KR102235280B1

KR102235280B1 - 고전압 측정회로

Info

Publication number: KR102235280B1
Application number: KR1020170014631A
Authority: KR
Inventors: 김재성; 김동현
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2021-04-01
Also published as: WO2018143543A1; KR20180089820A

Abstract

고전압 측정회로는, 제1 고전압단 및 제2 고전압단 사이의 전압을 측정하여 전달하는 릴레이부, 상기 릴레이부로부터 전달되는 전압을 감지 전압으로 변환하는 전압 분배부, 및 상기 검출전압을 샘플링 주기마다 샘플링 및 홀딩하여 상기 검출 전압의 피크전압을 감지 전압으로 생성하는 유지 회로를 포함한다.

Description

고전압 측정회로{HIGH VOLTAGE DETECTING CIRCUIT}

본 개시는 고전압 측정 회로에 관한 것이다.

커패시터를 이용하여 고전압단을 센싱하는 경우, 고전압부(또는 1차측)와 저전압부(또는2차측) 사이에 커패시터(capacitor)를 이용하여 전기적인 절연을 유지한다. 그러나, 커패시터를 이용한 절연방식은 측정 정밀도가 떨어져 정확한 전압측정이 어렵다. 또한, 고전압단의 전압이 측정되기 보다, 고전압 유무만이 판단될 수 있다.

고전압 측정정밀도를 높이고자 한다.

실시 예에 따른 고전압 측정회로는, 제1 고전압단 및 제2 고전압단 사이의 전압을 측정하여 전달하는 릴레이부, 상기 릴레이부로부터 전달되는 전압을 감지 전압으로 변환하는 전압 분배부, 및 상기 검출전압을 샘플링 주기마다 샘플링 및 홀딩하여 상기 검출전압의 피크 전압을 감지 전압으로 생성하는 유지 회로를 포함한다.

상기 유지 회로는, 상기 검출 전압이 입력되는 다이오드, 및 상기 다이오드의 캐소드와 그라운드 사이에 연결되어 있는 커패시터를 포함할 수 있다.

상기 유지 회로는, 상기 검출 전압이 입력되는 비반전 단자, 및 출력단과 연결되어 있는 반전 단자를 포함하는 제1 증폭기, 및 상기 커패시터와 상기다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 비반전 단자, 및 출력단과 연결되어 있는 반전 단자를 포함하는 제2 증폭기를 더 포함할 수 있다.

상기 유지 회로는, 상기 제1 증폭기의 비반전 단자와 상기 전압분배부 사이에 연결되어 있는 저항을 더 포함할 수 있다.

상기 유지 회로는, 상기 제2 증폭기의 출력단과 그라운드 사이에 연결되어 있는 저항을 더 포함할 수 있다.

상기 유지 회로는, 상기 커패시터에 병렬연결되어 있는 저항을 더 포함할 수 있다.

상기 릴레이부는, 상기제1 고전압단과 제1 노드 사이에 연결되어 있는 제1 릴레이, 상기 제2 고전압단과 제2 노드 사이에 연결되어 있는 제2 릴레이, 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결되어 있는 커패시터, 상기제1 노드와 제3 노드 사이에 연결되어 있는 제3 릴레이, 및 상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 연결되어 있는 제4 릴레이를 포함할 수 있다. 상기제1 및 제2 릴레이가 턴 온 되고, 상기제3 및 제4 릴레이가 턴 오프 되는충전 기간 동안상기 커패시터가 충전되고, 상기 제3 및 제4 릴레이가 턴 온 되고, 상기 제1 및 제2 릴레이가 턴 오프 되는측정 기간 동안상기 커패시터가 상기제1 및 제2 고전압단과 분리될 수 있다.

상기 전압 분배부는, 상기 제3 노드와 상기제4 노드 사이의 전압을 저항 분배하여 상기 검출 전압을 생성할 수 있다.

고전압 측정정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시 예에 따른고전압 측정 회로를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는경우도 포함한다. 또한어떤 부분이 어떤구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을의미한다.

도 1은 실시 예에 따른고전압 측정 회로를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실시 예에 따른고전압 측정 회로(1)는 유지 회로(10), 릴레이부(20), 전압 분배부(30), 및 제어부(40)를 포함한다. 유지 회로(10)는 커패시터(C1)의 방전에 의한 전압강하의 영향 없이정확한 감지 전압(VSENSE)을 제공할 수 있다.

릴레이부(20)는 두 개의고전압단(TE1,TE2)에 연결되어 있고, 두 고전압단() 사이의 전압을 전압 분배부(30)로 전달한다. 고전압단(TE1)의 전압이 고전압단(TE2)의 전압 보다높을 수 있다.

릴레이부(20)는 4 개의 포토릴레이(21-24), 및 커패시터(C1)를 포함한다. 4 개의포토 릴레이(21-24) 각각은 복수의 제어신호(S1-S4) 중 대응하는 제어 신호에 따라 스위칭하고, 포토트랜지스터(PT) 및 포토 다이오드(PD)를 포함한다.

포토 다이오드(PD)의 애노드에는 바이어스 전압(VCC)이 공급되고, 포토다이오드(PT)의 캐소드에는 대응하는 제어신호가 공급된다. 예를들어, 포토 릴레이(21)의 캐소드에는 제어신호(S1)이 공급된다. 제어신호(S1)가 로우 레벨인 기간 동안 포토릴레이(21)의 포토 다이오드(PD)가 도통되어 전류가 흐르고, 포토 트랜지스터(PT)가 턴 온 된다. 반대로 제어 신호(S1)가 하이 레벨인 기간 동안 포토릴레이(21)의 포토 다이오드(PD)는 오프되어 전류가 흐르지 않는다. 그러면, 포토 트랜지스터(PT)는 턴 오프 된다.

포토 릴레이(21)는 고전압단(TE1)과 노드(N1) 사이에 연결되어 있고, 포토릴레이(22)는 고전압단(TE2)과 노드(N2) 사이에 연결되어 있으며, 포토 릴레이(23)는 노드(N1)와 노드(N3) 사이에 연결되어 있고, 포토 릴레이(24)는 노드(N2)와 그라운드 사이에 연결되어 있다. 커패시터(C1)는 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 연결되어 있다. 노드(N3)와 그라운드 양단사이의 전압이 릴레이부(20)를 통해 전달되는 전압일 수 있다.

전압 분배부(30)는 릴레이부(20)를 통해 전달되는 전압을 분배하여 검출 전압(VD)을 생성한다. 전압분배부(30)는 노드(N3)와 노드(N4) 사이에 연결되어 있는 저항(R1)과 노드(N4)와 그라운드 사이에 연결되어 있는 저항(R2)을 포함한다. 검출 전압(VD)은 노드(N4)의 전압으로, 커패시터(C1)에 충전된 전압은 전압분배부(30)에 의해 유지회로(10)에서 감지할 수 있는 레벨로 분압될 수 있다.

유지 회로(10)는 검출 전압(VD)을 입력받고, 샘플링 주기 단위로 검출전압(VD)의 피크를 샘플링 및 홀딩하여 감지전압(VS)을 생성한다.

유지 회로(10)는 두 개의 증폭기(11, 12), 3 개의저항(R3-R5), 커패시터(C2), 리셋스위치(13), 및 다이오드(D1)를 포함한다. 도 1에 도시된 유지 회로(10)의 구성은 하나의 예시로 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

증폭기(11) 및 증폭기(12) 각각은 출력단과 반전 단자(-)가 연결되어 있어, 비반전 단자(+)의 입력을 출력단을 통해출력하는 버퍼로 동작한다. 증폭기(11) 및 증폭기(12)는 전압(VCC)에 의해 바이어스 되고, 그라운드에 연결되어 있다.

증폭기(11)의 출력단은 노드(N5)에 연결되어 있고, 저항(R3)은 노드(N4)와 증폭기(11)의 비반전 단자(+)에 연결되어 있다. 검출 전압(VD)은 저항(R3)을 통해 증폭기(11)의 비반전 단자(+)에 입력된다. 증폭기(11)는 검출 전압(VD)을 출력한다.

다이오드(D1)의 애노드는 노드(N5)에 연결되어 있고, 다이오드(D1)의 캐소드는 노드(N6)에 연결되어 있다. 리셋 스위치(13), 저항(R4), 및 커패시터(C2)는 노드(N6)와 그라운드 사이에 연결되어 있다.

노드(N5)의 전압이 노드(N6)의 전압보다 높을때, 다이오드(D1)가 도통되어 커패시터(C2)의 전압이 검출 전압(VD)에 따라 변경된다. 반대로, 노드(N5)의 전압이 노드(N6)의 전압보다 높지 않을때, 다이오드(D1)는 오프 상태이므로, 커패시터(C2)의 전압은 변하지 않고, 유지된다.

리셋 스위치(13)의 드레인은 노드(N6)에 연결되어 있고, 리셋스위치(13)의 게이트에는 리셋신호(RS)가 입력되며, 리셋스위치(13)DML 소스는 그라운드에 연결되어 있다. 따라서, 하이 레벨의 리셋신호(RS)에 의해 리셋스위치(13)가 턴 온 되면, 커패시터(C2)가 방전되어 노드(N6)의 전압은 그라운드 레벨로 리셋된다.

증폭기(12)의 비반전 단자(+)는 노드(N6)에 연결되어 있고, 증폭기(12)의 출력단은 노드(N7)에 연결되어 있으며, 저항(R5)는 노드(N7)와 그라운드 사이에 연결되어 있다.

증폭기(12)는 노드(N6)의 전압을 출력단을 통해출력한다. 증폭기(12)로부터 출력되는 전압이 감지전압(VS)이다.

제어부(40)는 고전압 검출회로(1)의 동작에 필요한 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 제어신호(S1-S4) 및 리셋 신호(RS)를 생성할 수 있다.

제어신호(S1, S2)가 로우 레벨이고, 제어신호(S3, S4)가 하이 레벨인 충전 기간 동안, 릴레이(21, 22)가 턴 온 되고, 릴레이(23, 24)가 턴 오프 된다. 그러면, 고전압단(TE1) 및 고전압단(TE2) 사이의 전압차에 의해 커패시터(C1)가 충전된다.

충전 기간 후, 제어신호(S3, S4)가 로우 레벨이고, 제어신호(S1, S2)가 하이 레벨인 측정 기간 동안, 릴레이(21, 22)가 턴 온 되고, 릴레이(23, 24)가 턴 오프 된다. 그러면, 고전압단(TE1) 및 고전압단(TE2)과 커패시터(C1)가 전기적으로 분리되고, 커패시터(C1)의 전압이 전압분배부(30)에 의해 검출전압(VD)으로 분배되어 유지 회로(10)에 전달된다.

측정 기간에서, 검출전압(VD)이 커패시터(C2)에 충전된 전압 즉, 노드(N6)의 전압보다 높을때, 다이오드(D1)가 도통되어 커패시터(C2)의 전압이 검출 전압(VD)에 따라 증가한다. 반대로 검출 전압(VD)이 노드(N6)의 전압보다 높지 않을때, 커패시터(C2)의 전압은 그대로 유지된다.

이와 같은 방식으로, 유지 회로(10)는 검출 전압(VD)을 입력받고, 검출 전압(VD)의 피크 전압을 샘플링 및 홀딩할 수 있다. 유지 회로(10)의 샘플링 주기는 충전 기간과 방전기간을 합한 기간일 수 있다.

리셋 스위치(13)가 턴 온 되어 커패시터(C2)의 전압이 리셋될 수 있다. 그러면, 리셋 시점 이후부터, 유지 회로(10)는 검출 전압(VD)의 피크를 샘플링 및 홀딩한다.

종래 1차측 회로와 2차측 회로 사이에 있는 커패시터의 용량이 클 경우, 주기적으로 1차측 전압을 측정하는 경우 완전방전이 이루어지지 않을 수 있다. 그러면, 전압측정 오차 발생가 발생할 수 있다.

주기적인 1차측 전압을 센싱하면서 완전 방전을 구현하기 위해, 커패시터의 용량을 줄일 수 있다. 그러나 이 경우에는 경우, 1차측스위치와 2차측 스위치가 On/Off하는 시간 동안커패시터에 자가방전이 발생하여 정확한 전압 측정이 어렵다. 이는 전압측정 정밀도 하락의 원인이 된다.

실시 예에 따르면 검출 전압(VD)의 피크를 샘플링 및 홀딩하므로 커패시터(C1)의 자가 방전에 영향을 받지 않아, 고전압 측정 정밀도를 높일수 있다.

이상에서 복수의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는본 발명의 기본개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 고전압 측정 회로
10: 유지 회로
20: 릴레이부
30: 전압 분배부
40: 제어부

Claims

제1 고전압단 및 제2 고전압단 사이의 전압을 전달하는 릴레이부;
상기 릴레이부로부터 전달되는 전압을 검출 전압으로 변환하는 전압 분배부; 및
상기 검출 전압을 샘플링 주기에 따라 샘플링 및 홀딩하여, 상기 검출 전압의 피크전압을 감지 전압으로 변환하는 유지 회로를 포함하며,
상기 릴레이부는, 상기 제1 고전압단과 제1 노드 사이에 연결된 제1 릴레이, 상기 제2 고전압단과 제2 노드 사이에 연결된 제2 릴레이, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드 사이에 연결된 제1 커패시터, 상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결된 제3 릴레이, 및 상기 제2 노드와 그라운드 사이에 연결된 제4 릴레이를 포함하고,
상기 전압 분배부는, 상기 제3 노드에 연결되어 상기 릴레이부로부터 전압을 전달 받으며,
상기 유지 회로는, 상기 검출 전압에 대응하는 전압이 인가되는 애노드를 갖는 다이오드, 및 상기 다이오드의 캐소드와 상기 그라운드 사이에 연결된 제2 커패시터를 포함하는, 고전압 측정회로.
제1항에있어서,
상기 전압 분배부는, 상기 제3 노드의 전압으로부터 분배된 상기 검출 전압을 제4 노드로 출력하며,
상기 유지 회로는, 상기 제4 노드에 연결된 비반전 단자, 상기 다이오드의 애노드에 연결된 출력단, 및 상기 출력단과 연결된 반전 단자를 포함하는 제1 증폭기를 더 포함하는 고전압 측정회로.
제2항에있어서,
상기 유지 회로는,
상기 제2 커패시터와 상기 다이오드의 캐소드에 연결된 비반전 단자를 포함하며, 출력단과 반전 단자가 서로 연결된 제2 증폭기를 더 포함하는 고전압 측정회로.
제3항에있어서,
상기 유지 회로는,
상기 제1 증폭기의 비반전 단자와 상기 전압 분배부 사이에 연결된 저항을 더 포함하는 고전압 측정회로.
제3항에 있어서,
상기 유지 회로는,
상기 제2 증폭기의 출력단과 상기 그라운드 사이에 연결된 저항을 더 포함하는 고전압 측정회로.
제2항에있어서,
상기 유지 회로는,
상기 제2 커패시터에 병렬 연결된 저항을 더 포함하는 고전압 측정회로.
제1항에있어서,
상기 릴레이부는,
상기 제1 및 제2 릴레이가 턴 온 되고, 상기 제3 및 제4 릴레이가 턴 오프 되는 충전 기간 동안 상기 제1 커패시터가 충전되고,
상기 제3 및 제4 릴레이가 턴 온 되고, 상기 제1 및 제2 릴레이가 턴 오프 되는 측정 기간 동안 상기 제1 커패시터가 상기 제1 및 제2 고전압단과 분리되는 고전압 측정회로.
제1항에있어서,
상기 유지 회로는,
상기 제2 커패시터와 병렬 연결되며, 리셋신호가 입력되면 턴 온되어 상기 제2 커패시터를 그라운드 레벨로 방전시키는 리셋 스위치를 더 포함하는, 고전압 측정회로.