KR20010084792A

KR20010084792A - 아이피엠(ｉｐｍ) 보호회로

Info

Publication number: KR20010084792A
Application number: KR1020000010089A
Authority: KR
Inventors: 이병훈
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: KR100360247B1

Abstract

본 발명은 아이피엠(IPM) 보호회로에 관한 것으로, 종래에는 마이크로 컴퓨터에서 스위치소자의 윗상과 아랫상을 온시키기 위한 출력신호가 동시에 출력되거나 주변회로의 오동작이나 노이즈에 의하여 비정상적인 신호, 즉 암쇼트가 발생되는 신호가 IPM으로 입력되면 IPM이 파손되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 암쇼트 감시기능을 추가하여, 과전류 및 과온 검출 뿐만아니라 암쇼트 현상이 발생했을 때 이것을 신속히 감지하여 마이크로 컴퓨터의 제어출력 신호를 오프시킴으로써 아이피엠(IPM)의 열화나 손상을 방지하여 신뢰성을 향상시키고, 제품의 수명을 연장시키도록 한 것이다.

Description

아이피엠(ＩＰＭ) 보호회로{PROTECTION CIRCUIT FOR INTELLIGENT POWER MODULE}

본 발명은 아이피엠(IPM: Intelligent Power Module)의 열화나 손상을 방지하도록 한 아이피엠(IPM) 보호회로에 관한 것으로, 특히 마이크로 컴퓨터에서의 비정상 신호 출력을 감시하여, 마이크로 컴퓨터 및 주변회로에서 발생한 비정상 신호가 아이피엠(IPM)으로 인가될 때 이를 감지하여 마이크로 컴퓨터에서 신호를 오프시켜 아이피엠(IPM)을 보호하도록 한 아이피엠(IPM) 보호회로에 관한 것이다.

도 1은 종래 아이피엠(IPM)의 제어회로도로서, 이에 도시된 바와 같이, 아이피엠(IPM)을 구동하여 모터를 구동하기 위하여 U+,U-,V+,V-,W+,W- 의 6개 신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터(11)와, 상기에서 출력되는 신호에 따라 IPM을 구동하는 인버터부(13)의 스위치소자를 온 또는 오프시켜 필요한 전압을 공급하도록 하는 구동부(12)와, 상기 인버터부(13)의 음전압 직류라인(N)에 흐르는 전류를 감지하여 과부하로 인한 고전류를 감지하여 외부로 제공하는 전류 출력부(14)와, 상기 음전압 직류라인(N)에 흐르는 전류를 감지하여 일정전류 이상 흐르는 것을 감시하는 과전류 감지부(15)와, IPM의 온도가 일정온도 이상이 되는 것을 감지하는 과온 감시부(16)와, 상기 과전류 감시부(15) 또는 과온 감시부(16)에서 과전류 또는 과온 검출시 보호신호를 출력하는 래치(17)와, 상기에서 보호신호의 출력을 알리는 트랜지스터(Q)와, 상기 트랜지스터(Q)의 스위칭상태에 따라 마이크로 컴퓨터(11)로 고장신호를 제공하는 고장신호 발생부(18)로 구성된다. 여기서 전류 출력부(14), 과전류감시부(15),..., 고장신호 발생부(18)는 매립형 마그네트(IPM)에 내장되는 보호회로부이다.

이와 같이 구성된 종래기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

마이크로 컴퓨터(11)에서는 U,V,W상의 제어신호를 출력하는데, 각 상들은 120도 또는 180도 위상 차이를 가지고 출력된다.

여기서, 동일한 상에서 +상과 -상은 동시에 온되면 암쇼트가 발생되어 아이피엠(IPM)이 파손된다. 그래서 항상 데드타임을 고려하여 +상과 -상중에서 한 상을 먼저 오프시키고 나머지 한 상을 온시킨다.

이와같이 데드타임을 갖고 +상과 -상을 온/오프시키기 위하여 마이크로 컴퓨터(11)가 U+,U-,V+,V-,W+,W-의 제어신호를 출력하면, 이를 구동부(12)에서 받아 인버터부(13)의 스위치소자를 제어하여 IPM을 구동시킨다.

이때 전류 출력부(14)와 과전류 감시부(15)는 인버터부(13)의 음전압 직류라인(N)에 흐르는 전류를 감지함에 있어서, 상기 전류 출력부(14)는 외부의 컨트롤러와 인터페이스를 통해 기능을 수행되는데 과부하로 인한 고전류가 감지되면 외부에서 IPM의 구동을 정지시켜 부품의 손상을 방지하도록 한다.

상기 전류 출력부(14)는 음전압 직류라인(N)에 흐르는 전류를 오피앰프(OP AMP)를 이용하여 증폭시켜 0~5V 사이의 전압값으로 출력한다.

그리고 상기 과전류 감시부(15)는 상기 음전압 직류라인(N)에 흐르는 전류를 감시하여 과전류 검출시 하이상태의 과전류 검출신호를 래치(17)로 제공한다.

이와 동시에 과온 감시부(16)는 IPM의 온도를 감시하여 과온 검출시 과온 검출신호를 상기 래치(17)로 제공한다.

그러면 상기 래치(17)는 일정시간 경과 후에 구동부(12)와 트랜지스터(Q)의 게이트로 하이상태의 과전류 검출신호 또는 과온 검출신호를 제공한다.

이에따라 상기 구동부(12)는 인버터부(13)의 구동을 정지시켜 스위치소자를 보호하도록 하고, 트랜지스터(Q)는 온되어 고장신호 발생부(18)를 구동한다.

이렇게 구동되는 상기 고장신호 발생부(18)는 고장신호(FO)를 마이크로 컴퓨터(11)를 발생시켜, 상기 마이크로 컴퓨터(11)가 동작하지 않도록 한다.

결국, IPM 구동시 과부하 또는 과온이 검출되는 경우 파워소자 및 부하를 보호하기 위하여 각 회로의 동작을 정지시킨다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에 있어서, 과전류나 과온이 검출될 경우에는 IPM을 보호할 수 있으나 마이크로 컴퓨터에서 스위치소자의 윗상과 아랫상을 온시키기 위한 출력신호가 동시에 출력되거나 주변회로의 오동작이나 노이즈에 의하여 비정상적인 신호, 즉 암쇼트가 발생되는 신호가 IPM으로 입력되면 IPM이 파손되는 문제점이 있다.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 암쇼트 현상을 신속히 감지하여 마이크로 컴퓨터에서 출력되는 신호를 차단시켜 IPM의 열화나 손상을 방지하도록 한 아이피엠(IPM) 보호회로를 제공함에 있다.

도 1은 종래 아이피엠(IPM: Intelligent Power Module)의 제어회로도.

도 2는 본 발명 아이피엠(IPM) 보호회로도.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

11 : 마이크로 컴퓨터 12 : 구동부

13 : 인버터부 14 : 전류 출력부

15 : 과전류 감시부 16 : 과온 감시부

17 : 래치 18 : 고장신호 발생부

Q : 트랜지스터 AND : 앤드게이트

OR1~OR3 : 오아게이트

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상 제어신호를 공급하여 인버터부의 스위치소자를 스위칭시켜 IPM을 구동하는 마이크로 컴퓨터와, 상기 인버터부에 과전류가 흐르거나 IPM에서 과온 검출시 스위치소자 및 마이크로 컴퓨터의 동작을 정지시키는 보호회로부로 구성된 보호회로에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터에서 출력되는 +,-상 제어신호의 상태를 입력받아 오아링하는 제1내지 제3오아게이트와, 과전류 또는 과온 검출신호 입력시 고장신호를 발생하는 고장신호 발생부와, 상기 고장신호 발생부와 제1내지 제3오아게이트의 출력신호를 앤드링하여, 마이크로 컴퓨터에서 스위칭소자를 온시키기 위한 +,-상 신호가 둘다 같거나 고장신호 입력시 상기 마이크로 컴퓨터로 인터럽트신호를 발생시켜 마이크로 컴퓨터 공급하여 출력을 차단하도록 하는 앤드게이트를 포함한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 아이피엠(IPM) 보호회로에 대한 블록 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 인버터부(13)의 스위치소자의 윗상과 아랫상을 각각 제어하기 위한 +,-상 제어신호를 공급하여 IPM(Intelligent Power Module)을 구동하기 위한 마이크로 컴퓨터(11)와, 상기 인버터부(13)에 과전류가 흐르거나 IPM에서 과온 검출시 스위치소자 및 마이크로 컴퓨터의 동작을 정지시키는 보호회로부(20)로 구성된 보호회로에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터(13)에서 출력되는 +,-상 제어신호의 상태를 입력받아 오아링하는 제1내지 제3오아게이트(OR1~OR3)와, 과전류 또는 과온 검출신호 입력시 고장신호를 발생하는 고장신호 발생부(18)와, 상기 고장신호 발생부(18)와 제1내지 제3오아게이트(OR1~OR3)의 출력신호를 앤드링하여, 마이크로 컴퓨터에서 스위칭소자를 온시키기 위한 +,-상 신호가 둘다 같거나 고장신호 입력시 상기 마이크로 컴퓨터로 인터럽트신호를 발생시켜 마이크로 컴퓨터 공급하여 출력을 차단하도록 하는 앤드게이트(AND)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

마이크로 컴퓨터(11)는 U,V,W상의 제어신호를 출력하는데, 각 상들은 120도 또는 180도 위상 차이를 가지고 출력된다.

이때 인버터부(13)의 스위치소자중 윗상과 아랫상이 동시에 온되면 암쇼트가 발생되어 아이피엠(IPM)을 파손시키므로, 데드타임을 갖고 스위치소자의 윗상과 아랫상을 온시키기 위한 +,-상 제어신호(U+,U-,V+,V-,W+,W-)를 구동부(12)로 제공한다.

그러면 상기 구동부(12)는 마이크로 컴퓨터(11)에서 제공하는 제어신호에 따라 인버터부(13)의 윗상 및 아랫상 스위치소자를 온시켜 발생되는 전압으로 IPM을 구동시킨다.

이때 전류 출력부(14)는 외부의 컨트롤러와 인터페이스를 통해 기능을 수행되는데 과부하로 인한 고전류가 감지되면 외부에서 IPM의 구동을 정지시켜 부품의 손상을 방지하도록 하고, 과전류 감시부(15)는 상기 음전압 직류라인(N)에 흐르는 전류를 감시하여 과전류 검출시 하이상태의 과전류 검출신호를 래치(17)로 제공한다.

그러면 상기 래치(17)는 일정시간 경과 후에 구동부(12)와 트랜지스터(Q)의게이트로 하이상태의 과전류 검출신호 또는 과온 검출신호를 제공한다.

따라서 상기 고장신호 발생부(18)는 로우상태의 고장신호(FO)를 앤드게이트(AND)로 출력한다.

그러면 상기 앤드게이트(AND)는 타측 입력에 관계없이 인터럽트신호(INT)를 마이크로 컴퓨터(11)로 제공하여 마이크로 컴퓨터(11)가 동작하지 않도록 한다.

아울러 마이크로 컴퓨터(11)가 인버터부(13)의 윗상 스위치소자와 아랫상 스위치소자를 온시키기 위한 상 제어신호를 출력함에 있어, 데드타임을 고려하지 않고 로우상태의 +,-상 제어신호를 동시에 출력하면, 상기 인버터부(13)의 윗상과 아랫상의 스위치소자가 동시에 온된다.

이때 제1내지 제3오아게이트(OR1~OR3)중 하나가 오아링한 로우신호를 앤드게이트(AND)로 출력한다.

그러면 상기 앤드게이트(AND)는 인터럽트신호(INT)를 마이크로 컴퓨터(11)로 제공하여 출력을 차단시키도록 한다.

결국, 과전류나 과온이 검출되는 경우나 마이크로 컴퓨터(11)에서 출력되는 윗상과 아랫상을 동시에 온시키는 신호가 출력되면, 앤드게이트(AND)는 상기 마이크로 컴퓨터(11)로 인터럽트신호(INT)를 공급하여 마이크로 컴퓨터에서 출력되는 신호가 출력되지 않도록 하여 암쇼트에 의해 IPM이 열화되거나 손상되는 것을 방지한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 암쇼트 감시기능을 추가하여, 암쇼트 현상이 발생했을 때 이것을 신속히 감지하여 마이크로 컴퓨터의 제어출력 신호를 오프시킴으로써 아이피엠(IPM)의 열화나 손상을 방지하여 신뢰성을 향상시키고, 제품의 수명을 연장시키도록 한 효과가 있다.

Claims

상 제어신호를 공급하여 인버터부의 스위치소자를 스위칭시켜 IPM(Intelligent Power Module)을 구동하는 마이크로 컴퓨터와, 상기 인버터부에 과전류가 흐르거나 IPM에서 과온 검출시 스위치소자 및 마이크로 컴퓨터의 동작을 정지시키는 보호회로부로 구성된 보호회로에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터에서 출력되는 +,-상 제어신호의 상태를 입력받아 오아링하는 제1내지 제3오아게이트와, 과전류 또는 과온 검출신호 입력시 고장신호를 발생하는 고장신호 발생부와, 상기 고장신호 발생부와 제1내지 제3오아게이트의 출력신호를 앤드링하여, 마이크로 컴퓨터에서 스위칭소자를 온시키기 위한 +,-상 신호가 둘다 같거나 고장신호 입력시 상기 마이크로 컴퓨터로 인터럽트신호를 발생시켜 마이크로 컴퓨터 공급하여 출력을 차단하도록 하는 앤드게이트를 포함한 것을 특징으로 하는 아이피엠(IPM) 보호회로.