KR100231653B1 - Mosfet 스위치 매트릭스 - Google Patents

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Abstract

소신호 입력 펄스에 응답하여 고전류, 고전압 출력펄스를 발생하는 반도체 스위치 매트릭스는 복수의 반도체 스위치 모듈과 제어기를 포함한다. 각 모듈은 소신호 입력, 대신호 입력 및 출력 구비한다. 모듈들은 각 행의 모듈들이 병렬로 접속되고 각열의 모듈들이 직렬로 접속되도록 행과 열로 배열된다.
제어기는 입력펄스가 인가되는 입력을 구비하며 상기 입력 펄스에 응답하여 각 모듈의 소신호 입력에 인가되는 스위칭 펄스를 발생한다. 각 모듈은 상기 스위칭 펄스에 응답하여 그 대신호 입력과 그 출력 사이에서 도통된다. 각 모듈이 도통일때, 매트릭스는 제1행에 병렬로 접속된 각 모듈의 대신호 입력과 최종행에 병렬로 접속된 각 도듈의 출력 사이에서 도통되어 출력 펄스를 발생한다.

Description

MOSFET 스위치 매트릭스
제1도는 본 발명에 따른 MOSFET 스위치 매트릭스의 개략적 블록도.
제2도는 제1도의 각 스위치 모듈의 회로도.
제3도는 제어기의 일부 및 스위치 모듈의 상세도.
제4도는 제1도의 스위치 매트릭스의 대표적인 응용예를 도시한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 스위치 매트릭스 12 : 스위치 모듈
14 : 제어기 16 : 소신호 입력 단자
18 : 대신호 입력 단자 20 : 출력 단자
28 : MOSFET 스위치 30 : 제너 다이오드
본 발명은 통상적으로 전기 스위치에 관한 것으로, 구체적으로는 복수의 스위칭 모듈이 서로 직렬 및 병렬로 접속된 고체 스위치 매트릭스(solid state switch matrix)에 관한 것이다.
여러 형태의 전자 시스템은 동작하는데 고전압, 고전류 펄스의 전기 에너지를 필요로 한다. 일반적으로 이 펄스들은 매우 빠른 상승 시간 및 고주파수의 반복율을 가져야 한다. 이 펄스들은 통상, 대략 400 나노초의 상승 시간과 수 킬로헤르쯔의 주파수를 갖는다. 이러한 출력 펄스를 발생시키는 데에는 고출력 스위치가 필요하다. 이러한 형태의 전자 시스템에 있어서, 스위치는 수 천 볼트 및 수 백 암페어의 출력 펄스를 수용할 수 있어야 한다.
최근, 이러한 전자 시스템용 스위치들은 열음극 방전관(thyratron tube)을 사용하여 구성된다. 열음극 방전관은 고출력 전원과 출력 장치 사이에서 스위치로서 동작한다. 열음극 방전관의 급속한 스위칭으로 고출력 전원의 출력 펄스를 변조시켜 출력 장치에 변조된 출력 펄스를 인가한다. 그 출력 펄스는 보통 변압기의 이차 권선을 통하여 부하(load)에 유도 결합된다. 상기 전자 시스템에서 스위치와 변압기는 보통 "변조기"라고 한다.
특수 형태의 전자 시스템에 있어서, 부하는 통상적으로 고출력 진행파관 이다. 고출력 펄스는 고출력 진행파관에 인가된다. 이 고출력 진행파관은 잘 알려진 바와같이 저레벨 마이크로파 신호를 증폭한다. 그런 다음, 증폭된 고출력 마이크로파 신호는 안테나에 의해 방사될 수 있다.
이러한 변조기의 기본적인 동작 원리는 변압기의 일차 권선에 저장된 전기 에너지와, 이차 권선을 통하여 저장된 에너지의 일부 또는 전부의 고출력 진공관으로의 방전에 의존한다. 각 펄스중에 저장된 에너지의 모두를 방전하는 형태의 변조기는 네트워크를 형성하는 펄스를 사용하는 선형 변조기라고 한다. 저장된 에너지 중 소량만을 방전하는 형태의 변조기는 하드 튜브형(hard tube) 변조기라고 하며, 이 용어는 스위치로서 열음극 방전관을 사용하는 것에서 유래된 것이다.
선형 변조기의 주요 단점은 이들이 고정된 펄스폭에서 동작하고 듀티 사이클 및 펄스 반복 주파수에 있어서 제한이 있다는 점이다. 또한, 선형 변조기의 전반적인 신뢰도가 비교적 수명이 짧은 열음극 방전관의 사용으로 인해 저하되는 문제점이 있다.
하드 튜브형 변조기는 펄스폭, 듀티 사이클 및 펄스 반복 주파수에 관하여 상당히 유연적이다. 그러나, 이들의 전체적인 신뢰도는 열음극 방전관이 높은 전류를 사용하고 그에따라 높은 응력을 받기 때문에 선형 변조기 보다도 더 나쁘다.
하드 튜브형 변조기에서 열음극 방전관의 응력은 변압기의 일차 권선 내에 저장된 전기 에너지로부터 유래된다. 일차 권선은 스위치 및 전원과 직렬 결합된다. 일차 권선에서의 전류의 스위칭으로 열음극 방전관에 상당히 전압 및 전류 응력이 발생된다.
하드 튜브형 변조기에서, 열음극 방전관을 사용하지 않는 것이 매우 바람직하고, 또, 고체 전자 장치의 높은 신뢰도 및 긴수명을 이용하는 고체 스위치로 상기 열음극 방전관을 교체하는 것이 매우 바람직하다. 그러나, 고체 장치는 하드 튜브형 변조기 스위치의 전류 및 전압 요구 조건을 자체적으로 처리하지 못한다.
본 발명의 목적은 전술한 종래예의 여러가지 단점 및 제한점을 극복하는 데에 있다. 본 발명의 다른 목적은 신규한 고체 스위치 매트릭스를 제공하는 것에 있으며, 그 매트릭스는 스위치 매트릭스의 전류 및 전압을 대체로 각 모듈 양단에 분배하도록 서로 직렬 및 병렬 결합된 복수의 스위치 모듈로 형성된다.
본 발명에 따르면, 소신호 입력 펄스에 응답하여 고전류, 고전압의 고출력 펄스를 발생하는 고체 스위치 매트릭스는 복수의 고체 스위치 모듈과 제어기를 포함한다. 각 모듈은 소신호 입력단, 대신호 입력단 및 출력단을 갖는다. 각 모듈들은 각 행의 모듈들이 병렬로 접속되고 각 열의 모듈들이 직렬로 접속되도록 행과열로 배열된다. 제어기는 입력 펄스가 인가되는 입력단을 가지며 입력 펄스에 응답하여 각 모듈의 소신호 입력단에 인가하기 위한 스위칭 펄스를 발생한다. 각 모듈은 스위칭 펄스에 응답하여 대신호 입력단과 출력단 사이에서 도통된다. 각 모듈이 도통될 때, 매트릭스는 제1행에 병렬로 접속된 각 모듈의 대신호 입력단과 최종행에 병렬로 접속된 각 모듈의 출력단 사이에서 도통되어 고출력 펄스를 발생한다.
본 발명의 중요한 특징은 매트릭스가 비도통 상태일 때 매트릭스 양단의 전압을 직렬 결합된 모듈 양단에 거의 동일하게 분배하고 매트릭스가 도통 상태일 때는 매트릭스를 통한 전류를 병렬 결합된 모듈을 통하여 거의 동일하게 분배하도록 모듈들이 전기적으로 평형을 이룬다는 것이다.
본 발명의 한 양상에 따르면, 각 모듈은 스위칭 펄스가 그 게이트에 인가될때 턴온, 즉 도통 상태로 되는 MOSFET 스위치로 구성될 수 있다. 제너 다이오드 및 저항기는 MOSFET 스위치의 소스와 드레인 사이에 각각 결합되며, 제너 다이오드 및 저항기는 서로 병렬 결합되어 있다. MOSFET 스위치가 턴오프될 때, 저항기는 직렬 결합된 모듈 사이에서 전체 매트릭스 전압을 균일하게 분배한다. MOSFET 스위치가 온에서 오프로 변환되는 짧은 기간의 시간 동안에 모듈간의 불균일한 출력 커패시턴스때문에 직렬 결합된 모듈 양단에 불균일한 전압이 발생할 것이다. 이러한 저압 발생으로 MOSFET에 잠재적인 손상을 주는 레벨에 접근하기 시작하면, 제너 다이오드는 MOSFET의 드레인의 전압을 안전한 레벨의 소스 전압으로 클램핑하도록 역바이어스 브레이크다운 모드로 된다. 병렬 결합된 모듈 사이의 공유 전류는 각 모듈내의 MOSFET 스위치를 온 상태에서 포화모드로 동작시킴으로써 동일하게 할 수 있다. MOSFET 스위치의 저항값(포화 모드에서)은 전류 또는 온도의 상승에 따라 증가한다. 따라서, MOSFET 스위치가 다른 병렬 결합된 MOSFET 스위치 보다 더 낮은 저항값을 가질 때에, MOSFET 스위치에는 비례적으로 더 많은 전류가 흐르기 시작한다. 그러나, MOSFET를 통하여 대전류가 흐를수록 저항을 증가시키게 되고 대전류로 인한 과도한 전력 소모는 MOSFET의 저항을 더욱 증가시키게 된다. 이와 같은 자기 조절 동작(self-regulating action)에 의해 병렬 결합된 모듈들은 전류를 균일하게 분배한다.
본 발명의 상기한 장점 및 특징과 다른 장점 및 특징들은 첨부된 도면 및 청구 범위와 연관하여 이하의 예시적인 양호한 실시예를 통해 더 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
제1도에는 본 발명의 원리에 따라 구성된 스위치 매트릭스(10)가 도시되어 있다. 제4도와 관련하여 이후 상세히 설명되겠지만, 상기 스위치 매트릭스(10)는 소신호 입력 펄스에 응답하여 고전류, 고전압의 고출력 펄스를 발생하는데 유용하다. 스위치 매트릭스(10)는 복수의 고체 스위치 모듈(12) 및 제어기(14)를 포함한다.
각 스위치 모듈(12)은 소신호 입력단(16), 대신호 입력단(18) 및 출력단(20)을 구비한다. 제1도에서 알 수 있는 바와같이, 각 모듈(12)은 행과 열로 배열되어 있다. 각 행에 있는 모듈(12)들은 병렬로 접속되고 각 열에 있는 모듈(12)들은 직렬로 접속된다.
제어기(14)는 소신호 입력 펄스가 인가되는 입력단(22)을 구비한다. 입력 펄스에 응답하여, 제어기(14)는 각 스위치 모듈(12)의 소신호 입력단(16)에 인가되는 스위칭 펄스를 발생한다. 스위치 모듈(12)의 각 소신호 입력단(16)에 스위칭 펄스가 인가되면, 모듈(12)은 그 대신호 입력단(18)과 출력단(20) 사이에서 도통된다. 각 모듈(12)이 도통되면 스위치 매트릭스(10)는 그 입력 단자(24)와 그 출력 단자(26) 사이에서 도통된다. 매트릭스(10)의 입력 단자(24)는 매트릭스(10)의 제1행에 있는 모듈(12)의 각 대신호 입력단(18)과 병렬 접속된다. 출력 단자(26)는 매트릭스(10)의 최종 행에 있는 모듈(12)의 출력단(20)에 병렬 접속된다.
매트릭스(10)가 전원 및 출력 장치에 직렬로 접속되면, 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 매트릭스(10)는 입력 펄스가 제어기 입력단(22)에 인가될 때 마다 전원의 에너지가 출력 장치로 전달되게 한다. 결국, 입력 단자(24)와 출력 단자(26) 사이의 매트릭스(10)에서 전류가 발생된다. 각 모듈(12)은 매트릭스(10)를 통하는 그 전류가 병렬 결합된 모듈(12)들을 통하여 거의 균일하게 분배되도록 전기적으로 평형을 이룬다.
매트릭스(10)가 비도통 상태이면, 어떠한 전류도 매트릭스(10) 또는 출력 장치를 통해 흐르지 않는다. 따라서, 전체 전원 전압을 매트릭스(10)의 양단에, 보다 구체적으로 말하면 입력단(24)과 출력단(26)의 양단에 나타난다. 모듈(12)이 전기적으로 평형을 이루기 때문에 상기 전압을 직렬 결합된 모듈(12)들 사이에 균일하게 분배한다.
제2도에는 각 스위치 모듈(12)의 단순화된 구성이 도시되어 있다. 그 기본 구성을 설명하면, 스위치 모듈(12)은 n-채널 MOSFET 스위치(28), 제너 다이오드(30) 및 저항기(32)를 포함한다.
MOSFET 스위치(28)는 게이트(34), 소스(36) 및 드레인(38)을 갖는다. 제너다이오드(30)는 MOSFET 스위치(28)의 소스(38)에 결합되는 애노드와 MOSFET 스위치(28)의 드레인(38)에 결합되는 캐소드를 가진다. 저항기(32)는 제너 다이오드(30)와 병렬로 결합된다. 동일 행에 있는 병렬 결합된 모듈에서 MOSFET 스위치(28)의 게이트(34), 소스(36) 및 드레인(38)은 서로 다른 MOSFET 스위치의 각 게이트, 소스 및 드레인에 결합된다. 직렬 접속에 있어서, MOSFET 스위치(28)의 소스(36)는 매트릭스(10)의 하부 행에 있는 모듈(12)의 MOSFET 스위치의 드레인에 결합된다. 유사하게는, MOSFET 스위치(28)의 드레인(38)은 매트릭스(10)의 상부 행에 있는 모듈(12)의 MOSFET 스위치의 소스에 결합된다. 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 제어기(14)는 각 행에 있는 모듈(12)의 소신호 입력단(16), 보다 구체적으로는 MOSFET 스위치(28)의 게이트(34)에 인가되는 스위칭 펄스를 동시에 발생한다.
각 MOSFET 스위치(28)가 오프 상태이면, 각 모듈(12)에서 동일한 저항기(32)는 모듈(12)들중 직렬 결합된 모듈 사이에 매트릭스 입력단(24)과 매트릭스 출력단(26) 사이의 전체의 "개방 회로" 전압을 동일하게 분배한다. MOSFET 스위치(28)의 게이트(34)에 정(+)전위의 스위칭 펄스가 인가될 때 MOSFET 스위치(28)는 턴온된다. 매트릭스(10)의 각 모듈(12)이 동시에 턴온되면, 매트릭스 입력단(24)과 매트릭스 출력단(26)간의 전압은 거의 제로로 되어, 출력 장치의 양단에 전압이 발생되게 하고 각 모듈(12)을 통하여 전류가 발생되게 한다.
본 발명은 MOSFET 스위치(28)가 온일 때 각 모듈(12)을 통해 흐르는 전류가 거의 동일하다는 데에 특징이 있다. 병렬 결합된 모듈(12)간에 공유하는 전류는 각 모듈(12)내의 MOSFET 스위치 (28)를 온일 때 포화 모드로 동작시킴으로써 동일하게 할 수 있다. MOSFET 스위치(28)의 저항(포화 모드에서)은 전류 또는 온도의 증가에 따라 증가한다. 따라서, 하나의 MOSFET 스위치(28)가 다른 병렬 결합된 MOSFET 스위치(28)중 하나 보다 더 낮은 저항을 가질 때에, 그 MOSFET 스위치에는 비례적으로 더 많은 전류가 흐르기 시작한다. 그러나, 하나의 MOSFET 스위치(28)를 통하는 전류가 클수록 저항을 증가시키게 되고, 그 대전류에 따른 과도한 전력 소모는 상기 특정 MOSFET 스위치(28)의 저항을 더욱 증가시키게 된다. 이와 같은 자기 조절 작용에 의해 병렬 결합된 모듈(12)에는전류가 균일하게 분배된다. MOSFET 스위치 모듈(28)이 오프 상태로 변화되는 동안, 직렬 결합된 모듈(12)의 양단에는 모듈(12)간의 출력 커패시턴스가 불균일하기 때문에 불균일한 전압이 발생할 것이다. 만일 이러한 과도 전압으로 MOSFET스위치(28)를 잠재적으로 손상시키는 레벨에 접근하기 시작하면 제너 다이오드(30)는 역바이어스 브레이크다운 모드로 되어 MOSFET 드레인의 저압을 안전 레벨인 소스 전압으로 클램핑한다.
모듈(12)이 MOSFET 스위치(28)로 구성된 것으로 설명하였지만, 쌍극형 또는 다른 형태의 전계 효과 트랜지터가 사용될 수도 있다. 또, 스위치로서 사용되는 트랜지스터의 극성이 다를 수도 있다. 스위칭 펄스가 모듈(12)의 소신호 입력단(16)에 인가될 때의 요구 조건은, 모듈(12)의 양단에서 전압이 발생되고 그 모듈을 통하여 전류가 흐를 수 있도록 트랜지스터 스위치를 턴온시키는 것이다. 제너 다이오드(30)는 상기 트랜지스터 스위치에 접속되어, 스위치 트랜지스터가 온에서 오프로 변화될 때 그 제너 다이오드(30)가 역바이어스 브레이크다운 모드로 됨으로써 과도한 스위치 전압의 발생을 방지하게 된다.
제3도에는 모듈(12)의 상세한 회로도 및 제어기(14)의 일부의 상세한 회로도가 도시되어 있다. 모듈(12)은 제2다이오드(40), 제1게이트 저항기(44) 및 제2게이트 저항기(46)를 추가로 포함할 수 있다.
제2다이오드(40)는 제너 다이오드(30)와 직렬로 결합된다. 제2다이오드(40)는 MOSFET 스위치(28)의 드레인(38)에 접속되는 애노드와 제너 다이오드(30)에 접속되는 캐소드를 가진다. 저항기(32)는 제2다이오드(40) 및 제너 다이오드(30)의 직렬 회로에 병렬 결합된다.
일반적으로, 제2다이오드(40)는 제너 다이오드(30)의 유효 역바이어스 커패시턴스를 감소시키도록 바이어스된다. 제너 다이오드(30)가 비교적 큰 접합 커패시턴스(junction capacitance)을 나타낸다는 것은 잘 알려져 있다. 비교적 작은 접합 커패시턴스를 갖는 제2다이오드(40)는 큰 접합 커패시턴스를 갖는 제너 다이오드(30)와 직렬로 접속된다. 따라서, 제2다이오드(40)의 접합 커패시턴스는 MOSFET 스위치(28)의 소스(36)와 드레인(38) 사이의 전체 다이오드 커패시턴스에 근접한다.
제1게이트 저항기(44)는 스위치 모듈(12)의 입력단(16)과 MOSFET 스위치(28)의 게이트(34) 사이에서 직렬로 결합된다. 제2게이트 저항기(46)는 MOSFET(28)의 게이트(34)와 소스(36) 사이에 결합된다. 제1게이트 저항기(44) 및 제2게이트 저항기(46)는 진동방지(antiosillation) 저항기이다. 소스 임피던스가 너무 적으면, 제1게이트 저항기(44)는 자여 진동(self-oscillation)을 저지한다. 유사히게는, 제2게이트 저항기(46)도 진동을 저지한다.
제어기(14)는 변압기(48)와 복수의 증폭기 구동기(50)를 포함한다. 이와 같은 증폭기 구동기의 하나가 제3도에 도시되어 있다. 이후 설명되는 바와 같이 매트릭스(10)내의 각 행의 스위치 모듈(12)당 하나의 증폭기 구동기(50)가 설비된다.
변압기(48)는 하나의 일차 권선(52)과 복수의 이차 권선(54)을 구비한다. 스위치 모듈(12)의 각 행에는 하나의 이차 권선(54)이 위치된다. 증폭기 구동기(40)는 모듈(12)의 각 행에서 모듈(12)의 소신호 입력단(16)과 각 이차 권선(54)사이에서 각각 직렬로 상호 접속된다.
일차 권선(52)은 제어기(14)의 입력단(22)을 형성한다. 입력 펄스가 일차 권선(52)에 인가될 때, 그 펄스는 잘 알려진 바와 같이 각 이차 권선(54)에 유도 결합된다. 이차 권선(54)에 인가되는 입력 펄스에 응답하여, 각 이차 권선(54)에 접속된 증폭기 구동기(50)는 그 각행에 대한 스위칭 펄스를 발생한다.
각 구동기 증폭기(50)는 n-채널 MOSFET(56), p-채널 MOSFET(58)제1인버터(60) 및 제2인버터(62)를 구비한다.
n-채널 MOSFET(56)는 게이트(64), 소스(66) 및 드레인(68)을 구비한다. p-채널 MOSFET(58)는 게이트(70), 소스(72) 및 드레인(74)을 구비한다. n-채널 MOSFET(56)의 드레인(68)과 p-채널 MOSFET(58)의 드레인(74)은 노드(76)에 공통 접속된다. n-채널 MOSFET(56)의 소스(66)는 기준 전위에 결합되고 p-채널 MOSFET(58)의 소스(72)는 정바이어스 전위에 결합된다. 기준 전위는 매트릭스 출력단(26)에 결합된 각 MOSFET 스위치(28)의 소스(36)의 전위와 같다.
제1인버터(60)는 이차 권선(54)과 n-채널 MOSFET(56)의 게이트(64)사이에서 직렬로 접속된다. 유사하게는, 제2인버터(62)는 이차 권선(54)과 p-채널 MOSFET(58)의 게이트(70) 사이에 결합된다.
제3도에서 알 수 있는 바와 같이, 제1인버터(60)는 기준 전위로 바이어스 되고 제2인버터(62)는 정바이어스 전위로 바이어스된다. 이 인버터들이 통상적으로 동일 칩상에 제조되기 때문에, 제1인버터(60) 및 제2인버터(62)의 출력은 기준 전위와 정바이어스 전위 사이에서 변화된다. 게이트 구동 저항기(77)는 제1인버터(60)과 n-채널 MOSFET(56)의 게이트(64) 사이에서 상호 접속된다. 유사하게는, 게이트 구동 저항기(78)는 제2인버터(62)의 출력단과 p-채널 MOSFET(58)의 게이트(70) 사이에서 상호 접속된다.
동작시에는 n-채널 MOSFET(56)와 p-채널 MOSFET(58)가 직렬 결합된 토템폴(totempole) 바이어스된 트랜지스터 스위치로서 동작한다. 토템폴 바이어스에 있어서, n-채널 MOSFET(56)은 온되고 p-채널 MOSFET(58)는 오프되어, 입력 펄스가 인가되지 않을 때 기준 전위를 노드(70)에 결합한다. 입력 펄스가 제어기(14)의 입력단(22)에 인가되고 이차 권선(54)을 통하여 결합될 때, 제1인버터(60)와 제2인버터(62)의 각 입력단은 정전위로 된다. 이때 제1인버터(60)와 제2인버터(62)의 각 출력은 기준 전위로 된다. n-채널 MOSFET(56)의 게이트(64)의 기준 전위는 MOSFET(56)를 턴온시키고 p-채널 MOSFET (58)의 게이트(70)의 기준 전위는 MOSFET(58)를 턴온시킨다. 따라서, 입력 펄스가 인가될 때 n-채널 MOSFET(56)는 오프되고 p-채널 MOSFET(58)는 온되어 정바이어스 전위가 노드(76)에 결합된다. 이때 노드(76)에서의 정전위는 스위칭 펄스로서 스위치 모듈(12)의 입력단(16)에 인가된다.
물론, 증폭기 구동기(50)는 다른 극성 및 다른 형태의 트랜지스터의 스위치 사용할 수 있다. 증폭기 구동기를 토템폴 구성으로 할 필요는 없다. 그러나, 토템폴 구성은 잘 알려진 바와 같이 빠른 스위칭 속도를 제공한다.
노드(76)에서 발생된 스위칭 펄스가 스위칭 모듈(12)의 입력단(16)에 인가 되어 MOSFET 스위치(28)를 턴온시키면, 전원은 출력 장치에 결합되어 그 출력 장치에 출력 펄스를 인가한다. 상기 출력 펄스의 상승 시간은 제1게이트 저항기(44)를 통하는 전류에 의해 제어된다. 상기 전류의 진폭은 출력 펄스의 최소한의 오버 슈트를 갖는 출력 펄스의 빠른 상승 시간을 달성하도록 설계되어야 한다. 이러한 전류를 제한하기 위하여, 제어기(14)는 노드(76)와 스위치 모듈(12)의 입력단(16) 사이에 직렬 결합된 저항기(80)를 추가로 구비한다. 저항기(80)는 출력 펄스의 소망의 상승 시간에 따라 선택되는 저항값을 갖는다. 스위칭 펄스가 노드 (76)에서 발생될 때 역바이어스 되도록 구성된 다이오드(82)는 저항기(80)와 병렬로 결합된다. 스위칭 펄스가 제거될 때, 다이도드(82)는 순방향 바이어스되어 저항기(80)를 단락시킨다. 저항기(80)를 단락시킴으로써 출력 펄스의 하강 시간은 최소로 된다. 출력 펄스의 하강 시간이 최소화되면 증폭기 구동기(50)가 턴온프될 때 MOSFET 스위치(28)내에서의 전력 소모가 최소로 된다. 또한, 제어기(14)는 구동 저항기(83),각 이차 권선(54)과 병렬 접속된 션트 저항기(84) 및 저항기(83)와 병렬 접속된 커패시터(85)를 구비한다.
제4도에는 고출력 스위칭 시스템(86)에서 사용되는 전술한 스위치 매트릭스(10)의 대표적인 응용례가 도시되어 있다. 전력 스위칭 시스템(86)은 고출력 전원(88), 스위치 모듈(12) 및 제어기(14)를 구비하는 전술된 고체 스위치 매트릭스(10) 및 출력 장치(90)를 구비한다. 출력 장치(90)는 전원(88) 및 스위치 매트릭스(10)와 직렬 결합된다. 매트릭스(10)가 비도통 상태일때, 전원(88)의 전압은 전술한 이유 때문에 모듈(12)중 직렬 결합된 모듈의 양단에 동일하게 분배된다.
입력 펄스가 제어기(14)의 입력단(22)에 인가될 때, 스위칭 펄스는 전술한 바와 같이 스위치 모듈(12)의 각각에 인가된다. 따라서, 매트릭스(10)는 도통 상태로 되어 전원(88)으로 하여금 고출력 펄스를 출력 장치(90)에 인가하게 한다. 전술한 바와 같이, 각 모듈(12)은 병렬 결합된 모듈(12)들 사이에 균일하게 분배된 전류를 갖는다.
출력 장치(90)는 부하(94)를 갖는 변압기(92)를 구비한다. 변압기(92)는 일차 권선(96)과 이차 권선(98)을 갖는다. 일차 권선(96)은 전원(88)과 스위치 매트릭스(10)의입력단(24) 사이에서 직렬로 결합된다. 부하(94)는 이차 권선(98)과 병렬로 결합된다.
실제로, 부하(94)는 마이크로파 증폭에 사용되는 진행파관과 같은, 고출력 펄스를 요구하는 어떤 형태의 부하일 수 있다. 통상적인 응용에서, 비도통시 스위치 매트릭스(10)의 양단에 발생되는 전압은 5000 볼트의 범위안에 있을 수 있다.
전술한 예에서 스위치 매트릭스(10)를 통과하는 통상적인 전류는 대략 수백 암페어일 수 있다. 이러한 전류가 최대치를 초과하지 않게 하기 위하여, 제어기(14)는 매트릭스(10)의 출력단(26)과 접지 전위 사이에서 직렬 접속된 제1전류 감지 저항기(100)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 전류 감지 저항기(100)의 값이 통상적으로 10-2오옴 정도로 매우 작기 때문에 출력단(26)에서는 작은 전압이 발생한다. 이 전압은 비교기(102)의 비반전 입력단에 인가된다. 비교기 (102)의 반전 입력단에는 제1기준 전위(Vrefl)가 인가된다. 전류 감지 저항기(100)에 의해 발생되는 전압이 기준 전위를 초과할 때, 비교기(102)의 출력은 하이로 된다. 이떼 비교기(102)의 출력은 NOR 게이트(104)를 통하여 AND 게이트(106)에 인가 된다. AND 게이트(106)의 다른 입력은 제어기(14)에 대한 입력단(22)을 형성한다.
정상 상태에서, NOR 게이트(104)의 출력은 하이이고, 이것은 입력단(22)에 인가되는 입력 펄스가 AND 게이트(106)와 증폭기 구동기(108)를 통하여 제어기(14)의 일차 권선(52)에 인가되게 한다. 그러나, 전류 감지 저항기(100)에 의해 발생되는 전압이 제1기준 전위를 초과할 때, NOR 게이트(104)에 입력되는 정의 입력으로 게이트(104)의 출력은 로우 레벨로 되고, 그에 따라 AND 게이트(106)의 출력도 역시 로우 레벨로 된다. 그러므로 입력단(22)에 인가되는 입력 펄스는 AND 게이트(106)에 의해 저지되고, 이로써 전류 감지 저항기(100)에서 발생되는 전압이 제1기준 전위 이상인 한은 스위치 매트릭스(10)는 비도통 상태가 된다.
유사하게는, 부하(94)는 이차 권선(98)과 접지 전위에 직렬로 접속된 제2전류 감지 저항기(110)에 의해 보호될 수 있다. 또, 제2전류 감지 저항기(110)의 저항값은 제2비교기(112)의 비반전 입력단에 인가되는 작은 전압을 발생하도록 선택된다. 제2전류 감지 저항기(110)에 의해 발생되는 전압이 제2기준 전위(Vref2)를 초과할 때, 비교기(112)의 출력은 하이로 되어 NOR 게이트(104)의 출력은 로우가 되며, 이로 인해 AND 게이트(106)는 입력단(22)에 인가되는 입력 펄스를 저지한다. 그러므로 전류 감지 저항기(100,110)중 어느 하나를 통과하는 전류가 과도하게 될때, 입력 펄스는 차단되고, 이로써 스위치 매트릭스(10) 및 부하(94)를 과도한 전류로부터 보호한다.
본 발명의 설명을 완성하기 위하여, 이하에 전술한 모든 장치에 대하여 그 값 또는 상업적으로 이용 가능한 부품 번호를 기술한다.
출력 장치에 인가하기 위하여 고전압원으로부터 고전압, 고전류의 고출력 펄스를 발생하는데 유용한 신규의 스위치 매트릭스에 대하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 여기에서 설명된 발명의 개념에서 벗어남이 없이 전술한 양호한 실시예를 여러가지로 변형시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하의 청구 범위에 의해서만 정의된다.

Claims (35)

  1. 고전압, 고전류의 전원을 출력 장치에 결합하는 스위치 매트릭스에 있어서, 소신호 입력단, 대신호 입력단 및 출력단을 가지며, 상기 소신호 입력단에 인가되는 외부의 스위칭 펄스에 응답하여 턴온되고, 턴온되었을 때 모듈 양단에서 전압이 발생되게 하고 상기 모듈을 통해 전류가 발생되게 하는 스위치를 갖는 모듈과; 상기 스위치의 대신호 입력단과 상기 출력단 사이에서 상기 스위치와 병렬로 결합되는 저항기를 포함하며; 상기 모듈은 상기 매트릭스내의 다른 모듈과 직렬 및 병렬로 결합되어, 상기 스위치 모두가 오프일 때 상기 각 모듈의 저항기가 상기 매트릭스 양단의 전체 전압을 직렬 결합된 각 모듈의 양단에 거의 균일하게 분배하고 상기 스위치 모두가 온일 때 상기 각 모듈내의 스위치가 상기 매트릭스를 통하는 전체 전류를 병렬 결합된 각 모듈을 통하여 거의 균일하게 분배하는 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위치는 게이트, 소스 및 드레인을 갖는 FET를 더 포함하고, 상기 스위칭 펄스는 상기 게이트에 인가되며, 상기 저항기는 상기 드레인과 상기 소스 사이에서 상기 스위치와 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 FET는 n-채널 장치인 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 n-채널 장치는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  5. 제2항에 있어서, 상기 스위칭 펄스는 정(+)의 게이트 전위에서 상기 FET를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  6. 제1항에 있어서, 애노드와 캐소드를 갖고 상기 저항기와는 병렬로 결합되는 제너 다이오드를 더 포함하여, 상기 제너 다이오드의 애노드가 상기 스위치의 출력단에 결합되고 상기 제너 다이오드의 캐소드가 상기 대신호 입력단에 결합됨으로써, 상기 제너 다이오드는 상기 스위치가 턴오프되었을 때 상기 스위치 양단에 발생되는 과도 전압을 상기 제너 다이오드 브레이크다운 전압으로 클램핑하도록 역바이어스 브레이크다운 모드로 구성되는 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  7. 제6항에 있어서, 애노드 및 캐소드를 갖고 상기 제너 다이오드와 직렬로 결합되는 제2다이오드를 더 포함하며, 상기 제2다이오드의 애노드가 상기 스위치의 대신호 입력단에 결합되고 상기 제2다이오드의 캐소드가 상기 제너 다이오드의 캐소드에 결합되며 상기 제너 다이오드의 애노드가 상기 스위치의 출력단에 결합됨으로써, 상기 제2다이오드는 상기 제너 다이오드의 유효 접합 커패시턴스를 최소화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  8. 제2항에 있어서, 애노드 및 캐소드를 갖고 상기 드레인과 상기 소스 사이에 결합되는 제너 다이오드를 더 포함하며, 상기 제너 다이오드의 애노드가 상기 소스에 결합되고 상기 제너 다이오드의 캐소드가 상기 드레인에 결합됨으로써, 상기 제너 다이오드는 상기 스위치가 턴오프되었을 때 상기 스위치 양단에서 발생되는 과도 전압을 상기 제너 다이오드 브레이크다운 전압으로 클램핑하도록 역바이어스 브레이크다운 모드로 되는 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  9. 제8항에 있어서, 애노드 및 캐소드를 갖고 상기 제너 다이오드와 직렬 결합되는 제2다이오드를 더 포함하며, 상기 제2다이오드의 애노드가 상기 드레인에 결합되고 상기 제2다이오드의 캐소드가 상기 제너 다이오드의 캐소드에 결합되며 상기 제너 다이오드의 애노드가 상기 소스에 결합됨으로써, 상기 제2다이오드는 상기 제너 다이오드의 유효 접합 커패시턴스를 최소화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  10. 제2항에 있어서, 상기 스위칭 펄스가 인가되고 상기 게이트와 직렬 결합되는 제1게이트 저항기와; 상기 게이트와 상기 소스 사이에 결합되는 제2게이트 저항기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 매트릭스.
  11. 소신호 입력 펄스에 응답하여 고전류, 고전압의 출력 펄스를 발생하는 고체 스위치 매트릭스에 있어서, 소신호 입력단, 대신호 입력단 및 출력단을 각각 가지며, 행에 있는 모듈은 병렬로 접속되고 열에 있는 모듈은 직렬 접속되도록 행과 열로 배열되는 복수의 고체 스위치 모듈과; 입력단에 상기 입력 펄스가 인가되고, 상기 입력 펄스에 응답하여 상기 각 모듈의 소신호 입력단에 인가되는 스위칭 펄스를 발생하며, 상기 매트릭스가 제1행에 병렬로 접속된 상기 각 모듈의 대신호 입력단과 최종 행에 병렬로 접속된 상기 각 모듈의 출력단 사이에서 도통되어 상기 고체 스위치 매트릭스 양단에 상기 고출력 펄스를 발생하도록, 상기 각 모듈이 상기 스위칭 펄스에 응답하여 상기 대신호 입력단과 상기 출력단 사이에서 도통되게 하는 제어기를 포함하고; 상기 스위치 모듈들은 상기 스위치 모듈 모두가 오프일 때 상기 매트릭스 양단의 전체 전압이 직렬 접속된 각 스위치 모듈들 사이에 거의 균일하게 분배되고, 상기 스위치 모듈 모두가 온일 때 상기 매트릭스를 통한 전체 전류가 병렬 접속된 각 스위치 모듈 사이에 거의 균일하게 분배되도록 전기적으로 평형을 이루는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 복수의 제어기 출력단을 포함하고, 동일한 행에 있는 상기 모듈의 소신호 입력단에 인가되는 상기 스위칭 펄스를 발생하며, 또 상기 각 행에 대하여 상기 복수의 제어기 출력단중 적어도 하나의 출력단에 별개의 스위칭 펄스를 발생하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제어기는, 일차 권선과 복수의 이차 권선을 구비하고 상기 이차 권선은 각각 상기 각 행과 연결되며 상기 입력 펄스가 상기 일차 권선 및 이차 권선의 각각에 인가되는 변압기와; 상기 각각의 이차 권선과 상기 각각의 행에 있는 상기 모듈의 소신호 입력단 사이에서 상호 접속되고 상기 각각의 행에 대하여 상기 스위칭 펄스를 각각 발생하는 복수의 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 각 구동기는, 신호 입력단, 신호 출력단 및 제어 입력단을 갖는 제1스위치와; 신호 입력단, 신호 출력단 및 제어 입력단을 갖는 제2스위치를 포함하며, 상기 제1스위치의 신호 출력단 및 상기 제2스위치의 신호 출력단은 공통 노드에 상호 접속되고, 상기 제1스위치의 신호 입력단은 제1전위에 결합되고 상기 제2스위치의 신호 입력단은 제2전위에 결합되어 상기 입력 펄스가 인가되지 않을 때 상기 제1스위치와 상기 제2스위치 사이의 상기 공통 노드에 상기 제1전위를 결합하도록 상기 제1스위치는 온이 되고 상기 제2스위치는 오프가 되며, 또 상기 입력 펄스가 인가될 때 그 입력 펄스에 응답하여 상기 공통 노드에 상기 제2전위를 결합하도록 상기 제1스위치는 오프가 되고 상기 제2스위치는 온이 되며, 상기 스위칭 펄스는 상기 공통 노드에서 발생되는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1스위치 n-채널 FET이고, 상기 제2스위치는 P-채널 FET이며, 상기 FET들은 게이트, 소스 및 드레인을 각각 가지며, 상기 각각의 FET의 드레인은 상기 공통 노드에 결합되고, 상기 각각의 FET의 게이트는 상기 이차 권선중 하나로부터 상기 입력 펄스를 수신하고, 상기 제1(n 채널) FET의 소스는 상기 제1전위에 결합되고, 상기 제2(p 채널)FET의 소스는 상기 제2전위에 결합되는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 구동기는, 상기 이차 권선중 하나와 상기 제1FET의 게이트 사이에 결합되는 제1인버터 증폭기와; 상기 이차 권선중 하나와 상기 제2FET의 게이트 사이에 결합되는 제2인버터 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1전위는 접지 전위이고, 상기 제2전위는 정바이어스 전위이며, 상기 입력 펄스는 정전위 펄스인 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  18. 제13항에 있어서, 상기 제어기는, 애노드 및 캐소드를 갖고 상기 각각의 구동기와 상기 각 행에 있는 상기 모듈의 소신호 입력단 사이에서 직렬로 결합되는데 상기 애노드는 상기 소신호 입력단에 결합되고 상기 캐소드는 상기 구동기에 결합되는 다이오드와; 상기 다이오드와 병렬 결합되고, 상기 고출력 펄스의 상승 시간에 따라 선택되는 저항값을 가지며, 상기 스위칭 펄스가 제거될 때 상기 출력 펄스의 하강 시간을 최소화하기 위해 상기 다이오드를 순방향 바이어스되게 하는 저항기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  19. 제11항에 있어서, 상기 각 모듈은, 상기 소신호 입력단에 인가되는 상기 스위칭 펄스에 응답하여 턴온되고, 오프일 때는 상기 모듈의 양단에 전압이 발생되게 하고 온일 때는 상기 모듈을 통하여 전류가 발생되게 하는데, 상기 전압과 전류가 각각 상기 대신호 입력단과 상기 모듈의 출력단 사이에 있는 것인 트랜지스터 스위치와; 상기 트랜지스터 스위치와 병렬로 결합되고, 상기 트랜지스터 스위치가 오프 일때 상기 매트릭스의 양단에서의 전압을 상기 직렬 결합된 각 모듈의 양단에 거의 균일하게 분배하고 상기 트랜지스터 스위치가 온일 때 상기 매트릭스를 통하는 전류를 상기 병렬 결합된 각 모듈을 통하여 거의 균일하게 분배하는 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 트랜지스터 스위치는 게이트, 상기 출력단을 형성하는 소스 및 상기 대신호 입력단을 형성하는 드레인을 구비한 FET를 포함하고, 상기 스위칭 펄스는 상기 게이트에 인가되며, 상기 저항기는 상기 드레인과 상기 소스 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  21. 제20항에 있어서, 상기 FET는 n-채널 장치인 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  22. 제21항에 있어서, 상기 n-채널 장치는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  23. 제20항에 있어서, 상기 스위칭 펄스의 정의 게이트 전위에서 상기 FET를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  24. 제19항에 있어서, 애노드 및 캐소드를 갖고 상기 저항기와 병렬로 결합되는 제너 다이오드를 더 포함하며, 상기 제너 다이오드의 애노드가 상기 모듈의 출력단에 결합된고 상기 제너 다이오드의 캐소드가 상기 대신호 입력단에 결합됨으로써, 상기 제너 다이오드는 상기 트랜지스터 스위치가 턴오프될 때 상기 스위치 양단에서 발생되는 과도 전압을 상기 제너 다이오드 브레이크다운 전압으로 클램핑하도록 역바이어스 브레이크다운 모드로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  25. 제24항에 있어서, 애노드 및 캐소드를 갖고 상기 제너 다이오드에 직렬로 결합되는 제2다이오드를 더 포함하며, 상기 제2다이오드의 애노드가 상기 스위치에 대신호 입력단에 결합되고 상기 제2다이오드의 캐소드가 상기 제너 다이오드의 캐소드에 결합되며 상기 제너 다이오드의 애노드는 상기 모듈의 출력단에 결합됨으로써, 상기 제2다이오드는 상기 제너 다이오드의 유효 접합 커패시턴스를 최소화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  26. 제20항에 있어서, 애노드 및 캐소드를 갖고 상기 드레인과 상기 소스 사이에 결합되는 제너 다이오드를 더 포함하며, 상기 제너 다이오드의 애노드가 상기 소스에 결합되고 상기 제너 다이오드의 캐소드가 상기 드레인에 결합되어, 상기 제너 다이오드는 상기 스위치가 턴오프될 때 상기 스위치 양단에서 발새이되는 과도 전압을 상기 제어 다이오드 브레이크 전압으로 클램핑하도록 역바이어스 브레이크다운 모드로 되는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  27. 제26항에 있어서, 애노드 및 캐소드를 갖고 상기 제너 다이오드와 직렬 결합되는 제2다이오드를 더 포함하며, 상기 제2다이오드의 애노드가 상기 드레인에 결합되고 상기 제2다이오드의 캐소드가 상기 제너 다이오드의 캐소드에 결합되며 상기 제너 다이오드의 애노드가 상기 소스에 결합됨으로써, 상기 제2다이오드는 상기 제너 다이오드의 유효 접합 커패시턴스를 최소화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  28. 제20항에 있어서, 상기 게이트와 직렬로 접속되고 상기 스위칭 펄스가 인가되는 제1게이트 저항기와; 상기 게이트와 상기 소스 사이에 결합되는 제2게이트 저항기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 스위치 매트릭스.
  29. 고출력 스위칭 시스템에 있어서, 고출력 전원과; 복수의 스위치 모듈 및 제어기를 구비한 고체 스위치 매트릭스를 포함하는데, 상기 각 스위치 모듈은 소신호 입력단, 대신호 입력단 및 출력단을 구비하고, 상기 모듈들은 각 행에 있는 모듈들이 병렬 접속되고 각 열에 있는 모듈들이 직렬 접속되도록 행과 열로 배열되며, 상기 제어기는 소신호 입력 펄스가 인가되는 입력단과 복수의 제어기 출력단을 구비하고, 상기 제어기는 상기 입력 펄스에 응답하여 상기 각각의 제어기 출력단에서 스위칭 펄스를 발생시키며, 상기 제어기의 각 출력단은 상기 각 제어기 출력단에서의 스위칭 펄스가 상기 각 행에 있는 상기 모듈들의 소신호 입력단에 인가되도록 상기 각 행과 연결되어 있고, 상기 각 모듈은 상기 매트릭스가 제1행에 병렬로 접속된 상기 각 모듈의 대신호 입력단과 최종행에 병렬로 접속된 상기 각 모듈의 모듈 출력단 사이에서 도통되도록 상기 스위칭 펄스에 응답하여 상기 대신호 입력단과 상기 모듈 출력단 사이에서 도통되며; 상기 고출력 전원 및 상기 매트릭스와 직렬로 결합되는 출력 장치를 포함하는데, 상기 매트릭스는 상기 각 모듈에 인가되는 스위칭 펄스에 응답하여 도통됨으로써 상기 고출력 전원이 고출력 펄스를 상기 출력 장치에 인가하게 하고, 상기 모듈은 상기 매트릭스가 비도통일 때에는 상기 매트릭스 양단의 전압을 직렬 결합된 모듈의 양단에 거의 균일하게 분배하고 상기 매트릭스가 도통일 때에는 상기 매트릭스를 통한 전류를 병렬 결합된 모듈을 통하여 거의 균일하게 분배하도록 전기적으로 평형을 이루는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 각 모듈은,게이트가 상기 소신호 입력단과 전기적으로 연결되고 드레인이 대신호 입력단을 형성하며 소스가 상기 출력단을 형성하는 MOSFET와; 상기 소스와 상기 드레인 사이에 결합되는 저항기를 포함하는데, 상기 각 모듈의 저항기는 상기 MOSFET가 오프일 때 직렬 결합된 각 모듈 양단에 거의 동일한 전압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 각 모듈은 애노드 및 캐소드를 갖고 상기 MOSFET의 드레인과 소스 사이에 결합되는 제너 다이오드를 더 포함하며, 상기 제너 다이오드의 애노드가 상기 소스에 결합되고 상기 제너 다이오드의 캐소드가 상기 드레인에 결합되어, 상기 제너 다이오드는 상기 스위치가 턴오프될 때 상기 스위치 양단에서 발생되는 과도 전압을 상기 제너 다이오드 브레이크다운 전압으로 클램핑하도록 역바이어스 브레이크다운 모드로 되는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 각 모듈은 상기 제너 다이오드와 직렬 결합되고 애노드 및 캐소드를 갖는 제2다이오드를 더 포함하여, 상기 제2다이오드의 애노드가 상기 드레인에 결합되고 상기 제2다이오드의 캐소드가 상기 제너 다이오드의 캐소드에 결합되며 상기 제너 다이오드의 애노드가 상기 소스에 결합됨으로써, 상기 제2다이오드는 상기 제너 다이오드의 유효 접합 커패시턴스를 최소화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  33. 제29항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 매트릭스 스위치와 직렬로 접속되어 상기 매트릭스 스위치를 통한 상기 전류에의해 그 양단에 제2전압이 유기되는 제1전류 감지 저항기와; 제1기준 전압 및 제2기준 전압이 각각 인가되고, 상기 제2전압이 상기 제1기준 전압을 초과할 때에 제3 전압을 발생하는 비교기와; 상기 입력 펄스 및 상기 제3 전압이 각각 인가되고, 상기 제3 전압이 발생하지 않았을 때에는 상기 제어기의 입력단에 상기 입력 펄스를 통과시키고 상기 제3 전압이 발생하였을 때는 상기 제어기의 입력단에 상기 입력 펄스가 인가되는 것을 저지함으로써 상기 매트릭스를 통하여 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 제1게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 출력 장치는, 일차 권산 및 이차 권선을 가지며 상기 일차 권선이 상기 스위치 매트릭스와 직렬로 결합되는 변압기와; 상기 이차 권선과 병렬로 결합된 부하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  35. 제34항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 이차 권선에 직렬 접속되고 상기 이차 권선을 통한 전류에 의해 그 양단에 제4 전압이 유기되는 제2전류 감지 저항기와; 제2기준 전압 및 상기 제4 전압이 각각 인가되고, 상기 제4 전압이 상기 제2기준 전압을 초과할 때 제5 전압을 발생시키는 제2비교기와; 상기 제3 전압 및 상기 제5 전압이 각각 인가되고 상기 제1게이트에 결합되어, 상기 제3 전압 및 제5 전압이 모두 발생하지 않았을 때 상기 제1게이트가 상기 입력 펄스를 통과시키게 하고, 상기 제3 전압 및 상기 제5 전압 중 어느 하나가 발생하였을 때 상기 입력 펄스를 저지하도록 하여 상기 이차 권선에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 OR 게이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
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