KR102326448B1 - 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템 - Google Patents

안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102326448B1
KR102326448B1 KR1020210084844A KR20210084844A KR102326448B1 KR 102326448 B1 KR102326448 B1 KR 102326448B1 KR 1020210084844 A KR1020210084844 A KR 1020210084844A KR 20210084844 A KR20210084844 A KR 20210084844A KR 102326448 B1 KR102326448 B1 KR 102326448B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
feedback
detection signal
output high
output
Prior art date
Application number
KR1020210084844A
Other languages
English (en)
Inventor
김성남
김홍배
정세웅
Original Assignee
(주)더스탠다드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)더스탠다드 filed Critical (주)더스탠다드
Priority to KR1020210084844A priority Critical patent/KR102326448B1/ko
Priority to KR1020210153077A priority patent/KR20230002011A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102326448B1 publication Critical patent/KR102326448B1/ko
Priority to PCT/KR2022/009141 priority patent/WO2023277488A1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/1206—Generators therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/1206—Generators therefor
    • A61B18/1233—Generators therefor with circuits for assuring patient safety
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00595—Cauterization
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00613—Irreversible electroporation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00642—Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00696—Controlled or regulated parameters
    • A61B2018/00767—Voltage
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00779—Power or energy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00827—Current
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00892—Voltage

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 출력 고전압을 생성하기 위한 비가역적 전기천공 시스템은, 입력 전압에 대한 충전 동작을 통해 상기 출력 고전압을 생성하는 승압 회로, 상기 승압 회로에서 출력되는 상기 출력 고전압을 피드백 전압으로 변환하는 피드백 회로, 상기 피드백 전압의 레벨에 따라 가변되는 주파수를 갖는 제 1 검출 신호를 생성하는 전압-주파수 컨버터, 그리고 상기 제 1 검출 신호를 참조하여 상기 승압 회로의 충전 동작을 제어하기 위한 부스트 제어 신호를 생성하는 컨트롤러를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 비가역적 전기천공 시스템은 출력 고전압을 전압-주파수 변환 방식으로 피드백하여 노이즈로부터 자유로운 출력 고전압의 검출이 가능하다. 따라서, 출력 고전압에 대한 안정적인 공급이 가능한 비가역적 전기천공 시스템을 구현할 수 있다.

Description

안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템{IRREVERSIBLE ELECTROPORATION SYSTEM MONITORING OUTPUT HIGH VOLTAGE STABLY}
본 발명은 전기천공 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안정적으로 출력 고전압을 모니터링할 수 있는 비가역적 전기천공 시스템에 관한 것이다.
비가역적 전기천공법(Irreversible Electroporation: 이하, IRE)은 전극의 양 끝단에 고전압 또는 고전류를 흐르게 하여 전극 사이에 강한 전기장을 생성하여 고형암과 같은 악성 종양을 세포 단위로 소작하여 제거하는 방법이다. 이러한 방법은 주요 혈관 및 장기에 인접하여 수술적 치료가 불가능한 환자에게 새로운 국소 치료법으로 제한적인 범위에서 이용되고 있다.
비가역적 전기천공 시스템에서 전압을 인가하기 위한 전극에 고전압을 제공하기 위해서는 상용 전압을 고전압으로 승압하는 기술이 적용된다. 승압된 고전압을 사용하여 고형암이나 연조직의 절개가 이루어진다. 따라서, 승압된 고전압의 안정적인 공급 없이는 높은 정밀도를 요구하는 비가역적 전기천공법 시술이 불가하다. 예상치 못한 노이즈나 여러 가지 악조건에서도 비가역적 전기천공 시스템의 출력 전압은 설정된 전압 레벨로 유지되어야 한다. 따라서, 비가역적 전기천공 시스템의 출력 전압을 정밀하게 모니터링하여 안정적인 출력 고전압을 보장하기 위한 기술이 절실한 실정이다.
본 발명의 목적은, 다양한 노이즈에도 출력 고전압을 정밀한 값으로 검출 또는 모니터링하여 출력 고전압을 안정적으로 공급하는 비가역적 전기천공 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 출력 고전압을 생성하기 위한 비가역적 전기천공 시스템은, 입력 전압에 대한 충전 동작을 통해 상기 출력 고전압을 생성하는 승압 회로, 상기 승압 회로에서 출력되는 상기 출력 고전압을 피드백 전압으로 변환하는 피드백 회로, 상기 피드백 전압의 레벨에 따라 가변되는 주파수를 갖는 제 1 검출 신호를 생성하는 전압-주파수 컨버터, 그리고 상기 제 1 검출 신호를 참조하여 상기 승압 회로의 충전 동작을 제어하기 위한 부스트 제어 신호를 생성하는 컨트롤러를 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 비가역적 전기천공 시스템은 상기 피드백 전압과 상기 출력 고전압의 레벨을 정의하는 설정 전압의 레벨을 비교하여 제 2 검출 신호를 생성하는 비교기를 더 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 비교기는, 상기 피드백 전압과 조정 가능한 제 1 설정 전압을 비교하는 제 1 비교기, 상기 피드백 전압과 고정된 레벨의 제 2 설정 전압을 비교하는 제 2 비교기, 그리고 상기 제 1 설정 전압을 상기 제 1 비교기에 제공하기 위한 디지털 가변 저항기를 포함한다.
이 실시 예에서, 상기 제 2 설정 전압은 상기 제 1 설정 전압의 최대치에 대응한다.
이 실시 예에서, 상기 피드백 회로는, 상기 출력 고전압을 전압 분배하여 상기 피드백 전압을 출력하는 직렬 연결된 복수의 저항들, 상기 피드백 전압이 출력되는 피드백 노드와 접지 사이에 연결되는 적어도 하나의 커패시터, 그리고 상기 피드백 노드와 상기 접지 사이에 연결되며, 상기 피드백 전압을 안정화하는 제너 다이오드를 포함한다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따르면, 출력되는 비가역적 전기천공 시스템의 출력 고전압에 유입되는 노이즈를 효과적으로 필터링하여 정밀한 모니터링이 가능하다. 따라서, 안정적인 출력 고전압을 제공하고 높은 신뢰성을 갖는 비가역적 전기천공 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비가역적 전기천공 시스템을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 부스터의 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2의 피드백 회로 및 전압-주파수 컨버터를 예시적으로 보여주는 회로도이다.
도 4는 도 2의 비교기의 간략한 개념을 보여주는 회로도이다.
도 5는 도 4의 비교기의 동작을 예시적으로 보여주는 타이밍도이다.
도 6은 도 2의 비교기의 다른 실시 예를 구체적으로 보여주는 회로도이다.
도 7은 도 2의 충전 제어 회로를 예시적으로 보여주는 회로도이다.
도 8은 도 7의 충전 제어 회로의 동작을 간략히 보여주는 타이밍도이다.
도 9는 도 1의 컨트롤러 및 충전 제어 회로의 제어 동작을 간략히 보여주는 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비가역적 전기천공 시스템을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 비가역적 전기천공 시스템(100)은 부스터(110), 컨트롤러(120), 그리고 프로브(130)을 포함할 수 있다.
부스터(Booster, 110)는 입력 전압(V_in)을 승압하여 출력 고전압(HV_out)으로 제공한다. 부스터(110)는 입력 전압(V_in)을 충전하여 기준 전압 또는 설정 전압 레벨로 안정적으로 승압하기 위한 충전 및 승압 회로를 포함할 수 있다. 특히, 부스터(110)는 출력 고전압(HV_out)의 레벨을 피드백하여 모니터링하는 기능을 갖는다. 부스터(110)는 피드백된 피드백 전압(Vfb)을 모니터링하여 출력 고전압(HV_out)의 레벨에 따른 충전 레벨의 제어가 가능하다. 따라서, 출력 고전압(HV_out)을 안정적인 레벨로 지속시킬 수 있다.
본 발명의 부스터(110)는 출력 고전압(HV_out)을 피드백하여 이중 검출을 수행할 수 있다. 부스터(110)는 피드백 전압(Vfb)을 검출하여 제 1 검출 신호(VF_out) 및 제 2 검출 신호(Charge_status)로 생성할 수 있다. 피드백 전압(Vfb)은 출력 고전압(HV_out)을 전압 분배하여 내부 회로에서 측정 및 관리할 수 있는 레벨로 변환된 전압이다. 그리고 제 1 검출 신호(VF_out)는 피드백 전압(Vfb)에 따라 가변되는 주파수를 갖는 펄스 신호일 수 있다. 제 2 검출 신호(Charge_status)는 피드백 전압(Vfb)과 설정 전압의 레벨을 비교하여 출력 고전압(HV_out)이 설정 전압에 도달했는지를 지시한다. 즉, 제 2 검출 신호(Charge_status)는 출력 고전압(HV_out)이 타깃 전압 레벨로 충전되었는지를 지시하는 상태 값에 대응한다.
컨트롤러(120)는 제 1 검출 신호(VF_out) 및 제 2 검출 신호(Charge_status)를 참조하여 부스터(110)의 충전 상태를 제어하기 위한 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)를 생성한다. 즉, 컨트롤러(120)는 출력 고전압(HV_out)에 대한 이중적인 모니터링을 통해서 부스터(110)의 안정적인 출력 특성을 제공할 수 있다. 컨트롤러(120)는 마이콤(MICOM)이나 다양한 컨트롤 유닛들을 사용하여 구현될 수 있다.
프로브(130)는 출력 고전압(HV_out)을 환부나 조직에 인가하기 위한 전극으로 제공될 수 있다. 프로브(130)는, 예를 들면 내시경에 장착되어 비가역적 전기천공법에 따라 시술되는 조직에 접근할 수 있다.
이상의 본 발명의 비가역적 전기천공 시스템(100)은 출력 고전압(HV_out)을 피드백하여 주파수 신호로 변환하는 방식으로 모니터링을 수행할 수 있다. 전압 레벨을 주파수 값으로 변환하면, 출력 고전압(HV_out)에 존재하는 노이즈를 효과적으로 필터링할 수 있다. 따라서, 출력 고전압(HV_out)에 대한 노이즈 필터링이 동반되는 정밀한 검출 동작이 가능하다.
도 2는 도 1의 부스터의 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 부스터(110)는 충전 제어 회로(111), 승압 회로(112), 피드백 회로(113), 전압-주파수 컨버터(114), 그리고 비교기(115)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 부스터(110)는 이 밖에도 신호 전달의 안정성을 위해 아이솔레이션 소자나, 출력 고전압(HV_out)을 펄스 파형으로 변환하기 위한 함수 발생기(Function Generator)와 같은 추가적인 구성을 더 포함할 수도 있음은 잘 이해될 것이다.
충전 제어 회로(111)는 컨트롤러(120)로부터 제공되는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)나 비교기(115)에서 제공되는 제 2 검출 신호(Charge_status)에 응답하여 승압 회로(112)의 충전 동작을 제어할 수 있다. 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)는 제 1 검출 신호(VF_out) 또는 제 2 검출 신호(Charge_status)에 의해서 컨트롤러(120)에서 생성될 수 있다. 즉, 승압 회로(112)에서 출력되는 출력 고전압(HV_out)의 레벨이 설정 전압과 일치하는지의 여부가 제 1 검출 신호(VF_out) 및 제 2 검출 신호(Charge_status)를 통해서 검출될 수 있다. 컨트롤러(120)는 출력 고전압(HV_out)의 레벨이 설정 전압과 일치하는 경우에는 승압 회로(112)의 전압 충전을 비활성화하도록 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)를 출력할 것이다. 반면, 컨트롤러(120)는 출력 고전압(HV_out)의 레벨이 설정 전압보다 낮은 경우에는 승압 회로(112)의 전압 충전을 활성화하도록 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)를 출력할 것이다. 충전 제어 회로(111)는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL) 및 제 2 검출 신호(Charge_status)에 따라 승압 회로(112)의 충전 동작을 인에이블/디스에이블하는 충전 제어 신호(Enable)를 생성할 수 있다.
승압 회로(112)는 입력 전압(V_in)을 충전하여 출력 고전압(HV_out)으로 변환한다. 승압 회로(112)는 충전 제어 회로(111)에서 제공되는 충전 제어 신호(Enable)에 응답하여 입력 전압(V_in)을 충전할 수 있다. 충전 제어 신호(Enable)는 출력 고전압(HV_out)이 타깃 전압을 유지하도록 컨트롤러(120)에서 제공되는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL) 및 비교기(115)로부터 제공되는 제 2 검출 신호(Charge_status)로부터 생성된다.
피드백 회로(113)는 출력 고전압(HV_out)을 피드백 전압(Vfb)으로 변환하여 전압-주파수 컨버터(114) 및 비교기(115)에 제공한다. 실질적으로 출력 고전압(HV_out)은 수천 볼트(예를 들면, 3kV)에 이르는 고전압으로 출력된다. 따라서, 출력 고전압(HV_out)의 레벨 변경없이 피드백하는 경우, 부스터(110)의 내부 회로는 전압 충격에 의해서 오동작하거나 파괴될 수 있다. 따라서, 피드백 회로(113)에 의해서 출력 고전압(HV_out)의 레벨은 부스터(110)의 내부에서 처리 가능한 저전압 레벨로 정규화되어야 한다. 피드백 회로(113)에 의해서 출력 고전압(HV_out)은 상대적으로 낮은 피드백 전압(Vfb)으로 변환된다. 예를 들면, 피드백 전압(Vfb)은 10V 이하의 레벨로 설정될 수 있다.
전압-주파수 컨버터(114)는 피드백 전압(Vfb)의 레벨에 대응하는 주파수를 갖는 펄스 신호를 제 1 검출 신호(VF_out)로 출력할 수 있다. 일반적으로 전압-주파수 컨버터(114, V/F Converter)의 출력 발진 주파수의 설정은 기준 전압이나 내부의 RC 시정수를 조정함으로써 가능하다. 예를 들면, 전압-주파수 컨버터(114)는 9V의 피드백 전압(Vfb)에 대해서 1.3kHz의 펄스 형태의 제 1 검출 신호(VF_out)를 출력하도록 설정할 수 있다. 이 경우, 피드백 전압(Vfb)의 증감에 따라 출력되는 제 1 검출 신호(VF_out)의 주파수는 증가하거나 감소할 수 있다.
피드백 전압(Vfb)을 주파수 신호인 제 1 검출 신호(VF_out)로 변환함에 따라, 출력 고전압(HV_out) 또는 피드백 전압(Vfb)에 유입되는 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다. 일반적으로 전압-주파수 컨버터(114)에는 적분 회로가 사용되며, 적분 회로에 의해서 출력 고전압(HV_out) 또는 피드백 전압(Vfb)에 포함된 노이즈는 상당량 필터링될 수 있다. 전압-주파수 컨버터(114)는 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator: VCO)와 같은 회로로 구현될 수도 있음은 잘 이해될 것이다.
비교기(115)는 피드백 전압(Vfb)의 레벨과 설정 전압(V_set)을 비교하여 제 2 검출 신호(Charge_status)를 생성한다. 설정 전압(V_set)은 출력 고전압(HV_out)의 타깃 레벨에 대응하는 크기로 제공될 수 있다. 즉, 출력 고전압(HV_out)이 타깃 전압(예를 들면, 3kV)을 출력하도록 설정하기 위해서, 설정 전압(V_set)은 피드백 회로(113)에 의해서 전압 분배된 9V로 설정될 수 있다. 비교기(115)는 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set) 이상으로 상승하는 경우, 제 2 검출 신호(Charge_status)를 하이 레벨(H)에서 로우 레벨(L)로 천이시킬 수 있다.
전압-주파수 컨버터(114)와 비교기(115)에서 각각 출력되는 제 1 검출 신호(VF_out) 및 제 2 검출 신호(Charge_status)에 의해서 출력 고전압(HV_out)은 이중으로 모니터링될 수 있다. 컨트롤러(120)는 제 1 검출 신호(VF_out) 및 제 2 검출 신호(Charge_status)를 참조하여 출력 고전압(HV_out)의 레벨을 검출하고, 충전 제어 회로(111)를 제어하는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)를 생성한다.
이상에서는 본 발명의 부스터(110)의 예시적인 구성이 간략히 설명되었다. 부스터(110)의 구성은 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 상술한 구성들에 추가되거나 다양한 변경이 가능할 것이다.
도 3은 도 2의 피드백 회로 및 전압-주파수 컨버터를 예시적으로 보여주는 회로도이다. 도 3을 참조하면, 피드백 회로(113)는 출력 고전압(HV_out)을 전압 분배하여 피드백 전압(Vfb)으로 생성한다. 전압-주파수 컨버터(114)는 피드백 전압(Vfb)의 레벨에 따라 가변되는 주파수를 갖는 제 1 검출 신호(VF_out)를 생성한다.
피드백 회로(113)는 출력 고전압(HV_out)을 전압 분배하기 위한 복수의 저항들(R1, R2, R3, R4)을 포함한다. 그리고 피드백 회로(113)는 피드백 전압(Vfb)에 포함되는 노이즈를 필터링하기 위한 커패시터(C1)와 피드백 전압(Vfb)의 안정화를 위한 제너 다이오드(D1)를 포함할 수 있다. 직렬 연결된 복수의 저항들(R1, R2, R3, R4)에 의해서 출력단(N1 노드)에 형성된 출력 고전압(HV_out)은 피드백 노드(N2)에 피드백 전압(Vfb)으로 전압 분배된다. 예를 들면, 저항들(R1, R2, R3)의 크기를 각각 3.3MΩ, 저항(R4)을 30KΩ으로 구성된 조건에서는, 출력 고전압(HV_out)이 3kV인 경우, 피드백 전압(Vfb)은 약 9V로 분배된다. 전압 분배비의 설정을 위해서 저항들(R1, R2, R3, R4) 각각의 저항치는 다양한 방식으로 설정될 수 있을 것이다.
피드백 전압(Vfb)이 셋업되는 저항(R4)에 병렬 연결되는 커패시터(C1)는 직류 전압인 피드백 전압(Vfb)에 포함된 노이즈를 효과적으로 필터링할 수 있다. 피드백 전압(Vfb)에는 다양한 형태의 노이즈가 유입될 수 있다. 승압 회로(112, 도 2 참조)에는 본질적으로 승압에 의한 노이즈가 발생할 수 있다. 또는 소자들의 결함에 의해서 출력 고전압(HV_out)이나 피드백 전압(Vfb)에 교류 성분의 노이즈들이 포함될 수 있다. 이러한 피드백 전압(Vfb)에 유입되는 노이즈 성분은 커패시터(C1)에 의해서 접지로 드레인될 수 있다.
제너 다이오드(D1)는 피드백 전압(Vfb)이 과도하게 상승하는 경우를 차단하여, 피드백 전압(Vfb)을 안정화한다. 제너 다이오드(D1)는 적절한 항복 전압으로 도핑됨에 따라 양단에 역방향으로 설정되는 피드백 전압(Vfb)을 정전압으로 안정화시킨다. 즉, 피드백 전압(Vfb)이 제너 다이오드(D1)의 항복 전압에 도달하기 전까지의 역방향 전류는 무시할 정도이며, 피드백 전압(Vfb)이 항복 전압에 도달하는 경우, 역방향 전류는 급격히 증가하지만, 안정적인 역방향 전압은 유지될 수 있다. 따라서, 제너 다이오드(D1)에 의해서 항복 전압에 대응하는 안정적인 정전압이 피드백 노드(N2)에 유지될 수 있다.
전압-주파수 컨버터(114)는 가변 저항(VR1)과 저항(R5)을 통해서 전달되는 피드백 전압(Vfb)의 크기에 대응하는 제 1 검출 신호(VF_out)를 생성한다. 제 1 검출 신호(VF_out)는 피드백 전압(Vfb)의 크기에 따라 가변되는 주파수의 펄스 신호일 수 있다. 전압-주파수 컨버터(114)에서 출력되는 제 1 검출 신호(VF_out)의 주파수는 기준 전압 입력단(RT)에 설정되는 기준 전압이나 내부의 RC 시정수를 조정함으로써 가능하다. 예를 들면, 전압-주파수 컨버터(114)는 9V의 피드백 전압(Vfb)에 대해서 1.3kHz의 제 1 검출 신호(VF_out)를 출력하도록 설정될 수 있을 것이다. 전압-주파수 컨버터(114)를 통해 피드백 전압(Vfb)에 유입되는 노이즈가 효과적으로 제거될 수 있다. 전압-주파수 컨버터(114)는 도시한 형태 이외에도 다양한 IC 소자를 통해서 구현 가능하다.
도 4는 도 2의 비교기의 개략적 개념을 설명하기 위한 회로도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 연산 증폭기(OP-amp)를 활용한 비교기(115a)에 의해서 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)에 도달했는지 검출할 수 있다.
비교기(115a)는 피드백 전압(Vfb)의 레벨과 설정 전압(V_set)을 비교하여 제 2 검출 신호(Charge_status)를 생성한다. 즉, 비교기(115a)의 정입력단(+)에는 설정 전압(V_set)이 제공된다. 그리고 비교기(115a)의 부입력단(-)에는 피드백 전압(Vfb)이 인가될 것이다. 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)보다 낮은 경우에는 제 2 검출 신호(Charge_status)는 하이 레벨(H)로 출력될 것이다. 반면, 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)과 같거나 높은 경우, 제 2 검출 신호(Charge_status)는 로우 레벨(L)로 출력될 것이다.
설정 전압(V_set)은 출력 고전압(HV_out)의 타깃 레벨에 대응하는 크기로 제공될 수 있다. 즉, 출력 고전압(HV_out)이 타깃 전압(예를 들면, 3kV)을 출력하도록 설정하기 위해서, 설정 전압(V_set)은 피드백 회로(113)에 의해서 전압 분배된 크기인 9V로 설정될 수 있다. 이 경우, 피드백 전압(Vfb)이 9V와 같거나 그 이상으로 상승하는 경우, 제 2 검출 신호(Charge_status)를 하이 레벨(H)에서 로우 레벨(L)로 천이될 것이다.
도 5는 도 4의 비교기의 동작을 예시적으로 보여주는 타이밍도이다. 도 5를 참조하면, 비교기(115a)의 입력단에 제공되는 피드백 전압(Vfb)과 설정 전압(V_set)의 레벨에 따라 제 2 검출 신호(Charge_status)의 레벨이 가변된다.
T0 시점에서 피드백 전압(Vfb)은 설정 전압(V_set)보다 낮은 것으로 가정하기로 한다. 그러면, 제 2 검출 신호(Charge_status)는 하이 레벨(H)로 출력될 것이다. 피드백 전압(Vfb)이 증가하더라도, 설정 전압(V_set)보다 낮은 T0~T1 구간에서는 여전히 제 2 검출 신호(Charge_status)는 하이 레벨(H)로 유지될 것이다. 이것은 출력 고전압(HV_out)의 레벨이 타깃 전압보다 낮은 상태이므로 승압 회로(112, 도 2 참조)의 충전이 더 필요함을 의미한다.
T1 시점에서, 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)에 도달하고, T2 시점까지는 설정 전압(V_set)보다 높은 상태를 유지한다. 이 경우, 비교기(115a)는 로우 레벨(L)의 제 2 검출 신호(Charge_status)를 출력할 것이다. 로우 레벨(L)의 제 2 검출 신호(Charge_status)는 출력 고전압(HV_out)의 레벨이 타깃 전압에 도달하거나 더 높은 상태이므로 승압 회로(112)의 충전이 중지되어야 함을 의미한다.
T2 시점에서 다시 피드백 전압(Vfb)은 설정 전압(V_set) 이하로 감소하게 된다. 그러면, 제 2 검출 신호(Charge_status)는 로우 레벨(L)에서 하이 레벨(H)로 천이된다. 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)보다 낮게 유지되는 T2~T3 구간에서는 제 2 검출 신호(Charge_status)는 하이 레벨(H)을 유지할 것이다. 하이 레벨(H)의 제 2 검출 신호(Charge_status)에 의해서 승압 회로(112)는 충전 작용을 활성화할 것이다.
이상에서는 비교기(115a)에 의한 피드백 전압(Vfb)과 설정 전압(V_set)의 레벨에 따른 제 2 검출 신호(Charge_status)의 출력 특성이 개념적으로 설명되었다. 하지만, 안정적인 제 2 검출 신호(Charge_status)의 제공을 위해 다양한 부가 구성들이나 소자들이 추가적으로 사용될 수 있을 것이다.
도 6은 도 2의 비교기의 다른 실시 예를 구체적으로 보여주는 회로도이다. 도 6을 참조하면, 비교기(115b)는 제 1 및 제 2 비교기(115-1, 115-2)와 디지털 가변 저항기(115-3)를 포함할 수 있다.
제 1 비교기(115-1)는 디지털 가변 저항기(115-3)에 의해서 제공되는 설정 전압(V_set)과 피드백 전압(Vfb)을 비교하여 제 2 검출 신호(Charge_status)를 출력할 수 있다. 제 1 비교기(115-1)의 정입력단(+)에는 디지털 가변 저항기(115-3)에 의해서 제공되는 설정 전압(V_set)이 전달된다. 즉, 디지털 가변 저항기(115-3)에 의해서 가변되는 저항값과 저항들(R11, R12)의 분배에 의해서 셋업되는 설정 전압(V_set)이 제 1 비교기(115-1)의 정입력단(+)에 입력될 수 있다. 그리고 제 1 비교기(115-1)의 부입력단(-)에는 피드백 전압(Vfb)이 인가될 것이다. 피드백 전압(Vfb)은 앞서 설명된 피드백 회로(113)에 의해서 제공될 수 있다. 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)보다 낮은 경우, 제 1 비교기(115-1)는 하이 레벨(H)의 제 2 검출 신호(Charge_status)를 출력할 것이다. 반면, 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)과 같거나 높은 경우, 제 1 비교기(115-1)는 로우 레벨(L)의 제 2 검출 신호(Charge_status)를 출력할 것이다.
제 2 비교기(115b)는 고정 설정 전압(V_set_con)과 피드백 전압(Vfb)을 비교하여 제 2 검출 신호(Charge_status)를 생성한다. 즉, 제 2 비교기(115b)의 정입력단(+)에는 디지털 가변 저항기(115-3)가 아닌 고정 저항들(R17, R18, R20)에 의해서 셋업되는 고정 설정 전압(V_set_con)이 입력된다. 그리고 제 2 비교기(115b)의 부입력단(-)에는 피드백 전압(Vfb)이 인가될 것이다. 피드백 전압(Vfb)이 고정 설정 전압(V_set_con)보다 낮은 경우에는 제 2 검출 신호(Charge_status)는 하이 레벨(H)로 출력될 것이다. 반면, 피드백 전압(Vfb)이 고정 설정 전압(V_set_con)과 같거나 높은 경우, 제 2 검출 신호(Charge_status)는 로우 레벨(L)로 출력될 것이다. 여기서, 고정 설정 전압(V_set_con)은 디지털 가변 저항기(115-3)에 의해서 제공될 수 있는 설정 전압(V_set)의 최대치로 제공될 수 있다. 예를 들면, 설정 전압(V_set)이 1kV 내지 3kV의 범위로 가변되는 경우, 고정 설정 전압(V_set_con)은 3kV로 제공되도록 고정 저항들(R17, R18, R20)의 크기가 결정될 수 있을 것이다.
디지털 가변 저항기(115-3)는 마이콤과 같은 제어 유닛에 의해서 조정될 수 있는 가변 저항기이다. 디지털 가변 저항기(115-3)는 데이터 입력단(DIN)을 가변 저항단(A-W)에 걸리는 내부 저항의 조정이 가능하다. 디지털 가변 저항기(115-3)의 설정을 통해서 제 1 비교기(115-1)의 정입력단(+)으로 가변되는 설정 전압(V_set)이 제공될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 제 1 비교기(115-1) 및 제 2 비교기(115b)를 통해서 제 2 검출 신호(Charge_status)는 안정적으로 공급될 수 있다. 즉, 제 1 비교기(115-1)의 고장시에, 고정 설정 전압(V_set_con)에 의해서 구동되는 제 2 비교기(115b)가 제 2 검출 신호(Charge_status)를 안정적으로 공급할 수 있다.
도 7은 도 2의 충전 제어 회로를 예시적으로 보여주는 회로도이다. 도 7을 참조하면, 승압 회로(112, 도 2 참조)의 충전 동작을 제어하기 위한 충전 제어 회로(111)는 제 1 및 제 2 MOSFET 트랜지스터들(Q1, Q2)을 포함한다. MOSFET 트랜지스터들(Q1, Q2) 각각은 컨트롤러(120)로부터 제공되는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)와 비교기(115)로부터 제공되는 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)에 의해 각각 스위칭된다.
제 1 MOSFET 트랜지스터(Q1)는 컨트롤러(120)에서 제공되는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)에 의해서 스위칭된다. 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)는 컨트롤러(120)에서 제 1 검출 신호(VF_out)를 기반으로 생성될 수 있다. 즉, 마이컴과 같은 제어 유닛으로 구성되는 컨트롤러(120)는 피드백 전압(Vfb)을 주파수 신호로 변환한 제 1 검출 신호(VF_out)를 사용하여 출력 고전압(HV_out)의 레벨을 모니터링한다. 즉, 컨트롤러(120)는 제 1 검출 신호(VF_out)의 주파수를 모니터링하여 출력 고전압(HV_out)이 타깃 전압(예를 들면, 3kV)에 도달했는지 모니터링할 수 있다. 즉, 컨트롤러(120)는 제 1 검출 신호(VF_out)로부터 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)에 도달했는지를 모니터링할 수 있다.
만일, 모니터링된 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)의 레벨보다 낮은 경우, 컨트롤러(120)는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)를 로우 레벨(L)로 제공하여 제 1 MOSFET 트랜지스터(Q1)를 턴오프(Turn-off)시킨다. 그러면, 충전 제어 회로(111)의 출력 노드(N3)는 접지와 차단되어 하이 레벨(H)의 충전 제어 신호(Enable)는 하이 레벨로 출력되어, 충전 인에이블(Enable) 상태가 될 수 있다. 즉, 하이 레벨(H)의 충전 제어 신호(Enable)에 의해서 승압 회로(112)의 충전 동작이 활성화될 수 있다.
반면, 모니터링된 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)과 동일하거나 높은 경우, 컨트롤러(120)는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)를 하이 레벨(L)로 제공하여 제 1 MOSFET 트랜지스터(Q1)를 턴온(Turn-on)시킨다. 하지만, MOSFET 트랜지스터들(Q1, Q2)이 모두 턴온된 상태에서만 충전 제어 신호(Enable)는 접지 레벨로 천이될 것이다.
제 2 MOSFET 트랜지스터(Q2)는 비교기(115)로부터 제공되는 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)에 의해서 스위칭된다. 제 2 검출 신호(Charge_status)는 비교기(115)에 의해서 설정 전압(V_set)과 피드백 전압(Vfb)의 비교에 의해서 생성된다. 즉, 제 2 검출 신호(Charge_status)는 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)보다 낮은 경우에는 하이 레벨(H), 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)과 같거나 높은 경우에는 로우 레벨(L)로 전달될 것이다. 따라서, 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)는 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)보다 낮은 경우에는 로우 레벨(L), 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)과 같거나 높은 경우에는 하이 레벨(H)로 전달될 것이다.
만일, 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)의 레벨보다 낮은 경우, 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)가 로우 레벨(L)로 전달되어 제 2 MOSFET 트랜지스터(Q2)를 턴오프(Turn-off)시킨다. 그러면, 충전 제어 회로(111)의 출력 노드(N3)는 접지와 차단되어 하이 레벨(H)의 충전 제어 신호는 인에이블(Enable) 상태가 될 수 있다. 즉, 하이 레벨(H)의 충전 제어 신호(Enable)에 의해서 승압 회로(112)의 충전 동작이 활성화될 수 있다.
반면, 피드백 전압(Vfb)이 설정 전압(V_set)과 동일하거나 높은 경우, 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)가 하이 레벨(H)로 전달되어 제 2 MOSFET 트랜지스터(Q2)를 턴온(Turn-on)시킨다. 하지만, MOSFET 트랜지스터들(Q1, Q2)이 모두 턴온된 상태에서만 충전 제어 신호(Enable)는 접지 레벨로 천이될 것이다.
부스트 제어 신호(Boost_CTRL)와 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)의 레벨에 따른 충전 제어 신호(Enable)의 상태는 아래 표 1을 통해서 요약될 수 있다.
Boost_CTRL /Charge_status Q1 Q2 Enable
H H ON ON L
H L ON OFF H
L H OFF ON H
L L OFF OFF H
상술한 표 1에 따르면, 충전 제어 신호(Enable)는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)와 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status) 중 적어도 하나가 로우 레벨(L)인 경우에 하이 레벨(H)로 출력된다. 따라서, 제 1 검출 신호(VF_out) 및 제 2 검출 신호(Charge_status) 중 어느 하나만이라도 설정 전압(V_set)보다 낮은 것으로 검출되는 경우, 충전 제어 회로(111)는 승압 회로(112)의 충전 동작을 활성화할 것이다. 결국, 본 발명의 전압-주파수 컨버터(114)와 비교기(115)에 의한 이중적인 모니터링을 통해서 안정적인 출력 고전압(HV_out)을 제공할 수 있음을 의미한다.
도 8은 도 7의 충전 제어 회로의 동작을 간략히 보여주는 타이밍도이다. 도 8을 참조하면, 충전 제어 회로(111)는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)와 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status) 중 적어도 하나가 로우 레벨(L)인 경우에 하이 레벨(H)의 충전 제어 신호(Enable)로 출력된다.
T0~T1 구간에서, 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)와 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)는 모두 하이 레벨(H)로 입력된다. 즉, 전압-주파수 컨버터(114)와 비교기(115) 모두 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨로 출력되고 있음을 지시한다. 이 경우, 제 1 및 제 2 MOSFET 트랜지스터들(Q1, Q2) 모두가 턴온(Turn-On)되고, 충전 제어 회로(111)는 로우 레벨(L)의 충전 제어 신호(Enable)를 출력하게 될 것이다.
T1~T2 구간에서, 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)는 하이 레벨(H), 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)는 로우 레벨(L)로 입력된다. 즉, 전압-주파수 컨버터(114)는 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨로 출력되고 있는 것으로 검출하고, 비교기(115)는 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨보다 낮은 것으로 검출하는 경우이다. 이 경우, 제 1 MOSFET 트랜지스터들(Q1)은 턴온(Turn-On), 제 2 MOSFET 트랜지스터(Q2)는 턴오프(Turn-Off)된다. 따라서, 충전 제어 회로(111)는 하이 레벨(H)의 충전 제어 신호(Enable)를 출력하게 될 것이다.
T2~T3 구간에서, 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)는 로우 레벨(L), 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)는 하이 레벨(H)로 입력된다. 즉, 전압-주파수 컨버터(114)는 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨보다 낮은 것으로 검출하고, 비교기(115)는 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨로 출력되는 것으로 검출하는 경우이다. 이 경우, 제 1 MOSFET 트랜지스터(Q1)는 턴오프(Turn-Off), 제 2 MOSFET 트랜지스터(Q2)는 턴온(Turn-On)된다. 따라서, 충전 제어 회로(111)는 하이 레벨(H)의 충전 제어 신호(Enable)를 출력하게 될 것이다.
T3~T4 구간에서, 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)와 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status) 모두가 로우 레벨(L)로 입력된다. 즉, 전압-주파수 컨버터(114)와 비교기(115) 모두가 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨보다 낮게 출력되는 상태를 검출하는 경우이다. 이 경우, 제 1 MOSFET 트랜지스터(Q1)와 제 2 MOSFET 트랜지스터(Q2) 모두가 턴오프(Turn-Off)된다. 따라서, 충전 제어 회로(111)는 하이 레벨(H)의 충전 제어 신호(Enable)를 출력하게 될 것이다.
도 9는 도 1의 컨트롤러 및 충전 제어 회로의 제어 동작을 간략히 보여주는 순서도이다. 도 9를 참조하면, 컨트롤러(120) 및 충전 제어 회로(111)는 전압-주파수 컨버터(114)와 비교기(115)의 검출 결과를 이용하여 승압 회로(112)의 충전 동작을 제어할 수 있다.
S110 단계에서, 비가역적 전기천공 시스템(100, 도 1 참조)의 출력 고전압(HV_out)의 레벨이 피드백 회로(113, 도 2 참에 의해서 피드백된다. 즉, 피드백 회로(113)의 전압 분배에 의해서 고전압(1~3kV)인 출력 고전압(HV_out)은 전압-주파수 컨버터(114)와 비교기(115)에서 관리할 수 있는 저전압 레벨의 피드백 전압(Vfb)으로 변환된다.
S120 단계에서, 컨트롤러(120)는 전압-주파수 컨버터(114)로부터 입력되는 제 1 검출 신호(VF_out)를 기반으로 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)를 생성한다. 즉, 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨보다 낮은 것으로 제 1 검출 신호(VF_out)가 출력되는 경우, 컨트롤러(120)는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)를 로우 레벨(L)로 생성할 것이다. 반면, 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨과 같거나 높은 것으로 제 1 검출 신호(VF_out)가 출력되는 경우, 컨트롤러(120)는 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)를 하이 레벨(H)로 출력할 것이다.
S130 단계에서, 비교기(115)는 비교기(115)로부터 출력되는 제 2 검출 신호(Charge_status)를 기반으로 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)를 생성한다. 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)는 인버터와 같은 수단을 통해서 생성되거나, 컨트롤러(120)에 의해서 논리적으로 생성될 수도 있을 것이다. 즉, 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨보다 낮은 경우, 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)는 로우 레벨(L)로 생성될 것이다. 반면, 출력 고전압(HV_out)이 타깃 레벨과 같거나 높은 경우, 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)는 하이 레벨(H)로 출력될 것이다.
S140 단계에서, 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)의 레벨에 따른 동작 분기가 발생한다. 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)가 로우 레벨인 경우(YES 방향), 절차는 S150 단계로 이동한다. S150 단계에서, 승압 회로(112)의 충전 동작이 활성화된다. 반면, 부스트 제어 신호(Boost_CTRL)가 하이 레벨인 경우(NO 방향), 절차는 S160 단계로 이동한다.
S160 단계에서, 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)의 레벨에 따른 동작 분기가 발생한다. 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)가 로우 레벨인 경우(YES 방향), 절차는 S150 단계로 이동한다. 반면, 반전된 제 2 검출 신호(/Charge_status)가 하이 레벨인 경우(NO 방향), 절차는 S170 단계로 이동한다. S170 단계에서, 승압 회로(112)의 충전 동작은 비활성화된다.
이상의 순서도에 따르면, 본 발명의 비가역적 전기천공 시스템(100)의 출력 고전압(HV_out)은 이중적으로 모니터링될 수 있다. 출력 고전압(HV_out)에 대한 전압-주파수 컨버터(114)와 비교기(115)에 의한 이중적인 모니터링을 통해서 출력 고전압(HV_out)의 레벨은 안정적으로 관리될 수 있고, 효율적으로 노이즈 필터링이 가능하다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 출력 고전압을 생성하기 위한 비가역적 전기천공 시스템에 있어서:
    입력 전압에 대한 충전 동작을 통해 상기 출력 고전압을 생성하는 승압 회로;
    상기 승압 회로에서 출력되는 상기 출력 고전압을 피드백 전압으로 변환하는 피드백 회로;
    상기 피드백 전압의 레벨에 따라 가변되는 주파수를 갖는 제 1 검출 신호를 생성하는 전압-주파수 컨버터; 그리고
    상기 제 1 검출 신호를 참조하여 상기 승압 회로의 충전 동작을 제어하기 위한 부스트 제어 신호를 생성하는 컨트롤러를 포함하되,
    상기 피드백 회로는:
    상기 출력 고전압을 전압 분배하여 상기 피드백 전압을 출력하는 직렬 연결된 복수의 저항들;
    상기 피드백 전압이 출력되는 피드백 노드와 접지 사이에 연결되는 적어도 하나의 커패시터; 그리고
    상기 피드백 노드와 상기 접지 사이에 연결되며, 상기 피드백 전압을 안정화하는 제너 다이오드를 포함하는 비가역적 전기천공 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 전압과 상기 출력 고전압의 레벨을 정의하는 설정 전압의 레벨을 비교하여 제 2 검출 신호를 생성하는 비교기를 더 포함하는 비가역적 전기천공 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비교기는:
    상기 피드백 전압과 조정 가능한 제 1 설정 전압을 비교하는 제 1 비교기;
    상기 피드백 전압과 고정된 레벨의 제 2 설정 전압을 비교하는 제 2 비교기; 그리고
    상기 제 1 설정 전압을 상기 제 1 비교기에 제공하기 위한 디지털 가변 저항기를 포함하는 비가역적 전기천공 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 설정 전압은 상기 제 1 설정 전압의 최대치에 대응하는 비가역적 전기천공 시스템.
  5. 삭제
KR1020210084844A 2021-06-29 2021-06-29 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템 KR102326448B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210084844A KR102326448B1 (ko) 2021-06-29 2021-06-29 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템
KR1020210153077A KR20230002011A (ko) 2021-06-29 2021-11-09 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템
PCT/KR2022/009141 WO2023277488A1 (ko) 2021-06-29 2022-06-27 비가역적 전기천공 시스템 및 그것의 펄스 인가 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210084844A KR102326448B1 (ko) 2021-06-29 2021-06-29 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210153077A Division KR20230002011A (ko) 2021-06-29 2021-11-09 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102326448B1 true KR102326448B1 (ko) 2021-11-15

Family

ID=78502851

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210084844A KR102326448B1 (ko) 2021-06-29 2021-06-29 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템
KR1020210153077A KR20230002011A (ko) 2021-06-29 2021-11-09 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210153077A KR20230002011A (ko) 2021-06-29 2021-11-09 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102326448B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023277488A1 (ko) * 2021-06-29 2023-01-05 (주)더스탠다드 비가역적 전기천공 시스템 및 그것의 펄스 인가 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110114314A (ko) * 2010-04-13 2011-10-19 리엔 창 일렉트로닉 엔터프라이즈 컴퍼니 리미티드 피드백 전압 안정화 장치 및 방법
KR20170117534A (ko) * 2015-02-14 2017-10-23 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 퀵-스타트 고전압 부스트
KR20180107168A (ko) * 2016-02-29 2018-10-01 펄스 바이오사이언스, 인크. 피드백 제어를 갖는 고전압 아날로그 회로 펄서
JP2021503871A (ja) * 2017-11-17 2021-02-12 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社 自己キャリブレーションされるｄｃ‐ｄｃコンバータ
KR20210018228A (ko) * 2018-05-02 2021-02-17 온코섹 메디컬 인코포레이티드 전기천공 시스템, 방법, 및 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110114314A (ko) * 2010-04-13 2011-10-19 리엔 창 일렉트로닉 엔터프라이즈 컴퍼니 리미티드 피드백 전압 안정화 장치 및 방법
KR20170117534A (ko) * 2015-02-14 2017-10-23 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 퀵-스타트 고전압 부스트
KR20180107168A (ko) * 2016-02-29 2018-10-01 펄스 바이오사이언스, 인크. 피드백 제어를 갖는 고전압 아날로그 회로 펄서
JP2021503871A (ja) * 2017-11-17 2021-02-12 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社 自己キャリブレーションされるｄｃ‐ｄｃコンバータ
KR20210018228A (ko) * 2018-05-02 2021-02-17 온코섹 메디컬 인코포레이티드 전기천공 시스템, 방법, 및 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023277488A1 (ko) * 2021-06-29 2023-01-05 (주)더스탠다드 비가역적 전기천공 시스템 및 그것의 펄스 인가 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230002011A (ko) 2023-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8248045B2 (en) Charge pump circuit with current detecting and method thereof
CN103155390B (zh) 功率转换器
US5705894A (en) Method for operating at least one fluorescent lamp with an electronic ballast, as well as ballast therefor
JP4991242B2 (ja) 放電ランプの駆動装置及び駆動方法
KR102326448B1 (ko) 안정적으로 출력 고전압을 모니터링하는 비가역적 전기천공 시스템
KR20110016496A (ko) 다중-램프들 순간 시동 전자 안정기
JP2001351792A (ja) セラミック・メタルハライド・ランプ用高周波数電子安定器の電力調整回路
US8063570B2 (en) Simple protection circuit and adaptive frequency sweeping method for CCFL inverter
JP4991844B2 (ja) パルス幅変調装置及びこれを備えた光源駆動装置
US20110169475A1 (en) Signal output circuit
US7180251B2 (en) Electronic power circuit for gas discharge lamps
KR20140092565A (ko) 멀티 레벨 인버터
US20100072906A1 (en) Methods and apparatus for driving discharge lamps
CN110546871B (zh) 具有集成dc调节器的电外科手术输出级
Canacsinh et al. Solid-state bipolar Marx generator with voltage droop compensation
SU851687A1 (ru) Стабилизированна система электропитани НА бАзЕ пьЕзОТРАНСфОРМАТОРА
WO2023277488A1 (ko) 비가역적 전기천공 시스템 및 그것의 펄스 인가 방법
US20210303015A1 (en) Electrosurgical generator
US20220278674A1 (en) High voltage pulse generator for electro-poration
US11641157B2 (en) Medical device with fail-safe power supply
KR102058169B1 (ko) 공기 청정기용 고전압 전원 공급 장치
US8183791B1 (en) System and method for preventing low dimming current startup flash
SU744517A2 (ru) Стабилизированный источник посто нного напр жени
SU868948A1 (ru) Многоканальный стабилизатор
SU650177A1 (ru) Стабилизированный источник посто нного напр жени

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant