KR100431337B1 - 소프트스타트업발진회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소프트 스타트업 발진회로에 관한 것으로서, 특히, 전원전압을 공급받아 제 1 기준전압과 제 2 기준전압을 발생하는 전압분배수단; 공급전압원으로부터 스타트업 전류를 공급받고, 피드백 신호에 따라 상기 스타트업 전류를 충방전하고, 초기 충방전시 듀티비를 최소로하고, 상기 듀티비를 순차적으로 증가시키며 발진하고, 발진하는 비교전압을 발생하는 스타트업-발진수단; 제 1 입력단에 입력되는 상기 비교전압을 제 2 입력단에 입력되는 상기 제 1 및 제 2 기준전압에 비교하여 비교신호를 출력하는 비교수단; 및 상기 비교수단의 비교신호에 응답하여 반전된 신호를 상기 비교수단의 제 1 입력단으로 피드백시키는 출력구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에서는 소프트 스타트업과 발진을 동시에 수행할 수 있도록 스타트업-발진부를 제공함으로써, 종래의 기술에서 소프트 스타트업시 소비되는 전류를 줄일 수 있으므로 전력손실이 줄어들고, 또한, 칩사이즈를 축소할 수 있는 효과가 있다.

Description

소프트 스타트업 발진회로
본 발명은 소프트 스타트업 발진회로에 관한 것으로서, 특히, 소프트 스타트업과 발진을 동시에 수행할 수 있도록 스타트업-발진부를 제공함으로써, 소프트 스타트업시 소비되는 전류를 줄이고, 칩사이즈를 축소할 수 있는 소프트 스타트업 발진회로에 관한 것이다.
일반적으로, 형광등이나 기타 발레스트(Ballast) 제품군에는 관 점등시 최초에 많은 전압이 관 양단에 유기되면 제품 수명이나 효율적인면에서 많은 손실을 가져온다. 그래서 발레스트 제품은 초기 구동시 서서히 전압을 높이는 기능을 가지는 소프트 스타트업(Soft start-up) 기능을 꼭 필요로 한다.
도 1 은 종래의 소프트 스타트업 발진회로를 설명하기 위한 블록도로서, 스타트업부(10)와, 발진부(20)와, 비교부(40)와 출력구동부(60)으로 구성됨을 보인다.
상기와 같이 구성된 종래 기술은 스타트업부(10)와 발진부(20)가 별개로 구성되어 각 블록에서 소비하는 전류가 커져서 전력손실을 초래하고, 칩사이즈 또한 커지게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 소프트 스타트업과 발진을 동시에 수행할 수 있도록 스타트업-발진부를 제공함으로써, 소프트 스타트업시 소비되는 전류를 줄이고, 칩사이즈를 축소할 수 있는 소프트 스타트업 발진회로를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회로는 전원전압을 공급받아 제 1 기준전압과 제 2 기준전압을 발생하는 전압분배수단; 공급전압원으로부터 스타트업 전류를 공급받고, 피드백 신호에 응답하여 상기 스타트업 전류를 충방전하고, 초기 충방전시 듀티비를 최소로 한 후 상기 듀티비를 순차적으로 증가시키면서 발진하며, 발진하는 비교전압을 발생하는 스타트업 발진수단; 제 1 입력단에 입력되는 상기 비교전압을 제 2 입력단에 입력되는 상기 제 1 및 제 2 기준전압에 비교하여 비교신호를 출력하는 비교수단; 및 상기 비교수단의 비교신호에 응답하여 반전된 신호를 상기 비교수단의 제 1 입력단으로 피드백시키는 출력구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래의 소프트 스타트업 발진회로를 설명하기 위한 개략도.
도 2 는 본 발명에 의한 소프트 스타트업 발진회로를 설명하기 위한 개략도.
도 3 은 본 발명에 의한 도 1 의 상세 회로도.
도 4 는 본 발명에 의한 도 3 회로의 각 노드들에서 출력되는 파형도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 의한 소프트 스타트업 발진회로를 설명하기 위한 블록도로서, 도시된 바와 같이 소프트 스타트업과 발진을 동시에 수행하는 스타트업-발진부(10)와, 기 기준전압(Vref)과 스타트업-발진부(10)에 의해 발생되는 비교전압을 비교하여 출력신호를 발생하는 비교부(20)와, 비교부(20)의 출력신호를 입력받아 반전하여 출력하는 출력구동부(40)로 구성된다.
도 3 은 도 2 의 블록도에 대한 상세 회로도로서, 도시된 바와 같이, 제 1 기준전압(VH)과 제 2 기준전압(VL)을 발생하는 전압분배부(10)와, 공급전압원(VCC)으로부터 스타트업 전류(I2)를 공급받고, 피드백 신호에 따라 스타트업 전류(I2)를 충방전하고, 초기 충방전시 듀티비를 최소로하고, 상기 듀티비를 순차적으로 증가시키며 발진하고, 발진하는 비교전압을 발생하는 스타트업-발진부(12)와, 제 1 입력단에 입력되는 상기 비교전압을 제 2 입력단에 입력되는 상기 제 1 및 제 2 기준전압(VH,VL)에 비교하여 비교신호를 출력하는 비교부(14)와, 상기 비교신호를 반전하여 상기 비교부(14)의 제 1 입력단으로 피드백시키는 출력구동부(16)로 구성된다.
상기 스타드업-발진부(12)는 스타트업 전류(I2)를 생성하는 제 1 트랜지스터(Q1)와, 공급전압원(VCC)에 공통 연결되고, 제 1 트랜지스터(Q1)와 전류미러를 형성하는 제 2, 제 3, 제 4 트랜지스터(Q2,Q3,Q4)와, 제 2 트랜지스터(Q2)와 제 4 트랜지스터(Q4)의 콜렉터 사이에 연결된 다이오드 연결형 제 5 트랜지스터(Q5)와, 제 4 트랜지스터(Q4)의 콜렉터와 접지 사이에 연결된 발진용 제 1 커패시터(C1)와, 제 3 트랜지스터(Q3)의 콜렉터와 접지 사이에 연결된 제 2 커패시터(C2)와, 제 2 트랜지스터(Q2)와 접지 사이에 연결되고, 제 2 커패시터(C2)의 충전전압에 의해 구동되는 제 6 트랜지스터(Q6)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 회로를 도 4 의 파형도를 참조하여 기술하면 다음과 같다.
먼저, 전원이 인가되면 스타트업-발진부(12)는 제 1 트랜지스터(Q1)에 의해서 스타트업전류(I2)가 생성되고, 이 스타트업전류(I2)에 대응하는 전류들이 제 2 제 3 제 4 트랜지스터(Q2,Q3,Q4)에 흐르게 된다. 제 3 및 제 4 트랜지스터(Q3,Q4)에 흐르는 전류는 각각이 제 1 및 제 2 커패시터(C1,C2)에 충전된다. 여기에서 중요한 점은 제 2 커패시터(C2)의 용량이 제 1 커패시터 보다 상당이 크다는 것이다(C2 ＞ C1). 이는 제 1 커패시터(C1)가 제 2 커패시터(C2) 보다 더 빠르게 충전됨을 의미한다.
그리고, 초기에 전원인가와 함께 전압분배부(10)는 노드 C에서 다음의 수학식 1과 같은 제 1 기준전압(VH)을 발생한다.
Figure pat00001
제 1 커패시터(C1)이 충전됨에 따라 노드 A의 전위가 높아지게 되고,비교부(14)는 이 노드 A에서 발생되는 비교전압과 상기 제 1 기준전압(VH)을 비교하게 된다.
도 4 의 a) 파형도에 나타낸 바와 같이, 제 1 커패시터(C1)는 급격히 충방전을 행하는 데, 만약 제 1 커패시터(C1)가 충분히 충전되기전 이라면 노드 A의 전압이 낮으므로 제 11 및 제 13 트랜지스터(Q11,Q13)가 턴온되고, 제 16 트랜지스터(Q16)와 전류미러를 형성하는 제 17 및 제 18 트랜지스터(Q17,Q18) 또한 턴온된다.
그러면 제 19 트랜지스터(Q19)의 베이스 전위가 낮아지므로 턴오프되고, 노드 C의 전위는 도 4의 b)에 나타낸 바와 같이 상위레벨의 제 1 기준전압(VH)을 그대로 유지하게 된다.
반면에, 상기 제 1 커패시터(C1)가 충분히 충전되어서 노드 A의 전위가 노드 C의 전위 보다 높게 되면 제 12, 제 14 및 제 15 트랜지스터(Q12,Q14,Q15)가 턴온되고, 이에 의해서 출력구동부(16))의 제 20 트랜지스터(Q20)가 턴온되어 제 1 커패시터(C1)는 제 20 트랜지스터(Q20)를 통해서 방전하게 된다. 이와 함께 제 17 트랜지스터(Q17)가 턴온되어 노드 C의 전위는 도 4의 b)에 나타낸 바와 같이 하위레벨의 제 2 기준전압(VL)으로 떨어지게 된다.
이 때의 제 2 기준전압(VL)은 다음의 수학식 2와 같이 구해진다.
Figure pat00002
상기의 동작과정에서 제 1 커패시터(C1)는 제 1 기준전압(VH)과 제 2 기준전압(VL)의 비교에 따라 충방전을 반복하여 발진을 하게 된다.
상기 제 1 커패시터(C1)가 충전하는 데 걸리는 시간은 시정수에 의해 결정되는 데, 그 충전시간은 다음의 수학식 3과 같이 구해진다.
Figure pat00003
이번에는 방전시간을 구해보면 다음의 수학식 4와 같다.
Figure pat00004
전술한 바와 같이 제 1 커패시터(C1)가 충방전을 반복하는 동안 제 2 커패시터(C2)에도 계속 전류가 충전되어, 도 4 의 c) 파형도에 나타낸 바와 같이 제 6 트랜지스터(Q6)의 베이스 전위가 점진적으로 높아진다.
그러면, 제 6 트랜지스터(Q6)가 완전히 온될 때 제 1 커패시터(C1)의 충전시간은 다음의 수학식 5와 같이 구해진다.
Figure pat00005
이번에는 방전시간을 구해보면 다음의 수학식 6과 같다.
Figure pat00006
이와 같이 제 2 트랜지스터(Q2)를 통해 흐르는 전류는 제 6 트랜지스터(Q6)가 턴온되기 전에 제 5 트랜지스터(Q5)를 경유하여 제 1 커패시터(C1)에 공급되어 도 4 의 a) 및 b)에 나타낸 파형도에서 듀티비가 최소화 되고, 제 6 트랜지스터(Q6)의 베이스 전위가 높아짐에 따라 서서히 제 1 커패시터(C1)의 충전전류가 줄어들고, 제 6 트랜지스터(Q6)가 턴온되면 제 1 커패시터(C1)로의 전류공급이 점진적으로 줄어들다가 결국 차단되어 듀티비가 스타트업 전류(I2)에 의해 최대가 된다.
그러면, 상기의 최소 듀티비와 최대 듀티비를 구하면 다음의 수학식 7과 같이 나타난다.
Figure pat00007
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명에서는 소프트 스타트업과 발진을 동시에 수행할 수 있도록 스타트업-발진부를 제공함으로써, 종래의 기술에서 소프트 스타트업시 소비되는 전류를 줄일 수 있으므로 전력손실이 줄어들고, 또한, 칩사이즈를 축소할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 전원전압을 공급받아 제 1 기준전압과 제 2 기준전압을 발생하는 전압분배수단; 공급전압원으로부터 스타트업 전류를 공급받고, 피드백 신호에 응답하여 상기 스타트업 전류를 충방전하고, 초기 충방전시 듀티비를 최소로 한 후 상기 듀티비를 순차적으로 증가시키면서 발진하며, 발진하는 비교전압을 발생하는 스타트업 발진수단; 제 1 입력단에 입력되는 상기 비교전압을 제 2 입력단에 입력되는 상기 제 1 및 제 2 기준전압에 비교하여 비교신호를 출력하는 비교수단; 및 상기 비교수단의 비교신호에 응답하여 반전된 신호를 상기 비교수단의 제 1 입력단으로 피드백시키는 출력구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 소프트 스타트업 발진회로.
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