KR20060074464A - Apparatus for protecting over voltage using comparator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 과전압 보호 장치에 관한 것으로, 특히 휴대용 단말기에서 저전력 고입력 전압 특성을 갖는 비교기를 이용한 과전압보호장치에 관한 것이다.The present invention relates to an overvoltage protection device, and more particularly, to an overvoltage protection device using a comparator having a low power high input voltage characteristic in a portable terminal.

본 발명은 외부 공급 전원의 전압과 기준전압을 비교하는 비교부; 상기 외부 공급전원의 전압이 상기 기준전압 보다 높으면, 외부전원의 유입을 차단하는 스위치부; 및 상기 외부 공급전원의 전압이 상기 기준전압 보다 높으면 과전압 검출 신호를 출력하는 검출부;를 포함한다.
The present invention includes a comparison unit for comparing the voltage of the external power supply and the reference voltage; A switch unit to block inflow of external power when the voltage of the external supply power is higher than the reference voltage; And a detector configured to output an overvoltage detection signal when the voltage of the external supply power is higher than the reference voltage.

과전압, 비교기, 과전압 보호Overvoltage, Comparator, Overvoltage Protection

Description

저전력 고입력 전압 특성을 갖는 비교기를 이용한 과전압 보호장치{Apparatus for protecting over voltage using comparator} Apparatus for protecting over voltage using comparator             

도 1은 본 발명에 따른 과전압 보호 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면,1 is a view schematically showing the configuration of an overvoltage protection device according to the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 장치의 구현예를 보여주는 도면이다.
2 is a view showing an embodiment of an overvoltage protection device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 과전압 보호 장치에 관한 것으로, 특히 휴대용 단말기에서 저전력 고입력 전압 특성을 갖는 비교기를 이용한 과전압보호장치에 관한 것이다. The present invention relates to an overvoltage protection device, and more particularly, to an overvoltage protection device using a comparator having a low power high input voltage characteristic in a portable terminal.

일반적으로 이동통신 단말기, PDA, DMB 폰 등의 휴대용 단말기에서 과전압 보호 장치가 적용되고 있다. 이러한 휴대용 단말기에 적용되는 과전압보호장치는 제너 다이오드의 제너 특성을 이용한 장치, 과전압 보호 집적회로(IC)를 이용한 장치, 전압감지 IC를 이용한 장치 등이 있다. In general, overvoltage protection devices are applied to portable terminals such as mobile communication terminals, PDAs, and DMB phones. The overvoltage protection device applied to the portable terminal includes a device using a zener characteristic of a zener diode, a device using an overvoltage protection integrated circuit (IC), a device using a voltage sensing IC, and the like.                         

그러나, 제너 다이오드를 이용한 장치들은 대부분 최대 입력 전압, 누설전류 (leakage current)등의 문제들이 있다. 즉, 제너 다이오드를 이용한 장치의 경우, 낮은 제너 전압을 갖는 제너 다이오드는 저 전압에서 이상적인 제너 특성을 갖지 못한다. 따라서, 제너 다이오드를 이용한 과전압 방지 장치는 누설전류가 많이 발생하는 문제가 있다. 그리고, 과전압 보호 집적회로를 이용한 장치는 집적회로의 높은 소비전류로 인해 전류 손실이 매우 크다. 그리고, 전압 감지 집적회로를 이용한 회로는 전압 감지 집적회로의 최대 입력 전압이 낮으므로, 최대 입력 전압 이상의 높은 전압에 견디지 못하는 문제가 있다.
However, most devices using Zener diodes have problems such as maximum input voltage and leakage current. That is, in the case of a device using a zener diode, a zener diode having a low zener voltage does not have ideal zener characteristics at a low voltage. Therefore, the overvoltage prevention apparatus using the zener diode has a problem that a lot of leakage current occurs. In addition, a device using an overvoltage protection integrated circuit has a large current loss due to the high current consumption of the integrated circuit. In addition, the circuit using the voltage sensing integrated circuit has a low maximum input voltage of the voltage sensing integrated circuit and thus may not be able to withstand a voltage higher than the maximum input voltage.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하는 방법 및 장치를 제공함에 있다. It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for solving the above problems of the prior art.

구체적으로, 본 발명의 목적은 높은 입력 전압특성을 갖는 저전력 비교기를 사용하여 고전압과 전류 손실이 적은 과전압 보호 장치를 제공하는 것이다.
Specifically, it is an object of the present invention to provide an overvoltage protection device having a high voltage and low current loss using a low power comparator having a high input voltage characteristic.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치는,An apparatus according to the present invention for achieving the above object,

휴대용 단말의 과전압 보호 장치로서,As an overvoltage protection device for a portable terminal,

외부 공급 전원의 전압과 기준전압을 비교하는 비교부; 상기 외부 공급전원의 전압이 상기 기준전압 보다 높으면, 외부전원의 유입을 차단하는 스위치부; 및 상기 외부 공급전원의 전압이 상기 기준전압 보다 높으면 과전압 검출 신호를 출력하는 검출부;를 포함한다.
A comparison unit comparing the voltage of the external supply power with a reference voltage; A switch unit to block inflow of external power when the voltage of the external supply power is higher than the reference voltage; And a detector configured to output an overvoltage detection signal when the voltage of the external supply power is higher than the reference voltage.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The following merely illustrates the principles of the invention. Therefore, those skilled in the art, although not explicitly described or illustrated herein, can embody the principles of the present invention and invent various devices that fall within the spirit and scope of the present invention. In addition, all conditional terms and embodiments listed herein are in principle clearly intended to be understood solely for the purpose of understanding the concept of the invention and are not to be limited to the specifically listed embodiments and states. do. In addition, it is to be understood that all detailed descriptions, including the principles, aspects, and embodiments of the present invention, as well as listing specific embodiments, are intended to include structural and functional equivalents of these matters. In addition, these equivalents should be understood to include not only equivalents now known, but also equivalents to be developed in the future, that is, all devices invented to perform the same function regardless of structure.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. Thus, for example, it should be understood that the block diagrams herein represent a conceptual view of example circuitry embodying the principles of the invention.

상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 과전압 보호 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 1 is a view schematically showing the configuration of an overvoltage protection device according to the present invention.

도 1을 참조하면, 과전압 보호 장치는 외부 공급 전원의 전압과 기준전압을 비교하는 비교부 110, 스위치부 120, 전원공급부 130, 과전압 검출부 140, 제어부(MSM) 150, 알림수단 160을 포함하여 구성된다. 여기서 기준전압(Vth)는 과전압을 판단하는 임계전압을 의미한다. Referring to FIG. 1, the overvoltage protection device includes a comparator 110, a switch 120, a power supply 130, an overvoltage detector 140, a controller 150, and a notification means 160 that compare the voltage of the external supply power with a reference voltage. do. Here, the reference voltage V th means a threshold voltage for determining the overvoltage.

상기 스위치부 120은 상기 외부 공급전원의 전압이 상기 기준전압 보다 높으면, 외부전원의 유입을 차단하여, 전원 공급부로 유입되는 과전압을 차단한다. 전원 공급부 130은 스위치부 120과 연결되며, 기준전압 이하의 외부전원이 공급되면, 충전되고 휴대단말을 구동하기 위한 전원을 공급한다. 상기 과전압 검출부 140은 상기 외부 공급전원의 전압이 상기 기준전압 보다 높으면 과전압 검출 신호를 출력한다. 제어부 150은 상기 과전압 검출부 140의 출력신호를 감지하여, 과전압 검출신호가 출력되면, 이를 알림수단을 통해, 사용자에게 알린다.When the voltage of the external supply power is higher than the reference voltage, the switch 120 blocks the inflow of external power and blocks the overvoltage flowing into the power supply. The power supply unit 130 is connected to the switch unit 120 and, when an external power supply below the reference voltage is supplied, is charged and supplies power for driving the mobile terminal. The overvoltage detector 140 outputs an overvoltage detection signal when the voltage of the external supply power is higher than the reference voltage. The controller 150 detects an output signal of the overvoltage detector 140 and informs the user of the overvoltage detection signal through a notification means.

즉, 외부전원으로부터 과전압이 유입되면, 상기 스위치부 120에 의해 과전압은 차단되므로, 휴대단말의 동작은 영향을 받지 않는다. 이때, 배터리의 충전은 되 지 않으므로, 상기 제어부 150은 상기 과전압 검출부 140의 출력신호를 감지하여 표시부(LCD 액정등, 미도시), 또는 LED(미도시)를 점멸하여 사용자에게 과전압 보호 장치가 동작하고 있음을 알 수 있도록 하는 것이다.
That is, when an overvoltage flows from an external power source, the overvoltage is cut off by the switch unit 120, so that the operation of the portable terminal is not affected. At this time, since the battery is not charged, the controller 150 senses the output signal of the overvoltage detector 140 and blinks a display unit (LCD liquid crystal lamp, not shown), or LED (not shown) to operate the overvoltage protection device to the user. To know that you are doing.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 장치의 구현예를 보여주는 도면이다.2 is a view showing an embodiment of an overvoltage protection device according to an embodiment of the present invention.

도 2에서, 차단하고자 하는 전압을 기준전압 Vth라고 하면, 외부전원의 전압이 Vth일 때, 저항 R1, R2, R3, R4의 값을 조절하여 V1과 V2가 기준전압이 되도록 설정한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 비교부 210은 제1비교기 211, 제2비교기 213, 기준전압 발생부 215를 포함하여 구현된다. 여기서 상기 제1비교기 211 및 제2비교기 213은 저전력 고입력 전압 특성을 갖는 비교기를 사용한다. 그리고 스위치부 220은 P-CH FET(전계효과 트랜지스터)로 구현된다. 이하 구체적인 동작을 설명한다. In FIG. 2, when the voltage to be cut off is referred to as the reference voltage V th , when the voltage of the external power supply is V th , the values of the resistors R1, R2, R3, and R4 are adjusted to set V1 and V2 to be the reference voltages. As illustrated in FIG. 2, the comparator 210 includes a first comparator 211, a second comparator 213, and a reference voltage generator 215. Here, the first comparator 211 and the second comparator 213 use a comparator having a low power high input voltage characteristic. The switch unit 220 is implemented with a P-CH FET (field effect transistor). A detailed operation will be described below.

외부 전원의 공급 전압이 기준전압보다 낮으면, V1의 전압은 기준전압보다 낮게 되므로, 상기 제1비교기 211의 출력은 "로우(Low)"가 되어 스위치부 220을 턴온(Turn On)시킨다. 반대로, 외부 전원의 공급 전압이 기준전압보다 높으면, 상기 제1비교기 211의 출력은 "하이(High)"가 되어 스위치부 220을 오프(Off)시켜 외부전원의 유입을 차단하게 된다. When the supply voltage of the external power supply is lower than the reference voltage, the voltage of V1 is lower than the reference voltage, so that the output of the first comparator 211 becomes "low" to turn on the switch 220. On the contrary, when the supply voltage of the external power supply is higher than the reference voltage, the output of the first comparator 211 becomes “high” to turn off the switch 220 to block the inflow of external power.

또한, 상기 제2비교기 213의 출력은 외부 전원의 공급 전압이 기준전압보다 낮으면 "로우(Low)"가 출력되고, 외부 전원의 공급 전압이 기준전압보다 높으면 상 "하이(High)"가 출력된다. 과전압 검출부 240은 과전압 즉, 기준전압보다 높은 전압이 유입되면, 과전압 검출신호인 "하이(High)"신호를 제어부 250가 감지하도록 일반목적단자(GPIO; General Purpose Input/Output pin)로 출력한다. 상술한 바와 같이, 외부전원으로부터 과전압이 유입되면, 상기 스위치부 220에 의해 과전압은 차단되므로, 휴대단말의 동작은 영향을 받지 않는다. 이때, 배터리의 충전은 되지 않으므로, 상기 제어부 250은 상기 과전압 검출부 240의 출력신호를 감지하여 표시부(LCD 액정등, 미도시), 또는 LED(미도시)를 점멸하여 사용자에게 과전압 보호 장치가 동작하고 있음을 알 수 있도록 하는 것이다. In addition, the output of the second comparator 213 outputs "low" when the supply voltage of the external power supply is lower than the reference voltage, and outputs "high" when the supply voltage of the external power supply is higher than the reference voltage. do. The overvoltage detector 240 outputs an overvoltage, that is, a voltage higher than the reference voltage, to a general purpose input / output pin (GPIO) so that the controller 250 detects a “high” signal, which is an overvoltage detection signal. As described above, when the overvoltage is introduced from the external power source, the overvoltage is cut off by the switch unit 220, the operation of the mobile terminal is not affected. At this time, since the battery is not charged, the controller 250 senses the output signal of the overvoltage detector 240 and blinks a display unit (LCD liquid crystal lamp, not shown), or LED (not shown) to operate the overvoltage protection device to the user. It is to know that there is.

상기 도 2에서 미 설명한 전원 공급부 230은 배터리 231과 레귤레이터 233을 포함하여 구성되며, 외부 전원에 의해 충전되고, 휴대 단말에 필요한 전원을 공급하는 수단이다.
The power supply unit 230 described above with reference to FIG. 2 includes a battery 231 and a regulator 233, is charged by an external power source, and is a means for supplying power required for the portable terminal.

위에서 양호한 실시 예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시 예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위 뿐만 아니라, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention should be construed to include not only the appended claims but also all of the above changes, modifications or adjustments.

상술한 바와 같이 본 발명은 고 입력전압 저전력 비교기를 사용하여 종래의 제너 다이오드, 과전압 보호 집적회로, 전압 감지 집적회로를 이용하는 과전압 보호 장치에 비해, 적은 소비 전류로 높은 입력전압을 견딜 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention has the advantage of being able to withstand high input voltage with a small current consumption, compared to an overvoltage protection device using a zener diode, an overvoltage protection integrated circuit, and a voltage sensing integrated circuit using a high input voltage low power comparator. have.

Claims (6)

휴대용 단말의 과전압 보호 장치로서,As an overvoltage protection device for a portable terminal, 외부 공급 전원의 전압과 기준전압을 비교하는 비교부;A comparison unit comparing the voltage of the external supply power with a reference voltage; 상기 외부 공급전원의 전압이 상기 기준전압 보다 높으면, 외부전원의 유입을 차단하는 스위치부; 및A switch unit to block inflow of external power when the voltage of the external supply power is higher than the reference voltage; And 상기 외부 공급전원의 전압이 상기 기준전압 보다 높으면 과전압 검출 신호를 출력하는 검출부;를 포함함을 특징으로 하는 과전압 보호 장치.And a detector for outputting an overvoltage detection signal when the voltage of the external power supply is higher than the reference voltage. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 과전압 검출신호를 감지하여 알림수단을 이용하여 사용자에게 통보하는 제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 과전압 보호 장치.And a control unit which detects the overvoltage detection signal and notifies the user by using a notification unit. 제 1항에 있어서, 상기 비교부는The method of claim 1, wherein the comparison unit 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부;A reference voltage generator for generating a reference voltage; 상기 기준전압과 외부전원의 전압을 비교결과를 상기 스위치부로 출력하는 제1비교기;A first comparator for outputting a comparison result between the reference voltage and the voltage of an external power source to the switch unit; 상기 기준전압과 외부전원의 전압을 비교결과를 상기 과전압검출부로 출력하 는 제2비교기;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 과전압 보호 장치.And a second comparator for outputting a comparison result between the reference voltage and the voltage of an external power supply to the overvoltage detection unit. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위치부는The switch unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the switch unit P-채널 전계효과 트랜지스터임을 특징으로 하는 과전압 보호 장치.An overvoltage protection device characterized in that it is a P-channel field effect transistor. 제 2항에 있어서, 상기 알림수단은The method of claim 2, wherein the notification means 표시부 또는 LED중 적어도 어느하나임을 특징으로 하는 과전압 보호 장치.An overvoltage protection device, characterized in that at least one of the display unit or LED. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 스위치부와 연결되며, 유입되는 외부전원에 의해 충전되고, 휴대용단말에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 더 포함함을 특징으로 하는 과전압 보호 장치.And a power supply unit connected to the switch unit, charged by an external power introduced thereto, for supplying power required for the portable terminal.
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