KR101478971B1 - 예를들어 1-10ｖ 인터페이스들을 위한 온도 보상 전류 생성기 - Google Patents

예를들어 1-10ｖ 인터페이스들을 위한 온도 보상 전류 생성기 Download PDF

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Abstract

조명 시스템들에 대해 예를들어 1-10V 인터페이스들을 사용하기 위한 전류 생성기 장치는 베이스-이미터 접합을 가진 적어도 하나의 트랜지스터(Q3)를 포함하고, 베이스-이미터 접합 양단 전압 강하는 출력 전류의 세기를 정의하고 베이스-이미터 접합은 온도 트리프트에 노출된다. 저항 네트워크(Req2)는 트랜지스터(Q3)에 결합되어, 출력 전류의 세기는 트랜지스터(Q3)의 베이스-이미터 접합 양단 전압 강하 및 저항 네트워크(Req2) 양쪽의 함수이다. 저항 네트워크(Req2)는 적어도 하나의 저항기 엘리먼트(NTC2; NTC4)를 포함하고, 상기 저항기 엘리먼트의 저항 값은 트랜지스터(Q3)의 베이스-이미터 접합 양단 전압 강하시 임의의 온도에 무관하게 출력 전류의 세기를 일정하게 유지하기 위해 온도에 따라 가변한다.

Description

예를들어 1-10Ｖ 인터페이스들을 위한 온도 보상 전류 생성기{A TEMPERATURE-COMPENSATED CURRENT GENERATOR, FOR INSTANCE FOR 1-10V INTERFACES}
본 발명은 예를들어 "1-10V 인터페이스"라 일반적으로 불리는 인터페이스 같은 인터페이스들에서 온도 효과들을 보상하기 위한 기술들에 관한 것이다.
현재, 1-10V 인터페이스는 전자 장치들을 제어하기 위하여 다수의 산업 애플리케이션들에서 사실 표준을 제공한다. 조명 장비 영역에서, 1-10V 인터페이스는 간단한 전위차계 또는 외부 전자 제어 회로에 의해 조명 소스의 세기를 감광하기 위해 사용된다. 일반적으로, 상기 장비는 인터페이스에서 전압에 의해 제어된다.
외부 저항기(즉, 전위차계)의 값에 비례하는 전압을 얻기 위하여, 가장 우수한 방법은 인터페이스 회로에 전류 생성기를 포함하는 것이다. 이런 방식에서, 인터페이스의 전압은 오움 법칙에 의해 저항 값에 관련된다. 간단하고 값싼 전류 생성기는 트랜지스터로 이루어지고, 전류의 값은 기준으로 취해진 트랜지스터의 접합 전압에 의해 결정된다. 그러나, 이런 기준 전압은 온도에 매우 의존한다. 대부분의 예들에서, 이런 의존성은 악영향을 나타내고 보상되어야 한다.
본 발명의 목적은 상기된 문제에 대한 효과적인 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 하기 청구항에 나타나는 특징들을 가진 장치에 의해 달성된다. 청구항들은 여기에 제공된 본 발명의 개시물의 일체부이다.
본 발명은 예를들어 동봉된 표현들을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 여기에 기술된 장치의 제 1 실시예의 블록도이다.
도 2는 여기에 기술된 장치의 다른 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 1 및 2는 여기에 기술된 바와 같은 전기 전류 생성기의 제 1 및 제 2 예시적인 실시예를 도시한다.
필수적으로, 여기에 기술된 장치는 입력 dc 전압 V1(도 1) 또는 V2(도 2)로부터 시작하여, 출력 단자들(10)에서 이용되는 온도 안정화 출력 전류를 생성하는 것을 목적으로 한다. 필수적으로, 여기에 기술된 장치는 전위차계상에서 설정된 (가변) 저항 값에 비례하는 전압을 얻기 위하여 외부 가변 저항기(예를들어, 전위차계 - 도시되지 않음)와 접속하여 사용되도록 제공된 온도-안정화 전류 생성기이다. 따라서 전압의 "감광" 작용은 1-10V 인터페이스의 프레임워크 내에서 1-10V 범위를 넘어서 형성될 수 있다.
도시된 양쪽 실시예들에서, 상기 장치는 다른 출력 단자가 접지(G)에 접속되는 동안, 출력 단자들(10) 중 하나에 접속된 컬렉터를 통하여 출력 전류를 전달하는 (바이폴라) p-n-p 트랜지스터(Q1,Q2)를 포함한다.
도 1에서, 트랜지스터(Q1)의 베이스는 저항 네트워크를 통하여 입력 전 압(V1)에 접속되고, 상기 저항 네트워크의 전체 저항 값은 단일 저항기(Req1)의 저항 값으로서 생각될 수 있다.
이러한 저항 네트워크는 실제로,
- 제 1 저항기(R1),
- 제 1 음의 온도 계수(NTC) 저항기(NTC1), 및
- 제 2 저항기(R2) 및 제 2 NTC 저항기(NTC2)의 병렬 접속부와 직렬 접속하여 구성된다.
부가적으로, 트랜지스터(Q1)의 베이스는 저항기(R4)를 통하여 접지(G)에 접속된다.
도 2의 장치는 p-n-p 타입의 제 2 트랜지스터(Q3)를 포함한다. 트랜지스터(Q2)의 이미터 및 트랜지스터(Q3)의 베이스는 저항 네트워크를 통하여 입력 전압(V2)에 접속되고, 상기 저항 네트워크의 전체 저항 값은 단일 저항기(Req2)의 저항 값으로 생각될 수 있다.
이러한 저항 네트워크는 실제로,
- 제 1 저항기(R5),
- 제 1 음의 온도 계수(NTC) 저항기(NTC3), 및
- 제 2 저항기(R6) 및 제 2 NTC 저항기(NTC4)의 병렬 접속부와 직렬 접속하여 구성된다.
도시된 바와 같이, 트랜지스터(Q2)의 이미터는 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속되고, 트랜지스터(Q3)의 컬렉터는 트랜지스터(Q2)의 베이스에 접속된다. 트랜지스터(Q3)의 이미터는 입력 전압(V2)에 접속되고, 트랜지스터(Q2)의 베이스(및 상기 베이스에 접속된 트랜지스터 Q3의 컬렉터)는 저항기(R7)를 통하여 접지(G)에 접속된다.
과도하게 복잡한 설명을 피하기 위하여, 양쪽 예들에서 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스 전류는 무시할 수 있는 것으로 생각되고, 동일한 것은 도 2에 도시된 트랜지스터(Q3)에도 적용된다.
도 1의 장치를 참조하여(만약 트랜지스터 Q1의 베이스 전류가 무시되면), 저항기(R4) 양단 전압은 R4에 의해 곱셈된 브랜치(R4 - Req1)에 대한 전류와 동일하다. 상기 전류는 R4 및 Req1의 저항 값의 합에 의해 나뉘어진 공급 전압(V1)과 동일하다. 다르게 말하면, 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압은 R4 및 Req1으로 구성된 전압 분할기에 의해 비례하는 입력 전압(V1)의 값에 의해 지시받는다.
R3 양단 전압은 공급 전압(V1) 마이너스 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스-이미터 접합 전압 마이너스 R4 양단 전압과 동일하다. 트랜지스터(Q1)의 컬렉터로부터의 출력 전류는 필수적으로 R3의 저항 값에 의해 나뉘어진 R3 양단 전압과 같고, 따라서 트랜지스터(Q1)의 베이스 이미터 접합 양단 전압 강하 및 Req1의 저항 값의 함수이다.
온도가 증가할 때, 트랜지스터(Q1)의 베이스-이미터 접합 전압은 감소하고, 인터페이스 전류는 증가할 것이다. 온도 증가는 동시에 두 개의 NTC들, 즉 NTC1 및 NTC2의 저항 값들의 감소를 형성하고; 결과적으로, Req1은 감소하고 R4 양단 전압(즉, 트랜지스터 Q1의 베이스 전압)은 트랜지스터(Q1)의 이미터 전압을 일정하게 하기 위하여 증가할 것이다; 그러므로 R3 양단 전압은 매우 일정하게 유지되고, 동일한 것은 트랜지스터(Q1)에 대한 컬렉터로부터의 출력 전류에 적용된다.
이런 효과는 하나의 NTC(예를들어, NTC1)를 사용하여도 달성될 수 있다. 그러나, 두 개의 각각 고정된 값의 저항기들(R1 및 R2)을 가진 두 개의 NTC들을 사용하여, 연관된 NTC에 병렬로 접속된 R2, 즉 NTC2는 Req1을 형성하는 모든 엘리먼트들의 저항 값들 및 그 내부에 포함된 NTC들의 온도 계수들의 적절한 선택에 의해, 온도 드리프트의 매우 정밀한 보상 효과를 달성할 수 있게 한다.
도 2의 다른 실시예에서(만약, 다시 트랜지스터들 Q2,Q3의 베이스 전류들이 무시되면), 트랜지스터(Q2)의 컬렉터로부터의 출력 전류는 동일한 트랜지스터(Q2)가 저항 네트워크(Req2)으로부터 이미터에 수신하는 전류와 동일하다. 이런 전류는 차례로 Req2에 의해 분할된 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스-이미터 접합 전압과 대략 동일하다. 따라서 트랜지스터(Q2)의 컬렉터로부터의 출력 전류는 트랜지스터(Q3)의 베이스 이미터 접합 양단 전압 강하 및 Req2의 저항 값의 함수이다. 저항기(R7)를 통한 전류는 바이폴라 트랜지스터들(Q2 및 Q3)을 분극화하기 위하여 필요한 전류이다.
온도가 증가할 때, Q3의 베이스-이미터 접합부 양단 전압 강하는 감소할 것 이고, 또한 Req2는 감소하여, 출력 전류는 매우 일정하게 유지될 것이다.
다시, 이런 효과는 단지 하나의 NTC(예를들어, NTC3)를 사용하여 개념적으로 달성될 수 있다. 그러나, 두 개의 각각의 저항기들(R5 및 R6)을 가진 두 개의 NTC들을 사용하여, 연관된 NTC에 병렬로 접속된 R6, 즉 NTC4는 Req2를 형성하는 모든 엘리먼트들의 저항 값들 및 여기에 포함된 NTC들의 온도 계수들의 적당한 선택에 의해, 온도 드리프트의 매우 정밀한 보상 효과를 달성할 수 있게 한다.
도 1의 실시예와 비교하여 도 2의 실시예의 주된 장점은 출력 전류가 공급 전압(V2)에 의존하지 않는다는데 있다.
물론, 본 발명의 근본 원리들에 대한 선입관 없이, 세목들 및 실시예들은 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 단지 예시적으로 기술되고 도시된 것과 관련하여 상당히 크게 가변할 수 있다.

Claims (12)

  1. 입력 전압(V1,V2)으로부터 출력 전류를 생성하기 위한 장치로서,
    베이스-이미터 접합부를 가진 적어도 하나의 트랜지스터(Q1; Q3) - 상기 베이스-이미터 접합부 양단의 전압 강하는 상기 출력 전류의 세기를 결정하고 온도 드리프트에 노출됨 -; 및
    상기 적어도 하나의 트랜지스터(Q1; Q3)에 결합된 저항 네트워크(Req1, Req2)를 포함하여, 상기 출력 전류의 세기는 상기 적어도 하나의 트랜지스터(Q1, Q3)의 상기 베이스-이미터 접합부 양단의 전압 강하 및 상기 저항 네트워크(Req1, Req2)의 저항 값 양자의 함수이고,
    상기 저항 네트워크(Req1, Req2)는 적어도 하나의 제 1 저항기 엘리먼트(NTC1; NTC3) 및 적어도 하나의 제 2 저항기 엘리먼트(NTC2; NTC4)를 포함하고, 상기 저항기 엘리먼트(NTC1, NTC2; NTC3, NTC4)의 저항 값은 상기 베이스-이미터 접합부 양단의 전압 강하에서 임의의 온도 드리프트에 무관하게 상기 출력 전류의 세기를 일정하게 유지하기 위하여 온도에 따라 가변하고,
    저항 값이 온도에 따라 가변하는 상기 적어도 하나의 제 1 저항기 엘리먼트(NTC1; NTC3) 및 상기 적어도 하나의 제 2 저항기 엘리먼트(NTC2; NTC4)는 이들과 직렬 또는 병렬로 연결되어 연관되는 각각의 고정 값의 저항기들(R1, R5; R2, R6)을 가지는,
    출력 전류 생성 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 저항 값이 온도에 따라 가변하는 상기 적어도 하나의 제 1 저항기 엘리먼트(NTC1; NTC3)는 그와 직렬로 연결되어 연관된 각각의 고정 값의 저항기(R1, R5)를 가지는,
    출력 전류 생성 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 저항 값이 온도에 따라 가변하는 상기 적어도 하나의 제 2 저항기 엘리먼트(NTC2; NTC4)는 그와 병렬로 접속되어 연관된 각각의 고정 값의 저항기(R2, R6)를 가지는,
    출력 전류 생성 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 저항 값이 온도에 따라 가변하는 상기 적어도 하나의 저항기 엘리먼트(NTC1, NTC2; NTC3, NTC4)는 음의 온도 계수 저항기인,
    출력 전류 생성 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 저항 네트워크(Req1)는 상기 적어도 하나의 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압을 설정하는 전압 분할기(R4, Req1)에 포함되어, 저항 값이 온도에 따라 가변하는 상기 적어도 하나의 저항기 엘리먼트(NTC1, NTC2; NTC3, NTC4)의 저항 변화는, 상기 베이스-이미터 접합부 양단의 전압 강하에서 온도 드리프트를 상쇄하는 상기 적어도 하나의 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압 변화를 생성하는,
    출력 전류 생성 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜지스터(Q1)는 고정 값 저항기(R3)를 통하여 상기 입력 전압(V1)에 접속된 그의 이미터를 가지는,
    출력 전류 생성 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 저항 네트워크(Req2)는 상기 적어도 하나의 트랜지스터(Q3)의 베이스-이미터 접합부를 통해 접속되고, 상기 적어도 하나의 트랜지스터(Q3)의 베이스-이미터 접합부 양단의 전압 강하 대 상기 저항 네트워크(Req2)의 저항 값의 비율에 의해 제공된 전류가 상기 저항 네트워크(Req2)를 통과하고, 저항 값이 온도에 따라 가변하는 상기 적어도 하나의 저항기 엘리먼트(NTC3, NTC4)의 저항 변화는 상기 베이스-이미터 접합부 양단의 전압 강하에서 온도 드리프트를 상쇄함으로써 상기 비율을 일정하게 유지하는,
    출력 전류 생성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 출력 전류 생성 장치는, 상기 저항 네트워크(Req2)를 통과하는 전류가 공급되고 상기 전류로부터 상기 출력 전류를 생성하는 추가 트랜지스터(Q2)를 포함하는,
    출력 전류 생성 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 추가 트랜지스터(Q2)는 상기 저항 네트워크(Req2)를 통과하는 전류를 수신하여 상기 전류로부터 그의 각각 이미터 및 컬렉터를 통하여 상기 출력 전류를 생성하는,
    출력 전류 생성 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 출력 전류 생성 장치는 1-10V 인터페이스를 위한 보상된 전류 생성기로 사용되는,
    출력 전류 생성 장치.
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