KR0169391B1 - 급속 충전회로 - Google Patents

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KR0169391B1 KR1019950009775A KR19950009775A KR0169391B1 KR 0169391 B1 KR0169391 B1 KR 0169391B1 KR 1019950009775 A KR1019950009775 A KR 1019950009775A KR 19950009775 A KR19950009775 A KR 19950009775A KR 0169391 B1 KR0169391 B1 KR 0169391B1
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김광호
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    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
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    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/023—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
    • H03K3/0233—Bistable circuits
    • H03K3/02337—Bistables with hysteresis, e.g. Schmitt trigger

Abstract

이 발명은 오실레이터(Oscillator) 회로 등의 충전 및 방전동작이 요구되는 회로에 부가되어 초기 충전시간을 단축시키는 급속 충전회로(Quick Charging Circuit)에 관한 것으로서, 전원(VCC)의 전압을 분배하여 제공하는 기준전압 발생부(1)와; 전원(VCC)의 전압에 의해 충전동작을 수행하며, 외부에 충전전압을 제공하는 충전부(2)와; 상기 기준전압 발생부(1)의 출력전압이 상기 충전부(2)의 충전전압과 자체 문턱전압의 합보다 클경우 턴온되어 상기 충전부(2)에 전원(VCC)의 전압을 직접 공급하는 충전전압 공급부(3)로 구성되어, 초기 충전동작시의 충전력을 강화시켜 초기 충전시간을 단축시킬 수 있는 급속 충전회로에 관한 것이다.

Description

급속 충전회로
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 급속 충전회로의 상세 회로도이고,
제2도는 이 발명에 따른 급속 충전회로가 적용된 오실레이터 회로의 상세 회로도이고,
제3도는 상기 제2도에 도시된 회로의 동작 파형도이고,
제4도는 종래의 일반적인 오실레이터 회로의 상세 회로도이고,
제5도는 상기 제4도에 도시된 회로의 동작 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기준전압 발생부 2 : 충전부
3 : 충전전압 공급부 4 : 슈미트 트리거 회로
5 : 방전부
이 발명은 급속 충전회로(Quick charging circuit)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 오실레이터 회로등의 충전 및 방전동작이 요구되는 회로에 부가되어 초기 충전시간을 단축시키는 급속 충전회로에 관한 것이다.
예를 들어, 커패시터(capacitor)를 구비하며, 커패시터의 충전 및 방전동작에 연관되어 동작하는 회로에 있어서, 회로동작의 초기에 상기 커패시터를 사용하고자 하는 특정레벨까지 충전시키는 동작이 요구된다.
이 발명은 상기 커패시터가 회로동작의 초기에 특정레벨까지 충전되는 시간, 즉 초기충전시간을 단축시킬 수 있는 회로에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 일반적인 초기 충전회로를 구비한 오실레이터 회로를 설명한다. 참고로, 상기 종래의 기술로 제시된 오실레이터 회로에 대한 설명은 BIPOLAR AND MOS ANALOG INTEGRATED CIRCUIT(page 557)에 개시되어 있다.
제4도는 종래의 일반적인 오실레이터 회로에 상세 회로도이고,
제5도는 상기 제4도에 도시된 회로의 동작 파형도이다.
제4도를 참조하면, 종래의 일반적인 오실레이터 회로는 저항(R1, R2), 커패시터(C1), 스위칭 소자(S) 및 슈미트 트리거 회로(S)로 구성된다.
각 소자의 연결관계를 살펴보면, 전원(VCC)이 인가된 저항(R1) 및 커패시터(C1)가 직렬로 연결되고, 상기 저항(R1)과 커패시터(C1)과 커패시터(C1)의 중간접점은 슈미트 트리거 회로(4)의 입력단에 연결되며, 상기 중간접점과 슈미트 트리거 회로(4)의 입력단 중간에 저항(R2) 및 스위칭 소자(S)가 직렬로 연결되며, 상기 스위칭 소자(S)의 다른 단자는 슈미트 트리거 회로(4)의 출력단에 연결된다. 상기 슈미트 트리거 회로(4)는 비반전 슈미트 트리거링(Schmitt triggering)동작을 수행한다.
제5도를 참조하여 일반적인 오실레이터 회로의 동작을 설명한다.
전원(VCC)이 인가되어 회로의 동작이 시작되면, 스위칭 소자(S)는 무접점상태로 되고, 저항(R1)을 통해 흐르는 전류(I1)에 의해 커패시터(C1)가 충전된다. 제5도에 도시된 전압(VO1)은 커패시터(C1) 및 저항(R1)의 중간접점에서의 전압이고, 전압(VO2)은 슈미트 트리거 회로(4)의 출력단에서의 전압이다.
커패시터(C1)의 충전에 의해 전압(VO1)은 상승하게 되고 제1레벨(VA)을 거쳐 제2레벨(VB)에 도달할때 까지 커패시터(C1)는 충전된다. 또한, 슈미트 트리거 회로(4)의 출력전압(VO2)은 입력전압이 상승중이기 때문에 로우레벨이다.
전압(VO1)이 제2레벨(VB)에 도달하면, 슈미트 트리거 회로(4)의 출력전압(VO2)은 하이레벨로 변화되고, 상기 하이레벨의 슈미트 트리거 회로(4)의 출력전압(VO2)에 의해 스위칭 소자(S)는 구동된다. 즉, 스위칭 소자(S)의 접점이 저항(R2)과 연결된다.
이에 따라, 저항(R2)과 커패시터(C1)에 의해 폐루프(closed loop)가 형성되고, 상기 페루프에 의해 커패시터(C1)는 방전동작을 수행한다. 방전시의 시상수(time constant)는 (R1 ∥R2)C1이다.
상기 방전동작에 의해 전압(VO1)이 감소하여 제1레벨(VA)에 도달하면, 슈미트 트리거 회로(4)의 출력전압(VO2)은 로우레벨로 변화한다. 상기 로우레벨의 슈미트 트리거 회로(4) 출력전압(VO2)에 의해 스위칭 소자(S)가 구동되며, 상기 스위칭 소자(S)는 무접점상태로 된다. 이에 따라, 폐루프가 제거되어 커패시터(C1)는 다시 충전동작을 수행한다.
위와 같은 일반적인 오실레이터 회로의 동작에서, 초기 충전동작시 커패시터(C1) 전류(I1)이 제1레벨(VA)에 도달하는 시간의 단축이 요구된다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 이 발명은 충전 및 방전동작을 수행하는 회로에 부가되어 초기 충전시간을 단축할 수 있는 급속 충전회로를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명은,
전원의 전압을 분배하여 제공하는 기준전압 발생부와; 전원의 전압에 의해 충전동작을 수행하며, 외부에 충전전압을 제공하는 충전부와;
상기 기준전압 발생부의 출력전압이 상기 충전부의 충전전압과 자체 문턱전압의 합보다 클경우 턴온되어 상기 충전부에 전원의 전압을 직접 공급하는 충전전압 공급부로 이루어진다.
상기 기준전압 발생부는 직렬 연결된 두 저항으로 구성되며, 하부의 저항에 인가된 전압은 상기 충전전압 공급부에 제공된다.
상기 충전부는 직렬 연결된 저항 및 커패시터로 구성되며, 외부에서 인가되는 전원의 전압에 의해 커패시터가 충전된다.
상기 충전전압 공급부는 트랜지스터로 구성되며, 베이스단은 상기 기준전압 발생부의 두 저항 사이의 접점에 연결되고, 컬렉터단에는 외부의 전원이 연결되며, 에미터단에는 상기 충전부의 저항 및 커패시터 사이의 접점이 연결된다.
상기 트랜지스터는 충전부의 커패시터의 양단전압과 트랜지스터의 문턴전압의 합이 상기 기준전압 발생부의 하부 저항에 인가되는 전압보다 작을 경우에만 턴온된다.
즉, 커패시터의 양단전압이 일정레벨 이하일 경우에만 상기 트랜지스터가 턴온되며, 상기 트랜지스터가 턴온되는 동작점은 기준전압 발생부의 두 저항의 저항값의 비를 조절하여 변경할 수 있다.
이 발명에 따르면, 상기 기준전압 발생부의 저항값의 비는 충전부의 커패시터 전압이 제1레벨 이하일 경우에만 상기 충전전압 공급부의 트랜지스터가 턴온되도록 결정된다.
상기 제1레벨은 이 발명에 따른 충전회로를 구비한 회로에서 요구되는 최저동작전압의 레벨이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 급속 충전회로의 상세 회로도이고,
제2도는 이 발명에 따른 급속 충전회로가 적용된 오실레이터 회로의 상세 회로도이고,
제3도는 상기 제2도에 도시된 회로의 동작 파형도이다.
제1도을 참조하면, 이 발명의 실시예에 따른 급속 충전회로는 직렬 연결된 두저항(R3, R4); 직력 연결된 저항(R1) 및 커패시터(C1)와; 베이스단은 상기 두 저항(R3, R4)의 중간접점에 연결되고 에미터단은 상기 저항(R1) 및 커패시터(C1)의 중간접점에 연결된 트랜지스터(Q)로 구성된다. 저항(R3), 트랜지스터(Q)의 컬렉터단, 저항(R1)에는 전원(VCC)이 연결되어 있다.
상기와 같이 구성된 이 발명의 실시예에 따른 급속 충전회로의 동작을 설명한다.
전원(VCC)이 인가되어 동작이 시작되면, 저항(R1)에 인가되는 전원(VCC)의 전압에 의해 커패시터(C1)가 충전된다. 또한, 전원(VCC)의 전압은 두 저항(R3, R4)에 인가되어 저항값의 비에 따라 전원(VCC)의 전압이 분배된다.
상기 저항(R4)에 의해 분배된 전압은 트랜지스터(Q)의 베이스단에 공급되는데, 상기 저항(R4)에 의해 분배된 전압이 트랜지스터(Q) 고유의 문턱전압(threshold voltage)과 커패시터(C1)에 충전된 전압의 합보다 크면 트랜지스터(Q)가 턴온된다.
상기 트랜지스터(Q)의 턴온동작에 의해 전원(VCC)의 전압은 커패시터(C1)에 직접 인가되며, 이로 인해 커패시터(C1)의 충전시간은 단축될 수 있다.
이 때, 커패시터(C1)의 충전전압은 외부의 부가된 회로에 제공되는데, 외부회로에서는 커패시터(C1) 충전전압 중 일정레벨(이하, '최저 동작전압 레벨'이라 한다.)이상의 구간이 사용된다.
이 발명의 실시예에 따른 급속 충전회로의 목적은 상기 커패시터(C1) 충전전압이 되도록 빨리 최저 동작전압 레벨에 도달하도록 하는데 있으며, 커패시터(C1) 충전전압이 최저 동작전압 레벨을 초과한 경우에는 급속충전이 요구되지 않으므로 트랜지스터(Q)가 턴오프 되도록 해야 한다.
위 조건을 만족시키기 위해서, 두 저항(R3, R4)의 저항비는 저항(R4)에 의해 분배되는 전압이 상기 최저 동작전압 레벨과 일치하도록 세팅된다.
다음으로, 제2도 및 제3도를 참조하여 이 발명의 실시예에 따른 급속 충전회로가 적용된 오실레이터 회로를 설명한다.
제2도를 참조하면, 오실레이터 회로는 급속 충전회로의 저항(R1)과 커패시터(C1) 사이의 접점에 슈미트 트리거(4)의 입력단이 연결되고, 상기 슈미트 트리거(4)의 입력단과 커패시터(C1) 사이에 저항(R1)과 스위칭 소자(S)가 직렬로 연결되며, 상기 스위칭 소자(S)의 한 단자는 상기 슈미트 트리거(4)의 출력단과 연결되는 구조로 이루어진다.
급속 충전회로의 동작 및 구성에 대한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략한다.
제3도의 전압(VO1)은 커패시터(C1)의 충전전압으로서 슈미트 트리거(4)의 입력단에 제공되는 것이고, 전압(VO2)은 슈미트 트리거의 출력단 전압으로서 스위칭 소자(S)에 제공된다. 제1레벨(VA)은 위에서 설명한 최저 동작전압 레벨이다.
제2도 및 제3도를 참조하면, 스위칭 소자(S)는 무접점 상태이며, 슈미트 트리거(4)는 커패시터(C1) 충전전압에 대해 비반전 슈리트 트리거링 동작을 수행한다.
즉, 전압(VO1)이 최저 동작전압 레벨인 제1레벨(VA)을 거쳐 제2레벨(VB)로 상승중일 경우에는 슈미트 트리거(4)의 출력전압(VO2)은 로우레벨을 유지한다. 전압(VO1)이 제2레벨(VB)에 도달하면, 슈미트 트리거(4)의 출력전압(VO2)은 하이레벨로 변화한다.
이 때, 슈미트 트리거(4)의 하이레벨로 된 출력전압(VO2)에 의해 스위칭 소자(S)가 구동되어 스위칭 소자(S)의 접점은 저항(R1)으로 연결된다.
이로 인해, 커패시터(C1)와 저항(R2)에 의해 폐루프가 형성되며, 상기 폐루프를 통해 커패시터(C1)의 충전전압은 방전된다. 커패시터(C1)가 방전되는 동안 슈미트 트리거(4)의 출력전압(VO2)은 하이레벨을 유지한다.
상기 커패시터(C1)의 방전에 의해 전압(VOL1)이 제1레벨(VA)로 떨어지면 슈미트 트리거(4)의 출력전압(VO1)은 로우레벨로 변화하며, 스위칭 소자(S)가 턴오프되어 무접점 상태로 된다. 상기 스위칭 소자(S)는 트랜지스터 및 이와 유사한 소자로 구현될 수 있다.
스위칭 소자(S)의 무접점 상태에 의해 커패시터(C1) 및 저항(R2)으로 형성된 폐루프는 제거되고, 커패시터(C1)는 다시 충전동작을 수행한다.
상기 오실레이터 회로에 대해 다시 한번 언급하면, 급속 충전회로의 저항(R4)에 인가되는 전압은 제1레벨(VA)이 되도록 두 저항(R3, R4)의 저항값의 비가 결정된다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 오실레이터 회로 등에 부가적으로 연결되어 초기 충전동작시에만 충전력을 강화시켜 초기 충전시간을 단축시킬 수 있는 급속 충전회로를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 전원 전압을 분배하여 제공하는 기준전압 발생부와; 전원 전압이 제1경로를 통해 충전되며, 외부에 충전전압을 제공하는 충전부와; 상기 기준전압 발생부의 출력전압이 상기 충전부의 충전전압과 제1전압의 합보다 클 경우 제2경로를 통하여 상기 충전부에 전원전압이 공급되는 충전전압 공급부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 급속 충전회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준전압 발생부는 전원(VCC)에 직렬로 연결된 두 저항(R3, R4)으로 구성되며, 상기 두 저항(R3, R4)의 저항값의 비는 저항(R4)에 인가되는 전압이 최저 동작전압 레벨(VA)이 되도록 세팅됨을 특징으로 하는 급속 충전회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기한 충전부는 전원(VCC)에 대해 직렬로 연결된 저항(R1) 및 커패시터(C1)로 구성됨을 특징으로 하는 급속 충전회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기한 충전전압 공급부는 컬렉터단은 전원(VCC)에 연결되고, 베이스단은 두 저항(R3, R4)의 중간접점에 연결되고, 에미터단은 저항(R1)과 커패시터(C1)의 중간접점에 연결되는 트랜지스터(Q)로 구성됨을 특징으로 하며, 상기한 제1전압은 상기한 트랜지스터의 베이스와 에미터사이의 문턱전압인 것을 특징으로 하는 급속 충전회로.
  5. 직렬 연결된 두 저항(R3, R4)으로 구성되어, 전원(VCC)의 전압을 분배하는 기준전압 발생부(1)와; 직렬 연결인 저항(R1) 및 커패시터(C1)로 구성되어, 충전동작 및 방전동작을 수행하는 충전부(2)와; 상기 기준전압 발생부(1)의 두 저항(R3, R4)사이의 접점에 베이스단이 연결되고, 상기 충전부(2)의 저항(R1)과 커패시터(C1) 사이의 접점에 에미터단이 연결되고, 전원(VCC)이 컬렉터단에 연결된 트랜지스터(Q)로 구성되어 베이스단의 전압이 에미터단의 전압과 문턱전압의 합보다 클 경우 턴온되는 충전전압 공급부(3)와; 상기 충전부(2)의 저항(R1)과 커패시터(C1) 사이의 접점에 입력단이 연결되어, 입력전압(VO1)이 제1레벨(VA)에서 제2레벨(VB)로 상승중이면 출력전압 (VO2)은 로우레벨을 유지하고 입력전압(VO1)이 제2레벨(VB)에서 제1레벨(VA)로 하강중이면 출력전압(VO2)은 하이레벨을 유지하는 슈미트 트리거(4)와; 상기 충전부(2)의 커패시터 양단에 저항(R2)과 스위칭 소자(S)가 직렬로 연결되고, 상기 스위칭 소자(S)는 상기 슈미트 트리거(4)의 출력단을 입력으로 하여 구성되며, 상기 슈미트 트리거(4)의 출력전압(VO2)이 하이레벨일 경우 스위칭 소자(S)의 접점이 상기 저항(R2)에 연결되도록 하여 커패시터(C1)와 저항(R2)에 의해 형성되는 폐루프를 통해 커패시터의 방전동작이 수행되도록 하는 방전부(5)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오실레이터 회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기한 기준전압 발생부(1)의 두 저항(R3, R4)의 저항값의 비는 상기 저항(R4)에 인가된 전압이 제1레벨(VA)이 되도록 세팅됨을 특징으로 하는 오실레이터 회로.
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