KR100208766B1 - 고전압 발생회로 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:

고전압 발생회로.

나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제:

고전압 발생회로에서 설정된 고전압 충전과 동시에 휴지시간 없이 방전을 실시.

다. 발명의 해결방법의 요지:

고전압 발생 회로가 충전 시작 신호에 의해 충전 신호를 발생하는 충전 신호 발생부와, 기준전압과 발생되는 고전압을 비교하여 고전압이 기준전압 초과시 충전 신호를 해제하고 동시에 방전 신호를 발생하는 충방전 제어부와, 충전 신호 수신시 고전압 충전 동작을 수행하며 방전 신호 수신시 충전된 고전압을 방전하는 고전압부로 구성되어, 충전 전압이 기준전압 초과시 휴지시간 없이 충전 전압을 방전한다.

라. 발명의 중요한 용도:

레이저 거리 측정기 등의 고전압을 필요로 하는 장치에서 고전압 충전시 휴지시간 없이 방전 할 수 있다.

Description

고전압 발생회로

본 발명은 전원 발생 회로에 관한 것으로, 특히 고전압 발생회로의 충전 및 방전을 제어하는 회로에 관한 것이다.

통상적으로 충전 방식에는 선충전 방식과 후충전 방식이 있다. 상기 선충전 방식은 미리 설정된 전압을 충전하고 있는 상태에서 충전된 전압을 방전시키는 방식이다. 상기 후충전 방식은 사용 시점에서 충전신호를 발생하면 전압을 충전하며 충전 전압이 설정값이 되면 자동으로 방전을 하는 방식이다.

도 1은 후충전 방식으로 고전압을 발생하는 회로의 종래기술의 도면이다.

여기서 상기 도 1은 상기 레이저 구동용 전원 발생 장치의 구성이라고 가정한다.

도 2는 도 1에 따른 동작 타이밍도로서, 2a는 레이저 시작 신호이고 2b는 충전 신호이며 2c는 방전 신호이다.

이하 도 1의 구성에 의거 도 2의 파형도를 참조하여 종래의 고전압 발생 회로의 일실시예를 설명한다.

충전 신호 발생부10에 인가된 레이저 발사 신호는 도 2의 2a의 펄스 형태로 나타난다. 상기 레이저 발사 신호는 충전 시작 신호가 된다. 상기 충전 신호 발생부10는 상기 펄스가 인가됨과 동시에 충전 신호2b를 상기 고전압부30로 출력한다. 이때 상기 충전 신호2b는 충전시간(T)과 설정된 고전압을 확보하기 위한 소정의 휴지시간(I)의 합으로 출력된다. 상기 충전 신호2b가 하이(high)에서 로우(low)로 되면 상기 방전 제어부20는 상기 고전압부30에 방전 신호2c를 출력한다. 상기 고전압부30은 상기 고전압 방전 신호2c를 받아 방전을 수행하며 상기 방전된 고전압을 이용하여 레이저를 출력하게 된다.

상기 도 1과 같은 구성을 갖는 종래의 고전압 발생 장치는 고전압 충전시간을 정확히 알 수 없었기 때문에 방전하기까지 소정의 휴지시간을 두어야만 했다. 즉 충전시간의 종료시점을 자동으로 알 수 있는 회로적 장치가 없었기 때문에, 고전압 크기 변동에 따른 충전시간의 조정이 필요했으며 이런 충전시간의 조정에 따른 번거로움이 있었다.

본 발명의 목적은 후충전 방식을 사용하는 고전압 발생회로에서 충전되는 전압이 기준전압을 초과할시 충전을 종료하고 휴지시간 없이 방전할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 레이저 구동용 전원 발생 장치에서 레이저 발사 신호 인가시 충전을 수행하며, 기준전압 초과시 충전을 종료하고 휴지시간 없이 방전시켜 레이저 출력시간을 단축할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 고전압 발생회로가 충전 시작 신호에 의해 충전 신호를 발생하는 충전 신호 발생부와, 기준 전압과 발생되는 고전압을 비교하여 상기 고전압이 기준 전압 초과시 상기 충전 신호를 해제하고 동시에 방전 신호를 발생하는 충방전 제어부와, 상기 충전 신호 수신시 고전압 충전 동작을 수행하며 상기 방전 신호 수신시 충전된 고전압을 방전하는 고전압부로 구성되어, 충전 전압이 기준전압 초과시 휴지시간 없이 상기 충전 전압을 방전함을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 전원 발생장치의 고전압 충방전 제어회로의 블럭도.

도 2는 도 1의 각부 동작 특성을 도시하는 타이밍도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 충방전 제어회로의 블럭도.

도 4는 도3에 대한 구체도.

도 5는 도 3의 각부 동작 특성을 도시하는 타이밍도.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 일실시예에 따른 블럭도로서,

충전 신호 발생부110는 충전 시작 신호에 의해 충전 신호를 발생하며 고전압부120은 상기 충전 신호 발생부110으로부터 출력되는 상기 충전 신호를 수신하여 충전을 수행한다. 동시에 상기 고전압부120은 비교기130에 충전상태를 파악하기 위한 일정한 충전전압Vref과 변경전압V+를 각각 -단자, +단자에 입력한다. 상기 비교기130는 상기 기준전압Vref와 충전전압V+을 비교하여 비교 결과 신호를 발생하며, 상기 출력된 비교 결과 신호는 트리거 제어부140에 인가된다. 이때 상기 충전전압V+가 기준전압V+를 초과하는 시점에서 상기 비교 결과 신호는 로우 논리에서 하이 논리로 되는 트리거 신호를 발생한다. 그러면 상기 트리거 제어부140은 충방전을 제어 할 수 있는 펄스를 발생하며, 상기 펄스에 의해 상기 고전압부120은 충전을 종료함과 동시에 방전을 수행하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 상세 회로도이다.

여기서 상기 도 4는 레이저 발사 구동용 전원 발생 장치의 구성이라고 가정한다.

상기 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면,

충전 신호 발생부110는 레이저 발사 신호를 입력하여 충전 신호를 출력한다. 상기 충전신호는 충전시간(T)과 휴지시간(I)의 합으로 이루어진다.

낸드게이트170은 충전 신호 발생부110에서 출력되는 충전 신호와 멀티바이브레이터150에서 출력되는 충전 종료신호를 입력하여 부논리곱 출력한다. 상기 낸드 게이트170은 충전 신호 발생시 활성화되고, 상기 충전 종료 신호 발생시 비활성화되는 충전 제어 신호를 발생한다.

고저압부120은 상기 낸드게이트170에서 출력되는 상기 충전 제어 신호와 멀티바이브레이터160에서 출력되는 방전 신호를 입력하며, 상기 고전압부120의 충전전압단121과 기준전압단122으로 충전전압V+과 기준전압Vref를 출력한다. 상기 고전압부120은 상기 활성화되는 충전 제어 신호 수신시 충전을 수행하며 상기 방전 신호 수신시 방전을 수행한다.

비교기130은 고전압부120에서 발생되는 상기 충전전압V+과 기준전압Vref를 입력하여 비교 결과 신호를 출력한다. 상기 비교기130은 충전전압V+이 기준전압Vref보다 작을시 로우 논리 신호를 발생하며 기준전압Vref 초과시 하이 논리 신호를 출력한다.

옵토 커플러141는 상기 비교기에서 출력되는 비교 결과 신호를 입력한다. 상기 옵토 커플러141는 상기 비교 결과 신호가 하이 논리 신호일시 구동되어 하이에서 로우로 되는 트리거 신호를 발생한다.

상기 멀티바이브레이터150는 상기 옵토커플러141에서 출력되는 신호를 입력하며 출력단Q와 반전 출력단/Q로 출력을 한다. 상기 멀티바이브레이터150은 상기 옵토 커플러141의 출력 신호가 하이에서 로우로 되는 트리거 신호일 시 구동되어 반전 출력단/Q로 상기 충전 종료 신호를 발생한다.

멀티바이브레이터160은 상기 멀티바이브레이터150의 출력단Q 신호를 입력하며 출력단Q로 출력을 한다. 상기 멀티바이브레이터160는 입력 신호가 로우에서 하이로 되는 트리거 신호 발생시 구동되어 상기 방전 신호를 발생한다.

송신부180는 상기 고전압부120으로부터 방전 고전압을 입력하여 출력단으로 레이저를 발사한다.

도 5는 도 4에 따른 동작 타이밍도로서, 4a는 레이저 발사 신호이고 4b는 충전 신호이며 4c는 충전 종료 시간이고 4d는 충전 제어 신호이며 4e는 방전 신호이다.

충전 신호 발생부110는 레이저 발사 신호4a를 입력한다. 상기 충전 신호 발생부110는 충저시간T와 휴지시간I의 합으로 이루어진 하이논리 신호를 출력한다. 이때 상기 충전 신호 발생부110가 출력하는 신호는 충전 신호4b가 된다.

낸드 게이트170은 상기 충전 신호 발생부110의 충전신호4b와 상기 멀티바이브레이터150의 출력을 입력하다. 이때 상기 낸드 게이트170은 상기 두 입력 신호를 부논리곱하여 로우 논리 신호를 출력한다. 여기서 상기 출력 신호는 충전을 활성화시키는 충전 제어 신호4d가 된다.

고전압부120은 상기 낸드게이트170의 충전 제어 신호4b를 입력한다. 이때 상기 충전 제어 신호4d가 로우 논리 신호이므로 상기 고전압부120은 충전을 수행하며 충전전압단121과 기준전압단122로 충전전압V+와 기준전압Vref를 출력하다.

비교기130은 상기 고전압부120의 충전전압V+와 기준전압Vref를 입력한다. 상기 충전전압V+은 저항 R1과 가변 저항VR1에 의해 분압되어 상기 비교기130의 비교전압으로 입력된다. 이때 상기 비교기130은 상기 충전전압V+와 기준전압Vref을 비교하여 충전 전압V+가 기준전압Vref 초과시 로우 논리에서 하이 논리 신호로 되는 비교 결과 신호를 발생한다.

옵토 커플러(Optocoupler)141의 발광 다이오드D1은 상기 비교기130에서 하이 논리 신호 출력시 온되어 발광한다. 그러면 옵토커플러141의 포토 트랜지스터TR1이 턴온(turn on)되어 로우 논리 신호를 발생한다. 따라서 상기 옵토 커플러141은 상기 비교기130에서 충전전압V+가 설정전압Vref보다 높은 비교 결과 신호를 발생하면 하이 논리에서 로우 논리로 트리거 되는 신호를 발생한다.

멀티바이브레이터150은 상기 옵토커플러140의 출력을 입력한다. 이때 상기 옵토커플러140의 트리거 신호 발생시 구동되어 저항R5 및 캐패시터 C1에 의해 결정되는 시정수 주기동안 출력단Q로 하이 논리 신호를 발생하며, 반전 출력단/Q로 로우 논리 신호를 발생한다. 이때 상기 멀티바이브레이터150의 반전 출력단/Q에서 출력되는 신호는 충전 종료 신호4c가 된다.

상기 낸드게이트170은 상기 멀티바이브레이터150의 반전 출력단/Q의 충전 종료 신호와 상기 충전 신호 발생부110의 충전 신호를 입력한다. 이때 상기 두 출력을 부논리곱하여 로우 논리에서 하이논리로 되는 신호를 출력한다. 여기서 상기 출력신호는 충전을 비활성화시키는 충전 제어 신호4d가 된다.

멀티바이브레이터160은 상기 멀티바이브레이터150의 출력단Q의 출력을 입력한다. 이때 상기 멀티바이브레이터150가 로우 논리에서 하이 논리로 되는 트리거 신호 발생시 구동되어 저항R6 및 캐패시터C2에 의해 결정되는 시정수 주기동안 출력단Q로 하이 논리 신호를 발생한다. 이때 상기 멀티바이브레이터160에서 출력되는 신호는 방전신호4e가 된다.

상기 고전압부120는 상기 멀티바이브레이터160의 출력을 입력한다. 이때 상기 입력신호가 방전 신호4e이므로 상기 고전압부는 방전을 하며 상기 방전된 고전압에 의해 송신부180은 레이저를 발사하게 된다.

이하 본 발명에 대한 상태 변화를 충전이 시작하기까지의 대기상태와 충전을 시작하고 종료하기까지 충전 상태와 충전이 종료된 시점에서 방전하기까지의 방전 상태로 나눠서 상기 상태에서의 논리 값들을 살펴보면 하기 표1과 같다.

[표 1]

충전신호	충전종료신호	충전제어신호	방전신호	상 태
low	high	high	low	대기 상태
high	high	low	low	충전 상태
high	low	high	high	방전 상태

본 발명은 레이저 발사시 필요한 고전압을 충전함에 있어 상기 고전압이 기준전압을 초과할시 충전 신호를 해제하고, 동시에 휴지시간 없이 방전을 할 수 있도록 함에 있다. 즉, 불필요한 전력 소모를 최소화 시킬 수 있으며 고전압 크기에 따라 충전시간이 자동적으로 조절되므로 고전압 충전 시간 제어회로을 변경할 필요가 없다.

상술한 바와 같이 전원 발생 장치에서 고전압 충전과 동시에 휴지시간 없이 방전을 이루게 함으로서 레이져 출력 시간을 최소화 할 수 있다. 즉, 별도의 측정 장비 없이도 고전압의 충전여부를 쉽게 측정 할 수 있으며, 고전압 크기에 따라 충전시간이 자동적으로 조절되므로 고전압 충전 시간 제어 회로를 별도로 변경할 필요가 없다.

Claims (4)

1. 고전압 발생회로에 있어서,

   충전 시작 신호에 의해 충전 신호를 발생하는 충전 신호 발생부와, 기준 전압과 발생되는 고전압을 비교하여 상기 고전압이 기준 전압 초과시 상기 충전 신호를 해제하고 동시에 방전 신호를 발생하는 충방전 제어부와, 상기 충전 신호 수신시 고전압 충전 동작을 수행하며 상기 방전 신호 수신시 충전된 고전압을 방전하는 고전압부로 구성되어, 충전 전압이 기준전압 초과시 휴지시간 없이 상기 충전 전압을 방전함을 특징으로 하는 고전압 발생 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 충방전 제어부가,

   기준전압과 발생되는 고전압을 비교하여 펄스를 발생하는 비교기와,

   상기 비교기에서 출력하는 펄스에 의해 충전 종료 신호와 방전 신호를 발생하는 펄스 발생기와,

   상기 충전 종료 신호와 충전 신호에 의해 충전을 해제시키는 게이트로 구성됨을 특징으로 하는 고전압 발생 회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 비교기와 펄스 발생기 사이에 연결되는 옵토 커플러를 더 구비한 것을 특징으로 하는 고전압 발생 회로.
4. 레이저 구동용 전원 발생 장치회로에 있어서,

   레이저 발사 신호에 의해 충전 신호를 발생하는 충전 신호 발생부와, 기준 전압과 발생되는 고전압을 비교하여 상기 고전압이 기준 전압 초과시 상기 충전 신호를 해제하고 동시에 방전 신호를 발생하는 충방전 제어부와, 상기 충전 신호 수신시 고전압 충전 동작을 수행하며 상기 방전 신호 수신시 충전된 고전압을 방전하는 고전압부와, 상기 방전된 고전압에 의해 레이저를 발사하는 송신부로 구성됨을 특징으로 하는 고전압 발생 회로.

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