KR102250843B1 - 오실레이터를 포함하는 전력 아이솔레이터와 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

오실레이터를 포함하는 전력 아이솔레이터와 이를 포함하는 시스템 Download PDF

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Abstract

전력 아이솔레이터가 개시된다. 상기 전력 아이솔레이터는 호스트 시스템으로부터 출력된 제1전압과 제2전압을 포함하는 제1파워와 센서 노드로 공급되는 제3전압과 제4전압을 포함하는 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩으로 전송 신호들을 공급하고, 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 오실레이터와, 상기 오실레이터의 출력 단자에 연결되고 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 드라이버와, 상기 드라이버의 출력 단자에 연결된 필터와, 상기 필터의 출력 신호에 기초하여 상기 전송 신호들을 생성하고 상기 전송 신호들을 상기 NFC 칩으로 전송하는 전송 회로를 포함한다.

Description

오실레이터를 포함하는 전력 아이솔레이터와 이를 포함하는 시스템{POWER ISOLATOR HAVING OSCILLATOR AND SYSTEM INCLUDING THE POWER ISOLATOR}
본 발명은 전력 아이솔레이터(power isolator)에 관한 것으로, 특히 호스트 시스템의 파워와 센서 노드의 파워를 절연(isolation) 또는 완전히 절연하는 NFC(Near Field Communication) 칩에 연결된 전력 아이솔레이터와 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
절연(isolation)은 두 회로들 사이의 전기적 분리 또는 자기적 분리이며, 종종 전원 공급 장치의 두 개의 개별 섹션들을 분리하는 데 사용된다. 절연은 고장이나 구성 요소 고장시 위험한 전압이 통과할 수 없는 장벽을 제공한다. 이러한 장벽은 감전 및 화재 위험을 방지하여 전기 장비를 안전하게 보호한다. 또한 전원 공급 장치 절연은 접지 루프를 차단하여 전기 시스템의 노이즈를 제거한다.
미국특허공개공보: 공개번호 US 2010/0248653 (2010.09.30.공개) 등록특허공보: 등록번호 10-1420396 (2014.07.10)
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 호스트 시스템의 파워와 센서 노드의 파워를 완전히 절연하기 위해 사용되는 NFC 칩에 연결되고 오실레이터를 포함하는 전력 아이솔레이터와 이를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 전력 아이솔레이터는 호스트 시스템으로부터 출력된 제1전압과 제2전압을 포함하는 제1파워와 센서 노드로 공급되는 제3전압과 제4전압을 포함하는 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩으로 전송 신호들을 공급하고, 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 오실레이터와, 상기 오실레이터의 출력 단자에 연결되고 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 드라이버와, 상기 드라이버의 출력 단자에 연결된 필터와, 상기 필터의 출력 신호에 기초하여 상기 전송 신호들을 생성하고 상기 전송 신호들을 상기 NFC 칩으로 전송하는 전송 회로를 포함한다.
본 발명에 따라, 전력 아이솔레이터는 호스트 시스템으로부터 출력된 제1전압과 제2전압을 포함하는 제1파워와 센서 노드로 공급되는 제3전압과 제4전압을 포함하는 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩으로 제1전송 신호와 제2전송 신호를 공급하고, 상기 제1파워를 이용하여 차동 오실레이션 신호들을 생성하는 차동 오실레이션 신호 생성기와, 상기 차동 오실레이션 신호들 중에서 어느 하나를 필터링하는 제1필터와, 상기 제1필터의 출력 신호를 수신하여 상기 제1전송 신호를 생성하는 제1커패시터와, 상기 차동 오실레이션 신호들 중에서 다른 하나를 필터링하는 제2필터와, 상기 제2필터의 출력 신호를 수신하여 상기 제2전송 신호를 생성하는 제2커패시터를 포함한다.
본 발명에 따른 시스템은 제1전압과 제2전압을 포함하는 제1파워를 생성하는 호스트 시스템과, 제3전압과 제4전압을 포함하는 제2파워를 동작 전압들로 사용하는 센서 노드와, 전송 신호들을 이용하여 상기 제2파워를 생성하고 상기 호스트 시스템의 상기 제1파워와 상기 센서 노드의 상기 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩과, 상기 호스트 시스템과 상기 NFC 칩 사이에 배치되고, 상기 제1파워를 이용하여 상기 전송 신호들을 생성하여 상기 NFC 칩으로 전송하는 전력 아이솔레이터를 포함하고, 상기 전력 아이솔레이터는 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 오실레이터와, 상기 오실레이터의 출력 단자에 연결되고 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 드라이버와, 상기 드라이버의 출력 단자에 연결된 필터와, 상기 필터의 출력 신호에 기초하여 상기 전송 신호들을 생성하고 상기 전송 신호들을 상기 NFC 칩으로 전송하는 전송 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 시스템은 제1전압과 제2전압을 포함하는 제1파워를 생성하는 호스트 시스템과, 제3전압과 제4전압을 포함하는 제2파워를 동작 전압들로 사용하는 센서 노드와, 제1전송 신호와 제2전송 신호을 이용하여 상기 제2파워를 생성하고 상기 호스트 시스템의 상기 제1파워와 상기 센서 노드의 상기 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩과, 상기 호스트 시스템과 상기 NFC 칩 사이에 배치되고 상기 제1파워를 이용하여 상기 제1전송 신호와 상기 제2전송 신호를 생성하여 상기 NFC 칩으로 전송하는 전력 아이솔레이터를 포함하고, 상기 전력 아이솔레이터는 상기 제1파워를 이용하여 차동 오실레이션 신호들을 생성하는 차동 오실레이션 신호 생성기와, 상기 차동 오실레이션 신호들 중에서 어느 하나를 필터링하는 제1필터와, 상기 제1필터의 출력 신호를 수신하여 상기 제1전송 신호를 생성하는 제1커패시터와, 상기 차동 오실레이션 신호들 중에서 다른 하나를 필터링하는 제2필터와, 상기 제2필터의 출력 신호를 수신하여 상기 제2전송 신호를 생성하는 제2커패시터를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따라, 오실레이터를 포함하는 전력 아이솔레이터는 호스트 시스템의 파워와 센서 노드의 파워를 완전히 절연하는 NFC 칩에 상기 오실레이터의 출력 신호에 기초하여 생성된 신호들을 공급하는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 오실레이터를 포함하는 전력 아이솔레이터를 포함하는 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전력 아이솔레이터의 일 실시 예에 따른 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전력 아이솔레이터의 다른 실시 예에 따른 회로도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 NFC 칩의 블록도이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 오실레이터를 포함하는 전력 아이솔레이터를 포함하는 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 시스템(100)은 호스트 시스템(200), 전력 아이솔레이터 (300), 신호 아이솔레이터(400), NFC 칩(500), 및 센서들(601, 603, 605, 및 607)를 포함한다.
호스트 시스템(200)은 센서들(601, 603, 605, 및 607) 중에서 적어도 하나로 감지 신호의 전송을 요청하는 주체(예컨대, 하드웨어 또는 소프트웨어)를 총칭한다. 호스트 시스템(200)은 제1레벨을 갖는 제1전압(VCC)과 제2레벨을 갖는 제2전압 (GND)을 생성할 수 있는 출력 회로(또는 전압 생성 회로; 205)와, 송수신 신호들 (TXh와 RXh)을 처리할 수 있는 신호 처리 회로(210)를 포함한다. 여기서, 제1레벨은 DC 레벨로서 5.0V일 수 있고, 제2레벨은 접지 레벨일 수 있다. 각 전압(VCC와 GND)는 각 단자(핀 또는 패드)를 통해 전력 아이솔레이터(300)로 출력된다.
전력 아이솔레이터(300)는 호스트 시스템(200)으로부터 출력된 제1전압(VCC)와 제2전압(GND)을 동작 전압들로 이용하여 제1출력 전압(또는 제1전송 신호; OUT1)과 제2출력 전압(또는 제2전송 신호; OUT2)을 생성하여 이들(OUT1과 OUT2)을 NFC 칩(500)으로 전송한다.
전력 아이솔레이터(300)는 제1전압(VCC)을 수신하는 제1입력 패드(PD1)와 제2전압(GND)을 수신하는 제2입력 패드(PD2)를 포함한다. 실시 예들에 따라, 제1출력전압(OUT1)과 제2출력전압(OUT2)은 차동 신호들이다.
신호 아이솔레이터(400)는 호스트 시스템(200)으로부터 출력된 제1신호(TXh)을 제1포토 커플러(photo coupler)를 이용하여 처리하고 처리된 신호를 NFC 칩 (500)으로 전송하고, NFC 칩(500)으로부터 출력된 제2신호를 제2포토 커플러를 이용하여 처리하고 처리된 신호(RXh)를 호스트 시스템(200)으로 전송한다. 포토 커플러는 발광 부분과 수광 부분을 갖고 전기적으로 절연되어 있고, 광에 의해 신호를 전달하는 광결합 소자의 일 예이다.
NFC 칩(500)은 제1출력 전압(OUT1)과 제2출력 전압(OUT2)을 이용하여 제3레벨을 갖는 제3출력 전압(VDD)과 제4레벨을 갇는 제4출력 전압(VSS)을 생성한다. 예컨대, 제3레벨은 DC 레벨로서 1.8V 또는 3.3V일 수 있고, 제4레벨은 접지 레벨일 수 있다.
NFC 칩(500)은 제3입력 패드(PD3)와 제4입력 패드(PD4)를 포함하고, 제3입력 패드(PD3)는 전력 아이솔레이터(300)의 제1출력 신호(OUT1)를 출력하는 제1출력 패드(OP1)에 연결되고, 제4입력 패드(PD4)는 전력 아이솔레이터(300)의 제2출력 신호 (OUT2)를 출력하는 제2출력 패드(OP2)에 연결된다. 여기서, 패드(pad)는 인쇄 회로 기판(PCB)에서 구리 등과 같은 금속으로 도금된 부분으로서, 다른 인쇄 회로 기판으로 회로를 연결하기 위한 외부 인출선이 접속될 수 있도록 된 부분이나 탐침이 접속될 수 있는 부분, 또는 집적 회로(IC)가 형성된 실리콘 웨이퍼의 전극 부분으로 전선이 연결되어 외부 단자(또는 핀)를 의미한다.
NFC 칩(500)은 제3출력 전압(VDD)를 출력하는 제3출력 패드(OP3)와 제4출력 전압(VSS)을 출력하는 제4출력 패드(OP4)를 포함하고, 제3출력 전압(VDD)과 제4출력 전압(VSS)은 센서 노드(600)의 동작 전압들로 사용될 수 있다.
여기서, 센서 노드(600)는 (i) 센서들(601, 603, 605, 및 607)을 의미하거나 (ii) 센서들(601, 603, 605, 및 607)과 센서 컨트롤러(580)를 포함하는 구성을 의미할 수 있다. 센서 컨트롤러(580)는 NFC 칩(500) 내부에 형성되고 센서들(601, 603, 605, 및 607) 각각의 동작을 제어하는 제어 회로를 의미할 수 있다. 센서 컨트롤러(580)는 각 센서 (601, 603, 605, 및 607)로 구동 신호를 전송하는 기능과, 각 센서(601, 603, 605, 및 607)로부터 출력된 감지 신호를 수신하여 처리하는 기능을 수행한다.
센서들(601, 603, 605, 및 607)은 UV(ultraviolet) 센서(601), 라이트 센서 (light sensor; 603), 가스(gas) 센서(605), 및 회전각(rotary angle) 센서(607)를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 도시된 전력 아이솔레이터의 일 실시 예에 따른 회로도이다.
도 1에 도시된 전력 아이솔레이터(300)의 실시 예에 따른 도 2의 전력 아이솔레이터(300A)는 오실레이터(310), 드라이버(320), 필터(330), 매칭 회로(340), 및 전송 회로(350)를 포함한다.
전력 아이솔레이터(300A)는 호스트 시스템(200)으로부터 출력된 제1전압 (VCC)과 제2전압(GND)을 포함하는 제1파워와, 센서 노드(600)로 공급되는 제3전압 (VDD)과 제4전압(VSS)을 포함하는 제2파워를 절연 또는 완전히 절연하는 NFC 칩 (500)으로 전송 신호들(OUT1과 OUT2)을 공급한다.
제1입력 패드(PD1)를 통해 수신된 제1전압(VCC)과 제2입력 패드(PD2)를 통해 수신된 제2전압(GND)은 오실레이터(310)와 드라이버(320)의 동작 전압들로서 사용된다.
오실레이터(310)는 특정 주파수(예컨대, 13.56MHz)를 갖는 오실레이션 신호를 생성한다. 오실레이터(310)는 크리스탈 오실레이터일 수 있다.
드라이버(320)는 오실레이터(310)의 출력 신호를 수신하여 드라이빙한다. 드라이버(320)는 CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 공정으로 생성(형성)된 CMOS 드라이버일 수 있다.
필터(330)는 드라이버(320)에 의해 드라이빙된 신호에 포함된 노이즈(noise) 성분을 필터링하고, 노이즈 성분에 제거된 신호를 출력한다. 예컨대, 필터(330)는 EMC(Electro Magnetic Compatibility) 필터일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 필터(330)는 인덕터(L)와 커패시터들(C1과 C2)을 포함할 수 있고, 인덕터(L)의 인덕턴스는 1μH이고, 각 커패시터(C1과 C2)의 커패시턴스는 68pF일 수 있다. 따라서, 필터(330)의 컷 오프(cutoff) 주파수는 필터(330)의 인덕턴스와 커패시턴스에 의해 결정된다.
매칭 회로(340)는 필터(330)의 임피던스와 전송 회로(350)의 임피던스를 정합(matching)하기 위해 사용된다. 매칭 회로(340)는 커패시터들(C3, C4, C5, 및 C6)을 포함한다. 각 커패시터(C5과 C6)의 커패시턴스는 68pF일 수 있다.
매칭 회로(340)는, 어떤 하나의 출력단(예컨대, 330)과 다른 하나의 입력단(예컨대, 350)을 서로 연결할 때, 서로 다른 두 연결단들(330과 350)의 임피던스 차이에 의한 반사를 줄이려는 모든 방법을 임피던스 매칭이라 한다. 두개의 연결단들(330과 350) 사이에 별도의 매칭단(matching unit; 340)를 삽입하여 두개의 연결단들(330과 350) 사이의 임피던스 차이를 보정해 준다.
전송 회로(350)는 매칭 회로(340)의 출력 신호(예컨대, AC 전압)를 NFC 칩 (500)으로 전송하기 위해 사용된다.
안테나의 기능을 수행하는 전송 회로(350)는 발룬(balun) 회로, 커플드 인덕터(coupled inductor) 회로, 또는 PCB 코일 패턴일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발룬(balun)은 발란스(balance)와 언발란스(unbalance)의 준말이다. 발룬은 발란스 신호(balanced signal)를 언발란스(unbalanced signal)로 변환해주는 회로 또는 구조물을 통칭한다. 또는 그 반대의 변환 기능을 할때도 똑같이 발룬이라고 부른다.
커플드 인덕터는 공통 코어에 둘 이상의 권선을 가지고 있다. 결합 인덕터는 공통 코어를 통해 한 권선에서 다른 권선으로 에너지를 전달한다. PCB 코일 패턴은 PCB에 형성된 코일 패턴을 의미한다.
전송 회로(350)는 전압(또는 전류)를 증가 또는 감소시키고, 전송 회로(350)를 통해 임피던스를 전달하며, 대응되는 두 회로(예컨대, 300과 500)를 전기적으로 서로 절연(isolate)할 수 있다.
제1출력 전압(OUT1)을 출력하는 전송 회로(350)의 제1출력 패드(OP1)는 NFC 칩(500)의 제3입력 패드(PD3)에 연결되고, 제2출력 전압(OUT2)을 출력하는 전송 회로(350)의 제2출력 패드(OP2)는 NFC 칩(500)의 제4입력 패드(PD3)에 연결된다. 제3입력 패드(PD3)와 제4입력 패드(PD4) 사이에는 커패시터(C0)가 연결된다.
도 3은 도 1에 도시된 전력 아이솔레이터의 다른 실시 예에 따른 회로도이다.
도 1에 도시된 전력 아이솔레이터(300)의 실시 예에 따른 도 3의 전력 아이솔레이터(300B)는 오실레이터(310), 인버터(315), 제1드라이버(320), 제2드라이버 (322), 제1필터(330), 제2필터(332), 제1전송 회로(350A), 및 제2전송 회로(350B)를 포함한다.
전력 아이솔레이터(300B)는 호스트 시스템(200)으로부터 출력된 제1전압 (VCC)과 제2전압(GND)을 포함하는 제1파워와, 센서 노드(600)로 공급되는 제3전압 (VDD)과 제4전압(VSS)을 포함하는 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩(500)으로 제1전송 신호(OUT1)와 제2전송 신호(OUT2)을 공급한다.
제1입력 패드(PD1)를 통해 수신된 제1전압(VCC)과 제2입력 패드(PD2)를 통해 수신된 제2전압(GND)은 오실레이터(310), 인버터(315), 제1드라이버(320), 및 제2드라이버(322)의 동작 전압들로서 사용된다.
오실레이터(310)는 특정 주파수(예컨대, 13.56MHz)를 갖는 오실레이션 신호를 생성한다.
인버터(315)는 오실레이터(310)의 출력 신호를 수신하여 반전(inverting)시키고 반전된 오실레이션 신호를 출력한다.
제1드라이버(320)는 오실레이터(310)의 출력 신호를 수신하여 드라이빙한다. 제2드라이버(322)는 인버터(315)의 출력 신호를 수신하여 드라이빙한다. 각 드라이버(320과 322)는 CMOS 공정으로 생성(형성)된 CMOS 드라이버일 수 있다. 각 드라이버(320과 322)는 푸시-풀(push-pull) 동작을 수행할 수 있다.
오실레이터(310), 인버터(315), 제1드라이버(320), 및 제2드라이버(322)는 차동 오실레이션 신호들을 생성하는 차동 오실레이션 신호 생성기의 기능을 수행한다.
제1필터(330)는 제1드라이버(320)의 출력 신호에 포함된 노이즈 성분을 필터링하고, 노이즈 성분에 제거된 신호를 출력한다. 제1필터(330)는 EMC 필터일 수 있다. 예컨대, 제1필터(330)는 제1인덕터(L1)와 커패시터들(C11과 C12)로 구현될 수 있고, 제1인덕터(L1)의 인덕턴스는 1μH이고, 각 커패시터(C11과 C12)의 커패시턴스는 68pF일 수 있다. 따라서, 제1필터(330)의 컷 오프 주파수는 제1필터(330)의 인덕턴스와 커패시턴스에 의해 결정된다.
제2필터(332)는 제2드라이버(322)의 출력 신호에 포함된 노이즈 성분을 필터링하고, 노이즈 성분에 제거된 신호를 출력한다. 제2필터(332)는 EMC 필터일 수 있다. 예컨대, 제2필터(330)는 제2인덕터(L2)와 커패시터들(C14와 C15)로 구현될 수 있고, 제2인덕터(L2)의 인덕턴스는 1μH이고, 각 커패시터(C14와 C15)의 커패시턴스는 68pF일 수 있다. 따라서, 제2필터(332)의 컷 오프 주파수는 제2필터(332)의 인덕턴스와 커패시턴스에 의해 결정된다.
제1전송 회로(350A)는 제1필터(330)의 출력 신호에 포함된 DC 성분의 신호를 차단하고 AC 성분의 신호를 전송하는 커패시터일 수 있고, 제2전송 회로(352)는 제2필터(332)의 출력 신호에 포함된 DC 성분의 신호를 차단하고 AC 성분의 신호를 전송하는 커패시터일 수 있다.
전송 회로들(350A와 350B)는 필터들(330과 332)의 출력 신호들(예컨대, AC 전압들)를 NFC 칩(500)으로 전송하기 위해 사용된다.
제1출력 전압(OUT1)을 출력하는 제1전송 회로(350A)의 제1출력 패드(OP1)는 NFC 칩(500)의 제3입력 패드(PD3)에 연결되고, 제2출력 전압(OUT2)을 출력하는 제2전송 회로(352)의 제2출력 패드(OP2)는 NFC 칩(500)의 제4입력 패드(PD3)에 연결된다. 제3입력 패드(PD3)와 제4입력 패드(PD4) 사이에는 커패시터(C0)가 연결된다.
예컨대, 제3입력 패드(PD3)는 안테나의 제1안테나 단자에 연결될 수 있고 제4입력 패드(PD4)는 상기 안테나의 제2안테나 단자에 연결될 수 있다.
출력 전압들(OUT1과 OUT2)은 NFC 칩(500) 내부의 정류기로 공급되어 상기 정류기에 의해 정류된 후, 정류된 전압은 NFC 칩(500) 내부의 LDO(Low Dropout) 레귤레이터의 입력으로 공급되고, 상기 LDO 레귤레이터는 제3전압(VDD)을 출력한다. LDO 레귤레이터는 선형 레귤레이터의 일 예이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 본 발명은 NFC 칩(500)을 이용하여 호스트 시스템(200)의 파워(VCC와 GND)와 센서 노드(600)의 파워(VDD와 VSS)를 완전히 절연하는 효과가 있다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 NFC 칩의 블록도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, NFC 칩(500)은 RF 인터페이스(510), 파워 관리 회로(520), 디지털 로직 회로(530), I2C 마스터/UART 회로(540), ADC(545), 및 메모리 회로(550)를 포함한다.
RF 인터페이스(510)는 입력 신호들(OUT1과 OUT2)을 정류하는 정류기(512), 신호 아이솔레이터(400)로 전송될 신호들을 변조하고 신호 아이솔레이터(400)로부터 수신된 신호들을 복조하는 변조/변조 회로(514), 및 NFC 칩(500)에 대한 파워 온 리셋(power on reset(POR))을 수행하는 POR 회로/클락 신호(예컨대, NFC 칩 (500)의 외부로부터 수신된 신호로부터 클락 신호를 추출)를 추출하는 클락 추출기 (516)를 포함한다.
파워 관리 회로(520)는 정류기(512)에 의해 정류된 전압을 수신하는 LDO (lowdrop out) 레귤레이터를 포함할 수 있고, 상기 LDO 레귤레이터는 제3전압(VDD)을 생성할 수 있다.
디지털 로직 회로(530)는 NFC 동작을 제어하는 NFC 코어(532)와, 구성 요소들(510, 520, 532, 540, 545, 및/또는 550)의 동작을 제어하는 MCU(Micro Controller Unit; 534)를 포함한다.
I2C 마스터/UART 회로(540)는 IC2 프로토콜, UART 프로토콜, 및/또는 SPI 프로토콜을 이용하여 각 센서(601, 603, 605, 및 607)의 동작을 제어하는 회로를 의미한다. 따라서 각 센서(601, 603, 605, 및 607)는 IC2(Inter Integrated Circuit) 프로토콜, UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 프로토콜, 또는 SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 프로토콜을 이용하여 I2C 마스터/UART 회로(540)와 신호를 주거나 받을 수 있다.
ADC(analog-to-digital converter; 545)는 센서들(601, 603, 605, 및 607) 중에서 적어도 하나로부터 전송된 아날로그 감지 신호를 디지털 감지 신호로 변환하고, 상기 디지털 감지 신호를 MCU(534)로 전송할 수 있다.
메모리 회로(550)는 EEPROM(552)와 SRAM(554)을 포함한다. 메모리 회로(550)는 NFC 코어(532) 또는 MCU(534)의 동작에 필요한 데이터, NFC 코어(532) 또는 MCU (534)에 의해 생성된 데이터를 저장할 수 있다.
예컨대, 센서 컨트롤러(580)는 센서들(601, 603, 605, 및 607) 중에서 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있는 MCU(534), I2C 마스터/UART 회로(540), 및 ADC (545)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 시스템
200: 호스트 시스템
300: 전력 아이솔레이터
310: 오실레이터
315: 인버터
320: 드라이버, 제1드라이버
322: 제2드라이버
330: 필터, 제1필터
332: 제2필터
340: 매칭 회로
350: 전송 회로
350A; 제1전송회로
352: 제2전송회로
400: 신호 아이솔레이터
500: NFC 칩
510: 안테나

Claims (14)

  1. 호스트 시스템으로부터 출력된 제1전압과 제2전압을 포함하는 제1파워와 센서 노드로 공급되는 제3전압과 제4전압을 포함하는 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩으로 전송 신호들을 공급하고,
    상기 제1파워를 이용하여 동작하는 오실레이터;
    상기 오실레이터의 출력 단자에 연결되고 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 드라이버;
    상기 드라이버의 출력 단자에 연결된 필터; 및
    상기 필터의 출력 신호에 기초하여 상기 전송 신호들을 생성하고 상기 전송 신호들을 상기 NFC 칩으로 전송하는 전송 회로를 포함하고,
    상기 제1전압은 상기 제3전압보다 높고,
    상기 제2전압과 상기 제4전압은 접지 레벨이고,
    상기 전송 신호들은 차동 신호들인 전력 아이솔레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터의 임피던스와 상기 전송 회로의 임피던스를 정합하기 위해 상기 필터와 상기 전송 회로 사이에 형성된 정합 회로를 더 포함하고,
    상기 전송 회로는 상기 정합 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 전송 신호들을 생성하는 전력 아이솔레이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전송 회로는 발룬(balun) 회로인 전력 아이솔레이터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전송 회로는 커플드 인덕터(coupled inductor) 회로인 전력 아이솔레이터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전송 회로는 안테나 기능을 수행하는 PCB 코일 패턴인 전력 아이솔레이터.
  6. 호스트 시스템으로부터 출력된 제1전압과 제2전압을 포함하는 제1파워와 센서 노드로 공급되는 제3전압과 제4전압을 포함하는 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩으로 제1전송 신호와 제2전송 신호를 공급하고,
    상기 제1파워를 이용하여 차동 오실레이션 신호들을 생성하는 차동 오실레이션 신호 생성기;
    상기 차동 오실레이션 신호들 중에서 어느 하나를 필터링하는 제1필터;
    상기 제1필터의 출력 신호를 수신하여 상기 제1전송 신호를 생성하는 제1커패시터;
    상기 차동 오실레이션 신호들 중에서 다른 하나를 필터링하는 제2필터; 및
    상기 제2필터의 출력 신호를 수신하여 상기 제2전송 신호를 생성하는 제2커패시터를 포함하고,
    상기 제1전압은 상기 제3전압보다 높고,
    상기 제2전압과 상기 제4전압은 접지 레벨이고,
    상기 제1전송 신호와 상기 제2전송 신호는 차동 신호들인 전력 아이솔레이터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 차동 오실레이션 신호 생성기는,
    상기 제1파워를 이용하여 동작하는 오실레이터;
    상기 오실레이터의 출력 단자에 연결되고 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 제1드라이버;
    상기 오실레이터의 상기 출력 단자에 연결되고 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 인버터; 및
    상기 인버터의 출력 단자에 연결되고 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 제2드라이버를 포함하는 전력 아이솔레이터.
  8. 제1전압과 제2전압을 포함하는 제1파워를 생성하는 호스트 시스템;
    제3전압과 제4전압을 포함하는 제2파워를 동작 전압들로 사용하는 센서 노드;
    전송 신호들을 이용하여 상기 제2파워를 생성하고, 상기 호스트 시스템의 상기 제1파워와 상기 센서 노드의 상기 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩; 및
    상기 호스트 시스템과 상기 NFC 칩 사이에 배치되고, 상기 제1파워를 이용하여 상기 전송 신호들을 생성하여 상기 NFC 칩으로 전송하는 전력 아이솔레이터를 포함하고,
    상기 전력 아이솔레이터는,
    상기 제1파워를 이용하여 동작하는 오실레이터;
    상기 오실레이터의 출력 단자에 연결되고 상기 제1파워를 이용하여 동작하는 드라이버;
    상기 드라이버의 출력 단자에 연결된 필터; 및
    상기 필터의 출력 신호에 기초하여 상기 전송 신호들을 생성하고 상기 전송 신호들을 상기 NFC 칩으로 전송하는 전송 회로를 포함하고,
    상기 제1전압은 상기 제3전압보다 높고,
    상기 제2전압과 상기 제4전압은 접지 레벨이고,
    상기 전송 신호들은 차동 신호들인 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 필터의 임피던스와 상기 전송 회로의 임피던스를 정합하기 위해 상기 필터와 상기 전송 회로 사이에 형성된 정합 회로를 더 포함하고,
    상기 전송 회로는 상기 정합 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 전송 신호들을 생성하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전송 회로는 발룬(balun) 회로, 커플드 인덕터(coupled inductor) 회로, 또는 안테나 기능을 수행하는 PCB 코일 패턴인 시스템.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 센서 노드는,
    센서들; 및
    상기 NFC 칩의 내부에 형성된 센서 컨트롤러를 포함하고,
    상기 센서 컨트롤러는 상기 센서들 각각으로 구동 신호를 전송하는 기능과, 상기 센서들 각각으로부터 출력된 감지 신호를 수신하여 처리하는 기능을 수행하는 시스템.
  13. 제1전압과 제2전압을 포함하는 제1파워를 생성하는 호스트 시스템;
    제3전압과 제4전압을 포함하는 제2파워를 동작 전압들로 사용하는 센서 노드;
    제1전송 신호와 제2전송 신호를 이용하여 상기 제2파워를 생성하고, 상기 호스트 시스템의 상기 제1파워와 상기 센서 노드의 상기 제2파워를 완전히 절연하는 NFC 칩; 및
    상기 호스트 시스템과 상기 NFC 칩 사이에 배치되고, 상기 제1파워를 이용하여 상기 제1전송 신호와 상기 제2전송 신호를 생성하여 상기 NFC 칩으로 전송하는 전력 아이솔레이터를 포함하고,
    상기 전력 아이솔레이터는,
    상기 제1파워를 이용하여 차동 오실레이션 신호들을 생성하는 차동 오실레이션 신호 생성기;
    상기 차동 오실레이션 신호들 중에서 어느 하나를 필터링하는 제1필터;
    상기 제1필터의 출력 신호를 수신하여 상기 제1전송 신호를 생성하는 제1커패시터;
    상기 차동 오실레이션 신호들 중에서 다른 하나를 필터링하는 제2필터; 및
    상기 제2필터의 출력 신호를 수신하여 상기 제2전송 신호를 생성하는 제2커패시터를 포함하고,
    상기 제1전압은 상기 제3전압보다 높고,
    상기 제2전압과 상기 제4전압은 접지 레벨이고,
    상기 제1전송 신호와 상기 제2전송 신호는 차동 신호들인 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 센서 노드는,
    센서들; 및
    상기 NFC 칩의 내부에 형성된 센서 컨트롤러를 포함하고,
    상기 센서 컨트롤러는 상기 센서들 각각으로 구동 신호를 전송하는 기능과, 상기 센서들 각각으로부터 출력된 감지 신호를 수신하여 처리하는 기능을 수행하는 시스템.
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