항(301)과 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 서미스터(NTC)는 스위칭 소자(400)에 상대적으로 가깝게 배치됨으로써 스위칭 소자(400)의 동작에 따른 온도 변화를 최대한 보상할 수 있다.The thermistor TH may be connected in parallel with any one of the plurality of series resistors 301 and 302 constituting the arm short protection circuit, for example, the resistor 301 directly connected to the diode 305. By being placed relatively close to the switching element 400, the thermistor (NTC) can compensate for temperature changes resulting from the operation of the switching element 400 as much as possible.

특히, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 서미스터(TH)는 스위칭 소자(400)와 물리적으로 최대한 가깝게 배치되어 스위칭 소자(400)의 온도 변화를 최대한 정확하게 보상하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 서미스터(TH)는 게이트 구동 회로(300)를 구성하는 부품들 중에서도 스위칭 소자(400)와 물리적으로 가장 가깝게 배치될 수 있다. 예컨대, 서미스터(TH)는 게이트 구동 회로(300)를 구성하는 다른 부품들(예: 복수의 직렬 저항(301, 302), 및 다이오드(305))에 비하여 스위칭 소자(400)와 물리적으로 더 가깝게 배치될 수 있다.In particular, according to various embodiments of the present invention, the thermistor TH may be configured to be physically placed as close to the switching element 400 as possible to compensate for temperature changes in the switching element 400 as accurately as possible. For example, the thermistor TH may be placed physically closest to the switching element 400 among the components constituting the gate driving circuit 300. For example, the thermistor TH is physically closer to the switching element 400 than other components constituting the gate driving circuit 300 (e.g., a plurality of series resistors 301 and 302, and diode 305). can be placed.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스위칭 소자(400)는 모듈형 MOSFET으로 구성되어, 내부적으로 서미스터(TH)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서미스터(TH)는 모듈형 MOSFET으로 구성된 스위칭 소자(400)에 내장될 수 있다. 이 경우, 스위칭 소자(400)에 포함된 내장형 서미스터(TH)는 스위칭 소자(400)의 온도 변화에 따른 온 저항 값의 변화를 직접적으로 보상할 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the switching element 400 is composed of a modular MOSFET and may internally include a thermistor (TH). For example, the thermistor (TH) may be built into the switching element 400 composed of modular MOSFETs. In this case, the built-in thermistor (TH) included in the switching element 400 can directly compensate for the change in the on-resistance value due to the temperature change of the switching element 400.

한편, 스위칭 소자(400)의 타측(420), 예컨대 스위칭 소자(400)의 드레인 단자는 게이트 드라이브 IC(200)의 제 6 단자(Vs)와 연결될 수 있다. 게이트 구동 회로(300)는 스위칭 소자(400)의 드레인 단자와 게이트 드라이브 IC(200)의 제 7 단자(CS) 사이에 배치된 커패시터(311)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the other side 420 of the switching element 400, for example, the drain terminal of the switching element 400, may be connected to the sixth terminal (Vs) of the gate drive IC 200. The gate driving circuit 300 may include a capacitor 311 disposed between the drain terminal of the switching element 400 and the seventh terminal CS of the gate drive IC 200.

도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 인버터 게이트 회로의 등가 회로도이다.FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of an inverter gate circuit according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예는 온도에 따라 일정 전류에서 Vds의 크기가 변하더라도 서미스터(TH)가 온도 변화를 보상함으로써, Vcs에 걸리는 전압이 일정하게 된다. 따라서, 본 발명은 온도 변화에 관계없이 일정 전류의 임계 값, 예컨대 7 V를 설정하고, 설정된 임계 값에 기초하여 암 쇼트를 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명은 암 쇼트(arm short) 방지 동작의 신뢰성을 높일 수 있고, 서미스터(TH)의 추가 외에는 추가적인 부품이 없어, 제품 패키지의 간소화가 용이한 효과가 있다.Referring to FIG. 3, in an embodiment of the present invention, even if the size of Vds changes at a constant current depending on temperature, the thermistor (TH) compensates for the temperature change, so that the voltage applied to Vcs is constant. Therefore, the present invention can set a constant current threshold, for example, 7 V, regardless of temperature changes, and detect arm short based on the set threshold. Therefore, the present invention can increase the reliability of the arm short prevention operation, and there are no additional components other than the addition of the thermistor (TH), which has the effect of facilitating simplification of the product package.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains should understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features, and that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. Just do it. The scope of the present invention is indicated by the claims described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .

하드웨어 구현에서, 처리 유닛들은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD), 프로그래밍 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 여기서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.In a hardware implementation, the processing units may include one or more application-specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field-programmable gate arrays (FPGAs), processors, It may be implemented in a controller, microcontroller, microprocessor, other electronic unit designed to perform the functions described herein, or a combination thereof.

상술한 것은 하나 이상의 실시 예의 실례를 포함한다. 물론, 상술한 실시 예들을 설명할 목적으로 컴포넌트들 또는 방법들의 가능한 모든 조합을 기술할 수 있는 것이 아니라, 당 업자들은 다양한 실시 예의 많은 추가 조합 및 치환이 가능함을 인식할 수 있다. 따라서 설명한 실시 예들은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 대안, 변형 및 개조를 포함하는 것이다. 더욱이, 상세한 설명 또는 청구범위에서 "포함한다"라는 용어가 사용되는 범위에 대해, 이러한 용어는 "구성되는"이라는 용어가 청구범위에서 과도적인 단어로 사용될 때 해석되는 것과 같이 "구성되는"과 비슷한 식으로 포함되는 것이다.What has been described above includes examples of one or more embodiments. Of course, not all possible combinations of components or methods can be described for the purposes of describing the above-described embodiments, and those skilled in the art will recognize that many additional combinations and substitutions of the various embodiments are possible. Accordingly, the described embodiments are intended to include all alternatives, modifications and alterations that fall within the spirit and scope of the appended claims. Moreover, to the extent the term “comprises” is used in the description or claims, such term shall be similar to “consisting of” as the term “consisting of” is interpreted when used as a transitional word in the claims. It is included in this way.

더욱이, 본 출원에서 사용된 바와 같이, "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등의 용어는 이에 한정되는 것은 아니지만, 하드웨어, 펌웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행중인 소프트웨어와 같은 컴퓨터 관련 엔티티를 포함하는 것이다. 예를 들어, 컴포넌트는 이에 한정되는 것은 아니지만, 프로세서상에서 실행하는 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능한 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수도 있다. 예시로, 연산 디바이스 상에서 구동하는 애플리케이션과 연산 디바이스 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있으며, 컴포넌트가 하나의 컴퓨터에 집중될 수도 있고 그리고/또는 2개 이상의 컴퓨터 사이에 분산될 수도 있다. 또한, 이들 컴포넌트는 각종 데이터 구조를 저장한 각종 컴퓨터 판독 가능 매체로부터 실행될 수 있다. 컴포넌트들은 하나 이상의 데이터 패킷(예를 들어, 로컬 시스템, 분산 시스템의 다른 컴포넌트와 그리고/또는 신호에 의해 다른 시스템들과 인터넷과 같은 네트워크를 거쳐 상호 작용하는 어떤 컴포넌트로부터의 데이터)을 갖는 신호에 따르는 등 로컬 및/또는 원격 프로세스에 의해 통신할 수 있다.Moreover, as used in this application, the terms "component", "module", "system", etc. refer to computer-related components such as, but not limited to, hardware, firmware, a combination of hardware and software, software, or software running on the computer. It contains entities. For example, but not limited to, a component may be a process running on a processor, a processor, an object, an executable thread of execution, a program, and/or a computer. As an example, both an application running on a computing device and the computing device may be components. One or more components may reside within a process and/or thread of execution, and a component may be centralized on one computer and/or distributed between two or more computers. Additionally, these components can execute from various computer-readable media storing various data structures. Components follow a signal with one or more data packets (e.g., data from a local system, another component of a distributed system, and/or a component that interacts via a network, such as the Internet, with other systems by signal). etc. can be communicated by local and/or remote processes.

200: 게이트 드라이브 IC
300: 게이트 구동 회로
400: 스위칭 소자
200: Gate drive IC
300: Gate driving circuit
400: switching element

Claims (6)

스위칭 소자;
상기 스위칭 소자의 게이트에 게이트 제어 신호를 공급하는 게이트 드라이브 IC; 및
상기 게이트 드라이브 IC로부터 상기 게이트 제어 신호가 출력되는 출력 단자와 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 연결된 보호 회로를 포함하고;
상기 보호 회로는 상기 출력 단자와 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 배치된 암 쇼트 보호 회로 및 상기 암 쇼트 보호 회로와 병렬로 연결된 서미스터를 포함하며,
상기 암 쇼트 보호 회로는
상기 출력 단자와 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 직렬로 연결된 적어도 하나의 저항; 및
상기 적어도 하나의 저항과 상기 스위칭 소자의 일측 사이에 배치된 다이오드를 포함하는 암 쇼트 방지를 위한 회로.
switching element;
A gate drive IC that supplies a gate control signal to the gate of the switching element; and
a protection circuit connected between an output terminal through which the gate control signal is output from the gate drive IC and one side of the switching element;
The protection circuit includes a female short protection circuit disposed between the output terminal and one side of the switching element and a thermistor connected in parallel with the female short protection circuit,
The arm short protection circuit is
at least one resistor connected in series between the output terminal and one side of the switching element; and
A circuit for preventing arm short circuit including a diode disposed between the at least one resistor and one side of the switching element.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 서미스터는
상기 적어도 하나의 저항과 병렬로 연결되는 암 쇼트 방지를 위한 회로.
According to claim 1,
The thermistor is
A circuit for preventing arm short circuit connected in parallel with the at least one resistor.
제 3 항에 있어서,
상기 서미스터는
상기 암 쇼트 보호 회로의 상기 적어도 하나의 저항 및 상기 다이오드에 비하여 물리적으로 상기 스위칭 소자와 더 가깝게 배치되는 암 쇼트 방지를 위한 회로.
According to claim 3,
The thermistor is
A circuit for preventing arm short circuits that is physically disposed closer to the switching element than the at least one resistor and the diode of the arm short protection circuit.
제 1 항에 있어서,
상기 게이트 제어 신호는 PWM(pulse width modulation) 신호로 구성된 암 쇼트 방지를 위한 회로.
According to claim 1,
The gate control signal is a circuit for preventing arm short circuit consisting of a PWM (pulse width modulation) signal.
삭제delete
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007215389A (en) 2006-01-12 2007-08-23 Hitachi Ltd Power semiconductor element and semiconductor circuit using the same
WO2011024591A1 (en) * 2009-08-27 2011-03-03 富士電機ホールディングス株式会社 Semiconductor drive device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100943863B1 (en) 2008-05-21 2010-02-24 주식회사 반디라이트 LED lighting temperature compensation constant current correction circuit using PCC
KR20160062904A (en) * 2014-11-26 2016-06-03 현대자동차주식회사 Arm-short protection circuit for power module

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007215389A (en) 2006-01-12 2007-08-23 Hitachi Ltd Power semiconductor element and semiconductor circuit using the same
WO2011024591A1 (en) * 2009-08-27 2011-03-03 富士電機ホールディングス株式会社 Semiconductor drive device

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