KR101083093B1

KR101083093B1 - 게이트 드라이버 회로

Info

Publication number: KR101083093B1
Application number: KR1020040070287A
Authority: KR
Inventors: 황종태; 이윤기; 김동환
Original assignee: 페어차일드코리아반도체 주식회사
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2011-11-16
Also published as: KR20060021519A; US20060049859A1; US7432745B2

Abstract

본 발명은 고전압 게이트 드라이버 회로에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로는 VIV 변환기를 통하여 레벨 쉬프터의 출력 신호의 동작 범위를 리셰이퍼의 동작 범위에 맞게 조정한다. 이와 같이 하면, 레벨 쉬프터로 입력되는 신호의 전압 범위와 리셰이퍼의 동작 범위가 다르더라도 리셰이퍼의 VTH 전압과 관계없이 항상 입력 신호를 정확하게 인식할 수 있으므로 회로가 오동작 하는 것을 방지할 수 있다. 또한 입력 신호와 함께 입력되는 동상 잡음을 제거함으로써 회로가 오동작 하는 것을 방지할 수 있다.

레벨 쉬프터, 리셰이퍼, 게이트 드라이버, I/V 변환기, V/I 변환기, dv/dt, 동상 잡음

Description

게이트 드라이버 회로{GATE DRIVER CIRCUIT}

도 1은 종래 기술에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로에서 리셰이퍼의 동작 범위를 나타낸 도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 변환기의 구조를 간략하게 나타낸 도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 VIV 변환기의 상세 회로도이다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로에서 VIV 변환기를 통해 신호가 변환되는 것을 나타낸 도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 VIV 변환기의 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잡음 검출부의 상세 회로도이다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 잡음 제거부를 포함하는 VIV 변환기와 레벨 쉬프터의 연결 상세 회로도이다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 VIV 변환기의 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 잡음 제거부를 포함하는 VIV 변환기의 상세 회로도이다.

본 발명은 고전압 게이트 드라이버 회로에 관한 것이다.

고전압 게이트 드라이버는 저전압 신호를 입력받아서 출력단에 연결된 고전압 소자를 제어하는 회로이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 고전압 게이트 드라이버 회로는 트랜지스터(M1, M2) 및 저항(R1, R2)을 포함하는 레벨 쉬프터(11)와 리셰이퍼(12, 13), S-R 래치(14) 및 게이트 드라이버(15)를 포함한다.

트랜지스터(M1, M2)는 고전압을 견딜 수 있는 MOSFET를 사용하며, 트랜지스터(M1, M2)에는 고전압이 걸리므로 전력 소모를 줄이기 위하여 짧을 펄스 신호로 구동시킨다. 또한, 저항(R1, R2), 리셰이퍼, S-R 래치 및 게이트 드라이버는 20V 정도의 내압을 갖는 저전압 소자를 사용한다.

이러한 종래의 고전압 게이트 드라이버 회로의 동작 과정은 다음과 같다.

외부로부터 입력되는 신호(SET) 또는 신호(RESET)에 따라 트랜지스터(M1) 또는 트랜지스터(M2)가 턴 온되면 리셰이퍼(12, 13)와 연결된 저항(R1) 또는 저항(R2)의 일단에서 전압을 발생시킨다. 리셰이퍼(12, 13)는 각각 소정의 문턱전압(VTH)을 가지며, 저항(R1, R2)의 전압 변화를 감지하여 저전압 영역에서 인가된 SET/RESET 신호를 고전압 영역에서 복원한다. 리셰이퍼(12, 13)의 출력전압은 S-R 래치(14)로 입력되고, S-R 래치(14)는 SET/RESET 신호 상황을 저장한다. 다음, S-R 래치(14)에서 출력된 신호가 게이트 드라이버(15)로 입력되고, 게이트 드라이버(15)는 입력된 신호를 가지고 출력단에 연결된 고전압 출력 소자(MO)의 게이트를 구동한다.

한편, 앞서 기술한 바와 같이 리셰이퍼(12, 13)는 문턱전압(VTH)을 가지며, 따라서 입력되는 전압(SETB, RESETB)의 전압 변동량이 이 문턱전압(VTH)을 초과할 경우에만 펄스 신호로 인식한다. 따라서 고전압 게이트 드라이버 회로가 정상적으로 동작하기 위해서는 리셰이퍼(12, 13)에서 인식 가능한 최소 전압(VB)이 VB> VBS-VTH를 만족해야 한다.

일반적으로 VTH를 높게 설정하여 VB에 가까울수록 더 낮은 VB에서도 리셰이퍼(12, 13)가 안정적으로 동작할 수 있다. 그러나 VTH가 높으면 VB로부터 인가되는 잡음에 의해 오동작 할 수 있으므로 VTH를 가능하면 낮게 설정하여 SETB 및 RESETB가 충분히 낮아졌을 때 리셰이퍼(12, 13)가 동작하도록 하여 잡음에 대해 오동작하지 않도록 해야 한다.

그러나 VB는 고정된 전압이 아닌 외부의 전원(VBS)과 전압(VS)에 의해 결정되는 전압이다. 특히, 출력단에 인덕터가 연결되거나 전선에 분표하는 기생 인덕턴스 성분 등에 의해 트랜지스터(M1, M2)가 스위칭하는 순간 VS 전압이 0V 이하로 떨어질 수 있다. 이처럼 VS 전압이 음의 값으로 떨어지면 이에 따라서 VB 전압도 감소한다.

이후, SET 신호가 입력되면 트랜지스터(M1)가 턴 온되어 리셰이퍼(12)로 SETB 신호가 인가되며 SETB 신호는 VB에서 0V까지 스윙한다고 할 때, 도 2에 도시한 바와 같이 문턱 전압이 VTH1 즉, 0V 이상이면 리셰이퍼(12)가 SETB 신호를 정상적으로 인식할 수 있지만 문턱 전압이 VTH2 즉, 0V 이하이면 리셰이퍼(12)가 SETB 신호를 정상적으로 인식할 수 없다.

또한, 높은 dv/dt 기울기를 가지는 VB 전압이 인가되면 레벨 쉬프터(11)의 트랜지스터(M1)과 트랜지스터(M2)에는 드레인에 형성된 기생 커패시터를 충전하기 위한 전류가 발생하며, 이 전류가 저항(R1, R2)에 전압 강하를 일으킨다. 따라서 SET/RESET 신호와는 무관하게 저항(R1, R2)의 전압 변화에 의해 SR 래치(14)가 동작하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 레벨 쉬프터의 출력을 안정적으로 인식할 수 있는 고전압 게이트 드라이버 회로를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동상 잡음을 효과적으로 제거하는 고전압 게이트 드라이버 회로를 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로는 입력되는 셋 또는 리셋 신호에 따라 제1 또는 제2 전압 펄스를 출력하는 레벨 쉬프터; 제1 전원 및 제2 전원으로부터 전압을 공급받으며, 상기 제1 또는 제2 전압 펄스를 입력받아서 고전압 영역에서 복원하여 출력하는 리셰이퍼; 상기 복 원된 신호로부터 고전압 출력 소자의 게이트를 구동하기 위한 신호를 생성하는 게이트 드라이버; 및 상기 레벨 쉬프터와 상기 리셰이퍼 사이에 연결되며, 상기 제1 전원으로부터 입력되는 잡음을 제거하고, 상기 레벨 쉬프터로부터 출력된 전압 펄스를 상기 리셰이퍼의 동작 영역에 맞는 펄스로 변환하는 변환기를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로는 입력되는 셋 또는 리셋 신호에 따라 제1 또는 제2 전압 펄스를 출력하는 레벨 쉬프터; 제1 전원 및 제2 전원으로부터 전압을 공급받으며, 상기 제1 또는 제2 전압 펄스를 입력받아서 고전압 영역에서 복원하여 출력하는 리셰이퍼; 상기 복원된 신호로부터 고전압 출력 소자의 게이트를 구동하기 위한 신호를 생성하는 게이트 드라이버; 및 상기 레벨 쉬프터와 상기 리셰이퍼 사이에 연결되며, 상기 제1 전원으로부터 입력되는 잡음을 제거하고, 상기 레벨 쉬프터로부터 출력된 전압 펄스를 상기 리셰이퍼의 동작 영역에 맞는 펄스로 변환하는 변환기를 포함한다.

상기 변환기는,

상기 제1 전원으로부터 입력되는 잡음을 검출하여 제거하는 잡음 제거부; 상기 레벨 쉬프터에서 출력되는 제1 또는 제2 전압 펄스를 제1 또는 제2 전류 신호로 변환하는 제1 변환기; 및 상기 변환된 전류 신호를 상기 리셰이퍼의 동작 영역에 맞는 전압 펄스로 변환하는 제2 변환기를 포함할 수 있다.

이때, 상기 잡음 제거부는,

상기 잡음으로 인하여 상기 제1 변환기에서 출력되는 전류의 양을 검출하는 잡음 검출부; 및 각각의 게이트와 소스가 동일 전위로 연결된 제1 내지 제3 트랜지스터를 포함하며,

상기 잡음 검출부에서 검출된 전류가 상기 제1 트랜지스터를 통하여 흐르고, 상기 제1 트랜지스터를 통하여 흐르는 전류가 상기 제2 및 제3 트랜지스터에 복사되어 상기 잡음으로 인하여 상기 제1 변환기에서 출력되는 전류를 흡수한다.

또한, 상기 잡음 제거부는,

상기 제1 전압 펄스가 게이트로 입력되고 상기 제1 전원에 드레인이 연결되는 제1 트랜지스터; 상기 제2 전압 펄스가 게이트로 입력되고 상기 제1 전원에 드레인이 연결되는 제2 트랜지스터; 상기 제1 변환기의 상기 제1 전류 신호 출력단에 드레인이 연결되고 상기 제2 전원에 소스가 연결되는 제3 트랜지스터; 상기 제3 트랜지스터의 게이트에 게이트가 연결되고, 상기 제2 트랜지스터의 소스에 드레인이 연결되어 상기 제3 트랜지스터와 함께 전류미러를 구성하는 제4 트랜지스터; 상기 제1 변환기의 상기 제2 전류 신호 출력단에 드레인이 연결되고 상기 제2 전원에 소스가 연결되는 제5 트랜지스터; 및 상기 제5 트랜지스터의 게이트에 게이트가 연결되고, 상기 제1 트랜지스터의 소스에 드레인이 연결되어 상기 제3 트랜지스터와 함께 전류미러를 구성하는 제6 트랜지스터를 포함할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부 분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로에 대하여 도 3 및 도 4를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변환기(160)의 구조를 간략하게 나타낸 도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로는 도 1의 종래의 고전압 게이트 드라이버 회로에서 레벨 쉬프터(110)의 출력단과 리셰이퍼(120,130)의 입력단 사이에 연결된 변환기(160)를 더 포함한다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 변환기(160)는 전압을 전류로 변환하는 V/I 변환기(voltage to current converter)(161)와 전류를 전압으로 변환하는 I/V 변환기(current to voltage converter)(162)를 포함한다(이하, 본 발명의 실시예에 따른 변환기(160)를 VIV 변환기라고 칭함). 또한, I/V 변환기(162)는 전류/전압 변환기(162a)와 증폭기(162b)를 포함한다.

앞서 기술한 바와 같이 종래의 고전압 게이트 드라이버 회로에서 레벨 쉬프터(110)는 VB와 0V 사이에서 동작하는 반면 리셰이퍼(120,130)는 VB와 VS 사이에서 동작하며, 이처럼 레벨 쉬프터(110)와 리셰이퍼(120,130)의 동작 영역이 달라서 리셰이퍼(120,130)가 레벨 쉬프터(110)의 출력 신호를 정확하게 인식하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 VIV 변환기(160)의 V/I 변환기(161)는 레벨 쉬프터(110)의 출력 전압을 전류로 변환하며, I/V 변환기(162)의 전류/전압 변환기(162a)가 변환된 전류를 전압으로 변환한 후 증폭기(162b)가 변환된 전압을 리셰이퍼(120,130)의 동작에 적당한 VB와 VS 사이의 전압으로 증폭하여 출력한다.

다음, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 VIV 변환기(160)의 구성 및 동작에 대하여 자세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 VIV 변환기(160)의 상세 회로도이다.

도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 VIV 변환기(160)의 V/I 변환기(161)는 트랜지스터(MA1,MA2), 저항(RA1, RA2, RA3) 및 제너 다이오드(ZD1, ZD2)를 포함한다.

트랜지스터(MA1,MA2)는 입력단(Sin, Rin)인 게이트로 입력되는 전압을 전류로 변환하며, 저항(RA1, RA2, RA3)은 트랜지스터(MA1,MA2)에 흐르는 전류량을 제어한다. 즉, 저항(RA1)은 트랜지스터(MA1)와 트랜지스터(M2)의 소스에 연결되어 트랜지스터(MA1,MA2)가 차동 증폭기로 동작하도록 한다. 이와 같이 하면, 트랜지스터(MA1)와 트랜지스터(M2) 중 어느 하나가 턴 온 되었을 때 다른 하나를 확실하게 턴 오프시킬 수 있다. 또한, 저항(RA1)은 트랜지스터(MA1)와 트랜지스터(M2)에 흐르는 최대 전류를 제한한다.

저항(RA2)과 저항(RA3)은 각각 트랜지스터(MA1)와 트랜지스터(MA2)의 게이트와 소스 사이에 연결되며, 저항(RA1)으로부터 공급되는 전압을 분배하여 저항(RA1)에 흐르는 전류를 감소시킨다.

또한, 제너 다이오드(ZD1, ZD2)는 트랜지스터(MA1, MA2)의 게이트 즉, 입력단(Sin, Rin)에 연결되어 입력단(Sin, Rin)으로 공급되는 전압 변동에 의해 트랜지스터(MA1,MA2)가 파손되는 것을 방지한다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 VIV 변환기(160)의 I/V 변환기(162)는 전류/전압 변환기(162a)와 증폭기(162b)를 포함한다. 전류/전압 변환기(162a)는 V/I 변환기(161)의 출력단과 VS 사이에 각각 연결된 저항(RA4, RA5)을 포함하며, 증폭기(162b)는 VS와 VB 사이에 각각 직렬 연결되는 저항(RA6)과 트랜지스터(MA3) 및 저항(RA7)과 트랜지스터(MA4)를 포함한다. 트랜지스터(MA3)와 트랜지스터(MA4)의 게이트는 각각 V/I 변환기(161)의 출력단과 연결된다.

저항(RA4, RA5)은 V/I 변환기(161)로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환하며, 이렇게 변환된 전압이 트랜지스터(MA3, MA4)의 게이트에 인가되고 증폭되어 VIV 변환기(160)의 출력단(Sout, Rout)으로 출력된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로에서 VIV 변환기(160)를 통해 신호가 변환되는 것을 도시한 것으로, VS 전압이 음의 전압이 되어 VB 전압이 낮아져서 레벨 쉬프트의 출력의 최대 스윙폭이 VB와 0V 사이로 제한된 경우에 VIV 변환기(160)를 통해 신호가 변환된 것을 도시한 것이다.

고전압 게이트 드라이버 회로의 입력단(SET)을 통해 SET 신호가 입력되면 트랜지스터(M1)가 턴 온되고 저항(R1)을 통하여 전압 신호가 본 발명의 실시예에 따른 VIV 변환기(160)의 입력단(Sin)으로 입력된다. 이때, VIV 변환기(160)의 입력단(Sin)으로 입력되는 신호는 도 6에 도시한 바와 같이 VB에서 0V까지 스윙하는 펄스 신호이다. 이 펄스 신호는 본 발명의 제1 실시예에 따른 VIV 변환기(160)의 V/I 변환기(161)를 통과하면서 전류 신호로 변환된다. 변환된 전류 신호는 다시 I/V 변환기(162)를 통과하면서 전압 신호로 변환되고 VB에서 VS까지 스윙하는 신호로 증폭되어 출력단(Sout)을 통하여 출력되고 리셰이퍼(120)로 입력된다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 레벨 쉬프터(110)로 입력되는 신호의 전압 범위와 관계없이 VIV 변환기(160)에서 리셰이퍼(120)의 동작 범위에 맞는 범위로 변환되기 때문에 리셰이퍼(120)의 VTH 전압과 관계없이 리셰이퍼(120)가 항상 입력 신호를 정확하게 인식할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로에서 SET/RESET 신호에 의해 턴 온되는 트랜지스터(M1, M2)는 각각 드레인에 연결된 기생 커패시턴스(도시하지 않음)를 포함하며, VB 라인에 동상 잡음이 입력되면 트랜지스터에 연결된 기생 커패시터를 충전하기 위하여 저항(R1, R2)으로부터 기생 커패시턴스 쪽으로 충전 전류가 흐르게 된다. 특히, VB 라인을 통하여 높은 dv/dt를 갖는 동상 잡음이 입력되면 충전 전류에 의해 저항(R1, R2)에서 S-R 래치(140)를 동작시키기에 충분한 전압이 발생하여 회로가 오동작 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로의 VIV 변환기(170)는 V/I 변환기(171)와 I/V 변환기(172) 이외에 동상 잡음을 제거하기 위한 잡음 제거부(173)를 더 포함한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 VIV 변환기(170)의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 VIV 변환기(170)의 잡음 제거부(173)는 VB 라인으로 입력되는 잡음을 검출하는 잡음 검출부(173a)와 잡음 검출부(173a)의 출력단에 연결되는 트랜지스터(MN1) 및 V/I 변환기(171)의 출력단(IOR, IOS)에 각각 연결되는 트랜지스터(MN2, MN3)를 포함한다. 트랜지스터(MN1, MN2, MN3)의 게이트는 모두 동일 전위로 연결되어 있다.

VB 라인에 잡음이 인가되면 잡음에 의해 IOR 또는 IOS에서 출력되는 전류와 동일한 양의 전류가 트랜지스터(MN1)에 흐르게 되며, 트랜지스터(MN1, MN2, MN3)의 게이트와 소스가 각각 같은 전위로 연결되어 있으므로 이 전류는 트랜지스터(MN2, MN3)에 복사된다. 따라서, IOR 또는 IOS에서 출력되는 전류가 각각 트랜지스터(MN2) 또는 트랜지스터(MN3)를 통하여 흐르게 된다. 그러므로, I/V 변환기(172)의 입력단(Rin, Sin)으로는 잡음으로 인한 전류가 인가되지 않으며, 잡음으로 인한 회로의 오동작을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잡음 검출부(173a)의 상세 회로도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 잡음 검출부(173a)는 VIV 변환기로 입력되는 동상 잡음에 의한 전류량을 측정하기 위하여 V/I 변환기(171)와 동일한 구조를 갖도록 설계한다. 다만, V/I 변환기(171)는 저항(RA1)과, 레벨 쉬프터(110)의 저항(R1, R2)에서 출력되는 두 가지 신호(SETB, RESETB)를 각각 변환하기 위한 두 쌍의 저항, 트랜지스터, 제너 다이오드(RA2와 MA1, RA3과 MA2)를 포함하지만 본 발명의 제2 실시예에 따른 잡음 검출부(173a)는 한 가지 신호 즉, 동상 잡음 신호만을 검출하면 되므로 저항(RA1)에 대응되는 저항(RS1), 저항(RA2 또는 RA3)에 대응되는 저항(RS2), 트랜지스터(MA1 또는 MA2)에 대응되는 트랜지스터(MS1), 제너 다이오드(ZD1 또는 ZD2)에 대응되는 제너 다이오드(ZS), 트랜지스터(M1 또는 M2)에 대응되는 트랜지스터(MS2) 및 저항(R1 또는 R2)에 대응되는 저항(RS3)을 포함한다. 트랜지스터(MS1)와 트랜지스터(MN1)의 접점(VA)은 트랜지스터(MN2)와 트랜지스터(MN3)의 게이트와 연결된다. 이때, 잡음 검출부(173a)의 각 소자값은 레벨 쉬프터(110) 및 V/I 변환기(171)의 각각 대응되는 소자와 동일한 값의 소자를 사용할 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 잡음 검출부(173a)는 높은 dv/dt를 가지는 동상 잡음이 VB 라인에 입력되면 저항(RS3)과 트랜지스터(MS2)를 통하여 충전 전류가 발생하고, 따라서 저항(RS3)의 양단에서 전압차가 발생한다. 이 전압차를 트랜지스터(MS1)가 전류값으로 변환하며, 트랜지스터(MN1)는 트랜지스터(MS1)에서 변환된 전류를 트랜지스터(MN2, MN3)가 복사하기 용이하도록 만든다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 잡음 제거부(173)를 포함하는 VIV 변환기(170)와 레벨 쉬프터(110)의 연결 상세 회로도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로에서는, VB 라인으로 동상 잡음이 입력되면 레벨 쉬프터의 트랜지스터(M1, M2)의 기생 커패시터를 충전하기 위한 전류가 흐르게 되어 저항(R1, R2)의 양단에 전압차가 발생한다. 이 전압차는 V/I 변환기의 트랜지스터(MA1, MA2)를 통해 전류로 변환되며, 변환된 전류가 저항(RA4, RA5)으로 흘러서 I/V 변환기의 트랜지스터(MA3, MA4)를 턴 온 시킬 수 있다.

그러나, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고전압 게이트 드라이버 회로는 도 9에 도시한 바와 같이 잡음 제거부(173)를 포함하고 있다. 따라서, VB 라인으로 동상 잡음이 입력되면 레벨 쉬프터의 트랜지스터(M1, M2)를 통하여 흐르는 전류와 동일한 전류가 잡음 제거부(173)의 트랜지스터(MS2)로 흐르게 되어 저항(RS3)의 양단에 전압차가 발생하며, 이 전압차는 잡음 제거부(173)의 트랜지스터(MS1)를 통해 전류로 변환된다. 이때, 트랜지스터(MS1)에는 V/I 변환기의 트랜지스터(MA1, MA2)에 흐르는 전류와 동일한 양의 전류가 흐르며, 이 전류는 다시 트랜지스터(MN1)로 전달된다.

그런데, 앞서 설명한 바와 같이 트랜지스터(MN2, MN3)의 게이트 및 소스는 트랜지스터(MN1)의 게이트 및 소스와 같은 전위에 연결되어 있으므로, 트랜지스터(MN2, MN3)에는 트랜지스터(MN1)에 흐르는 전류 즉, V/I 변환기의 트랜지스터(MA1, MA2)에 흐르는 전류와 같은 양의 전류가 흐르게 된다. 따라서, 동상 잡음에 의하여 V/I 변환기의 트랜지스터(MA1, MA2)에 흐르는 전류는 I/V 변환기의 트랜지스터(MA3, MA4)의 게이트에 드레인이 연결된 트랜지스터(MN2, MN3)로 대부분의 흘러들어가기 때문에 트랜지스터(MA3, MA4)의 게이트로는 전류가 거의 입력되지 않게 되어 트랜지스터(MA3, MA4)가 턴 온되지 않는다. 따라서 VB 라인으로 입력되는 동상 잡음에 의해 S-R 래치가 오동작 하는 것을 방지할 수 있다.

이때, 트랜지스터(MN2, MN3)로 흐르는 전류가 트랜지스터(MN1)로 흐르는 전류보다 더 크면 잡음으로 인한 전류를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 트랜지스터(MN1)는 트랜지스터(MN2, MN3)보다 용량이 큰 소자를 사용하는 것이 좋 다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 잡음 제거부(173)에서, 실제로 입력되는 잡음으로 인한 전류량보다 더 많은 양의 전류가 검출되면 잡음으로 인한 전류를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 잡음 제거부(173)의 트랜지스터(MS2)는 레벨 쉬프터의 트랜지스터(M1, M2)보다 용량이 큰 소자를 사용하는 것이 좋다.

이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따르면 VIV 변환기를 통하여 리셰이퍼(120)의 VTH 전압과 관계없이 리셰이퍼(120)가 항상 입력 신호를 정확하게 인식할 수 있도록 함과 동시에 동상 잡음으로 인해 고전압 게이트 드라이버 회로가 오동작하는 것을 방지할 수 있다.

그런데, 본 발명의 제2 실시예에 따른 잡음 검출부(173)는 동상 잡음으로 인한 전류를 검출하기 위해 레벨 쉬프터에 사용되는 고전압 트랜지스터(M1, M2)와 동일한 또는 그 이상의 고전압 트랜지스터(MS2)를 사용해야 한다.

따라서 본 발명의 제3 실시예에서는 이러한 고전압 트랜지스터를 사용하지 않고 동상 잡음을 효과적으로 제거하는 잡음 제거부를 포함하는 VIV 변환기를 제공한다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 VIV 변환기(180)의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도 10에 도시한 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 VIV 변환기(180)의 잡음 제거부(183)는 6개의 트랜지스터(MA5, MA6, MA7, MA8, MA9, MA10)를 포함한다.

트랜지스터(MA7, MA10)의 드레인은 각각 V/I 변환기(181)의 출력단(IOR, IOS)에 연결된다. 트랜지스터(MA8, MA9)의 게이트와 드레인은 서로 연결되어 있고, 트랜지스터(MA7, MA8, MA9, MA10)의 소스는 동일 전위(VS)에 연결되며, 트랜지스터(MA8, MA9)의 게이트는 각각 트랜지스터(MA7, MA10)의 게이트에 연결되어 각각 전류 미러를 구성한다. 또한, 트랜지스터(MA8, MA9)의 드레인에는 각각 트랜지스터(MA6, MA5)의 드레인이 연결되며, 트랜지스터(MA6, MA5)의 소스는 V/I 변환기(181)의 트랜지스터(MA1, MA2)(도시하지 않음)의 소스와 연결되고 트랜지스터(MA6, MA5)의 게이트는 V/I 변환기(181)의 입력단(Rin, Sin)에 각각 연결된다. 따라서 트랜지스터(MA6, MA5)의 드레인에는 V/I 변환기(181)의 출력단(IOR, IOS)에 흐르는 전류와 실질적으로 동일한 양의 전류가 흐른다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제3 실시예에 따른 VIV 변환기(180)에 따르면 잡음 신호에 의해 V/I 변환기(181)에서 출력되는 전류와 동일한 양의 전류가 트랜지스터(MA6, MA5)에 흐르며, 이 전류는 트랜지스터(MA7, MA8, MA9, MA10)로 흡수된다. 따라서, 잡음 신호에 의한 전류는 I/V 변환기(182)의 입력단(Rin, Sin)으로 입력되지 않는다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 잡음 제거부(183)를 포함하는 VIV 변환기(170)의 상세 회로도이다.

고전압 게이트 드라이버 회로는 레벨 쉬프터(110)로 입력되는 신호가 없을 때 트랜지스터(M1, M2)가 턴 오프되어 있다. 이때 VB 라인으로 높은 dv/dt를 가지는 동상 잡음 신호가 입력되면 트랜지스터(M1, M2)는 드레인에 연결된 기생 커패시터를 충전하기 위한 전류를 형성하며, 따라서 저항(R1, R2)의 양단에 전압차가 발생한다. 이 전압차에 의해 V/I 변환기의 트랜지스터(MA1, MA2)에 전류가 흐르게 되고, 이 전류는 I/V 변환기의 저항(RA4, RA5)으로 흘러서 트랜지스터(MA3, MA4)가 동작하게 된다.

그러나, 본 발명의 제3 실시예에 따른 VIV 변환기(180)는 잡음 제거부(183)를 포함하며, 트랜지스터(MA1, MA2)에 흐르는 전류가 잡음 제거부(183)의 트랜지스터(MA7, MA10)로 흡수된다. 따라서 트랜지스터(MA3, MA4)는 동작하지 않는다.

또한, 동상 잡음이 있는 상태에서 레벨 쉬프터로 SET 신호가 입력되면 도 11에 도시한 바와 같이 트랜지스터(MA2)에는 SET 신호 입력에 의한 전류(Ion)와 잡음에 의한 전류(In)의 합에 해당하는 양의 전류(Ion+In)가 흐른다. 반면에 트랜지스터(MA1)에는 잡음에 의한 전류(In)만이 흐른다.

이때 잡음 제거부(183)의 트랜지스터(MA5)에는 V/I 변환기의 트랜지스터(MA1)에 흐르는 전류와 동일한 전류(In)가 흐르며, 마찬가지로 잡음 제거부(183)의 트랜지스터(MA6)에는 V/I 변환기의 트랜지스터(MA2)에 흐르는 전류와 동일한 전류(Ion+In)가 흐른다.

그런데 트랜지스터(MA5)의 드레인은 트랜지스터(MA9)의 드레인과 연결되며 트랜지스터(MA6)의 드레인은 트랜지스터(MA8)의 드레인과 연결되므로, 트랜지스터(MA8)에는 트랜지스터(MA6)에 흐르는 전류와 동일한 전류(Ion+In)가 흐르게 되며 트랜지스터(MA9)에는 트랜지스터(MA5)에 흐르는 전류와 동일한 전류(In)가 흐르게 된다.

또한, 트랜지스터(MA7)는 트랜지스터(MA8)와 함께 전류 미러를 구성하므로 트랜지스터(MA7)에는 트랜지스터(MA8)에 흐르는 전류와 동일한 전류(Ion+In)가 흐르고, 마찬가지로 트랜지스터(MA9)와 함께 전류 미러를 구성하는 트랜지스터(MA10)에는 트랜지스터(MA9)에 흐르는 전류와 동일한 전류(In)가 흐르게 된다.

즉, 트랜지스터(MA7)의 드레인에는 전류(Ion+In)가 흘러야 하지만 트랜지스터(MA2)가 공급하는 전류(In)가 더 작기 때문에 잡음에 의해 V/I 변환기의 트랜지스터(MA1)에서 출력된 전류는 모두 잡음 제거부(183)의 트랜지스터(MA7)로 흡수되어 저항(RA4)에 전류가 거의 흐르지 않으므로 I/V 변환기의 트랜지스터(MA3)는 턴 온되지 않는다.

또한, 트랜지스터(MA10)의 드레인에는 전류(In)가 흐르고 트랜지스터(MA2)는 전류(Ion+In)를 공급한다. 따라서 V/I 변환기의 트랜지스터(MA1)에서 출력된 전류중 잡음에 의한 전류(In)는 잡음 제거부(183)의 트랜지스터(MA10)로 흡수되고, I/V 변환기의 저항(RA5)으로는 SET 신호에 의한 전류(Ion)만이 흐르게 된다. 즉, 트랜지스터(MA4)도 잡음의 영향을 받지 않는다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 VIV 변환기에서도 본 발명의 제2 실시예에서와 마찬가지로 트랜지스터(MA5, MA6)로 흐르는 전류가 트랜지스터(MA1, MA2)로 흐르는 전류보다 더 크면 잡음으로 인한 전류를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 트랜지스터(MA5, MA6)는 트랜지스터(MA1, MA2)보다 용량이 큰 소자를 사용하는 것이 좋다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 잡음 제거부(183)의 전류 미러에서 V/I 변환기로부터 출력되는 전류를 흡수하는 트랜지스터(MA7, MA10)가 트랜지스터(MA5, MA6)로부터 전달되는 전류를 흡수하는 트랜지스터(MA8, MA9)보다 용량이 크면 잡음으로 인한 전류를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따르면 고전압 트랜지스터를 사용하지 않더라도 동상 잡음을 효과적으로 제거할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 고전압 게이트 드라이버 회로에서 레벨 쉬프터로 입력되는 신호의 전압 범위와 리셰이퍼의 동작 범위가 다르더라도 VIV 변환기를 통하여 신호의 동작 범위를 조정함으로써 리셰이퍼의 VTH 전압과 관계없이 항상 입력 신호를 정확하게 인식할 수 있다.

또한, 입력 신호와 함께 입력되는 동상 잡음을 제거함으로써 회로가 오동작 하는 것을 방지할 수 있다.

Claims

입력되는 셋 또는 리셋 신호에 따라 제1 또는 제2 전압 펄스를 출력하는 레벨 쉬프터;

상기 제1 또는 제2 전압 펄스를 고전압 영역에서 복원하는 리셰이퍼;

상기 복원된 신호로부터 고전압 출력 소자의 게이트를 구동하기 위한 신호를 생성하는 게이트 드라이버; 및

상기 레벨 쉬프터와 상기 리셰이퍼 사이에 연결되어 상기 레벨 쉬프터로부터 출력된 전압 펄스를 상기 리셰이퍼의 동작 영역에 맞는 펄스로 변환하는 변환기

를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제1항에 있어서,

상기 변환기는,

상기 레벨 쉬프터에서 출력되는 제1 또는 제2 전압 펄스를 제1 또는 제2 전류 신호로 변환하는 제1 변환기; 및

상기 변환된 전류 신호를 상기 리셰이퍼의 동작 영역에 맞는 전압 펄스로 변환하는 제2 변환기를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제2항에 있어서,

상기 제2 변환기는,

상기 변환된 전류를 전압 신호로 재변환하는 I/V 변환기; 및

상기 재변환된 전압 신호를 상기 리셰이퍼의 동작 영역에 맞는 전압 펄스로 증폭하는 증폭기를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제2항에 있어서,

상기 제1 변환기는,

상기 레벨 쉬프터로부터 출력되는 제1 및 제2 전압 신호를 각각 게이트로 입력받아서 상기 제1 및 제2 전류 신호를 출력하는 제1 및 제2 트랜지스터를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제4항에 있어서,

상기 제1 변환기는,

상기 리셰이퍼로 제3 전압을 공급하는 제1 전원과 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 소스에 일단이 연결되는 제1 저항을 더 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제5항에 있어서,

상기 제2 변환기는,

상기 제1 변환기의 출력단과 상기 리셰이퍼로 제4 전압을 공급하는 제2 전원사이에 연결되며, 상기 제1 변환기로부터 출력되는 상기 제1 및 제2 전류 신호를 각각 전압 신호로 변환하는 제2 및 제3 저항; 및

상기 제1 전원에 제1 단이 각각 연결되고 상기 제2 전원에 각각 제2 단이 연결되며, 상기 제2 및 제3 저항에 의해 변환된 전압 신호를 각각 게이트로 입력받아 상기 제3 전압 내지 제4 전압 사이의 전압 신호로 증폭하는 제3 및 제4 트랜지스터를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제4항에 있어서,

상기 제1 변환기는,

상기 제1 트랜지스터의 소스와 게이트 사이에 연결되는 제4 저항;

상기 제2 트랜지스터의 소스와 게이트 사이에 연결되는 제5 저항;

상기 제1 전원에 캐소드가 연결되고 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 애노드가 연결되는 제1 제너 다이오드; 및

상기 제1 전원에 캐소드가 연결되고 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 애노드가 연결되는 제2 제너 다이오드를 더 포함하는 게이트 드라이버 회로.
입력되는 셋 또는 리셋 신호에 따라 제1 또는 제2 전압 펄스를 출력하는 레벨 쉬프터;

제1 전원 및 제2 전원으로부터 전압을 공급받으며, 상기 제1 또는 제2 전압 펄스를 입력받아서 고전압 영역에서 복원하여 출력하는 리셰이퍼;

상기 복원된 신호로부터 고전압 출력 소자의 게이트를 구동하기 위한 신호를 생성하는 게이트 드라이버; 및

상기 레벨 쉬프터와 상기 리셰이퍼 사이에 연결되며, 상기 제1 전원으로부터 입력되는 잡음을 제거하고, 상기 레벨 쉬프터로부터 출력된 전압 펄스를 상기 리셰이퍼의 동작 영역에 맞는 펄스로 변환하는 변환기

를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제8항에 있어서,

상기 변환기는,

상기 제1 전원으로부터 입력되는 잡음을 검출하여 제거하는 잡음 제거부;

상기 레벨 쉬프터에서 출력되는 제1 또는 제2 전압 펄스를 제1 또는 제2 전류 신호로 변환하는 제1 변환기; 및

상기 변환된 전류 신호를 상기 리셰이퍼의 동작 영역에 맞는 전압 펄스로 변환하는 제2 변환기를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제9항에 있어서,

상기 잡음 제거부는,

상기 잡음으로 인하여 상기 제1 변환기에서 출력되는 전류의 양을 검출하는 잡음 검출부; 및

각각의 게이트와 소스가 동일 전위로 연결된 제1 내지 제3 트랜지스터를 포함하며,

상기 잡음 검출부에서 검출된 전류가 상기 제1 트랜지스터를 통하여 흐르고, 상기 제1 트랜지스터를 통하여 흐르는 전류가 상기 제2 및 제3 트랜지스터에 복사되어 상기 잡음으로 인하여 상기 제1 변환기에서 출력되는 전류를 흡수하는

게이트 드라이버 회로.
제10항에 있어서,

상기 제1 변환기는,

상기 제1 및 제2 전압 신호를 각각 게이트로 입력받아서 상기 제1 및 제2 전류 신호로 변환하여 출력하는 제4 및 제5 트랜지스터;

상기 제1 전원과 상기 제4 및 제5 트랜지스터의 소스에 일단이 연결되는 제1 저항;

상기 제4 트랜지스터의 소스와 게이트 사이에 연결되는 제2 저항; 및

상기 제5 트랜지스터의 소스와 게이트 사이에 연결되는 제3 저항을 포함하며,

상기 잡음 검출부는,

상기 제1 전원에 일단이 연결되는 제4 저항;

상기 제4 저항의 타단과 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결되는 제6 트랜지스터;

상기 제6 트랜지스터의 소스와 게이트 사이에 연결되는 제5 저항을 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제11항에 있어서,

상기 레벨 쉬프터는,

상기 제1 전원에 일단이 연결되는 제6 저항;

상기 제6 저항의 타단과 접지 사이에 연결되며 게이트로 입력되는 상기 셋 신호에 의해 턴 온 되는 제7 트랜지스터;

상기 제1 전원에 일단이 연결되는 제7 저항; 및

상기 제7 저항의 타단과 접지 사이에 연결되며 게이트로 입력되는 상기 리셋 신호에 의해 턴 온 되는 제8 트랜지스터를 포함하며,

상기 잡음 검출부는,

상기 제1 전원과 접지 사이에 직렬 연결되며 접점이 상기 제6 트랜지스터의 게이트에 연결되는 제8 저항 및 제9 트랜지스터를 더 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제9항에 있어서,

상기 제2 변환기는,

제1 변환기의 출력단과 상기 제2 전원사이에 연결되며, 상기 제1 변환기로부터 출력되는 상기 제1 및 제2 전류 신호를 각각 전압 신호로 변환하는 제9 및 제10 저항; 및

상기 제1 전원에 제1 단이 각각 연결되고 상기 제2 전원에 각각 제2 단이 연결되며, 상기 제1 및 제2 저항에 의해 변환된 전압 신호를 각각 게이트로 입력받아 증폭하는 제10 및 제11 트랜지스터를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제10항에 있어서,

상기 제2 및 제3 트랜지스터의 전류 용량이 상기 제1 트랜지스터의 전류 용량보다 크거나 같은 게이트 드라이버 회로.
제11항에 있어서,

상기 제4 내지 제6 트랜지스터의 전류 용량이 실질적으로 동일하고,

상기 제4 저항의 크기는 상기 제1 저항의 크기의 2배이며,

상기 제2, 제3 및 제5 저항의 크기가 실질적으로 동일한 게이트 드라이버 회로.
제12항에 있어서,

상기 제9 트랜지스터의 전류 용량이 제7 및 제8 트랜지스터의 전류 용량보다 크거나 같고,

상기 제6 및 제7 저항의 크기가 실질적으로 동일한 게이트 드라이버 회로.
제13항에 있어서,

상기 제10 및 제11 트랜지스터의 전류 용량이 실질적으로 동일하고,

상기 제9 및 제10 저항의 크기가 실질적으로 동일한 게이트 드라이버 회로.
제9항에 있어서,

상기 잡음 제거부는,

상기 제1 전압 펄스가 게이트로 입력되는 제1 트랜지스터;

상기 제2 전압 펄스가 게이트로 입력되는 제2 트랜지스터;

상기 제1 변환기의 상기 제1 전류 신호 출력단에 드레인이 연결되고 상기 제2 전원에 소스가 연결되는 제3 트랜지스터;

상기 제3 트랜지스터의 게이트에 게이트가 연결되고, 상기 제2 트랜지스터의 드레인에 드레인이 연결되어 상기 제3 트랜지스터와 함께 전류미러를 구성하는 제4 트랜지스터;

상기 제1 변환기의 상기 제2 전류 신호 출력단에 드레인이 연결되고 상기 제2 전원에 소스가 연결되는 제5 트랜지스터; 및

상기 제5 트랜지스터의 게이트에 게이트가 연결되고, 상기 제1 트랜지스터의 드레인에 드레인이 연결되어 상기 제3 트랜지스터와 함께 전류미러를 구성하는 제6 트랜지스터를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제18항에 있어서,

상기 제1 변환기는,

상기 레벨 쉬프터로부터 출력되는 제1 및 제2 전압 신호를 각각 게이트로 입력받아서 상기 제1 및 제2 전류 신호를 출력하는 제7 및 제8 트랜지스터;

상기 제1 전원에 일단이 연결되고 상기 제7 및 제8 트랜지스터의 소스에 타단이 연결되는 제1 저항;

상기 제7 트랜지스터의 소스와 게이트 사이에 연결되는 제2 저항; 및

상기 제8 트랜지스터의 소스와 게이트 사이에 연결되는 제3 저항을 포함하며,

상기 제1 및 제2 트랜지스터의 소스가 상기 제1 저항을 통하여 상기 제1 전원에 연결되는 게이트 드라이버 회로.
제18항에 있어서,

상기 제2 변환기는,

제1 변환기의 출력단과 상기 제2 전원사이에 연결되며, 상기 제1 변환기로부터 출력되는 상기 제1 및 제2 전류 신호를 각각 전압 신호로 변환하는 제4 및 제5 저항; 및

상기 제1 전원에 제1 단이 각각 연결되고 상기 제2 전원에 각각 제2 단이 연결되며, 상기 제4 및 제5 저항에 의해 변환된 전압 신호를 각각 게이트로 입력받아 증폭하는 제9 및 제10 트랜지스터를 포함하는 게이트 드라이버 회로.
제19항에 있어서,

상기 제1 및 제2 트랜지스터의 전류 용량이 상기 제7 및 제8 트랜지스터의 전류 용량보다 크거나 같은 게이트 드라이버 회로.
제18항에 있어서,

상기 제3 및 제5 트랜지스터의 전류 용량이 실질적으로 동일하고,

상기 제4 및 제6 트랜지스터의 전류 용량이 실질적으로 동일하며,

상기 제3 및 제5 트랜지스터의 전류 용량이 상기 제4 및 제6 트랜지스터의 전류용량보다 크거나 같은 게이트 드라이버 회로.
제19항에 있어서,

상기 제2 및 제3 저항의 크기가 실질적으로 동일한 게이트 드라이버 회로.
제20항에 있어서,

상기 제9 및 제10 트랜지스터의 전류 용량이 실질적으로 동일하고,

상기 제4 및 제5 저항의 크기가 실질적으로 동일한 게이트 드라이버 회로.