KR100619636B1

KR100619636B1 - 다중전송 고전압 ｄｃ-ａｃ 드라이버

Info

Publication number: KR100619636B1
Application number: KR1020040092108A
Authority: KR
Inventors: 그레디엠우드
Original assignee: 인터실 아메리카스 인코포레이티드
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2006-09-07
Also published as: TWI275236B; TW200516838A; US20050104540A1; CN100502219C; JP2005168286A; KR20050046581A; US6911790B2; JP4481796B2; CN1617438A

Abstract

다중전송 고전압 DC-AC 드라이버에는 복수개의 DC-AC 스위치들과 논리디코더가 포함된다. 각각의 DC-AC 스위치들은 DC 입력전압을 입력받아 인에이블되어 작동상태에 놓이면, DC 입력전압에 따른 전압값과 마스터 클럭신호에 따른 속도로 출력을 토클(toggle)시킨다. DC-AC 스위치들에는 하나 또는 그 이상의 상부 스위치들과 하부 스위치가 포함된다. 하부 스위치에는 클럭 인버터가 포함되어, 각각의 상부 스위치들과 비교하여 위상이 불일치되어 작동한다. 논리디코더는 상부 스위치들 중 선택된 스위치들을 인에이블시키고, 임의의 상부 스위치가 인에이블된 경우에 하부 스위치를 인에이블시킨다.

다중전송, DC-AC 드라이버, DC-AC 스위치, 고전압 드라이버, DC 신호, AC 신호,

Description

다중전송 고전압 ＤＣ-ＡＣ 드라이버{MULTIPLEXED HIGH VOLTAGE DC-AC DRIVER}

본 발명의 이익, 특징 및 장점은 후술되는 상세한 설명과 첨부된 도면을 통해서 보다 더 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구현된 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버에 관한 모식도이다.

본 발명은 고전압 드라이버에 관한 것이며, 더 구체적으로는, DC 신호를 고전압 AC 신호로 변환시키고, 고전압 AC 신호를 전계발광 램프 등과 같은 복수개의 부하들에 다중전송하는 것에 관한 것이다.

전계발광 램프(EL)는 본질적으로 하나의 투명전극과 유전체내의 특정 인광물질을 갖는 콘덴서이다. 만약 적당한 레벨의 AC 전압이 EL 단자들을 통해 인가되면, 인광물질은 빛을 낸다. 일반 EL 램프의 밝기는 전압의 제곱과 주파수의 곱의 함수로 나타나며, 이것은 대부분의 램프들의 사용범위에 적용되는 근사치이다. 통상적인 응용예로서 여기에는, 손목시계, 소형 무선호출기, 셀룰라폰, GPS 장치 등에서 볼 수 있는 디지털 표시장치용 백라이트가 있다. 손목시계는 EL 램프의 최초 응용예이며, 여기에는 대략 80 내지 100 피크-대-피크 전압 (V)과, 대략 100 내지 200 헤르쯔(㎐)의 주파수를 요한다. 소형 무선호출기는 약간 더 밝은 화면표시와, 높은 전압과 주파수 레벨(예를들어, 100 내지 200V와 300㎐)을 요한다. 셀룰라폰은 피크 전압을 약 200V까지 요구한다. 보다 최근의 EL 램프 응용예에는, 자동차용의 경고 또는 지시램프가 있다. 자동차용 경고램프는 대낮에서도 명확하게 보일 수 있도록 충분한 빛 밝기를 요하는데, 이것은 전압을 약 700 V의 피크-대-피크 레벨까지 상승하도록 강요한다.

자동차용에서 요구하는 AC 전압은 수백 볼트(V)(예를들어, 350V)의 비교적 높은 크기를 갖는다. 하지만, 상기 요구전압은 일반적으로 대부분의 시스템에서는 존재하지 않으므로, 예를들어, 12V 배터리와 같은 저전압 DC전원으로부터 생성되어야 한다. 이에 대하여, 필요한 AC 고전압을 개발하려는 하나의 방법이 제안되었는데, 이것은 크루드 부스트(crude boost) 스위칭 컨버터와 H-브릿지 회로를 채택하고 있다. 컨버터는 DC 저전압을 DC 고전압으로 변환시키고, H-브릿지 회로는 DC 고전압을 두 개의 위상 불일치 AC 전압신호들로 구성된 AC 고전압으로 변환시킨다. 그런 다음, 램프들이 빛을 내도록 하기 위하여, 2개의 고전압, 위상 불일치 AC 신호들을 각 램프들의 단자쌍에 다중전송하는 것이 필요하다. 다중전송 기능은 각 램프의 양 단자에 4-사분(quadrant) 스위치들을 필요로 한다.

그러나, 상기 제안방법은 많은 문제점들을 갖고 있다. 일반적으로 상기 방법은, 비교적 낮은 DC 전압을 두 개의 위상불일치 AC 전압신호들로 변환시켜주도록 설계된 제 1 드라이버 칩과, AC 전압들을 복수개의 램프들 중 선택된 램프들로 다중전송하는 제 2 칩을 포함하는 2-칩 방식을 요구한다. 비록, EL 램프용 드라이버 칩들이 존재하지만, 자동차용 경고등에서 요구하는 높은 밝기를 산출해내는데 필요한 매우 높은 전압레벨을 생성할 수 있는 드라이버는 현재 존재하지 않으며, 또한 이의 설계 및 제조에 상당히 많은 비용이 요구되고 있다. 또한, 제 2 칩도 설계하여 제조해야 하며, 각 램프마다 4-사분 스위치들이 포함되는 것을 필요로 한다. 각각의 4-사분 스위치들은 작동상태의 경우에 양방향 방식으로 소스 및 싱크전류 모두에 대하여 작동해야 하고, 오프상태의 경우에는 높은 전압레벨(양 극성에서 대략 350V 까지)을 차단해야 한다. 따라서, 보다 단순화하고 보다 비용을 절감시키는 방법이 제공되기를 소망하여 왔다.

본 발명의 실시예에 따른 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버에는 복수개의 DC-AC 스위치들과 논리디코더가 포함된다. 각각의 DC-AC 스위치들은 DC 입력전압을 입력받아 작동상태에 놓이고 인에이블되면, DC 입력전압에 따른 전압값과 마스터 클럭신호에 따른 속도로 출력을 토클(toggle)시킨다. DC-AC 스위치들에는 하나 또는 그 이상의 상부 스위치들과 하부 스위치가 포함된다. 하부 스위치에는 클럭 인버터가 포함되어, 각각의 상부 스위치들과 비교하여 위상이 불일치되어 작동한다. 논리디코더는 상부 스위치들 중 선택된 스위치들을 인에이블시키고, 임의의 상부 스위치가 인에이블된 경우에 하부 스위치를 인에이블시킨다.

부스트 스위칭 컨버터 드라이버는 저전압 DC신호(예를들어, 배터리 등으로부 터의)를 고전압 입력 DC 전압으로 변환하는 곳에 포함될 수 있다. 하나의 구성예에서, DC-AC 스위치들은 하프-브릿지 스위치들로서 수행된다. 각각의 DC-AC 스위치들에는 마스터 클럭신호에 따라 제 1 및 제 2 스위치들(예를들어, FET 등)을 교호적으로 작동시키는 드라이버 회로가 포함된다. 하나의 실시예에서, 레벨 쉬프트 드라이버와 대응 충전펌프는 각 DC-AC 스위치들 중 상부 스위치를 구동시키는 곳에 포함될 수 있다. 하나의 실시예에서, 논리디코더에는 각각 인에이블 신호와 마스터 클럭신호를 수신하는 복수개의 게이트들에 인에이블 신호를 제공하는 디코더가 포함된다.

본 발명의 실시예에 따른 다중전송 DC-AC 컨버터에는 부스트 DC-DC 컨버터와 DC-AC 멀티플렉서가 포함된다. 부스트 DC-DC 컨버터는 제 1 DC 전압을 보다 높은 전압레벨을 갖는 제 2 DC 전압으로 올려준다. DC-AC 멀티플렉서에는 복수개의 DC-AC 스위치들과 선택논리가 포함된다. 각각의 DC-AC 스위치는, 선택된 경우, 제 2 DC 전압을 복수개의 AC 출력전압들중 대응하는 전압으로 변환시킨다. 각각의 AC 출력전압들은 제 2 DC 전압에 따라 공통 클럭신호에 따른 속도로 제 1 및 제 2 DC 전압레벨사이에서 스위칭된다. DC-AC 스위치에는 적어도 하나 이상의 상부 스위치와 각각의 상부 스위치와 비교하여 위상이 불일치되어 작동하는 하부 스위치가 포함된다. 선택논리는 상부 스위치들 중에서 선택하며, 임의의 상부 스위치가 선택된 경우에 하부 스위치를 선택한다. 실시예를 구체적으로 설명하면, 전계발광 램프 등과 같은 고전압 용량성부하를 구동시키기 위하여, 제 2 DC 전압레벨은 대략 350 V 가 된다.

본 발명의 실시예에 따라, DC 전압을 복수개의 다중전송 AC 전압들로 변환시키는 방법에는, 저전압 DC 신호를 고전압 DC 신호로 변환시키는 단계, 복수개의 출력들 중에서 선택하는 단계, 각각의 선택된 출력마다 복수개의 제 1 DC-AC 컨버터 중 대응 컨버터를 인에이블시키는 단계, 각각의 인에이블된 제 1 DC-AC 컨버터에 의해 출력들 중의 대응출력을 고전압 DC 신호와 접지사이에서 스위칭하는 단계, 임의의 제 1 DC-AC 컨버터가 인에이블된 경우 제 2 DC-AC 컨버터를 인에이블시키는 단계, 제 2 DC-AC 컨버터가 인에이블된 경우 제 2 DC-AC 컨버터에 의해 공통출력을 고전압 DC 신호와 접지사이에서 스위칭하는 단계, 및 각각의 제 1 DC-AC 컨버터와 비교하여 제 2 DC-AC 컨버터를 위상불일치시켜 스위칭하는 단계가 포함된다.

이후의 상세한 설명은 본 출원서의 문맥과 출원에 필요한 준비요소로부터 도출되는 본 발명을 본 발명분야의 당업자가 실시하고 이용할 수 있게끔 하도록 제공된다. 하지만, 본 발명의 바람직한 실시예로부터 다양한 변형예들이 파생될 수 있다는 것은 본 발명의 당업자에게는 자명한 사항이며, 따라서 본 명세서에서 명백히 나타나는 본 발명의 전반적인 원리들은 다른 실시예들에도 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 명세서에서 도시되고 설명되는 특정 실시예들로 한정되는 것은 아니며, 여기서 공개되는 원리와 신규한 특징들에 일관하여 가장 넓은 범위로 그 해석이 부여되어야 한다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 구현된 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버(100)에 관한 모식도이다. 고전압 드라이버(100)에는 DC-DC 드라이버(101), DC-AC 멀티플렉서(103), 및 복수개의 부하들(105)이 포함된다. 도시된 바와 같이, 여기에는, N-1개의 용량성 부하들(105)(예를들어, 각각은 콘덴서로서 부호표시되어 있음)이 각각 CL1, CL2, ..., CLN-1 부호표시되어 나타나고 있다(여기서, N은 양의 정수이며, 주어진 응용예에서 적당한 갯수의 부하들을 구동시키기 위하여 일반적으로 충분한 출력의 갯수가 포함된다). 예를들어, 일반 자동차 응용예에는 15개까지의 EL 램프들이 포함될 수 있는데, 여기서 N은, 이후에 보다 더 자세히 설명되겠지만, 최소한 공통리턴 또는 "저"출력을 제공하는 부하의 총 갯수보다 하나 더 크다. 상기 도시된 구성에서, 각각의 N-1개 부하들(CL1, CL2, ..., CLN-1)은, N-1개 출력신호들(O1, O2, ..., ON-1) 중의 각각의 하나에 결합된 하나의 단자와, DC-AC 멀티플렉서(103)의 공통출력신호(ON)에 결합된 제 2 단자를 갖는다. 용량성 부하들(105)은, 비록 임의의 형태의 고전압 AC 부하가 고려될 수 있지만, 본 발명의 당업자에 잘 알려져 있는 전계발광 램프(EL)를 포함하여, 임의의 형태의 용량성 장치들이 될 수 있다. 상술된 바와 같이, EL 램프는 조명작동이 가능하도록 하기 위하여 비교적 높은 전압 AC 신호(예를들어, 350 V)를 요구하고 있다.

DC-DC 드라이버(101)는, 인덕터(L), 스위치(Q), 출력 다이오드(D1), 및 콘덴서(C)가 포함되는 비교적 간단한 부스트 스위칭 컨버터로서 수행된다. 인덕터(L)는 입력소스 DC 전압(VBAT)에 결합되는 하나의 단자와, 다이오드(D1)의 애노드와 스위치(Q)의 드레인에 결합되는 다른 하나의 단자를 갖고 있으며, 스위치(Q)의 소스는 접지에 결합되어 있다. 다이오드(D1)의 캐소드는, 하나의 단자가 접지에 결합되어 있는 콘덴서(C)의 다른 하나의 단자에 결합되어 있다. 스위치(Q)는, 비록 임의의 적합한 대체적인 스위칭 장치가 고려될 수도 있지만, N-채널 금속산화 반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)로서 실시되는 것이 도시되고 있다. VBAT 전압은, 배터리 등과 같은 임의의 적합한 로컬 DC전원장치로부터 제공된다. 자동차 응용예에 서는, VBAT는 +12V 배터리로부터 제공된다.

DC 스위칭 조정기에 관하여 본 발명의 당업자에 잘 알려져 있듯이, 제어회로(미도시)는, 인덕터(L)와 다이오드(D1)를 통해서 VBAT로부터 전류를 끌어들여와서, 콘덴서(C)를 충전시키고, 고전압 DC신호(HDCV)를 발생시키기 위하여, 스위칭 신호(SW)를 스위치(Q)의 게이트에 제공한다. HDCV 신호는, HDCV 신호를 소망 전압레벨로 조정하기 위하여, 제어 피드백(CFB) 경로(102)를 통해서 제어논리에 피드백된다. EL 램프에 관한 응용예에 있어서, HDCV 신호는, 비록 임의의 적합한 전압레벨이 고려될 수도 있지만, 대략 +350V와 같은 수백볼트로 조정이 된다. DC-DC 드라이버(101)의 어느 특정부분은 편리하게 분리된 칩에서 수행될 수 있거나 또는 기성품 장치상에서 발견될 수 있다. 콘덴서(C)는, 사용자로 하여금 적합한 용량값을 선택하도록 하기 위하여, 출력핀을 통해서 칩 외부에서 접지와 결합된다. 양자택일적으로, DC-DC 드라이버(101)는 또한, 본 발명의 당업자에게 잘 알려져 있는 이산장치들을 사용하여 쉽고 편하게 수행될 수 있다.

DC-AC 멀티플렉서(103)내부를 살펴보면, HDCV 신호가 충전펌프(107)와, 각각 109-1, 109-2, ..., 109-N으로 부호표시되어 있고 N개의 출력신호들(O1 - ON)을 생성하는 N개의 DC-AC 하프-브릿지 스위치들(109-X) 각각에 제공된다(여기서 "X"는 1부터 N까지 변한다). 상술한 구성에서, 스위치들(109-X)은, 비록 다른 형태의 DC- AC 컨버터가 고려될 수도 있지만, 하프-브릿지 스위치들이 된다. 첫번째 N-1개 스위치들(109-1 내지 109-(N-1))(스위치(109-(N-1)은 미도시)은 상부 스위치들이 되며, 최종 스위치(109-N)는 하부 스위치가 된다. 충전펌프(107)는, 전압 부스트 신호(V-BOOST)(예를들어, 대략 357-358V의 전압)를 생성하기 위하여, HDCV신호의 전압레벨에 약 7-8 V의 구동전압을 부가시킨다. 여기서는 단지 스위치(109-1)만을 자세하게 설명하였지만, 나머지 다른 모든 스위치(109-X)들도 이와 실질적으로 비슷한 방식으로 작동하도록 구성되어 있음을 이해할 수 있을 것이다. HDCV신호는, 캐소드가 제 1 스위치(QA)의 드레인에 결합되어 있는 다이오드(D2)의 애노드에 제공된다. QA의 소스는 제 2 스위치(QB)의 드레인에 결합되어 출력신호(O1)를 생성하며, QB의 소스는 접지에 결합된다. 스위치들(QA, QB)은, 비록 적합한 대체적인 스위치들이 고려될 수도 있지만, 여기서는 N-채널 MOSFET으로서 도시된다. 레벨 쉬프터 및 상부 게이트 드라이버(111)는 V-BOOST 신호와 입력 클럭신호(CLK1)를 수신하며, 스위치(QA)의 게이트를 구동시키는 출력을 갖는다. CLK1 신호는 인버터/드라이버(113)에 제공되며, 인버터/드라이버(113)의 출력은 스위치(QB)의 게이트에 결합되고 있다.

N개의 2-입력 NAND 게이트들(115-1, 115-2, ..., 115-N) 각각은, 마스터 클럭신호(MCLK)를 수신하는 제 1 입력단자, N개의 인에이블 신호들(EN1-ENN) 각각을 수신하는 제 2 입력단자, 및 N개의 클럭신호들(CLK1-CLKN) 각각을 출력하는 출력단자를 갖는다. 스위치들(109-X)은 실질적으로 비슷한 방식으로 구성되고 있으며, 이들 각각은 대응 인에이블 신호(EN1 - ENN)에 의해 인에이블될 때에 클럭신호들 (CLK1 - CLKN) 각각에 의해 제어된다. 스위치(109-1)에서 나타난 바와 같이, EN1 신호가 하이이면, CLK1 신호는 MCLK 신호의 반전된 값으로서 토클된다. 나머지 상부 스위치들(109-2 내지 109-(N-1))은 실질적으로 동일한 방식으로 작동하도록 구성되며, 이들 또한 각각의 출력신호들(O2 - ON-1)을 각각의 부하들(CL2 - CLN-1)에 공급한다. 최종 하부 스위치(109-N)에는 최종 클럭신호(CLKN)를 반전클럭신호(CLKNB, 여기서 "B"는 달리 지정되지 않는 한, 논리부정을 표시하는 신호이름에 첨부된다)로 반전시키는 부가인버터(117)가 포함된다. 상기 방식에서, 최종 스위치(109-N)는 공통 출력신호로서 ON 신호를 생성하기 위하여 나머지 스위치들(109-X)과 비교하여 180˚ 위상불일치되어 작동하며, 이것은 부하들(CL1 - CLN-1)의 다른 단자에 결합된다.

발진회로(119)는 각각의 NAND 게이트들(115-X)에 제공되는 MCLK 신호를 생성한다. 발진회로(119)는 OCLK로 부호표시된 신호를 수신한다(또는 이와 달리 외부 연결 또는 외부 핀에 연결된다). 도시된 상기 구성에서, 사용자는 외부 클럭신호 를 제공하거나 또는 이와는 달리, 발진회로(119)가 선택 주파수레벨로 작동하도록 프로그램화할 수 있다. 구체적으로, 사용자는 OCLK 신호를 통하여 외부 클럭신호를 제공하는데, 이 외부 클럭신호는 발진회로(119)에 의해 MCLK 신호로서 저장되고 전송된다. 양자택일적으로, 사용자는 발진회로(119)가 소망 주파수로 작동하도록 프로그램화하기 위하여 OCLK 신호와 접지사이에 콘덴서를 결합할 수 있다. EL 램프를 구동시키기 위하여 도시된 구성에서, MCLK 신호는 100 헤르쯔(Hz)와 3 킬로헤르쯔(KHz)사이의 프로그램화된 주파수를 갖는 구형파 신호이다. 상기 클럭신호는 본 발 명의 당업자에 잘 알려져 있으므로, 여기서는 더 이상의 설명을 하지 않는다.

인에이블 신호들(EN1 - ENN)은 SPI(Serial Peripheral Interface; 직렬 주변 인터페이스) 디코더(121)에 의해 생성된다. SPI 디코더(121)는 SPI 인터페이스를 통해서 대응 SPI 마스터장치(미도시)에 의해 프로그램화되는 슬레이브장치로서, 여기에는 도시된 바와 같이, 마스터 데이터출력, 슬레이브 입력(MOSI) 신호와 마스터 데이터입력, 슬레이브 출력(MISO) 신호가 포함된 두 개의 데이터신호들, 클럭신호(SCLK), 및 슬레이브 선택(SS) 신호가 포함된다. SPI 인터페이스는 본 발명의 당업자에 잘 알려진 산업표준이므로, 여기서는 더 이상의 설명을 하지 않는다. 프로그램화된 경우, SPI 디코더(121)는 부하들(CL1 - CLN-1) 중 선택된 하나를 구동시키기 위하여 임의의 EN1 내지 ENN-1 신호가 출력신호들(O1 - ON-1) 가운데에서 선택하도록 한다. SPI 디코더(121)는 또한, 공통출력신호(ON)를 인에이블하도록 EN1 - ENN-1 신호들 중 임의의 것이 하이상태에 놓여지는 경우, ENN 신호가 하이상태에 놓여지도록 작동한다.

작동시에 있어서, MCLK의 주파수는 상술한 바와 같이 소망 주파수로 프로그램화되며, SPI 마스터는 SPI 디코더(121)가 선택 부하들을 구동시키도록 제어한다. 부하(CL1)의 구동을 설명하기 위하여, 제 1 스위치(109-1)와 최종 스위치(109-N)의 작동이 설명되는데, 여기서 나머지 스위치들(109-X)도 스위치(109-1)와 비슷한 방식으로 작동하리라는 것은 쉽게 이해할 수 있을 것이다. SPI 디코더(121)는 EN1과 ENN 신호들이 부하(CL1)를 구동시키도록 하고, 그 결과 CLK1 신호는 MCLK 신호에 반전된다. CLK1 신호가 NAND 게이트(115-1)에 의해 하이상태에 놓이게 되면, 레벨 쉬프터 및 상부 게이트 드라이버(111)는 스위치(QA)를 작동시키고, 인버터/버퍼(113)는 스위치(QB)를 오프시킨다. 다이오드(D2)와 스위치(QA)를 통해서, HDCV 신호의 전압은 O1 출력신호로서 부하(CL1)에 인가된다. 스위치(QA)가 하이 전압레벨에서 작동하고, CLK1 신호는 비교적 낮은 디지털신호(예를들어, 5V 정도)이기 때문에, 레벨 쉬프터 및 상부 게이트 드라이버(111)는 스위치(QA)를 작동시키기 위하여, V-BOOST 전압을 스위치(QA)의 게이트에 인가시킨다. CLK1 신호가 NAND 게이트(115-1)에 의해 로우상태에 놓이게 되면, 레벨 쉬프터 및 상부 게이트 드라이버(111)는 스위치(QA)를 오프시키고, 인버터/버퍼(113)는 스위치(QB)를 작동시켜 O1 신호를 효율적으로 접지시킨다.

스위치(109-1)(또는 이와 다른 임의의 스위치)가 SPI 디코더(121)에 의해 인에이블되면, 최종 스위치(109-N)는 인에이블된다. 최종 스위치(109-N)는, 인버터(117)로 하여금 ON 공통출력신호가 O1신호와 비교하여 180°위상불일치되어 작동하게한다는 점만 제외하고 스위치(109-1)와 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 일반적으로, 스위치들(109-X)이 인에이블된 경우, 이들 각각은 MCLK 신호의 속도로 토글한다. 첫번째 N-1개 스위치들(109-1 내지 109-(N-1)) 각각은 클럭신호들(CLK1 - CLKN-1)을 기초로 토글하는데, 이것들은 NAND 게이트들(115-X)의 작동때문에 MCLK 신호와 비교하여 180°위상불일치된다. 최종 스위치(109-N)는 CLKNB 신호를 기초로 토글하는데, 이것은 MCLK 신호와 위상일치되므로, 나머지 모든 클럭신호들(CLK1 - CLKN-1)과는 위상불일치된다.

상기 방법에서, O1과 ON 신호들은 서로 위상불일치된다는 점만 제외하고 이 들 모두는 대략 350V와 0V사이에서 MCLK 신호에 의해 결정되는 속도로 교호적으로 작동하는 구형파 AC 신호들이다. 따라서, ON 신호가 로우상태에 있으면 O1 신호는 하이상태에 놓이게 되며, 그 반대도 이와 같다. 일반적으로, ON 신호는 인버터(117)때문에 나머지 모든 출력신호들(O1 - ON-1)과 비교하여 위상불일치되어 작동한다. 각각의 부하에 제공되는 AC 신호의 피크-대-피크 유효전압은 700V이다. 그러므로, 부하(CL1)는 적당한 AC 신호를 수신함으로써 구동된다. EN1 신호가 로우상태에 놓이게되어 DC-AC 스위치(109-1)가 작동이 안되고 부하(CL1)가 오프되면, NAND 게이트(115-1)는 자신의 출력을 하이상태로 만들고, 인버터/버퍼(113)는 그 출력을 로우상태로 만들어 스위치(QB)를 오프시킨다. 여기서 짧은 시간이 흐른 후에는, 레벨 쉬프터 및 상부 게이트 드라이버(111)는 스위치(QA)를 오프시키고, 출력(O1)은 3-상태에 놓이게 된다. 하나의 실시예에서, 레벨 쉬프터 및 상부 게이트 드라이버(111)는 CLK1 신호가 교호적으로 변하지 않는 것을 감지하고, 자신의 출력을 로우상태에 놓이게 하여 QA를 오프시키도록 구성된다. 양자택일적으로, EN1 신호가 레벨 쉬프터 및 상부 게이트 드라이버(111)에 제공되는데, 여기서는 EN1 신호가 로우상태인 경우 자신의 출력을 로우상태로 만들어 QA를 오프시키도록 구성된다. 어떠한 경우든간에, O1 - ON 출력들 중 임의의 것이 비선택되면, 각 단마다 스위치들(QA, QB) 모두를 오프시킴으로써 이들은 3-상태에 놓이게 된다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따라 구현된 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버(100)는 저전압 신호 DC전원으로부터 복수개의 고전압 AC 부하들을 다중전송하는 효율적인 방법을 제공해 준다. DC 컨버터(101)의 전단부의 복잡성은 매우 단순화되며, 그러므로 VBAT 신호를 한 쌍의 AC 신호들로 변환시키는 구성을 갖는 장치 또는 칩들보다 더 작고 상당히 값이 싸진다. DC 컨버터(101)는 이산논리 또는 기성품에 의해 이행될 수 있다. 멀티플렉서(103)는 한 쌍의 AC 신호들을 수신하고 다중전송하는 것 대신에 단일 DC 신호가 AC 신호들로 변환된다는 점에서 단순화된다. 선택논리는 양쪽 경우에서 비슷하며, 매우 단순하고 프로그램될 수 있는 클럭논리가 MCLK 신호를 생성하고, 출력의 스위칭을 제어하는데에 사용된다. 본 발명과 다른 곳에 사용되었더라면 필요적으로 사용되었으며, 그래서 매우 복잡화되었을 H-브릿지 구동 및 시계회로부는 여기서는 제거된다.

비록, 본 발명의 상세한 설명은 어떤 바람직한 실시예들을 참조로 하였지만, 이와 다른 실시형태 및 이로부터의 변형예가 존재할 수 있고, 이들을 고려할 수 있다. 본 발명의 당업자라면 첨부된 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 범위를 벗어나는 것 없이, 본 공개된 발명사상과 특정 실시예들을 본 발명과 동일한 목적을 제공하는 이와 다른 구성을 설계하거나 또는 이를 변경하는 기초로서 손쉽게 사용할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims

각각 DC 입력전압을 수신받아, 작동상태에 놓이고 인에이블되면, 상기 DC 입력전압에 따른 전압과 마스터 클럭신호에 따른 속도로 출력을 토클시키는 복수개의 DC-AC 스위치들을 포함하고;

상기 DC-AC 스위치들에는 적어도 하나 이상의 상부 스위치들과 하부 스위치가 포함되며;

상기 하부 스위치에는 클럭 인버터가 포함되어, 상기 하부 스위치는 각각의 인에이블된 상부 스위치들과 비교하여 위상이 불일치되어 작동하며;

상기 적어도 하나 이상의 상부 스위치들 중 선택된 스위치들을 인에이블시키고, 임의의 상기 상부 스위치가 인에이블된 경우에 상기 하부 스위치를 인에이블시키는 논리디코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 1 항에 있어서, 저전압 DC신호를 보다 높은 전압레벨을 갖는 상기 DC 입력전압으로 변환하는 부스트 스위칭 컨버터 드라이버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 DC-AC 스위치들 각각은 하프-브릿지 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 DC-AC 스위치들 각각에는,

상기 DC 입력전압과 접지사이에 결합된 전류경로, 매개 출력노드, 및 제 1, 제 2 제어입력을 갖는 제 1 및 제 2 스위치들; 과

상기 마스터 클럭신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 스위치들을 교호적으로 작동시키는 드라이버 회로가 포함되는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 4 항에 있어서, 상기 드라이버 회로에는,

복수개의 인에이블 클럭신호들 중에 대응하는 하나를 수신하는 입력단자와, 상기 제 1 제어입력에 결합된 출력단자를 갖는 레벨 쉬프터 드라이버와;

상기 대응 인에이블 클럭신호를 수신하는 입력단자와, 상기 제 2 제어입력에 결합된 출력단자를 갖는 인버터/드라이버가 포함되며;

상기 논리디코더는 상기 마스터 클럭신호에 따르는 복수개의 인에이블 클럭신호들 중에 선택된 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 5 항에 있어서, 상기 DC 입력전압을 수신하는 입력단자와, 부스트 전압신호를 상기 레벨 쉬프터 드라이버로 제공하는 출력단자를 갖는 충전펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스위치들 각각에는 전계-효과 트랜지스터(FET)가 포함되는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스위치들의 상기 전류경로와 상기 DC 입력전압사이에 직렬로 결합된 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 1 항에 있어서, 상기 논리디코더에는,

상기 마스터 클럭신호를 수신하는 제 1 입력단자, 복수개의 인에이블 신호들 중에 대응하는 하나를 수신하는 제 2 입력단자, 및 복수개의 인에이블 클럭신호들 중에 대응하는 하나를 제공하는 출력단자를 각각 갖는 복수개의 게이트들; 및

상기 복수개의 인에이블 신호들을 제공하는 디코더가 포함되는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 9 항에 있어서, 상기 복수개의 게이트들 각각에는 NAND 게이트들이 포함되는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 9 항에 있어서, 상기 디코더에는 직렬 주변인터페이스가 포함되는 것을 특징으로 하는 다중전송 고전압 DC-AC 드라이버.
제 1 DC전압을 보다 높은 전압레벨을 갖는 제 2 DC전압으로 올려주는 부스트 DC-DC 컨버터와,

상기 부스트 DC-DC 컨버터에 결합된 DC-AC 멀티플렉서를 포함하며;

상기 DC-AC 멀티플렉서에는:

선택된 경우에 각각 상기 제 2 DC 전압을 복수개의 AC 출력전압들 중 대응전압으로 변환시켜서, 상기 각각의 AC 출력전압들이 상기 제 2 DC 전압에 따라 제 1 및 제 2 DC 전압레벨사이에서 공통 클럭신호에 따른 속도로 스위칭되게끔 해주는 복수개의 DC-AC 스위치들을 포함하며;

상기 복수개의 DC-AC 스위치에는, 적어도 하나 이상의 상부 스위치와, 상기 상부 스위치 각각과 비교하여 위상이 불일치되어 작동하는 하부 스위치가 포함되고;

상기 적어도 하나 이상의 상부 스위치들 중에서 선택하고, 임의의 상기 상부 스위치가 선택된 경우에 상기 하부 스위치를 선택하는 선택논리를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 DC-AC 컨버터.
제 12 항에 있어서, 상기 제 2 DC 전압레벨은 대략 350 V인 것을 특징으로 하는 다중전송 DC-AC 컨버터.
제 12 항에 있어서, 상기 각각의 AC 출력전압들은, 선택된 경우에, 대략 0V 와 350V 사이에서 스위칭되는 것을 특징으로 하는 다중전송 DC-AC 컨버터.
제 12 항에 있어서, 상기 상부 스위치의 AC 출력전압과 상기 하부 스위치의 AC 출력전압 사이에서 결합된 부하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 DC-AC 컨버터.
제 15 항에 있어서, 상기 부하에는 전계발광 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 DC-AC 컨버터.
제 12 항에 있어서, 상기 복수개의 DC-AC 스위치들 각각에는,

상기 제 2 DC 전압과 대응 AC 출력전압 사이에 결합된 전류경로와, 제 1 제어입력을 갖는 제 1 스위치;

상기 대응 AC 출력전압과 접지 사이에 결합된 전류경로와, 제 2 제어입력을 갖는 제 2 스위치;

복수개의 인에이블 클럭신호들 중에서 대응하는 하나를 수신하는 입력단자와, 상기 제 1 제어입력과 결합된 출력단자를 갖는 레벨 쉬프터 드라이버; 및

상기 대응 인에이블 클럭신호를 수신하는 입력단자와, 상기 제 2 제어입력과 결합된 출력단자를 갖는 인버터/드라이버가 포함되며;

상기 하부 스위치는 상기 복수개의 인에이블 클럭신호들 중에 대응하는 한를 반전시키는 클럭인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 DC-AC 컨버터.
제 17 항에 있어서, 상기 선택논리에는,

복수개의 인에이블 신호들 중에 대응하는 하나가 제공된 경우, 상기 공통 클럭신호를 따라 상기 복수개의 인에이블 클럭신호들 중에 대응하는 하나를 제공하는 인에이블 논리와;

상기 상부 스위치들중에서 선택하기 위하여, 그리고 상기 상부 스위치들 중에 어느 하나가 선택된 경우 상기 하부 스위치를 선택하기 위하여 복수개의 인에이블 신호들을 제공하는 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중전송 DC-AC컨버터.
저전압 DC 신호를 고전압 DC 신호로 변환시키는 단계;

복수개의 출력들 중에서 선택하는 단계;

각각의 선택된 출력마다 복수개의 제 1 DC-AC 컨버터 중 대응하는 하나를 인에이블시키는 단계;

각각의 인에이블된 제 1 DC-AC 컨버터에 의해, 복수개의 출력들 중에 대응하는 하나를 고전압 DC 신호와 접지사이에서 스위칭하는 단계;

임의의 제 1 DC-AC 컨버터가 인에이블된 경우 제 2 DC-AC 컨버터를 인에이블시키는 단계;

제 2 DC-AC 컨버터가 인에이블된 경우 상기 제 2 DC-AC 컨버터에 의해, 공통출력을 상기 고전압 DC 신호와 접지사이에서 스위칭하는 단계; 및

각각의 제 1 DC-AC 컨버터와 비교하여 제 2 DC-AC 컨버터를 위상불일치시켜 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 전압을 복수개의 다중전송 AC 전압들로 변환하는 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 복수개의 출력들 중에 대응하는 하나를 스위칭하는 단계와 공통출력을 스위칭하는 단계 각각에는:

제 1 및 제 2 스위치들 사이에서 교호적으로 작동시키는 단계;

상기 제 1 스위치가 작동된 경우, 대응 출력을 상기 고전압 DC 신호에 결합하는 단계; 및

상기 제 2 스위치가 작동된 경우, 대응 출력을 접지에 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 전압을 복수개의 다중전송 AC 전압들로 변환하는 방법.