特表 2024-536564 スイッチの短絡保護装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-04

(54)【発明の名称】スイッチの短絡保護装置

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/08 20060101AFI20240927BHJP

   H03K 17/082 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H03K17/08 C

H03K17/082

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024523447

(86)(22)【出願日】2022-10-11

(85)【翻訳文提出日】2024-04-18

(86)【国際出願番号】 KR2022015314

(87)【国際公開番号】W WO2023068627

(87)【国際公開日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】10-2021-0138622

(32)【優先日】2021-10-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0122387

(32)【優先日】2022-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515276668

【氏名又は名称】アイユーシーエフ－エイチワイユー（インダストリー－ユニバーシティ コーオペレーション ファウンデーション ハンヤン ユニバーシティ）

【氏名又は名称原語表記】ＩＵＣＦ－ＨＹＵ （ＩＮＤＵＳＴＲＹ－ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ ＨＡＮＹＡＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ）

【住所又は居所原語表記】２２２， Ｗａｎｇｓｉｍｎｉ－ｒｏ， Ｓｅｏｎｇｄｏｎｇ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ ０４７６３， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100229448

【弁理士】

【氏名又は名称】中槇 利明

(72)【発明者】

【氏名】キム，レヨン

(72)【発明者】

【氏名】ミン，ソンス

【テーマコード（参考）】

5J055

【Ｆターム（参考）】

5J055AX25

5J055AX34

5J055AX55

5J055BX16

5J055DX13

5J055DX22

5J055EY01

5J055EY10

5J055EY12

5J055EZ09

5J055EZ10

(57)【要約】

スイッチの短絡保護装置が開示される。本発明の第１実施形態による短絡保護装置は、スイッチの出力電圧を測定して、測定電圧として出力する電圧測定部と、測定電圧を、指定された帯域幅でフィルタリングして、第１電圧を出力するフィルタ部と、指定された基準電圧と第１電圧とを比較する比較部と、を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スイッチの短絡を検出してスイッチを保護する、スイッチの短絡保護装置において、
前記スイッチの出力電圧を測定して、測定電圧として出力する電圧測定部と、
前記測定電圧を、指定された帯域幅でフィルタリングして、第１電圧を出力するフィルタ部と、
指定された基準電圧と前記第１電圧とを比較する比較部と、
を備える、スイッチの短絡保護装置。

【請求項2】

前記フィルタ部は、
指定された周波数領域のみを通過させることができる帯域通過フィルタ及び、指定された帯域幅以上の成分をフィルタリングすることができるローパスフィルタのうち一つ以上を含む、請求項１に記載のスイッチの短絡保護装置。

【請求項3】

前記第１電圧と前記基準電圧との間のマージンを調整するために、前記第１電圧を既定のゲインで増幅して、第２電圧として出力する増幅部、
をさらに備え、
前記比較部は、前記第２電圧と前記基準電圧とを比較する、請求項１に記載のスイッチの短絡保護装置。

【請求項4】

前記電圧測定部は、
前記スイッチの出力端にカソードが連結されるダイオードと、
前記ダイオードのアノードに一端が連結される第１抵抗と、
前記第１抵抗の他端と所定の供給電源Ｖｇとを連結する第２抵抗と、
を含み、
前記第１抵抗の他端での電圧を、前記測定電圧として出力する、請求項３に記載のスイッチの短絡保護装置。

【請求項5】

前記フィルタ部は、
前記第１抵抗の他端に一端が連結される第３抵抗と、
前記第３抵抗の他端と所定の接地とを連結するキャパシタと、
を含み、
前記キャパシタにかかる電圧を、前記第１電圧として出力する、請求項４に記載のスイッチの短絡保護装置。

【請求項6】

前記増幅部は、
前記第３抵抗の他端を第１入力端（＋）とする増幅器と、
前記増幅器の出力端と前記増幅器の第２入力端（－）とを連結する第４抵抗と、
前記増幅器の第２入力端（－）と所定の接地とを連結する第５抵抗と、
を含み、
前記増幅器の出力端での電圧を、前記第２電圧として出力する、請求項５に記載のスイッチの短絡保護装置。

【請求項7】

前記スイッチは、電力スイッチであり、
前記出力電圧は、前記電力スイッチのドレイン電圧である、請求項１に記載のスイッチの短絡保護装置。

【請求項8】

前記電力スイッチのゲートに駆動電源を供給するゲート駆動部と、
前記比較部の出力によって前記ゲート駆動部を制御して、前記電力スイッチをターンオンまたはターンオフさせる制御部と、
をさらに備える、請求項７に記載のスイッチの短絡保護装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイッチの短絡保護装置に係り、さらに詳細には、スイッチの短絡を検出してスイッチを保護する、スイッチの短絡保護装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力素子は、電力の変換や制御を行う半導体素子であって、整流ダイオード、電力トランジスタ、トライアック（ｔｒｉａｃ）などが産業、情報、通信、交通、電力、家庭などの各分野に多様に使われている。電力素子は、代表的にＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、電力集積回路（ＩＣ）などがあり、このうち、特に高速スイッチングが可能であり、かつ駆動回路の損失の少ないＭＯＳＦＥＴが注目されている。

【0003】

ＭＯＳＦＥＴが多様なアプリケーションに応用されるためには、必ず素子の安定性が確保されねばならない。特に、ＭＯＳＦＥＴスイッチに短絡が発生すれば、数百ナノ秒内にＭＯＳＦＥＴスイッチが焼損（ｂｒｅａｋ ｄｏｗｎ）される恐れがあって、スイッチ短絡如何を速く判断することができる装置が必要である。

【0004】

図１は、従来技術による電力スイッチの短絡保護回路を示す図面である。

【0005】

図１を参考すれば、従来の電力スイッチ１２０の短絡保護回路１００は、電圧測定部１３０で電力スイッチ１２０のドレイン電圧を測定して、キャパシタ１４０を介して測定電圧Ｖｓを出力する。そして、比較部１５０は、測定電圧Ｖｓと既定の基準電圧Ｖ＊とを比べて、測定電圧Ｖｓが基準電圧Ｖ＊以上になれば、比較部１５０は、電力スイッチ１２０が短絡されたと判断する。

【0006】

従来技術による電力スイッチ１２０の短絡保護回路１００は、電力スイッチ１２０のドレイン電圧を測定するため、電力スイッチ１２０のスイッチング動作で発生する、ドレイン電圧の変動によるノイズに弱い。

【0007】

これらのノイズは、電圧測定部１３０で測定した測定電圧Ｖｓに加えられて、電力スイッチ１２０が正常動作中であるにもかかわらず、測定電圧Ｖｓを基準電圧Ｖ＊より大きくすることができて、短絡保護回路１００の誤動作を引き起こす。

【0008】

このような誤動作を低減させるために、キャパシタ１４０のサイズを増大させて測定電圧Ｖｓの増加する速度を緩めて、電力スイッチ１２０のスイッチング過渡状態で発生するノイズの影響を低める方案を考えられる。しかし、このような方法は、電力スイッチ１２０が短絡された時にも測定電圧Ｖｓの増加する速度が遅くなり、これは、短絡保護速度が遅くなるということを意味するところ、電力スイッチ１２０の焼損をもたらす。

【0009】

よって、従来技術による短絡保護回路１００では、ノイズへの耐性と短絡保護速度の性能とは、相反関係（ｔｒａｄｅ ｏｆｆ）であって、いずれも満たすことは困難であるという問題点がある。

【0010】

また、従来技術の電圧測定部１３０の出力である測定電圧Ｖｓは、電力スイッチ１２０のドレイン電圧に依存するため、電力スイッチ１２０のドレイン電圧が小さすぎる場合、測定電圧Ｖｓも小さい値を形成することがある。この場合、短絡を判断するために、比較部１５０の基準電圧Ｖ＊も不可避に小さい値に設定されねばならず、これは、基準電圧Ｖ＊と測定電圧Ｖｓとの間のマージンを縮めて、短絡保護回路１００が外部ノイズに弱くなるという問題点がある。

【0011】

本発明の背景になる技術部分に記載している事項は、発明の背景を理解するためのものであり、当業者には既知の従来技術であると断定されてはならない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は、スイッチに短絡が発生した場合、速く上昇するドレイン電圧を、測定電圧と感知して、速くスイッチをターンオフさせることによって、スイッチの焼損（ｂｒｅａｋ ｄｏｗｎ）を防止することができるスイッチの短絡保護装置を提供しようとする。

【0013】

また、測定電圧に含まれている高周波数ノイズを減衰させて、ノイズに対する耐性を高めることができる、スイッチの短絡保護装置を提供しようとする。

【0014】

また、ドレイン電圧が小さい値を形成する場合、指定されたゲインで増幅させ、基準電圧も十分に大きい値に設定して、マージンを十分に維持することができるスイッチの短絡保護装置を提供しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の一側面によれば、スイッチの出力電圧を測定して、測定電圧として出力する電圧測定部と、前記測定電圧を、指定された帯域幅でフィルタリングして、第１電圧を出力するフィルタ部と、指定された基準電圧と前記第１電圧とを比較する比較部と、を備える、スイッチの短絡保護装置が提供される。

【0016】

実施形態によって、前記フィルタ部は、指定された周波数領域のみを通過させることができる帯域通過フィルタ（ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）及び、指定された帯域幅以上の成分をフィルタリングすることができるローパスフィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）のうち一つ以上を含む。

【0017】

実施形態によって、前記第１電圧と前記基準電圧との間のマージンを調整するために、前記第１電圧を既定のゲインで増幅して、第２電圧として出力する増幅部をさらに備えるが、前記比較部は、前記第２電圧と前記基準電圧とを比較する。

【0018】

実施形態によって、前記電圧測定部は、前記スイッチの出力端にカソードが連結されるダイオードと、前記ダイオードのアノードに一端が連結される第１抵抗と、前記第１抵抗の他端と所定の供給電源Ｖｇとを連結する第２抵抗と、を含むが、前記第１抵抗の他端での電圧を、前記測定電圧として出力する。

【0019】

実施形態によって、前記フィルタ部は、前記第１抵抗の他端に一端が連結される第３抵抗と、前記第３抵抗の他端と所定の接地（ｇｒｏｕｎｄ）とを連結するキャパシタと、を含むが、前記キャパシタにかかる電圧を、前記第１電圧として出力する。

【0020】

実施形態によって、前記増幅部は、前記第３抵抗の他端を第１入力端（＋）とする増幅器と、前記増幅器の出力端と前記増幅器の第２入力端（－）とを連結する第４抵抗と、前記増幅器の第２入力端（－）と所定の接地とを連結する第５抵抗と、を含むが、前記増幅器の出力端での電圧を、前記第２電圧として出力する。

【0021】

実施形態によって、前記スイッチは、電力スイッチであり、前記出力電圧は、前記電力スイッチのドレイン電圧である。

【0022】

実施形態によって、前記電力スイッチのゲートに駆動電源を供給するゲート駆動部と、前記比較部の出力によって前記ゲート駆動部を制御して、前記電力スイッチをターンオンまたはターンオフさせる制御部と、をさらに備える。

【発明の効果】

【0023】

本発明の実施形態によるスイッチの短絡保護装置は、スイッチに短絡が発生した場合、速く上昇するドレイン電圧を、測定電圧と感知して、速くスイッチをターンオフさせることによって、スイッチの焼損（ｂｒｅａｋ ｄｏｗｎ）を防止することができるという長所がある。

【0024】

また、本発明の実施形態によるスイッチの短絡保護装置は、測定電圧に含まれている高周波数ノイズを減衰させて、ノイズに対する耐性を高めることができるという長所がある。

【0025】

また、本発明の実施形態によるスイッチの短絡保護装置は、ドレイン電圧が小さい値を形成する場合、指定されたゲインで増幅させて、基準電圧も十分に大きい値と設定して、マージンを十分に維持することができるという長所がある。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】従来技術による電力スイッチの短絡保護回路の例示図である。

【図2】本発明の第１実施形態による短絡保護装置を例示する図面である。

【図3】本発明の第１実施形態による短絡保護装置を例示する回路図である。

【図4】従来技術による短絡保護回路と、本発明の第１実施形態による短絡保護装置のシミュレーション結果である。

【図5】本発明の第２実施形態による短絡保護装置を例示する図面である。

【図6】従来技術による短絡保護回路と、本発明の第２実施形態による短絡保護装置のシミュレーション結果である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明は、多様な変換を加えることができ、かつ様々な実施形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細な説明で詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態によって限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変換、均等物ないし代替物を含むと理解されねばならない。

【0028】

本発明を説明するに際して、関連する公知技術についての具体的な説明が本発明の趣旨を不要に不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、本発明の説明過程で用いられる数字（例えば、第１、第２など）は、一つの構成要素を他の構成要素から区分するための識別記号に過ぎない。

【0029】

また、明細書の全般にわたって、一構成要素が他の構成要素と「連結される」か、または「接続する」などと言及された時には、前記一構成要素が前記他の構成要素と直接連結されるか、または直接接続することもあるが、特に逆の記載が存在しない以上、中間にさらに他の構成要素を介して連結されるか、または接続することもあると理解されねばならない。

【0030】

また、明細書の全般にわたって、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは、特に逆の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。また、明細書に記載の「…部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、一つ以上のハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合で具現されうるということを意味する。

【0031】

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0032】

図２は、本発明の第１実施形態によるスイッチの短絡保護装置（以下、「短絡保護装置」と称する）を例示する図面である。

【0033】

図２を参考すれば、本発明の第１実施形態による短絡保護装置２００は、電圧測定部２３０、フィルタ部２４０、増幅部２５０、及び比較部２６０を備える。

【0034】

以下、本発明を説明するに際して、スイッチ２２０は、ＭＯＳＦＥＴを用いた電力スイッチとして例示して説明するが、本発明が適用されうるスイッチは、これに限定されるものではない。例えば、スイッチは、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ
ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、電力集積回路（ＩＣ）などを用いた多様なスイッチである。

【0035】

駆動部２１０は、スイッチ２２０に電力を供給する構成である。例えば、スイッチ２２０が、ＭＯＳＦＥＴである場合、駆動部２１０は、スイッチ２２０のゲート電力を提供することができ、ゲートに電力を供給されたＭＯＳＦＥＴは導通されて、スイッチ２２０がターンオンされる。駆動部２１０は、スイッチ２２０がターンオン／ターンオフされるように、多様に備えられる。

【0036】

本発明の第１実施形態による電圧測定部２３０は、スイッチ２２０の出力電圧を測定して、測定電圧Ｖｓとして出力する。

【0037】

例えば、スイッチ２２０が、ＭＯＳＦＥＴで具現された電力スイッチである場合、駆動部２１０が、所定の電力を、スイッチ２２０であるＭＯＳＦＥＴのゲートに提供すれば、スイッチ２２０が導通されて、スイッチ２２０に電流が流れるようになり、スイッチ２２０の内部抵抗（導通抵抗）によって、スイッチ２２０に電圧が印加される。電圧測定部２３０は、スイッチ２２０のドレイン電圧を測定して、測定電圧Ｖｓとして出力する。

【0038】

本発明の第１実施形態によるフィルタ部２４０は、測定電圧Ｖｓを入力されて、指定された帯域幅でフィルタリングして、第１電圧Ｖ１として出力する。

【0039】

スイッチ２２０に短絡が発生すれば、数百ナノ秒内にスイッチ２２０が焼損されるところ、本発明の実施形態による短絡保護装置２００は、スイッチ２２０の短絡如何を速く判断せねばならない。

【0040】

このために、フィルタ部２４０は、スイッチ２２０の短絡時に速く増加する測定電圧Ｖｓを通過させ、それと同時に、スイッチングの動作時に発生する高周波数のノイズをフィルタリングする帯域幅を有することができる。

【0041】

例えば、フィルタ部２４０は、指定された周波数領域のみを通過させることができる帯域通過フィルタ、または低い周波数成分のみを通過させるローパスフィルタである。

【0042】

例えば、フィルタ部２４０は、１次ＲＣローパスフィルタ、２次ＲＣローパスフィルタ、２次ＲＬＣローパスフィルタ、２次ＲＣ帯域通過フィルタなどの受動フィルタと、増幅器が内蔵された１次ＲＣ能動ローパスフィルタ、サレンキー型フィルタ（Ｓａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ ｆｉｌｔｅｒ）などの能動フィルタのうち一つ以上を含む。

【0043】

本発明の第１実施形態によれば、スイッチ２２０のスイッチング動作時に発生するドレイン電圧の変動によって、測定電圧Ｖｓに含まれている高周波数ノイズは、フィルタ部２４０によって減衰されて、スイッチ２２０の正常動作中の短絡保護装置２００の誤動作を防止することができる。

【0044】

本発明の第１実施形態による増幅部２５０は、第１電圧Ｖ１を既定の増幅比（以下、「ゲイン」と称する）で増幅して、第２電圧Ｖ２に出力することができる。

【0045】

増幅部２５０は、フィルタ部２４０と類似して、スイッチ２２０の短絡時に速く増加する測定電圧Ｖｓを通過させられるほどの、十分な帯域幅を有することができる。よって、本発明の実施形態による短絡保護装置２００は、スイッチ２２０に短絡が発生する時に速く増加する測定電圧Ｖｓを認知して、スイッチ２２０に短絡が発生したことを認知することができるところ、速かにスイッチ２２０を保護することができるという長所がある。

【0046】

例えば、増幅部２５０は、増幅器（例えば、ＯＰ－ＡＭＰ）を活用した反転／非反転増幅器などの、本発明の出願時に公知された多様な増幅器のうち、いずれか一つである。

【0047】

例えば、スイッチ２２０の特性によって、増幅部２５０は、ゲインが１である電圧フォロワ（ｖｏｌｔａｇｅ ｆｏｌｌｏｗｅｒ）として使われうる。

【0048】

増幅部２５０は、前述したように、第１電圧Ｖ１を、既定のゲインで増幅して第２電圧Ｖ２として出力することで、第２電圧Ｖ２と基準電圧Ｖ＊との間のマージンを調整することができるという長所がある。

【0049】

以下、詳細に説明する。

【0050】

短絡保護装置２００は、スイッチ２２０自体のノイズ及び／または外部的要因によるノイズによる短絡の誤認検出を防止するために、測定電圧Ｖｓと基準電圧Ｖ＊との間のマージンを、一定レベルまたはそれ以上に維持する必要がある。

【0051】

図１に例示された従来技術の短絡保護回路１００によれば、スイッチ（図１の１２０）のドレイン電圧が小さい値を有する状況である場合、基準電圧Ｖ＊も、不可避に小さい値に設定され、その結果、測定電圧Ｖｓと基準電圧Ｖ＊との間のマージンが小さくなる。この場合、小さなノイズでも測定電圧Ｖｓが基準電圧Ｖ＊以上になって、スイッチ（図１の１２０）が正常作動中であるにもかかわらず、短絡保護回路（図１の１００）が、スイッチ１２０が短絡されたと誤認する恐れがある。

【0052】

本発明の第１実施形態による増幅部２５０は、フィルタ部２４０の出力である第１電圧Ｖ１を、指定されたゲインで増幅させて、第２電圧Ｖ２として出力することで、スイッチ２２０のドレイン電圧が小さい値を有する状況でも、比較部２６０の入力電圧である第２電圧Ｖ２が、相対的にさらに大きい電圧を形成するようにする。この場合、結果的に、第２電圧Ｖ２と基準電圧Ｖ＊との間のマージンが増加するところ、本発明の第１実施形態による短絡保護装置２００は、外部ノイズに対するさらに高い耐性を有することができるという長所がある。

【0053】

本発明の第１実施形態による比較部２６０は、第２電圧Ｖ２と基準電圧Ｖ＊とを比較する。ここで、第２電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ＊より小さい時に比較部２６０が出力する値と、第２電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ＊以上である時に比較部２６０が出力する値とは、相異なるように設定される。これにより、短絡保護装置２００は、比較部２６０の出力値を通じて、スイッチ２２０が短絡されたかどうかを判断することができる。

【0054】

駆動部２１０は、電力スイッチに駆動電源を供給して、スイッチをターンオン／ターンオフさせることができ、これは、本発明の出願時に公知された多様な構成のうち一つである。

【0055】

また、本発明の第１実施形態による短絡保護装置２００は、比較部２６０の出力によって駆動部２１０を制御して、結果的に、スイッチ２２０をターンオンまたはターンオフさせる制御部（図示せず）を備える。ここで、制御部（図示せず）が、ソフトウェアモジュールとして前述した構成のうちいずれか一つに統合されて具現されるか、ハードウェア的に独立して別途の構成で具現され、本発明が適用される環境によって、多様な方法で備えられる。

【0056】

よって、本発明の第１実施形態による短絡保護装置２００は、スイッチ２２０に短絡が発生した場合、１）速く上昇するドレイン電圧を、測定電圧Ｖｓと感知して、速くスイッチをターンオフさせることで、スイッチ２２０の焼損を防止することができ、２）測定電圧Ｖｓに含まれている高周波数ノイズを減衰させて、ノイズに対する耐性を高めることができ、３）ドレイン電圧が小さい値を形成する場合、指定されたゲインで増幅させ、基準電圧Ｖ＊も十分に大きい値と設定して、マージンを十分に維持することができるという長所がある。

【0057】

これまで図２を参考して、本発明の第１実施形態による短絡保護装置２００の各構成とその機能を説明した。しかし、図２に例示された構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明が適用される環境によって、短絡保護装置２００に含まれる構成の名称に構わずに、その実施する機能がさらに細分化されて、さらに多い構成で具現されるか、その実施する機能が組み合わせられて少数の構成で具現されうるということは、本発明の技術的思想に照らして当業者に明らかであろう。

【0058】

図３は、本発明の第１実施形態による短絡保護装置を例示する回路図である。

【0059】

図３を参考すれば、本発明の第１実施形態による短絡保護装置２００が含む電圧測定部２３０、フィルタ部２４０、増幅部２５０及び比較部２６０は、前記図２を参考して説明したところと等しいため、重なる説明は省略し、各構成に具現されうる回路の一実施形態について説明する。

【0060】

例えば、電圧測定部２３０は、スイッチ２２０の出力端にカソードが連結されるダイオード２３２、ダイオード２３２のアノードに一端が連結される第１抵抗２３４、及び第１抵抗２３４の他端と所定の供給電源Ｖｇとを連結する第２抵抗２３６を含む。ここで、電圧測定部２３０は、第１抵抗２３４の他端での電圧を、測定電圧Ｖｓに出力する。

【0061】

例えば、測定電圧Ｖｓは、下記の数式１を用いて算出される。

【0062】

【数1】

ここで、Ｖｓは、測定電圧であり、Ｖｇは、所定の供給電圧であり、Ｖｄｓは、スイッチ２２０のドレイン・ソース間の電圧であり、Ｖｄ＿ｆは、ダイオード２３２における順方向の電圧降下値であり、Ｒ１は、第１抵抗２３４の抵抗値であり、Ｒ２は、第２抵抗２３６の抵抗値である。

【0063】

前述した数式１は、一実施形態に過ぎず、本発明が適用される環境によって測定電圧Ｖｓを算出する方法は、多様に指定されうるということは、本発明の技術的思想に照らして当業者に明らかであろう。

【0064】

フィルタ部２４０は、例えば、第１抵抗２３４の他端に一端が連結される第３抵抗２４２と、第３抵抗２４２の他端と所定の接地とを連結するキャパシタ２４４とを含むことができ、キャパシタ２４４にかかる電圧を、第１電圧Ｖ１として出力することができる。図３に例示されたフィルタ部２４０は、１次ＲＣローパスフィルタと例示したが、本発明の出願時に公知された多様な受動フィルタ及び能動フィルタのうち一つ以上を含むことができるということは、本発明の技術的思想に照らして当業者に明らかであろう。

【0065】

増幅部２５０は、例えば、第３抵抗２４２の他端を第１入力端（＋）とする増幅器２５２、増幅器２５２の出力端と第２入力端（－）とを連結する第４抵抗２５６、及び増幅器２５２の第２入力端（－）と所定の接地（ｇｒｏｕｎｄ）とを連結する第５抵抗２５４を含むことができ、増幅器２５２の出力端での電圧を、第２電圧Ｖ２として出力することができる。図３に例示された増幅部２５０は、非反転増幅器と例示したが、本発明の出願時に公知された、多様な反転／非反転増幅器を含むことができるということは、本発明の技術的思想に照らして当業者に明らかであろう。

【0066】

図４は、従来技術による短絡保護回路と、本発明の第１実施形態による短絡保護装置のシミュレーション結果である。

【0067】

図１、図３及び図４を参考すれば、駆動部１１０及び２１０によって所定の電圧が提供（図４の４１０参照）されて、スイッチ１２０及び２２０がターンオンされれば、ドレイン・ソース電圧であるＶｄｓが減少する（図４の４３０参照）。

【0068】

ここで、特に、スイッチ１２０及び２２０が高速でスイッチングする場合、Ｖｄｓは急激に減速し、この時、Ｖｄｓでアンダーシュート（ｕｎｄｅｒｓｈｏｏｔ）及び／またはリンギング（ｒｉｎｇｉｎｇ）が発生する（図４の４３２参照）。

【0069】

図１に例示した、従来技術による短絡保護回路１００では、Ｖｄｓのリンギングによる電流がキャパシタ（図１の１４０）に流れるようになって、スイッチ１２０が短絡状態ではないにもかかわらず、測定電圧Ｖｓが基準電圧Ｖ＊を超過する（図４の４４２参照）。結果的に、従来技術による短絡保護回路１００では、スイッチ１２０が正常作動中であるにもかかわらず、スイッチ１２０が短絡されたと判断する誤作動が発生する。

【0070】

しかし、本発明の第１実施形態による短絡保護装置２００のシミュレーション結果（図４の４５０を参照）を参考すれば、従来技術の測定電圧Ｖｓ（図４の４４０を参照）に比べて、第２電圧Ｖ２（図４の４５０を参照）はほとんど影響されず、ノイズに強い耐性を有するということが分かる。

【0071】

また、増幅部２５０が備えられて、比較部２６０に入力される電圧（さらに詳細には、従来技術では、測定電圧Ｖｓ、第１実施形態では、第２電圧Ｖ２）と基準電圧Ｖ＊との間のマージンが、従来技術の０．９Ｖに比べて、第１実施形態では１．４Ｖに増加して、外部ノイズに対する耐性が向上したということが分かる。

【0072】

図５は、本発明の第２実施形態による短絡保護装置を例示する図面である。

【0073】

図５を参考すれば、前記図２を参考して説明した、本発明の第１実施形態による短絡保護装置２００で、本発明が適用される環境によって増幅部２５０が省略された実施形態である。

【0074】

例えば、前述したように、フィルタ部２４０が、増幅器が内蔵された１次ＲＣ能動ローパスフィルタ、サレンキー型フィルタなどの能動フィルタのうち一つ以上を含む場合、その出力が、指定されたゲインで増幅されるため、図２に例示した増幅部２５０が省略される。

【0075】

例えば、スイッチ２２０のドレイン電圧が十分に大きい値を有する場合、基準電圧Ｖ＊も十分に大きい値に設定されることができ、この場合、比較部２６０に入力される第１電圧Ｖ１と基準電圧Ｖ＊との間のマージンも一定に維持されることができるところ、この場合、増幅部２５０が省略される。

【0076】

その他に、本発明が適用される環境による多様な目的（例えば、相対的にさらに小さなサイズで、低コストで、短い製作時間で具現される必要など）に起因して、増幅部２５０が省略されうるということは、本発明の技術的思想に照らして当業者に明らかであろう。

【0077】

図５を参考して説明すれば、比較部２６０が第１電圧Ｖ１と基準電圧Ｖ＊とを比較すること以外には、図２を参考して説明したところと等しいため、重なる説明は省略する。

【0078】

また、本発明の第２実施形態による短絡保護装置５００の回路は、例えば、図３に例示した回路で増幅部２５０を省略したものと例示することができ、これについての説明は、前記図３で詳しく説明したため、これについての重なる説明は省略する。

【0079】

図６は、従来技術による短絡保護回路と、本発明の第２実施形態による短絡保護装置のシミュレーション結果である。

【0080】

図１、図４、図５及び図６を参考すれば、従来技術による短絡保護回路１００では、スイッチ１２０のドレイン・ソース間の電圧であるＶｄｓのリンギングに起因して、短絡保護回路１００が誤作動するということは、前記図４を参考して説明したところと等しいため、これについての重なる説明は省略する。

【0081】

本発明の第２実施形態による短絡保護装置５００でも、図６の識別番号６５０に例示したように、フィルタ部２４０が、高周波数のノイズを除去して出力した第１電圧Ｖ１は、スイッチ２２０のドレイン・ソース間の電圧である、Ｖｄｓのリンギングにあまり影響されず、向上したノイズ耐性を示すということが分かる。

【0082】

以上、本発明の実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更できるということを容易に理解できるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】