초록

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본 논문은 SiC Mosfet Gate Driver에서 Overcurrent상황 발생시 Mosfet 양단의 전압을 검출함으로써 스위칭 소자를 보호하는 Desaturation detction circuit에 대해 다룬다. IGBT와 다르게 SiC Mosfet의 경우 ohmic 영역과 saturation영역의 구분이 명확하지 않기 때문에 과전류 발생시 Mosfet 양단 전압을 검출하는데 어려움이 있다. 따라서 이를 보완하기 위하여 Mosfet drain측에 새로운 회로를 추가로 설계함으로써 이를 보완하여 효과적으로 양단전압을 검출한다.

본 논문은 SiC Mosfet Gate Driver에서 Overcurrent상황 발생시 Mosfet 양단의 전압을 검출함으로써 스위칭 소자를 보호하는 Desaturation detction circuit에 대해 다룬다. IGBT와 다르게 SiC Mosfet의 경우 ohmic 영역과 saturation영역의 구분이 명확하지 않기 때문에 과전류 발생시 Mosfet 양단 전압을 검출하는데 어려움이 있다. 따라서 이를 보완하기 위하여 Mosfet drain측에 새로운 회로를 추가로 설계함으로써 이를 보완하여 효과적으로 양단전압을 검출한다.

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• 연구 주제
• 연구 방법

문제 정의

• Si IGBT를 대체할 차세대 소자로 각광받는 SiC MOSFET의 과전류 보호 회로에 대해서 살펴보았다. 기존의 Si IGBT의 동작과 같이 Nonlinear circuit을 추가함으로써 V_desat(th)이상의 레벨에서 전류에 대해 포화하도록 하였다.
• 또한 특정 fault 상황에서 비교기에 기준전압인 V_desat(th) 전압에 Osillation이 발생 하여 V_desat(th)이 상승하는 경우 SiC Mosfet의 V_ds(on)에 Linear 특성에 따라 Si IGBT에 비해 검출시간이 더욱 많이 소요 되며 이 시간 동안 소자의 인가되는 Power가 소자의 Maximum allowable Power를 초과하는 경우 소자의 failure현상이 발생할 수 있다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위해 이 논문에서는 Nolinear block을 사용하여 Linear한 V_desat전압을 마치 Si IGBT처럼 Nonlinear하게 만들어서 즉 전류에 대한 saturation 특성을 가지게 함으로써 이를 보완하는 새로운 topology를 제안한다.

제안 방법

• Si IGBT를 대체할 차세대 소자로 각광받는 SiC MOSFET의 과전류 보호 회로에 대해서 살펴보았다. 기존의 Si IGBT의 동작과 같이 Nonlinear circuit을 추가함으로써 V_desat(th)이상의 레벨에서 전류에 대해 포화하도록 하였다.
• 전압을 선정하는 것이 쉽지 않다. 이 논문에서는 사용하는 Switch에 maximum allowable power dissipation 지점에서 V_desat(th) 전압을 선정하였다. 그림3은 Nonlinear Block을 추가 하였을 때 desaturation circuit에 block diagram이다.

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