턴-온/오프 손실 저감이 가능한 Current Source Gate Driver 기반 전류 주입형 Active Gate Driver 회로 = Current Injection into Active Gate Driver Circuit based on Current Source Gate Driver to Reduce Turn on/off Losses

국문 초록 (Abstract)

국 문 요 지

본 논문에서는 낮은 수준의 오버슈트를 유지하면서 턴-온/오프 스위칭 손실 저감이 가능한 SiC MOSFET용 능동 게이트 드라이버 회로와 구동방법을 제안한다. 기존의 능동 게이트 드라이버 회로의 경우 센싱 회로와 구동 회로가 복잡하고, 스위칭 과도상태에서의 전압/전류 측정이 어려울 뿐만 아니라 구동 시 제어 타이밍 오차에 의한 오동작 우려가 있다는 단점이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 이러한 단점을 해결하기 위해 Open-loop 방식의 Current Source Gate Driver(CSD)기반 전류 주입형 능동 게이트 드라이버 회로를 제안한다. 그러나 별도의 센싱 회로가 없는 Open-loop 방식의 능동 게이트 드라이버의 경우 전압/전류 오버슈트와 손실과의 균형을 찾기 위해서는 수많은 반복실험이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하기 위해 본 논문에서는 게이트 구동 전류 크기 선정 방법과 게이트 전류 주입 시점 결정을 위한 시간 모델을 제안하여, 능동 게이트 드라이버 기술 적용 시 필요한 노력과 시간을 줄이는 방법에 대해 연구한 내용을 추가 설명하고자 한다. 제안한 능동 게이트 드라이버 회로와 구동방법의 타당성을 검증하기 위해 회로 시뮬레이션과 Double Pulse Test 환경에서 모의실험을 실시하였으며, 이를 통해 제안한 방법의 턴-온/오프 스위칭 손실 저감 효과를 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

ABSTRACT

This paper proposes an active gate driving circuit and driving method suitable for SiC MOSFET, which can reduce switch losses while maintaining low levels of overshoots. The existing active door driving circuit has drawbacks such as complex sensing and driving circuits, difficulty in measuring voltage/current during switch transition states, and potential control timing errors during driving, which may lead to misoperation. Therefore, to address these drawbacks, this paper proposes a current injection active gate driver circuit based on an open Current Source Gate Driver (CSD). However, for open active gate driver programs without a separate sensing circuit, the disadvantage is that many repeated experiments are required to find a balance between voltage/current over bushing and losses. To supplement this point, this paper proposes a method for selecting the gate driving current size and a Timing model for determining the gate current injection time, to further illustrate the efforts required and methods for reducing time when applying active gate driving technology. To verify the feasibility of the proposed active gate driving circuit and driving method, simulation experiments were conducted in circuit simulation and Double Pulse Test environments to verify the effectiveness of the proposed method in reducing switching losses.

목차 (Table of Contents)

• 목차 i
• 그림 목록 ii
• 표 목록 iii
• 국문 요지 iv
• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구배경 및 필요성 1
• 1.2 연구 내용 및 논문 구성 2
• 제 2 장 AGD 회로의 동작 원리 8
• 2.1 SiC MOSFET 의 Turn-on 과정 10
• 2.2 SiC MOSFET 의 Turn-off 과정 13
• 2.3 AGD 회로의 제어 방법 15
• 제 3 장 제안한 AGD 회로 20
• 3.1 제안한 AGD 회로의 구조 20
• 3.2 제안한 AGD 회로의 제어 방법 24
• 3.3 게이트 구동 전류 크기 설정 27
• 3.4 AGD 시간 모델의 설계 방법 29
• 3.4.1 SiC MOSFET 의 기생 커패시터 31
• 3.4.2 트랜스터 특성 33
• 제 4 장 시뮤레이션 및 실험 결과 35
• 4.1 Special case:𝐼𝑐ℎ7 37
• 4.2 SiC MOSFET 의 게이트 구동 전류 크기 결정 38
• 4.3 SiC MOSFET 시간 모델의 정확도를 보장하기 위해 파라미터 선택 41
• 4.4 SiC MOSFET 의 사간 모델 검증 44
• 4.5 제안된 CSAGD 회로의 제어 효과 검증 47
• 제 5 장 결론 50
• References 51
• ABSTRACT 54