KR102025174B1 - 고전압 스위칭 회로 및 초음파 프로브 - Google Patents

고전압 스위칭 회로 및 초음파 프로브 Download PDF

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Abstract

고전압 스위칭 회로는 하나 이상의 전류원과 연결된 하나 이상의 메인 스위칭 소자와, 하나 이상의 전류원으로부터 전류를 공급받아 각 메인 스위칭 소자의 단자 전위차를 미리 정해진 범위 이내로 제어하는 제어 회로부를 포함한다.

Description

고전압 스위칭 회로 및 초음파 프로브{VOLTAGE SWITCHING CIRCUIT AND ULTRASOUND PROBE}
본 발명은 고전압 스위칭 회로 및 초음파 프로브에 관한 것이다.
고전압 스위칭 회로는 고전압 레벨의 신호를 차단하여 회로에 공급함으로써 회로의 손상을 방지한다.
일반적으로 반도체 스위치 소자, 커패시터, 인덕터 등으로 구성된 기기는 입력 전압이 각 소자의 입력 전압 허용범위 이상으로 증가하는 경우 각 소자들의 전압 스트레스가 증가되어 고장의 원인이 되고 있다. 따라서 여러 전압이 사용되는 반도체 집적회로에서 신호의 송수신시에 고전압 소자로 구성되어 있는 회로의 출력되는 고전압 신호가 저전압 소자로 구성되어 있는 회로에 인가되는 것을 차단하고 저전압 소자로 구성되어 있는 회로의 저전압 출력 신호를 송수신하기 위하여 고전압 스위칭 회로가 반드시 필요하다.
일 예로서, 2차원 또는 3차원 초음파 진단 장치의 초음파 송수신 회로는 초음파 트랜스듀서의 바로 아래에 집적되거나 초음파 트랜스듀서와 케이블로 연결되어 있는데, 고전압 송신회로에서 트랜스듀서로 인가되는 고전압 신호로부터 저전압 수신회로를 보호하고 트랜스듀서에서 출력되는 신호를 저전압 수신 회로에 전달해야 하므로, 고전압 스위칭 회로를 필요로 한다.
단자 전위차가 제어되는 고전압 스위칭 회로 및 초음파 프로브를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로는, 하나 이상의 전류원과 연결된 하나 이상의 메인 스위칭 소자, 및 하나 이상의 전류원으로부터 전류를 공급받아 각 메인 스위칭 소자의 단자 전위차를 미리 정해진 범위 이내로 제어하는 제어 회로부를 포함한다.
또한, 일 실시 예에 따른 제어 회로부는 두 개의 저전압 스위칭 소자 및 한 개의 고전압 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 제 1 메인 스위칭 소자는 제 1 전류원, 및 고전압 스위칭 회로의 제 1 입출력 단자에 연결되고, 제 2 메인 스위칭 소자는 제 1 전류원, 및 고전압 스위칭 회로의 제 2 입출력 단자에 연결될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 제 1 저전압 스위칭 소자는 제 1 전류원에 의해 제어되고, 제 2 저전압 스위칭 소자는 제 2 전류원에 의해 제어될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 제 1 저전압 스위칭 소자는 PMOS 트랜지스터이고, 제 2 저전압 스위칭 소자, 고전압 스위칭 소자, 제 1 메인 스위칭 소자, 및 제 2 메인 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터일 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 단자 전위차는 메인 스위칭 소자의 게이트 단자 및 소스 단자 사이의 전위차이고, 제 1 전류원은 메인 스위칭 소자의 게이트 단자를 충전 또는 방전 시키고, 제어 회로부를 제어하고, 제 2 전류원은 제어 회로부를 제어할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로는 하나 이상의 전류원을 제어하는 제어 신호 발생 회로부를 더 포함할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 제어 신호 발생 회로부는 하나 이상의 레벨 시프터를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 각 레벨 시프터는 하나 이상의 고전압 스위칭 소자 및 인버터를 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따른 트랜스듀서, 및 기준 전위보다 큰 신호를 차단하여 트랜스듀서로 공급되는 신호를 제어하는 고전압 스위칭 회로를 포함하되, 고전압 스위칭 회로는 하나 이상의 전류원과 연결된 하나 이상의 메인 스위칭 소자, 및 하나 이상의 전류원으로부터 전류를 공급받아 각 메인 스위칭 소자의 단자 전위차를 소정의 범위 이내로 제어하는 제어 회로부를 포함한다.
또한, 다른 실시 예에 따른 제어 회로부는 두 개의 저전압 스위칭 소자 및 한 개의 고전압 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따른 제 1 메인 스위칭 소자는 제 1 전류원, 및 고전압 스위칭 회로의 제 1 입출력 단자에 연결되고, 제 2 메인 스위칭 소자는 제 1 전류원, 및 고전압 스위칭 회로의 제 2 입출력 단자에 연결할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따른 제 1 저전압 스위칭 소자는 제 1 전류원에 의해 제어되고, 제 2 저전압 스위칭 소자는 제 2 전류원에 의해 제어될 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따른 제 1 저전압 스위칭 소자는 PMOS 트랜지스터이고, 제 2 저전압 스위칭 소자, 고전압 스위칭 소자, 제 1 메인 스위칭 소자, 및 제 2 메인 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터일 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따른 단자 전위차는 메인 스위칭 소자의 게이트 단자 및 소스 단자 사이의 전위차이고, 제 1 전류원은 메인 스위칭 소자의 게이트 단자를 충전 또는 방전 시키고, 제어 회로부를 제어하고, 제 2 전류원은 제어 회로부를 제어할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로는 하나 이상의 전류원을 제어하는 제어 신호 발생 회로부를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따른 제어 신호 발생 회로부는 하나 이상의 레벨 시프터를 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따른 각 레벨 시프터는 하나 이상의 고전압 스위칭 소자 및 인버터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로 및 초음파 프로브는, 제어 회로부를 통해 메인 스위칭 소자의 단자 전위차를 제어함으로써 소자의 허용범위를 벗어나는 전압을 차단할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 다른 고전압 스위칭 회로 및 초음파 프로브는, 제어 회로부를 통해 메인 스위칭 소자의 단자 전위차를 제어함으로써 전류원 및 제어 신호를 다른 고전압 스위칭 회로와 공유할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로의 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로의 회로도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 제어 회로부를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 제어 신호 발생 회로부에 대한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로의 시간에 대한 전위 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)를 턴온 상태에서 턴오프하는 경우 고전압 스위칭 회로의 제어 방법에 관한 순서도이다.
도 7은 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)를 턴오프 상태에서 턴온하는 경우 고전압 스위칭 회로의 제어 방법에 관한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브를 구비하는 초음파 진단장치를 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 초음파 진단장치의 프로브를 나타낸 블록구성도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
본원 명세서 전체에서, "스위칭 소자"는 전기 전자 기기에서 전류를 연결해 주거나 차단해 주는 배선 소자를 의미한다. 이러한 스위칭 소자는, 제어 신호에 따라 전류를 연결하는 트랜지스터를 포함하고, 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT), 및 전계효과 트랜지스터(FET)를 포함하나 반드시 이에 한정되지는 아니한다.
다만, 스위칭 소자가 예를 들어 전계효과 트랜지스터(FET)로서 동작하는 경우, 스위칭 소자가 게이트 단자, 드레인 단자, 소스 단자를 포함하고, 입력된 신호에 따라 드레인 단자가 소스 단자로서 기능할 수 있고, 소스 단자가 드레인 단자로 기능할 수 있음은 자명한 사항이다.
또한, 스위칭 소자는 동작하는 전압에 따라, 저전압에서 동작하는 저전압 스위칭 소자(LN)와 고전압에서 동작하는 고전압 스위칭 소자(HN)로 구분될 수 있다. 특히, 고전압 스위칭 소자(HN)는 드레인 단자에 고전압을 인가해도 견딜 수 있는 스위칭 소자로서 통상적으로 각종 전력용 소자에서 사용되고 있다.
이러한 고전압 스위칭 소자들로는 DMOSFET(Double-diffused MOSFET), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT), EDMOSFET(Extended Drain MOSFET) 및 LDMOSFET(Lateral Double-diffused MOSFET) 등이 있으나 반드시 이에 한정되지는 아니한다.
또한, 본원 명세서 전체에서 "턴온"이라 함은, 스위칭 소자를 비전도 상태에서 전도 상태로 변화시키는 것을 의미한다. 특히 스위칭 소자에 전류가 흐르도록 게이트에 신호를 공급하는 것을 의미한다. 반면, "턴오프"라 함은, 스위칭 소자를 전도 상태에서 비전도 상태로 변화시키는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에서 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여할 것이다. 또한, 이후부터는 고전압을 차단하는 회로를 예를 들어 본 발명을 설명할 것이나, 본 발명이 특별히 고전압을 차단하는 회로에만 적용되는 것이 아니며, 일반적인 전압 차단 회로, 전압 차단 스위치 등에 모두 적용 가능함은 자명할 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로의 블록도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로의 회로도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로(1)는 제 1 입출력 단자(HV) 및 제 2 입출력 단자(LV) 사이에 직렬 연결되어 제어 신호에 따라 턴온 또는 턴오프된다. 이하, 제 1 입출력 단자(HV)가 입력 단자로서, 제 2 입출력 단자(LV)가 출력 단자로서 기술되나, 반드시 이에 한정되지 아니하고, 제 1 입출력 단자 및 제 2 입출력 단자는 양 방향(bi-directional) 단자로서 제 2 입출력 단자가 입력 단자, 제 1 입출력 단자가 출력 단자로 구현될 수 있다.
고전압 스위칭 회로(1)는, 하나 이상의 메인 스위칭 소자(HN1, HN2; 10), 및 제어 회로부(20)를 포함하고, 하나 이상의 전류원(I1, I2; 30)을 더 포함할 수 있다. 다만, 하나 이상의 전류원(I1, I2; 30)은 외부 전류원일 수 있고, 별도의 전원 공급 회로 또는 전원 공급 장치로 구현된 것일 수 있다. 이하 각 구성요소의 동작에 관하여 상세히 설명한다.
우선, 하나 이상의 메인 스위칭 소자(HN1, HN2; 10)는 하나 이상의 전류원(I1, I2; 30)에 연결되고, 바람직하게는 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 메인 스위칭 소자(HN1) 및 제 2 메인 스위칭 소자(HN2)는 제 1 전류원(I1)의 신호에 반응하여 턴온 또는 턴오프되고, 턴온 또는 턴오프 동작은 제 1 전류원(I1)이 제 1 메인 스위칭 소자(HN1) 및 제 2 스위칭 소자(NH2)의 게이트 단자를 충전 또는 방전 시킴으로써 수행된다.
또한, 제 1 메인 스위칭 소자(HN1)는 제 1 입출력 단자(HV) 및 단자(ns) 사이에 직렬 연결되고, 제 1 전류원(I1)의 턴온 신호에 반응하여 전류나 전압을 전송한다.
한편, 제 1 메인 스위칭 소자(HN1)가 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 제 1 전류원(I1), 드레인 단자는 제 1 입출력 단자(HV), 소스 단자는 제 2 메인 스위칭 소자(HN2)의 소스 단자와 연결될 수 있다.
또한, 제 2 메인 스위칭 소자(HN2)는 제 2 입출력 단자(LV) 및 단자(ns) 사이에 직렬 연결되고, 제 1 전류원(I2)의 턴온 신호에 반응하여 전류나 전압을 전송한다.
한편, 제 2 메인 스위칭 소자(HN2)가 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 제 1 전류원(I1), 드레인 단자는 제 2 입출력 단자(LV), 소스 단자는 제 1 메인 스위칭 소자(HN1)의 소스 단자와 연결될 수 있다.
이어서, 제어 회로부는 제 1 메인 스위칭 소자(HN1) 및 제 2 메인 스위칭 소자(HN2)의 게이트 단자 및 소스 단자 전압 차를 소정의 범위(예를 들어, 0V 이상 1.8V 이하) 이내로 제어함으로써, 제 1 메인 스위칭 소자(HN1) 및 제 2 메인 스위칭 소자(HN2)를 턴온 또는 턴오프 시킨다.
구체적으로, 제어 회로부는 제 2 전류원(I2)의 신호에 반응하여 턴온 또는 턴오프되고, 제 1 전류원(I1) 및 단자(ns) 사이에 직렬 연결된다.
예를 들어, 메인 스위칭 소자(HN1, HN2; 10)의 게이트 단자 및 소스 단자 전위차의 최대 허용범위가 1.8V인 경우, 메인 스위칭 소자(HN1, HN2; 10)를 턴온 또는 턴오프하기 위해 게이트 단자 및 소스 단자 전위차를 0V 이상 1.8V이하로 제어해야 한다.
이때, 메인 스위칭 소자(HN1, HN2; 10)의 소스 전위는 회로에서 허용되는 최소 전위(예를 들어, -25V) 이상 제어 회로부가 포함하는 저전압 스위칭 소자의 최대 동작 전위(예를 들어, 0V) 이하의 범위를 벗어날 수 없는데, 이로 인하여 게이트 단자의 동작 전위는 게이트 단자 및 소스 단자의 전위차가 0V 이상 1.8V 이하로 제한되는 범위 이내에서, -25V 이상 1.8V 이하로 제어되어야 한다.
즉, 제어 회로부는 메인 스위칭 소자(HN1, HN2; 10)의 게이트 단자 및 소스 단자의 전위차가 일정한 범위 이내(0V 이상 1.8V 이하)에서 유지되도록 메인 스위칭 소자(HN1, HN2; 10)의 게이트 단자의 전위, 및 소스 단자의 전위를 제어한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 제어 회로부를 상세히 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 따르면, 제어 회로부는 두 개의 저전압 스위칭 소자(LP1, LN1) 및 한 개의 고전압 스위칭 소자(HN3)를 포함할 수 있다.
저전압 스위칭 소자(LP1)는 단자(EN1) 및 단자 (EN2)의 신호에 의해 턴온 또는 턴오프되고, 단자(EN1) 및 단자(EN2) 사이에 직렬 연결된다. 저전압 스위칭 소자(LP1)는 바람직하게는 저전압 PMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있다. 또한, 단자(EN1)은 제 1 전류원(I1)과 연결될 수 있고, 단자(EN2)는 제 2 전류원(I2)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 저전압 스위칭 소자(LP1)가 저전압 PMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 단자(EN1)에 연결되고, 드레인 단자는 단자(EN2)에 연결되고, 소스 단자는 단자(EN1)에 연결될 수 있다.
저전압 스위칭 소자(LN1)는 단자(EN1) 및 단자(EN2)의 신호에 의해 턴온 또는 턴오프되고, 단자(EN2) 및 단자(ns) 사이에 직렬 연결된다. 저전압 스위칭 소자(LN1)는 바람직하게는 저전압 NMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있다.
예를 들어, 저전압 스위칭 소자(LN1)가 저전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 단자(EN2)에 연결되고, 드레인 단자는 단자(EN1)에 연결되고, 소스 단자는 단자(ns)에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(HN3)는 후술할 단자(EN3)의 신호에 의해 턴온 또는 턴오프되고, 단자(ns) 및 제 1 전압원 단자(Vss1) 사이에 직렬 연결된다. 제 1 전압원 단자(Vss1)는 바람직하게는 회로에서 허용되는 최소 전위(예를 들어, -25V)를 회로에 공급할 수 있고, 고전압 스위칭 소자(HN3)는 바람직하게는 고전압 NMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(HN3)가 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 단자(EN3)에 연결되고, 드레인 단자는 단자(ns)에 연결되고, 소스 단자는 제 1 전압원 단자(Vss1)에 연결될 수 있다.
한편, 단자(EN1)에서 공급되는 신호, 단자(EN2)에서 공급되는 신호는, 각각 제 1 전류원(I1)에서 공급된 전류, 및 제 2 전류원(I2)에서 공급된 전류일 수 있다. 단자(EN1)에서 공급되는 신호는 저전압 스위칭 소자(LP1), 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)의 턴온 또는 턴오프를 제어하고, 단자(EN2)에서 공급되는 신호는 저전압 스위칭 소자(LN1)의 턴온 또는 턴오프를 제어하고, 단자(EN3)에서 공급되는 신호는 고전압 스위칭 소자(HN3)의 턴온 또는 턴오프를 제어한다. 고전압 스위칭 회로의 제어 방법에 대해서는 도 5 내지 도 7과 관련하여 후술한다.
이와 같이 구현된 고전압 스위칭 회로는 두 개의 저전압 스위칭 소자(LP1, LN1) 및 한 개의 고전압 스위칭 소자(HN3)를 이용하여 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)의 전위차의 범위가 최대 허용 범위를 초과하지 않도록 제어할 수 있고, 두 개의 저전압 스위칭 소자(LP1, LN1) 및 한 개의 고전압 스위칭 소자(HN3)를 이용함으로써 작은 면적으로 고전압 스위칭 소자의 동작 범위가 아닌 제 1 입출력 단자(HV)의 전위(예를 들어, -25V 미만 또는 25V 초과의 전위)를 차단할 수 있다.
한편, 단자(EN1, EN2, EN3)는 신호를 별도의 제어 신호 발생 회로부를 통해 공급받는 것도 가능한데, 도 4는 일 실시 예에 따른 제어 신호 발생 회로부에 대한 도면이다.
도 4에 따르면, 제어 신호 발생 회로부는 하나 이상의 레벨 시프터(LS1, LS2) 및 하나 이상의 고전압 스위칭 소자(HN4, HN5)로 구현될 수 있다. 바람직하게는, 제어 신호 발생 회로부는 두 개의 레벨 시프터(LS1, LS2) 및 두 개의 고전압 스위칭 소자(HN4, HN5)로 구현될 수 있다.
레벨 시프터(LS1, LS2)는 입력 전위를 다른 전위로 시프트(shift)하여 출력하고, 시프터 제어 신호(ON1, ON2)에 의해 제어된다. 이때, 시프트는 전위를 다른 전위로 시프트 하는 것뿐만 아니라, 전위를 반전(inverting)하는 것을 포함할 수 있다.
제 1 레벨 시프터(LS1)는 제 1 시프터 제어 신호(ON1)를 시프트하여 단자(EN3)에 제어 신호를 공급할 수 있고, 제 2 시프터 제어 신호(ON2)는 고전압 스위칭 소자(HN4)를 충전 또는 방전시킴으로써 턴온 또는 턴오프를 제어한다. 고전압 스위칭 소자(HN4) 및 제 5 고전압 스위칭 소자(HN5)는 바람직하게는 고전압 PMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있다.
제 1 레벨 시프터(LS1)는 제 2 전압원 단자(Vss2) 및 제 1 전압원 단자(Vss1)로부터 전원을 공급 받고, 고전압 스위칭 소자(HN4)와 직렬 연결되어 제 2 시프터 제어 신호(ON2)에 따라 턴온 또는 턴오프되고, 단자(EN1)에 전류를 공급할 수 있다. 이때, 단자(EN1)는 제 1 전압원 단자(Vss1)의 전위(예를 들어, -25V) 이상 제 2 전압원 단자(Vss2)의 전위(예를 들어, -1.8V) 이하의 전위를 가질 수 있다. 한편, 제 2 전압원 단자(Vss2)는 고전압 스위칭 소자(HN1, HN2)의 게이트 단자 및 소스 단자 사이의 최대 전위차(예를 들어, 1.8V)와 동일한 전위를 회로에 공급할 수 있다.
또한, 제 1 레벨 시프터(LS1)는 여섯 개의 고전압 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6), 및 하나의 인버터(IN1)로 구현될 수 있다. 이하 각 구성요소에 대하여 설명한다.
고전압 스위칭 소자(Q1)는 바람직하게는 고전압 PMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 제 2 전압원 단자(Vss2) 및 고전압 스위칭 소자(Q2) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q1)는 제 1 시프터 제어 신호(ON1)에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q1)가 고전압 PMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 제 1 시프터 제어 신호(ON1)의 출력 단자에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q2)의 드레인 단자, 소스 단자는 제 2 전압원 단자(Vss2)에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q2)는 바람직하게는 고전압 NMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 고전압 스위칭 소자(Q1) 및 단자(n1) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q2)는 참조 신호(Vref1)에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q2)가 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 고전압 스위칭 소자(Q5)의 게이트 단자에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q1)의 드레인 단자, 소스 단자(n1)는 고전압 스위칭 소자(Q4)의 게이트 단자에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q3)는 바람직하게는 고전압 NMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 단자(n1) 및 제 1 전압원 단자(Vss1) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q3)는 단자(n2)의 제어 신호에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q3)가 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 단자(n2)에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q4)의 게이트 단자, 소스 단자는 제 1 전압원 단자(Vss1)에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q4)는 바람직하게는 고전압 NMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 제 1 전압원 단자(Vss1) 및 단자(n2) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q4)는 단자(n1)의 제어 신호에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 단자(n2)는 단자(EN3)일 수 있고, 단자(EN3)는 전술한 바와 같이 고전압 스위칭 소자(HN3)를 충전 또는 방전하여 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q4)가 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 단자(n1)에 연결되고, 드레인 단자(n2)는 고전압 스위칭 소자(Q3)의 게이트 단자, 소스 단자는 제 1 전압원 단자(Vss1)에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q5)는 바람직하게는 고전압 NMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 단자(n2) 및 고전압 스위칭 소자(Q6) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q5)는 참조 신호(Vref1)에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q5)가 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 고전압 스위칭 단자(Q2)의 게이트 단자에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q6)의 드레인 단자, 소스 단자는 고전압 스위칭 소자(Q4)의 드레인 단자(n2)에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q6)는 바람직하게는 고전압 PMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 고전압 스위칭 소자(Q5) 및 제 2 전압원 단자(Vss2) 사이에 직렬 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q6)는 인버터(IN1)의 출력 신호에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q6)가 고전압 PMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 인버터(IN1)의 출력단에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q5)의 드레인 단자, 소스 단자는 제 2 전압원 단자(Vss2)에 연결될 수 있다.
인버터(IN1)는 제 1 시프터 제어 신호(ON1)를 입력으로 하여 고전압 스위칭 소자(Q6)의 게이트 단자에 신호를 출력하고, 고전압 스위칭 소자(Q6)의 턴온 또는 턴오프를 제어할 수 있다. 또한, 인버터(IN1)는 제 2 전압원 단자(Vss2)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
한편, 제 2 레벨 시프터(LS2)는 제 1 전압원 단자(Vss1) 및 제 3 전압원 단자(Vss3)로부터 전원을 공급 받고, 고전압 스위칭 소자(HN5)와 직렬 연결되어 단자(n4)의 신호에 따라 턴온 또는 턴오프되고, 단자(EN2)에 전류를 공급할 수 있다. 이때, 단자(EN2)는 제 1 전압원 단자(Vss1)의 전위(예를 들어, -25V) 이상 제 3 전압원 단자(Vss3)의 전위(예를 들어, 0V) 이하의 전위를 가질 수 있다. 한편, 제 3 전압원 단자(Vss3)는 저전압 스위칭 소자의 최대 동작 전위(예를 들어, 0V)와 동일한 전압을 공급할 수 있다.
또한, 제 2 레벨 시프터(LS2)는 여섯 개의 고전압 스위칭 소자(Q7, Q8, Q9, Q10, Q11, Q12), 및 하나의 인버터(IN2)로 구현될 수 있다. 이하, 각 구성요소에 대하여 설명한다.
고전압 스위칭 소자(Q7)는 바람직하게는 고전압 NMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 제 1 전압원 단자(Vss1) 및 고전압 스위칭 소자(Q8) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q7)는 단자(n2)의 제어 신호에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 이때, 단자(n2)는 단자(EN3)일 수 있고, 단자(EN3)는 전술한 바와 같이 고전압 스위칭 소자(HN3)를 충전 또는 방전하여 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q7)가 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 고전압 스위칭 소자(Q4)의 드레인 단자(n2)에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q8)의 드레인 단자, 소스 단자는 제 1 전압원 단자(Vss1)에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q8)는 바람직하게는 고전압 PMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 고전압 스위칭 소자(Q7) 및 단자(n3) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q8)는 참조 신호(Vref2)에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q8)가 고전압 PMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 고전압 스위칭 소자(Q11)의 게이트 단자에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q7)의 드레인 단자, 소스 단자는 고전압 스위칭 소자(Q9)의 드레인 단자에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q9)는 바람직하게는 고전압 PMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 단자(n3) 및 제 3 전압원 단자(Vss3) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q9)는 단자(n4)의 제어 신호에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q9)가 고전압 PMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 고전압 스위칭 소자(HN5)의 게이트 단자(n4)에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q8)의 소스 단자, 소스 단자는 제 3 전압원 단자(Vss3)에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q10)는 바람직하게는 고전압 PMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 제 3 전압원 단자(Vss3) 및 단자(n4) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q10)는 단자(n3)의 제어 신호에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q10)가 고전압 PMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 고전압 스위칭 소자(Q9)의 드레인 단자(n3)에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q11)의 소스 단자, 소스 단자는 제 3 전압원 단자(Vss3)에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q11)는 바람직하게는 고전압 PMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 단자(n4) 및 고전압 스위칭 소자(Q12) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q11)는 참조 신호(Vref2)에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 이때, 참조 신호(Vef2)는 인버터(IN2)의 전압원(power supply)이 될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q11)가 고전압 PMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 고전압 스위칭 소자(Q8)의 게이트 단자에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q12)의 드레인 단자, 소스 단자(n4)는 고전압 스위칭 소자(HN5)의 게이트 단자에 연결될 수 있다.
고전압 스위칭 소자(Q12)는 바람직하게는 고전압 NMOS 트랜지스터로써 구현될 수 있고, 고전압 스위칭 소자(Q11) 및 제 1 전압원 단자(Vss1) 사이에 직렬 연결될 수 있다. 또한, 고전압 스위칭 소자(Q12)는 인버터(IN2)의 출력 신호에 따라 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
예를 들어, 고전압 스위칭 소자(Q12)가 고전압 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 게이트 단자는 인버터(IN2)의 출력단에 연결되고, 드레인 단자는 고전압 스위칭 소자(Q111)의 드레인 단자, 소스 단자(n4)는 제 1 전압원 단자(Vss1)에 연결될 수 있다.
인버터(IN2)는 단자(n3)의 신호를 입력으로 하여 고전압 스위칭 소자(Q12)의 게이트 단자에 신호를 출력하고, 고전압 스위칭 소자(Q12)의 턴온 또는 턴오프를 제어할 수 있다. 또한, 인버터(IN2)는 고전압 스위칭 소자(Q8, Q11)의 게이트 단자로부터 전원(Vref2)을 공급받을 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로의 시간에 대한 전위 변화를 나타낸 그래프이고, 도 6은 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)를 턴온 상태에서 턴오프하는 경우 고전압 스위칭 회로의 제어 방법에 관한 순서도이고, 도 7은 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)를 턴오프 상태에서 턴온하는 경우 고전압 스위칭 회로의 제어 방법에 관한 순서도이다.
도 5 및 도 6에 따르면, 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)를 턴온 상태에서 턴오프하기 위하여 제 1 시프터 제어 신호(ON1) 및 제 2 시프터 제어 신호(ON2)가 공급(예를 들어, 1.8V 상태에서 0V 신호가 공급)되면 고전압 스위칭 소자(HN4, HN5)가 턴오프되고(S1100), 단자(EN3)는 제 1 레벨 시프터(LS1)에 의해 제 1 시프터 제어 신호(ON1; 예를 들어, 0V)에서 시프트된 전위(예를 들어, -23.2V)를 갖는다.
이어서, 단자(EN3; 예를 들어, -23V)와 제 1 전압원 단자(Vss1; 예를 들어, -25V)의 전위차(예를 들어, 1.8V)에 의해 고전압 스위칭 소자(HN3)가 턴온된다(S1200). 고전압 스위칭 소자(HN3)가 턴온됨에 따라 단자(ns)는 제 1 전압원 단자(Vss1)의 전위(예를 들어, -25V)로 방전되고, 단자(ns)의 방전에 의해 저전압 스위칭 소자(LN1)는 턴온된다(S1300).
이때, 저전압 스위칭 소자(LN1)가 턴온됨에 따라 저전압 스위칭 소자(LP1)의 게이트 단자(EN1)가 제 1 전압원 단자(Vss1)의 전위(예를 들어, -25V)로 방전되고, 저전압 스위칭 소자(LP1)가 턴온된다(S1400).
저전압 스위칭 소자(LP1)이 턴온됨에 따라 저전압 스위칭 소자의 게이트 단자(EP2)가 제 1 전압원 단자(Vss1)의 전위(예를 들어, -25V)로 방전된다.
이에 따라, 메인 스위칭 소자(HN1, HN2) 또한 제 1 전압원 단자(Vss1)의 전위(예를 들어, -25V)로 방전되고, 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)가 턴오프된다(S1500).
저전압 스위칭 소자(LN1)의 게이트 단자 및 소스 단자의 전위차, 및 저전압 스위칭 소자(LP1)의 게이트 단자 및 소스 단자의 전위차는 고전압 스위칭 소자(HN3)에 흐르는 전류량, 및 저전압 스위칭 소자(LN1)와 저전압 스위칭 소자(LP1)의 폭 및 길이 비율(W/L)에 의해 결정될 수 있다.
즉, 단자(ns)와 제 1 전압원 단자 사이에 흐르는 전류량, 및 폭 및 길이 비율(W/L)을 제어함으로써 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)의 게이트 단자 및 소스 단자 전위차가 소정의 범위 이내로 제어될 수 있다. 이때, 소정의 범위는 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)를 턴온 또는 턴오프 하기 위한 게이트 단자 및 소스 단자의 전위차의 허용 범위를 의미한다.
한편, 도 5 및 도 7에 따르면, 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)를 턴오프 상태에서 턴온하기 위하여 고전압 스위칭 소자(HN5)가 턴온되면(S2100), 단자(EN2)가 충전되어 저전압 스위칭 소자(LN1) 및 저전압 스위칭 소자(LP1)를 턴온시키고(S2200), 단자(ns)가 충전된다(예를 들어, 0V).
일정한 시간 경과 후 고전압 스위칭 소자(HN4)가 턴온되어 단자(EN1)가 제 2 전압원 단자의 전위(예를 들어, 1.8V)로 충전되고, 단자(EN2)는 제 3 전압원 단자의 전위(예를 들어, 0V)로 충전된다(S2300).
이에 따라 저전압 스위칭 소자(LN1)가 턴오프되어(S2400) 메인 스위칭 소자(HN1, HN2)의 게이트 단자 및 소스 단자 사이의 전위차가 일정한 값(예를 들어, 1.8V)을 가져 턴온될 수 있다(S2500).
이와 같이, 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로는 제어 회로부를 통해 메인 스위칭 소자의 단자 전위차를 제어함으로써 상한치 이상의 전압을 차단할 수 있고, 스위칭 소자를 이용하여 메인 스위칭 소자의 전위차를 제어함으로써, 종래의 고전압 스위칭 회로보다 작은 면적으로 고전압 스위칭 회로를 구현할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로는 저항에 전류를 인가하여 메인 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키는 것과 달리, 다른 스위칭 소자를 이용하여 메인 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시킴으로써 다른 메인 스위칭 소자와 전류원 또는 제어 신호를 공유할 수 있다.
한편, 다른 실시 예에 따른 고전압 스위칭 회로는 초음파 진단장치의 트랜스듀서와 연결되어 어느 한 송신회로에서 출력된 신호로부터 저전압 수신회로를 보호하는 데 이용될 수 있다.
일 예로서, 전압원으로부터 공급되는 전압이 트랜스 듀서의 구동 전압보다 높은 전압인 경우, 일 실시예에 따른 초음파 진단장치의 프로브는 높은 전압을 차단하여 트랜스듀서를 제어할 수 있다.
초음파 진단장치는 피검체의 체표로부터 체내의 소망 부위를 향하여 초음파 신호를 조사하고, 반사된 초음파 신호(초음파 에코신호)의 정보를 이용하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 무침습으로 얻는 장치이다.
이 장치는 X선 진단장치, CT스캐너(Computerized Tomography Scanner), MRI(Magnetic Resonance Image), 핵의학 진단장치 등의 다른 영상진단장치와 비교할 때, 소형이고 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하고, X선 등의 피폭이 없어 안전성이 높은 장점이 있어, 심장, 복부, 비뇨기 및 산부인과 진단을 위해 널리 이용되고 있다.
초음파 진단장치는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사되어 온 초음파 에코신호를 수신하기 위한 프로브를 포함한다.
사용자는 원하는 초음파 영상을 얻기 위해, 위와 같이 구성된 프로브를 대상체의 체표를 따라 이동시키면서, 또는 대상체의 체표에 접촉시킨 상태에서 프로브를 회전시키면서 초음파 영상을 얻는다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브를 구비하는 초음파 진단장치를 나타낸 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 초음파 진단장치의 프로브를 나타낸 블록구성도이다.
먼저, 도 8을 참조하면 일 실시예에 따른 프로브(100)는 초음파 진단장치(10)에 구비된다. 초음파 진단장치(10)는 초음파 진단장치(50)를 제어, 조작하기 위한 본체(52) 및 이 본체(52)에서 생성되는 초음파 영상을 디스플레이하는 표시부(54)를 구비한다.
본 실시예의 프로브(100)는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사되어 온 초음파 에코신호를 수신하여 본체(52)에 전송한다.
프로브(100)는 도 9에 도시된 바와 같이 전압 송신부(100-1), 고전압 스위칭 회로(1), 및 전압 수신부(100-2)를 포함할 수 있고, 전압 송신부(100-1)는 전원 수신부(미도시)로 구현될 수 있고, 전압 수신부(100-2)는 트랜스듀서(미도시)로 구현될 수 있다.
전원 수신부는 트랜스듀서를 구동하기 위한 전원을 외부로부터 수신할 수 있다. 전원 수신부는 일종의 '모듈(module)', 또는 '회로'로 구현될 수 있다. 여기서, '모듈'은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다.
고전압 스위칭 회로(1)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 하나 이상의 메인 스위칭 소자(HN1, HN2; 10), 및 제어 회로부(20)를 포함하고, 하나 이상의 전류원(I1, I2; 30)을 더 포함할 수 있다.
고전압 스위칭 회로(1)는 전원 수신부에 연결되고, 프로브(100) 내에 집적되어 연결되거나, 외부에 존재하여 케이블을 통해 연결된 것일 수 있다.
고전압 스위칭 회로(1)는 프로브(100)의 전원 수신부로부터 수신한 고전압을 차단하고, 트랜스듀서에 트랜스듀서를 구동하기 위한 구동 신호를 전송할 수 있다. 이때, 고전압 스위칭 회로(1)의 하나 이상의 입출력 단자(HV, LV) 중 어느 한 입출력 단자는 전원 수신부에, 다른 한 입출력 단자는 트랜스듀서에 연결된 것일 수 있다. 고전압 스위칭 회로(1)와 관련된 상세한 설명은 도 1 내지 도 7과 관련하여 상술한 바 이하 생략한다.
트랜스듀서는 압전물질이 진동하면서 전기적인 신호와 음향신호를 상호변환시키는 압전층(부호생략)과, 이 압전층에서 발생된 초음파 신호가 대상체에 최대한 전달될 수 있도록 압전층과 대상체 사이의 음향 임피던스 차이를 감소시키는 정합층(부호생략) 및 압전층의 전방으로 진행하는 초음파 신호를 특정 지점에 집속시키는 렌즈층(부호생략)을 포함한다.
이때 트랜스듀서는 프로브(100)의 내부에 구비되어 수신 전압에 따라 스윙하거나 구동이 억제된다. 트랜스듀서는 미리 정해진 기준 전위보다 높은 전위에서는 구동되지 아니하므로, 고전압 스위칭 회로에 의해 고전압으로부터 보호되어 낮은 전위를 입력 받아 스윙할 수 있다.
전술한 실시 예에서 고전압 스위칭 회로 및 초음파 프로브를 구성하는 구성요소들 중 일부 구성요소는 일종의 '모듈(module)'로 구현될 수 있다. 여기서, '모듈'은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 게다가, 상기 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 내에서 하나 또는 그 이상의 CPU를 실행할 수 있다.
전술한 실시 예들에 더하여, 본 발명의 실시 예들은 전술한 실시 예의 적어도 하나의 처리 요소를 제어하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 코드/명령을 포함하는 매체 예를 들면, 컴퓨터 판독 가능한 매체를 통해 구현될 수도 있다. 상기 매체는 상기 컴퓨터 판독 가능한 코드의 저장 및/또는 전송을 가능하게 하는 매체/매체들에 대응할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 코드는, 매체에 기록될 수 있을 뿐만 아니라, 인터넷을 통해 전송될 수도 있는데, 상기 매체는 예를 들어, 마그네틱 저장 매체(예를 들면, ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학 기록 매체(예를 들면, CD-ROM 또는 DVD)와 같은 기록 매체, 반송파(carrier wave)와 같은 전송매체를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 매체는 합성 신호 또는 비트스트림(bitstream)과 같은 신호일 수도 있다. 상기 매체들은 분산 네트워크일 수도 있으므로, 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드는 분산 방식으로 저장/전송되고 실행될 수 있다. 또한 더 나아가, 일 예로써, 처리 요소는 프로세서 또는 컴퓨터 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 처리 요소는 하나의 디바이스 내에 분산 및/또는 포함될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 고전압 스위칭 회로
10: 메인 스위칭 소자
20: 제어 회로부
30: 전류원

Claims (18)

  1. 하나 이상의 전류원과 연결된 하나 이상의 메인 스위칭 소자; 및
    상기 하나 이상의 전류원으로부터 전류를 공급받아 각 메인 스위칭 소자의 단자 전위차를 미리 정해진 범위 이내로 제어하는 제어 회로부를 포함하는 고전압 스위칭 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로부는 두 개의 저전압 스위칭 소자 및 한 개의 고전압 스위칭 소자를 포함하는 고전압 스위칭 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 메인 스위칭 소자는 제 1 전류원, 및 상기 고전압 스위칭 회로의 제 1 입출력 단자에 연결되고, 제 2 메인 스위칭 소자는 제 1 전류원, 및 상기 고전압 스위칭 회로의 제 2 입출력 단자에 연결되는 고전압 스위칭 회로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    제 1 저전압 스위칭 소자는 제 1 전류원에 의해 제어되고, 제 2 저전압 스위칭 소자는 제 2 전류원에 의해 제어되는 고전압 스위칭 회로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    제 1 저전압 스위칭 소자는 PMOS 트랜지스터이고,
    제 2 저전압 스위칭 소자, 고전압 스위칭 소자, 상기 제 1 메인 스위칭 소자, 및 상기 제 2 메인 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터인 고전압 스위칭 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자 전위차는 상기 메인 스위칭 소자의 게이트 단자 및 소스 단자 사이의 전위차이고,
    제 1 전류원은 상기 메인 스위칭 소자의 게이트 단자를 충전 또는 방전 시키고, 상기 제어 회로부를 제어하고, 제 2 전류원은 상기 제어 회로부를 제어하는 고전압 스위칭 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전류원을 제어하는 제어 신호 발생 회로부를 더 포함하는 고전압 스위칭 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 신호 발생 회로부는 하나 이상의 레벨 시프터를 포함하는 고전압 스위칭 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각 레벨 시프터는 하나 이상의 고전압 스위칭 소자 및 인버터를 포함하는 고전압 스위칭 회로.
  10. 트랜스듀서; 및
    기준 전위보다 큰 신호를 차단하여 상기 트랜스듀서로 공급되는 신호를 제어하는 고전압 스위칭 회로를 포함하되,
    상기 고전압 스위칭 회로는 하나 이상의 전류원과 연결된 하나 이상의 메인 스위칭 소자, 및 상기 하나 이상의 전류원으로부터 전류를 공급받아 각 메인 스위칭 소자의 단자 전위차를 소정의 범위 이내로 제어하는 제어 회로부를 포함하되,
    상기 제어 회로부는 제1 전압 스위칭 소자, 제2 전압 스위칭 소자 및 제3 전압 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제1 전압 스위칭 소자 및 상기 제2 전압 스위칭 소자는 제1 전압 범위 내에서 동작하고,
    상기 제3 전압 스위칭 소자는 상기 제1 전압 범위보다 높은 제2 전압 범위 내에서 동작하는 초음파 프로브.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    제 1 메인 스위칭 소자는 제 1 전류원, 및 상기 고전압 스위칭 회로의 제 1 입출력 단자에 연결되고, 제 2 메인 스위칭 소자는 제 1 전류원, 및 상기 고전압 스위칭 회로의 제 2 입출력 단자에 연결되는 초음파 프로브.
  13. 제 10 항에 있어서,
    제 1 저전압 스위칭 소자는 제 1 전류원에 의해 제어되고, 제 2 저전압 스위칭 소자는 제 2 전류원에 의해 제어되는 초음파 프로브.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 저전압 스위칭 소자는 PMOS 트랜지스터이고,
    상기 제 2 저전압 스위칭 소자, 고전압 스위칭 소자, 상기 제 1 메인 스위칭 소자, 및 상기 제 2 메인 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터인 초음파 프로브.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 단자 전위차는 상기 메인 스위칭 소자의 게이트 단자 및 소스 단자 사이의 전위차이고,
    제 1 전류원은 상기 메인 스위칭 소자의 게이트 단자를 충전 또는 방전 시키고, 상기 제어 회로부를 제어하고, 제 2 전류원은 상기 제어 회로부를 제어하는 초음파 프로브.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 고전압 스위칭 회로는 상기 하나 이상의 전류원을 제어하는 제어 신호 발생 회로부를 더 포함하는 초음파 프로브.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어 신호 발생 회로부는 하나 이상의 레벨 시프터를 포함하는 초음파 프로브.
  18. 제 17 항에 있어서,
    각 레벨 시프터는 하나 이상의 고전압 스위칭 소자 및 인버터를 포함하는 초음파 프로브.
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