KR102016840B1

KR102016840B1 - 반파 정류 전원strong-ARM증폭 회로 장치의 4-Pin 배치 PCB 구조

Info

Publication number: KR102016840B1
Application number: KR1020180011110A
Authority: KR
Inventors: 강희복
Original assignee: 강희복
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2019-08-30
Also published as: KR20190091939A

Abstract

Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701), Sensor부 (702) 및 Surge Current Protection부 (712)로 구성된다.
S_OUT 신호 입력 Transistor (706)는 Sensor부 (702)의 S_OUT 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.
S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는 Sensor부 (702)의 S_REF 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.
상기 S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는, 상기 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해, 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.
PCB 기판 (502)은 외부 회로와 Interface 연결을 위해 4개의 Pin인 P1, P2, P3, P4 로 구성된 4-Pin PCB 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

반파 정류 전원strong-ARM증폭 회로 장치의 4-Pin 배치 PCB 구조 {A 4-Pin Interface PCB Structure for Half-wave Rectifier Power Strong-ARM Amplifier}

Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부, CLK 발생부, Sensor부 (702) 및 Surge Current Protection부 (712)로 구성된다.

S_OUT 신호 입력 Transistor는 Sensor부의 S_OUT 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.

S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage Control Transistor는 Sensor부의 S_REF 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.

상기 S_OUT 신호 입력 Transistor와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_OUT 신호 입력 Transistor와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.

전원이 공급되고 있는 동안에 CLK의 일정 주파수 주기에 대응하여 증폭 동작과 Precharge 동작을 주기적으로 반복하는 증폭 회로에 관련된 기술이다.

PCB 기판 (502)은 외부 회로와 Interface 연결을 위해 4개의 Pin인 P1, P2, P3, P4 로 구성된 4-Pin PCB 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

고 전압의 교류 전원에서 저 전압의 직류 전원으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서 통상 변압 회로(100)는 회로의 구성에 많은 면적과 비용을 유발하는 회로 영역이 된다.

따라서 저 비용의 회로를 구성하는데 있어서 방해 요인으로 작용하게 된다. 한편, 제너 다이오드(Zener diode)(104)회로 영역은 정 전압의 출력 전압 특성을 확보하기 위해 정류 회로(102)의 출력 단자에 병렬로 배치하여 사용하게 된다.

최근에는 통신 분야의 system transients와 lightning-induced transients로부터 시스템을 보호해주는 써지 보호 역할과, 이동 통신 단말기, 노트북 PC, 전자수첩, PDA등의 정전 기에 대하여 회로를 보호해주는 ESD(electrostatic discharge) protection의 역할로서 PN 바리스터(Varistor)가 필요하다.

각종 정보기기, 제어기기 등 전기를 사용하는 제품에 갑작스런 전압의 변화(surge) 가전제품에 대한 기기 손상을 방지하기 위한 써지 흡수소자로서 사용 된다. 또한 발전소, 변전소, 송전소 같은 전력 기기 분야에서 낙뢰로부터 설비를 안전하게 보호하기 위한 전력용 피뢰기의 핵심 소자에 이르기까지 다양한 부분에 사용된다.

이에 따라 이들 장비에 발생하는 전원서지, 낙뇌서지 등으로부터 시스템을 보호하기 위한 필요성이 그 어느 때보다도 강하게 요구되고 있다.

전력 계통에 설치되는 전자기기들을 이러한 과도 외부 서지로부터 파괴, 또는 오동작하지 않도록 서지를 차단하기 위해서는 서지 보호 장치(Surge Protection Device: SPD, Voltage Transient Management System: VTMS, or Transient Voltage Surge Suppressor: TVSS)를 설치한다. 또한, 전력 계통에 설치되는 전자기기들은 이상 전류, 이상 전압 혹은 누설 전류와 같은 각종 고장 사고에 의한 재해를 방지할 수 있는 감지(Sensing) 보호 장치를 설치하여야 한다.

본 발명의 실시예는 다음과 같은 특징을 갖는다.

첫째, 통상 변압 회로(100) 영역의 구성을 제거하여 통상 변압 회로(100) 영역에서 차지하는 면적을 제거하여 저 비용 회로의 구현이 가능하게 하는 특징을 갖는다.

둘째, Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부, CLK 발생부 및 Sensor부로 구성되게 하는 특징을 갖는다.

셋째, 전원이 공급되고 있는 동안에 CLK의 일정 주파수 주기에 대응하여 증폭 동작과 Precharge 동작을 주기적으로 반복되는 특징을 갖는다.

넷째, PCB 기판 (502)은 외부 회로와 Interface 연결을 위해 4개의 Pin인 P1, P2, P3, P4 로 구성되는 특징을 갖는다.

고 전압의 교류 및 직류 전원에서 저 전압의 직류 전원으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서, 통상 변압 회로(100)의 구성을 제거하여 통상 변압 회로(100) 구성에서 차지하는 많은 면적을 제거하여 저 비용의 회로를 구성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701) 및 Sensor부 (702) 로 구성된다.

S_OUT 신호 입력 Transistor (706)는 Sensor부 (702)의 S_OUT 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.

S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는 Sensor부 (702)의 S_REF 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.

상기 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.

PCB 기판 (502)은 외부 회로와 Interface 연결을 위해 4개의 Pin인 P1, P2, P3, P4 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 통상 변압 회로(100) 영역의 구성을 제거하여 통상 변압 회로(100) 영역에서 차지하는 면적을 제거하여 저 비용 회로의 구현이 가능하도록 한다.

둘째, Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부, CLK 발생부, Sensor부 (702) 및 Surge Current Protection부 (712)로 구성됨을 특징으로 하는 효과를 제공한다.

셋째, 전원이 공급되고 있는 동안에 CLK의 일정 주파수 주기에 대응하여 증폭 동작과 Precharge 동작을 주기적으로 반복됨을 특징으로 하는 효과를 제공한다.

넷째, PCB 기판 (502)은 외부 회로와 Interface 연결을 위해 4개의 Pin인 P1, P2, P3, P4 로 구성됨을 특징으로 하는 효과를 제공한다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 통상의 전압 변환 회로의 구성도.
도 2는 본 발명의 반파 정류 VDD 전원 발생 회로의 구성도
도 3은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 구성도.
도 4은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 동작 파형도.
도 5는 본 발명의 4-Pin 배치 PCB(Printed Circuit Board) 구조.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 통상의 전압 변환 회로의 구성도이다.

교류 입력 전원(100)에서 저 전압의 직류 전원의 전압으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서 통상 변압회로(101), 정류 회로(102), 및 제너 다이오드(Zener diode)(104)의 회로 영역으로 구성된다. 통상 변압 회로(100)는 고 전압의 입력 전원을 저 전압으로 변환하는 회로 영역이다.

정류 회로(102)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 반파 혹은 전파 정류 다이오드로 구성된 회로 영역이다. 통상 변압 회로(100)는 회로의 구성에 많은 면적과 비용을 유발하는 회로 영역이 된다.

따라서 저 비용의 회로를 구성하는데 있어서 방해 요인으로 작용하게 된다.

한편, 제너 다이오드(Zener diode)(104)회로 영역은 정 전압의 출력 전압 특성을 확보하기 위해 정류 회로(102)의 출력 단자(103)에 병렬로 배치하여 사용하게 된다.

정류 회로(102)의 출력 단자(103)는 최종 출력 제1 전력 공급 단자(105)로 사용된다.

도 2는 본 발명의 반파 정류 VDD 전원 발생 회로의 구성도이다.

본 발명의 교류 입력 전원에서 저 전압의 직류 전원의 전압으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서, 교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201)은 반파 정류 회로의 한쪽 입력 단에 연결된다.

교류 입력 전원(200)의 다른 쪽 전극(202)은 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다.

교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201)은 전류 제한 소자인 저항 R1의 한쪽 단자에 연결된다.

저항 R1의 다른 쪽 단자(204)는 Zener diode (206)의 Cathode 와 Diode D5의 Anode 전극에 공통으로 연결된다.

상기 Zener diode (206)의 Anode 단자는 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다.

상기 D5의 Cathode 전극에는 저 전압 출력 단자인 VDD 전원 단자가 연결된다.

VDD 전원 단자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 VDD 전원 단자에 연결된다.

도 3은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 구성도이다.

Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701), Sensor부 (702) 및 Surge Current Protection부 (712)로 구성된다.

상기 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)는 out- 단자의 precharge transistor (703), out+ 단자의 precharge transistor (704), Latch 증폭부 (705), S_OUT 신호 입력 Transistor (706), S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707) 및 활성화 제어 Transistor (708) 로 구성된다.

상기 precharge transistor (703) 와 precharge transistor (704)는 out- 단자와 out+ 단자를 High 전압으로 Precharge 시키는 사용되는 Transistor 이다.

Latch 증폭부 (705)는 out- 단자와 out+ 단자를 증폭시키기 위한 회로이다.

또한, 상기 S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는, 상기 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해, 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 활성화 제어 Transistor (708)는 CLK 신호가 High 일 때는 동작을 활성화 시키고, CLK 신호가 Low 일 때는 Precharge 시키는 동작을 수행한다.

상기 CLK 발생부 (701)는 전원을 인가하면 자체적으로 일정 주기의 clock 신호인 CLK 을 발생함을 특징으로 하는 회로 Block이다.

상기 Sensor부 (702)는 온도 Sensor, 자기 Sensor, 가스 Sensor 등 각종 Sensor 신호를 발생하는 Sensor 회로 Block이다.

상기 Sensor부 (702)는 외부의 Sensing 신호 입력 조건에 따라 아주 큰 Level의 Sensing 신호가 유입되어 Surge Current 가 상기 S_OUT 과 S_REF 에 생성되는 경우가 발생하게 된다.

이러한 Surge Current를 방전시키지 못하면 상기 S_OUT 과 S_REF 에 연결된 Transistor를 파괴하는 경우가 발생한다.

따라서 이러한 Surge Current를 방전할 수 있는 보호 장치가 필요하게 된다.

상기 Surge Current Protection부 (712)는 상기 Sensor부 (702)부에 유기되는 고 전류 Level의 Surge Current를 Discharge 시켜서 상기 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)와 상기 S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)를 보호하는 동작을 수행한다.

상기 Surge Current Protection부 (712)는 Varistor, PN Diode, MOS Transistor Diode 와 동등한 동작을 수행하는 소자로 구성된다.

도 4는 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 동작 파형도이다.

상기 CLK 발생부 (701)의 CLK 신호가 Low인 구간에서는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)가 비활성화 되어 Precharge 동작을 수행한다.

한편, 상기 CLK 발생부 (701)의 CLK 신호가 High인 구간에서는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)가 활성화 되어 정상 증폭 동작을 수행한다.

본 발명의 회로는 전원이 공급되고 있는 동안에 CLK의 일정 주파수 주기에 대응하여 증폭 동작과 Precharge 동작을 주기적으로 반복됨을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 4-Pin 배치 PCB(Printed Circuit Board) 구조이다.

PCB 기판 (502)은 상기의 반파 정류 VDD 전원 발생 회로와 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로를 포함하여 구성된다.

PCB 기판 (502)은 외부 회로와 Interface 연결을 위해 4개의 Pin인 P1, P2, P3, P4 로 구성된 4-Pin PCB 구조로 형성됨을 특징으로 한다.

P1과 P2 Pin은 Sensor부 (702)의 S_OUT 신호 단자와 S_REF 신호 단자가 각각 연결된다.

P3과 P4 Pin은 교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201) 단자와 다른 쪽 전극(202) 단자에 각각 연결된다.

100 입력 전원
101 변압 회로
102 정류 회로
104 제너 다이노드(Zener diode)
105 제1 전력 공급 단자
200 입력 전원

Claims

반파 정류 전원 strong-ARM Latch 증폭 회로 4-Pin PCB 장치의 구성에 있어서,
교류 입력 전원(200); 및
상기 교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201); 및
상기 교류 입력 전원(200)의 다른 쪽 전극(202); 및
반파 정류 VDD 전원 발생부; 및
Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700); 및
CLK 발생부 (701); 및
Sensor부 (702); 및
PCB 기판 (502)으로 구성되고,
상기 반파 정류 VDD 전원 발생부에서,
상기 교류 입력 전원(200)의 상기 한쪽 전극(201)은 전류 제한 소자인 저항 R1의 한쪽 단자에 연결되고,
상기 교류 입력 전원(200)의 상기 다른 쪽 전극(202)은 공통의 접지 단자인 GND에 연결되고,
상기 저항 R1의 다른 쪽 단자(204)는 Zener diode (206)의 Cathode 와 Diode D5의 Anode 전극에 공통으로 연결되고,
상기 Zener diode (206)의 Anode 단자는 공통의 접지 단자인 GND에 연결되고,
상기 Diode D5의 Cathode 전극에는 저 전압 출력 단자인 VDD 전원 단자가 연결되고,
상기 VDD 전원 단자는 상기 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)의 VDD 전원 단자에 연결되고,
상기 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)는 out- 단자의 precharge transistor (703), out+ 단자의 precharge transistor (704), Latch 증폭부 (705), S_OUT 신호 입력 Transistor (706), S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707) 및 활성화 제어 Transistor (708) 로 구성되고,
상기 precharge transistor (703) 와 상기 precharge transistor (704)의 2개의 Drain 단자는 상기 out- 단자와 상기 out+ 단자와 각각 연결되고,
상기 precharge transistor (703) 와 상기 precharge transistor (704)의 2개의 Gate 단자는 상기 CLK 발생부(701)의 CLK 신호에 연결되어 상기 CLK 신호에 따라 상기 out- 단자와 상기 out+ 단자를 High 전압으로 Precharge 시키고,
상기 Latch 증폭부 (705)는 상기 out- 단자와 상기 out+ 단자를 증폭시키고,
상기 Latch 증폭부 (705)의 서로 다른 2개의 Source 단자는 상기 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)의 Drain 단자와 상기 S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)의 Drain 단자와 각각 연결되고,
상기 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)의 Gate 단자는 상기 Sensor부 (702)의 S_OUT 신호를 입력 시키고,
상기 S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)의 Gate 단자는 상기 Sensor부 (702)의 S_REF 신호를 입력 시키고,
S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는, 상기 Sensor부 (702)의 상기 S_OUT 신호와 상기 S_REF 신호 전압이 같은 크기로 입력될 경우에, 상기 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)의 전류 구동 능력 대비 상기 S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)의 전류 구동 능력은 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 하고,
상기 S_OUT 신호 입력 Transistor (706)의 Source 단자와 상기 S_REF 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)의 Source 단자는 공통으로 상기 활성화 제어 Transistor (708)의 Drain 단자에 연결되고,
상기 활성화 제어 Transistor (708)의 Gate 단자는 상기 CLK 신호가 연결되고,
상기 활성화 제어 Transistor (708)는 상기 CLK 신호가 High 일 때는 상기 Latch 증폭부(705)의 동작을 활성화 시키고, 상기 CLK 신호가 Low 일 때는 상기 Latch 증폭부(705)를 Precharge 시키는 동작을 수행하고,
상기 CLK 발생부 (701)는 전원을 인가하면 자체적으로 일정 주기의 clock 신호인 상기 CLK 신호를 발생하고,
상기 Sensor부 (702)는 Sensor 신호인 상기 S_OUT 신호와 상기 S_REF 신호를 발생하고,
상기 PCB 기판 (502)은 외부 회로와 Interface 연결을 위해 4개의 Pin인 P1, P2, P3, P4 로 구성되고,
상기 P1과 P2 Pin은 상기 Sensor부 (702)의 상기 S_OUT 신호 단자와 상기 S_REF 신호 단자가 각각 연결되고,
상기 P3과 P4 Pin은 상기 교류 입력 전원(200)의 상기 한쪽 전극(201) 단자와 상기 다른 쪽 전극(202) 단자에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 반파 정류 전원 strong-ARM Latch 증폭 회로 4-Pin PCB 장치.