KR19990017143A - 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로 - Google Patents

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장경운
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윤종용
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Abstract

스위칭 전원 제어용 집적회로에서 스위칭할 때 왜곡현상을 방지할 수 있는 발진 회로를 개시한다.
본 발명의 클럭 발생기을 포함한 발진 회로는 기준 전압부와, 전류 소스부와, 외부 캐패시터와, 비교부, 및 클럭 발생 방전 구동부를 구비한다. 상기 기준 전압부에는 기준 전압이 인가된다. 상기 전류 소스부는 발진 회로의 전류원으로 작용한다. 상기 외부 캐패시터는 상기 클럭 발생 방전 구동부에 의해 충전과 방전을 하며 발진한다. 상기 비교부는 쉬미트 트리거 및 단일 비교기를 구비하여 두 입력 레벨을 비교한다. 상기 클럭 발생 방전 구동부는 상기 슈미트 트리거로부터의 귀환신호를 받아 클럭을 발생시키고 상기 외부 캐패시터를 충전과 방전을 시킨다. 상기 클럭 발생 방전 구동부는 발생된 클럭 신호를 일반적인 논리 부분으로 구성된 회로의 입력 신호로 이용하여 출력 듀티를 조절할 수 있도록 하여 스위칭 왜곡 현상을 피할 수 있게 한다.
따라서, 본 발명의 발진 회로는 조절 가능한 클럭 신호를 입력신호로 이용하여 출력 듀티를 조절할 수 있는 체계로 설계됨으로써 스위칭 전원 제어용 집적회로에서 스위칭 왜곡 현상을 피할 수 있게 한다.

Description

스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 스위칭 전원 제어용 집적회로(IC)에 적용된 발진 회로(Oscillator)에 관한 것이다.
스위칭 전원 제어용 집적회로에 있어서, 충방전이 동일한 삼각파 출력을 가지는 발진 회로 부분은 펄스폭 변조(PWM : Pulse Width Modulation) 비교기의 입력으로 이용되어 비교기의 3개의 입력과 비교하여 출력(Output)을 발생한다.
도 1은 종래 기술의 스위칭 전원 제어용 집적회로에 적용된 발진 회로(Oscillator)의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 발진회로는 기준 전압부(VREF:100)와, 전류 소스부(current source:103)와, 쉬미트 트리거(Schmitt Trigger:105)와 비교기를 구비한 비교부(110)와. 충전과 방전(I')을 하며 발진을 하는 외부 캐패시터(CT:120) 및 상기 외부 캐패시터(CT:120)를 구동하는 방전 구동부(130)를 주요 구성부로 하고 있다.
상술한 종래의 발진 회로에는 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저, 종래의 발진 회로가 펄스폭 변조 비교기의 입력으로 이용될 때, 발진하는 삼각파 출력과 3개의 입력이 가장 낮은 전압을 비교기에서 검출하여 출력하지만, 출력이 스위칭(Switching)할 때, 스위칭 지점에서 왜곡현상이 발생하여 집적회로(IC)는 이상현상이 발생할 수도 있다. 또한, 충전하는 시간과 방전하는 시간을 동일하게 설계하려면 도 1에 제시되어 있는 것과 같이 방전 구동부(130)의 트랜지스터 Q7의 에미터 면적을 2배(2A)로 해야 하지만, 이때는 레이아웃 설계(Layout Design)시 발생되는 여러 요소를 고려해야 하는 번거로움이 있다. 또, 종래의 발진 회로에는 클럭 발생기가 없는 것도 큰 단점으로 작용한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스위칭 전원 제어용 집적회로에서 스위칭할 때 왜곡현상을 방지할 수 있는 발진 회로를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 기술의 스위칭 전원 제어용 집적회로에 적용된 발진 회로의 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 클럭 발생기을 포함한 발진 회로의 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 클럭 발생기를 포함한 발진 회로의 타이밍도.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로는 기준 전압부와, 전류 소스부와, 외부 캐패시터와, 비교부, 및 클럭 발생 방전 구동부를 구비한다.
상기 기준 전압부에는 기준 전압이 인가된다.
상기 전류 소스부는 발진 회로의 전류원으로 작용한다.
상기 외부 캐패시터는 상기 클럭 발생 방전 구동부에 의해 충전과 방전을 하며 발진한다.
상기 비교부는 쉬미트 트리거 및 단일 비교기를 구비하여 두 입력 레벨을 비교한다.
상기 클럭 발생 방전 구동부는 상기 슈미트 트리거로부터의 귀환신호를 받아 클럭을 발생시키고 상기 외부 캐패시터를 충전과 방전을 시킨다.
바람직하게, 상기 클럭 발생 방전 구동부는 발생된 클럭 신호를 일반적인 논리 부분으로 구성된 회로의 입력 신호로 이용하여 출력 듀티를 조절할 수 있도록 하여 스위칭 왜곡 현상을 피할 수 있게 한다.
상기 발진 회로는 방전하는 토포로지를 변환함으로써 방전하는 전류를 조절하여 클럭 펄스를 조정한다.
상기 클럭 발생 방전 구동부의 스위칭 트랜지스터는 인버터에 의해서 제어되는 PNP 트랜지스터로 구성된다.
상기 클럭 발생 방전 구동부는 인버터에 의해서 제어되는 스위칭 트랜지스터를 구동함으로써 소정 갯수의 트랜지스터 및 저항에 의해서 상기 외부 캐패시터의 방전 전류를 결정하고 전류를 방전할 때 클럭을 발생하도록 구성된다.
기준 전압부와, 전류 소스부와, 외부 캐패시터와, 비교부, 및 클럭 발생 방전 구동부를 구비한 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로의 발진 방법에 있어서,
상기 비교부의 쉬미트 트리거 부분에 의해 귀환된 신호가 인버터를 구비한 상기 클럭 발생 방전 구동부를 동작시켜서 상기 인버터에 의하여 상기 클럭 발생 방전 구동부내의 스위칭 트랜지스터를 구동함으로써 상기 외부 커패시터의 방전 전류를 결정 하고, 전류를 방전할 때 클럭을 발생시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로의 발진 방법을 제공한다.
상기 발생된 클럭 신호는 일반적인 논리 부분으로 구성된 회로의 입력 신호로 이용하여 출력 듀티를 조절할 수 있게 하여 스위칭 왜곡 현상을 피할 수 있도록 한다.
상기 발진 회로의 방전하는 토포로지를 변환함으로써 방전하는 전류를 조절하여 클럭 펄스를 조정한다.
따라서, 본 발명의 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로는 조절 가능한 클럭 신호를 입력신호로 이용하여 출력 듀티를 조절할 수 있는 체계로 설계됨으로써 스위칭 전원 제어용 집적회로에서 스위칭 왜곡 현상을 피할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로의 회로도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 클럭 발생기을 포함한 발진 회로는 기준 전압부(200)와, 전류 소스부(203)와, 충전과 방전을 하며 발진을 하는 외부 캐패시터(CT:220)와, 쉬미트 트리거(Schmitt Trigger:205) 및 단일 비교기(Single Comparator)를 구비한 비교부(210), 및 슈미트 트리거(205)로부터의 귀환신호를 받아 클럭을 발생시키고 외부 캐패시터(220)를 충전과 방전(I')을 시키는 클럭 발생 방전 구동부(230)로 구성되어 있다.
도 2와 같이 비교부(210)의 쉬미트 트리거 부분(205)에 의해서 귀환(Feedback)된 신호가 인버터(Inverter:231)를 구비한 클럭 발생 방전 구동부(230)의 입력(Input) 신호로 입력되어 인버터의 출력 신호가 PNP 트랜지스터 Q9을 온/오프(On/Off) 시킴으로써 방전 전류를 결정하고 전류가 방전될 때 클럭(235)을 발생된다. 이러한 클럭 신호를 일반적(General)인 논리 부분(Logic Part)으로 구성된 회로의 입력 신호로 이용하여 출력 듀티(Output Duty)를 조절할 수 있는 체계로 설계하면 스위칭 왜곡현상을 피할 수가 있다. 또한, 발진 회로의 방전하는 토포로지(topology)를 변환함으로써 방전하는 전류를 조절하여 클럭 펄스를 조정할 수 있다.
도 2에서 비교부(210)는 저항 R3와, 저항 R4, R5와 NPN 트랜지스터 Q1, Q2로 이루어진 쉬미트 트리거 부분(205)과, NPN 트랜지스터 Q3, Q4, Q5와 PNP 트랜지스터 Q14, Q14_1, Q15, Q15_1로 동작하는 단일 비교기(Single Comparator)부분을 구비하여 두 입력 전위 레벨 A, B를 비교한다.
B점의 전위는 A점의 전위가 하이 레벨(High Level)에서 로우 레벨(Low Level)로 바뀌는 지점과 동일하다. 이를 식으로 나타내면 아래와 같다.
또한, A점의 전위가 로우 레벨에서 하이 레벨로 변화하는 시점에서 B점의 전위는,
도 3은 본 발명에 따른 클럭 발생기를 포함한 발진 회로의 타이밍도이다. 도 3에는 B점의 전위(VB)를 나타내는 타이밍도와, A점의 전위(VA) 및 C점의 전위(VC)를 나타내는 타이밍도를 함께 나타내었다. B점의 전위(VB) 타이밍도에는, 외부 캐패시터(External Capacitor)에 일정한 전류(Constant Current)가 충전되어 기울기 1(Slope1)이 나타나고, 이때, 쉬미트 트리거 부분(205)에 의해서 귀환된 신호가 인버터(231)의 입력 신호로 이용되어 인버터(231)를 동작시킨다. 인버터의 동작에 의해서 스위칭 트랜지스터 Q9을 조정(control)하여 외부 캐패시터(220)에 충전되었던 전류를 방전하여 B점의 전위(VB) 타이밍도에서 기울기 2(Slope2)를 나타낸다. 기울기 1(Slope1)과 기울기 2(Slope2)를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
여기서, I는 전류 소스부(203)의 전류값이고, CT는 외부 캐패시터(220)의 용량값(capacitance)이다.
여기서, I는 전류 소스부(203)의 전류값이고, I`는 외부 캐패시터(220)의 충전 전류값이고, CT는 외부 캐패시터(220)의 용량값(capacitance)이다.
도 3의 발진 타이밍도에서 보는 바와 같이, 충전주기(Charging Cycle:T1)는
방전 주기(Discharge Cycle:T2)은
이때, 일정한 전류 발진 회로(constant current oscillator)의 주파수(f)는 다음과 같다.
결국, 본 발명의 발진 회로는 비교부(210)의 쉬미트 트리거(205)에 의해 피드백된 신호가 인버터를 구비한 클럭 발생 방전 구동부(230)를 동작시켜서 스위칭 트랜지스터 Q9을 구동함으로써 NPN 트랜지스터 Q6, Q7, Q8 및 저항 R1, R2, R7에 의해서 발진 회로의 방전 전류를 결정하고 전류를 방전할 때 클럭을 발생하도록 회로를 구성한 것이다.
본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야의 통상적 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명의 발진 회로는 조절 가능한 클럭 신호를 입력신호로 이용하여 출력 듀티를 조절할 수 있는 체계로 설계됨으로써 스위칭 전원 제어용 집적회로에서 스위칭 왜곡현상을 피할 수 있게 한다.

Claims (8)

  1. 기준 전압이 인가되는 기준 전압부와;
    발진 회로의 전류원으로 작용하는 전류 소스부와;
    클럭 발생 방전 구동부에 의해 충전과 방전을 하며 발진하는 외부 캐패시터와;
    쉬미트 트리거 및 단일 비교기를 구비하여 두 입력 레벨을 비교하는 비교부; 및
    상기 슈미트 트리거로부터의 귀환신호를 받아 클럭을 발생시키고 상기 외부 캐패시터를 충전과 방전을 시키는 클럭 발생 방전 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클럭 발생 방전 구동부는 발생된 클럭 신호를 일반적인 논리 부분으로 구성된 회로의 입력 신호로 이용하여 출력 듀티를 조절할 수 있도록 하여 스위칭 왜곡 현상을 피할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발진 회로는 방전하는 토포로지를 변환함으로써 방전하는 전류를 조절하여 클럭 펄스를 조정하도록 한 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 클럭 발생 방전 구동부의 스위칭 트랜지스터는 인버터에 의해서 제어되는 PNP 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 클럭 발생 방전 구동부는 인버터에 의해서 제어되는 스위칭 트랜지스터를 구동함으로써 소정 갯수의 트랜지스터 및 저항에 의해서 상기 외부 캐패시터의 방전 전류를 결정하고 전류를 방전할 때 클럭을 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로.
  6. 기준 전압부와, 전류 소스부와, 외부 캐패시터와, 비교부, 및 클럭 발생 방전 구동부를 구비한 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로의 발진 방법에 있어서,
    상기 비교부의 쉬미트 트리거 부분에 의해 귀환된 신호가 인버터를 구비한 상기 클럭 발생 방전 구동부를 동작시켜서 상기 인버터에 의하여 상기 클럭 발생 방전 구동부내의 스위칭 트랜지스터를 구동함으로써 상기 외부 커패시터의 방전 전류를 결정 하고, 전류를 방전할 때 클럭을 발생시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로의 발진 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 발생된 클럭 신호는 일반적인 논리 부분으로 구성된 회로의 입력 신호로 이용하여 출력 듀티를 조절할 수 있게 하여 스위칭 왜곡 현상을 피할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로의 발진 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 발진 회로는 방전하는 토포로지를 변환함으로써 방전하는 전류를 조절하여 클럭 펄스를 조정하는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로의 발진 방법.
KR1019970039938A 1997-08-21 1997-08-21 스위칭 전원 제어용 회로의 발진 회로 KR19990017143A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100517250B1 (ko) * 2002-09-13 2005-09-28 주식회사 케이이씨 맥스 듀티 안정화 회로
KR100950073B1 (ko) * 2003-02-12 2010-03-30 페어차일드코리아반도체 주식회사 듀티 조절 회로 및 이를 포함하는 발진기

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KR100517250B1 (ko) * 2002-09-13 2005-09-28 주식회사 케이이씨 맥스 듀티 안정화 회로
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