KR100601254B1 - 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치에 관한 것으로, 본 발명은, 일정한 기준전압을 출력하는 기준전압 발생부; 상기 기준전압과 피드백되는 전압의 차이를 증폭하여 출력하는 오차 증폭부; 상기 오차 증폭부의 출력에 베이스가 연결되고, 에미터가 전원에 연결되는 파워 트랜지스터; 상기 파워 트랜지스터의 컬렉터에 일측이 연결되는 제1 저항; 상기 제1 저항의 타측에 일측이 연결되고, 타측은 접지되는 제2 저항; 및 상기 제1 저항 및 제2 저항의 접점에 연결되어, 피드백 전압을 발생하고, 쇼트시에 전류를 유입하는 쇼트 방지부를 포함한다.
이러한 구성을 가진 본 발명은 출력단의 쇼트시에 증가된 전류를 다른쪽으로 흐르도록 쇼트 방지부를 설치하여 파워 트랜지스터를 보호한다.
레귤레이터, 파워트랜지스터, 엔피엔트랜지스터, 피엔피트랜지스터

Description

쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치{A regulator having short circuit protection function}
도1은 이 발명의 실시예에 따른 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치의 상세 회로도이다.
이 발명은 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치에 관한 것으로서, 특히, 텔레비젼, 브이티알(VTR: video tape recorder), 스위칭 모드 파워 서플라이, 게임기 등의 전원단에 사용되는 레귤레이터 장치에 관한 것이다.
일반적으로 레귤레이터 장치는 출력 전압을 일정하게 하기 위해 전자 회로에 많이 사용되고 있다.
이러한 종래의 레귤레이터 회로는 출력단이 그라운드로 접지되거나 다른 방지기능으로 인해 로우로 떨어지게 되면, 출력단으로 많은 전류가 흐르게 된다.
그러면, 내부의 파워 트랜지스터의 열적 스트레스(stress)가 강화되어 국부적으로 온도가 올라가고, 다시 파워 트랜지스터로 흐르는 전류가 증가하는 현상이 발생된다.
이러한 현상에 의해 종래에는 출력단의 파워 트랜지스터가 순간적으로 파괴되어 안정적으로 동작하지 못하게 되는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이와 같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 출력단의 쇼트시에도 내부의 회로를 보호하는 레귤레이터 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 이 발명은 출력단의 쇼트시에 증가된 전류를 다른쪽으로 흐르도록 쇼트 방지부를 설치하여 파워 트랜지스터를 보호한다.
본 발명의 특징에 따른 쇼트 방지 기능을 갖는 레귤레이터 장치는,
일정한 기준전압을 출력하는 기준전압 발생부;
상기 기준전압과 피드백되는 전압의 차이를 증폭하여 출력하는 오차 증폭부;
상기 오차 증폭부의 출력에 베이스가 연결되고, 에미터가 전원에 연결되는 파워 트랜지스터;
상기 파워 트랜지스터의 컬렉터에 일측이 연결되는 제1 저항;
상기 제1 저항의 타측에 일측이 연결되고, 타측은 접지되는 제2 저항;
상기 제1 저항 및 제2 저항의 접점에 연결되어, 피드백 전압을 발생하고, 쇼트시에 전류를 유입하는 쇼트 방지부를 포함한다.
그러면, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도1은 이 발명의 실시예에 따른 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치의 상세 회로도이다.
도1에서와 같이, 이 발명의 실시예에 따른 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치는, 기준전압 발생부(100), 오차 증폭부(200), 오차 증폭부(200)의 출력에 베이스가 연결되고, 에미터가 전원에 연결되는 파워 트랜지스터(Q7), 파워 트랜지스터(Q7)의 컬렉터에 일측이 연결되는 저항(R1); 저항(R1)의 타측에 일측이 연결되고, 타측은 접지되는 저항(R2) 및 쇼트 방지부(300)를 포함한다.
기준전압 발생부(100)는 기준전압을 발생하며, 트랜지스터(Q8~Q17) 및 저항(R6~R9)를 포함한다.
오차 증폭부(200)는 트랜지스터(Q1~Q6, Q20~Q23) 및 저항(R3~R5)을 포함한다.
쇼트 방지부(300)는, 오차 증폭부(200)의 피드백 전압 입력에 베이스 및 컬렉터가 연결되는 엔피엔 트랜지스터(QS) 및 엔피엔 트랜지스터(QS)의 에미터에 일측이 연결되고, 타측이 저항(R1) 및 저항(R2)의 접점에 연결되는 저항(RS)을 포함한다.
이러한 구성을 가진 이 발명의 실시예에 따른 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자에 의해 전원이 인가되면, 이 발명의 실시예에 따른 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치의 동작이 시작된다.
동작이 시작되어 전류원(I1)으로부터 전류가 인가되면, 피엔피 트랜지스터(Q8)가 온되고, 피엔피 트랜지스터(Q8)와 전류 미러인 피엔피 트랜지스터(Q9)도 온된다.
그러면, 피엔피 트랜지스터(Q13)가 베이스의 전류 유입으로 턴온되고, 저항(R9)을 통해 전류가 흐른다.
다음, 전류의 흐름에 의해 전류 미러인 엔피엔 트랜지스터(Q16, Q17)가 턴온 되어 전류가 흐른다.
그러면, 피엔피 트랜지스터(Q12)가 온되고, 또한, 전류 미러인 피엔피 트랜지스터(Q14, Q15)도 온된다.
다음, 피엔피 트랜지스터(Q12)가 온됨에 따라 전류미러인 엔피엔 트랜지스터(Q10, Q11)와 전류 미러인 피엔피 트랜지스터(Q9)도 온된다.
이 상태에서 일정한 기준전압(Vref)이 출력된다. 이때 기준전압(Vref)은 다음식과 같다.
Figure 111999004154903-pat00001
위의 기준전압 발생부(100)는 다양한 변형예가 존재하고 기준전압(Vref)을 발생하는 다른 등가회로로 대체할 수 있다.
이와 같이 발생된 기준전압(Vref)은 엔피엔 트랜지스터(Q1)의 베이스로 인가된다.
그러면, 엔피엔 트랜지스터(Q1)가 온되고, 이로 인해 전류미러인 피엔피 트랜지스터(Q5, Q23)도 온된다.
다음, 피엔피 트랜지스터(Q23)를 통해 전류가 흐름에 따라 엔피엔 트랜지스터(Q3)가 온되어 전류가 흐른다.
그러면, 엔피엔 트랜지스터(Q4)가 턴온되고, 이로 인해 파워 트랜지스터(Q7)가 온된다.
다음, 파워 트랜지스터(Q7)의 베이스로부터 전류가 유입되어 엔피엔 트랜지스터(Q2)의 베이스로 인가되는 전압도 증가하게 된다.
따라서, 엔피엔 트랜지스터(Q2)도 턴온되고, 이에 따라 전류미러인 피엔피 트랜지스터(Q6, Q22)가 턴온된다.
그러면, 피엔피 트랜지스터(Q22)에 전류가 흐르게 되고, 이로 인해 전류 미러인 엔피엔 트랜지스터(Q20, Q21)가 턴온된다.
이와 같은 오차증폭부(200)도 다양한 변형예가 존재 가능하다. 즉, 트랜지스터의 형태 및 배열이 다르게 존재할 수 있다.
이와 같은 전류의 흐름에 의해 출력전압은 다음식과 같이 된다.
Figure 111999004154903-pat00002
위식에서와 같이, 출력전압(VOUT)은 일정하며, 저항(R1, R2)의 비에 의해 결정이 된다.
그런데 이와 같이 동작하는 레귤레이터 회로에서 어떤 원인으로 인해 출력이 쇼트되어 그라운드가 되거나 로우 레벨의 전위를 유지하게 되면, 네가티브 피드백 루프에 의해 트랜지스터(Q5, Q23)에 흐르는 전류가 증가하게 된다.
다음, 피엔피 트랜지스터(Q23)에 흐르는 전류는 엔피엔 트랜지스터(Q3)의 베이스, 저항(R4)으로 흐르는 동시에 엔피엔 트랜지스터(Qs), 저항(Rs)를 통해 흐르게 된다. 즉, 피엔피 트랜지스터(Q23)에 흐르는 전류는 엔피엔 트랜지스터(Q3)의 베이스로 전부 유입되지 않고, 엔피엔 트랜지스터(Qs)로 대부분 흐르게 된다.
따라서, 엔피엔 트랜지스터(Q4)는 엔피엔 트랜지스터(Q3)의 베이스 에미터간 전압과 저항(R4), 엔피엔 트랜지스터(Qs)와 저항(Rs)에 의해 베이스 전압이 강하되어 동작하지 않는다.
왜냐하면, 엔피엔 트랜지스터(Q4)가 동작을 하려면, 엔피엔 트랜지스터(Q3)의 베이스 전압이 2Vbe 이상이 되어야 하나 쇼트 방지부(300)의 엔피엔 트랜지스터(Qs)의 1Vbe와 저항(Rs)의 전압강하에 의해 제한이 된다. 이때 저항(Rs)의 전압강하는 1Vbe 이하가 되도록 설계한다.
다음, 엔피엔 트랜지스터(Q3)에 흐르는 베이스 전류가 급격히 감소함르호 인해 파워 트랜지스터(Q7)의 베이스 전류가 감소하게 되고, 그로 인해 출력전류도 감소된다.
따라서, 파워 트랜지스터(Q7)의 열발생 조건이 감소하게 되고, 파워 트랜지스터(Q7)가 안정적으로 동작할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명의 실시예는 저항(Rs)에 의해 출력 쇼트시 출력에 흐르는 전류를 간단하게 조절할 수 있게 되고, 또한, 엔피엔 트랜지스터(Q3)와 엔피엔 트랜지스터(Qs) 그리고 저항(R4)과 저항(Rs)이 같은 형태의 온도계수를 가지므로 온도에 대해서도 일정한 특성을 얻을 수 있다.
이상에서와 같이, 이 발명의 실시예에서, 출력단의 쇼트시에도 내부의 회로를 보호하는 레귤레이터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 온도의 변화에 대해서도 안정된 출력 특성을 나타낼 수 있다.

Claims (3)

  1. 일정한 기준전압을 출력하는 기준전압 발생부;
    상기 기준전압과 피드백되는 전압의 차이를 증폭하여 출력하는 오차 증폭부;
    상기 오차 증폭부의 출력에 베이스가 연결되고, 에미터가 전원에 연결되는 파워 트랜지스터;
    상기 파워 트랜지스터의 컬렉터에 일측이 연결되는 제1 저항;
    상기 제1 저항의 타측에 일측이 연결되고, 타측은 접지되는 제2 저항;
    상기 제1 저항 및 제2 저항의 접점에 연결되어, 피드백 전압을 발생하고, 쇼트시에 전류를 유입하는 쇼트 방지부를 포함하는 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쇼트 방지부는,
    상기 오차 증폭부의 피드백 전압 입력에 베이스 및 컬렉터가 연결되는 제1 엔피엔 트랜지스터;
    상기 제1 엔피엔 트랜지스터의 에미터에 일측이 연결되고, 타측이 상기 제1 저항 및 제2 저항의 접점에 연결되는 제3 저항을 포함하는 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 저항의 전압강하는 1Vbe 이하인 것을 특징으로 하는 쇼트 방지기능을 갖는 레귤레이터 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61245222A (ja) 1985-04-23 1986-10-31 Fuji Electric Co Ltd 定電圧電源回路
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JPH05282055A (ja) * 1992-04-02 1993-10-29 Sharp Corp 安定化電源回路

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