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KR100310645B1 - Over-current protection circuit using desaturation in IPM - Google Patents

Over-current protection circuit using desaturation in IPM Download PDF

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KR100310645B1
KR100310645B1 KR1019990002280A KR19990002280A KR100310645B1 KR 100310645 B1 KR100310645 B1 KR 100310645B1 KR 1019990002280 A KR1019990002280 A KR 1019990002280A KR 19990002280 A KR19990002280 A KR 19990002280A KR 100310645 B1 KR100310645 B1 KR 100310645B1
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protection circuit
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이주엽
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Abstract

본 발명은 표준형 IPM의 개발시 범용 스위칭 디바이스의 고유 특성을 이용하여 과전류에 대한 보호 회로를 구현함으로써, 과전류시 실시간 적으로 보호 회로가 동작토록 하고 턴-오프시 스위칭 충격을 감소토록 한 역포화를 이용한 IPM의 과전류 보호 회로에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 버퍼부에서 IGBT 구동 신호를 버퍼링하여 IGBT를 구동한다. IGBT 구동시 역포화 전압 검출부는, IGBT에 과전류가 흐르는지를 검출하게 되고, 과전류가 검출되면 제어 신호 발생부에서 IGBT의 턴-오프 신호 및 서지전압 방지 신호를 발생한다. 서지전압 방지수단은 서지전압 방지 신호에 따라 과전류시 IGBT를 소프트하게 턴-오프 시켜 서지전압의 발생을 방지하여 스위칭 충격을 감소시킨다.The present invention implements a protection circuit against overcurrent by using the inherent characteristics of a general-purpose switching device in the development of a standard IPM, so that the protection circuit can be operated in real time in the event of overcurrent, and the switching saturation can be reduced to reduce the switching shock during turn-off. The present invention relates to an overcurrent protection circuit of the used IPM, and the present invention drives the IGBT by buffering the IGBT drive signal in the buffer unit. When the IGBT is driven, the reverse saturation voltage detector detects whether an overcurrent flows through the IGBT. When the overcurrent is detected, the control signal generator generates the turn-off signal and the surge voltage prevention signal of the IGBT. Surge voltage prevention means to softly turn off the IGBT in the overcurrent according to the surge voltage prevention signal to prevent the generation of surge voltage to reduce the switching shock.

Description

역포화를 이용한 전력 모듈의 과전류 보호회로{Over-current protection circuit using desaturation in IPM}Over-current protection circuit using desaturation in IPM}

본 발명은 IPM에서 과전류 보호회로에 관한 것으로, 특히 표준형 IPM의 개발시 범용 스위칭 디바이스의 고유 특성을 이용하여 과전류에 대한 보호회로를 구현함으로써, 과전류시 실시간 적으로 보호회로가 동작토록 하고 턴-오프시 스위칭 충격을 감소토록 한 역포화를 이용한 전력 모듈의 과전류 보호회로에 관한 것이다.The present invention relates to an overcurrent protection circuit in an IPM, and in particular, in the development of a standard IPM, by implementing a protection circuit against overcurrent by using a unique characteristic of a general-purpose switching device, the protection circuit operates in real time in case of overcurrent and is turned off The present invention relates to an overcurrent protection circuit of a power module using reverse saturation to reduce switching shock.

일반적으로, 전원을 공급 및 제어하는 IPM의 개발시 과전류 또는 단락 전류에 의해 후단에 연결된 소자가 파손되는 것을 미연에 방지하기 위해 보호회로를 구비한다.In general, in the development of the IPM for supplying and controlling the power supply, a protection circuit is provided to prevent the device connected to the rear end from being damaged by overcurrent or short circuit current.

첨부한 도면 도1은 상기와 같은 과전류 또는 단락 전류의 발생시 장치를 보호하기 위한 종래 IPM에 적용된 보호회로의 일 예이다.1 is an example of a protection circuit applied to a conventional IPM for protecting a device in the event of an overcurrent or a short circuit current as described above.

도시된 바와 같이, 과전류 검출 기능을 구비한 센스(SENSE) IGBT(Isolate Gate Bipolar Transistor)(2)와, 외부에서 입력되는 제어신호(Control Signal)에 따라 상기 센스 IGBT(2)의 구동을 컨트롤하고, 상기 센스 IGBT(2)에서 과전류가 감지되면 즉시 상기 센스 IGBT(2)의 구동을 오프 시키는 전용 드라이브 IC(1)로 구성되었다.As shown, the driving of the sense IGBT 2 is controlled according to a sense gate bipolar transistor (IGBT) 2 having an overcurrent detection function and a control signal input from the outside. When the overcurrent is sensed in the sense IGBT 2, the dedicated drive IC 1 turns off the driving of the sense IGBT 2 immediately.

상기와 같이 구성된 종래 IPM에서의 과전류 보호회로는, ASIC화된 전용 드라이브 IC(1)가 외부에서 입력되는 제어신호(Control Signal)에 따라 센스 IGBT(2)의 구동을 제어한다. 즉, 외부에서 입력되는 제어신호가 구동 신호일 경우 전용 드라이브 IC(1)는 동작을 하여 센스 IGBT(2)를 구동시킨다. 그리고 상기 외부에서 입력되는 제어신호가 구동 오프 신호이면 전용 드라이브 IC(1)는 상기 센스 IGBT(2)의 구동을 오프 시킨다. 이러한 동작으로 센스 IGBT(2)의 구동을 제어하게 된다.The overcurrent protection circuit in the conventional IPM configured as described above controls the driving of the sense IGBT 2 in accordance with a control signal input from the ASIC-dedicated drive IC 1 externally. That is, when the control signal input from the outside is a drive signal, the dedicated drive IC 1 operates to drive the sense IGBT 2. If the external control signal is a drive off signal, the dedicated drive IC 1 turns off the driving of the sense IGBT 2. This operation controls the driving of the sense IGBT 2.

상기와 같은 동작은 입력 전원이 정상적일 경우의 동작 상태이며, 만약 입력 전원에 이상이 발생한 경우, 즉 과전류가 발생한 경우에는 센스 IGBT(2)에서 이를 검출하게 되며, 그 과전류 검출 값을 전압으로 변환하여 상기 전용 드라이브 IC(1)에 입력시킨다.The above operation is an operation state when the input power source is normal, and if an abnormality occurs in the input power source, that is, an over current occurs, the sense IGBT 2 detects it and converts the overcurrent detection value into a voltage. To the dedicated drive IC 1.

여기서 센스 IGBT(2)는 상용화된 IGBT에 과전류 검출 단자가 하나 더 부가된 형태의 IGBT로서, 부가된 검출 단자는 콜렉터와 에미터간 전류(IC)의 일부를 감지비(Ratio)에 따라 검출한다. 즉, 검출 단자로는 콜렉터와 에미터간에 흐르는 전류(IC)의 1/1000 정도의 전류가 흐르도록 감지 비를 설정하며, 따라서 콜렉터와 에미터로 1000mA의 전류가 흐르면, 검출 단자로는 1mA의 전류가 흐르게 된다. 이렇게 검출되는 전류는 저항(R2)에 의해 전압으로 변환되어 전용 드라이브 IC(1)에 입력된다.The sense IGBT 2 is an IGBT in which an overcurrent detection terminal is added to a commercially available IGBT, and the added detection terminal detects a part of the current IC between the collector and the emitter according to the detection ratio Ratio. That is, the detection ratio is set so that about 1/1000 of the current (IC) flowing between the collector and the emitter flows through the detection terminal. Therefore, when 1000 mA of current flows through the collector and the emitter, Current will flow. The current detected in this way is converted into a voltage by the resistor R2 and input to the dedicated drive IC 1.

전용 드라이브 IC(1)는 도면에는 도시하지 않았지만 전압 비교기를 이용하여 상기 과전류를 감지한 전압과 미리 설정된 기준 전압을 비교하여 그 대소 여부로 과전류 여부를 판단한다. 즉, 검출 단자로 검출한 전압이 상기 기준전압보다 클 경우에는 과전류로 판단을 하며, 이 경우에는 즉시 센스 IGBT(2)의 구동 신호를 차단하여 센스 IGBT(2)의 구동을 오프 시킨다.Although not shown in the drawing, the dedicated drive IC 1 compares the voltage detected by the overcurrent with a preset reference voltage using a voltage comparator to determine whether the overcurrent is large or small. That is, when the voltage detected by the detection terminal is larger than the reference voltage, it is determined as an overcurrent, and in this case, the driving signal of the sense IGBT 2 is immediately interrupted to turn off the driving of the sense IGBT 2.

그러나 이러한 종래의 IPM에 적용된 과전류 보호회로는 센스 IGBT와 ASIC화한 전용 드라이브 IC를 사용하기 때문에 개발비가 많이 들며, 아울러 개발 기간이 많이 소요되는 단점이 있었다.However, since the overcurrent protection circuit applied to the conventional IPM uses a dedicated drive IC made of sense IGBT and ASIC, it has a high development cost and a long development period.

또한, 센스 IGBT에서 과전류를 검출한 후에 전용 드라이브 IC를 이용하여 센스 IGBT를 오프 시키기 때문에, 과전류시 센스 IGBT를 오프 시키는 데 소요되는 시간이 많이 걸려 과전류에 대한 근본적인 보호회로로써 그 기능이 미약한 단점이 있었다.In addition, since the sense IGBT is turned off by using a dedicated drive IC after the overcurrent is detected by the sense IGBT, it takes a long time to turn off the sense IGBT during overcurrent, and its function is weak as a fundamental protection circuit against overcurrent. There was this.

상기와 같은 종래 IPM에 적용된 과전류 보호회로에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 표준형 IPM의 개발시 범용 스위칭 디바이스의고유 특성을 이용하여 과전류에 대한 보호회로를 구현함으로써, 과전류시 실시간 적으로 보호회로가 동작토록 한 역포화를 이용한 IPM의 과전류 보호회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention for solving the problems that occur in the overcurrent protection circuit applied to the conventional IPM as described above is to implement a protection circuit for overcurrent by using the unique characteristics of the general-purpose switching device in the development of the standard IPM, real-time when overcurrent It is an object of the present invention to provide an overcurrent protection circuit of an IPM using a reverse saturation that allows a protection circuit to operate.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 표준형 IPM의 개발시 범용 스위칭 디바이스의 고유 특성을 이용하여 과전류에 대한 보호회로를 구현함으로써, 턴-오프시 스위칭 충격을 감소토록 한 역포화를 이용한 IPM의 과전류 보호회로를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention for solving the above problems of the prior art is to implement a protection circuit against overcurrent by using the inherent characteristics of the general-purpose switching device in the development of the standard IPM, to reduce the switching shock during turn-off It is to provide an overcurrent protection circuit of IPM using a reverse saturation.

도 1은 종래 IPM에 적용된 과전류 보호회로 구성도,1 is a configuration diagram of an overcurrent protection circuit applied to a conventional IPM;

도 2는 본 발명에 의한 역포화를 이용한 IPM의 과전류 보호회로 구성도.2 is a configuration diagram of an overcurrent protection circuit of an IPM using reverse saturation according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 파형 변환부 20 : 버퍼부10: waveform conversion unit 20: buffer unit

30 : 역포화 전압 검출부 40 : 제어신호 발생부30: desaturation voltage detector 40: control signal generator

50 : 서지전압 방지부 60 : 전압 방전부50: surge voltage prevention unit 60: voltage discharge unit

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동작 전원을 공급 및 제어하는 IPM에 있어서, 외부에서 입력되는 전원 제어신호의 파형을 정파형으로 변환하는 파형 변환수단과, 상기 파형 변환 수단에서 얻어지는 제어신호와 과전류 검출 여부에 따른 전원 제어신호를 논리 조합 및 버퍼링하여 출력하는 버퍼링수단과, 상기 버퍼링수단에서 출력되는 제어신호에 따라 구동이 제어되는 IGBT의 역포화 전압을 검출하는 역포화 전압 검출수단과, 상기 역포화 전압 검출수단에서 출력되는 역포화 전압 검출 신호에 따라 상기 전원 제어신호와 서지전압 방지 신호를 발생하는 제어신호 발생수단과, 상기 제어신호 발생수단에서 발생한 서지전압 방지신호에 따라 상기 IGBT의 베이스단에 축적된 전압을 소프트하게 감소시키는 서지전압 방지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 데 있다.The present invention for achieving the above object is, in the IPM for supplying and controlling the operating power, the waveform conversion means for converting the waveform of the power control signal input from the outside into a constant waveform, and the control obtained by the waveform conversion means Buffering means for logically combining, buffering and outputting a power control signal according to whether the signal and an overcurrent are detected, and desaturating voltage detecting means for detecting a desaturation voltage of an IGBT whose driving is controlled according to a control signal output from the buffering means; Control signal generation means for generating the power supply control signal and a surge voltage prevention signal according to the desaturation voltage detection signal output from the desaturation voltage detection means, and the IGBT according to the surge voltage prevention signal generated by the control signal generation means. And a surge voltage preventing means for softly reducing the voltage accumulated at the base end of the It is characterized by.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 역포화 전압 검출수단은 과전류 여부를 검출하기 위한 감지 전류를 출력하는 전류원과,상기 전류원에서 출력되는 전류의 레벨을 설정하는 제1 및 제2 다이오드와, 상기 IGBT의 콜렉터로 흐르는 전류와 상기 제1 및 제2 다이오드에 의해 설정된 전류의 차를 역포화 검출 전압으로 발생하는 고압 다이오드와, 기준전압을 설정하기 위한 전압원과, 상기 전압원에 의해 설정된 기준전압과 상기 고압 다이오드에 의해 얻어지는 역포화 검출 전압을 비교하여 그 결과치를 과전류 검출 값으로 출력하는 전압 비교기로 구성되는 데 있다.As an additional feature of the present invention for achieving the above object, the desaturated voltage detecting means includes a current source for outputting a sense current for detecting whether there is an overcurrent, a first and a level for setting a current output from the current source; A high voltage diode which generates a difference between a second diode, a current flowing through the collector of the IGBT, and a current set by the first and second diodes as a desaturation detection voltage, a voltage source for setting a reference voltage, And a voltage comparator for comparing the reference voltage set by the voltage with the reverse saturation detection voltage obtained by the high voltage diode and outputting the result as an overcurrent detection value.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 다른 특징으로 상기 제어신호 발생수단은 상기 역포화 전압 검출수단에서 출력되는 신호와 상기 파형 변환수단에서 출력되는 신호에 따라 전원 제어신호 및 서지전압 방지 제어신호를 발생하는 R-S 플립플롭으로 구성되는 데 있다.As another additional feature of the present invention for achieving the above object, the control signal generating means prevents the power supply control signal and the surge voltage according to the signal output from the desaturation voltage detecting means and the signal output from the waveform converting means. RS flip-flop for generating a control signal.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 또 다른 특징으로 상기 서지전압 방지수단은 상기 제어신호 발생수단에서 출력되는 서지전압 방지신호에 따라 구동이 제어되는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자의 턴-온시 시정수에 의해 상기 IGBT의 베이스 단자에 축적된 전압을 서서히 방전시키는 저항 및 콘덴서로 구성되는 데 있다.As another additional feature of the present invention for achieving the above object, the surge voltage preventing means is a switching element is controlled to drive according to the surge voltage prevention signal output from the control signal generating means, and the turn of the switching element It consists of a resistor and a capacitor which gradually discharge the voltage accumulated at the base terminal of the IGBT by the time constant at on time.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 또 다른 특징으로 상기 파형 변환수단에서 출력되는 제어신호에 따라 상기 역포화 전압 검출수단에 걸려 있는 전압을 접지로 바이패스시키는 전압 방전수단을 더 포함하여 구성되는 데 있다.As another additional feature of the present invention for achieving the object as described above further includes a voltage discharge means for bypassing the voltage applied to the desaturated voltage detection means to ground in accordance with a control signal output from the waveform conversion means. To be configured.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above object and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention according to the technical spirit as described above in detail.

첨부한 도면 도2는 본 발명에 의한 역포화를 이용한 IPM의 과전류 보호회로 구성도 이다.2 is a block diagram of an overcurrent protection circuit of an IPM using reverse saturation according to the present invention.

도시된 바와 같이, 외부에서 입력되는 전원 제어신호(/Vin)의 파형을 정파형으로 변환하는 파형 변환부(10), 상기 파형 변환부(10)에서 얻어지는 제어신호와 과전류 검출 여부에 따른 전원 제어신호를 논리 조합 및 버퍼링하여 출력하는 버퍼부(20), 상기 버퍼부(20)에서 출력되는 제어신호에 따라 구동이 제어되는 IGBT의 역포화 전압을 검출하는 역포화 전압 검출부(30), 상기 역포화 전압 검출부(30)에서 출력되는 역포화 전압 검출 신호에 따라 상기 전원 제어신호와 서지전압 방지 신호를 발생하는 제어신호 발생부(40), 상기 제어신호 발생부(40)에서 발생한 서지전압 방지신호에 따라 상기 IGBT의 베이스단에 축적된 전압을 소프트하게 감소시키는 서지전압 방지부(50), 상기 파형 변환부(10)에서 출력되는 제어신호에 따라 상기 역포화 전압 검출부(30)에 걸려 있는 전압을 접지로 바이패스시키는 전압 방전부(60)로 구성된다.As shown, the waveform conversion unit 10 for converting the waveform of the power control signal (/ Vin) input from the outside into a regular waveform, the control signal obtained from the waveform conversion unit 10 and the power control according to whether or not overcurrent detection A buffer unit 20 for logically combining, buffering and outputting a signal, a desaturation voltage detector 30 for detecting a desaturation voltage of an IGBT whose driving is controlled according to a control signal output from the buffer unit 20, and the inverse The control signal generator 40 generating the power control signal and the surge voltage prevention signal according to the desaturation voltage detection signal output from the saturation voltage detector 30, and the surge voltage prevention signal generated by the control signal generator 40. According to the control signal output from the surge voltage suppressor 50 and the waveform converter 10, which softly reduces the voltage accumulated at the base end of the IGBT. It consists of the voltage to a voltage discharger 60 to by-pass to ground.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 역포화를 이용한 IPM의 과전류 보호회로의 동작은 다음과 같다.The operation of the overcurrent protection circuit of the IPM using reverse saturation according to the present invention configured as described above is as follows.

파형 변환부(10)내의 다이오드(D1)(D2) 및 슈미트 트리거 소자(11)는 외부에서 입력되는 구동 제어신호(/Vin)의 레벨을 일정 레벨로 만듦과 동시에 파형을 바르게 정형하여 출력한다. 이렇게 출력되는 구동 제어신호는 버퍼부(20) 및 전압 방전부(60)에 각각 입력된다.The diodes D1 (D2) and the Schmitt trigger element 11 in the waveform converter 10 make the level of the drive control signal / Vin input from the outside at a constant level, and simultaneously shape and output the waveform. The driving control signals output in this way are input to the buffer unit 20 and the voltage discharge unit 60, respectively.

전압 방전부(60)는 정상 상태에서의 상기 구동 제어신호가 구형파이므로, 인버터(IV2)에서 그 구형파의 위상을 반전시키게 되고, 스위칭소자(Q4)는 그 위상 반전된 구동 제어신호에 따라 스위칭 동작이 제어된다. 즉, IGBT 구동 신호가 하이신호(5V)인 경우에 상기 인버터(IV2)의 출력 파형은 로우신호(0V)가 되고, 이에 따라 스위칭소자(Q4)는 턴-오프 된다.Since the driving control signal in the normal state is a square wave, the voltage discharge unit 60 inverts the phase of the square wave in the inverter IV2, and the switching element Q4 switches according to the driving control signal inverted in phase. This is controlled. That is, when the IGBT driving signal is the high signal 5V, the output waveform of the inverter IV2 becomes the low signal 0V, and thus the switching element Q4 is turned off.

한편, 버퍼부(20)는 논리곱소자(21)에서 상기 파형 변환부(10)에서 출력되는 구동 제어신호와 제어신호 발생부(40)에서 출력되는 전원 제어신호의 위상 반전된 신호를 논리곱 하게 되는데, 여기서 정상 상태에서 전원 제어신호는 항상 하이신호이므로, 논리곱소자(21)의 출력은 상기 구동 제어신호에 대응하여 그 출력이 결정된다. 만약, 논리곱소자(21)의 출력이 하이신호인 경우 제1스위칭소자(Q1)가 턴-온 되어 소정 레벨의 전류를 IGBT의 베이스에 흘려주어 IGBT를 턴-온 시킨다. 상기 제1스위칭소자(Q1)가 턴-온 되는 경우, 제2스위칭소자(Q2)는 인버터(IV1)의 출력에 의해 턴-오프 되며, 이와는 달리 상기 제1스위칭소자(Q1)가 턴-오프 되는 경우 인버터(IV1)의 출력에 의해 제2스위칭소자(Q2)는 턴-온 되어 상기 제1스위칭소자(Q1)의 베이스 단자 전압 및 다이오드(D3)의 캐소드단자 전압을 접지로 바이패스시키는 역할을 한다.Meanwhile, the buffer unit 20 logically multiplies the phase inverted signal of the driving control signal output from the logical conversion element 21 from the waveform conversion unit 10 and the power control signal output from the control signal generator 40. Here, in the normal state, since the power supply control signal is always a high signal, the output of the logical product element 21 is determined according to the driving control signal. If the output of the logical multiplication device 21 is a high signal, the first switching device Q1 is turned on to flow a current of a predetermined level to the base of the IGBT to turn on the IGBT. When the first switching device Q1 is turned on, the second switching device Q2 is turned off by the output of the inverter IV1. Alternatively, the first switching device Q1 is turned off. When the second switching device (Q2) is turned on by the output of the inverter IV1 to bypass the base terminal voltage of the first switching device (Q1) and the cathode terminal voltage of the diode (D3) to the ground Do it.

다음으로, 턴-온된 IGBT는 정상적인 상태에서 Vce(콜렉터와 에미터간 전압)은 Ic에 비례하여 선형적으로 상승하게 되며, 과전류시에는 과전류 Ic가 흐르게 된다.Next, in the normal state of the turned-on IGBT, Vce (voltage between the collector and emitter) increases linearly in proportion to Ic, and overcurrent Ic flows.

또한, 역포화 전압 검출부(30)는 전류원(31)에 의해 감지 전류가 출력되고, 다이오드(D5)(D6)에 의해 그 감지 전류의 레벨이 설정되며, 고압 다이오드(D4)에서 상기 IGBT의 콜렉터로 흐르는 전류와 상기 다이오드(D5)(D6)에 의해 설정된 레벨의 전류차가 얻어져 전압 비교기(32)의 비반전단자(+)에 입력된다. 이때, 전압 비교기(32)의 반전단자(-)에는 전압원(33)에 의해 설정된 기준전압(Vref)이 입력되며, 전압 비교기(32)는 그 두 단자(+,-)의 입력 전압을 비교하여 그 결과치를 출력하게 된다. 즉, 입력 전압이 정상 상태인 경우 역포화 검출 전압이 기준전압(Vref)보다 낮기 때문에 전압 비교기(32)의 출력 신호는 로우신호가 되며, 이와는 달리 과전류가 발생하면 역포화 전압이 흐르게 되고, 이 역포화 전압이 상기 기준전압(Vref)보다 크기 때문에 전압 비교기(32)의 출력 신호는 하이신호가 된다.In addition, the reverse saturation voltage detector 30 outputs a sense current by the current source 31, the level of the sense current is set by the diodes D5 and D6, and the collector of the IGBT in the high voltage diode D4. The current difference between the current flowing through and the level set by the diodes D5 and D6 is obtained and input to the non-inverting terminal + of the voltage comparator 32. At this time, the reference voltage (Vref) set by the voltage source 33 is input to the inverting terminal (-) of the voltage comparator 32, the voltage comparator 32 compares the input voltage of the two terminals (+,-) The result is printed. That is, when the input voltage is in a normal state, since the desaturation detection voltage is lower than the reference voltage Vref, the output signal of the voltage comparator 32 becomes a low signal. In contrast, when the overcurrent occurs, the desaturation voltage flows. Since the desaturation voltage is greater than the reference voltage Vref, the output signal of the voltage comparator 32 becomes a high signal.

상기 과전류에 의해 전압 비교기(32)에서 하이신호가 출력되면, 제어신호 발생부(40)내의 R-S플립플롭(41)의 S단자에는 하이신호가 입력되며, 이에 따라 출력 단자 Q에서도 하이신호가 출력된다. 이때 출력 단자 /Q로는 로우신호가 출력되며, 상기 /Q단자로 출력되는 로우신호에 의해 버퍼부(20)내의 논리곱소자(21)의 출력도 로우신호가 되어 IGBT가 턴-오프 된다.When the high signal is output from the voltage comparator 32 due to the overcurrent, a high signal is input to the S terminal of the RS flip-flop 41 in the control signal generator 40, and thus a high signal is also output from the output terminal Q. do. At this time, a low signal is output to the output terminal / Q, and the output of the logical product element 21 in the buffer unit 20 is also a low signal by the low signal output to the / Q terminal, and the IGBT is turned off.

상기 IGBT가 턴-오프 되면, IGBT의 베이스 단자에 축적된 전압이 빠르게 방전을 함으로써 서지전압이 발생하게 된다. 이렇게 발생되는 서지전압을 제거하기 위해서 서지전압 방지부(50)내의 스위칭소자(Q3)는 상기 R-S플립플롭(41)의 Q단자에서 출력되는 하이신호에 의해 턴-온 되어 콘덴서(C1)를 스위칭 하게 되고, 이러한 스위칭 동작에 의해 상기 IGBT의 베이스단에 축적된 전압은 저항(R1) 및 콘덴서(C1)의 시정수(R1*C1)에 의해서 서서히 방전을 하여 접지로 흐르게 된다. 즉, IGBT의 턴-오프시 소프트한 턴-오프를 구현함으로써, 과전류의 차단시 발생하는 di/dt에 의한 서지전압의 발생을 방지하게 된다.When the IGBT is turned off, a surge voltage is generated by rapidly discharging the voltage stored in the base terminal of the IGBT. In order to remove the surge voltage generated in this way, the switching element Q3 in the surge voltage preventing unit 50 is turned on by the high signal output from the Q terminal of the RS flip-flop 41 to switch the capacitor C1. The voltage accumulated at the base end of the IGBT by this switching operation gradually discharges to the ground by the resistor R1 and the time constant R1 * C1 of the capacitor C1. That is, by implementing a soft turn-off during the turn-off of the IGBT, it is possible to prevent the generation of the surge voltage by di / dt generated when the overcurrent is blocked.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described in connection with specific embodiments thereof, it will be appreciated that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the claims. Anyone who owns it can easily find out.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 범용 IGBT와 스위칭 IC를 사용하여 과전류 보호회로를 구현함으로써, 제조 공정을 단순화시킬 수 있으며, 개발 기간을 단축시킬 수 있고 개발비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention implements an overcurrent protection circuit using a general-purpose IGBT and a switching IC, thereby simplifying the manufacturing process, shortening the development period, and reducing the development cost. .

또한, IGBT를 소프트 턴-오프 동작으로 오프 시킴으로써 서지전압의 발생을 억제할 수 있어 제품의 신뢰성도 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, by turning off the IGBT in a soft turn-off operation, it is possible to suppress the generation of surge voltage, thereby increasing the reliability of the product.

Claims (5)

동작 전원을 공급 및 제어하는 IPM에 있어서,In the IPM to supply and control the operating power, 외부에서 입력되는 전원 제어신호의 파형을 정파형으로 변환하는 파형 변환수단과;Waveform conversion means for converting a waveform of a power supply control signal input from the outside into a regular waveform; 상기 파형 변환 수단에서 얻어지는 제어신호와 과전류 검출 여부에 따른 전원 제어신호를 논리 조합 및 버퍼링하여 출력하는 버퍼링수단과;Buffering means for logically combining, buffering, and outputting a control signal obtained from the waveform converting means and a power supply control signal according to whether or not overcurrent is detected; 상기 버퍼링수단에서 출력되는 제어신호에 따라 구동이 제어되는 IGBT의 역포화 전압을 검출하는 역포화 전압 검출수단과;Desaturation voltage detection means for detecting a desaturation voltage of an IGBT whose driving is controlled according to a control signal output from the buffering means; 상기 역포화 전압 검출수단에서 출력되는 역포화 전압 검출 신호에 따라 상기 전원 제어신호와 서지전압 방지 신호를 발생하는 제어신호 발생수단과;Control signal generation means for generating said power supply control signal and a surge voltage prevention signal in accordance with a desaturation voltage detection signal output from said desaturation voltage detection means; 상기 제어신호 발생수단에서 발생한 서지전압 방지신호에 따라 상기 IGBT의 베이스단에 축적된 전압을 소프트하게 감소시키는 서지전압 방지수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 역포화를 이용한 전력 모듈의 과전류 보호회로.And a surge voltage preventing means for softly reducing the voltage accumulated at the base end of the IGBT according to the surge voltage preventing signal generated by the control signal generating means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 역포화 전압 검출수단은 과전류 여부를 검출하기 위한 감지 전류를 출력하는 전류원과, 상기 전류원에서 출력되는 전류의 레벨을 설정하는 제1 및 제2 다이오드와, 상기 IGBT의 콜렉터로 흐르는 전류와 상기 제1 및 제2 다이오드에 의해 설정된 전류의 차를 역포화 검출 전압으로 발생하는 고압 다이오드와, 기준전압을 설정하기 위한 전압원과, 상기 전압원에 의해 설정된 기준전압과 상기 고압 다이오드에 의해 얻어지는 역포화 검출 전압을 비교하여 그 결과치를 과전류 검출 값으로 출력하는 전압 비교기로 구성된 것을 특징으로 하는 역포화를 이용한 전력 모듈의 과전류 보호회로.The desaturation voltage detecting means includes a current source for outputting a sense current for detecting an overcurrent, first and second diodes for setting a level of a current output from the current source, a current flowing through the collector of the IGBT, and the first source. A high voltage diode which generates a difference between the currents set by the first and second diodes as a reverse saturation detection voltage, a voltage source for setting a reference voltage, a reference voltage set by the voltage source and a reverse saturation detection voltage obtained by the high voltage diode The over-current protection circuit of the power module using the reverse saturation, characterized in that for comparing and comparing the output value with the over-current detection value. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어신호 발생수단은 상기 역포화 전압 검출수단에서 출력되는 신호와 상기 파형 변환수단에서 출력되는 신호에 따라 전원 제어신호 및 서지전압 방지 제어신호를 발생하는 R-S 플립플롭으로 구성된 것을 특징으로 하는 역포화를 이용한 전력 모듈의 과전류 보호회로.The control signal generating means comprises an RS flip-flop for generating a power supply control signal and a surge voltage prevention control signal according to a signal output from the desaturation voltage detecting means and a signal output from the waveform converting means. Overcurrent protection circuit of power module using 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 서지전압 방지수단은 상기 제어신호 발생수단에서 출력되는 서지전압 방지신호에 따라 구동이 제어되는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자의 턴-온시 시정수에 의해 상기 IGBT의 베이스 단자에 축적된 전압을 서서히 방전시키는 저항 및 콘덴서로 구성된 것을 특징으로 하는 역포화를 이용한 전력 모듈의 과전류 보호회로.The surge voltage preventing means gradually reduces the voltage accumulated at the base terminal of the IGBT by a switching element whose driving is controlled according to the surge voltage preventing signal output from the control signal generating means, and a time constant at turn-on of the switching element. An overcurrent protection circuit of a power module using reverse saturation comprising a resistor and a capacitor for discharging. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파형 변환수단에서 출력되는 제어신호에 따라 상기 역포화 전압 검출수단에 걸려 있는 전압을 접지로 바이패스시키는 전압 방전수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 역포화를 이용한 전력 모듈의 과전류 보호회로.And a voltage discharging means for bypassing the voltage applied to the desaturated voltage detecting means to ground in accordance with a control signal output from the waveform converting means.
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