KR100205463B1 - 과도전압 보호용 아이솔레이터 출력단 - Google Patents

과도전압 보호용 아이솔레이터 출력단

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KR100205463B1 KR1019910016164A KR910016164A KR100205463B1 KR 100205463 B1 KR100205463 B1 KR 100205463B1 KR 1019910016164 A KR1019910016164 A KR 1019910016164A KR 910016164 A KR910016164 A KR 910016164A KR 100205463 B1 KR100205463 B1 KR 100205463B1
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체아 춘풍
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존 지. 웨브
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Abstract

어느 한 출력상에 나타난 시스템 고장이 타 출력에 조악한 영향을 미치는 것을 방지하는 과도전압 보호용 아이솔레이터 출력단(transient protected isolator (TPIOS)출력단)을 사용하여 복수개의 규제된 출력을 지니는 자동차용 전압 레귤레이터가 예시되어있다.
공칭값인 14-볼트 전압공급원을 사용하는 자동차용도에서는 개별적이 출력을 고장나지 않은 출력에 상당한 작용도 미치지 않거나 손상도 주지않고서 -4내지 26볼트의 전압을 취할 수 있다. 상기 회로는 비교적 작은 NPN 출력 통과 트랜지스터를 사용함으로 해서 비교적 작은 바이패스 안정용 캐피시터를 필요로 한다.

Description

과도전압 보호용 아이솔레이터 출력단
제1도는 PNP출력 동과 트랜지스터를 사용한 종래의 선행기술인 디바이스에 대한 개략적인 블록 다이어그램.
제2도는 본 발명의 기본 회로에 대한 개략적인 블록 다이어그램.
제3도는 복수개의 자동차용 츨력전압 레글레이터에 대한 블로다이어그램.
제4도는 본 발명에 따른 TPIOS에 대한 개략적인 블록 다이어그램.
제5도는 바람직한 IC TPIOS 회로에 대한 개략적인 다이어그램.
[발명의 배경]
본 발명은 전압 레글레이터에 관한 것으로 특히, 자동차용도에 사용하도록 의도된 전압 레글레이터에 관한 것이다. 특정한 상태하에서는 장도차용 전압 레글레그이터는 여러개의 독립 디바이스에 규제된 전압이 공급될 수 있도록 복수개 출력을 제공할 필요성이 있다. 이러한 출력 각각은 독립 또는 분리된 부하를 제공할 수 있는 아이솔레이터(ISOLATOR)단을 사용한다. 자동타 시스템중 한가지 중요한 특징은 서로 다른 전위를 보장하기 위하여 여러 차대(車臺) 접지부분을 지닌다는 점이다. 이는 자동차 세계에 있어 사실상 생명이라고 공지되어 있다. 그러한 여러 차대 접지는 ±4볼트의 전위차 정도로 전개할 수 있다. 따라서, 출력이 접지에 단락되는 경우, 출력은 -4볼토 정도 낮아질 수 있다. 또다른 문제점은 공칭값의 양(+)전위보다 높은 값으로 레글레이터 출력이 단락되는 부분에서 전개될 수 있다. 예를 들면, 26볼트 정도의 전압이 우연히 출력 단자와 관련될 수 있다. 결과적으로, 자동차용 전압 레글레이터 출력은 악조건하에서 +26내지 -4볼트 사이의 범위로 변할 수 있는 전압에 종속될 수 있다. 상기 레글레이터는 손상을 주지않고서도 그러한 극한 상황에 대처하며 복수개의 출력에 있어서 한 출력에 가해진 고장상태는 나머지 출력에 악 영향을 주지않게 하는 것이 바람직하다.
또다른 전압 레글레이터 특징은 출력 임피던스를 포함한다.
상기 회로의 통과 트랜지스터가 PNP극성인 경우에는 흔히 있는 일이지만 상기 트랜지스터의 콜렉터는 출력단자에 접속된다. 이는 그 임피던스 트랜지스터 요소이며 이러한 접속구조는 고정수단으로서 비교적 큰 바이페스 캐패시터를 필요로 하는 불안정성을 생기게 한다.
이러한 상태는 Robert A. Pease의 특허 제 4.928.056 호에 상세히 제공되어있다. 이러한 특허는 1990년 5월 22일자 공고된 발명의 명칭이 "STABILIZED LOW-DROPOUT VOLTAGE REFULATOR CIRCUIT"이며 본 발명의 양수인에게 양도되어있다. 이러한 특허의 교습은 본 명새서에 참고사항으로 기재한 것이다. 전형적으로는 PNP출력 통과 트랜지스터를 사용하는 경우 최소한 10마이크로 패럿의 바이패스 캐패시런스를 필요로 한다. 바람직하게는 탄탈 캐패시터가 사용된다. 본 발명에서는 저 임피던스 에미터 단자가 출력단자에 접속되는 것을 필요로 하는 NPN출력 통과 트랜지스터가 사용된다. 이러한 구조에 의하여 0.06 마이크로 패럿의 비교적 작은 캐패시터가 사용될 수 있다.
경제적인 측면에서 볼때, 단일의 전압 레글레이터에서 소형의 캐패시터를 사용하는 것은 매우 중요한 의미를 갖지 않지만 복수개의 출력 디바이스는 비교적 단가가 높은 여러개의 캐패시터가 사용되는 것을 필요로 할 수 있다.
또다른 고려사항으로서는 상기 전압 레글레이터가 모놀리식 집적회로(IC)형태로 제조되는 경우에는 출력 통과 트랜지스터에 의하여 칩면적이 상당히 감소된다. 출력 통과 트랜지스터를 NPN형태로 사용하는 경우, 본 발명자는 PNP형태를 사용하는 것에 대비하여 볼때 상당히 적은 칩면적이 요구된다는 것을 밝혀내었다. 그러므로, 본 발명도 역시 IC면적을 절감시킨다.
[발명의 요약]
본 발명의 목적은 단일의 기준 신호원으로부터 공통으로 동작되며 실질적으로는 서로 분리된 복수개의 규제된 전압원을 제공할 수 있는 복수개의 분리출려단을 지닌 전압 레글레이터를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 손상을 주지 않고서도 구제된 출력보다 상당히 높으며 접지보다 상당히 낮은 부하의 과도 전압에 견딜 수 있는 전압 레글레이터 출력단을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 모놀리시 IC형태의 구조를 사용하며 NPN출력 통과 트랜지스터를 사용하여 칩면적을 절감하고 안정화 분로용 캐패시터의 크기를 감소시키는 것이다.
이들 목적 및 다른 목적은 다음과 같이 구성된 회로에서 이루어 진다. 레글레이터 회로는 온도 보상된 일정전위의 신호원을 전개시키는 시준 전압 발생기를 포함한다. 상기 신호원은 개별적으로 규제된 전압을 각각 발생시키는 복수개의 과도전압 보호용 아이솔레이터 출력단(tsansient-protected isolator output stage,이하 "tpios"라 한다)회로를 공통으로 동작시킨다. 각가가의 TPIOS회로는 기준 전압원에 대하여 출력을 제어하도록 동작되는 고이득의 음(-)피드백 루프에 의하여 도통사대가 제어되는 NPN통과 트래지스터를 포함한다. 또한, 각각의 TPIOS회로는 상기 회로 요소에 대해 어떠한 과도 응력(stress)도 생기지 않게 하면서 출력 단자를 차량 공급전압보다 상당히 높은 전압으로 끌어 올릴뿐만 아니라 접지보다 상다히 낮은 전압으로 끌어내릴 수 있는 수단을 포함하다.
더군다나, NPN출력 통과 트랜지스터는 출력단자에 접속되로록 전력 트랜지스터의 에미터에 전용된다.이와같은 저 임피던스 접속구조는 비교적 작은 값이 사용될 수 있는 전압 레글레이터를 통과 케패시터로 안정화시킨다.
[선행기술의 설명]
제1도는 전형적인 선행기술의 전압 레글레이터를 예시한 것이다. 상기회로는(+)단자 (10) 및 (-)접지 단자(11)에 접속된 VS전력공급원(전형적으로는 자동차용 바테리 및 충전 신호원)으로부터 동가한다. 큰 면적을 지닌 전력PNP 트랜지스터(12)는 단자(10)를 출력 단자(13)에 연결시켜서 상기 출력 단자(13)에서 규제된 전위가 제공된다.
전형적으로는, 단자(13)는 대략 8볼트상태에 있다. 트랜지스터(12)의 베이스는, 공지된 회로에 의해 얻어지며 지군 단자(15)에 인가되는 온도안정된 전압으로 공급되는 회로(14)로부터 구동된다.
레지스터(16,17)는 상기 구제된 출력 전압의 일부 갓을 나타내는 피드백 전압을 라인을 따라 구동기 회로에 인가하는 전압 분할기를 형성한다.
트랜지스터(12)의 콜렉터는 출력 단자(13)에 접속된다는 것에 유념해야 한다. 이러한 전극이 고 임피던스 노드를 나타내기 때문에, 바이패스용 캐패시터(19)는 낮은 전력 공급 단자 임피던스를 제공할 정도로 실질적인 값을 지녀야 한다. 전형적으로는 캐패시터(19)는 종래의 전력선 주차수에서 상당히 낮은 임피던스를 지니는 10마이크로 패럿의 탄탈 캐패시터이다.
단자(13)가 어떤 시스템의 고장에 기인하여 저 전압으로 끌어내려지는 경우 구동기(14)러의 피드백은 파괴된다. 상기 구동기(14)가 트랜지스터(12)의 베이스를 저전압으로 끌어내리는 경우에는 상기 피드백 파괴는 전력 트랜지스터에 의해 돌발적인 과도전압을 소모한다.
더군다나, 단자(13)가 시스템고장에 의하여 VS보다 높은 전압으로 끌어올려지는 경우에는 상기 전력 트래지스터(12)의 콜렉터가 에미터 역할을 띠게 된다는 것을 알 수 있다. 그러한 PNP트랜지스터가 수평구조인 것이 전형적이기 때문에, 상기 디바이스는 이와같이 반잔되 상태에서 잘 동작할 수 있다. 상기 구동기 회로가 VS에 가까운 전위에서 상기 베이스를 동작시키기 때문에, 트랜지스터(12)는 격렬하게 동작하여 다분히 돌발적인 전류를 흐르게 한다. 그와 동시에, 상기 트랜지스터(12)및 IC기판 사이에 형성된 기생 트랜지스터는 격력하게 동작하여 대량의 기판 전류를 르르게 한다. 상기 결과로서, 제1도의 회로는 시스템고장에 기인하여 고장나기 쉬운 것으로서 간주된다.
[본 발명의 설명]
제2도는 제1도의 회로와 유사하지만 본 발명의 핵심부분을 도시한 개략적인 블록 다이어그램이다. TPIOS가 개시되어 있다. 동일 요소가 포함되어 있는 도면에는 동일 부호가 사용된다.
NPN트랜지스터(20)는 출력 통과 요소이며, 동일한 크기를 지닌 트랜지스터(21)는 다이오드 형태로 접속되며 트랜지스터(20)와 직렬로 연결된다. 동일한 출력 전류 능력에 대하여, 트랜지스터(20)는 제1도의 PNP트랜지스터(12)의 면적에 대략 ⅓정도만을 필요로 한다. 따라서, NPN트랜지스터(20,21)를 합한 면적은 여전히 PNP 트랜지스터의 면적에 ⅔정도에 불과하므로 상상한 IC칩 면적을 절약할 수 있다. 출력 단자(13)가 상기 통과 트랜지스터(20)의 에미터로주터 제공되기 때문에, 상기 회로는 저 임피던스를 제공하므로 본래 안정하다.
제1도의 캐패시터(19)가 동일한 공칭 출력에 대하여 10미이크로패럿(최소값)이지만, 제2도의 캐패시터(22)는 대략 0.06 마이크로 패럿정도로 작은 값이거나 167배 정도 작은 값일 수 있다.
단자(13)가 시스탬고장에 기인하여 고전압으로 끌어올려지는 경우에는 수평형 PNP트랜지스터와는 달리, 상기 NPN통과 트랜지스터(20)가 반전 상태에서 효과적으로 작용하지 않게 된다는 것을 알 수 있다. 트랜지스터(21)는 단자(13)가 VS전위보다 트랜지스터(20)의 제너전압만큼 상승되는 경우 제너다이오드 도통을 차단할 목적으로 상기 회로에 포함되어있다. 그러므로, 높은 과도 전위가 있더라도 파괴전류의 가능성이 전혀 없다.
마지막으로는, 단자(13)가 이롭지 않은 시스템 고장에 의하여 접지 전위이하로 끌어내려지는 경우에는 구동기(14)로의 피드백도 폴다운된다는 것을 알 수 있다. 트랜지스터(20)의 도통을 감소시키기 위한 회로가 구동기(14)내에 합체되어있다. 이것에 의해 작용은 차후에 보다 상세히 기술될 것이다. 따라서 그러한 고장은 통과 트랜지스터에서 과도한 도통을 야기시키지 않는다.
제3도는 본 발명을 자동차에 응용한 블록 다이어그램으로서 복수개의 TPIOS회로가 온도불변의 VRE을 발생기키는 한개의 레글레이터로보터 동작된다. 상기 디바이스는 상기 TPIOS회로에 의해 규제된 출력 전압을 단자(23-25)에 제공한다는 것을 알 수 있다. 필요하다면, 부가적인 출력이 사용될 수 있다는 것이 자명하다.
한출력이 시스템 고장에 의하여 고장난경우에 타 출력은 영향을 받지 않는다는 것이 중요하다. 상기 도면에 도시된 3개의 출력 각각은 각각 작은 값을 지는 3개의 바이패스 캐패시터(26-28)를 포함하며 TPIOS회로 (29-31)에 의하여 각각 제공된다. 단일의 기준 전압 발생기(32)느 노드(15)에 걸린 온도가 안정된 기준 전압을 3개의 TPIOS출력단에 제공한다. 기술된 것에 대한 바람직한 실시예로는, 출력 전압 및 VREF가 8볼트정도이다. 완전히 충전된 차량바테리를 나타내는 14볼트의 공칭 전력 공급원에 대해서는, 각각 8볼트인 3개의 출력이 각각 돌깁적이 3가지 기능을 본배하도록 사용될 수 있다. 각각의 출력은 나머지 출력에 악 영행을 주지 않으면서 +26볼트내지 -4볼트사이로 끌어올려지거나 끌어내려질 수 있다. 그러한 시스템 고장하에 있더라도, 상기 영행을 받은 회로는 손상을 받지않는다.
제4도는 TPIOS회로를 상세히 한 블록 다이어그램이다. 예를 들면, 제3도의 블록(29)이 상세히 도시되어있다. 상기에 지적한 바와 같이, NPN출력 트랜지스터(20)는 전력 동급 단자(10) 및 출력 단자(25)사이에 있으며 다이오드 형태로 접속된 등가(等價)트랜지스터(21)와 직렬로 연결된다. 따라서, 트랜지스터(20,21)는 출력 통과 요소를 형성한다.
Diff-amp(35)및 버퍼(36)는 트랜지스터(20)의 에미터-베이스 회로주위에 음(-)피드백 루프를 형성함으로써 단자(25)에서 규제된 출력이 유지된다. 상기 규제된 출력은 Diff-amp(35)의 반전 입력에 연결되며 단자(15)로부터 발생된 VREF는 비반전 입력에 연결된다. 따라서 상기 트랜지스터(20)의 에미터에 걸린 전위가 VREF와 정합하여 라인 입력 전압뿐만 아니라 부하 전류의 화에 대하여 규제될때가지, 상기 diff-amp(35)는 버퍼(35)를 거쳐 상기 트랜지스터(20)의 베이스를 구동시킨다. 이와같은 고이득 피드백 루프는 정상 동작 상태하에서 상기 출력 전압이 VREF와 거의 정합한다는 것을 보장한다.
어떠한 다른 기능도 존재하지 않는 경우에는. 단자(25)를 접지전위이하로 끌어내리는 시스템고장은 과도하며 잠정적으로 손상을 주는 전류를 트랜지스터(20,21)에 흐르게 한다. 그러나 2차 피드백루프는 그러한 상태를 방지하기 위하여 합체되어있다.
상기 diff-amp(35)의 출력은, 하기에 기술될 특정한 상태하에서 버퍼(36)에 인가되는 입력을 제공할 수 있는 가변 전류원(37)에 의하여 공급된다는 것에 유념해야 한다.Diff-amp (38)는 2차 피드백 루프의 심장부를 포함한다. 상기 diff-amp(38)의 출력은 상기 전류원(37)에 흐르는 전루를 제어한다. 상기 diff-amp(38)의 비반전 입력은 에미터-베이스 회로가 트랜지스터(20)의 에미터-베이스와 병렬관계에 있는 트랜지스터(39)로부터 구동된다.
그러나, 트랜지스터(39)가 트랜지스터(20)의 면적에 대하여 1/30배의 면적을 지니기 때문에, 상기 트랜지스터(39)는 상기 단(29)의 출력잔루에 대하여1/30배의 전류만을 도통시킨다. 트랜지스터(39)의해 끌어내려지는 전류는 레지스터(40) 다이오드 형태로 접속된 트래지스터(41,42)를 통해 제어된다. 따라서 상기 diff-amp(38)의 비반전 입력은 VS보다 레지스터(40)및 다이오드 형태로 접속된 트랜지스터(41)양단에 결린 전압 강하만큼 낮아진다. 상기 diff-amp(38)의 반전 입력은 레지스터(45) 및 다이오드형태로 접속된 트랜지스터(44)를 통해 전류를 끌어내리는 일정 전류 싱크(43)에 의해 도작되는 기준 회로에 직접 연결된다. 따라서, 상기 diff-amp (38)반전입력은 VS보다 레지스터(45)및 다이오드 형태로 접속된 트래지스터(44)양단에 걸린 전압강하만큼 낮아진다. 전류싱크(43)는 상기 전류원(37)에 흐르는 공칭 전류보다 약간 더 큰 전류를 도통하게 한다. 따라서, 정적 상태하에 있는 diff-amp(38)은 전류원(37)을 거쳐 버퍼(36)에 입력되는 저류를 발생시켜 트랜지스터(20-39)를 도통상태로 바이어스시킨다. 전류 싱크(43)는 레지스터(45)를 10배의 레지스터(40)값으로 형성함으로써 트랜지스터(39)에 흐르는 공칭 전류의 1/10배로 동작한다는 점에 유념해야 한다.
또한 다이오드 형태로 접속된 트랜지스터(41)는 다이오드 형태로 접속된 트랜지스터(44)의 면적에 대하여 10배의 면적을 지니게 한다. 따라서 단자(25)에 걸린 출력 전류의 초대 값은 전루 싱크(43)에 흐르는 전류의 300배이다. 하기에 제공되는 동작예에 있어서, 전류 싱크(43)는 대략 330마이크로 암패아로 동작되어 단자(25)에서 최대회로 출력을 거의 100㎃정도로 발생시켰다. 상기 구성부품은 다른 값으로 규정될 수 있으며 초대 전루값뿐만아니라 다른 정적 전류값이 사용될 수 있다는 것이 자명하다.
상시 회로 특성중 중요한 점은 시스템 고장에 의해 단자(25)가 풀다운되는 경우, diff-amp(38)는 폴다운된 비반전 입력을 지니고 상기diff-amp(38)의 출력은 전류원(37)에 흐르는 전류를 감소시킨다는 점이다. 상기 감소된 전류는 또다시 트랜지스터(39)의 베이스상에 걸린 바이어스를 감소시키므로 트랜지스터(39)상에 걸린 에미터-베이스 전압은 일정하게 유지된다. 이는 단자(25)에 걸린 전위가 보다 낮아지는 경우에 보다 많은 전류가 트랜지스터(20)에 흐르지 않게 한다는 것을 의미한다.
상기에 지적한 바와같이 상기 회로는 출력 단자를 26볼트만큼 높이 올라갈 수 있는 출력 단자 고장상태로부터 벗어나는 것이 바람직하다 이러한 출력 단자 고장 상태는 공칭적으로 14볼트에 있는 VCC라인보다 대략 12볼트 높은 상태로 단자(25)를 있게 한다. 이는 트랜지스터(20)의 에미터를 상기 트랜지스터(20)의 베이스보다 높게 끌어올리므로 상기 에미터-베이스 접합을 역 바이어스시킨다는 것을 알 수 잇다 .트랜지스터(21)가 존재하지 않는 경우, 트랜지스터(20)는 생각컨대 자신을 파괴할 수 있는 제어도통상태로 된다. 그러나, 드랜지스터(20,21)의 결합제너전압으로 부가된 12볼트를 초과하므로 상기 디바이스는 보호박게 된다. 마찬가지로 다이오드형태로 접속된 트랜시지스터(42)는 단자(25)가 26볼트의 고장상태까지 상승되는 경우 트랜지스터(39)를 제너작용으로 부터 보호하도록 동작한다.
제5도는 종래의 모놀리식 에피랙설 PN접합 분리구조를 사용하여 재4도의 TPIOS의 기능을 이행함에 잇어 바람직한 집적회로의 개랙적인 다이어그램이다. 동일부분에는 동일 부호가 사용된다. Diff-amp(35)는 싱크(49)에 의하여 일정한 미부 전류가 공급되게하는 차동 접속 트랜지스터(47,48)로 이루어져 있다.
래지스터(58A,58B,58C,58D)는 트랜지스터(47,48)의 베이스를 VREF및 VOUT레벨이하로 동작시키는 한싸의 전압 분할기를 포함한다. 이러한 4개의 레지스터가 동일 값을 지니는 경우에는 분할기가 2:1비율로 작동하여 VREF/2전압을 생성하다.
일정 전류원(37)은 사실상 다이오드 형태로 접속된 입력 트래지스터(50)및 출력 트랜지스터(51)로 이루어진 전류미터이다. 따라서 싱크(52)에 흐르는 전류는 트랜지스터(50)의 크기에 두배이라는 점에 유념해야 한다. 레지스터(53,54)는 전류 미터를 안정화 시키도록 동작하되, 레지스터(530는 레지스터(54)의 저항 값에 두배인 저항값 지닌다. 따라서 전류 미터(37)는 2인 안정화된 전류이득을 지닌다. 예를 들면, 싱크(52)에 150마이크로 암페아의 전류가 흐르므로 인해 트랜지스터(51)는 300마이크로 암페아의 전류를 발생시킨다. 다이오드 형태로 접속된 트래지스터(55)는 트랜지스터(48)에 대한 분리 요소로서 동작하고, 출력 단자(25)가 고장상태에 의하여 저전압으로 끌어내려지는 경우 트랜지스터(48)의 콜렉터를 단선시킨다. 이는 NPN트랜지스터의 콜랙터가 접지전위이하로 끌어내려지는 경우에 트랜지스터(48)의 콜렉터가 소수 캐리어를 IC기판으로 주입시키도록 작용할 가능성을 방지한다.
버퍼(36)는 에미터-베이스회로와 병렬로 연결된 레지스터(57)를 지니는 에미터 폴로워트랜지스터(56)로 이루어져 있다. 트랜지스터(56)의 콜렉터는 다이오드 형태로 접속된 트랜지스터(58)에 의하여 (+)전력 공급단자(10)에 복귀된다. 이와같은 트랜지스터는 시스템고장에 의해 출력 단자가 +26볼트까지 끌어올려지는 경우 트랜지스터(56)의 제너 동작을 방지하도록 존재한다. 따라서, 상기 트랜지스터는 상기에 기술된 트랜지스터(21,42)와 동일한 이유로 존재한다. 따라서, 상기 트랜지스터는 상기에 기술된 트랜지스터(21,42)와 동일한 이유로 존재한다.
단자(25)가 공칭 전압이하로 끌어내려짐에 따라, 통과 트랜지스터의 전류는 성승할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러한 시스템 고장으로 각도 전류가 흐르지 않게 하기 위하여, 전류 피드백형태의 보호 회로(63)가 TPIOS (29)내에 합체된다.
기준 전압은 다이오드 형태로 접속된 트랜지스터(65)및 레지스터 (66,67)로 이루어진 전압 분할기에 의하여 전개된다. 따라서, 트랜지스터(64)의 베이스는 양(+)전위상태에 있다. 이에 대한 바람직한 실시예의 전위는 300°k에서 대략 4.3볼트이다. 따라서, 트랜지스터(64)의 에미터는 에미터 폴로워동작에 기인하여 대랙 3.6볼트 상태에 있다. 트랜지스터(64)의 에미터에 걸린 전위는 레지스터(68) 양단에 걸린 전위이며 또한 트랜지스터(69)의 베이스를 바이어스시킨다. 정상동작 상태에 있어서는, 트랜지스터(69)의 에미터가 대략 8볼트상태에 있으므로 상기 트랜지스터"(69)는 비도통 상태에 있다. 그러나, 고장 상태가 단자(25)를 특정 전위로 폴다운시킴에 따라, 트랜지스터(69)는 도통하기 시작하고 트랜지스터(60)의 베이스를 폴다운하도록 동작한다. 한계 도통 전압은 대략 2.9볼틀의 출력 단자 전위상태에 있다. 출력전압에 있어 어느 정도의 부가적인 접압강하에 의하여 트랜지스터(69)의 도통 상태가 증가된다. 레지스터(7)의 바람직한 값이 1.4K 오옴이기 때문에 대략 -0.2볼트의 출력 전위에 의하여 트랜지스터(69)는 1.5㎃의 전류를 도통시킨다.
트랜지스터(69)는 비교기로서 동작한다는 것을 알 수 있다. 상기 비교기의 반전 입력은 대략 3.6볼트의 기준 레벨상태에서 동작되므로 단자(25)에 연결된 비반전 입력은 대략 2.9볼트의 한계 도통 전압을 지닌다. 어느 입력 레벨값에서의 트래지스터(69)의 도통은 레지스터(70)의 값에 의하여 결정된다. 이것에 의하여 레지스터(40)에서의 전압강하는 대략 76밀리볼트가 되며 그러한 값은 OP-AMP(38)의 정상적인 바이어스 동작에 기인하는 정상상태의 165밀리볼트이라는 점을 감안해볼때 비교적 작은 값이다. 그러나 출력이 있어 어느정도의 부가적이 전압강하는 트랜지스터(69)의 도통을 증가시킨다.
-4볼트의 고장상태에서 레지스터(70)양단에 걸린 전위는 대략 6.9볼트까지 상승한다. 이러한 상태에서는 트랜지스터(69)에 흐르는 전류는 대략 4.9밀리암페아까지 상승한다. 이것에 의하여 레지스터(40)양단에 걸린 전압강하는 대략 245밀리볼트가 되는데, 이러한 전압강하는 대략 165밀리볼트의 공칭 전압보다 높다. op-amp(38) 및 버퍼(36)를 포함하는 피드백루프는 트랜지스터(20)의 도통을 매우 낮은 값(대략 20밀리암페아 미만)까지 감소시키도록 동작한다.
출력 고장 상태에 의하여 단자(25)에 제로(0)볼트의 저압이 되는 경우 트랜지스터(20)에 흐르는 전류는 대랙 40밀리암패아나 또는 정격 전압 공급용 캐패시터의 절반 전압 미만까지 제한된다. 그보다 낮은 단자(25)전압에서는 상기 전류가 더욱 더 감소된다.
[실시예]
본 발명의 회로는 종래의 에피랙설, PN-접합-분리 형태를 사용하여 모놀리식 IC칩 브레드보드형태로 제조되었다. NPN트랜지스터는 수직형태로 제조된 종래의 평면 디바이스이었다. PNP트랜지스터는 수평형태로 제 종래의 평면 다비이스이었다. 매개수단은 TPIOS회로를 사용한 자동차용 다중 출력 전압 레글레이터이었다.
그러한 디바이스는 LMB2003 부품을 설계하는데 제공된다. 이는 최대 사양 전류값을 90밀리암페아로 각각 공급할 수 있으며 공칭전압 값이 8볼트인 10개의 분리 보호출력을 제공한다. 이는 15내지 220개의 리드를 지닌 페키지내에 하우징된다
이하의 챠트는 본 발명의 바람직한 실시예를 구성하는 제5도회로의 구성 부품값을 적은 것이다.
공칭값인 14볼트 전압공급원으로 부터 동작되는 회로는 7.2내지 8.5볼트의 범위에 내재하는 출력을 제공하였다. 정격 출력 전류는 10개의 분리 출력 각각에 대하여 100밀리 암페아이었다.
이에 대한 출력 전압 강하는 VS-2.2볼트이었다. 정적 전류는 35밀리암페아 미만이었다. 부하에 의한 규제는 5내지 70밀리암패아의 전류범위에 걸쳐 300밀리보트이었다. 분리된 출력사이의 누화(crosstalk)는 1000오옴의 부하가 한 출력으로 스위치 온 및 스위치 오프되는 경우에 20밀리볼트 미만이었다.
단략 회로의 전류 (제로 출력전압)는 50밀리 암페아이었다.
본 발명은 이제 모두 기술되었고 바람직한 실시예가 상세히 기술되었다. 본 기술에 통상의 지식을 지닌자가 전술된 내용을 판독할 경우 본발명의 사상 및 의도한 바에 속하는 변형예 및 등가예가 자명해진다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 제한되고자 의도한 것이다.

Claims (1)

  1. 단일 회로가 독립적으로 동작하는 복수개의 규제된 출력 전압을 제공하며 조악한 부하상태에 의해 생기는 출력 고장을 방지할 수 있는 복수개의 출력 전압 레귤레이터에 있어서, 기준 전압을 과도전압 보호용 아리솔레이터 출력단(TPIOS)회로에 공급하는 수단, 상기 출력 전압을 에미터에서 제공하는 NPN출력 통과 트랜지스터를 제공하는 수단, 상기 출력 전압을 상기 기준전압과 비교하여 상기 출력 통과 트랜지스터으 ㅣ베이스를 구동시킴으로써 상기 출력 전압이 규제되는 1차 음(-)피드백 루프, 및 출력 전류 일부를 기준 전류와 비교하여 상기 출력전류를 미리 결정된 값까지 제한하도록 상기 출력 통과 트랜지스터의 베이스를 구동하는 2차 음(-)피드백 루프를 포함하는 TPIOS회로.
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