KR0174515B1 - Controler using sense tr - Google Patents

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KR0174515B1 KR1019960059937A KR19960059937A KR0174515B1 KR 0174515 B1 KR0174515 B1 KR 0174515B1 KR 1019960059937 A KR1019960059937 A KR 1019960059937A KR 19960059937 A KR19960059937 A KR 19960059937A KR 0174515 B1 KR0174515 B1 KR 0174515B1
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Abstract

본 발명은 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로를 제공하는데 있다. 그 회로는 전원전압과 접지전압사이에 직렬 연결되고 궤환 전압에 응답하여 가변되는 전류원 및 저항, 상기 저항에 걸린 전압이 인가되는 네거티브 입력단자와 센스 전압이 인가되는 포지티브 입력단자를 가진 비교기, 상기 비교기의 출력신호를 입력하여 펄스폭을 변조하기 위한 펄스폭 변조 제어기, 전압에 연결된 일측을 가진 인덕터, 상기 펄스폭 변조 제어기의 출력신호가 인가되는 게이트 전극과 상기 인덕터의 타측에 연결된 드레인 전극과 접지전압에 연결된 소오스 전극과 공통 연결된 캘빈 전극과 센스 전극을 가진 센스 트랜지스터, 및 상기 센스 트랜지스터의 센스 전극과 접지전극사이에 연결되어 상시 센스 전압을 발생하는 센스 저항으로 구성되어 있다. 따라서, 센스 트랜지스터를 사용하는 2칩 1패키지의 전류 제어시에 온도 변화에 대한 최대 전류의 온도 변화율을 최소로 제어할 수 있다.The present invention provides a control circuit using a sense transistor. The circuit includes a comparator having a current source and a resistor connected in series between a power supply voltage and a ground voltage and varying in response to a feedback voltage, a negative input terminal to which a voltage applied to the resistor is applied, and a positive input terminal to which a sense voltage is applied; A pulse width modulation controller for modulating the pulse width by inputting an output signal of the inductor, an inductor having one side connected to a voltage, a gate electrode to which the output signal of the pulse width modulation controller is applied, a drain electrode connected to the other side of the inductor, and a ground voltage And a sense transistor having a Kelvin electrode and a sense electrode connected in common with the source electrode connected to the sense electrode, and a sense resistor connected between the sense electrode and the ground electrode of the sense transistor to generate a constant sense voltage. Therefore, the temperature change rate of the maximum current with respect to the temperature change at the time of the current control of the 2-chip 1 package using a sense transistor can be controlled to the minimum.

Description

센스 트랜지스터를 이용한 제어회로Control Circuit Using Sense Transistor

본 발명은 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로에 관한 것으로, 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로의 온도 보상 전류원에 관한 것이다.The present invention relates to a control circuit using a sense transistor, and relates to a temperature compensation current source of a control circuit using a sense transistor.

센스 트랜지스터(SENSEFET)와 제어용 집적회로의 2칩 1패키지 제품 중에 센스 트랜지스터의 전류 감지단이 집적회로 내부에 내장되는 경우에 전류 감지단의 회로 특성에 따라 센스 트랜지스터의 전류비 온도 특성은 차이가 크다. 모스 트랜지스터에서는 이러한 특성이 나타나지 않으며 이와같은 경우 전류 제어 특성은 집적회로 내부에서만 관련된 사항이었다. 즉, 종래의 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로의 전류 감지단의 전류의 온도 변화율과 센스 트랜지스터의 센싱 전류의 온도 변화율에 차이가 있다는 문제점이 있었다.When the current sensing stage of the sense transistor is embedded in the integrated circuit among the two chip single package products of the sense transistor and the control integrated circuit, the current ratio temperature characteristic of the sense transistor varies greatly according to the circuit characteristics of the current sensing stage. . This characteristic does not appear in MOS transistors, and in this case the current control characteristics were only relevant inside the integrated circuit. That is, there is a problem that there is a difference in the temperature change rate of the current of the current sensing stage of the control circuit using the sense transistor and the temperature change rate of the sensing current of the sense transistor.

본 발명의 목적은 센스 트랜지스터를 사용하는 2칩 1패키지의 전류 제어시에 온도 변화에 대한 최대 전류의 온도 변화율을 최소로 제어할 수 있는 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control circuit using a sense transistor capable of controlling the temperature change rate of the maximum current with respect to the temperature change to the minimum during the current control of the two-chip single package using the sense transistor.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로는 전원전압과 접지전압사이에 직렬 연결되고 궤환 전압에 응답하여 가변되는 전류원 및 저항, 상기 저항에 걸린 전압이 인가되는 네거티브 입력단자와 센스 전압이 인가되는 포지티브 입력단자를 가진 비교기, 상기 비교기의 출력신호를 입력하여 펄스폭을 변조하기 위한 펄스폭 변조 제어기, 전압에 연결된 일측을 가진 인덕터, 상기 펄스폭 변조 제어기의 출력신호가 인가되는 게이트 전극과 상기 인덕터의 타측에 연결된 드레인 전극과 접지전압에 연결된 소오스 전극과 공통 연결된 캘빈 전극과 센스 전극을 가진 센스 트랜지스터, 및 상기 센스 트랜지스터의 센스 전극과 접지전극 사이에 연결되어 상시 센스 전압을 발생하는 센스 저항을 구비한 것을 특징으로 한다.The control circuit using the sense transistor of the present invention for achieving the above object is a current source and a resistor connected in series between the power supply voltage and the ground voltage and variable in response to the feedback voltage, the negative input terminal to which the voltage applied to the resistance is applied; A comparator having a positive input terminal to which a sense voltage is applied, a pulse width modulation controller for inputting an output signal of the comparator and modulating a pulse width, an inductor having one side connected to a voltage, and an output signal of the pulse width modulation controller being applied A sense transistor having a Kelvin electrode and a sense electrode connected in common with a drain electrode connected to a gate electrode and the other side of the inductor, and a source electrode connected to a ground voltage, and connected between the sense electrode and the ground electrode of the sense transistor to generate a constant sense voltage. It is characterized by having a sense resistor to.

도 1 은 본 발명의 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a control circuit using a sense transistor of the present invention.

도 2 는 도 1에 나타낸 회로의 각 부 출력 파형도이다.FIG. 2 is a diagram of each sub output waveform of the circuit shown in FIG. 1. FIG.

도 3 은 온도에 대한 전류(is)의 변화를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a change in current is with temperature.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a control circuit using a sense transistor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로의 회로도로서, 전원전압과 접지전압사이에 직렬 연결되고 궤환 전압(Vfb)에 응답하여 가변되는 전류원(i1) 및 저항(R1), 저항(R1)의 전압(V1)이 인가되는 네거티브 입력단자와 센스 전압(Vs)이 인가되는 포지티브 입력단자를 가진 비교기(10), 비교기(10)의 출력신호를 입력하여 펄스폭을 변조하기 위한 펄스폭 변조 제어기(20), 전압(VDC)에 연결된 일측을 가진 인덕터(L), 펄스폭 변조 제어기(20)의 출력신호가 인가되는 게이트 전극과 인덕터(L)의 타측에 연결된 드레인 전극과 접지전압에 연결된 소오스 전극과 공통 연결된 캘빈 전극과 센스 전극을 가진 센스 트랜지스터(30), 및 센스 트랜지스터(30)의 센스 전극과 접지전극사이에 연결된 저항(Rs)으로 구성되어 있다.1 is a circuit diagram of a control circuit using a sense transistor of the present invention, in which a current source i1, a resistor R1, and a resistor R1 are connected in series between a power supply voltage and a ground voltage and vary in response to a feedback voltage Vfb. A pulse width modulation controller for inputting an output signal of the comparator 10 and a comparator 10 having a negative input terminal to which a voltage V1 is applied and a positive input terminal to which a sense voltage Vs is applied, and modulating a pulse width thereof. 20, an inductor L having one side connected to the voltage V DC , a gate electrode to which the output signal of the pulse width modulation controller 20 is applied, and a drain electrode connected to the other side of the inductor L and a ground voltage And a sense transistor 30 having a Kelvin electrode and a sense electrode commonly connected to the source electrode, and a resistor Rs connected between the sense electrode and the ground electrode of the sense transistor 30.

본 발명은 센스 저항(Rs)을 흐르는 전류(is)의 온도 변화에 대한 변화율과 전류원(i1)의 온도 변화에 대한 변화율을 동일하게 하기 위하여 전류원(i1)의 전류가 궤환 전압(Vfb)에 응답하여 변화하도록 하였다.According to the present invention, the current of the current source i1 responds to the feedback voltage Vfb so that the rate of change for the temperature change of the current is flowing through the sense resistor Rs is equal to the rate of change for the temperature change of the current source i1. To change.

도 2는 도 1에 나타낸 회로의 각 부 출력 파형도로서, 도 2를 이용하여 도 1에 나타낸 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.FIG. 2 is a diagram of each sub-output waveform of the circuit shown in FIG. 1. The operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

펄스폭 변조 제어기(20)는 내부 주파수 클럭신호(CK)에 응답하여 센스 트랜지스터(30)는 도2에 전압(Vs)으로 표시한 바와 같이 전압(V1)으로 충전되고 방전된다. 비교기(10)는 저항(R1)에 걸리는 전압(V1)과 저항(Rs)에 걸리는 전압(Vs)이 동일하게 되면 펄스신호(A)를 발생한다. 펄스폭 변조 제어기(20)는 클럭신호(CK)의 발생시에 상승하고 신호(A)의 발생시에 하강하는 펄스신호를 발생하게 된다.In response to the internal frequency clock signal CK, the pulse width modulation controller 20 is charged and discharged with the voltage V1 as indicated by the voltage Vs in FIG. The comparator 10 generates a pulse signal A when the voltage V1 applied to the resistor R1 and the voltage Vs applied to the resistor Rs become equal. The pulse width modulation controller 20 generates a pulse signal that rises when the clock signal CK is generated and descends when the signal A is generated.

전류(i1)는 궤환전압(Vfb)에 의해서 제어되는 전류이며 센스 트랜지스터(30)의 소오스 전극을 통하여 흐르는 전류(ids)의 피크 전류는 다음과 같이 결정된다.The current i1 is a current controlled by the feedback voltage Vfb, and the peak current of the current ids flowing through the source electrode of the sense transistor 30 is determined as follows.

전류(i1)의 최대값이 저항(R1)에 곱해져서 전압(V1)이 생기면 전압(V1)과 전압(Vs)이 같아지게 되는때가 전류(ids)의 최대값이 된다. 전류(ids)는 n×is로 표시되며, 여기에서 n은 센스 트랜지스터의 전류비이다. V1=Vs, 즉 i1×R1 = is×Rs가 된다.When the maximum value of the current i1 is multiplied by the resistor R1 to generate the voltage V1, the maximum value of the current ids is when the voltage V1 and the voltage Vs become equal. The current ids is represented by n × is, where n is the current ratio of the sense transistor. V1 = Vs, i.e., i1 x R1 = is x Rs.

센스 트랜지스터(30)의 특성에 의해 전류(ids)를 일정하게 제어하게 되면 저항(Rs)의 어느값에 따라 전류비(n)는 달라지게 된다. 또한, 저항(Rs)가 온도함수를 갖게되면 센스 트랜지스터(30)의 전류비도 일정하게 어느값의 온도함수를 나타낸다.When the current ids is constantly controlled by the characteristics of the sense transistor 30, the current ratio n varies according to a certain value of the resistor Rs. In addition, when the resistor Rs has a temperature function, the current ratio of the sense transistor 30 also shows a certain temperature function.

도 3은 실험에 의해서 얻어진 결과 파형으로 전류(ids)를 온도변화에 대하여 일정하게 유지할 때 전류(is)의 변화율을 나타내는 그래프로서, 전류(ids)를 일정하게 제어할 수 있는 방법으로 전류(i1)의 온도 변화를 유추하는 것이다.FIG. 3 is a graph showing the rate of change of the current is when the current ids is kept constant with temperature change as a result waveform obtained by the experiment, and the current i1 in a method capable of constantly controlling the current ids. ) Is inferring the change in temperature.

즉, i1×R1 = is×Rs이고,로 편미분하면 아래의 식1로 나타내어진다.That is, i1 x R1 = is x Rs, The partial differential is expressed by Equation 1 below.

[수식1] [Equation 1]

식 1의 양변에를 곱하면 아래의 식 2로 나타내어진다.On both sides of equation 1 Multiply by the following equation (2).

[수식2] [Equation 2]

식2에서 R1과 Rs의 온도 변화율은 같다고 가정하면로 나타낼 수 있다. 그래서, 식 2를 고치면 아래의 식3으로 나타내어진다.In Equation 2, assuming that the temperature change rate of R1 and Rs is the same It can be represented by. Therefore, when Equation 2 is corrected, Equation 3 is shown below.

[수식3] [Equation 3]

식 3에서이므로 식 3은 아래의 식 4로 나타내어진다.In expression 3 Equation 3 is represented by Equation 4 below.

[수식4] [Equation 4]

식 4의 양변에을 곱하면 아래의 식 5로 나타내어진다.On both sides of equation 4 Multiply by Eq. (5).

[수식5] [Equation 5]

식 5에서 i1×R1 = is×Rs이므로 양변은 아래의 식 6으로 나타내어진다.Since i1 x R1 = is x Rs in Equation 5, both sides are represented by Equation 6 below.

[수식6] [Equation 6]

식 6에서 전류(is)의 온도 변화율이 전류(ids)를 일정하게 유지하는 것이므로 전류(i1)의 변화율을 전류(is)의 변화율과 같게하면 전류(ids)는 온도변화에 따라 일정하게 제어된다.In Equation 6, since the temperature change rate of the current is to keep the current ids constant, when the change rate of the current i1 is equal to the change rate of the current is, the current ids is constantly controlled according to the temperature change. .

즉, 전류(is)의 온도 변화율이 20%라면 전류(i1)의 온도 변화율을 20%로 가져가는 경우에 전류(ids)의 온도 변화율은 거의 0가 된다.That is, if the temperature change rate of the current is 20%, the temperature change rate of the current ids becomes almost zero when the temperature change rate of the current i1 is 20%.

다시 말하면, 전류(i1)의 전류(is)의 온도에 따른 전류 변화율과 같게 설계함으로써 전류(ids)의 최대 전류가 온도에 따라 변화하지 않도록 하여 전 동작 온도 범위에서 제어하고자 하는 최대 파워의 변동을 제거할 수 있다.In other words, it is designed to be equal to the rate of change of current according to the temperature of the current is of the current i1 so that the maximum current of the current ids does not change with the temperature so that the maximum power variation to be controlled in the entire operating temperature range is controlled. Can be removed.

본 발명의 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로는 센스 트랜지스터를 사용하는 2칩 1패키지의 전류 제어시에 온도 변화에 대한 최대 전류의 온도 변화율을 최소로 제어할 수 있다.The control circuit using the sense transistor of the present invention can control the temperature change rate of the maximum current with respect to the temperature change at the time of controlling the current of the two-chip one package using the sense transistor.

Claims (2)

전원전압과 접지전압사이에 직렬 연결되고 궤환 전압에 응답하여 가변되는 전류원 및 저항, 상기 저항에 걸린 전압이 인가되는 네거티브 입력단자와 센스 전압이 인가되는 포지티브 입력단자를 가진 비교기, 상기 비교기의 출력신호를 입력하여 펄스폭을 변조하기 위한 펄스폭 변조 제어기, 전압에 연결된 일측을 가진 인덕터, 상기 펄스폭 변조 제어기의 출력신호가 인가되는 게이트 전극과 상기 인덕터의 타측에 연결된 드레인 전극과 접지전압에 연결된 소오스 전극과 공통 연결된 캘빈 전극과 센스 전극을 가진 센스 트랜지스터, 및 상기 센스 트랜지스터의 센스 전극과 접지전극사이에 연결되어 상시 센스 전압을 발생하는 센스 저항을 구비한 것을 특징으로 하는 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로.A comparator having a current source and a resistor connected in series between a power supply voltage and a ground voltage and varying in response to a feedback voltage, a negative input terminal to which a voltage applied to the resistor is applied, and a positive input terminal to which a sense voltage is applied, and an output signal of the comparator A pulse width modulation controller for modulating a pulse width by inputting a signal, an inductor having one side connected to a voltage, a gate electrode to which an output signal of the pulse width modulation controller is applied, a drain electrode connected to the other side of the inductor, and a source connected to a ground voltage And a sense transistor having a Calvin electrode and a sense electrode connected in common with an electrode, and a sense resistor connected between the sense electrode and the ground electrode of the sense transistor to generate a constant sense voltage. 제 1 항에 있어서, 상기 센스 저항을 흐르는 전류의 온도 변화율과 상기 전류원의 전류의 온도 변화율이 동일한 것을 특징으로 하는 센스 트랜지스터를 이용한 제어회로.The control circuit using a sense transistor according to claim 1, wherein a temperature change rate of the current flowing through the sense resistor and a temperature change rate of the current of the current source are the same.
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CN104460812A (en) * 2014-12-31 2015-03-25 西安电子科技大学 Output rectifier diode temperature compensating circuit of primary side feedback convertor

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