KR0170511B1 - 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로 - Google Patents

모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2개의 모스 트랜지스터의 데드타임(dead time)을 주어 모스 트랜지스터를 보호할 수 있을 뿐만 아니라 외부로부터의 덤프전압으로부터 소자를 보호할 수 있는, IC 회로에 내장이 가능한 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로에 관한 것이다.
본 발명의 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로는 부하를 구동시켜 주기 위한 제1 내지 제4모스 트랜지스터로 구성된 출력구동부과, 출력구동부의 제1 및 제2모스 트랜지스터를 구동시켜 주기 위한 제1차지 펌핑회로부와, 출력구동부의 제3 및 제4모스 트랜지스터를 구동시켜 주기 위한 제2차지 펌핑회로부를 포함한다.

Description

모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로
제1도는 종래의 차지펌프 회로도.
제2도는 본 발명의 모스 트랜지스터 구동용 차지 펌프회로의 블럭도.
제3도는 본 발명의 실시예 1에 따른 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로의 상세도.
제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로의 상세도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100,100' : 차지 펌핑회로 200 : 출력구동부
101,101' : 입력구동부 102, ID2' : 차지 펌핑부
103,103' : 방전구동부 Q21-Q23, Q31-Q33 : 트랜지스터
R2l-R27, R3l-R37 : 저항
ZD21-ZD22, ZD31-ZD32 : 제너다이오드
본 발명은 차지펌프회로에 관한 것으로서, 특히 2개의 모스 트랜지스터가 동시에 구동되는 것을 방지할 수 있는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로에 관한 것이다.
종래의 차지펌프회로는 제1도에 도시된 바와같이 고주파수의 발진에 의한 스위칭방식을 이용한 것으로서, 별도의 고주파수 구동회로가 요구되는 문제점이 있었다.
본 발명은 2개의 모스 트랜지스터의 데드타임(dead time)을 주어 모스 트랜지스터를 보호할 수 있는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 외부로부터의 덤프전압으로부터 소자를 보호할 수 있는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 IC 회로에 내장이 가능한 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 부하를 구동시켜 주기 위한 제1 내지 제4모스 트랜지스터로 구성된 출력구동부과, 출력구동부의 제1 및 제2모스 트랜지스터를 구동시켜 주기 위한 제1차지 펌핑회로부와, 출력구동부의 제3및 제4모스 트랜지스터를 구동시켜 주기 위한 제2차지 펌핑회로부를 포함하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 제1차지 펌핑 회로부는 입력단에 인가되는 신호에 따라 구동되는 입력구동수단과, 입력구동수단의 구동상태에 따라 출력구동부의 제1 및 제2모스 트랜지스터를 구동시켜 주기 위한 차지 펌핑수단과, 입력단에 인가되는 신호에 따라서, 상기 차지 펌핑수단에 의해 제1 및 제2모스 트랜지스터중 하나가 구동될 때 나머지 다른 하나는 방전시켜 주기 위한 방전구동부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2차지 펌핑회로부는 입력단에 인가되는 신호에 따라 구동되는 입력구동수단과, 입력구동수단의 구동상태에 따라 출력구동부의 제3및 제4모스 트랜지스터를 구동시켜 주기 위한 차지 펌핑수단과, 입력단에 인가되는 신호에 따라서, 상기 차지 펌핑수단에 의해 제3 및 제4모스 트랜지스터 중 하나가 구동될 때 나머지 다른 하나는 방전시켜 주기 위한 방전 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 모스 트랜지스터 구동용 차지 펌프회로의 블럭도를 도시한 것이다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로는 부하(M)를 구동시켜 주기 위한 모스 트랜지스터(MOS1-MOS4)로 구성된 출력구동부(200)과, 출력구동부(200)의 모스 트랜지스터(MOS1, MOS2)를 구동시켜 주기 위한 제1차지 펌핑회로부(100)와, 출력구동부(200)의 모스 트랜지스터(MOS5, MOS4)를 구동시켜 주기 위한 제2차지 펌핑 회로부(100')로 이루어졌다.
제2차지 펌핑회로부(100')도 제1차지 펌핑회로부(100)와 마찬가지로 입력구동부(101'), 차지 펌핑부(102') 및 방전 구동부(103')으로 구성되며 그의 동작도 동일하므로, 여기서는 그에 대한 설명은 생략한다.
제1차지 펌핑회로부(100)는 입력신호(Iin)에 따라 구동되는 입력구동부(101)과, 입력구동부(101)의 구동상태에 따라 출력구동부(200)의 제1 및 제2모스 트랜지스터(MOS1, MOS2)를 구동시켜 주기 위한 차지 펌핑부(102)와, 상기 차지 펌핑부(102)의 제1 및 제2모스 트랜지스터(MOS1, MOS2)중 하나가 구동될 때 나머지 다른 하나는 방전시켜 주기 위한 방전구동부(103)로 이루어졌다.
제3도는 본 발명의 실시예 1에 따른 모스 트랜지스터 구동용 차지 펌핑회로의 상세도를 도시한 것이다.
제3도를 참조하면, 제1차지 펌핑회로부(100)의 입력구동부(101)은 입력단(Iin)에 일측이 연결된 저항(R21)과, 상기 저항(R21)의 타측에 베이스가 연결되는 NPN 트랜지스터(Q21)와, 상기 트랜지스터(Q21)의 콜렉터에 연결된 저항(R22)과, 캐소드가 상기 트랜지스터(Q21)의 콜렉터에 연결되고 애노드가 접지된 제너 다이오드(ZD21)로 구성된다.
차지 펌핑부(102)는 상기 트랜지스터(Q21)의 콜렉터에 일단이 연결된 저항(R23)과, 상기 저항(R23)의 타단에 애노드가 연결된 다이오드(D21)와, 상기 다이오드(D21)의 캐소드에 연결된 캐패시터(C)와, 상기 다이오드(D21)의 캐소드에 일단이 연결된 저항(R24)과, 상기 저항(R24)의 타단에 일단이 연결된 저항(R25)과, 상기 저항(R25)의 타단에 애노드가 연결되고 캐소드가 접지된 제너 다이오드(ZD22)로 구성된다.
방전 구동부(103)는 상기 입력단(Iin)으로부터 인가되는 신호를 반전시켜 주기 위한 인버터(IN21)와, 상기 인버터(IN21)의 출력단에 일단이 연결된 저항(R26)과, 저항(R26)의 타단이 베이스에 연결되고 콜렉터가 저항(R25)의 타단에 연결된 NPN 트랜지스터(Q22)와, 일단이 상기 저항(R23)의 타단에 연결된 저항(R27)과, 상기 저항(R27)의 타단에 베이스가 연결되고 콜렉터가 상기 저항(R25)의 타단에 연결된 NPN트랜지스터(Q23)로 구성된다.
본 발명의 실시예 1에 따른 차지펌핑회로는 캐패시터(C)와 출력구동부(200)을 제외한 나머지 부분을 IC 회로에 내장시키는 것이 가능하다.
상기한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예 1에 따른 모스 트랜지스터 구동용 차지 펌핑회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
입력구동부(101)의 트랜지스터(Q21)의 온, 또는 오프에 따라 출력구동부(200)의 모스 트랜지스터(MOS1-MOS4)의 동작이 결정된다.
즉, 초기 전원(VCC)이 인가되고 입력단(Iin)을 통해 로우상태의 신호가 인가되는 경우에는, 트랜지스터(Q21)가 오프되고, 이에 따라 초기 전원(VCC)이 저항(R22),(R23)을 통해 출력구동부(200)의 제2모스 트랜지스터(MOS2)에 인가되어 구동된다.
이때, 저항(R22)및 다이오드(D21)를 통해 전원(VCC)이 캐패시터(C)에 인가되므로, 캐패시터(C)는 충전동작을 하게 된다.
이와 동시에, 트랜지스터(Q21)가 오프됨에 따라 전원(VCC)이 저항(R22, R23, R27)을 통해 방전 구동부(103)의 트랜지스터(Q23)의 베이스에 인가되어 온된다.
그리고, 로우상태의 입력신호(Iin)가 인버터(IN21)를 통해 하이상태로 반전되고, 이 하이상태의 신호에 의해 트랜지스터(Q22)도 온된다.
따라서, 출력구동부(200)의 제1모스 트랜지스터(MOS1)의 게이트를 방전시켜 모스 트랜지스터(MOS1)가 오프되므로, 제1 및 제2모스 트랜지스터(MOS1, MOS2)가 동시에 온되는 구간은 없어진다.
이때, 제2차지 펌핑회로부(100')도 제1차지 펌핑회로부(100)와 동일하게 동작하여 제3모스 트랜지스터(MOS3)는 구동되고, 제4모스 트랜지스터(MOS4)의 게이트 전압을 방전시켜 준다. 따라서, 제1 및 제3모스 트랜지스터(MOS1, MOS3)의 구동에 따라 부하(M)는 구동된다.
한편, 입력단(Iin)을 통해 하이상태의 신호가 인가되는 경우에는, 트랜지스터(Q21)가 온되고, 제2모스 트랜지스터(MOS2)의 게이트 전압이 저항(R23) 및 트랜지스터(Q21)를 통해 방전되어 제2모스 트랜지스터(MOS2)는 오프된다.
또한, 하이상태의 입력신호(Iin)는 방전 구동부(103)의 인버터(IN21)를 통해 반전되어 로우상태로 되고, 이에 따라 트랜지스터(Q22)가 오프된다.
그리고, 제2모스 트랜지스터(MOS2)의 게이트가 저항(R23) 및 트랜지스터(Q21)를 통해 방전되어 방전 구동부(102)의 트랜지스터(Q23)가 오프된다.
이에 따라 차지 펌핑부(102)의 콘덴서(C)에 충전된 전압은 저항(R24)을 통해 출력구동부(200)의 제1모스 트랜지스터(MOS1)의 게이트를 약 2VCC까지 펌핑하여 모스 트랜지스터(MOS1)의 동작을 원활하게 해준다.
이때, 제2차지 펌핑회로부(100')도 제1차지 펌핑회로부(100)와 동일하게 동작하여 제3모스 트랜지스터(MOS3)는 오프되고, 제4모스 트랜지스터(MOS4)는 구동되므로, 부하(M)는 상기의 구동방향과 반대방향으로 구동된다.
제1도의 차지 펌핑회로에서 제너 다이오드(ZD21, ZD22)는 외부 덤핑전압으로부터 각 소자를 보호하는 역할을 한다.
입력단(Iin)을 통해 다시 하이상태의 신호가 인가되는 경우에는 상기의 동작에서 설명한 바와같이 입력구동부(101)의 트랜지스터(Q21)이 다시 오프되어 제2모스 트랜지스터(MOS2)가 다시 구동되고, 제1모스 트랜지스터(MOS1)의 게이트 전압을 방전 구동부(103)를 통해 방전시켜 준다.
따라서, 제1 및 제2모스 트랜지스터(MOS1, MOS2)간에 데드타임을 주어 동시에 이들이 구동되는 것을 방지하여 줌으로써, 모스 트랜지스터(MOS1, MOS2)를 보호할 수 있다.
제4도는 본 발명의 실시예 2에 따른 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로를 도시한 것이다.
제4도를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로에 있어서, 차지펌핑회로부(100)의 입력구동부(101)과 방전구동부(103)은 실시예 1에서와 동일한 구성을 갖는다.
다만, 차지 펌핑부(102)의 다이오드(D21) 대신에 제너 다이오드(ZD32)를 연결한 것만이 다르다.
실시예 2에 따른 차지펌핑 회로도 캐패시터(C)와 출력 구동부(200)을 제외한 나머지 부분을 IC 회로에 내장시키는 것이 가능하다.
상기와 같은 구성을 갖는 실시예 2에 따른 모스 트랜지스터 구동용 펌프회로의 동작은 실시예 1에서와 동일하다.
상기한 바와같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 2개의 모스 트랜지스터의 데드타임(dead time)을 주어 동시에 온되는 것을 방지하여 줌으로써, 출력구동부의 모스 트랜지스터를 보호할 수 있다.
또한, 외부로부터의 덤프전압을 차단시켜 주기 위한 제너다이오드를 부가하여 외부의 덤프전압으로부터 소자를 보호할 수 있는 이점이 있다.
게다가 본 발명의 차지펌프회로는 IC 회로에 내장이 가능한 이점이 있다.

Claims (15)

  1. 부하(M)를 구동시켜 주기 위한 제1 내지 제4모스 트랜지스터(MOS1-MOS4)로 구성된 출력구동부(200)과, 출력구동부(200)의 제1 및 제2모스 트랜지스터(MOS1, MOS2)를 구동시켜 주기 위한 제1차지 펌핑회로부(100)와, 출력구동부(200)의 제3 및 제4모스 트랜지스터(MOS3, MOS4)를 구동시켜 주기 위한 제2차지 펌핑회로부(100')를 포함하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지 펌프회로.
  2. 제1항에 있어서, 제1차지 펌핑회로부(100)는 입력단(Iin)에 인가되는 신호에 따라 구동되는 입력구동수단(101)과, 입력구동수단(101)의 구동상태에 따라 출력구동부(200)의 제1 및 제2모스 트랜지스터(MOS1, MOS2)를 구동시켜 주기 위한 차지 펌핑수단(102)와, 입력단(Iin)에 인가되는 신호에 따라서, 상기 차지 펌핑부(102)에 의해 제1 및 제2모스 트랜지스터(MOS1, MOS2)중 하나가 구동될 때 나머지 다른 하나는 방전시켜 주기 위한 방전 구동수단(103)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지 펌프회로.
  3. 제2항에 있어서, 입력구동수단(101)은 입력단(Iin)에 일측이 연결된 제1저항(R21)과, 상기 저항(R21)의 타측에 베이스가 연결되는 모스 트랜지스터(Q21)와, 상기 트랜지스터(Q21)의 콜렉터에 연결된 제2저항(R22)을 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지 펌프회로.
  4. 제2항에 있어서, 입력구동수단(10)은 캐소드가 상기 트랜지스터(Q21)의 콜렉터에 연결되고 애노드가 접지된, 외부로부터의 덤프전압차단용 제너 다이오드(ZD21)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로.
  5. 제2항에 있어서, 차지펌핑수단(102)은 상기 입력구동단에 일단이 연결된 제1저항(R23)과, 상기 저항(R23)의 타단에 애노드가 연결된 다이오드(D21)와, 상기 다이오드(D21)의 캐소드에 연결된 캐패시터(C)와, 상기 다이오드(D21)의 캐소드에 일단이 연결된 제2저항(R24)과, 상기 저항(R24)의 타단에 일단이 연결된 제3저항(R25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌핑회로.
  6. 제5항에 있어서, 차지펌핑수단(102)은 상기 제3저항(R25)의 타단에 애노드가 연결되고 캐소드가 접지된, 외부로부터의 덤프전압 차단용 제너 다이오드(ZD22)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로.
  7. 제2항에 있어서, 차지펌핑수단(102)은 상기 입력구동단에 일단이 연결된 제1저항(R33)과, 상기 저항(R33)의 타단에 애노드가 연결된 제너다이오드(ZD32)와, 상기 제너다이오드(ZD32)의 캐소드에 연결된 캐패시터(C)와, 상기 제너다이오드(ZD32)의 캐소드에 일단이 연결된 제2저항(R34)과, 상기 저항(R34)의 타단에 일단이 연결된 제3저항(R35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌핑회로.
  8. 제2항에 있어서, 방전 구동주단(103)은 상기 입력단(Iin)에 인가되는 신호를 반전시켜 주기 위한 인버터(IN21)와, 상기 인버터(IN21)의 출력단에 일단이 연결된 제1저항(R26)과, 제1저항(R26)의 타단이 베이스에 연결되고 콜렉터가 차지펌핑부(102)에 연결된 제1트랜지스터(Q22)와, 상기 차지 펌핑부(102)에 일단에 연결된 제2저항(R27)과, 상기 제2저항(R27)의 타단에 베이스가 연결되고 콜렉터가 상기 차지펌핑부(102)에 연결된 제2트랜지스터(Q23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로.
  9. 제1항에 있어서, 제2차지 펌핑회로부(100')는 입력단(Iin)에 인가되는 신호에 따라 구동되는 입력구동수단(101')과, 입력구동수단(101')의 구동상태에 따라 출력구동부(200)의 제3및 제4모스 트랜지스터(MOS3, MOS4)를 구동시켜 주기 위한 차지 펌핑수단(102')와, 입력단(Iin)에 인가되는 신호에 따라서, 상기 차지 펌핑수단(102')에 의해 제3 및 제4모스 트랜지스터(MOS3, MOS4)중 하나가 구동될 때 나머지 다른 하나는 방전시켜 주기 위한 방전 구동부(103')로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지 펌프회로.
  10. 제9항에 있어서, 입력구동수단(101')은 입력단(Iin)에 일측이 연결된 제1저항(R21)과, 상기 저항(R21)의 타측에 베이스가 연결되는 트랜지스터(Q21)와, 상기 트랜지스터(Q21)의 콜렉터에 연결된 제2저항(R22)을 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지 펌프회로.
  11. 제9항에 있어서, 입력구동수단(101')은 캐소드가 상기 트랜지스터(Q21)의 콜렉터에 연결되고 애노드가 접지된, 외부로부터의 덤프전압차단용 제너 다이오드(ZD21)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로.
  12. 제9항에 있어서, 차지펌핑수단(102')은 상기 입력구동단에 일단이 연결된 제1저항(R23)과, 상기 저항(R23)의 타단에 애노드가 연결된 다이오드(D21)와, 상기 다이오드(D21)의 캐소드에 연결된 캐패시터(C)와, 상기 다이오드(D21)의 캐소드에 일단이 연결된 제2저항(R24)과, 상기 저항(R24)의 타단에 일단이 연결된 제3저항(R25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌핑회로.
  13. 제12항에 있어서, 차지펌핑수단(102')은 상기 제3저항(R25)의 타단에 애노드가 연결되고 캐소드가 접지된, 외부로부터의 덤프전압 차단용 제너 다이오드(ZD22)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로.
  14. 제9항에 있어서, 차지펌핑수단(102')은 상기 입력구동단에 일단이 연결된 제1저항(R33)과, 상기 저항(R33)의 타단에 애노드가 연결된 제너다이오드(ZD32)와, 상기 제너다이오드(ZD32)의 캐소드에 연결된 캐패시터(C)와, 상기 제너다이오드(ZD32)의 캐소드에 일단이 연결된 제2저항(R34)과, 상기 저항(R34)의 타단에 일단이 연결된 제3저항(R35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌핑회로.
  15. 제9항에 있어서, 방전 구동수단(103')은 상기 입력단(Iin)에 인가되는 신호를 반전시켜 주기 위한 인버터(IN21)와, 상기 인버터(IN21)의 출력단에 일단이 연결된 제1저항(R26)과, 제1저항(R26)의 타단이 베이스에 연결되고 콜렉터가 차지펌핑부(102)에 연결된 제1트랜지스터(Q22)와, 상기 차지펌핑부(102)에 일단에 연결된 제2저항(R27)과, 상기 제2저항(R27)의 타단에 베이스가 연결되고 콜렉터가 상기 차지펌핑부(102)에 연결된 제2트랜지스터(Q23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 모스 트랜지스터 구동용 차지펌프회로.
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