KR100205783B1 - 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시스템의 온도를 감지하여 그 결과에 따라 시스템 내에 공급되는 소정의 타 전원을 온/오프 시키도록 스위칭 신호를 발생하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치에 관한 것으로서, 감지된 온도가 소정의 상한값 이상으로 될 때 소정의 타 전원을 차단시키기 위한 스위칭 신호를 발생하고, 감지된 온도가 소정의 하한값 이하로 될 때 소정의 타 전원을 다시 공급시키기 위한 스위칭 신호를 발생하여 시스템을 보다 안정적으로 동작하게 하면서 과열로부터 보호한다.

Description

감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치(Power Supply Control Apparatus by detecting of temperature)

본 발명은 전력 공급 제어 장치(Power Supply Control Apparatus by detecting of temperature)에 관한 것으로 통신 교환 시스템 등에 포함되는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치에 관한 것이다.

도 1은 통신 교환 시스템의 개략도를 도시한 도면이다. 온도에 따른 전력 공급 제어 장치는 통신 교환 시스템(1)의 레퍼런스 블록(5)에 포함되어 있다. 도 2는 레퍼런스 블록(5)의 개략도이다. 레퍼런스 블록(5)에는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치(10)가 포함되어 있다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치(10)는 감지한 온도에 따라 시스템 내의 기능 블록들(7)로 인가되는 소정의 타 전원을 온/오프(on/off) 시키기 위한 스위칭 신호(VS)를 발생한다. 그러면 프로세스 제어부(6)는 전체 시스템의 운용을 제어하는 중앙 제어 장치(2)의 상태에 따라 상기 타 전원 스위치(PWR)를 온 시키거나 오프 시킨다. 타 전원 스위치가 오프될 경우, 상기 시스템(1)은 정상적인 기능을 수행할 수 없게 되므로 중앙 제어 장치(2)는 다른 정상적인 시스템(1')을 통해 필요한 작업을 수행할 수 있다.

도 3은 가입자 라인 인터페이스 회로(Subscriber Line Interface Circuit)의 레퍼런스 블록에 포함된 종래의 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치의 회로도이다. 그리고 도 4는 종래의 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치의 스위칭 신호 특성을 보여준다.

이하 도 3 내지 도 4를 참조하여, 종래의 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치의 동작을 살펴보겠다.

시스템의 내외적인 온도에 따라 온도 감지기(Q16)의 접합 온도(junction temperature)가 소정의 설정 온도(T_p)보다 높아지면 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 2.5V 이하로 하강한다. 이때 인버터(INV1)를 통해 하이 레벨의 스위칭 신호(VS)가 발생한다. 이에 따라 상기 타 전원이 차단되면 타 전원에 연결된 모든 기능 블록들이 오프되어 시스템 및 구성 IC들이 과열로부터 보호된다.

이제 시스템의 온도가 하강하여 상기 설정 온도(T_p) 이하로 되면, 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 2.5V 이상으로 상승하여 인버터(INV1)를 통해 로우 레벨의 스위칭 신호(VS)가 발생된다. 이에 따라 상기 타 전원이 공급되면 시스템이 다시 정상적으로 동작하게 된다.

도 5는 시뮬레이션에 의해 구한 임의의 온도 변화를 감지한 온도 감지 신호(VT)의 파형과 그에 따른 스위칭 신호(VS)의 파형을 보여준다. 도 5를 참조하면, 종래의 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치는 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 2.5V 이하로 하강하면 하이 레벨의 스위칭 신호(VS)를 발생하고, 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 2.5V 이상으로 상승하면 로우 레벨의 스위칭 신호(VS)를 발생한다.

그러나 상술한 바에 의하면, 시스템의 동작 온도가 설정 온도 부근(T_P)에서 미세하게 변화할 경우, 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 2.5V 위 아래로 흔들리게 되고 이에 따라 상기 스위칭 신호(VS)의 레벨도 하이에서 로우로 또 로우에서 하이로 계속하여 변하게 된다. 그렇게 되면 상기 타 전원에 연결된 시스템 내의 회로 블록들이 온/오프를 반복하게 되어 시스템이 불안정해질 뿐만 아니라 상기 회로 블록 내의 IC들의 수명도 단축되는 문제점을 야기시킨다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 타 전원을 스위치 온 시키는 온도와 스위치 오프 시키는 온도를 다르게 설정하여 시스템의 온도가 어느 설정 온도 위 아래로 미세하게 변화하더라도 그 온도 변화가 두 개의 설정 온도들 사이의 범위를 가로질러 일어날 때에만 타 전원의 스위칭 신호를 바꾸어 상기 시스템을 보다 안정적으로 동작시키면서 과열로부터 보호하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 온도를 감지하여 전력 공급을 제어하는 통신 교환 시스템을 개략적으로 도시한 도면;

도 2는 도 1에 도시된 통신 교환 시스템의 레퍼런스 블록을 개략적으로 도시한 도면;

도 3은 종래 기술의 실시예에 의한 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치가 적용된 레퍼런스 블락의 회로도;

도 4는 종래 기술의 실시예에 의한 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치의 스위칭 신호 특성을 나타낸 그래프;

도 5는 종래 기술의 실시예에 의한 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치의 시뮬레이션에 의한 스위칭 신호 그래프;

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치가 적용된 레퍼런스 블록의 회로도;

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치의 스위칭 신호 특성을 나타낸 그래프;

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치의 시뮬레이션에 의한 스위칭 신호 그래프.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

100 : 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치200 : bias 회로

300 : 밴드 갭 레퍼런스 회로110 : 온도 감지 신호 발생 회로

120 : 스위칭 신호 발생 회로

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 시스템의 온도를 감지하여 그 결과에 따라 시스템 내에 공급되는 소정의 타 전원을 온/오프 시키도록 스위칭 신호를 발생하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치에 있어서, 상기 시스템의 온도를 감지하고 소정의 온도 감지 신호를 발생하는 온도 감지 신호 발생 수단과; 상기 온도 감지 신호 발생 수단으로부터의 온도 감지 신호가 소정의 제 1 설정 온도 이상에 대응하는 제 1 설정 전압 레벨 이하이면 상기 소정의 타 전원을 차단시키기 위한 스위칭 신호를 발생하고, 상기 온도 감지 신호가 소정의 제 2 설정 온도 이하에 대응하는 제 2 전압 레벨 이상이면 상기 소정의 전원을 공급하기 위한 스위칭 신호를 발생하는 스위칭 신호 발생 수단을 포함한다.

이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 온도 감지 수단은 일정 온도 이상에서 턴 온 되는 온도 감지기와; 상기 온도 감지기의 동작에 따라 연동되면서, 감지한 온도에 따라 소정 레벨의 온도 감지 신호를 발생하는 감지 신호 발생 수단을 포함한다.

이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 온도 감지기는 베이스에 소정 레벨의 제 1 기준 전압이 소정 비율로 분압되어 인가되고 에미터에 소정 레벨의 제 1 전원 전압이 인가되어 온도에 따라 드레숄드 전압이 가변됨으로써 일정 온도 이상에서 턴 온 되는 트랜지스터로 구성된다.

이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 감지 신호 발생 수단은 상기 온도 감지기의 트랜지스터가 턴 온 되면 활성화되는 전류 미러와; 베이스와 접지가 접속되고 상기 전류 미러가 활성화되면 턴 온 되는 트랜지스터와; 일 단이 상기 트랜지스터의 콜렉터와 접속된 저항과; 소오스와 게이트는 소정 레벨의 전원 전압이 인가되고 드레인은 상기 저항의 타 단과 접속되어 상기 트랜지스터가 턴 온 되면 액티브 로드로 동작하여 상기 온도 감지 신호를 출력시키는 모오스 트랜지스터와; 상기 모오스 트랜지스터의 드레인과 상기 트랜지스터의 베이스 사이에 접속되어 상기 온도 감지 신호의 리플을 제거하는 커패시터를 포함한다.

이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 스위칭 신호 발생 수단은 상기 온도 감지 수단으로부터의 온도 감지 신호가 상기 제 1 설정 전압 레벨 이하이면 소정의 제 1 전압 레벨로 포화되고, 온도 감지 신호가 상기 제 2 설정 전압 레벨 이상이면 소정의 제 2 전압 레벨로 포화되는 비교기와; 외부로부터 소정 레벨의 제 2 기준 전압과 상기 비교기의 출력을 소정의 비율로 분압하여 비교기의 비 반전 단자로 인가하는 전압 디바이더와; 상기 비교기의 출력 신호를 반전시켜 소정의 스위칭 신호를 발생시키는 반전 수단을 포함한다.

이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 전압 디바이더는 일 단이 접지와 접속되고 타 단이 상기 스위칭 신호 발생 수단 내의 비교기의 비 반전 단자와 접속된 제 1 저항과; 일 단은 상기 제 2 기준 전압이 인가되고 타 단은 상기 스위칭 신호 발생 수단 내의 비교기의 비 반전 단자와 접속된 제 2 저항과; 일 단은 상기 제 1 저항의 타 단과 접속되고 타 단은 상기 스위칭 신호 발생 수단 내의 비교기의 출력 단자에 접속된 제 3 저항을 포함한다.

이와 같은 장치에 의하면, 감지 온도가 제 1 설정 온도 이상으로 될 때 회로 블록들에 연결된 소정의 타 전원을 차단시키기 위한 스위칭 신호가 발생되고, 감지 온도가 제 2 설정 온도 이하로 될 때 상기 타 전원을 다시 공급시키기 위한 스위칭 신호가 발생되어 시스템을 보다 안정적으로 동작하게 하면서 과열로부터 보호할 수 있다.

도 6에는 본 발명의 실시예에 의한 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 회로는 가입자 인터페이스 회로 내의 레퍼런스 블록의 일부이다.

도 6을 참조하면, 레퍼런스 블록은 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치(100) 외에 bias 회로(200)와 밴드 갭 레퍼런스 회로(300)를 포함한다. 여기서 Bias 회로(200)는 회로 전체의 bias를 잡아준다. 그리고 밴드 갭 레퍼런스 회로(300)는 온도 변화나 전원 전압의 노이즈와 같은 외부적인 요인에 상관없이 일정한 기준 전압(V_ref)을 발생시킨다.

도 7은 본 발명의 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치의 동작 특성을 보여준다. 설명의 편의상, 시스템의 온도는 정상 온도로부터 제 1 설정 온도(T1_P) 이상으로 상승한 다음, 다시 하강하여 제 2 설정 온도(T2_P) 이하로 하강하는 것으로 가정한다.

이하 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치의 동작을 설명하겠다.

초기에는 시스템의 온도가 정상적이어서 트랜지스터들(Q46, Q47, Q48, Q51)이 턴 오프 되어 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 하이 레벨로 되고 인버터(INV31)의 출력 신호가 로우 레벨로 된다.

시스템의 온도가 상승하게 되면 트랜지스터(Q46)의 드레숄드 전압이 낮아지게 되는데 과열 상태가 계속되어 시스템의 온도가 일정 온도(T_P) 이상으로 되면, 트랜지스터(Q46)의 드레숄드 전압이 충분히 낮아져 트랜지스터(Q46)가 턴 온 된다. 여기서 온도(T_P)는 제 1 설정 온도(T1_P)와 제 2 설정 온도(T2_P)의 중간 온도로 설정되어 있다. 트랜지스터(Q46)가 턴 온 됨에 따라 전류 미러(CM31)의 트랜지스터들(Q47, Q48)과 트랜지스터(Q51)가 순차적으로 턴 온 된다. 트랜지스터(Q47)는 턴 온시 콜레터로부터 에미터로 최대 수백 μA의 전류를 유입한다. 그러나 트랜지스터(Q51)가 턴 온 되면 모오스 트랜지스터(M31)가 액티브 로드로 동작하게 되어 트랜지스터(Q51)의 콜렉터 전류가 약해지게 된다. 이에 따라 트랜지스터(Q51)의 베이스 전류가 강해져서 트랜지스터(Q47)의 에미터로 유입되는 전류가 보강된다. 그렇게 되면 상기 트랜지스터(Q51)가 포화(saturation) 상태로 되어 트랜지스터(Q51) 양단에 포화 전압(V_CE= 0.2V)이 걸리게 된다. 이 때 온도 감지 신호(VT)의 레벨은 다음 식에 의해 전원 전압(V_DD) 레벨에서 로우 레벨로 하강한다.

[수학식 1]

온도 감지 신호(VT)는스위칭 신호 발생 회로(120) 내의 비교기(Amp)의 반전 단자로 인가된다.전압 디바이더(121)는 기준 전압(V_r)을 소정의 비율로 분압하여 그 결과의 전압을 비교기(Amp)의 비 반전 단자로 인가한다. 비교기(Amp)는 반전 단자로 인가되는 온도 감지 신호(VT)의 레벨과 비 반전 단자로 인가되는 소정의 전압을 비교한 결과의 출력 전압을 발생시킨다. 비교기(Amp)의 출력 전압은 전압 디바이더(121)를 통해 비 반전 단자로 피드백되면서 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 로우 드레숄드 전압(V_LT) 이하로 하강하면 로우 레벨로 포화된다. 로우 드레숄드 전압(V_LT)은 다음과 같은 식에 의해 정의되며 제 1 설정 온도(T1_P)에 대응하는 온도 감지 신호(VT)의 레벨로서 여기서는 도 7에서 보는 바와 같이 1.5V로 설정되어 있다.

[수학식 2]

여기서,

는 비교기 내부 출력단의 포화 전압을 나타낸다.

비교기(Amp)의 출력 전압이 로우 레벨로 됨에 따라 인버터(INV31)는 하이 레벨의 스위칭 신호(VS)를 발생하게 된다. 그 결과 상기 타 전원이 차단되어 시스템의 과열을 방지하게 된다.

소정의 시간이 경과되어 시스템의 온도가 상기 온도(T_P) 이하로 하강하면, 트랜지스터들(Q46, Q47, Q48, Q51)이 턴 오프 된다. 이에 따라 모오스 트랜지스터(M31)가 턴 온 되어 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 상승한다.

온도 감지 신호(VT)는비교기(Amp)의 반전 단자로 인가된다.비교기(Amp)의 출력 전압은 비 반전 단자로 피드백 되면서 상기 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 계속 상승하여 하이 드레숄드 전압(V_HT) 이상으로 되면 하이 레벨로 포화된다. 하이 드레숄드 전압(V_HT)은 다음 식에 의해 정의되며 상기 제 2 설정 온도(T2_P)에 대응하는 온도 감지 신호(VT)의 레벨로서 여기서는 도 7에서 보는 바와 같이 3.5V로 설정되어 있다.

[수학식 3]

그러면 인버터(INV31)는 로우 레벨의 스위칭 신호(VS)를 발생하여 상기 타 전원이 다시 공급되게 한다.

도 8은 본 발명의 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치를 시뮬레이션해서 구한 임의의 온도 변화를 감지한 온도 감지 신호(VT)의 파형과 그에 따른 스위칭 신호(VS)의 파형을 보여준다.

도면에 나타낸 바와 같이, 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 1.5V 이하로 하강하면 하이 레벨의 스위칭 신호(VS)가 발생되고, 온도 감지 신호(VT)의 레벨이 3.5V 이상으로 상승하면 로우 레벨의 스위칭 신호(VS)가 발생된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치는, 하나의 설정 온도를 기준으로 소정의 타 전원을 온/오프하던 종래 기술과는 달리, 감지 온도가 제 1 설정 온도 이상이면 소정의 타 전원을 차단시키기 위한 스위칭 신호를 발생하고 감지 온도가 제 2 설정 온도 이하이면 소정의 타 전원을 공급시키기 위한 스위칭 신호를 발생한다. 이에 따라 제 1 설정 온도와 제 2 설정 온도 사이에 스위칭 신호에 대한 hysteresis 마진을 형성하게 된다. 그렇게 함으로써 시스템의 온도가 변화하더라도 그 온도 변화가 hysteresis 마진을 포함하면서 일어날 때만 타 전원을 온/오프시키도록 스위칭 신호가 바뀌어 시스템을 보다 안정적으로 동작하게 하면서 과열로부터 보호할 수 있다.

Claims (6)

1. 시스템의 온도를 감지하여 그 결과에 따라 시스템 내에 공급되는 소정의 타 전원을 온/오프 시키도록 스위칭 신호를 발생하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치에 있어서,

   상기 시스템의 온도를 감지하고 소정의 온도 감지 신호(VT)를 발생하는 온도 감지 신호 발생 수단(110)과;

   상기 온도 감지 신호 발생 수단(110)으로부터의 온도 감지 신호(VT)가 소정의 제 1 설정 온도(T1_P) 이상에 대응하는 제 1 설정 전압 레벨(V_LT) 이하이면 상기 소정의 타 전원을 차단시키기 위한 스위칭 신호(VS)를 발생시키고, 온도 감지 신호(VT)가 소정의 제 2 설정 온도(T2_P) 이하에 대응하는 제 2 설정 전압 레벨(V_HT) 이상이면 상기 소정의 타 전원을 공급하기 위한 스위칭 신호(VS)를 발생시키는 스위칭 신호 발생 수단(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도 감지 수단(110)은 일정 온도 이상에서 턴 온 되는 온도 감지기(111)와;

   상기 온도 감지기(111)의 동작에 따라 연동되면서, 감지한 온도에 따라 소정 레벨의 온도 감지 신호(VT)를 발생하는 감지 신호 발생 수단(112)을 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 온도 감지기(111)는 베이스에 소정 레벨의 제 1 기준 전압(V_ref)이 소정 비율로 분압되어 인가되고 에미터에 소정 레벨의 제 1 전원 전압(V_bat)이 인가되어 온도에 따라 드레숄드 전압이 가변됨으로써 일정 온도 이상에서 턴 온 되는 트랜지스터(Q46)로 구성된 것을 특징으로 하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치.
4. 제 2 항에 있어서

   상기 감지 신호 발생 수단(112)은 상기 온도 감지기(111)의 트랜지스터(Q46)가 턴 온 되면 활성화되는 전류 미러(CM31)와;

   베이스와 접지가 접속되고 상기 전류 미러(CM31)가 활성화되면 턴 온 되는 트랜지스터(Q51)와;

   일 단이 상기 트랜지스터(Q51)의 콜렉터와 접속된 저항(R44)과;

   소오스와 게이트는 소정 레벨의 제 2 전원 전압(V_DD)이 인가되고 드레인은 상기 저항(R44)의 타 단과 접속되어 상기 트랜지스터(Q51)가 턴 온되면 액티브 로드로 동작하여 상기 온도 감지 신호(VT)를 출력시키는 모오스 트랜지스터(M31)와;

   상기 모오스 트랜지스터(M31)의 드레인과 상기 트랜지스터(Q51)의 베이스 사이에 접속되어 상기 온도 감지 신호(VT)의 리플을 제거하는 커패시터(C31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위칭 신호 발생 수단(120)은 상기 온도 감지 수단(110)으로부터의 온도 감지 신호(VT)가 상기 제 1 설정 전압 레벨(V_LT) 이하로 되면 소정의 제 1 전압 레벨로 포화되고, 온도 감지 신호(VT)가 상기 제 2 설정 전압 레벨(V_HT) 이상으로 되면 소정의 제 2 전압 레벨로 포화되는 비교기(Amp)와;

   외부로부터 소정 레벨의 제 2 기준 전압(V_r)과 상기 비교기(Amp)의 출력을 소정의 비율로 분압하여 비교기(Amp)의 비 반전 단자(+)로 인가하는 전압 디바이더(121)와;

   상기 비교기(Amp)의 출력 신호를 반전시켜 소정의 스위칭 신호(VS)를 발생시키는 반전 수단(INV31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 전압 디바이더(121)는 일 단은 접지와 접속되고 타 단은 상기 스위칭 신호 발생 수단(120) 내 비교기(Amp)의 비 반전 단자(+)와 접속된 제 1 저항(R45)과;

   일 단은 제 2 기준 전압(V_r)이 인가되고 타 단은 상기 스위칭 신호 발생 수단(120) 내의 비교기(Amp)의 비 반전 단자(+)와 접속된 제 2 저항(R46)과;

   일 단은 제 1 저항(R45)의 타 단과 접속되고 타 단은 상기 스위칭 신호 발생 수단(120) 내의 비교기(Amp)의 출력 단자와 접속된 제 3 저항(R47)을 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 온도에 따른 전력 공급 제어 장치.

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