KR19990072303A

KR19990072303A - 전원이배터리인계측장치의자동전원턴-온회로

Info

Publication number: KR19990072303A
Application number: KR1019990002653A
Authority: KR
Inventors: 갤러반마이클
Original assignee: 맥나이트 더글라스 쥐; 플루케 코오포레이션
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 1999-09-27
Also published as: CN1232183A; EP0933641B1; CN1140809C; US6201320B1; CA2259711A1; DE69830467D1; EP0933641A2; CA2259711C; KR100294817B1; TW420752B; JP3238135B2; JPH11275769A; DE69830467T2; EP0933641A3

Abstract

전원이 배터리인 계측장치의 자동 전원 턴-온(turn-on) 회로. 계측장치는 일반적으로 오프 상태이지만, 계측장비가 계측될 전압에 접속될 때, 감지되는 전압이, 내장 배터리를 계측장치의 처리회로 및 디스플레이 회로에 차례로 접속시키는 전기 스위치를 활성화시킨다. 전압 감지회로는, 양(陽)전압 또는 음(陰)전압 여부를 감지하고 구동 트랜지스터를 도통시키는 회로를 포함한다. 구동 트랜지스터는, 차례로 배터리 전압을 전원공급 출력노드에 접속시키는 스위치를 활성화한다. RC 네트워크는 계측될 전압이 계측장비의 입력단자에서 제거된 후의 짧은 주기의 시간동안 스위치를 "온" 위치에 유지한다.

Description

전원이 배터리인 계측장치의 자동 전원 턴-온 회로{AUTOMATIC POWER TURN-ON CIRCUIT FOR A BATTERY-POWERED VOLTAGE MEASUREMENT APPARATUS}

본 발명은 일반적으로 전원공급 회로에 관한 것으로, 특히 전원이 배터리인(battery-powered) 전압 계측장치의 자동 전원 턴-온(turn-on) 회로에 관한 것이다.

전압계 등과 같은 종래의 전원이 배터리인 전압 계측장치는 전형적으로 내장 배터리를 계측의 수행 및 디스플레이를 하는 계측처리 회로와 접속 및 차단시키는 전원 스위치를 구비한다. 전형적으로 한 쌍의 테스트 리드(leads)가 이러한 형태의 장치와 관련하여, 하나의 리드는 접지와 같은 공통 기준을 제공하고, 나머지 하나의 리드는 계측될 전압을 수용한다. 동작자는 먼저 전원을 턴-온하고, 그 후 계측될 전기회로 내의 소망 지점에 테스트 리드를 접촉시킨다. 물론, 계측장치가 턴-온 되어있는 동안에는 배터리가 소모된다. 만일, 계측장치가 장시간동안 계측을 수행하지 않고 온 상태로 유지되거나 무심코 온 상태로 유지되면, 배터리 수명은 상당히 단축될 것이다.

테스트 중의 회로에 의하여 전원이 공급되고, 단지 지시등에만 전원을 공급하는 지속성 검출기가 당 업계에 공지되어 있다. 또 다른 종래의 기술로서는 미국특허 3,919,631에, 감지기에 의하여 전압의 존재를 검출하는 무선 탐침, 또는 배터리를 전구에 접속시키는 전기 스위치에 접속된 도전성 팁(tip)이 공개되어 있다. 이러한 종래 기술의 장치는 단순히 전압의 존재를 표시하고, 전압계(voltage field)로부터 제거되면 바로 턴-오프 된다.

소정 전압영역에서 다수의 상이한 전압의 계측 또는 표시를 제공하도록 자동으로 턴-온 할 수 있는 전원이 배터리인 장치가 제공되는 것이 바람직하다. 더욱이, 전압계측 후 소정시간의 주기동안 턴-온이 유지되어, 각 계측마다 계측장치를 턴-온 및 턴-오프 하지 않고 일련의 계측이 수행될 수 있는 전원이 배터리인 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 전원이 배터리인 계측장치용 자동 전원 턴-온 회로가 제공된다. 계측장치의 전원은 일반적으로 오프 상태로, 내장 배터리의 전원을 보존한다. 계측장치의 입력 리드가 계측 또는 검사될 전압 포텐셜(potential)에 접속될 때, 또는 입력 리드가 상호 접속될 때조차도, 입력 리드에 의하여 감지된 전압 포텐셜은 배터리 전원을 계측장치의 처리회로 및 디스플레이 회로에 차례로 접속시키는 전기 스위치를 활성화한다. 전압 감지회로는 포텐셜이 양(陽)극, 음(陰)극, 또는 접지인지를 감지하는 회로 및 구동 트랜지스터를 도통시키는 회로를 포함한다. 구동 트랜지스터는 배터리 전압을 전원공급 출력노드에 접속시키는 스위치를 차례로 활성화한다. 계측 또는 검사될 전압 포텐셜이 계측장치의 입력단자에서 제거된 후 짧은 주기의 시간동안 RC 네트워크는 스위치를 온 위치에 유지한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 전원이 배터리인 계측장치의 자동 전원 턴-온 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 입력단자가 계측 또는 검사될 전압 포텐셜에 접속될 때, 자동으로 턴-온 하는 계측장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점 등은 첨부한 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 읽으면 당업자에게 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 전원 턴-온 회로와 결합하는 계측장치의 개략도;

도 2는 본 발명에 따른 자동 전원 턴-온 회로의 개략도; 및,

도 3은 도 2의 회로에 대한 선택적 입력 임피던스를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자동 전원 턴-온 회로(12)와 결합한 계측장치(10)가 점선으로 둘러싸여 도시된다. 또한, 자동 전원회로(12)로부터 동작전원을 수용하여 한 쌍의 입력단자(16, 18)에 인가되는 전압을 계측 및 디스플레이 하는 계측 및 디스플레이 시스템(14)이 계측장치(10) 내에 포함된다. 계측 및 디스플레이 시스템(14)은 디지털 멀티미터 기술에서 공지된 임의 다수의 전압 계측회로, 또는 계류중인 미국출원 제 09/017,013 호(1998. 2. 2)에 설명된 회로 등으로 대치할 수 있다. 입력단자(16, 18)는 각각 테스트 리드 또는 탐침이 접속되기도 하는 종래의 입력 잭(jack) 및 공통접지 입력 리셉터클(receptacle)을 나타내기도 한다.

자동 전원회로(12)는 도 2에 자세히 도시된다. 배터리(40)는 절연-게이트 MOSFET(42)의 소스(source)에 접속되는데, 이 MOSFET(42)은 배터리(40)의 전압을 출력단(PWR)에 접속 또는 차단시키는 스위치 및 직렬경로로서 기능한다. MOSFET(42)의 드레인(drain)은 논의상 이 회로에서 부하저항(44)로 나타나는 부하에 접속되는 것으로 도시되지만, 실제로는 부하저항(44)은 적절히 도 1의 계측 및 디스플레이 시스템(14)이 될 수 있다.

일반적으로, MOSFET(42)은 턴-오프 되고 도통되지 않아서, 배터리(40)는 부하(44)로부터 차단된다. 저항(48)은 MOSFET(42)의 게이트(gate)-소스 접합에 구동 트랜지스터(50)의 콜렉터와 직렬로 접속된다. 저항(52)을 거쳐, 즉, 트랜지스터(50)의 베이스-에미터 접합을 거쳐, 트랜지스터(50)에 순방향 바이어스를 걸어주어, 저항(48)을 통하여 전류를 도통하게 하여, MOSFET(42)에 순방향 바이어스를 걸어주는 양전압이 인가될 때마다 MOSFET(42)은 턴-온 된다.

양전압이 저항(52)을 거쳐 인가되는 두 가지 방법이 있는데, 이 두 가지 방법은 모두 배터리(40)의 배터리 전압(V_BAT)에 대하여 입력단자(60)에 인가된 입력전압의 양 또는 음의 극성을 포함한다.

제 1 실시예에서, 입력단자(60)가 배터리 전압(V_BAT)에 대하여 양인 전압 포텐셜에 접속되고, 입력단자(66)가 접지에 접속된다고 가정하자. 계측될 전압원은 전압원(62) 및 입력단자(60)와 공통단자(66)의 사이에 접속된 내부 임피던스(64)로 표시된다. 트랜지스터(70)의 베이스 포텐셜은 배터리 전압(V_BAT)으로 유지되며, 전압(V_BAT)보다 큰 입력단자(60)에서의 양전압은 전류가 저항(72)을 경유하여 바이어스 저항(74, 76 및 78)에 흐르게 하고, 트랜지스터(70)의 에미터에 전류를 흐르게 하여 트랜지스터(70)을 턴-온 시킨다. 트랜지스터(70)는 공통-베이스 증폭기로서 동작하여, 콜렉터 전류를 저항(52)에 흐르게 하고, 저항(52)에 걸쳐 바이어스 트랜지스터(50) 쪽으로 양전압을 인가하여, 위에서 설명한 대로 MOSFET(42)를 턴-온 시킨다.

바이어스 저항(74, 76 및 78)은 단일 저항으로 대치될 수 있다는 것은 지적되어야 한다. 그러나, 본 실시예에서 저항(78)은 온도보상을 제공하는 서미스터(thermistor)이다. 또한, 제너 다이오드(zener diode)(80)가 배터리(40)에 걸쳐 위치되어 배터리가 역방향 설치되는 경우에 회로를 보호하기도 하며, 또한, 제너 다이오드(80)는 고전압에 의한 손실로부터 배터리를 보호하기도 한다.

제 2 실시예에서, 입력단자(60)가 배터리 전압(V_BAT)에 대하여 음인 전압에 접속된다고 가정하자. 이 전압은 효과적으로 단자(60, 66)를 함께 단락시켜 입력리드를 접하게 하는 등의 제로 전압이거나, 음극성의 전압 포텐셜일 수 있다. 트랜지스터(82)의 에미터 포텐셜은 배터리 전압으로 유지되고, 배터리 전압(V_BAT)에 대하여 음인 입력단자(60)에서의 음전압은 전류가 저항(72)을 경유하여 바이어스 저항(74, 76 및 78)에 흐르게 하고, 트랜지스터(82)의 베이스-에미터 접합에 전류를 흐르게 하여 트랜지스터(82)를 턴-온 시킨다. 트랜지스터(82)는 공통-에미터 증폭기로서 작동하여, 콜렉터 전류를 부하저항(84)를 경유하여 저항(52)에 흐르게 하고, 저항(52)에 걸쳐 바이어스 트랜지스터(50)에 양전압을 인가하여, 위에서 설명한 대로 MOSFET(42)를 턴-온 시킨다.

그러므로, 입력단자(60, 66)에 걸쳐 임의의 전압 포텐셜이 인가되면 MOSFET(42)이 곧 턴-온 스위치로서 기능하여, 계측장치의 계측처리에 참가하는 회로에 동작전원을 제공한다는 것은 확인될 수 있다.

지금까지 설명된 도 2의 실시예에서, 전압원(62)이 입력단자에서 제거되면 곧, 트랜지스터(50)는 바이어스 공급원을 상실하여 턴-오프 되어, 이에 종속하는 MOSFET(42)를 턴-오프 시킨다. 커넥터 블록의 다수 접촉을 체크하는 등, 동작자가 다수의 계측을 실행하는 동안 계측장치가 턴-온 및 턴-오프 되는 것을 방지하는, 예를 들면, 커패시터(capacitor)(86) 및 저항(88)을 포함하는 RC 회로가 트랜지스터(50)의 콜렉터와 에미터에 걸쳐 직렬로 접속된다. 초기에, 트랜지스터(50)가 도통되지 않아서 턴-오프 되면, 커패시터(86)는 배터리 전압(V_BAT)으로 충전한다. 트랜지스터(50)가 턴-온 될 때, 커패시터(86)의 충전은 저항(88) 및 트랜지스터(50)을 경유하여 제거된다. 5 번의 RC 시정수(time constant) 후에, 커패시터(86)는 완전히 방전되어 그것의 양쪽 측면상에 접지 포텐셜을 갖는다. 전압원(62)이 제거될 때, 트랜지스터(50)은 턴-오프 되고, 커패시터(86)가 즉시 충전할 수 없으므로 트랜지스터(50)의 콜렉터는 순간적으로 접지 포텐셜을 유지한다. 그러나, 커패시터(86)가 배터리 전압(V_BAT)으로 충전하므로, 저항(48)에 걸친 전압강하는 결국 MOSFET(42)이 셧-오프(shut-off)되는 지점까지 감소한다.

본 발명에 따른 바람직한 상용 실시예에서, 커패시터(86)는 68 ㎌, 저항(88)은 100 Ω, 저항(48)은 3 ㏁ 의 값을 갖는다. 그러므로, 전압이 입력단자(60, 66)에 인가될 때, 커패시터(86)와 저항(88)의 조합은 MOSFET(42)의 원만한 턴-온을 제공하고, 커패시터(86)와 저항(48 및 88)의 조합은 입력전압의 제거 후, 수 분 동안 MOSFET(42)을 온 상태로 유지한다는 것을 알 수 있다.

또한, 바람직한 상용 실시예에서, 저항(72, 52)의 값은 1 ㏁ 으로 선택되었다. 의도하는 동작환경에 따라서, 불필요한 실험을 수행하지 않고 회로 설계자에 의하여 다른 값들이 선택될 수 있다.

이상에서 도시·설명된 바와 같이, 입력단자(60, 66)에서 바라본 입력 임피던스는 비교적 높다. 반면에, 배터리(40)의 누출전류는 최소로 유지된다. 많은 계측장치에서 통상인 1 ㏁ 처럼 다른 입력 임피던스가 요구되어, 입력단자(60, 66)에 걸쳐 병렬 입력저항을 위치하는 것은, 저항(76, 74 및 72) 및 상기 병렬 입력저항을 경유하여 접지로 전류의 배출을 제공하는 바람직하지 못한 결과를 낳게 될 것이고, 실질적으로 배터리 수명을 단축할 것이다. 이러한 문제점의 해결방법이 도 3에 도시된다.

도 3은 입력단자(60, 66)에 걸쳐 접속된 저항(100)의 형태인 선택적 병렬 입력 임피던스를 나타낸다. MOSFET(102)은 저항(100)과 직렬로 접속되어 삽입되고, MOSFET(42)이 턴-온 되어 MOSFET(102)의 게이트에 PWR를 인가할 때, 접지 포텐셜을 저항(100)의 도면상 하단부에 접속시킨다. MOSFET(102)가 턴-오프 될 때, 접지로의 배터리 누출 경로가 차단된다.

본 발명에 따르면, 계측을 제공하거나, 소정 전압영역에서 다수의 상이한 전압의 표시를 제공하도록 자동으로 턴-온 할 수 있는, 전원이 배터리인 장치가 제공된다. 더욱이, 전압계측 후 소정시간의 주기동안 턴-온이 유지되어, 각 계측마다 계측장치를 턴-온 및 턴-오프 하지 않고 일련의 계측이 수행될 수 있는 전원이 배터리인 장치가 제공된다.

본 발명의 상기 실시예를 나타내는 동안, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 많은 변화 및 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 그러므로, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 내에서 그러한 모든 변화 및 변형을 포함할 것이다.

Claims

전원이 배터리인 전압 계측장치의 자동 전원 턴-온 회로에 있어서,

배터리를 부하에 접속시키는 스위치;

상기 스위치를 활성화 및 비활성화시키는 구동회로; 및,

입력단자와 상기 구동회로 사이에 삽입된 전압감지 저항을 포함하고, 상기 전압감지 저항은 상기 입력단자에 수용되는 전압 포텐셜에 대응하여 전류를 발생시켜, 상기 구동회로를 턴-온 시키고, 이에 의하여 상기 스위치를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 자동 전원 턴-온 회로.
제 1항에 있어서,

상기 전압감지 저항과 상기 구동회로의 사이에 전압극성 감지회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전원 턴-온 회로.
제 2항에 있어서,

상기 전압극성 감지회로는 상기 배터리의 전압에 대한 상기 입력단자에서의 전압의 극성을 감지하는 것을 특징으로 하는 자동 전원 턴-온 회로.
제 1항에 있어서,

상기 구동회로에 접속되고, 상기 구동회로의 턴-오프에 따르는 소정 주기동안 상기 스위치를 활성화 상태로 유지하는 RC 네트워크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전원 턴-온 회로.