KR100304295B1 - 전원전압검출장치 - Google Patents
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Abstract
전원전압검출장치는, 기준전압발생회로, 적분회로, 하한비교기 및 상한비교기를 포함한다. 기준전압발생회로는 전원전압을 저항-분할하여 하한 및 상한기준전압을 발생한다. 적분회로는 전원전압을 저항-분할하여 인출되는 비교전압을 적분한다. 하한비교기는 기준전압발생회로로부터의 하한기준전압과 적분회로로부터의 출력전압을 비교하여 전원전압이 하한치 이하인지를 검출한다. 상한비교기는 기준전압발생회로로부터의 상한기준전압과 적분회로로부터의 출력전압을 비교하여 전원전압이 상한치 이상인지를 검출한다.
Description
본 발명은 마이크로컴퓨터 등과 같은 장치에 있어서, 외부 노이즈 등에 기인한 전원전압의 급격한 변화를 검출하는 전원전압검출회로에 관한 것이다.
마이크로컴퓨터와 같은 종래의 장치는 전원전압에 있어서의 급격한 변화에 기인하여 오동작한다. 이 때문에, 전원전압검출회로가 전원전압이 규격(規格) 밖으로 벗어나는 것을 검출하고, 전원전압 변화의 검출시 장치를 리세트한다.
도 6 은 종래의 전원전압검출회로를 도시한다. 도 6을 참조하면, 전원전압검출회로는, 전원전압(VDD)이 규격하한치(Vref1) 이하로 되는지를 검출하는 하한비교기(11); 전원전압(VDD)이 규격상한치(Vref2) 이상으로 되는지를 검출하는 상한비교기(12); 하한비교기(11)로부터의 출력 (V011) 과 상한비교기(12)로부터의 출력 (V012)을 AND 연산하는 AND 게이트(13); 및 저항기(R11 및 R12) 로 구성된다.
하한비교기(11)에 입력된 기준전압(Vref1′) 과 상한비교기(12)에 입력된 기준전압(Vref2′)은, 전원전압(VDD)의 규격하한치(Vref1)와 규격상한치(Vref2)에 대하여 다음과 같이 설정된다.
Vref1′= Vref1 × R12/(R11 + R12)
Vref2′= Vref2 × R12/(R11 + R12)
상술된 구성을 갖는 전원전압검출회로의 동작을 도 7(a) 내지 (d)를 참조하여 설명한다. 도 7(a)을 참조하면, 외부 노이즈 등에 기인하여 전원전압(VDD)이 급격히 하강하여 규격하한치(Vref1) 이하로 되면, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 하한비교기(11)로부터의 출력(V011)은 "L" 레벨(로우레벨)로 설정된다. 그 결과, AND 게이트(13)로부터의 출력(V013) 또한 "L" 레벨로 설정된다.
전원전압(VDD)이 급격히 상승하여 규격상한치(Vref2) 이상으로 되면, 상한비교기(12)로부터의 출력(V012)은, 도 7(c)에 도시된 바와 같이, "L" 레벨로 설정된다. 그 결과, AND 게이트(13)로부터의 출력(V013) 또한, 도 7(d)에 도시된 바와 같이, "L" 레벨로 설정된다. 전원전압(VDD)이 규격하한치(Vref1) 이하이거나 규격상한치 (Vref2) 이상으로 되는 것이 이러한 방식으로 검출된다.
마이크로컴퓨터 등의 장치는 넓은 동작전압에서 동작하며 다양한 전원전압 규격에서 사용되는 것이 있다(예를 들면, 5V, 3V, …의 전원전압(VDD)에서 동작가능). 이러한 경우에, 전원전압(VDD)이 변경되면, 규격하한치(Vref1) 및 규격상한치(Vref2)도 또한 전원전압에 따라 변화한다는 것은 명백하다.
그러나, 종래의 전원전압검출회로에서는 전원전압(VDD)이 규격하한치(Vref1) 이하로 되는 것을 검출하기 위한 기준전압(Vref1′)이, 전원전압(VDD) 이 규격상한치(Vref2) 이상으로 되는 것을 검출하기 위한 기준전압 (Vref2′)과 함께 반드시 인가되어야 한다. 이러한 이유 때문에, 전원전압(VDD) 의 규격이 변할 때, 규격하한치(Vref1)와 규격상한치(Vref2)에 따라 기준전압(Vref1′및 Vref2′) 을 재설정해야만 한다.
이러한 회로는, 외부 노이즈 등에 기인하는 전원전압의 갑작스런 변화를 검출하도록 설계되었음에도 불구하고, 파워-온 기간 [도 7(a) 내지 (d) 기간 (PON)] 또는 파워-오프 기간 동안 전원전압 [AND 게이트(13)로부터의 출력(VO13)이 "L" 레벨로 설정된다]의 완만한 변화도 검출하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 기준전압이 전원전압에 대응하여 재-발생될 필요가 없는 전원전압검출장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 외부 노이즈 등에 기인한 전원전압의 갑작스런 변화만을 검출할 수 있는 전원전압검출장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전원전압검출장치는, 전원전압을 저항-분할하여 하한 및 상한기준전압을 발생하는 기준전압발생수단과, 전원전압을 저항-분할하여 인출된 비교전압을 적분하는 적분수단과, 기준전압발생수단으로부터의 하한기준전압과 적분수단으로부터의 출력전압을 비교하여 전원전압이 하한치 이하로 되는 것을 검출하는 하한비교수단과, 기준전압발생수단으로부터의 상한전압과 적분수단으로부터의 출력전압을 비교하여 전원전압이 상한치 이상으로 되는 것을 검출하는 상한비교수단을 구비한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전원전압검출회로를 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 2(a) 내지 (c)는 전원전압이 하강할 때 도 1 의 전원전압검출회로의 동작을 도시하는 타이밍 챠트이다.
도 3(a) 내지 (c)는 전원전압이 상승할 때 도 1 의 전원전압검출회로의 동작을 도시하는 타이밍 챠트이다.
도 4(a) 내지 (d)는 외부 노이즈가 전원전압에 중첩될 때 도 1 의 전원검출회로의 동작을 도시하는 타이밍 챠트이다.
도 5는 파워-온 기간 동안의 동작을 도시하는, 도 1 의 전원전압검출회로의 전압 특성의 그래프이다.
도 6 은 종래의 전원전압검출회로를 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 7(a) 내지 (d)는 종래의 전원전압검출회로의 동작을 도시하는 타이밍 챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 하한비교기 12 : 상한비교기
13 : 논리 게이트 14 : 기준전압발생회로
15 : 적분회로 C1 : 캐패시터
A, B : 노드 R1-R4, R11, R12 : 저항기
본 발명은 수반된 도면을 참고하여 상세하게 기재된다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전원전압검출회로를 도시한다. 도 1 을 참조하면, 이 전원전압검출회로는, 전원전압(VDD)이 규격하한치(Vref1) 이하로 되는 것을 검출하는 하한비교기(11); 전원전압(VDD) 이 규격상한치(Vref2) 이상으로 되는 것을 검출하는 상한비교기(12); 하한비교기(11)로부터의 출력(VO1) 과 상한비교기(12)로부터의 출력(VO2)을 OR 연산하는 OR 게이트(13); 하한기준전압, 상한기준전압, 및 전원전압(VDD) 을 저항-분할한 분할전압을 발생하는 기준전압발생회로(14); 및 기준전압발생회로(14)로부터 출력된 분할전압을 적분하여 생기는 전압을 하한비교기(11)와 상한비교기(12)로 출력하는 적분회로(15)로 구성된다.
기준전압발생회로(14)로부터 출력된 하한 및 상한기준값은 하한비교기(11)와 상한비교기(12)로 각각 출력된다. 하한비교기(11) 와 상한비교기(12) 각각은, 반전입력단자와 비반전입력단자를 구비하는 연산증폭기로 구성된다.
기준전압발생회로(14)는 전원전압(VDD) 을 저항-분할하는 저항기(R1 내지 R4) 로 구성된다. 저항기(R1 및 R2)의 노드(A)가, 기준전압(VA)의 발생 지점으로써, 하한비교기(11)의 반전입력단자에 접속되어 있다. 저항기(R3 및 R4)의 노드(B)가, 기준전압(VB)의 발생 지점으로써, 상한비교기(12)의 비반전입력단자에 접속되어 있다. 적분회로(15)는 저항기(R5)와 캐패시터(C1)로 구성된다. 적분회로(15)는 저항기(R2 및 R3)의 노드에서의 전압을 적분하고, 지점(C)에서 발생되는 적분출력을 하한비교기(11)의 비반전입력단자와 상한비교기(12)의 반전입력단자에 공급한다.
저항기(R3)의 저항치가 저항기(R5)의 저항치보다 높게 설정되면, 전원전압 (VDD) 과, 기준전압(VA 및 VB)과, 지점(C)의 전압(VC)과의 관계는, VDD 〉VA 〉VC〉VB 로 된다.
전원전압(VDD)이 급격하게 하강될 때 수행되는 동작을 도 2(a) 내지 (c)를 참조하여 설명한다. 규격하한치 (Vref1)와 규격상한치(Vref2) 의 범위 내에 설정된 전원전압(VDD)이 급격히 하강하면, 지점(A 및 B)에서의 기준전압(VA 및 VB) 및 지점(C)에서의 전압(VC) 도 하강한다. 이때, 지점(C)의 전압(VC)은, 캐패시터(C1)의 방전에 의해, 지점(A)에서의 기준전압(VA)보다 완만하게 하강한다. 시각(t1)에서, 지점(A)에서의 기준전압(VA)과 지점(C)에서의 전압(VC)의 진폭 관계가 역전하여, 전압(VC)이 기준전압(VA)보다 높게 된다.
이러한 동작에 의해, 하한비교기(11)로부터의 출력(VO1)은, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, "H" 레벨로 설정되고, OR 게이트(13)로부터의 출력(VO3)도 또한, 도 2(c)에 도시된 바와 같이, "H" 레벨로 설정된다. 그 결과, 전원전압(VDD)이 규격하한치(Vref1) 이하로 되는 것이, "H" 레벨로 변화된 OR 게이트(13)의 출력(VO3)으로부터 검출될 수 있다.
전원전압(VDD) 이 급격히 상승하는 경우 수행되는 동작을 도 3(a) 내지 (c) 을 참조하여 설명한다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 규격하한치(Vref1)와 규격상한치(Vref2) 영역 사이에 설정된 전원전압(VDD)이 급격히 상승하면, 지점(A 및 B)에서의 기준전압(VA 및 VB)과 지점(C)에서의 전압(VC) 도 또한 상승한다. 이 때, 캐패시터(C1)의 충전에 의해, 전압(VC)은 지점(B)에서의 기준전압(VB)보다 완만하게 상승한다. 시각(t2)에서, 지점(B)에서의 기준전압(VB)과 지점(C)에서의 전압(VC)이 역전되어, 전압(VC)이 기준전압(VB)보다 낮아지게 된다.
이러한 동작에 의해, 상한비교기(12)로부터의 출력(VO2)은, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, "H" 레벨로 설정되고, OR 게이트(13)로부터의 출력(VO3)도 또한 도 3(c)에 도시된 바와 같이, "H" 레벨로 설정된다. 그 결과, 전원전압(VDD)이 규격상한치(Vref2) 이상으로 되는 것이, "H" 레벨로 변화된 OR 게이트(13)의 출력(VO3)으로부터 검출될 수 있다.
외부 노이즈가 전원전압(VDD)에 중첩될 때 수행되는 동작은 도 2(a) 내지 (c) 및 도 3(a) 내지 (c) 에 도시된 바와 같다. 보다 상세하게는, 도 4(a)의 외부 노이즈(N1)가 중첩될 때 수행되는 동작은, 방전시 전원전압(VDD)이 시정수(time constant) 이하로 급격히 변화할(하강) 때 수행되는 동작과 같으며, 이 시정수는 저항기(R3 내지 R5) 및 캐패시터(C1)에 의해 결정된다. 이 경우, 도 4(b) 내지 (d) 에 도시된 바와 같이, 하한비교기(11)로부터의 출력(VO1)과 OR 게이트(13)로부터의 출력(VO3) 은 "H" 레벨로 설정된다.
도 4(a)의 외부 노이즈(N2)가 중첩될 때 수행되는 동작은, 캐패시터(C1)의 충전시, 전원전압(VDD)이 시정수 이상으로 급격히 변화할(상승) 때 수행되는 동작과 같으며, 이 시정수는 저항기(R1, R2 및 R5)와 캐패시터(C1)에 의해 결정된다. 이 경우, 도 4(c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 상한비교기(12)로부터의 출력(VO2)과 OR 게이트(13)로부터의 출력(VO3) 은 모두 "H" 레벨로 설정된다.
도 2(a) 내지 (c), 도 3(a) 내지 (c), 및 도 4(a) 내지 (d)는, 1/ω(ω= 2πf; f는 주파수)이 시상수보다 작은 경우를 도시한다.
도 5는 전원전압(VDD)이 완만하게 변화할 때 수행되는 동작을 도시한다.도 5 을 참조하면, 전원전압(VDD)이 완만하게 상승할 때, 전압(VC)과 기준전압(VA 또는 VB) 사이의 진폭 관계가 역전하지 않기 때문에, 하한비교기와 상한비교기(11 및 12)로부터의 출력(VO1 및 VO2)은 모두 "L" 레벨로 유지된다. 결과적으로, OR 게이트(13)로부터의 출력(VO3)도 또한 "L"레벨로 유지된다. 전원전압(VDD)이 완만하게 하강할 때 유사한 동작이 수행된다.
전원전압(VDD)이 노이즈 등에 기인하여 급격하게 변화하여 규격하한치(Vref1) 이하 혹은 규격상한치(Vref2) 이상으로 되었을 때, 전압(VC)과 기준전압(VA 또는 VB) 의 진폭 관계가 역전되도록, 시정수가 저항기(R1 내지 R5) 및 캐패시터(C1) 로 구성된 충전/방전회로에 설정된다. 이 때, 시정수는, 전원전압(VDD)이 파워-온 또는 파워-오프 동작에 따라 완만하게 변할 때, 각 전압 사이의 상기 진폭관계가 변하지 않도록 설정된다. 이러한 설정으로, 전원전압(VDD)의 급격한 변화만이 검출될 수 있다.
또한, 기준전압(VA 및 VB)은 전원전압 규격 변화에 대응하여 자동적으로 변한다. 따라서, 종래의 전원전압검출회로와는 달리, 전원전압(VDD)이 변할 때, 기준전압이 재설정될 필요가 없다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전원전압에서의 변화 정도가 시정수 회로에 의해 결정되기 때문에, 외부 노이즈 등에 기인한 전원전압의 급격한 변화만이 검출될 수 있다. 또한, 상한 및 하한기준전압이 저항-분할에 의해 발생될 수 있기 때문에, 전원전압 규격에서의 변화에 대응하여 기준전압이 재설정될 필요가 없다.
Claims (7)
- 전원전압을 저항-분할하여 하한 및 상한기준전압을 발생시키는 기준전압발생수단(14);상기 전원전압을 저항-분할하여 인출되는 비교전압을 적분하는 적분수단(15);상기 기준전압발생수단으로부터의 상기 하한기준전압과 상기 적분수단으로부터의 출력전압을 비교하여, 상기 전원전압이 급격히 하강할 때, 상기 하한기준전압과 상기 출력전압 사이의 진폭 관계가 역전되는 것을 검출하는 하한비교수단(11); 및상기 기준전압발생수단으로부터의 상기 상한기준전압과 상기 적분수단으로부터의 출력전압을 비교하여, 상기 전원전압이 급격히 상승할 때, 상기 상한기준전압과 상기 출력전압 사이의 진폭관계가 역전되는 것을 검출하는 상한비교수단(12)을 구비하는 것을 특징으로 하는 전원전압검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 기준전압발생수단은 전원과 접지 사이에 직렬로 접속된 제 1 내지 제 4 저항기(R1-R4)로 이루어지고,상기 하한기준전압이 상기 제 1 및 제 2 저항기의 노드로부터 발생되고, 상기 상한기준전압이 상기 제 3 및 제 4 저항기의 노드로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 전원전압검출장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 기준전압발생수단은, 상기 제 2 및 제 3 저항기의 노드로부터 비교전압을 발생시키고, 이 비교전압을 상기 적분수단으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전원전압검출장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 적분수단은,일 단자가 상기 제 2 및 제 3 저항기의 노드에 접속되고, 타 단자가 상기 하한 및 상한비교수단 각각의 입력단자에 접속된 제 5 저항기(R5); 및일 단자가 상기 제 5 저항기의 타 단자에 접속되고, 타 단자가 접지된 캐패시터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원전압검출장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 5 저항기의 저항치는 상기 제 3 저항기의 저항치보다 낮은 것을 특징으로 하는 전원전압검출장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 하한비교수단은, 상기 제 1 및 제 2 저항기의 노드에 접속된 비반전입력단자와 상기 제 5 저항기의 타 단자에 접속된 반전입력단자를 갖는 연산증폭기로이루어지고, 또한상기 상한비교수단은, 상기 제 5 저항기의 타 단자에 접속된 반전입력단자와 상기 제 3 및 제 4 저항기의 노드에 접속된 비반전입력단자를 갖는 연산증폭기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원전압검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 하한 및 상한비교수단으로부터의 출력을 OR 연산하여, 전원전압의 갑작스런 변화를 나타내는 검출신호를 출력하는 OR 수단(13)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전원전압검출장치.
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