KR20060065432A - 전압 증배기 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전압-증배기 회로를 제공하며, 이 전압-증배기 회로는 전압-펌핑 블록(voltage-pumping block) 및 기능 발생기(functional generator)를 포함한다. 전압-펌핑 블록은 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제1 커플링 캐패시터 및 제2 커플링 캐패시터로 이루어져, 입력 전압을 펌핑한다. 본 발명은 다중-스테이지 전압-펌핑 블록을 형성할 수 있고, 전압-펌핑 블록은 수리하기 위해 다이오드 및 캐패시터의 대체만을 필요로 하며, 다이오드 및 캐패시터의 개수를 증가 또는 감소시킬 수 있어, 전압-펌핑의 레벨을 쉽게 조정하여 시간 및 비용 감소의 목적을 달성할 수 있다.
전압-증배기, 전압-펌핑, 다이오드, 캐패시터

Description

전압 증배기 회로{VOLTAGE-MULTIPLIER CIRCUIT}
도1은 종래 기술에 따른 포지티브 전압-펌핑 회로를 도시한 도면.
도2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포지티브 전압-증배기를 도시한 도면.
도2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포지티브 전압-증배기의 회로도.
도2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네거티브 전압-증배기를 도시한 도면.
도2d는 도2c의 네거티브 전압-증배기에 따른 회로도.
도3a는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 포지티브 전압-증배기의 회로도.
도3b는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 네거티브 전압-증배기의 회로도.
도3c는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 포지티브 및 네거티브 전압-증배기를 동시에 적용한 회로도.
도4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 VFD에 전압-증배기를 적용한 회로도.
본 발명은 전압 증배기 회로(voltage-multiplier circuit)에 관한 것으로, 특히 다이오드 및 캐패시터를 이용하여 전압-펌핑(voltage-pumping)의 효과를 달성하는 전압 증배기 회로에 관한 것이다.
통상적으로, 승압(step-up) DC/DC 컨트롤러 IC는 다이오드, MOSFET, 인덕터, 쇼트키(Schottky) 다이오드 및 필터 캐패시터를 이용하여, 포지티브(positive) 또는 네거티브(negative) 전압의 전압-펌핑을 달성한다. 도1에 도시된 바와 같이, 종래의 포지티브 전압 증배기 회로는 트랜지스터 또는 MOSFET(10), 인덕터(11), 쇼트키 다이오드(12), 캐패시터(13), 캐패시터(14), 캐패시터(15) 및 승압 DC/DC 컨트롤러 IC(16)를 포함한다.
전압-펌핑 회로는 다음과 같은 단점을 갖는다. 즉, 고주파 발진(high frequency oscillating)의 결과로 생기는 EMI(Electro Magnetic Interference)의 에너지가 높고, 이와 반대로, EMI가 낮은 IC를 이용하면 재료 비용을 증가시킬 것이다. 상이한 회사에 의해 제조된 펌핑-전압 IC는 서로 호환성이 없고, 제품 공급에 문제가 있다. 또한, 사용된 IC의 생산을 중지한 경우, 인쇄회로기판(printed circuit board)의 설계 및 레이아웃이 변경되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 전압-증배기 회로를 제공하는 것이다. 본 발명의 전압-증배기 회로는 다중-스테이지(multi-stage) 전압-펌핑 블록을 생성하는데, 이 다중-스테이지 전압-펌핑 블록은 유지보수를 위해 다이오드 및 캐패시터의 대체만이 필요하고, 인쇄회로기판의 레이아웃 또는 회로의 설계를 변경함이 없이도 전압 레벨을 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명은 비용 절감 및 수리 용이의 목적을 달성하기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전압-증배기 회로를 제공하며, 이 전압-증배기 회로는 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제1 커플링 캐패시터 및 제2 커플링 캐패시터를 포함하는 제1 전압-펌핑 블록, 및 다양한 기능 파형 신호(function waveform signal)를 발생시키기 위한 기능 신호 발생기 회로를 포함하고, 이들 기능 파형 신호 중에는 정현파, 구형파, 삼각형파(triangular wave), 펄스파 또는 불규칙파(irregular wave)가 있다. 이 회로에서, 제1 다이오드의 한쪽은 입력 전압을 수신하기 위해 제공되고, 제1 다이오드의 다른쪽은 제1 커플링 캐패시터 및 제2 다이오드의 한쪽에 연결된다. 제1 커플링 캐패시터의 다른쪽은 기능 파형 발생기로부터 신호를 수신한다. 제2 다이오드의 다른쪽은 제2 커플링 캐패시터의 한쪽에 연결되어 출력 전압을 출력하고, 제2 커플링 캐패시터의 다른쪽은 접지에 연결된다.
본 발명은 다른 전압-증배기 회로를 제공하기 위한 것으로, 이 전압-증배기 회로는 입력 신호를 수신하기 위한 신호 입력 회로, 전압을 펌핑하기 위한 복수개 의 전압-펌핑 블록, 및 기능 신호 파형을 발생시키기 위한 기능 신호 발생기를 포함한다. 도3c에서와 같이, 전압-펌핑 블록 각각은 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제1 커플링 캐패시터 및 제2 커플링 캐패시터를 포함한다. 제1 다이오드의 한쪽은 입력 전압을 수신하고, 제1 다이오드의 다른쪽은 제1 커플링 캐패시터 및 제2 다이오드의 한쪽에 연결된다. 제1 커플링 캐패시터의 다른쪽은 기능 파형 발생기로부터 신호를 수신한다. 제2 다이오드의 다른쪽은 제2 커플링 캐패시터의 한쪽에 연결되어 출력 전압을 출력하고, 제2 커플링 캐패시터의 다른쪽은 접지에 연결된다. 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지(stage)는 전압-펌핑 블록의 입력 전압의 다음 스테이지로서 역할을 한다. 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지의 제2 다이오드의 다른쪽은 전압-펌핑 블록의 다음 스테이지의 제1 다이오드의 한쪽에 연결된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 이점을 달성할 수 있다.
1. 저비용, 및 기능 신호(정현파, 구형파, 삼각형파, 펄스파 또는 불규칙파) 발생기 회로는 트랜지스터, OP 앰프(amp), 표준 로직(standard logic) IC 또는 수정 발진기가 될 수 있다.
2. 저주파수 발진이고, 이에 따라 EMI가 낮다.
3. 발진기에 의해 발생된 주파수가 고정되어, 전자기 간섭의 방사를 억제하는데에 용이하다.
4. 회로의 유지가 간단하고 용이하다. 따라서, 간접적으로 제품의 비용 및 유지보수 비용을 감소시키는 것이 용이하다.
5. 재료는 크게 특정적인 요건이 없이 쉽게 이용이 가능하고 대체가 가능하 다.
6. 단일 전원 환경에서, 필요한 기능적 발생기 및 본 발명의 다이오드 및 캐패시터로 이루어진 회로를 이용하여 값이 비싸고 복잡한 종래의 회로를 이용함이 없이 VFD(Vacuum Fluorescent Display: 진공 형광 디스플레이)의 그리드(grid)를 공급하기 위해 포지티브 전압을 발생시킨다.
7. 요구되는 전압에 따라, 다이오드 및 캐패시터를 포함하는 회로의 스테이지의 개수를 증가 또는 감소시킬 수 있고, 요구되는 전압을 발생시키기 위해 (제너 다이오드 또는 레귤레이터(regulator) IC와 같은) 전압 안정화용 디바이스를 추가할 수 있다.
이제, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해서 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포지티브 전압-증배기를 도시한 도면이다. 도2a를 참조하면, 이 포지티브 전압-증배기 회로는 전압-펌핑 블록(20)을 포함한다. 전압-펌핑 블록(20)은 제1 다이오드(22), 제2 다이오드(24), 제1 커플링 캐패시터(26) 및 제2 커플링 캐패시터(28)를 포함한다. 여기서, 제1 다이오드(22)의 한쪽은 포지티브 전압 Vin을 수신하기 위한 것이고, 제1 다이오드(22)의 다른쪽은 제1 커플링 캐패시터(26) 및 제2 다이오드(24)의 한쪽에 연결된다. 제1 커플링 캐패시터(26)의 다른쪽은 기능 신호를 수신하고, 제2 다이오드(24)의 다른쪽 은 제2 커플링 캐패시터(28)의 한쪽에 연결되어 노드 N1에서 전압을 출력한다. 제2 커플링 캐패시터(28)의 다른쪽은 접지에 연결된다.
도2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포지티브 전압-증배기의 회로도이다. 도2b를 참조하면, 이 포지티브 전압-증배기 회로는 기능 신호를 발생시키기 위한 기능 발생기 회로(30)를 포함하며, 이 기능 신호는 정현파, 구형파, 삼각형파, 펄스파 또는 불규칙파가 될 수 있다. 노드 N12에 도시된 바와 같이, 출력 전압 Vo는 다음과 같이 나타난다.
Vo = Vipeak + Vin
도2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네거티브 전압-증배기를 도시한 도면이다. 도2c를 도2a와 비교해 보면, 이 실시예에서는, 다이오드가 반대로 연결되고, 포지티브 전압 대신에 네거티브 전압이 제공된다. 이에 따라, 네거티브 전압-증배기 회로가 완성된다.
도2d는 도2c의 네거티브 전압-증배기 회로로부터 변형된 네거티브 전압-증배기 회로를 도시한 도면이다. 이 회로는 노드 N2에서 전압값 -Vo = Vipeak + (|-V-|)을 출력한다. 입력 전압이 V-인 경우, 다이오드의 한쪽은 네거티브 전압을 수신하거나 접지에 연결된다.
도3a는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 포지티브 전압-증배기의 회로도이다. 도3a를 참조하면, 이 전압-증배기 회로는 입력 전압 V+을 수신하기 위한 입력 회로(33), 전압을 펌핑하기 위한 모든 제1 포지티브 전압-펌핑 블록(34), 제2 포지티브 전압-펌핑 블록과 같은 복수개의 전압-펌핑 블록, 출력 전압을 출력하기 위한 노드 N5, 및 기능 신호를 발생시키기 위한 기능 신호 발생기(35)를 포함한다. 전압-펌핑 블록들 각각은 제1 다이오드(22), 제2 다이오드(24), 제1 커플링 캐패시터(26) 및 제2 커플링 캐패시터(28)를 포함한다. 제1 다이오드(22)의 한쪽은 입력 전압 V+을 수신하기 위한 것이고, 제1 다이오드(22)의 다른쪽은 제1 커플링 캐패시터(26) 및 제2 다이오드(24)의 한쪽에 연결된다. 제1 커플링 캐패시터(26)의 다른쪽은 기능 신호 발생기로부터 기능 신호를 수신한다. 제2 다이오드(24)의 다른쪽은 제2 커플링 캐패시터(28)의 한쪽에 연결되어 전압을 출력하고, 제2 커플링 캐패시터(28)의 다른쪽은 접지에 연결된다.
전술한 바와 같이, 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지 각각은 전압-펌핑 블록의 입력 전압의 다음 스테이지로서 역할을 한다. 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지의 제2 다이오드의 다른쪽은 전압-펌핑 블록의 다음 스테이지의 제1 다이오드의 한쪽에 연결된다. 제1 다이오드의 한쪽은 입력 전압을 수신하기 위한 것이고, 제1 다이오드의 다른쪽은 제1 커플링 캐패시터 및 제2 다이오드의 한쪽에 연결된다. 제1 커플링 캐패시터의 다른쪽은 기능 신호를 수신하고, 제2 다이오드의 다른쪽은 제2 커플링 캐패시터의 한쪽에 연결되어 전압을 출력하고, 제2 커플링 캐패시터의 다른쪽은 접지에 연결된다.
도3b는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 네거티브 전압-증배기 회로도이다. 이 실시예는 네거티브 전압을 펌핑하기 위해 3개의 네거티브 전압-펌핑 블 록을 제공하고, 전압값 -Vo = 3×Vipeak + (|V-|)을 출력한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 단지 3개의 포지티브 전압-펌핑 블록 또는 3개의 네거티브 전압-펌핑 블록을 사용하는 것으로 한정되지 않는다. 이와 반대로, 포지티브 전압-펌핑 블록과 네거티브 전압-펌핑 블록을 동시에 사용할 수 있고, 부하 전압에 따라 전압-펌핑 블록의 개수를 적절하게 조정할 수 있다.
도3c는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 포지티브 및 네거티브 전압-증배기를 동시에 적용한 회로도이다. 도3c는 본 발명이 포지티브 및 네거티브 전압의 전압-펌핑을 구현할 수 있다는 것을 나타낸다. 이 실시예의 전압-증배기는 입력 전압을 수신하기 위한 입력 회로(41), 전압을 펌핑하기 위한 복수개의 포지티브 전압-펌핑 블록, 전압을 펌핑하기 위한 복수개의 네거티브 전압-펌핑 블록, 포지티브 전압을 출력하기 위한 노드 N8, 네거티브 전압을 출력하기 위한 노드 N10, 및 기능 신호를 발생시키기 위한 기능 발생기(49)를 포함한다. 이들 중에서, 전압-펌핑 블록들 각각은 제1 다이오드(51), 제2 다이오드(52), 제1 커플링 캐패시터(53) 및 제2 커플링 캐패시터(54)를 포함한다. 제1 다이오드(51)의 한쪽은 입력 전압을 수신하기 위한 것이고, 제1 다이오드(51)의 다른쪽은 제1 커플링 캐패시터(53) 및 제2 다이오드(52)의 한쪽에 연결된다. 제1 커플링 캐패시터(53)의 다른쪽은 기능 신호를 수신하고, 제2 다이오드(52)의 다른쪽은 제2 커플링 캐패시터(54)의 한쪽에 연결되어 전압을 출력하고, 반면에, 제2 커플링 캐패시터(54)의 다른쪽은 접지에 연결된다. 이 회로에서, 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지는 전압-펌핑 블록의 입력 전압의 다음 스테이지로서 이용되고, 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지의 제2 다이오드(52)의 다른쪽은 전압-펌핑 블록의 다음 스테이지의 제1 다이오드(55)의 한쪽에 연결된다.
도4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 VFD에 전압-증배기를 적용한 회로도이다. 이 실시예에서, VFD에 포지티브 전압-펌핑 블록이 적용되어, 이 용이한 전압-증배기 회로를 이용함으로써 고비용의 IC를 이용함이 없이도 입력 전압을 요구되는 전압 레벨로 펌핑하는 것이 용이하다. 단지 다이오드 및 캐패시터를 포함한 회로를 이용하여, 포지티브의 고전압을 발생시켜서 고비용의 종래의 회로를 이용하는 대신에 VFD의 그리드를 공급한다. 게다가, 본 발명의 제안된 회로를 위한 재료는 쉽게 이용이 가능하고, 유지보수되며, 대체가 가능하다.
다른 실시예에 있어서, (제너 다이오드 또는 레귤레이터 IC와 같은) 전압 안정화용 디바이스를 추가할 수 있다. 여기서, 발생기로부터의 기능 신호는 정현파, 구형파, 삼각형파, 펄스파 또는 불규칙파가 될 수 있고, 출력 전압은 VFD로 공급될 수 있다.
전술한 본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명 및 첨부된 청구항의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명에 의하면, 고비용의 IC를 이용함이 없이도 입력 전압을 요구되는 전압 레벨로 펌핑하는 것이 용이하고, 유지보수를 위해 다이오드 및 캐패시터의 대체만이 필요하며, 인쇄회로기판의 레이아웃 또는 회로의 설계를 변경함이 없이도 전압 레벨을 조정할 수 있으므로, 비용이 절감되고, 유지보수가 용이하다.

Claims (12)

  1. 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제1 커플링 캐패시터 및 제2 커플링 캐패시터를 갖는 전압-펌핑 블록; 및
    기능 신호(functional signal)를 발생시키기 위한 기능 발생기 회로
    를 포함하고,
    여기서, 상기 제1 다이오드의 한쪽은 입력 전압을 수신하기 위한 것이고, 상기 제1 다이오드의 다른쪽은 상기 제1 커플링 캐패시터 및 상기 제2 다이오드의 한쪽에 연결되고, 상기 제1 커플링 캐패시터의 다른쪽은 상기 기능 신호를 수신하고, 상기 제2 다이오드의 다른쪽은 상기 제2 커플링 캐패시터의 한쪽에 연결되어 출력 전압을 출력하고, 상기 제2 커플링 캐패시터의 다른쪽은 접지에 연결되는
    전압-증배기 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전압은 포지티브 또는 네거티브인
    전압-증배기 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기능 신호는 정현파, 구형파, 삼각형파, 펄스파 또는 불규칙파인
    전압-증배기 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 출력 전압은 진공 형광 디스플레이(VFD)로 출력되는
    전압-증배기 회로.
  5. 전압을 펌핑하기 위한 복수개의 스테이지의 전압-펌핑 블록; 및
    기능 신호를 발생시키기 위한 기능 발생기
    를 포함하고,
    여기서, 상기 전압-펌핑 블록 각각은 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제1 커플링 캐패시터 및 제2 커플링 캐패시터를 포함하고, 상기 제1 다이오드의 한쪽은 입력 전압을 수신하기 위한 것이고, 상기 제1 다이오드의 다른쪽은 상기 제1 커플링 캐패시터 및 상기 제2 다이오드의 한쪽에 연결되고, 상기 제1 커플링 캐패시터의 다른쪽은 상기 기능 신호를 수신하고, 상기 제2 다이오드의 다른쪽은 상기 제2 커플링 캐패시터의 한쪽에 연결되어 출력 전압을 출력하고, 상기 제2 커플링 캐패시터의 다른쪽은 접지에 연결되고,
    상기 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지는 전압-펌핑 블록의 입력 전압의 다음 스테이지로서 역할을 하고, 상기 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지의 상기 제2 다이오드의 다른쪽은 상기 전압-펌핑 블록의 다음 스테이지의 상기 제1 다이오드의 한쪽에 연결되는
    전압-증배기 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 입력 전압은 포지티브 또는 네거티브인
    전압-증배기 회로.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기능 신호는 정현파, 구형파, 삼각형파, 펄스파 또는 불규칙파인
    전압-증배기 회로.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 출력 전압은 진공 형광 디스플레이로 출력되는
    전압-증배기 회로.
  9. 전압을 펌핑하기 위한 복수개의 포지티브 전압-펌핑 블록;
    다른 전압을 펌핑하기 위한 복수개의 네거티브 전압-펌핑 블록; 및
    기능 신호를 발생시키기 위한 기능 발생기
    를 포함하고,
    여기서, 상기 포지티브 또는 네거티브 전압-펌핑 블록 각각은 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제1 커플링 캐패시터 및 제2 커플링 캐패시터를 포함하고, 상기 제1 다이오드의 한쪽은 입력 전압을 수신하기 위한 것이고, 상기 제1 다이오드의 다른쪽은 상기 제1 커플링 캐패시터 및 상기 제2 다이오드의 한쪽에 연결되고, 상기 제1 커플링 캐패시터의 다른쪽은 상기 기능 신호를 수신하고, 상기 제2 다이오드의 다른쪽은 상기 제2 커플링 캐패시터의 한쪽에 연결되어 출력 전압을 출력하고, 상기 제2 커플링 캐패시터의 다른쪽은 접지에 연결되고,
    상기 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지는 전압-펌핑 블록의 입력 전압의 다음 스테이지로서 이용되고, 상기 전압-펌핑 블록의 이전 스테이지의 상기 제2 다이오드의 다른쪽은 상기 전압-펌핑 블록의 다음 스테이지의 상기 제1 다이오드의 한쪽에 연결되는
    전압-증배기 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 입력 전압은 포지티브 또는 네거티브인
    전압-증배기 회로.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기능 신호는 정현파, 구형파, 삼각형파, 펄스파 또는 불규칙파인
    전압-증배기 회로.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 출력 전압은 진공 형광 디스플레이로 출력되는
    전압-증배기 회로.
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