KR101519850B1 - Resonant gate driver for driving mosfet - Google Patents
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Abstract
Description
하기의 실시예들은 MOSFET를 구동하는 공진형 게이트 드라이버 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 게이트 로스를 감소시켜 에너지 효율을 향상시키는 게이트 드라이버에 관한 것이다.
The following embodiments relate to a resonant type gate driver device for driving a MOSFET, and specifically to a gate driver that reduces gate loss and improves energy efficiency.
MOSFET를 구동하는 게이트 드라이버 장치는 MOSFET의 효율성에 영향을 미친다. 특히 MOSFET가 높은 주파수로 동작하는 경우 게이트 드라이버 장치의 영향은 MOSFET가 낮은 주파수로 동작하는 경우보다 더 큰 영향을 미친다. 게이트 드라이버 장치의 전력 손실은 스위칭 주파수에 비례한다. 따라서 높은 주파수에서 게이트 드라이버 장치의 전력 손실을 감소시키기 위한 많은 기술이 제안되어 왔다.The gate driver device that drives the MOSFET affects the efficiency of the MOSFET. Especially when the MOSFET operates at a high frequency, the influence of the gate driver device has a greater effect than when the MOSFET operates at a low frequency. The power loss of the gate driver device is proportional to the switching frequency. Therefore, many techniques have been proposed to reduce the power loss of the gate driver device at high frequencies.
공진 드라이브 장치는 공진 회로를 이용하여 게이트 캐패시터를 충전, 방전시키는 장치로서, 높은 전력 효율을 보인다. 따라서, 높은 스위칭 주파수에서 전력 손실을 감소시키기 위하여 사용된다.
The resonance drive device is a device for charging and discharging a gate capacitor by using a resonance circuit, and exhibits high power efficiency. Therefore, it is used to reduce power loss at high switching frequency.
하기의 실시예들은 게이트 에너지 손실이 없이 MOSFET를 구동하는 것을 목적으로 한다.The following embodiments are intended to drive a MOSFET without loss of gate energy.
하기의 실시예들은 에너지 손실을 최소화하여 MOSFET를 구동하는 것을 목적으로 한다.
The following embodiments are intended to drive a MOSFET with minimal energy loss.
하기의 실시예들에 따르면, MOSFET의 게이트 단자에 연결된 게이트 캐패시터와 직렬로 연결된 공진 인덕터 및 스토리지 캐패시터를 포함하는 게이트 드라이버 장치에 있어서, 소스 전원으로부터 상기 게이트 단자로 전력을 공급하는 전원 공급 회로를 개폐하는 제1 스위치, 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하고, 상기 공진 인덕터는 상기 스토리지 캐패시터와 상기 게이트 단자 사이에 상기 스토리지 캐패시터와 직렬로 연결되어 위치하고, 상기 제2 스위치는 상기 게이트 단자와 상기 공진 인덕터 사이의 회로를 개폐하고, 상기 제3 스위치는 상기 공진 인덕터와 상기 제2 스위치 사이의 노드를 그라운드와 연결하는 회로를 개폐하는 게이트 드라이버 장치가 제공된다.According to the embodiments described below, there is provided a gate driver apparatus including a resonant inductor and a storage capacitor connected in series with a gate capacitor connected to a gate terminal of a MOSFET, characterized in that the power supply circuit for supplying power from the source power supply to the gate terminal is opened / Wherein the resonant inductor is connected in series with the storage capacitor between the storage capacitor and the gate terminal and the second switch is connected between the gate terminal and the resonant inductor, And the third switch opens and closes a circuit connecting a node between the resonant inductor and the second switch to the ground.
여기서, 1 시간 구간 동안에, 상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고, 상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지할 수 있다.Here, during the one hour period, the first switch maintains the open state, the second switch maintains the closed state, and the third switch can maintain the open state.
그리고, 상기 제1 시간 구간 이후에 상기 제1 시간 구간과 연속된 제2 시간 구간 동안에, 상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고, 상기 제3 스위치는 폐쇄 상태를 유지할 수 있다.During the second time interval following the first time interval after the first time interval, the first switch maintains the open state, the second switch remains in the closed state, and the third switch The closed state can be maintained.
또한, 상기 제2 시간 구간 이후에 상기 제2 시간 구간과 연속된 제3 시간 구간 동안에, 상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지할 수 있다.The first switch maintains the open state and the second switch maintains the open state during the third time period subsequent to the second time period after the second time period, The open state can be maintained.
여기서, 상기 제3 시간 구간 이후에 상기 제3 시간 구간과 연속된 제4 시간 구간 동안에, 상기 제1 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고, 상기 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지할 수 있다.Here, the first switch maintains the closed state and the second switch maintains the open state during the fourth time interval subsequent to the third time interval after the third time interval, The open state can be maintained.
또 다른 예시적 실시예에 따르면, MOSFET를 드라이빙하는 방법에 있어서, 소스 전원으로부터 상기 MOSFET의 게이트 단자로 전력을 공급하는 전원 공급 회로를 개폐하는 제1 스위치, 스토리지 캐패시터와 직렬로 연결된 공진 인덕터와 상기 게이트 단자 사이의 회로를 개폐하는 제2 스위치 및 상기 공진 인덕터와 상기 제2 스위치 사이의 노드를 그라운드와 연결하는 회로를 계폐하는 제3 스위치를 포함하는 게이트 드라이버 장치를 이용하여 상기 MOSFET를 드라이빙하는 방법이 제공된다.According to another exemplary embodiment, there is provided a method of driving a MOSFET, comprising: providing a first switch for opening and closing a power supply circuit for supplying power from a source power supply to a gate terminal of the MOSFET, a resonant inductor connected in series with the storage capacitor, A second switch for opening / closing a circuit between the gate terminals, and a third switch for connecting a circuit connecting the node between the resonance inductor and the second switch to the ground, Method is provided.
여기서, 상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고, 상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지하는 제1 단계를 포함할 수 있다.Here, the first switch may maintain the open state, the second switch may be kept in the closed state, and the third switch may be kept in the open state.
그리고, 상기 제1 단계 이후에, 상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고, 상기 제3 스위치는 폐쇄 상태를 유지하는 제2 단계를 포함할 수 있다.And, after the first step, the first switch may be kept in the open state, the second switch may be kept in the closed state, and the third switch may be kept in the closed state.
또한, 상기 제2 단계 이후에, 상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지하는 제3단계를 포함할 수 있다.In addition, after the second step, the first switch may maintain the open state, the second switch may maintain the open state, and the third switch may maintain the open state.
여기서, 상기 제3 단계 이후에, 상기 제1 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고, 상기 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고, 상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지하는 제4단계를 포함할 수 있다.
Here, after the third step, the first switch may be kept in a closed state, the second switch may be kept in an open state, and the third switch may be kept in an open state.
하기의 실시예에 따르면, 게이트 에너지 손실이 없이 MOSFET를 구동할 수 있다.According to the embodiment described below, the MOSFET can be driven without loss of gate energy.
하기의 실시예에 따르면, 에너지 손실을 최소화하여 MOSFET를 구동할 수 있다.
According to the following embodiments, the MOSFET can be driven with minimized energy loss.
도 1은 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버 장치의 구조를 도시한 회로도이다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버 장치들에 포함된 스위치들의 스위칭 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 제1 시간 구간 동안에 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버의 동작을 도시한 도면이다.
도 4는 제2 시간 구간 동안에 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 제3 시간 구간 동안에 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버의 동작을 도시한 도면이다.
도 6은 제4 시간 구간 동안에 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버의 동작을 도시한 도면이다.
도 7는 예시적 실시예에 따른 드라이빙 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.1 is a circuit diagram showing a structure of a gate driver device according to an exemplary embodiment.
2 is a diagram showing the switching states of the switches included in the gate driver devices according to the exemplary embodiment.
3 is a diagram illustrating operation of a gate driver according to an exemplary embodiment during a first time interval.
4 is a diagram illustrating operation of a gate driver according to an exemplary embodiment during a second time period.
5 is a diagram illustrating operation of a gate driver according to an exemplary embodiment during a third time interval.
6 is a diagram illustrating operation of a gate driver according to an exemplary embodiment during a fourth time interval.
7 is a flowchart illustrating the driving method according to the exemplary embodiment step by step.
이하, 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버 장치의 구조를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a structure of a gate driver device according to an exemplary embodiment.
게이트 드라이버 장치는 MOSFET(110)와 같은 전력용 MOSFET을 구동하기 위한 장치이다. MOSFET를 구동하기 위해서는 MOSFET의 게이트 단자(130)에 미리 결정된 전압의 펄스를 인가해야 한다. 일측에 따르면, MOSFET를 게이트 단자에서 보면, 캐패시터로 모델링될 수 있다. 이를 게이트 캐패시터(150)라고 한다. 게이트 드라이버 장치는 게이트 캐패시터(150)에 미리 결정된 시간에 게이트 캐패시터에 전압을 인가하여 MOSFET를 구동할 수 있다.The gate driver device is a device for driving a MOSFET for power such as
도 1에 도시된 게이트 드라이버 장치는 저항을 포함하지 않는다. 도 1에 도시된 게이트 드라이버 장치는 공진 인덕터(160) 및 스토리지 캐패시터(170)를 포함한다. 도 1에 도시된 게이트 드라이버 장치는 게이트 캐패시터(150)에 저장된 에너지를 스토리지 캐패시터(170)에 이동시키고, 또한 스토리지 캐패시터(170)에 저장된 에너지를 다시 게이트 캐패시터(150)로 이동시켜 게이트 캐패시터(150)에 인가되는 전압을 변경시킬 수 있다.The gate driver device shown in Fig. 1 does not include a resistor. The gate driver device shown in FIG. 1 includes a
도 1에 도시된 게이트 드라이버 회로는 게이트 단자(130)에 전력을 공급하는 소스 전원(120), 게이트 캐패시터(150)와 병렬로 연결된 공진 인덕터(160) 및 스토리지 캐패시터(170)를 포함한다.The gate driver circuit shown in FIG. 1 includes a
또한, 게이트 드라이버 회로는 3개의 스위치(181, 182, 183)들을 포함한다.In addition, the gate driver circuit includes three
제1 스위치(181)는 소스 전원(120)으로부터 게이트 단자(130)로 전력을 공급하는 전력 공급 회로를 개폐한다.The
제2 스위치(182)는 공진 인덕터(160)와 게이트 단자(130)사이에 배치되어 해당 회로를 개폐한다.The
제3 스위치(183)는 공진 인덕터(160)와 제2 스위치(182) 사이의 노드(140)와 그라운드를 연결하는 회로를 개폐한다.The
게이트 드라이버 회로는 각 스위치(181, 182, 183)들의 개방(open), 폐쇄(close) 시점을 제어하여 게이트 캐패시터(150)에 인가되는 전압을 변경할 수 있다.
The gate driver circuit may control the open and close timing of each
도 2는 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버 장치들에 포함된 스위치들의 스위칭 상태를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing the switching states of the switches included in the gate driver devices according to the exemplary embodiment.
PWM 신호(221)는 각 스위치(222, 223, 224)들의 스위칭 시점을 동기화하기 위한 신호이다. 각 스위치(222, 223, 224)들에 대한 동기 신호는 PWM 신호(221)와 동기화하여 각 스위치(222, 223, 224)들의 스위칭 시점을 일정하게 유지한다.The
게이트 드라이버는 MOSFET를 구동하기 위하여 일정한 주기의 동작을 반복한다. 게이트 드라이버의 동작 주기는 각 스위치(222, 223, 224)들의 스위칭 시점을 기준으로 크게 4개의 시간 구간으로 구분될 수 있다.The gate driver repeats a certain period of operation to drive the MOSFET. The operation period of the gate driver can be divided into four time periods based on the switching time of each of the
이하 각 시간 구간에 따른 게이트 드라이버의 동작에 대해서는 도 3 내지 도 6에서 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the operation of the gate driver according to each time period will be described in detail with reference to FIG. 3 to FIG.
도 3은 제1 시간 구간 동안에 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버의 동작을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 게이트 드라이버의 구조는 도 1에 도시된 게이트 드라이버의 구조와 유사하므로 각 부분에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 제1 시간 구간 이전에 제1 스위치(381)는 폐쇄되고, 게이트 단자(330)는 소스 전원의 전압 로 클램핑 된다. 또한 공진 인덕터(360)에 흐르는 인덕터 전류 는 '0'이다. 따라서, 에너지 전송을 일어나지 않으며, 스토리지 캐패시터(370)의 전압은 를 유지한다. 도 3에서는 각 스위치(381, 382, 383)들의 개방, 폐쇄로 인하여 활성화되는 부분이 굵은 선으로 표시되었다.3 is a diagram illustrating operation of a gate driver according to an exemplary embodiment during a first time interval. Since the structure of the gate driver shown in FIG. 3 is similar to that of the gate driver shown in FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted. Before the first time interval, the
시간 에서, 제1 스위치(381) 및 제2 스위치(382)는 전류가 흐르지 않는 스위칭(ZCS: Zero Current Switching)을 통해 스위칭 된다. 제1 스위치(381)는 폐쇄 상태에서 개방 상태로 스위칭하고, 제2 스위치(382)는 개방 상태에서 폐쇄 상태로 스위칭한다. 제3 스위치(383)는 개방 상태를 유지한다.time The
따라서, 게이트 캐패시터 (350)에 저장되었던 전하는 공진 인덕터 (360) 및 스토리지 캐패시터 (370)로 방전된다. 따라서, 게이트 캐패시터 (350)의 전압 (225)는 도 2와 같이 감소한다. 공진 인덕터 (360)에 흐르는 인덕터 전류(226)은 도 2와 같이 마이너스(-)의 값을 가진다.Therefore, The charge stored in the resonant inductor 350 (360) and storage capacitor (370). Therefore, (Not shown) The number of
여기서, 게이트 캐패시터(350)의 전압 및 공진 인덕터 (360)에 흐르는 인덕터 전류는 하기 수학식 1 과 같이 나타낼 수 있다.
Here, (Not shown) And a resonance inductor The inductor current flowing in the
[수학식 1]
[Equation 1]
여기서, 는 공진 인덕터 (360)의 인덕턴스 값과 게이트 캐패시터(350)의 캐패시턴스 값에 따라 결정되는 공진 주파수로서 하기 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
here, Resonant inductor The inductance value of the
[수학식 2]
&Quot; (2) "
또한, 스위칭 전에 게이트 캐패시터(350)에 인가되는 전압 는 하기 수학식 3과 같이 결정될 수 있다.
Also, before switching, Lt; RTI ID = 0.0 > 350 & Can be determined as shown in Equation (3) below.
[수학식 3]
&Quot; (3) "
여기서, 는 제1 시간 구간의 길이(231)이고, 는 제2 시간 구간의 길이(232)이다. 는 게이트 드라이버 장치가 동작하는 주기의 길이로서, 제1 시간 구간의 길이(231), 제2 시간 구간의 길이(232), 제3 시간 구간의 길이(233) 및 제4 시간 구간의 길이(234)를 모두 더한 값이다.here, Is the
제1 시간 구간의 길이 는 게이트 캐패시터 (350)가 완전히 방전되어 게이트 캐패시터 (350)의 전압 이 '0'이 되는 시간으로 정의될 수 있다. 이 경우, 제1 시간 구간의 길이 는 하기 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.
The length of the first time interval Lt; / RTI > (350) is completely discharged and the gate capacitor (Not shown) Is '0'. In this case, the length of the first time interval Can be calculated as shown in Equation (4).
[수학식 4]
&Quot; (4) "
도 4는 제2 시간 구간 동안에 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버의 동작을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 게이트 드라이버의 구조는 도 1에 도시된 게이트 드라이버의 구조와 유사하므로 각 부분에 대한 구체적인 설명은 생략한다.4 is a diagram illustrating operation of a gate driver according to an exemplary embodiment during a second time period. Since the structure of the gate driver shown in FIG. 4 is similar to that of the gate driver shown in FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted.
제2 시간 구간은 제1 시간 구간의 이후에 제1 시간 구간과 연속하여 위치하는 시간 구간이다. 도 2에서, 제2 시간 구간은 (212) 부터 시간 (214)까지의 시간 구간이다. 이 시간 구간에서, 제1 스위치(481)는 개방 상태를 유지하고, 제2 스위치(482)는 폐쇄 상태를 유지하고, 제3 스위치(483)는 개방 상태를 유지한다. 도 4에서는 각 스위치(481, 482, 483)들의 개방, 폐쇄로 인하여 활성화되는 부분이 굵은 선으로 표시되었다.The second time interval is a time interval subsequent to the first time interval and subsequent to the first time interval. In Figure 2, the second time interval is (212) to the time (214). In this time period, the
제2 시간 구간은 다시 (212) 부터 시간 (213)까지의 시간 구간과 (213) 부터 (214)까지의 시간 구간으로 구분할 수 있다.The second time period is again (212) to the time (213) (213) to (214). ≪ / RTI >
시간 에서, 제3 스위치(424)는 전압이 인가되지 않은 상태에서의 스위칭(ZVS: Zero Voltage Switching)을 통해 스위칭된다. 제1 시간 구간 동안에 공진 인덕터 (460)에 저장되었던 에너지는 (212) 부터 시간 (213)까지의 시간 구간 동안에 스토리지 캐패시터 (470)로 이동한다. 공진 인덕터 (460) 및 제3 스위치(483)를 통과하여 흐르는 인덕터 전류 는 감소한다.time The third switch 424 is switched through ZVS (Zero Voltage Switching) in a state where no voltage is applied. During the first time interval, (460) is < RTI ID = 0.0 > (212) to the time RTI ID = 0.0 > 213 < / RTI > (470). Resonant inductor The inductor current flowing through the
스토리지 캐패시터 (470)에 저장된 에너지는 (213) 부터 (214)까지의 시간 구간 동안에 공진 인덕터 (460)로 전달된다. 따라서, 스토리지 캐패시터 (470)의 전압 는 감소한다. 인덕터 전류 의 방향은 변경되고, 그 크기는 증가한다.Storage capacitor (470) is < RTI ID = 0.0 > (213) to RTI ID = 0.0 > 214 < / RTI > (460). Therefore, (470) . Inductor current Direction is changed, and its size increases.
제2 시간 구간 동안, MSFET는 오프(OFF) 상태를 유지한다.During the second time interval, the MSFET remains off.
인덕터 전류 은 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Inductor current Can be expressed by the following equation (5).
[수학식 5]
&Quot; (5) "
여기서, 는 시간 (212)에서 인덕터 전류 의 값이다. 제2 시간 구간 동안의 인덕터 전류 는 스토리지 캐패시터 (470)의 값이 큰 경우 시간 t의 선형 함수로 근사화될 수 있다.
here, Time Lt; RTI ID = 0.0 > 212 & . The inductor current during the second time interval The storage capacitor Can be approximated to a linear function of time t if the value of the
도 5는 제3 시간 구간 동안에 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버의 동작을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 게이트 드라이버의 구조는 도 1에 도시된 게이트 드라이버의 구조와 유사하므로 각 부분에 대한 구체적인 설명은 생략한다.5 is a diagram illustrating operation of a gate driver according to an exemplary embodiment during a third time interval. Since the structure of the gate driver shown in FIG. 5 is similar to that of the gate driver shown in FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted.
제3 시간 구간은 제2 시간 구간의 이후에 제2 시간 구간과 연속하여 위치하는 시간 구간이다. 도 2에서, 제3 시간 구간은 (214) 부터 시간 (215)까지의 시간 구간이다. And the third time interval is a time interval continuously located after the second time interval with the second time interval. In Figure 2, the third time interval is (214) to time (215).
도 2에 도시된 바와 같이 (214) 이전의 인덕터 전류 는 스토리지 캐패시터 (570)에 저장된 에너지에 의해 증가한다. 시간 에서, 제2 스위치(582) 및 제3 스위치(583)는 전압이 인가되지 않은 상태에서의 스위칭을 통해 스위칭된다. As shown in Fig. 2 Lt; RTI ID = 0.0 > (214) The storage capacitor Lt; RTI ID = 0.0 > 570 < / RTI > time The
제3 시간 구간에서, 제1 스위치(581)는 개방 상태를 유지하고, 제2 스위치(582)는 개방 상태를 유지하고, 제3 스위치(583)는 개방 상태를 유지한다. 도 5에서는 각 스위치(581, 582, 583)들의 개방, 폐쇄로 인하여 활성화되는 부분이 굵은 선으로 표시되었다.In the third time period, the
도 5에 도시된 바와 같이, 인덕터 전류 는 제2 스위치(582)의 프리휠링 다이오드를 통해 흐를 수 있다. 인덕터 전류 는 게이트 캐패시터 (550)를 초기값인 로 충전한다. 제3 시간 구간 동안에 인덕터 전류 (226)는 공진 인덕터 (560)과 게이트 캐패시터(550)로 형성되는 LC 공진에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 '0'까지 감소한다.As shown in Fig. 5, the inductor current May flow through the freewheeling diode of the second switch (582). Inductor current Lt; / RTI > (550) to the initial value . During the third time interval, the inductor current (226) comprises a resonant inductor (560) and the gate capacitor Is reduced to " 0 " as shown in Fig.
제3 시간 구간 동안에, 인덕터 전류 는 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
During the third time interval, the inductor current Can be expressed by the following equation (6).
[수학식 6]
&Quot; (6) "
여기서, 는 시간 (214)에서 인덕터 전류 의 값이다.
here, Time RTI ID = 0.0 > 214 < / RTI & .
또한, 게이트 캐패시터 (550)의 전압 는 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Also, (Not shown) Can be expressed by the following Equation (7).
[수학식 7]
&Quot; (7) "
수학식 6에서, 는 와 동일한 값이고, 제3 시간 구간의 길이 는 제1 시간 구간의 길이 와 동일한 값이다.
In Equation (6) The And the length of the third time interval The length of the first time interval .
도 6은 제4 시간 구간 동안에 예시적 실시예에 따른 게이트 드라이버의 동작을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 게이트 드라이버의 구조는 도 1에 도시된 게이트 드라이버의 구조와 유사하므로 각 부분에 대한 구체적인 설명은 생략한다.6 is a diagram illustrating operation of a gate driver according to an exemplary embodiment during a fourth time interval. Since the structure of the gate driver shown in FIG. 6 is similar to that of the gate driver shown in FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted.
제4 시간 구간은 제3 시간 구간의 이후에 제3 시간 구간과 연속하여 위치하는 시간 구간이다. 도 2에서, 제4 시간 구간은 (215) 부터 시간 (216)까지의 시간 구간이다.The fourth time interval is a time interval subsequent to the third time interval and subsequent to the third time interval. In Figure 2, the fourth time interval (215) to time (216).
시간 (215)에서, 제1 스위치(681)는 게이트 캐패시터(650)가 충전된 이후 전압이 인가되지 않은 상태에서의 스위칭을 통해 스위칭된다. 제4 시간 구간에서, 제1 스위치(681)는 폐쇄 상태를 유지하고, 제2 스위치(682)는 개방 상태를 유지하고, 제3 스위치(683)는 개방 상태를 유지한다. 도 6에서는 각 스위치(681, 682, 683)들의 개방, 폐쇄로 인하여 활성화되는 부분이 굵은 선으로 표시되었다.time The
제1 스위치(681)가 폐쇄되면, MOSFET의 게이트 단자(630)는 로 클램핑된다. 이 경우에, MOSFET는 온(ON) 상태를 유지한다.
When the
도 7는 예시적 실시예에 따른 드라이빙 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating the driving method according to the exemplary embodiment step by step.
단계(710)에서, 도 1에 도시된 게이트 드라이버의 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고, 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고, 제3 스위치는 개방 상태를 유지한다. 게이트 캐패시터 에 저장된 에너지는 공진 인덕터 및 스토리지 캐패시터 로 방전된다. 게이트 캐패시터 에 인가된 전압은 점차로 감소하여 '0'에 도달한다.
In
단계(720)에서, 도 1에 도시된 게이트 드라이버의 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고, 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고, 제3 스위치는 폐쇄 상태를 유지한다.In
공진 인덕터 에 저장되었던 에너지는 스토리지 캐패시터 로 이동한다. 에너지가 이동됨에 따라서, 공진 인덕터 을 통하여 흐르는 인덕터 전류는 점차 감소한다.Resonant inductor The energy stored in the storage capacitor < RTI ID = 0.0 > . As the energy is transferred, the resonant inductor The inductor current flowing through the resistor becomes gradually decreased.
스토리지 캐패시터 에 저장된 에너지는 다시 공진 인덕터 로 이동한다. 이 경우, 공진 인덕터 에 흐르는 인덕터 전류의 방향은 변경되고, 그 크기는 점차 증가한다. 스토리지 캐패시터 의 전압 는 감소한다.
Storage capacitor The energy stored in the resonance inductor . In this case, The direction of the inductor current flowing through the resistor is changed, and its size gradually increases. Storage capacitor The voltage of .
단계(730)에서, 도 1에 도시된 게이트 드라이버의 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고, 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고, 제3 스위치는 개방 상태를 유지한다.In
공진 인덕터 에 흐르는 인덕터 전류 는 제2 스위치의 프리휠링 다이오드를 통해 흐를 수 있다. 인덕터 전류 는 게이트 캐패시터 를 초기값인 로 충전한다. 인덕터 전류 는 공진 인덕터 와 게이트 캐패시터로 형성되는 LC 공진에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 '0'까지 감소한다.
Resonant inductor Inductor current Can flow through the freewheeling diode of the second switch. Inductor current Lt; / RTI > To the initial value . Inductor current Resonant inductor And gate capacitors To ' 0 ' as shown in Fig.
단계(740)에서, 도 1에 도시된 게이트 드라이버의 제1 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고, 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고, 제3 스위치는 개방 상태를 유지한다.In
제1 스위치가 폐쇄됨에 따라서 MOSFET의 게이트 단자는 로 클램핑되고, MOSFET는 온 상태를 유지한다.
As the first switch is closed, the gate terminal of the MOSFET And the MOSFET remains on.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
110: MOSFET
120: 소스 전원
130: 게이트 단자
150: 게이트 캐패시터
160: 공진 인덕터
170: 스토리지 캐패시터
181, 182, 183: 스위치110: MOSFET
120: Source power
130: gate terminal
150: gate capacitor
160: Resonant inductor
170: storage capacitor
181, 182, 183: switch
Claims (11)
소스 전원으로부터 상기 게이트 단자로 전력을 공급하는 전원 공급 회로를 개폐하는 제1 스위치;
제2 스위치; 및
제3 스위치
를 포함하고,
상기 공진 인덕터는 상기 스토리지 캐패시터와 상기 게이트 단자 사이에 위치하고,
상기 제2 스위치는 상기 게이트 단자와 상기 공진 인덕터 사이의 회로를 개폐하고,
상기 제3 스위치는 상기 공진 인덕터와 상기 제2 스위치 사이의 노드를 그라운드와 연결하는 회로를 개폐하는 게이트 드라이버 장치.A gate driver device comprising a gate capacitor connected to a gate terminal of a MOSFET, a resonance inductor connected in parallel with the gate capacitor, and a storage capacitor,
A first switch for opening / closing a power supply circuit for supplying power from the source power supply to the gate terminal;
A second switch; And
The third switch
Lt; / RTI >
The resonant inductor being located between the storage capacitor and the gate terminal,
The second switch opens and closes a circuit between the gate terminal and the resonant inductor,
And said third switch opens / closes a circuit connecting a node between said resonant inductor and said second switch to ground.
제1 시간 구간 동안에,
상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고,
상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지하는 게이트 드라이버 장치.
The method according to claim 1,
During the first time interval,
The first switch maintains the open state,
The second switch maintains the closed state,
And the third switch maintains the open state.
상기 제1 시간 구간 이후에 상기 제1 시간 구간과 연속된 제2 시간 구간 동안에,
상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고,
상기 제3 스위치는 폐쇄 상태를 유지하는 게이트 드라이버 장치.
3. The method of claim 2,
During a second time interval subsequent to the first time interval after the first time interval,
The first switch maintains the open state,
The second switch maintains the closed state,
And the third switch maintains the closed state.
상기 제2 시간 구간 이후에 상기 제2 시간 구간과 연속된 제3 시간 구간 동안에,
상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지하는 게이트 드라이버 장치.
The method of claim 3,
During a third time interval subsequent to the second time interval after the second time interval,
The first switch maintains the open state,
The second switch maintains the open state,
And the third switch maintains the open state.
상기 제3 시간 구간 이후에 상기 제3 시간 구간과 연속된 제4 시간 구간 동안에,
상기 제1 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고,
상기 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지하는 게이트 드라이버 장치.
5. The method of claim 4,
During a fourth time interval subsequent to the third time interval after the third time interval,
The first switch maintains the closed state,
The second switch maintains the open state,
And the third switch maintains the open state.
소스 전원으로부터 상기 MOSFET의 게이트 단자로 전력을 공급하는 전원 공급 회로를 개폐하는 제1 스위치;
스토리지 캐패시터와 직렬로 연결된 공진 인덕터와 상기 게이트 단자 사이의 회로를 개폐하는 제2 스위치; 및
상기 공진 인덕터와 상기 제2 스위치 사이의 노드를 그라운드와 연결하는 회로를 계폐하는 제3 스위치
를 포함하는 게이트 드라이버 장치를 이용하여 상기 MOSFET를 드라이빙하는 방법.
In a method of driving a MOSFET,
A first switch for opening / closing a power supply circuit for supplying power from a source power supply to a gate terminal of the MOSFET;
A second switch for opening and closing a circuit between the resonant inductor and the gate terminal connected in series with the storage capacitor; And
A third switch for connecting a circuit connecting the node between the resonant inductor and the second switch to the ground,
And a gate driver for driving the MOSFET.
상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고,
상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지하는 제1 단계
를 포함하는 상기 MOSFET를 드라이빙하는 방법.The method according to claim 6,
The first switch maintains the open state,
The second switch maintains the closed state,
Wherein the third switch is in an open state,
≪ / RTI >
상기 제1 단계 이후에,
상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제2 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고,
상기 제3 스위치는 폐쇄 상태를 유지하는 제2 단계
를 포함하는 상기 MOSFET를 드라이빙하는 방법.8. The method of claim 7,
After the first step,
The first switch maintains the open state,
The second switch maintains the closed state,
The third switch is maintained in the closed state,
≪ / RTI >
상기 제2 단계 이후에,
상기 제1 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지하는 제3단계
를 포함하는 상기 MOSFET를 드라이빙하는 방법.9. The method of claim 8,
After the second step,
The first switch maintains the open state,
The second switch maintains the open state,
The third switch is maintained in an open state,
≪ / RTI >
상기 제3 단계 이후에,
상기 제1 스위치는 폐쇄 상태를 유지하고,
상기 제2 스위치는 개방 상태를 유지하고,
상기 제3 스위치는 개방 상태를 유지하는 제4단계
를 포함하는 상기 MOSFET를 드라이빙하는 방법.10. The method of claim 9,
After the third step,
The first switch maintains the closed state,
The second switch maintains the open state,
The third switch is maintained in an open state,
≪ / RTI >
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140086030A KR101519850B1 (en) | 2014-07-09 | 2014-07-09 | Resonant gate driver for driving mosfet |
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