KR20000014298A - 전원 스위칭 회로 - Google Patents

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KR20000014298A
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권병진
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윤종용
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
전원 스위칭에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
손실이 없는 전원 스위칭 회로를 제공함에 있다.
다. 발명의 해결방법의 요지
병렬 연결된 트랜지스터 회로를 이용하여 일정 시간동안 전원스위치가 눌려지면 전원이 온 되게 하고 다시 한번 전원 스위치가 일정 시간동안 눌려지면 전원이 오프 됨을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도
전원 스위칭에 이용된다.

Description

전원 스위칭 회로
본 발명은 전원 스위칭에 관한 것으로, 특히 손실이 없는 전원 스위칭 회로에 관한 것이다.
도 1은 종래의 전원 스위칭을 위한 블록 구성도이다.
도 2는 종래의 다른 전원 스위칭을 위한 블록 구성도이다.
통상적으로, 대부분의 통신 기기나 일반 전자 기기들은 적어도 하나 이상의 전원 스위칭 회로를 가지고 있다. 그런데 이러한 전원 스위칭 회로는 적지만 일정 전력을 소비하고 있어 에너지를 낭비하는 문제점이 있고, 이동 통신 단말기와 같이 배터리를 사용하는 경우 단말기의 작동 시간을 단축시키는 원인을 제공하게 된다.
도 1은 프로세서를 이용하여 전원을 제어하는 블록 구성도를 나타낸 것으로 프로세서가 전원 스위치를 검사하여 스위치가 온(ON)되었으면 외부회로에 전원을 공급하는 방식이다. 상기 프로세서는 전원 스위치가 꺼진 상태에서도 전원 스위치의 동작을 감지하기 위하여 일정 전력을 소모하고 있다.
도 2는 프로세서를 대신하여 전원용 IC(INTEGRATED CIRCUIT)를 이용한 것으로 도 1에서와 마찬가지로 전원용 IC에는 미소하지만 일정의 전력을 소모하게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 손실이 없는 전원 스위칭 회로를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제 1 트랜지스터의 에미터단과 제 2 트랜지스터의 에미터단이 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 컬렉터단과 상기 제 2 트랜지스터의 컬렉터단이 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터의 컬렉터단은 프로세서의 전원 공급단자에 연결되며, 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터의 에미터단은 전원부와 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 베이스단은 프로세서의 출력단에 연결되고, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단은 상기 프로세서의 입력단에 연결된 두 개의 피엔피형 트랜지스터와, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단과 에미터단 사이에 연결된 제 1 저항과, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단과 에미터단 사이에 연결된 제 2 저항과, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단에 일단이 연결되고, 타단이 접지로 연결된 스위치와, 상기 입력단으로 일정 시간 이상 로(Low) 신호가 입력되면 상기 출력단으로 로 신호를 출력하며, 다시 상기 입력단으로 일정 시간 이상 로 신호가 입력되면 상기 출력단으로 하이(High) 신호를 발생하는 프로세서로 이루어지거나,
제 1 트랜지스터의 에미터단과 제 2 트랜지스터의 에미터단이 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 컬렉터단과 상기 제 2 트랜지스터의 컬렉터단이 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단은 접지(GROUND 이하 "접지"라 함)로 연결되며, 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터의 컬렉터단은 프로세서와 외부회로를 접지로 연결하기 위한 단자에 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 베이스단은 프로세서의 출력단에 연결되고, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단은 상기 프로세서의 입력단에 연결된 두 개의 엔피엔형 트랜지스터와, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단과 에미터단 사이에 연결된 제 1 저항과, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단과 에미터단 사이에 연결된 제 2 저항과, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단에 일단이 연결되고, 타단이 제어전압으로 연결된 스위치와, 상기 입력단으로 일정 시간 이상 하이 신호가 입력되면 상기 출력단으로 하이 신호를 출력하며, 다시 상기 입력단으로 일정 시간 이상 하이 신호가 입력되면 상기 출력단으로 로 신호를 발생하는 프로세서로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 전원 스위칭을 위한 블록 구성도.
도 2는 종래의 다른 전원 스위칭을 위한 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원 스위칭을 위한 스위칭 회로.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 스위칭을 위한 스위칭 회로.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전원 스위칭을 위한 블록 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원 스위칭을 위한 제어 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 입력단과 출력단의 파형도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
R1 : 저항 R2 : 저항
Q1 : PNP형 트랜지스터 G2 : PNP형 트랜지스터
Q3 : NPN형 트랜지스터 Q4 : NPN형 트랜지스터
TR : 트랜지스터 SW : 푸쉬버튼 스위치
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선, 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원 스위칭을 위한 스위칭 회로이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 입력단과 출력단의 파형 도이다.
전원 스위칭을 위한 회로를 설명하면, 전원부로부터 공급되는 전원은 PNP형 트랜지스터 Q1과 Q2의 에미터단으로 인가된다. PNP형 트랜지스터 Q1과 Q2의 에미터단과 베이스 단 사이에는 저항 R1과 R2가 각각 연결되어 있다. 상기 저항 R1과 R2는 풀업 바이어스 저항으로 기능을 수행한다. PNP형 트랜지스터 Q1과 Q2의 컬렉터단은 서로 연결되어 있고 프로세서와 외부 회로에 전원을 공급하는 단자로 연결된다. PNP형 트랜지스터 Q2의 베이스단은 스위치 SW의 일단에 연결되고 상기 스위치 SW의 타단은 접지로 연결된다. 또한 PNP형 트랜지스터 Q2의 베이스단은 프로세서의 입력단으로 연결된다. PNP형 트랜지스터 Q1의 베이스단은 프로세서의 출력단으로 연결된다.
도 3의 회로 동작을 설명하면 하기와 같다.
먼저 스위치 SW가 일정 시간 이상 온 되었으면 프로세서의 입력단 IN에 로(LOW) 신호가 입력된다. 그러면 PNP형 트랜지스터 Q2는 온 상태가 되어 공급전원이 PNP형 트랜지스터 Q2의 에미터단과 컬렉터단을 통해 프로세서로 인가된다. 프로세서는 출력단 OUT으로 로 신호를 출력한다. 그러면 PNP형 트랜지스터 Q1은 온 상태가 되어 공급전원이 PNP형 트랜지스터 Q1의 에미터단과 컬렉터단을 통해 프로세서와 외부회로에 공급된다. 이때 사용자가 스위치 SW를 OFF 시키면 PNP형 트랜지스터 Q2는 오프(OFF) 상태가 되지만 PNP형 트랜지스터 Q1은 계속해서 온 상태가 되므로 전원이 계속 공급된다. 상기 일정 시간 이상(Δt-on)이라 함은 프로세서가 전원을 공급받아 초기화 과정을 거쳐 출력단으로 로 신호를 출력하여 PNP형 트랜지스터 Q1이 온 상태가 될 때까지의 시간을 말한다.
전원을 오프 시키는 동작을 설명하면 다음과 같다.
스위치 SW가 일정 시간 이상 온 되었으면 입력단 IN으로 로 신호가 입력된다. 이때 프로세서는 주기적으로 입력단을 검사하여 일정 시간 이상 입력단으로 로 신호가 입력되는지 검사하여 일정 시간 이상 로 신호가 입력되면 출력단 OUT으로 하이 신호를 출력한다. 이때 출력되는 하이 신호는 PNP형 트랜지스터 Q1을 오프 상태로 바꾸고 스위치 SW가 오프 되면 PNP형 트랜지스터 Q2도 오프 상태가 되어 전원 공급이 모두 중단된다. 상기 일정 시간 이상(Δt-off)이라 함은 프로세서가 입력단 IN으로부터 로 신호를 감지하여 출력단 OUT으로 하이 신호를 발생하여 PNP형 트랜지스터 Q1이 오프 상태가 될 때까지의 시간을 말한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 스위칭을 위한 스위칭 회로이다.
NPN형 트랜지스터 Q3의 에미터단과 NPN형 트랜지스터 Q4의 에미터단은 연결되어 있고, NPN형 트랜지스터 Q3의 컬렉터단과 NPN형 트랜지스터 Q4의 컬렉터단이 서로 연결되어 있다. NPN형 트랜지스터 Q3과, Q4의 에미터단은 접지(GROUND)로 연결되어 있다. NPN형 트랜지스터 Q3과 Q4 각각의 에미터와 베이스단 사이에는 저항 R1과 R2가 연결되어 있다. NPN형 트랜지스터 Q3의 베이스단은 프로세서의 출력단 OUT에 연결되어 있고, NPN형 트랜지스터 Q4의 베이스단은 입력단 IN과 연결되어 있다. 그리고 NPN형 트랜지스터 Q4의 베이스단은 스위치 SW의 일단과 연결되어 있고 상기 스위치 SW의 타단은 Vcc(제어 전압)와 연결되어 있다. NPN형 트랜지스터 Q3과 Q4의 컬렉터단은 프로세서와 외부회로가 접지단에 연결하기 위한 연결 단자에 접속되어 있다. 도시하지 않은 전원부를 통해 인가되는 공급전원은 프로세서와 외부 회로에 인가된다.
도 4의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 스위치 SW가 온 되면 NPN형 트랜지스터 Q4가 온 상태로 바뀌게 된다 그러면 전원부로부터 인가된 공급전원은 프로세서와 외부 회로를 거쳐 NPN형 트랜지스터 Q4의 컬렉터단과 에미터단을 통해 접지로 이어지는 경로를 형성하게 된다. 이때 프로세서는 초기화 단계를 통해 출력단자 OUT로 하이 신호를 출력하게 된다. 그러면 NPN형 트랜지스터 Q3은 온 상태가 되고 스위치 SW가 오프 상태가 되더라도 계속해서 접지단으로 경로를 형성하게 한다.
반면 스위치 SW가 다시 일정 시간 이상 눌려지면 입력단 IN으로 하이 신호가 입력되고 프로세서는 이를 감지하여 출력단 OUT로 로 신호를 출력하게 된다. 그러면 NPN형 트랜지스터 Q3은 오프 상태로 바뀌게 된다. 이때 스위치 SW가 OFF 상태가 되면 접지로 이어지는 전원의 경로는 끊어지게 된다.
도 3은 PNP형 트랜지스터 Q1과 Q2를 이용한 것으로 전류를 많이 사용하는 기기에 쓰일 수 있다. 도 4는 NPN형 트랜지스터 Q3과 Q4를 사용한 것으로 동일한 효과를 낼 수 있지만 트랜지스터 Q3과 Q4에 의해 전압 강하가 생기고 스위칭 시에 전압이 흔들리기 때문에 낮은 전압으로 제어를 하는 마이크로 프로세서에는 부적합하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전원 스위칭을 위한 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원 스위칭을 위한 제어 흐름도이다.
먼저 도 5에서 전원부 500은 전원 제어부 530과 스위칭부 510으로 전원을 공급한다. 스위칭부 510은 버튼 스위치를 가지고 있으며 버튼 스위치가 눌려지면 프로세서 520으로 버튼이 눌려진 시간 동안만 전원을 공급한다. 프로세서 520은 먼저 스위칭부로부터 전원을 공급받고 초기화 상태를 거쳐 전원 제어부 530에 인에이블(ENABLE)과 디스에이블(DISABLE) 신호를 출력한다. 전원 제어부 530은 프로세서 520의 제어를 받으며 프로세서 520과 외부회로 540에 전원을 공급한다. 스위칭부 510과 전원 제어부 530의 구성은 도 3을 참조하면 된다.
도 6에서 손실이 없는 전원 스위칭의 흐름을 살펴보면, 먼저 600 단계에서 스위칭부 510은 버튼 스위치 SW가 온 되면 프로세서 520으로 버튼이 눌려지는 시간동안만 로 신호와 전원을 공급한다. 이때 스위치 SW가 눌려진 상태가 일정 시간 이상이면 프로세서 520은 초기화 단계를 거쳐 전원 제어부 530으로 인에이블 신호를 출력하고 610 단계에서 전원제어부 530이 구동하게 된다. 620 단계에서 스위칭부 510은 버튼 스위치 SW가 온 되면 프로세서 520으로 다시 로 신호를 송신한다. 이때 프로세서 520은 스위칭부 510으로부터 입력되는 신호를 검사하여 다시 로 신호가 입력되면 전원 제어부 530으로 디스에이블 신호를 출력하여 전원제어부 530의 동작을 중지시킨다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 트랜지스터를 병렬 연결하여 스위칭 회로를 구성함으로써, 스위칭 동작 시에 전력의 손실을 줄일 수 있다.

Claims (2)

  1. 전원 스위칭 회로에 있어서,
    제 1 트랜지스터의 에미터단과 제 2 트랜지스터의 에미터단이 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 컬렉터단과 상기 제 2 트랜지스터의 컬렉터단이 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터의 컬렉터단은 프로세서의 전원 공급단자에 연결되며, 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터의 에미터단은 전원부와 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 베이스단은 프로세서의 출력단에 연결되고, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단은 상기 프로세서의 입력단에 연결된 두 개의 피엔피형 트랜지스터와,
    상기 제 2 트랜지스터의 베이스단과 에미터단 사이에 연결된 제 1 저항과,
    상기 제 2 트랜지스터의 베이스단과 에미터단 사이에 연결된 제 2 저항과,
    상기 제 2 트랜지스터의 베이스단에 일단이 연결되고, 타단이 접지로 연결된 스위치와,
    상기 입력단으로 일정 시간 이상 로 신호가 입력되면 상기 출력단으로 로 신호를 출력하며, 다시 상기 입력단으로 일정 시간 이상 로 신호가 입력되면 상기 출력단으로 하이 신호를 발생하는 프로세서로 이루어짐을 특징으로 하는 전원 스위칭 회로.
  2. 전원 스위칭 회로에 있어서,
    제 1 트랜지스터의 에미터단과 제 2 트랜지스터의 에미터단이 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 컬렉터단과 상기 제 2 트랜지스터의 컬렉터단이 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단은 접지로 연결되며, 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터의 컬렉터단은 프로세서와 외부회로를 접지로 연결하기 위한 단자에 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 베이스단은 프로세서의 출력단에 연결되고, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스단은 상기 프로세서의 입력단에 연결된 두 개의 엔피엔형 트랜지스터와,
    상기 제 2 트랜지스터의 베이스단과 에미터단 사이에 연결된 제 1 저항과,
    상기 제 2 트랜지스터의 베이스단과 에미터단 사이에 연결된 제 2 저항과,
    상기 제 2 트랜지스터의 베이스단에 일단이 연결되고, 타단이 제어전압으로 연결된 스위치와,
    상기 입력단으로 일정 시간 이상 하이 신호가 입력되면 상기 출력단으로 하이 신호를 출력하며, 다시 상기 입력단으로 일정 시간 이상 하이 신호가 입력되면 상기 출력단으로 로 신호를 발생하는 프로세서로 이루어짐을 특징으로 하는 전원 스위칭 회로.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101497558B1 (ko) * 2013-07-22 2015-03-03 오텍캐리어냉장 유한회사 냉장 및 냉동 시스템의 전원 제어 장치 및 방법

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