KR102640530B1 - 히스테리시스를 갖는 개선된 스위치 - Google Patents

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Abstract

입력 단자(1)를 포함하는 스위치 회로로서, 상기 입력 단자는 제1 저항(R3)을 통해 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 상기 제1 트랜지스터는 NPN 바이폴라 게이트 트랜지스터(Q1)이고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스와 접지 사이에 연결된 제2 저항(R5)을 더 포함하고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 연결된 출력 라인 또는 단자(3)를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터는 접지에 연결되고, 상기 회로는 제2 트랜지스터(Q2)를 더 포함하고, 상기 제2 트랜지스터는 PNP 바이폴라 게이트 트랜지스터이고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터는 제3 저항(R8)을 통해 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 이미터는 상기 입력 단자(1)에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 이미터는 제4 저항(R11)을 통해 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 추가로 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스는 제5 저항(R10) 및 다이오드(D1)를 통해 상기 출력 단자(3)에 추가로 연결된다.

Description

히스테리시스를 갖는 개선된 스위치{IMPROVED SWITCH WITH HYSTERESIS}
본 발명은 BJT(Bipolar Junction Transistors)를 포함하는 솔리드 스테이트 스위치 및 스위치 회로와 간단한 스위치/스위치 회로에 관한 것이다.
단일 BJT 스위치에는 히스테리시스를 가지지 않는다. 베이스에 대한 임계 레벨 또는 이에 가까운 (예를 들어, 노이즈를 갖는) 불안정한 입력 전압은 스위치가 반복적으로 턴온 및 턴오프되게 할 수 있다.
이 문제를 극복하고 히스테리시스를 생성하기 위해, 다수의 BJT(3개 이상의 BJT) 또는 비교기 솔루션과 함께 사용 가능한 더욱 복잡한 설계가 사용된다.
본 발명의 과제는 이 문제를 극복하고 히스테리시스를 포함하는 더 간단하고 더 저렴한 스위치 회로를 생성하는 것이다.
히스테리시스가 없는 단일 BJT NPN 개방 컬렉터 스위치의 문제는 BJT의 베이스에 대한 임계 레벨에서의 불안정한 입력 전압에 취약하고, NPN의 베이스로의 턴온 전류를 향상시키기 위해 다른 BJT(PNP) 스위치를 추가함으로써 해결된다.
일 양태에서 입력 단자를 포함하는 스위치 회로가 제공되고, 상기 입력 단자는 제1 저항(R3)을 통해 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 상기 제1 트랜지스터는 NPN 바이폴라 게이트 트랜지스터(Q1)이고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스와 접지 사이에 연결된 제2 저항(R5)을 더 포함하고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 연결된 출력 라인 또는 단자를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터는 접지에 연결되고, 상기 회로는 제2 트랜지스터(Q2)를 더 포함하고, 상기 제2 트랜지스터는 PNP 바이폴라 게이트 트랜지스터이고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터는 제3 저항(R8)을 통해 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 이미터는 상기 입력 단자에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 이미터는 제4 저항(R11)을 통해 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 추가로 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스는 제5 저항(R10) 및 다이오드(D1)를 통해 상기 출력 단자(3)에 추가로 연결된다.
상기 다이오드(D1)는 상기 제4 저항(R10)과 출력 라인/단자(3) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
이제 본 발명은 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명된다:
- 도 1은 알려진 간단한 스위치 배열을 도시하고;
- 도 2는 비교기를 갖는 알려진 스위치 배열을 도시하고;
- 도 3은 본 발명의 일례를 도시하고;
- 도 4는 도 3의 회로의 동작을 도시한다.
도 1은 (예를 들어, 스위칭 소스(2)로부터) 저항(R3)을 통해 Q1으로 표시된 BJT(NPN)의 베이스에 연결된 입력 라인(1) 또는 단자를 갖는 알려진 간단한 스위치 배열을 도시한다. 베이스와 접지 사이에 저항(R5)이 포함된다. Q1의 컬렉터에 효과적으로 연결된 출력 라인/단자(3)가 도시된다. 따라서, 이것은 BJT(Q1)를 갖는 기존의 개방 컬렉터 NPN BJT 스위치를 설명한다. R3은 입력에 전압이 없을 때 Q1이 오프 상태인 것을 보장하기 위하여 베이스와 R5로의 전류를 제한하는 데 사용된다.
언급된 바와 같이, 이 회로는 히스테리시스를 가지지 않고, 따라서 아래의 통상적인 개방 컬렉터 NPN 스위치에서 슈미트 트리거 또는 히스테리시스가 없다. 입력에서의 노이즈는 스위치를 온 및 오프 토글할 수 있으며, 이는 불안정할 수 있다는 것을 의미한다.
알려진 솔루션은 히스테리시스를 추가하기 위해 비교기를 부가하는 것이다. 도 2는 이러한 배열을 도시한다. 또한, 비교가 조정된 전압을 필요로 하기 때문에, 비교기(4)는 다른 전원 공급 장치를 필요로 한다. 이러한 추가 요구 사항/컴포넌트는 회로가 더 복잡하고 비싸다는 것을 의미한다.
발명
일례에서, 회로는 효율적이고 신뢰할 수 있는 히스테리시스를 갖는 스위치를 제공한다. 도 3은 일례를 도시한다. 도 1에서처럼, Q1으로 표시된 BJT(NPN)의 베이스에 저항(R3)을 통해 연결된 입력 라인 또는 단자(1)(예를 들어, 스위칭 소스(2)에 전기적으로 연결되거나 연결 가능함)가 있다. Q1의 베이스와 접지 사이에 연결된 저항(R5)이 회로에 포함된다. Q1의 컬렉터에 효과적으로 연결된 출력 라인 또는 단자(3)가 도시되고, 개방 컬렉터 출력으로서 고려될 수 있다. Q1의 이미터는 접지에 직접 연결된다.
또한, 회로는 PNP 트랜지스터인 Q2로 표시된 추가 BJT를 포함한다. Q2의 컬렉터는 저항(R8)을 통해 Q1의 베이스에 연결되고, Q2의 이미터는 입력 라인/단자(1)에 연결된다. Q2의 이미터는 또한 저항(R11)을 통해 Q2의 베이스에도 연결되고; Q2의 베이스는 또한 저항(R10) 및 다이오드(D1)를 통해 출력 단자에도 연결되고; 다이오드(D1)는 저항(R10)과 출력 라인/단자(3) 사이에 위치된다. 선택적으로, 저항(R10)과 다이오드의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 즉, 저항(R10)이 다이오드와 단자(3) 사이에 위치(즉, 전기적으로 연결)될 수 있다.
따라서, 회로는 PNP BJT인 제2 BJT(Q2)와 저항(R8, R11, R10) 및 다이오드를 추가하여 슈미트 트리거 스위치를 효과적으로 제공한다.
동작
입력 전압은 R3를 통해 Q1을 턴온하기에 확실히 충분한 임계 전압까지 상승한다. Q1이 턴온될 때, 이는 또한 R10과 다이오드를 통해 Q2도 턴온할 것이다. Q2이 턴온될 때, R8를 통해 Q1의 베이스에 더 많은 전류가 제공된다. 이것은 Q1을 "턴온" 상태로 강제한다. 이것은 Q1의 베이스에 대한 턴온 전류를 향상시킨다.
동작
도 4는 도 3의 회로 동작 예를 도시한다. 설정은 다음과 같다: i) 느린 감소 (ramp up) 및 상승(ramp down)을 이용한 온/오프 입력 토글, ii) DC 전압 소스는 저항을 통해 개방 컬렉터 출력(3)에 연결된다. 그래프 A, B 및 C는 도 3에서의 지점 A, B 및 C에서의 전압을 각각 도시한다.
Q1 NPN이 턴온됨에 따라(출력 전압은 0으로 됨), Q1 NPN 베이스 전압은 0.5V에서 0.7V로 상승한다. 이것은 베이스에 더 많은 전류를 제공하는 Q2의 결과이다. 이 예에서, 턴온 전압(로우에서 하이로)은 6.2V이고, 턴오프 전압(하이에서 로우로)은 2.8V이다. 임계 전압 및 히스테리시스 범위는 (저항의) 저항값을 조정하여 조정될 수 있다.

Claims (2)

  1. 입력 단자(1)를 포함하는 스위치 회로에 있어서, 상기 입력 단자는 제1 저항(R3)을 통해 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 상기 제1 트랜지스터는 NPN 바이폴라 게이트 트랜지스터(Q1)이고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스와 접지 사이에 연결된 제2 저항(R5)을 더 포함하고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 연결된 출력 라인 또는 단자(3)를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터는 접지에 연결되고, 상기 회로는 제2 트랜지스터(Q2)를 더 포함하고, 상기 제2 트랜지스터는 PNP 바이폴라 게이트 트랜지스터이고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터는 제3 저항(R8)을 통해 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 이미터는 상기 입력 단자(1)에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 이미터는 제4 저항(R11)을 통해 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 추가로 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스는 제5 저항(R10) 및 다이오드(D1)를 통해 상기 출력 라인 또는 단자(3)에 추가로 연결되는, 스위치 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이오드(D1)는 상기 제5 저항(R10)과 상기 출력 라인 또는 단자(3) 사이에 전기적으로 연결되는, 스위치 회로.
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