KR102020775B1

KR102020775B1 - 개선된 스위칭 지연을 갖는 출력 드라이버 및 관련 방법들

Info

Publication number: KR102020775B1
Application number: KR1020157019135A
Authority: KR
Inventors: 데본 페르난데즈; 매튜 드로우인
Original assignee: 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2019-11-04
Also published as: WO2014105301A1; EP2936681A1; KR20150099567A; JP2016507955A; EP2936681B1; US20140176210A1; US8779805B1; JP6055557B2

Abstract

부하(14)를 구동시키기 위한 스위칭 장치(302)가 제공된다. 상기 스위칭 장치는 제어 단자(304)를 포함하고, 상기 제어 단자에 연결된 제어 신호(305, Vgate)에 의해 교차될 때에 상기 스위칭 장치가 전도되게 하는 전도 임계치를 가진다. 상기 제어 신호를 발생시키기 위한 제어 회로(306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 320, 322) 또한 제공된다. 상기 제어 회로는 상기 제어 신호가 상기 전도 임계치와 교차되기 이전에(T1') 제1 슬루 레이트(T0 및 T1' 사이) 및 상기 제어 신호가 상기 전도 임계치와 교차된 후에 제2 슬루 레이트를 갖는 제어 신호(305)를 발생시키도록 구성된다. 상기 제1 슬루 레이트는 상기 제2 슬루 레이트보다 빠를 수 있다.

Description

개선된 스위칭 지연을 갖는 출력 드라이버 및 관련 방법들{OUTPUT DRIVER HAVING IMPROVED SWITCHING DELAY AND ASSOCIATED METHODS}

여기에 개시되는 본 발명의 주제는 대체로 집적 회로들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 출력 드라이버 회로들의 스위칭 지연을 감소시키기 위한 기술들과 회로들에 관한 것이다.

FCC 또는 자동차 규격들과 같은 산업 규격들은 흔히 회로의 방출된 전자기 방사가 특정한 한계들 아래로 감소될 것을 요구한다. 스위치의 스위칭 시간을 조절하는 것은 상기 스위치의 출력 신호와 관련된 방출된 전자기 방사를 감소시킬 수 있다. 일부 스위치 회로들은 제어 신호의 상승이나 하강을 늦춤에 의해 스위칭 시간을 감소시킨다.

공통 소스 구성 내의 스위치로 작용하는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함하는 출력 드라이버가 고려된다. 상기 FET의 게이트에서 제어 신호는 상기 FET를 턴 온 또는 오프시켜, 상기 출력(상기 드레인에서)을 상기 소스로 효과적으로 연결한다. 상기 게이트에서의 제어 신호의 상승과 하강을 느리게 하는 것은 상기 FET의 스위칭 시간을 늦출 수 있으며, 이에 따라 방출된 방사를 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 제어 신호의 상승과 하강을 늦추는 것은 바람직하지 않은 스위칭 지연도 야기할 수 있다.

본 발명은 출력 드라이버 회로들의 스위칭 지연을 감소시키기 위한 기술들과 회로들을 제공한다.

부하를 구동시키기 위한 스위칭 장치(switching device)가 제공된다. 상기 스위칭 장치는 제어 단자 및 상기 제어 단자에 연결되는 제어 신호에 의해 교차될 때에 상기 스위칭 장치가 전도되게 하는 전도 임계치(conduction threshold)를 구비한다. 상기 제어 신호를 발생시키기 위한 제어 회로 또한 제공된다. 상기 제어 회로는 상기 제어 신호가 상기 전도 임계치와 교차되기 이전에 제1 슬루 레이트(slew rate) 및 상기 제어 신호가 상기 전도 임계치와 교차된 후에 제2 슬루 레이트를 가지는 제어 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 제2 슬루 레이트는 상기 제2 슬루 레이트 보다 빠를 수 있다.

상기 스위칭 장치는 상기 제어 단자가 트랜지스터의 게이트 또는 베이스 노드(base node)인 전계 효과 트랜지스터와 같은 트랜지스터가 될 수 있다. 상기 전도 임계치는 전압 레벨이 될 수 있다. 에너지 저장 장치가 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 충전된 후에 상기 스위칭 장치의 제어 단자에 선택적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 에너지 저장 장치는 커패시터 또는 인덕터이다. 트랜지스터가 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 바이어스될 수 있고, 상기 에너지 저장 장치에 선택적으로 연결될 수 있다.

또한, 제어 신호에 반응하는 제어 단자를 갖는 출력 트랜지스터를 위한 드라이버 회로가 기재되며, 바이어스 회로(bias circuit)가 상기 제어 단자에 연결될 때에 제1 속도로 상기 제어 신호를 상기 출력 트랜지스터의 전도 레벨과 관련된 레벨까지 증가시키도록 상기 제어 단자에 선택적으로 연결되는 상기 바이어스 회로; 그리고 상기 바이어스 회로가 상기 제어 단자로부터 연결 해제될 때에 보다 느린 제2 속도로 상기 전도 레벨을 넘어 상기 제어 신호를 증가시키기 위한 충전 회로(charging circuit)를 포함한다. 상기 바이어스 회로는 상기 출력 트랜지스터와 동일한 유형의 트랜지스터를 포함할 수 있다.

또한, 부하를 구동시키기 위한 스위칭 장치를 제공하는 단계를 포함하는 방법이 기재되며, 상기 스위칭 장치는 제어 단자를 가지고, 상기 제어 단자에 연결되는 제어 신호에 의해 교차될 때에 상기 스위칭 장치가 전도되게 하는 전도 임계치를 가지며, 상기 방법은 상기 제어 신호의 레벨을 제1 슬루 레이트로 제1 레벨로부터 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 상승시키는 단계를 포함하고, 상기 제어 신호의 레벨을 제2 슬루 레이트로 상기 전도 임계치로부터 제2 레벨까지 상승시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 제1 슬루 레이트가 상기 제2 슬루 레이트 보다 빠르다.

상기 스위칭 장치를 제공하는 단계는 전계 효과 트랜지스터와 같은 트랜지스터를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 전도 임계치, 상기 제1 레벨, 상기 제2 레벨 또는 이들의 결합은 전압 레벨들이다. 상기 방법은 에너지 저장 장치가 커패시터 또는 인덕터와 같은 경우에 상기 에너지 저장 장치를 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 충전시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어 신호의 레벨을 상기 제1 레벨로부터 상기 전도 임계치까지 상승시키는 단계는 상기 스위칭 장치의 제어 단자를 상기 에너지 저장 장치에 연결하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제어 신호의 레벨을 상기 전도 임계치로부터 상기 제2 레벨까지 상승시키는 단계는 상기 에너지 저장 장치가 상기 스위칭 장치의 제어 단자에 연결되었으면 상기 에너지 저장 장치를 충전시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 에너지 저장 장치를 충전시키는 단계는 상기 에너지 저장 장치를 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 바이어스된 트랜지스터에 연결하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 특징들은 다음의 도면들의 설명으로부터 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 출력 드라이버 회로를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 드라이버 회로의 출력을 나타내는 그래프이다.
도 3은 출력 드라이버 회로의 실시예의 개략적인 도면이다.
도 3a는 출력 드라이버 회로의 실시예의 개략적인 도면이다.
도 3b는 출력 드라이버 회로의 실시예의 개략적인 도면이다.
도 3c는 출력 드라이버 회로의 실시예의 개략적인 도면이다.
도 4a는 도 3 또는 도 3a에 도시한 출력 드라이버 회로의 실시예들에 의해 생성될 수 있는 신호들의 그래프이다.
도 4b는 도 3b에 도시한 출력 드라이버 회로의 실시예들에 의해 생성될 수 있는 신호들의 그래프이다.
도 5는 출력 드라이버 회로의 실시예의 개략적인 도면이다.
도 6은 부하를 구동시키기 위한 프로세스(600)를 예시하는 흐름도이다.
첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 부호들로 나타낼 수 있다.

여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall Effect) 요소, 예를 들면 자기저항(magnetoresistance) 요소 또는 자기트랜지스터(magnetotransistor)를 포함할 수 있다. 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 홀 효과 요소(Hall effect element)들, 예를 들면, 평면형 홀(planar Hall) 요소, 수직형 홀(vertical Hall) 요소 및 원형 수직 홀(Circular Vertical Hall: CVH) 요소가 존재한다. 또한 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 자기저항 요소들, 예를 들면, 안티몬화인듐(InSb)과 같은 반도체 자기저항 요소, 거대 자기저항(GMR) 요소, 이방성 자기저항(AMR) 요소, 터널링 자기저항(TMR) 요소 그리고 자기 터널 접합(MTJ)이 존재한다. 상기 자기장 센싱 요소는 단일의 요소가 될 수 있거나, 선택적으로는 다양한 구성들, 예를 들면, 하프 브리지(half bridge) 또는 풀(full)(휘스톤) 브리지 내에 정렬되는 둘 또는 그 이상의 자기장 센싱 요소들을 포함할 수 있다. 장치 유형 및 다른 응용 요구 사항들에 따라, 상기 자기장 센싱 요소는 실리콘(Si)이나 게르마늄(Ge)과 같은 IV족 반도체 물질, 또는 갈륨-비소(GaAs)나 인듐 화합물, 예를 들면 안티몬화인듐(InSb), 혹은 다른 화합물 반도체 물질인 InGaAsP 또는 높은 이동도의 물질, 예를 들면 GaN과 같은 III-V족 반도체 물질로 구성되는 장치일 수 있다.

알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들의 일부는 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축을 가지려는 경향이 있으며, 전술한 자기장 센싱 요소들의 다른 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 직교하는 최대 감도의 축을 가지려는 경향이 있다. 특히, 평면형 홀 요소들은 기판에 대해 직교하는 감도의 축들을 가지려는 경향이 있는 반면, 금속계의 또는 금속성 자기저항 요소들(예를 들면, GMR, TMR, AMR) 및 수직형 홀 요소들은 기판에 대해 평행한 감도의 축들을 가지려는 경향이 있다.

여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 대체로 다른 회로들과의 결합으로 자기장 센싱 요소를 이용하는 회로를 기술하는 데 사용된다. 자기장 센서들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 자기장의 방향의 각도를 감지하는 각도 센서, 전류를 운반하는 도체에 의해 운반되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 물체의 근접을 감지하는 자기 스위치, 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면 링 자석의 자기 도메인들을 감지하는 회전 검출기, 철을 함유하는 타겟을 감지하도록 역바이어스 필드(backbias field)를 이용하는 자기장 센서, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 이용된다.

자기장 센서들은 흔히 상기 자기장 센서의 출력 신호를 구동시킬 수 있는 드라이버 회로(driver circuit)들를 포함한다. 이들 드라이버 회로들은 종종 상기 자기장 센서가 자성 타겟을 감지할 때에 하이 및 로우 신호 레벨 사이에서 전환되는 출력 신호를 생성한다. 일부 경우들에서, 상기 자기장 센서가 설치되는 위치에 따라, 상기 드라이버 회로는 긴 와이어나 케이블 하니스를 거쳐 상기 출력 신호를 구동시켜야 할 수 있다. 예를 들면, 상기 자기장 센서가 차량의 변속기 내에(예를 들면, 캠샤프트 상에) 설치될 경우, 상기 자기장 센서로부터 중앙 처리장치까지 연장되는 상기 와이어 하니스는 몇 피트 또는 몇 미터의 길이로 될 수 있다. 이와 같은 긴 케이블은 안테나와 같이 작용할 수 있다. 예를 들면, 드라이버 회로가 상기 긴 케이블을 거쳐 신호를 구동시킬 경우, 상기 케이블이 전자기 방사를 방출할 수 있다. 이와 같은 방사는, 특히 상기 긴 케이블이 방출된 방사가 결합될 수 있는 다른 회로들이나 도체들에 가깝게 근접하여 설치되는 경우에 바람직하지 않다.

도 1은 종래 기술의 전자 회로(10)의 개략적인 도면이다. 상기 전자 회로는 부하(load)(14)에 연결되는 출력 단자(12)를 가질 수 있다. 이러한 예에서, 상기 부하(14)는 풀-업(pull-up) 레지스터(resistor)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(16)는 상기 출력 단자(12)에 연결되는 드레인 단자(18) 및 접지에 연결되는 소스 단자(20)를 구비하는 공통 소스 구성으로 구성된다. 상기 트랜지스터(16)의 게이트 단자(22)는 커패시터(26)의 단자(24)에 연결된다. 상기 커패시터의 다른 단자는 접지에 연결된다. 상기 커패시터의 단자(24)에 연결되는 전류 소스(current source)(28)는 상기 커패시터를 충전시킬 수 있다. 스위치(30)는 상기 단자(24)와 접지 사이에 연결되게 도시된다.

동작 시에, 상기 전류 소스(28)는 상기 커패시터(26)를 충전시킨다. 상기 커패시터(26)에 걸친 전압이 상기 스위치의 문턱 전압(threshold voltage)에 도달할 때, 상기 트랜지스터(16)가 도통되고 상기 출력 단자(12)는 접지에 접근한다. 상기 커패시터(26)가 충전되면, 상기 스위치(30)는 상기 커패시터(26)가 방전되도록 닫힐 수 있다. 이는 상기 트랜지스터(16)를 턴 오프(turn off)시키므로, 상기 부하(14)가 상기 출력 단자(12)에서의 전압을 하이(high)로 이끌 수 있다. 상기 커패시터(26)를 충전시키고 방전시킴에 의해, 상기 전자 회로(10)는 상기 출력 단자(12)에서 교류 전압을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 교류 전압은 상기 회로(10)의 출력으로 이용될 수 있다.

상기 트랜지스터(16)가 스위치되는 속도는 상기 회로(10)에 의해 생성되는 전자기 방사에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 상기 출력 단자(12)에서의 전압이 스위치됨에 따라, 상기 출력 단자(12)와 상기 부하(14) 사이에 연결된 도체(32)가 안테나와 같이 작용할 수 있다. 상기 도체(32) 상의 교류 전압 파형은 방출된 전자기 방사를 야기할 수 있다.

많은 경우들에 있어서, 상기 전자 회로(10)에 의해 발생되는 전자기 방사들을 제한하는 것이 바람직하다. FCC 규격들이나 자동차 규격들과 같은 특정한 준수 규격들은 특정한 레벨들 이내의 전자기 방사를 요구한다. 이와 같은 규격들을 준수하기 위하여, 전류 소스(28)에 의해 공급되는 전류의 양이 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 전류 소스(28)가 상대적으로 낮은 전류를 생성할 경우, 상기 커패시터(26)가 상대적으로 느리게 충전될 수 있다. 이는 상기 도체(32) 상의 전압 파형(즉, 상기 출력 신호)의 보다 느린 상승 및 하강 시간을 가져올 수 있으며, 이는 보다 낮은 방출된 방사의 결과가 될 수 있다. 그러나, 상기 커패시터(26)를 느리게 충전시키는 것은 또한 상기 출력의 스위칭 시간에서 증가된 지연(delay)을 야기할 수 있다.

도 2는 상기 출력 단자(12)에서의 전압(202)을 나타내는 종래 기술의 파형(200) 및 상기 게이트 단자(22)에서의 전압(204)을 나타내는 파형(201)의 그래프이다. 수평축은 시간을 나타낸다. 상기 파형(200)은 또한 상기 트랜지스터(16)의 스위칭 임계치(switching threshold)(206)를 포함한다.

시간 T0에서, 상기 커패시터(26)가 충전되기 시작하고 상기 전압(204)이 상승하기 시작한다. 시간 T1 이전에, 상기 전압(204)은 상기 스위칭 임계치(206) 아래이다. 이에 따라, 상기 트랜지스터(16)가 오프되며, 상기 출력 단자(12)에서의 전압(202)은 T0 및 T1 사이의 시간 간격 동안에 높다.

시간 T1 후, 상기 전압(204)은 전도 임계치(206)와 교차되고 상기 트랜지스터가 전도되기 시작한다. 상기 전압(204)이 상대적으로 느린 속도로 상승하고 있기 때문에, 상기 트랜지스터(16)는 오프(즉, 비전도 상태)로부터 온(즉, 포화 상태)까지 상대적으로 느리게 전환될 수 있다. 이는 상기 출력 신호(202)의 상대적으로 얕은 경사(208)를 가져올 수 있다. 급한 경사와 대조적으로, 이러한 상대적으로 얕은 경사(208)는 상기 회로(10)에 의해 생성되는 전기적 방사를 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.

그러나, 상기 전압(204)이 상대적으로 느리게 상승하기 때문에, 이는 상기 스위칭 시간에서 지연을 야기한다. 상기 트랜지스터(16)는 상기 전압(204)이 상기 스위칭 임계치(206)와 교차될 때까지 도전을 시작하지 않으며, 이는 지연(210)을 발생시킨다. 이러한 지연(210)은 상기 출력 단자(12)에서의 데이터에 부정확들을 야기할 수 있다. 예를 들면, 상기 회로(10)가 변속기의 속도, 위치 또는 방향을 모니터하기 위해 차량 내에 성치될 경우, 상기 지연(210)이 상기 전자 회로(10)에 의해 생성되는 부정확한 속도, 위치 또는 방향 데이터를 야기할 수 있다.

도 3은 상기 부하(14)를 구동시키기 위한 전자 회로(300)의 개략적인 도면이다. 일 실시예에 있어서, 상기 전자 회로(300)는 자기장 센서의 출력 드라이버(output driver)가 될 수 있다. 예들로서, 자기장 센서는, 예를 들면, 캠샤프트(camshaft) 또는 휠(wheel)의 속도, 위치 및/또는 방향을 검출하기 위해 차량 내에 설치될 수 있다. 자성 타겟 또는 기어 톱니들과 같은 타겟의 특징들이 상기 자기장 센서를 통과하는 휠이나 캠샤프트 상에 있거나 이들에 연결됨에 따라, 상기 자기장 센서가 상기 휠의 회전의 속도 또는 상기 캠샤프트의 위치를 각기 나타내는 출력을 구동시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 자기장 센서는 상기 전자 회로(300)와 같이 상기 출력을 구동시킬 수 있는 출력 드라이버 회로를 포함할 수 있다.

상기 전자 회로(300)는 상기 출력 단자(12)에 연결되는 스위칭 장치(switching device)(302)를 포함한다. 상기 스위칭 장치(302)는 제어 단자(304)를 가질 수 있다. 상기 제어 단자(304)에서의 신호(305)가 상기 스위칭 장치(302)의 전도 임계치(conduction threshold)와 일 방향으로 교차(예를 들면, 로우에서 하이로 교차)할 때, 상기 스위칭 장치가 턴 온(즉, 전도)될 수 있다. 상기 신호(305)가 상기 전도 임계치와 대향하는 방향으로 교차(예를 들면, 하이에서 로우로 교차)할 경우, 상기 스위칭 장치(302)는 턴 오프(즉, 전도를 중지)될 수 있다.

도 3에 있어서, 상기 스위칭 장치(302)는 n-채널 FET로 도시되고, 상기 제어 단자(304)는 상기 FET의 게이트 단자이며, 상기 제어 신호(305)는 상기 FET의 게이트에서의 전압 신호이다. 이와 같은 실시예에서, 상기 FET의 전도 임계치는 상기 FET의 문턱 전압이 될 수 있다. 상기 게이트에서의 전압 신호(305)가 상기 FET의 문턱 전압과 교차함에 따라, 상기 FET가 턴 오프 및 턴 온될 수 있다. 그러나, 상기 스위칭 장치(302)는 제어 단자(304)에 의해 컨트롤될 수 있는 임의의 유형의 스위칭 장치가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 스위칭 장치(302)는 n-채널 또는 p-채널 FET, 로직 게이트, BJT, 릴레이(relay) 등이 될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 스위칭 장치(302)는 다중 스위칭 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 스위칭 장치(302)는 병렬로 또는 직렬로 배열되는 다중 FET들, 로직 게이트들, BJT, 릴레이들 등 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 상기 다중 스위칭 장치들은 단일의 제어 신호(305)에 의해 제어될 수 있다. 선택적으로는, 상기 제어 신호(305)는 상기 스위칭 장치들의 하나 또는 그 이상을 각기 컨트롤하는 다중 제어 신호들을 포함할 수 있다.

상기 제어 단자(304)에 연결되는 상기 제어 신호(305)는 전압 신호, 전류 신호 또는 상기 스위칭 장치(302)를 제어할 수 있는 임의의 다른 형태의 신호가 될 수 있다. 상기 스위칭 장치(302)가 릴레이일 경우, 상기 제어 신호(305)가 PWM 신호와 같이 상기 릴레이가 상대적으로 느리게 열리거나 닫히게 할 수 있는 펄스 신호(pulsed signal)가 될 수 있는 점에 유의한다.

상기 전자 회로(302)는 또한 전하를 저장할 수 있는 커패시터(306)(즉, 에너지 저장 장치의 일종)를 포함한다. 상기 커패시터(306)에 의해 저장되는 전하가 증가됨에 따라, 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압도 증가하게 된다. 상기 커패시터는 스위치(308)에 의해 상기 제어 단자(304)에 선택적으로 연결될 수 있다. 제2 스위치(310)는 상기 커패시터(306)를 전도 임계치 기준 회로(conduction threshold reference circuit)(312)에 선택적으로 연결할 수 있다. 연결될 때, 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 상기 커패시터를 상기 스위칭 장치(302)의 전도 임계치와 관련된 전압까지 충전시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 상기 커패시터를 대략 상기 스위치 전도 임계치의 레벨까지 충전시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 상기 커패시터를 상기 스위치 전도 임계치 보다 약간 높거나 낮은 레벨까지 충전시킬 수 있다.

제어 회로(314)는 상기 스위치들(310, 318)에 연결되는 제어 신호(316)를 제공한다. 상기 스위치 제어 신호(316)는 상기 제어 회로에 의해 발휘될 때에 상기 스위치들(310, 318)을 열고 닫을 수 있다. 상기 스위치 제어 신호(316)도 상기 스위치(308)를 열고 닫을 수 있으며, 이는 인버터(inverter)(320)에 의해 제공되는 상기 제어 신호(316)의 반전된 버전에 반응한다. 상기 인버터(320)로 인하여, 상기 스위치(308)는 상기 스위치(310)가 닫힐 때에 열릴 수 있으며, 그 역이 될 수도 있다. 실시예들에서, 상기 스위치들(310, 308, 318)은 전자 스위치들, 트랜지스터들, 전기 기계적 스위치들, 기계적 스위치들 또는 전기 접속을 구현하거나 및/또는 차단할 수 있는 임의의 유형의 스위치가 될 수 있다.

전류 소스(322)는 상기 제어 단자(304)에 연결되며, 스위치(308)에 의해 상기 커패시터(306)에 선택적으로 연결될 수 있다.

동작 시에, 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 기준 전압 신호(323)를 생성할 수 있다. 상기 기준 전압 신호(323)는 상기 스위칭 장치(302)의 전도 임계치와 연관될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 상기 기준 전압 신호(323)가 상기 스위치 전도 임계치와 대략적으로 동일할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 기준 전압 신호(323)는 원하는 경우에 상기 스위칭 장치(302)의 전도 임계치 보다 높거나 낮을 수 있다.

일 실시예에서, 상기 스위칭 장치(302)가 상기 스위칭 임계치에서 전도되기 시작하지만, 상기 제어 단자(304)에서의 전압이 상기 전도 임계치 보다 약간 높은 레벨에 도달할 때까지 완전히 턴 온되지 않을 경우, 그러면 상기 기준 전압 신호(323)는 상기 스위칭 장치(302)를 완전히 턴 온시키는 전압으로 설정될 수 있다. 선택적으로는, 상기 기준 전압 신호(323)는 상기 전도 임계치 부근이지만, 상기 스위칭 장치(302)를 턴 온시키지 않는 전압 레벨로 설정될 수 있다.

상기 제어 회로(314)가 상기 제어 신호(316)를 발휘할 때, 상기 스위치(310)는 닫힐 수 있고, 상기 커패시터(306)를 상기 전도 임계치 기준 회로(312)에 연결할 수 있다. 상기 인버터(320)가 상기 제어 신호(316)를 반전시키므로, 상기 스위치(308)가 열리고 상기 제어 단자(304)로부터 상기 커패시터(306)를 연결 해제시킨다. 상기 제어 신호(316)는 또한 상기 스위치(318)를 닫으므로 상기 제어 단자(304)가 접지에 연결된다. 상기 제어 단자(304)가 접지에 연결되기 때문에, 상기 스위칭 장치(302)가 비전도 상태에 있고, 상기 출력 단자(303)에서의 전압이 상기 부하(14)에 의해 하이로 끌어질 수 있다.

상기 커패시터(306)가 상기 전도 임계치 기준 회로(312)에 연결되는 동안, 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압이 상기 전압 기준 신호(323)의 값과 실질적으로 같아질 때까지 상기 커패시터(306)를 충전시킬 수 있다. 상기 전도 임계치 기준 회로(312)에 연결되기 이전에, 상기 커패시터(306)에 결치는 전압이 상기 전압 기준 신호(312) 보다 클 경우, 그러면 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압이 상기 전압 기준 신호(323)와 같아질 때까지 상기 커패시터(306)로부터 전류를 감소(즉, 방전)시킬 수 있다. 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압이 상기 전압 기준 신호(323) 보다 낮을 경우, 그러면 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압이 상기 전압 기준 신호(323)와 같아질 때까지 상기 커패시터(306)로 전류를 공급(즉, 충전)할 수 있다.

상기 제어 회로(314)가 상기 제어 신호(316)를 발휘하지 않을 때, 상기 스위치(308)는 상기 커패시터(306)(이제 상기 전도 임계치의 레벨까지 충전된)를 상기 제어 단자(304)에 연결할 수 있다. 상기 스위치(318) 및 상기 스위치(310)도 개방될 수 있으므로, 상기 제어 단자(304)가 접지로부터 연결 해제되고, 상기 커패시터(306)가 상기 전도 임계치 기준 회로(312)로부터 연결 해제된다.

상기 스위치(308)를 닫고 상기 커패시터(306)를 상기 제어 단자(304)에 연결시키는 것은 상기 제어 단자(304)에서의 전압을 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압과 동일하거나 유사한 레벨, 즉 상기 전압 기준 신호(323)와 동일하거나 유사한 레벨까지 빠르게 증가시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압이 상기 전도 임계치와 동일할 경우, 그러면 상기 커패시터(306)를 상기 제어 단자(304)에 연결시키는 것은 상기 제어 단자(304)에서의 전압을 상기 전도 임계치의 레벨까지 빠르게 가져갈 것이다. 상기 커패시터(306)가 상기 전도 임계치의 경계 상이나 가까운 레벨까지 충전될 경우, 그러면 상기 커패시터를 상기 제어 단자(304)에 연결시키는 것은 상기 스위칭 장치를 턴 온의 경계 상에 위치시킬 수 있다. 상기 제어 단자(304)에서의 전압을 이러한 방식으로 상기 전도 임계치의 레벨까지 또는 이에 가깝게 빠르게 상승시키는 것은 스위칭 지연을 감소시킬 수 있으며, 이는 다음에서 논의될 것이다.

상기 스위치(310)를 열고 상기 스위치(308)를 닫음으로써, 상기 전류 소스(322)가 상기 커패시터(306)에 연결되며, 상기 커패시터(306)의 충전을 계속할 수 있다. 상기 커패시터(306)가 계속하여 충전됨에 따라, 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압(및 이에 따라 상기 제어 단자(304)에서의 전압)이 상기 전도 임계치 보다 높은 레벨까지 상승할 것이다. 상기 제어 단자(304)에서의 전압이 상기 전도 임계치 이상으로 상승함에 따라, 상기 스위칭 장치(302)가 턴 온되고 전도를 시작할 수 있으며, 이에 따라 상기 출력 단자(303)에서의 전압을 접지로 이끌 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전류 소스(322)는 상기 커패시터(306)를 상대적으로 느리게 충전시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 제어 단자(304)에서의 전압이 상대적으로 느리게 상승할 수 있고 상기 스위칭 장치(302)가 상대적으로 느리게 비전도 상태로부터 전도 상태로 전환될 수 있다. 이는 상기 출력 단자(303)에서의 전압의 상대적으로 느린 하강 슬루 레이트(slew rate)를 가져올 수 있으며, 이는 상기 출력 단자(303)에서의 전압 내의 전하에 의해 야기되는 방출된 방사를 감소시킬 수 있다. 상기 전류 소스(322)가 상기 커패시터를 충전시키는 속도는 상기 회로(300)의 설계 요구 사항들에 따라 절절한 속도로 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 전류 소스(322)는 제조 동안에 및/또는 동작 동안에 조절될 수 있는 가변 전류 소스일 수 있다.

도 3a는 부하(14)를 구동시키기 위한 전자 회로(350)의 개략적인 도면이다. 상기 전자 회로(350)는 도 3의 전자 회로(300)와 동일하거나 유사할 수 있거나, 선택적인 실시예가 될 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 전류 소스(352) 및 트랜지스터(354)를 포함할 수 있다. 상기 트랜지스터(354)의 게이트 단자가 상기 트랜지스터(354)의 드레인 단자에 연결될 수 있으므로, 전류가 상기 전류 소스(352)로부터 상기 트랜지스터(354)를 통해 접지로 흐름에 따라, 상기 트랜지스터에 걸치는 전압(즉, 상기 Vds 전압)이 상기 트랜지스터(354)의 문턱 전압과 같아진다. 상기 커패시터(306)를 충전시킬 때, 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압이 상기 문턱 전압 보다 클 경우, 그러면 상기 트랜지스터(354)는 상기 커패시터에 걸치는 전압이 상기 문턱 전압과 같아질 때까지 상기 커패시터(306)로부터 전류를 내려 보낼 것이다. 유사하게, 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압이 상기 Vds 전압 보다 작을 경우, 그러면 상기 전류 소스(352)는 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압이 상기 문턱 전압과 같아질 때까지 상기 커패시터를 충전시킬 것이다.

일 실시예에 있어서, 상기 트랜지스터(354)는 상기 트랜지스터(302)와 동일한 유형의 트랜지스터일 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 상기 트랜지스터(354)의 Vds 전압은 상기 트랜지스터(302)의 문턱 전압(즉, 상기 전도 임계치)과 실질적으로 같아질 것이다. 따라서, 상기 커패시터(306)가 상기 트랜지스터(354)와 연결될 때, 상기 커패시터(206)는 상기 트랜지스터(302)의 전도 임계치와 실질적으로 동일한 전압 레벨까지 충전될 것이다.

다른 실시예들에 있어서, 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 전압 디바이더(voltage divider)들, 기준 전압들, 전압 조정기(voltage regulator)들 또는 상기 커패시터(306)를 상기 스위칭 장치(302)의 상기 전도 임계치와 관련된 전압까지 충전시킬 수 있는 다른 회로들을 포함할 수 있다.

도 3b는 부하(14)를 구동시키기 위한 전자 회로(370)의 개략적인 도면이다. 상기 전자 회로(370)는 도 3의 전자 회로(300)와 동일하거나 유사할 수 있거나, 선택적인 실시예가 될 수 있다.

상기 전자 회로(370)는 상기 신호(305)의 폴링 에지(falling edge)를 발생시키기 위해 상기 커패시터(306)를 이용하도록 구성될 수 있다. 상기 전자 회로(370)에 있어서, 상기 스위치(308)가 닫힐 때에 전류 소스(372)는 상기 커패시터(306)로부터 전류를 내려 보내도록 연결된다. 일 실시예에서, 상기 전류 소스(372)는 가변 전류 소스가 될 수 있다. 상기 전류 소스(372)에 의해 공급되는 전류를 조절하는 것은 상기 커패시터(306)에 걸치는 전압의 슬루 레이트를 변화시킬 수 있다. 또한, 스위치(374)가 상기 제어 단자(304) 및 전압 소스(voltage source)(376) 사이에 연결될 수 있으므로, 상기 스위치(374)가 닫힐 때, 상기 제어 단자(304)가 상기 전압 소스(376)에 연결된다. 일 실시예에서, 상기 전압 소스(376)는 상기 제어 단자(304)에 인가될 때에 상기 스위칭 장치(302)를 턴 온시키도록 충분한 전압을 제공할 수 있다.

동작 시에, 상기 제어 회로(314)가 상기 제어 신호(316)를 발휘할 때, 상기 스위치들(310, 374)이 닫히고, 상기 스위치(308)가 개방된다. 상기 스위치(310)가 닫히고 상기 스위치(308)가 열림에 따라, 상기 커패시터(306)가 상기 전도 임계치 기준 회로(312)에 연결되며, 이는 상기 커패시터(306)를 상기 스위치 전도 임계치와 관련된 레벨까지 충전시킨다. 상기 스위치(374)가 닫히면서 이는 상기 제어 단자(304)를 상기 전압 소스(376)에 연결시키며, 이에 따라 상기 스위칭 장치(302)를 턴 온시키고 상기 출력 단자(303)에서의 전압을 접지로 이끈다.

상기 제어 회로(314)가 상기 제어 신호(316)를 발휘하지 않을 때, 상기 스위치들(310, 374)이 열리고 상기 스위치(308)가 닫힌다. 상기 스위치(374)가 개방됨에 따라, 상기 제어 단자(304)가 상기 전압 소스(376)로부터 연결 해제된다. 상기 스위치(308)가 닫힘에 따라, 상기 커패시터(306)(이제 상기 스위치 전도 임계치와 관련된 레벨까지 충전된)가 상기 제어 단자(304)에 연결된다. 상기 커패시터(306)를 상기 제어 단자(304)에 연결하는 것은 상기 제어 단자(304)에서의 전압을 상기 전압 소스(376)의 전압으로부터 상기 전도 임계치의 레벨 부근까지 감소시킨다. 일 실시예에서, 상기 커패시터(306)가 상기 전도 임계치 보다 약간 높은 레벨까지 충전될 수 있으므로, 상기 커패시터(306)가 상기 제어 단자(304)에 연결될 때, 상기 스위칭 장치(302)가 스위칭의 경계로 이끌어지지만 아직 턴 오프되지는 않는다. 상기 전류 소스(372)는 이후에 상기 커패시터(306)를 방전시키기 시작할 수 있으며, 따라서 상기 제어 단자(304)에서의 전압을 상대적으로 느린 속도로 상기 스위칭 장치(302)를 턴 오프시키도록 감소시킨다. 느린 속도로 상기 커패시터(306)를 방전시키도록 상기 전류 소스(372)를 이용하는 것은 온 상태로부터 오프 상태까지의 상기 스위칭 장치(302)의 전환을 느리게 할 수 있다. 이는 상기 출력 단자(303)에서의 전압의 슬루 레이트를 감소시킬 수 있고, 상기 전자 회로(370)의 전기 방사에 의해 방출되는 전기적 방사를 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전도 임계치 기준 회로(312)는 상기 커패시터(306)를 상기 전도 임계치 이상의(또는, 원하는 경우에 아래의) 레벨까지 충전시키는 전압 기준 신호(323B)를 생성하므로, 상기 커패시터(306)가 상기 제어 단자(304)에 연결될 때, 상기 스위칭 장치(302)가 스위칭 이전에 지연을 감소시키도록 스위칭의 경계로 빠르게 가져가 진다. 도 3b의 전류 소스(372) 또는 도 3의 전류 소스(322)가 이후에 상대적으로 보다 느린 속도로 계속하여 상기 커패시터(306)를 충전시키고 방전시킬 수 있으므로, 상기 스위칭 장치(302)가 상대적으로 느리게 전도되기 시작한다.

도 4a는 도 3의 회로(300)(또는 도 3a의 전자 회로(350))에 의해 발생될 수 있는 파형들을 나타내는 그래프이다. 도 4a에서, 수직축들은 전압을 나타내고 수평축은 시간을 나타낸다. 파형(400)은 상기 출력 단자(303)에서의 출력 신호(324)를 보여준다. 파형(400)은 또한 종래 기술의 회로(10)(도 1 및 도 2 참조)에 의해 생성되는 출력 신호(202)를 표시한다. 파형(402)은 신호(305)(즉, 상기 제어 단자(304)에서의 전압) 및 상기 스위칭 장치(302)의 전도 임계치(404)를 표시한다. 파형(406)은 상기 제어 회로(314)에 의해 생성되는 상기 제어 신호(316)를 예시한다.

시간 T0 이전에, 상기 제어 신호(316)가 발휘된다. 또한, 시간 T0 이전에, 상기 커패시터(306)는 상기 전도 임계치 기준 회로(312)에 연결되고 상기 신호(305)는 상기 닫힌 스위치(316)에 의해 접지로 이끌어진다.

시간 T0에서, 상기 제어 회로(314)가 상기 제어 신호(316)를 발휘하지 않으며, 이는 상기 커패시터(306)를 상기 제어 단자(304)에 연결하도록 상기 스위치들(310, 318)을 열고 상기 스위치(308)를 닫는다. 상기 커패시터(306)가 상기 전도 임계치(404)와 관련된 레벨까지 충전되기 때문에, 상기 커패시터(306)를 상기 제어 단자(304)에 연결하는 것은 시간들 T0 및 T1' 사이에 도시된 바와 같이 상기 신호(305)를 상기 전도 임계치의 레벨까지 빠르게 상승시킨다. 이는 상기 스위칭 장치(302)를 빠르게 스위칭의 경계 상에 놓이게 하며, 도 2에 도시한 스위칭 지연(210)을 감소시킨다.

상기 신호(305)가 상기 전도 임계치까지 증가된 후, 상기 전류 소스(322)가 상기 커패시터(306)를 계속하여 충전시키며, 이는 시간 T1' 후의 파형(452)에 도시된 바와 같이, 상대적으로 보다 느린 속도로 상기 신호(305)의 레벨을 상기 전도 임계치(404)를 넘어 계속하여 증가시킨다. 상기 신호(305)가 상기 전도 임계치를 넘어 증가함에 따라, 상기 스위칭 장치(302)가 턴 온되고 상기 출력 신호(324)가 로우로 이끌어진다.

도 4b는 도 3b의 회로(370)에 의하여 발생될 수 있는 파형들을 보여주는 그래프이다. 도 4b에 있어서, 수직축들은 전압을 나타내고, 수평축은 시간을 나타낸다. 파형(408)은 상기 출력 단자(303)에서의 출력 신호(324)를 보여준다. 파형(410)은 상기 신호(305)(즉, 상기 제어 단자(304)에서의 전압) 및 상기 스위칭 장치(302)의 전도 임계치(404)를 표시한다. 파형(412)은 상기 제외 회로(314)에 의해 생성되는 상기 제어 신호(316)를 표시한다.

시간 T0 이전에, 상기 제어 신호(316)가 발휘된다. 또한, 시간 T0 이전에, 상기 커패시터(306)가 상기 전도 임계치 기준 회로(312)에 연결되고, 상기 신호(305)가 상기 스위치(374)에 의해 하이로 이끌어진다.

시간 T0에서, 상기 제어 회로(314)가 상기 제어 신호(316)를 발휘하지 않으며, 이는 상기 커패시터(306)가 상기 제어 단자(304)에 연결되도록 상기 스위치들(210, 374)을 열고 상기 스위치(308)를 닫는다. 상기 커패시터(306)가 상기 전도 임계치(404)와 관련된 레벨까지 충전되기 때문에, 상기 커패시터(306)를 상기 제어 단자(304)에 연결하는 것은 시간들 T0 및 T1" 사이에 도시된 바와 같이, 상기 신호(305)를 상기 전도 임계치(404)와 관련된 레벨까지 빠르게 감소시킨다. 이는 상기 스위칭 장치(302)를 스위칭의 경계 상에 빠르게 위치시키며 종래의 구성들에 비하여 스위칭 지연을 감소시킨다.

상기 신호(305)가 상기 전도 임계치(404)와 관련된 레벨까지 상승된 후, 상기 전류 소스(372)는 상기 커패시터(306)를 계속하여 방전시키며, 이는 시간 T1" 후의 파형(410)에 도시된 바와 같이, 상대적으로 보다 느린 속도로 상기 신호(305)의 레벨을 상기 전도 임계치(404) 아래로 계속하여 감소시킨다. 상기 신호(305)가 상기 전도 임계치 아래로 감소함에 따라, 상기 스위칭 장치(302)가 턴 오프되고, 상기 출력 신호(324)가 상기 부하(14)에 의해 하이로 이끌어지게 된다.

도 5는 도 4a에 도시한 신호(305)의 라이징 에지(rising edge) 및 도 4b에 도시한 신호(305)의 폴링 에지(falling edge) 모두를 발생시킬 수 있는 전자 회로(500)의 실시예를 예시한다.

상기 전자 회로(500)는 상기 제어 신호(305)의 폴링 에지를 발생시키는 데 사용되기 위한 제1 기준 전압 신호(504) 및 상기 제어 신호(305)의 라이징 에지를 발생시키는 데 사용되기 위한 제2 기준 전압 신호(506)를 생성할 수 있는 전도 임계치 기준 회로(502)를 포함할 수 있다. 상기 제1 기준 전압 신호(504)는 도 3과 관련하여 상술한 상기 기준 전압 신호(323)와 동일하거나 유사할 수 있다. 상기 제2 기준 전압 신호(506)는 도 3b와 관련하여 전술한 상기 기준 전압 신호(323B)와 동일하거나 유사할 수 있다.

상기 전자 회로(500)는 스위치(510)를 통해 상기 제1 전압 기준 신호(504)에 선택적으로 연결되는 제1 커패시터(508) 및 스위치(514)를 통해 상기 제2 전압 기준 신호(506)에 선택적으로 연결되는 제2 커패시터(512)를 포함할 수 있다. 상기 커패시터(508) 및 상기 커패시터(512)는 또한 각기 스위치(516) 및 스위치(518)를 통해 상기 제어 단자(304)에 선택적으로 연결될 수 있다.

전류 소스(520)는 스위치(522)를 통해 상기 제어 단자(304)에 연결될 수 있다. 상기 전류 소스(520)는 도 3의 전류 소스(322)와 동일하거나 유사할 수 있다. 전류 싱크(current sink)(524)는 스위치(526)를 통해 상기 제어 단자(304)에 연결될 수 있다. 상기 전류 싱크는 도 3b의 전류 싱크(372)와 동일하거나 유사할 수 있다.

상기 제어 회로(314)는 제어 신호(528)를 발생시키도록 연결될 수 있다. 상기 제어 신호(528)는 상기 스위치(510), 상기 스위치(518) 및 상기 스위치(522)에 연결될 수 있다. 상기 제어 신호(528)는 상기 스위치들(528, 510, 518)을 열고 닫도록 동작할 수 있다.

상기 인버터(320)는 상기 제어 신호(528)를 수신하고 반전된 제어 신호(530)를 생성하도록 연결될 수 있다. 상기 반전된 제어 신호(530)는 상기 스위치(514), 상기 스위치(516) 및 상기 스위치(526)에 연결될 수 있다. 상기 반전된 제어 신호(530)는 상기 스위치들(514, 516, 526)을 열고 닫도록 동작할 수 있다.

동작 시에, 상기 제어 신호(528)가 발휘될 때, 상기 전자 회로는 상기 신호(305)의 라이징 에지를 발생시킬 수 있다. 상기 제어 신호(528)는 상기 스위치(518)를 닫을 수 있고, 상기 스위치(522)를 상기 커패시터(512)에 연결할 수 있으며, 상기 전압 소스(520)를 상기 제어 단자(304)에 연결할 수 있다. 상기 스위치(518)를 닫기 이전에, 상기 커패시터(512)가 상기 전압 기준 신호(506)에 의해 상기 스위칭 장치(302)의 전도 임계치와 관련된 레벨까지 충전되었을 수 있다. 상기 전압 기준 신호(506)는 상기 커패시터(512)를 상기 스위칭 장치(302)의 전도 임계치 보다 약간 낮은 레벨까지 충전시킬 수 있다. 이는 상기 커패시터(512)가 상기 제어 단자(304)에 연결될 때에 상기 스위칭 장치를 턴 온의 경계로 가져가게 할 수 있다.

상기 스위치(518)가 닫힐 때, 상기 커패시터(512)는 상기 제어 단자(304)에서의 전압을 제1 슬루 레이트(slew rate)로 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 빠르게 상승시킬 수 있다. 이후에, 상기 전류 소스(520)가 상기 커패시터(512)를 충전시킬 수 있으므로 상기 신호(305)가 상대적으로 보다 느린 속도로 상승되고, 상기 스위칭 장치가 전도되기 시작한다.

상기 제어 신호(528)는 또한 상기 커패시터(508)가 상기 전압 기준 신호(504)에 연결되도록 상기 스위치(510)를 닫을 수 있다. 상기 전압 기준 신호(504)는 상기 스위칭 장치(302)의 상기 전도 임계치와 관련된 전압을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 전압 기준 신호(504)가 상기 전도 임계치 보다 약간 높은 전압을 제공하므로, 상기 커패시터(508)가 상기 제어 단자(304)에 연결될 때에 상기 스위칭 장치(302)를 턴 오프의 경계로 가져갈 수 있다.

상기 제어 신호(528)가 발휘될 때, 상기 반전된 제어 신호(530)는 상기 커패시터(508)가 상기 제어 단자(304)로부터 연결 해제되도록 상기 스위치(516)를 열 수 있고, 상기 커패시터(512)가 상기 전압 기준 신호(506)로부터 연결 해제 되도록 상기 스위치(514)를 개방시킬 수 있으며, 상기 전류 소스(524)가 상기 제어 단자(304)로부터 연결 해제되도록 상기 스위치(526)를 열 수 있다.

상기 제어 신호(528)가 발휘되지 않을 때, 상기 전자 회로(500)는 상기 신호(305)의 폴링 에지를 발생시킬 수 있다. 발휘되지 않을 때, 상기 제어 신호(528)는 상기 커패시터(508)가 상기 전압 기준 신호(504)로부터 연결 해제되도록 상기 스위치(510)를 열 수 있고, 상기 커패시터(512)가 상기 제어 단자(304)로부터 연결 해제되도록 상기 스위치(518)를 열 수 있으며, 상기 전류 소스(520)가 상기 제어 단자(304)로부터 연결 해제되도록 상기 스위치(522)를 개방할 수 있다. 또한, 상기 반전된 제어 신호(530)는 상기 커패시터(508)가 상기 제어 단자(304)에 연결되도록 상기 스위치(516)를 닫을 수 있으며, 상기 전류 싱크(524)가 상기 제어 단자(304)에 연결되도록 상기 스위치(526)를 닫을 수 있고, 상기 커패시터(512)가 상기 전압 기준 신호(506)에 연결되도록 상기 스위치(514)를 닫을 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 커패시터(508)는 상기 스위칭 장치(302)의 상기 전도 임계치와 관련된(예를 들면, 약간 높)은 레벨까지 충전될 수 있다. 상기 스위치(516)가 닫힐 때, 상기 커패시터(508)는 상기 제어 단자(304)에 연결되며, 상기 신호(305)를 제1 슬루 레이트로 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 빠르게 상승시킬 수 있다. 이후에, 상기 전류 싱크(524)가 상기 커패시터(508)를 방전시킬 수 있으므로, 상기 신호(305)가 상대적으로 보다 느린 속도로 하강하고 상기 스위칭 장치(302)가 턴 오프된다.

이에 따라, 상기 제어 신호(528)가 발휘될 때, 상기 전자 회로(500)는 상기 신호(305)가 도 4a에 도시된 바와 같은 상기 신호(305)와 동일하거나 유사하게 상승되게 할 수 있다. 상기 제어 신호(528)가 발휘되지 않을 때, 상기 전자 회로(500)는 상기 신호(305)가 도 4b에 도시한 바와 같은 상기 신호(305)와 동일하거나 유사하게 하강되게 할 수 있다.

상술한 실시예들은 두 가지 슬루 레이트들을 갖는 파형들을 생성하는 것으로 설시되었다. 해당 기술 분야의 숙련자라면 본 발명의 다른 실시예들이 두 가지 이상의 슬루 레이트들을 갖는 파형들을 생성할 수 있는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 셋 또는 그 이상의 슬루 레이트들을 갖는 상승하거나 하강하는 파형이 스위칭 장치를 컨트롤하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 상기 파형이 상승하거나 하강하거나, 또는 하나의 기간으로부터 다음까지 다른 슬루 레이트들을 가지는 지에 따라 다른 슬루 레이트들을 갖는 상승하거나 하강하는 폴링 파형이 스위칭 장치를 컨트롤하는 데 사용될 수 있다.

도 6은 부하를 구동시키기 위한 프로세스(600)를 예시하는 흐름도이다. 블록 602에서, 상기 부하를 구동시키기 위한 스위칭 장치가 제공된다. 블록 604에서, 스위치 제어 신호(예를 들면, 도 3의 신호(305))가 리셋된다. 상기 제어 신호는 상기 신호를 전압 레일(voltage rail)로 이끌거나(예를 들면, 스위치(374)에 의해 상기 신호를 도 3b의 전압 소스(376)로 이끌어) 접지(예를 들면, 도 3a의 스위치(316)에 의해)시켜 리셋될 수 있다. 블록 606에서, 상기 프로세스(600)는 상기 스위칭 장치에서의 전도 상태의 변화를 요구하였는지를 결정한다. 상기 제어 회로(즉, 제어 회로(314))는 상기 신호(316)를 발휘하거나 발휘하지 않음에 의해 상기 전도 상태에서의 변화를 요구할 수 있다. 상기 전도 상태에 변화가 요구될 경우, 블록 608에서 상기 프로세스(600)는 스위치 제어 신호(즉, 상기 신호(305))의 레벨을 제1 슬루 레이트로 상기 스위칭 장치의 전도 임계치와 관련된 레벨까지 상승시킬 수 있다(예를 들면, 도 4a 및 도 4b의 시간들 T0 및 T1' 또는 T0 및 T1" 사이 참조). 일 실시예에서, 상기 프로세스(600)가 자기 센서 회로에 의해 구현될 경우, 예를 들면, 상기 센서가 자성 타겟을 검출할 때에 상기 제어 상태의 변화가 요구될 수 있다.

상기 프로세스(600)는 이후에 블록 610에서 상기 제어 신호의 레벨을 제2 슬루 레이트로 제2 레벨까지 상승시킬 수 있다(예를 들면, 도 4a 및 도 4b의 시간 T1 이후 또는 시간 T1" 이후 참조). 블록 612에서, 상기 프로세스는 상기 스위칭 장치의 전도 상태에서의 변화가 상기 제어 회로에 의해 요구되는 지를 확인하도록 점검할 수 있다. 상기 스위치 전도 상태의 변화가 다시 요구될 경우, 상기 프로세스는 블록 604로 다시 진행된다. 일 실시예에서, 상기 프로세스(600)가 자기 센서 회로에 의해 구현될 경우, 예를 들면, 상기 센서가 자성 타겟을 검출할 때에 상기 제어 상태의 변화가 요구될 수 있다.

비록 도 3, 도 3a 및 도 3b에 n-채널 FET로서 스위칭 장치가 도시되고 상기 부하가 풀-업 회로로서 기재되었지만, 본 발명을 활용할 수 있는 선택적인 실시예들도 본 발명의 범주 내에 속할 수 있다. 예를 들면, 상기 n-채널 FET가 p-채널 FET로 대체될 수 있고, 상기 풀-업 부하 회로가 풀-다운(pull-down) 부하 회로로 대체될 수 있다. 실시예들에서, 하나 또는 그 이상의 인덕터(inductor)들이 상기 커패시터(306)(도 3, 도 3a 및 도 3b 참조) 또는 상기 커패시터들(508, 512)(도 5 참조) 대신에 혹은 이들과 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 인덕터들은 레지스터에 걸치는 전류를 제공하도록 충전될 수 있다. 상기 레지스터에 걸치는 결과 전압이 전술한 바와 같이 상기 스위칭 장치들을 컨트롤하도록 이용될 수 있다. 다른 실시예들에서, RLC 네트워크들 및 LC 결합들이 상술한 바와 같이 상기 스위칭 장치들을 제어하도록 사용될 수 있다.

또한, 여기에 설시된 실시예들이 상기 신호(305)를 형성하는 데 상기 커패시터(306) 및 전류 소스를 사용하지만, 다른 방법들도 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 신호(305)는 신호 발생기 또는 전술한 바와 같은 제1 및 제2 슬루 레이트들을 갖는 상승하거나 하강하는 신호들을 생성할 수 있는 다른 회로들에 의해 발생될 수 있다.

전술한 신호들은 본 발명에 활용될 수 있는 신호들의 예들이다. 예를 들면, 특정한 신호가 전압 신호로 말할 수 있는 것으로 기재되는 경우, 상기 신호는, 다양한 실시예들에서, 임의의 형태의 적절한 신호로 대체될 수 있다. 적절한 신호들은 아날로그 신호들, 디지털 신호들, 로직 신호들, 전압 신호들, 전류 신호들, 전송 신호들 등을 포함할 수 있다.

동작 시에, 본 발명은 방출된 전기 방사들을 감소시키고 부하를 구동시키는 동안에 스위칭 지연들을 감소시키도록 이용될 수 있다.

이상, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 이들 개념들을 포괄하는 다른 실시예들도 이용될 수 있는 점이 명백할 것이다. 여기서 본 발명에 포함되는 실시예들은 개시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구 범위의 사상과 범주에 의해 한정된다. 여기에 언급되는 모든 공개 문헌들 및 참조 문헌들은 개시 사항들이 명백하게 여기에 참조로 포함된다.

Claims

부하(load)를 구동시키기 위한 스위칭 장치를 포함하고, 상기 스위칭 장치는 제어 단자 및 상기 제어 단자에 연결되는 제어 신호에 의해 교차될 때에 상기 스위칭 장치가 전도되게 하는 전도 임계치(conduction threshold)를 가지며;
상기 제어 신호를 발생시키기 위한 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 신호는 상기 제어 신호가 상기 전도 임계치와 교차되기 이전에 제1 슬루 레이트(slew rate) 및 상기 제어 신호가 상기 전도 임계치와 교차된 후에 제2 슬루 레이트를 가지고, 상기 제1 슬루 레이트는 상기 제2 슬루 레이트보다 빠르며,
상기 스위칭 장치의 제어 단자에 선택적으로 연결되는 에너지 저장 장치를 포함하고;
상기 에너지 저장 장치를 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 충전하도록 상기 에너지 저장 장치에 선택적으로 연결되는 전도 임계치 기준 회로를 포함하며,
상기 제어 신호가 상기 전도 임계치를 초과한 후에 상기 제어 신호를 상기 전도 임계치 레벨을 넘어 느린 상기 제2 슬루 레이트로 증가시키기 위한 충전 회로(charging circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 장치는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제어 단자는 상기 트랜지스터의 게이트 또는 베이스 노드(base node)인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전도 임계치는 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치는 커패시터인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치는 인덕터인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전도 임계치 기준 회로는 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 바이어스되도록 구성되는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제어 신호에 반응하는 제어 단자를 갖는 출력 트랜지스터를 위한 드라이버 회로에 있어서,
바이어스 회로(bias circuit)가 상기 제어 단자에 연결될 때에 제1 속도로 상기 제어 신호를 상기 출력 트랜지스터의 전도 레벨과 관련된 레벨까지 증가시키도록 상기 제어 단자에 선택적으로 연결되는 에너지 저장 장치, 그리고 상기 에너지 저장 장치를 상기 전도 레벨과 관련된 레벨까지 충전하도록 상기 에너지 저장 장치에 선택적으로 연결되는 전도 임계치 기준 회로를 구비하는 상기 바이어스 회로; 및
상기 바이어스 회로가 상기 제어 단자로부터 연결 해제될 때에 보다 느린 제2 속도로 상기 전도 레벨을 넘어 상기 제어 신호를 증가시키기 위한 충전 회로(charging circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 트랜지스터 드라이버 회로.
제 9 항에 있어서, 상기 바이어스 회로는 상기 출력 트랜지스터와 동일한 유형의 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 트랜지스터 드라이버 회로.
부하를 구동시키기 위한 스위칭 장치를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 스위칭 장치는 제어 단자를 가지고, 상기 제어 단자에 연결되는 제어 신호에 의해 교차될 때에 상기 스위칭 장치가 전도되게 하는 전도 임계치를 가지며;
에너지 저장 장치를 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 충전시키는 전도 임계치 기준 회로에 상기 에너지 저장 장치를 연결하여 상기 에너지 저장 장치를 충전시키는 단계를 포함하며;
상기 에너지 저장 장치를 상기 제어 단자에 연결하여 상기 제어 신호의 레벨을 제1 슬루 레이트로 제1 레벨로부터 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 상승시키는 단계를 포함하고;
상기 제어 신호의 레벨을 제2 슬루 레이트로 상기 전도 임계치로부터 제2 레벨까지 상승시키는 단계를 포함하며, 상기 제1 슬루 레이트는 상기 제2 슬루 레이트보다 빠른 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 스위칭 장치를 제공하는 단계는 트랜지스터를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 트랜지스터를 제공하는 단계는 전계 효과 트랜지스터를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 제어 단자는 상기 트랜지스터의 게이트 또는 베이스 노드인 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 전도 임계치, 상기 제1 레벨, 상기 제2 레벨 또는 이들의 결합은 전압 레벨들인 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치는 커패시터인 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치는 인덕터인 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 제어 신호의 레벨을 상기 전도 임계치로부터 상기 제2 레벨까지 상승시키는 단계는 상기 에너지 저장 장치가 상기 스위칭 장치의 제어 단자에 연결되었으면 상기 에너지 저장 장치를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치를 충전시키는 단계는 상기 에너지 저장 장치를 상기 전도 임계치와 관련된 레벨까지 바이어스된 트랜지스터에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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