KR102813894B1

KR102813894B1 - 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로

Info

Publication number: KR102813894B1
Application number: KR1020240183323A
Authority: KR
Inventors: 박동환; 안정훈
Original assignee: 한국전자기술연구원
Priority date: 2024-12-11
Filing date: 2024-12-11
Publication date: 2025-05-29
Anticipated expiration: 2044-12-11

Abstract

본 발명의 온 상태 전압 계측 회로는 전력반도체와, 상기 전력반도체의 게이트-에미터 전압을 이용하여 계측회로부에 전류를 인가하는 조절회로부와, 상기 전류에 따라 전력반도체 온 상태 전압인 콜렉터-에미터 전압을 계측하는 상기 계측회로부를 포함한다.

Description

추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로{Power conversion device with multi-phase interleaving structure}

본 발명은 온 상태 전압 계측 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로에 관한 것이다.

일반적인 컨버터 전력반도체 제어를 위해 게이트 드라이브 회로가 필수적이고 전력반도체 구동을 위한 전원(이하, ‘구동전원’으로 칭함)이 필수적이다. 즉, 구동전원을 이용하여 전력반도체의 게이트-에미터 양단에 양전압 및 영전압 또는 음전압을 인가하여 전력반도체를 온-오프시킨다. 하지만 종래 기술은 구동전원 뿐만 아니라 전력반도체 온 상태 전압 계측회로에 추가적인 전원이 요구된다.

또한, 특고압 직류배전 시스템에 사용되는 컨버터 토폴로지는 주로 멀티레벨 컨버터로 저레벨 전력반도체로 이루어진 서브모듈(Submodule)을 수십~수백개를 직렬 연결하는 구조를 채택한다. 따라서 하나의 서브모듈을 이루는 전력반도체의 온 상태 전압 계측을 위해 추가적인 전원이 필요한 경우 전체 시스템에서 필요한 추가적인 전원의 개수는 매우 많게 되어 시스템 구성 복잡도가 증가한다.

한국등록특허 제1323314호 (2013년10월23일 등록)

본 발명의 목적은 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로를 제공함에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 온 상태 전압 계측 회로는 전력반도체와, 상기 전력반도체의 게이트-에미터 전압을 이용하여 계측회로부에 전류를 인가하는 조절회로부와, 상기 전류에 따라 전력반도체 온 상태 전압인 콜렉터-에미터 전압을 계측하는 상기 계측회로부를 포함한다.

상기 조절회로부는 상기 게이트-에미터 전압(VGE)이 제1저항, 제2저항 및 제3저항을 포함하는 분배 저항에 의해 분배된 제1전압을 입력받아 상기 제1전압과 동일한 전압인 제3전압을 출력하는 제1연산증폭기와, 상기 게이트-에미터 전압(VGE)이 제1저항, 제2저항 및 제3저항을 포함하는 분배 저항에 의해 분배된 제2전압을 입력받아 제2전압에서 온전압(Vf)을 차감한 전압인 제4전압을 출력하는 조절다이오드와, 상기 제3전압(V3)과 상기 제4전압(V4)을 비교하여 비교 결과에 따라 로우 전압(Low, 예컨대, 0V) 혹은 하이 전압을 출력하는 제2연산증폭기와, 상기 제2연산증폭기의 출력에 따라 턴오프되어 상기 계측회로부에 전류가 흐르도록 하거나, 턴온되어 상기 계측회로부에 전류가 흐르지 않도록 하는 스위치소자를 포함한다.

상기 계측회로부는 상기 전력반도체가 턴온되면, 상기 조절회로부의 출력단자와 상기 전력반도체의 콜렉터 사이에 직렬 연결되어 상기 조절회로부로부터 출력되는 전류를 상기 전력반도체의 에미터까지 흐르도록 하는 제1다이오드 및 제2다이오드와, 상기 조절회로부로부터 출력되는 전류에 따른 전압을 증폭하는 제3연산증폭기와, 상기 제3연산증폭기의 출력 전압을 증폭하여 콜렉터-에미터(Collector-Emitter) 전압(VCE_R)과 동일한 계측회로출력전압(VCE_M)을 출력하는 절연형 연산증폭기를 포함한다.

상기 제1다이오드는 상기 전력반도체가 턴오프되어 상기 콜렉터-에미터 전압에 일정치 이상의 전압 강하가 이루어질 때, 상기 전력반도체의 출력전압을 블록킹하는 것을 특징으로 한다.

상기 전력반도체가 턴오프되면, 상기 절연형 연산증폭기의 계측회로출력전압은 상기 제3연산증폭기의 동작전압인 전원전압에 의해 제한되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 컨버터 전력반도체 제어를 위한 게이트 드라이브 회로의 전력반도체 구동을 위한 구동전원을 이용하여 전력반도체 온 상태 전압 계측회로에 사용하여 추가적인 전원이 필요 없다.

또한, 본 발명에 따르면, 추가적으로 필요한 전원을 없애 특고압 직류배전 시스템 같이 저레벨 전력반도체로 이루어진 서브모듈(Submodule)을 수십~수백개를 직렬 연결하는 구조에 적용하기 용이하며 시스템 구성 복잡도가 감소한다.

그리고 본 발명은 종래 컨버터 전력반도체 온 상태 전압 계측 회로의 장점을 승계하면서도 추가적인 전원을 제거한다. 구체적으로, 컨버터 전력반도체의 온 상태 전압 계측을 위한 회로에 전력반도체가 존재하지 않고 수동소자로만 구성되기 때문에 제어 복잡도 감소한다. 게다가, 추가적인 전력반도체 없어 제어가 필요 없으므로 이식성 우수하다. 더욱이, 본드와이어 노화 관찰을 위한 온 상태 전압은 컨버터의 전력반도체가 턴온되는 시점에서만 측정하기 때문에 턴온된 상태일 때만 온 상태 전압 계측 회로에 정전류가 흘러 전력손실을 저감한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로의 전력반도체가 턴온된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로의 전력반도체가 턴오프된 상태를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로의 구성에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 계측 회로는 전력반도체(100), 조절회로부(200) 및 계측회로부(300)를 포함한다. 조절회로부(200)는 전력반도체의 게이트-에미터(Gate-Emitter) 전압(VGE)을 이용하여 계측회로부(300)에 전류를 인가하기 위한 것이다. 계측회로부(300)는 조절회로부(200)로부터 출력되는 전류에 따라 전력반도체 온 상태 전압인 콜렉터-에미터(Collector-Emitter) 전압을 계측하기 위한 것이다.

조절회로부(200)는 제1저항(R1), 제2저항(R2), 제3저항(R3), 제1연산증폭기(OP1), 제2연산증폭기(OP2), 조절다이오드(D4), 캐피시터(C1), 제4저항(R4), 게이트저항(Rg) 및 스위치소자(Q1)를 포함한다.

제1저항(R1)은 일단이 전력반도체(100)의 게이트(Gate)에 연결되며, 타단이 제1연산증폭기(OP1)의 비반전입력단자(+) 및 제2저항(R2)에 연결된다.

제2저항(R2)은 일단이 제1저항(R1)과 연결되고, 타단이 제3저항(R3) 및 조절다이오드(D4)의 애노드와 연결된다.

제3저항(R3)은 일단이 조절다이오드(D4)의 애노드와 연결되며, 타단이 전력반도체(100)의 에미터(Emitter) 및 접지(GND)에 연결된다.

제1연산증폭기(OP1)는 반전입력단자(-)와 출력단자가 연결된다. 또한, 제1연산증폭기(OP1)는 비반전입력단자(+)가 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)과 연결된다. 제1연산증폭기(OP1)는 출력단자가 제2연산증폭기(OP2)의 반전입력단자(-)와 제4저항(R4)과 연결된다.

제2연산증폭기(OP2)는 반전입력단자(-)가 제1연산증폭기(OP1)의 출력단과 연결되며, 비반전입력단자(+)가 조절다이오드(D4) 및 캐패시터(C1)에 연결되고, 출력단이 게이트저항(Rg)에 연결된다.

조절다이오드(D4)는 애노드(anode)가 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)에 연결되며, 조절다이오드(D4)는 캐소드(cathode)가 캐패시터(C1) 및 제2연산증폭기(OP2)의 비반전입력단자(+)에 연결된다.

캐피시터(C1)는 일단이 조절다이오드(D4)의 캐소드(cathode) 및 제2연산증폭기(OP2)의 비반전입력단자(+)에 연결되며, 타단이 전력반도체(100)의 에미터(Emitter), 스위치소자(Q1)의 드레인(Drain) 및 접지(GND)에 연결된다.

제4저항(R4)은 일단이 제1연산증폭기(OP1)의 출력단과 연결되며, 타단이 스위치소자(Q1)의 소스(Source) 및 계측회로부(300)(구체적으로, 제2다이오드(D2)의 애노드(anode), 제3다이오드(D3)의 캐소드(cathode) 및 제7저항(R7))에 연결된다.

스위치소자(Q1)는 소스(Source)가 제4저항(R4)과 연결되고, 게이트(Gate)가 게이트저항(Rg)과 연결되며, 드레인(Drain)이 전력반도체(100)의 에미터(Emitter), 제3저항(R3), 캐피시터(C1) 및 접지(GND)에 연결된다.

계측회로부(300)는 제1다이오드(D1), 제2다이오드(D2), 제3다이오드(D3), 제7저항(R7), 제8저항(R8), 제3연산증폭기(OP3) 및 절연형 연산증폭기(OP4)를 포함한다.

제1다이오드(D1)는 애노드(anode)가 제2다이오드(D2)의 캐소드(cathode), 제3다이오드(D3)의 애노드(anode) 및 제3연산증폭기(OP3)의 비반전입력단자(+)에 연결되고, 캐소드(cathode)가 전력반도체(100)의 콜렉터(Collector)에 연결된다.

제2다이오드(D2)는 애노드(anode)가 조절회로부(200)(구체적으로, 제4저항(R4) 및 스위치소자(Q1)의 소스(Source)), 제3다이오드(D3)의 캐소드(cathode) 및 제7저항(R7)에 연결되고, 캐소드(cathode)가 제1 다이오드(D1)의 애노드(anode), 제3다이오드(D3)의 애노드(anode) 및 제3연산증폭기(OP3)의 비반전입력단자(+)에 연결된다.

제3다이오드(D3)는 애노드(anode)가 조절회로부(200)(구체적으로, 제4저항(R4) 및 스위치소자(Q1)의 소스(Source)), 제2다이오드(D3)의 애노드(anode) 및 제7저항(R7)에 연결되고, 캐소드(cathode)가 제1 다이오드(D1)의 애노드(anode), 제2다이오드(D2)의 캐소드(cathode) 및 제3연산증폭기(OP3)의 비반전입력단자(+)에 연결된다.

제7저항(R7)은 일단이 조절회로부(200)(구체적으로, 제4저항(R4) 및 스위치소자(Q1)의 소스(Source)), 제2다이오드(D3)의 애노드(anode) 및 제3다이오드(D3)의 캐소드(cathode)에 연결되고, 타단이 제3연산증폭기(OP3)의 반전입력단자(-) 및 제8저항(R8)에 연결된다.

제8저항(R8)은 일단이 제7저항(R7) 및 제3연산증폭기(OP3)의 반전입력단자(-)에 연결되고, 타단이 제3연산증폭기(OP3)의 출력단 및 절연형 연산증폭기(OP4)의 비반전입력단자(+)에 연결된다.

제3연산증폭기(OP3)는 반전입력단자(-)가 제7저항(R7) 및 제8저항(R8)에 연결되고, 비반전입력단자(+)가 제1다이오드(D1)의 애노드(anode), 제2다이오드(D2)의 캐소드(cathode) 및 제3다이오드(D3)의 애노드(anode)와 연결되며, 출력단이 절연형 연산증폭기(OP4)에 연결된다.

절연형 연산증폭기(OP4)는 비반전입력단자(+)가 제8저항(R8) 및 제3연산증폭기(OP3)의 출력단에 연결되고, 반전입력단자(-)는 접지되고, 출력단으로 계측회로출력전압(VCE_M)을 출력한다.

조절회로부(200)는 외부 전원이 아닌 전력반도체(100)의 게이트-에미터(Gate-Emitter) 전압(VGE)을 이용하여 전류원으로 동작하여 전류(Im)를 계측회로부(300)에 인가한다.

이때, 조절회로부(200)의 게이트-에미터(Gate-Emitter) 전압(VGE)을 분배하는 분배 저항인 제1저항(R1), 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)은 다음의 수학식 1과 같이 게이트-에미터 전압(VGE)의 일정 비율이 되도록 한다.

[수학식 1]

V1 = (R2 + R3)/(R1 + R2 + R3) × VGE

V1 = 9/10 × VGE

R2 = 9R1 - R3

V2 = R3/(R1 + R2 + R3) × VGE

V2 = 1/4 × VGE

R1 + R2 = 3R3

R1 = 2/5 × R3

R2 = 13/5 × R3

여기서, 분배저항에 의해 분배된 제1전압(V1)은 제1연산증폭기(OP1)에 대한 입력 전압이고, 제2전압(V2)은 조절다이오드(D4)에 대한 입력 전압이다.

제1연산증폭기(OP1)는 전압 팔로워(Voltage Follower)이다. 이에 따라, 제1연산증폭기(OP1)의 출력 전압인 제3전압(V3)은 다음의 수학식 2와 같이 제1연산증폭기(OP1)에 대한 입력 전압인 제1전압(V1)과 같다.

[수학식 2]

V3 = V1 = 9 /10 × VGE

제2연산증폭기(OP2)의 입력 전압인 제4전압(V4)은 조절다이오드(D4)에 의해 조절다이오드(D4)에 대한 입력 전압인 제2전압(V2)이 제4전압(V4) 보다 클 때, 다음의 수학식 3과 같이, 제2전압(V2)과 조절다이오드(D4)의 온전압(Vf)의 차로 유지된다.

[수학식 3]

V4 = V2 - Vf = 1/4 × VGE - Vf

이에 따라, 조절회로부(200)로부터 출력되는 전류(Im)는 전력반도체(100)의 턴온 상황에서 다음의 수학식 4와 같다.

[수학식 4]

Im = V3/(R4 + D1 + D2 + RGE_ON)

Im = 9/10×(VGE/(R4 + D1 + D2 + RGE_ON)

여기서, RCE_ON은 콜렉터-에미터(Collector-Emitter)간 저항을 나타낸다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 전력반도체(100)가 턴온 및 턴오프된 상태에서 온 상태 전압 계측 회로의 동작에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로의 전력반도체가 턴온된 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 추가 전원 없이 구동되는 특고압 직류배전용 전력반도체의 노화 진단을 위한 온 상태 전압 계측 회로의 전력반도체가 턴오프된 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 전력반도체(100)가 턴온되면(Vge > 0), 콜렉터-에미터(Collector-Emitter)간 저항(RCE_ON)은 무시할 수 있을 정도로 작기 때문에 제2연산증폭기(OP2)는 비교기로 동작하여 제3전압(V3)과 제4전압(V4)을 비교한다. 제3전압(V3)이 제4전압(V4) 보다 크기(V3>V4) 때문에 스위치소자(Q1)의 게이트(Gate)에는 로우 전압(Low, 예컨대, 0V)이 입력된다. 따라서 스위치소자(Q1)는 턴오프(Turn-Off)된다.

그러면, 조절회로부(200)로부터 출력되는 전류(Im)는 계측회로부(300)의 제2다이오드(D2) 및 제1다이오드(D1)를 거쳐 전력반도체(100)의 에미터(Emitter)까지 흐른다.

이에 따라, 다음의 수학식 5와 같이 계측회로출력전압(VCE_M)이 도출된다.

[수학식 5]

(Va-Vb)/D2=(Vb-VCE_R)/D1

D1=D2일 때,

VCE_R=2Vb-Va

VCE_M=(R7+R8)×Vb/R7 - R8×Va/R7

R7=R8일 때,

VCE_M=2Vb-Va

∴ VCE_M=VCE_R

정리하면, 전력반도체(100)가 턴온되면(Vge > 0), 제1연산증폭기(OP1)은 게이트-에미터 전압(VGE)이 제1저항(R1), 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)을 포함하는 분배 저항에 의해 분배된 제1전압(V1)을 입력받아 제1전압(V1)과 동일한 전압인 제3전압(V3)을 출력한다.

또한, 조절다이오드(D4)는 게이트-에미터 전압(VGE)이 제1저항(R1), 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)을 포함하는 분배 저항에 의해 분배된 제2전압(V2)을 입력받아 제2전압(V2)에서 온전압(Vf)을 차감한 전압인 제4전압(V4)을 출력한다.

그리고 제2연산증폭기(OP2)는 제3전압(V3)과 제4전압(V4)을 비교하여 제3전압(V3)이 제4전압(V4) 보다 크기(V3>V4) 때문에 로우 전압(Low, 예컨대, 0V)을 출력한다. 이에 따라, 스위치소자(Q1)의 게이트(Gate)에는 로우 전압(Low, 예컨대, 0V)이 입력된다. 따라서 스위치소자(Q1)는 턴오프(Turn-Off)되어 계측회로부(300)로 전류(Im)가 흐른다.

이처럼, 전류(Im)가 조절회로부(200)로부터 계측회로부(300)로 흐르면, 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2)는 조절회로부(200)의 출력단자와 전력반도체의 콜렉터 사이에 직렬 연결되어 조절회로부(200)로부터 출력되는 전류(Im)를 전력반도체(100)의 에미터(Emitter)까지 흐르도록 한다.

또한, 제3연산증폭기(OP3)는 조절회로부(200)로부터 출력되는 전류(Im)에 따른 전압(Va)을 증폭하고, 절연형 연산증폭기(OP3)는 제3연산증폭기의 출력 전압을 증폭하여 노화 진단을 위한 온 상태 전압인 콜렉터-에미터(Collector-Emitter)간 전압(VCE_R)과 동일한 계측회로출력전압(VCE_M)을 출력한다.

이처럼, 전력반도체(100)가 턴온되면(Vge > 0), 계측회로출력전압(VCE_M)을 통해 전력반도체 온 상태 전압, 즉, 콜렉터-에미터(Collector-Emitter)간 전압(VCE_R)을 계측할 수 있다.

도 3을 참조하면, 전력반도체(100)가 턴오프되면(Vge ≤ 0), 콜렉터-에미터(Collector-Emitter)간 저항(RCE_ON)은 전류가 흐를 수 없을 정도로 크다. 이에 따라, 콜렉터-에미터(Collector-Emitter)간 전압(VCE_R)에 일정치 이상의 전압 강하가 이루어진다. 이때, 제1다이오드(D1)는 전력반도체(100)의 출력전압을 블록킹한다.

이때, 제2연산증폭기(OP2)는 비교기로 동작하여 제3전압(V3)과 제4전압(V4)을 비교한다. 제4전압(V4)이 제3전압(V3) 보다 크기(V3<V4) 때문에 스위치소자(Q1)의 게이트(Gate)에는 하이 전압(High, 예컨대, 1V) 전압이 입력된다. 따라서 스위치소자(Q1)는 턴온(Turn-On)된다.

그러면, 제2다이오드(D2)의 입력 전압(Va)은 0이고, 조절회로부(200)로부터 전류(Im)가 흐르지 않는다. 이에 따라, 다음의 수학식 6과 같이 계측회로출력전압(VCE_M)이 도출된다.

[수학식 6]

VCE_M=(R7+R8)×Vb/R7 - R8×Va/R7

R7=R8일 때,

VCE_M=2Vb-Va

Va=0

Vb=Va+VF

∴ VCE_M=2VF

이처럼, 전력반도체(100)가 턴오프되면(Vge ≤ 0), 제3연산증폭기(OP3)의 동작 전원(즉, 전원전압)에 의해 계측회로출력전압(VCE_M)이 2VF로 제한된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안 되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시 형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시 형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시 형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

본 명세서에서 설명한 주제의 특정한 실시 형태를 설명하였다. 기타의 실시형태들은 이하의 청구항의 범위 내에 속한다. 예컨대, 청구항에서 인용된 동작들은 상이한 순서로 수행되면서도 여전히 바람직한 결과를 성취할 수 있다. 일 예로서, 첨부 도면에 도시한 프로세스는 바람직한 결과를 얻기 위하여 반드시 그 특정한 도시된 순서나 순차적인 순서를 요구하지 않는다. 특정한 구현 예에서, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

100: 전력반도체
200: 조절회로부
300: 계측회로부

Claims

전력반도체;
상기 전력반도체의 게이트-에미터 전압을 이용하여 계측회로부에 전류를 인가하는 조절회로부; 및
상기 전류에 따라 전력반도체 온 상태 전압인 콜렉터-에미터 전압을 계측하는 상기 계측회로부;를 포함하고,
상기 조절회로부는
상기 게이트-에미터 전압이 제1저항, 제2저항 및 제3저항을 포함하는 분배 저항에 의해 분배된 제1전압을 입력받아 상기 제1전압과 동일한 전압인 제3전압을 출력하는 제1연산증폭기;
상기 게이트-에미터 전압이 제1저항, 제2저항 및 제3저항을 포함하는 분배 저항에 의해 분배된 제2전압을 입력받아 제2전압에서 온전압을 차감한 전압인 제4전압을 출력하는 조절다이오드;
상기 제3전압과 상기 제4전압을 비교하여 비교 결과에 따라 로우 전압 혹은 하이 전압을 출력하는 제2연산증폭기; 및
상기 제2연산증폭기의 출력에 따라 턴오프되어 상기 계측회로부에 전류가 흐르도록 하거나, 턴온되어 상기 계측회로부에 전류가 흐르지 않도록 하는 스위치소자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
온 상태 전압 계측 회로.
삭제
제1항에 있어서,
상기 계측회로부는
상기 전력반도체가 턴온되면,
상기 조절회로부의 출력단자와 상기 전력반도체의 콜렉터 사이에 직렬 연결되어 상기 조절회로부로부터 출력되는 전류를 상기 전력반도체의 에미터까지 흐르도록 하는 제1다이오드 및 제2다이오드;
상기 조절회로부로부터 출력되는 전류에 따른 전압을 증폭하는 제3연산증폭기; 및
상기 제3연산증폭기의 출력 전압을 증폭하여 콜렉터-에미터 전압과 동일한 계측회로출력전압을 출력하는 절연형 연산증폭기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
온 상태 전압 계측 회로.
제3항에 있어서,
상기 제1다이오드는
상기 전력반도체가 턴오프되어 상기 콜렉터-에미터 전압에 일정치 이상의 전압 강하가 이루어질 때,
상기 전력반도체의 출력전압을 블록킹하는 것을 특징으로 하는
온 상태 전압 계측 회로.
제3항에 있어서,
상기 전력반도체가 턴오프되면,
상기 절연형 연산증폭기의 계측회로출력전압은 상기 제3연산증폭기의 동작전압인 전원전압에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는
온 상태 전압 계측 회로.