KR20090012078A - 부하 전류의 온도-의존성 조절을 위한 회로 장치 - Google Patents

부하 전류의 온도-의존성 조절을 위한 회로 장치 Download PDF

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KR20090012078A
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KR1020080068272A
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클라우스 젬머즈키
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시트로닉 게스. 퓨어 엘렉트로테크니쉐 아우스뤼스퉁 엠베하 앤드 컴퍼니 케이쥐
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Abstract

본 발명은, 부하 전류(IL)가 흐르고, 상기 부하 전류(IL)의 조절을 위하여 제어 변수의 역할을 하는 전압(VS)이 강하되는 저항(RS), 상기 부하 전류(IL)의 조절을 위한 명령 변수의 역할을 하는 기준 전압(Vref)용 태핑 포인트(P), 및 제어 편차(Vref-VS)를 증폭하기 위한 차동 증폭기로 이루어지는, 부하(RL)를 통하여 전류(IL)를 조절하기 위한 회로 장치(2)에 관한 것이다. 상기 차동 증폭기는 온도 함수로서 상기 부하 전류(IL)의 조절을 위하여 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1,Q2)를 가지며, 상기 회로 장치(2)는 상기 2개의 트랜지스터(Q1,Q2)가 동일한 콜렉터-에미터 전압(UCE1,UCE2) 및 ‘1’과 상이한 콜렉터 대기 전류(IC1,IC2)의 상수비로 작동되도록 설계되어, 반도체의 물리적 특성에 의하여 결정되는 온도 전압에 의하여 제어되는 상기 회로 장치(2)는 정의된 방식으로 온도의 함수로서 상기 부하 전류(IL)를 조절한다. 또한 본 발명은 이러한 회로 장치(2)를 갖는 모터 자동차 팬 및 관련 방법에 관한 것이다.
부하 전류, 부하 전압, 트랜지스터, 저항, 태핑 포인트, 차동 증폭기

Description

부하 전류의 온도-의존성 조절을 위한 회로 장치{A CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE TEMPERATURE-DEPENDENT REGULATION OF A LOAD CURRENT}
본 발명은, 부하 전류가 흐르고 상기 부하 전류의 조절을 위하여 제어 변수의 역할을 하는 전압이 강하되는 저항, 상기 부하 전류의 조절을 위한 명령 변수의 역할을 하는 기준 전압용 태핑 포인트, 및 제어 편차를 증폭하기 위한 차동 증폭기로 이루어지는, 부하에 의한 전류의 온도-의존성 조절을 위한 회로 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 회로 장치를 갖는 모터 자동차 팬(motor vehicle fan), 뿐만 아니라 부하 전류가 통과하는 저항에 걸려 강하되며 상기 부하 전류의 조절을 위한 제어 변수의 역할을 하는 전압 및 상기 부하 전류의 조절을 위한 명령 변수의 역할을 하는 기준 전압에 의하여 부하를 통한 전류의 온도-의존성 조절을 위한 방법에 관한 것이며, 여기에서 제어 편차는 차동 증폭기에서 증폭된다.
상술된 바의 회로 장치는 대체로 보호 회로로서 또는 제어 공학에서, 특히 모터 자동차 공조 시스템의 조절에 있어서 응용될 수 있다. 상기 부하 전류의 온도-의존성 조절은 부하 저항을 통한 전력 소모가 일정하지 않으나 예를 들면 대기 온도의 함수로 되는 경우 특히 유익하다. 이는 모터 자동차 팬의 팬 모터를 위한 경 우로서, 특히 공기 분자의 급속한 움직임으로 인하여, 찬 공기보다 더운 공기가 상기 팬 모터에 더 높은 흐름 저항을 제공하기 때문이다. 이는 통계적으로 소정의 시간 및 공간에서 찬 공기에서보다 더운 공기에서 모듈 사이의 충돌이 더욱 빈번하게 발생되기 때문이다. 그러므로, 전자의 이동이 온도에 따라 감소되고 전기 저항이 증가되는 금속 도전체 내의 전자 가스와 마찬가지로, 냉난방 환기 시스템(HVAC, Heating, Ventilation and Air Conditioning System) 내의 공기 흐름 내 흐름 저항 또한 상기 가스 온도에 따라 상승된다. 상기 공기 흐름이 더욱 느려지면, 상기 팬 모터는 공기 흐름 속도가 높을 때보다 전류를 덜 인출하게 된다. 그러므로, 여러 공조 시스템은 소정 모터 전압에서 더운 상태에서보다 시원한 상태에서 더 많은 전류를 인출하는 특성을 갖는다. 그러므로 상기 모터 전류 인출은 온도를 상승시킴으로써 감소된다.
도 1은 부하 저항(RL)을 통하여 부하 전류(IL)를 온도-의존적으로 조절하기 위하여 당업계에 주지된 회로 장치(1)를 나타낸다. 전류 소스(Iref) (표현의 단순화를 위하여, 구성 요소로서의 저항, 전압 및 전류 소스 사이에는 아무런 차이를 두지 않으며, 상기 저항, 전압 및 전류는 이들에 의하여 발생된다)는 온도 센서의 역할을 하는 온도-의존성 저항(RT)을 공급한다. 이러한 유형의 온도-의존성 저항은 대체로 온도 함수로서 (다소간의) 비선형적 특성을 갖는다. 그러므로 상기 온도-의존성 저항(RT)에 걸려 강하되는 전압은 우선 선형화 네트워크(LIN, Linearisation Network)에 공급된다. 역 입력 및 출력 사이에 추가 저항(R1)이 마련된 차동 증폭 기로서 상기 회로 내에 위치된 제 1 작동 증폭기(OP1)는 상기 회로에서 지점(P) (태핑 포인트)에서 상기 제 1 작동 증폭기(OP1)에 공급되는 기준 전압(Vref)으로부터 선형화된 신호를 뺀다. 다음으로 제 2 작동 증폭기(OP2)는 실제 전류 조절을 수행하는데, 여기에서 상기 제 2 작동 증폭기(OP2)는 상기 부하 전류(IL)가 통과하는 분로 저항(RS)에 걸려 강하되는 전압(VS)을 상기 제 1 작동 증폭기(OP1)의 출력 전압과 비교하고, 구동 요소의 역할을 하는 파워 트랜지스터(M1) (MOS-FET)의 게이트 상의 제어 전압을 일정하게 정정한다. 전압 소스(Vb)는 모터 자동차 전자 공학에서 대표적인 배터리 전압(Vb=12V)을 상기 회로 장치(1)의 구성 요소에 공급한다. 상기 회로 장치(1)는, 예를 들면 부하로서 상기 팬 모터 상의 상기 부하 전류(IL)를 (대기) 온도의 함수로서 선형적으로 조절할 수 있고, 상기 부하 전류는 예를 들면 상온에서 10A로 될 수 있으며, 온도 상승과 함께 감소 및/또는 온도 저하와 함께 증가될 수 있다.
상기 회로 장치(1)가 모터 자동차 응용에 일반적인 바와 같이 -30° C 및 150° C의 넓은 온도 범위에 걸쳐 안정적으로 기능해야 하는 경우, 무엇보다, 상기 온도 센서(RT), 기준 소스(Iref) 및 (Vref), 상기 선형화 네트워크(LIN) 및 상기 2개의 작동 증폭기(OP1),(OP2)의 정확도에 높은 수준이 요구되므로 , 그의 제조에 관련한 재정 지출이 상당하게 된다.
본 발명의 목적은 부하, 특히 팬 모터를 통하여 온도 함수로서 전류를 조절, 특히 선형 조절하기 위하여, 소수의 구성 요소로 이루어지는, 비용면에서 효과적인 회로 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 차동 증폭기가 온도 함수로서 부하 전류의 조절을 위하여 제 1 및 제 2 트랜지스터를 갖는, 상기 도입부에서 인용한 유형의 회로 장치에 의하여 달성되며, 상기 회로 장치는 동일한 콜렉터-에미터 전압 및 ‘1’과 상이한 콜렉터 대기 전류의 상수비로 상기 2개의 트랜지스터를 작동하도록 설계된다.
본 발명자는 온도 함수로서 상기 부하 전류를 조절하는 것이 상기 회로 장치의 정의된 온도 거동을 통하여, 말하자면, 본 회로 장치의 개별 부품을 통하여 수행될 수 있고 그리하여 온도 센서의 사용을 피할 수 있음을 깨달았다. 이러한 방식으로 온도 센서의 사용을 피할 수 있다. 이 때문에, 상기 회로 장치는 2개의 (양극성) 트랜지스터를 가지며, 반도체 물리학에 의하여 결정되는 이들의 온도 전압은 상기 부하 전류를 위한 제어 변수로서 정의된 방식으로 사용될 수 있고, 상기 부하 전류 조절의 온도 의존성은 상기 콜렉터 전류의 비율을 선택함으로써 조절할 수 있다. 이 비율은 상기 조절의 전반적인 온도 범위에 걸쳐 일정하게 될 수 있고, 또는 규정 가능한 온도 특성을 따를 수도 있다. 상기 부하 전류에 대한 상기 2개의 트랜지스터의 온도 전압의 영향은 전류 비율 ‘1’로써 정확히 평형화될 수 있으므로, 온도 함수로서 가변적인 부하 전류를 조절하기 위해서는 ‘1’이 아닌 전류 비율을 선택할 필요가 있다.
상기 2개의 콜렉터 대기 전류의 비율이 일정한 경우 (및 '1'과 상이한 경우), 일정하며 ‘0’이 아닌 온도 계수가 얻어지며, 즉, 이 온도 계수는 부하 전류와 온도 사이의 선형 관계로 된다. 상기 온도 계수는 크기 및 부호 모두에 있어서 서로에 대하여 콜렉터 전류 비율의 함수로 정의될 수 있다. 그러므로, 상기 회로 장치는 저온에서 더 높은 전류가 가능하도록 또한 온도 상승으로써 더 낮은 전류가 가능하도록 치수 조절될 수 있고, 따라서 상기 부하의 온도 거동에 순응할 수 있으며, 상기 회로의 온도 거동은 구성 요소의 치수 조절에 의해서만 배타적으로 달성된다. 그러므로 상기의 온도 제어 함수를 위하여 추가의 구성 요소는 필요하지 않다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터는 베이스-결합 또는 에미터-결합된다. 에미터 결합에 의하여 상기 차동 증폭기에 대한 높은 입력 저항을 달성하는 것이 가능하다. 부하 전류가 통과하는 분로 저항은 대체로 낮은 저항으로 되므로 베이스 결합 역시 본 회로 장치에서 가능하고, 따라서 높은 입력 저항이 상기 차동 증폭기에 절대적으로 필요한 것은 아니다.
바람직한 일 실시예에서 동일한 콜렉터-에미터 전압을 발생시키기 위한 상기 차동 증폭기의 상기 2개의 트랜지스터는 제 3 및 제 4 트랜지스터가 마련되는 캐스코드 구조로 구현된다. 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터는 각각 상기 캐스코드 회로의 베이스-결합단을 형성하며, 반면에 상기 제 1 또는 제 2 트랜지스터는 각각 에 미터-결합단을 형성한다.
더욱 바람직한 일 실시예에서, 상기 회로 장치는 2개의 저항을 가지며, 이들 저항의 저항 비율은 상기 콜렉터 대기 전류의 상수비를 정의한다. 이 때문에, 상기 저항은 클래식 전류 미러 회로를 형성하기 위하여 2개의 추가 저항에 연결될 수 있다. 상기 콜렉터 대기 전류의 상수비 발생을 위하여, 예를 들면, 2개의 정전류 소스를 마련하는 것과 같은 기타의 선택 또한 가능하다. 또한 상기 전류 미러는 필요에 따라 상기 2개의 트랜지스터의 유효(에미터) 표면을 적당한 비율로 조절함으로써 발생가능하다.
특히 바람직한 일 실시예에서, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터는 듀얼 트랜지스터에 의하여 형성된다. 상기 듀얼 트랜지스터의 2개의 트랜지스터는 서로 열적으로 결합되며 동일하거나 또는 매우 유사한 전기 파라메터를 가지며, 이는 정의된 방식으로 상기 회로 장치의 온도 의존성을 조절하는 데에 유익하다.
더욱 바람직한 일 실시예에서, 상기 회로 장치는 상기 제어 회로를 위한 구동 요소로서 추가의 트랜지스터, 바람직하기로는 파워 트랜지스터를 갖는다. 예를 들면, 파워 트랜지스터는 모터 자동차의 팬 모터에서 발생하는 바와 같은 큰 전류를 제어하는 데에 사용된다. 상기 파워 트랜지스터는 바람직하기로는 MOSFET로 설계되므로, 부하 전류의 조절은 전압-제어 방식으로, 즉 실제적으로는 제어 전류 없이 가능해진다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터는 추가의 트랜지스터에 열적으로 결합된다. 상기 열 결합에 의하여 상기 차동 증폭기의 트랜지 스터와 상기 추가 트랜지스터는 동일한 온도를 가지므로, 상기 회로 장치는 상기 추가 트랜지스터의 온도 함수로서 상기 부하 전류를 조절하고 열적 과부하로부터 상기 추가 트랜지스터를 보호한다.
또 다른 일 실시예에서, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터는 부하에 열적으로 결합되므로, 이들은 동일한 온도를 갖는다. 따라서, 상기 부하 전류는 상기 부하의 온도 함수로서 조절되고, 그 결과 상기 부하는 열적 과부하로부터 보호된다.
일 실시예에서, 상기 2개의 트랜지스터는 분위기 매체, 특히 공조 시스템의 공기 흐름 또는 냉각수 회로의 냉각 유체에 열적으로 결합되므로, 상기 부하 전류는 상기 분위기 매체의 온도 함수로서 조절가능하다.
상기 회로 장치는 개별 부품으로 이루어지면 특히 유익하다. 본 발명에 의한 상기 회로 장치는 비교적 적은 수의 구성 요소로서 이루어지므로, 이는 비용면에서 효과적인 개별 부품의 형태로 실행될 수 있다. 개별 부품으로 구성되는 이러한 회로 장치는 튼튼하다. 즉, 150°C까지의 고온에서도 작동될 수 있다.
또한 본 발명은 상술된 바의 회로 장치를 갖는 모터 자동차에 실행될 수 있고, 여기에서 부하는 팬 모터에 의하여 형성된다. 이러한 방식으로, 상기 온도 함수로서 부하 전류의 소망하는 바람직한 선형 의존성이 달성될 수 있다.
또한 본 발명은 부하를 통하여 전류를 온도-의존적으로 조절하기 위하여 도입부에 인용된 바와 같은 유형의 방법으로 실행될 수 있고, 여기에서 온도 함수로서 부하 전류의 조절을 위하여 상기 차동 증폭기의 제 1 및 제 2 트랜지스터는 동 일한 콜렉터-에미터 전압 및 ‘1’과 상이한 콜렉터 대기 전류의 상수비로 작동된다.
본 발명에 의하면 부하, 특히 팬 모터를 통하여 온도 함수로서 전류를 조절하기 위하여, 소수의 구성 요소로 이루어지는 비용면에서 효과적인 회로 장치가 제공된다.
도 2는 도 1의 부하(RL)를 통하여 부하 전류(IL)를 온도-의존적으로 조절하기 위한 회로 장치(2)를 나타낸다. 상기 회로 장치(2)는 상기 부하 전류(IL)의 조절을 위한 명령 변수의 역할을 하는 기준 전압(Vref)을 위하여 제 1 양극성 트랜지스터(Q1)의 베이스에 태핑 포인트(P)를 갖는다. 필요한 경우, 접지 전위(0) 또한 기준 전압(Vref)으로서 태핑되어 상기 회로 장치(2) 내에 아무런 기준 전압 소스도 필요하지 않게 될 수 있다.
온도-의존성 부하 전류 조절을 위하여, 상기 회로 장치(2)는 도 1에 관련하여 상술된 바의 분로 저항(RS)을 가지며, 상기 부하 전류는 이를 통하여 흐르고, 전압(VS)은 이에 걸려 강하되고 상기 부하 전류의 조절을 위한 제어 변수의 역할을 하며 제 2 양극성 트랜지스터(Q2)의 베이스 전위를 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)는 에미터-결합되어 있고, 제어 편차, 즉 기준 전압(Vref)과 상기 분로 저항(RS)에 걸리는 전압(VS) 사이의 차이를 증폭하기 위하여 차동 증폭기를 형성한다. 상기 2개의 트랜지스터(Q1),(Q2)는 듀얼 트랜지스터로 설계되며, 그러므로 열적 및 전자적 특성이 거의 동일하다.
얼리 효과(Early effect)에 대하여 독립적인 정의된 방식으로 상기 부하 전류를 온도-의존적으로 조절할 수 있도록 하기 위하여, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)는 동일한 콜렉터-에미터 전압, 즉, UCE1 = UCE2로 작동된다. 이는 각각의 경우에서 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)가 캐스코드 회로의 제 1, 에미터-결합단을 형성할 수 있도록 하며, 상기 캐스코드 회로의 제 2, 베이스-결합단은 제 3 및 제 4 트랜지스터(Q3),(Q4)에 의하여 형성된다. 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터의 베이스는 동일한 바이어스 전위(Vbias)로 되고, 따라서 정상 작동에서 이들의 에미터 역시 마찬가지로 상응하게 낮은 동일한 전위로 되므로, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)의 콜렉터 역시 동일한 전위를 갖는다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)의 에미터는 서로 연결되므로, 전반적으로 동일한 콜렉터-에미터 전압(UCE1 = UCE2)이 설정된다.
더욱이, 상기 부하 전류(IL)의 정의된 선형 온도 의존성을 발생하기 위하여, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터(Q1),(Q2)는 각각 상기 콜렉터 전류(IC1) 및 (IC2)의 상수비로 작동되는 것이 절대적으로 필수적이다. 이를 위하여, 도 2의 회로 장치(2)는 2개의 추가 저항(R) 및 (n*R)이 마련되며, 또한 제 5 및 제 6 트랜지스 터(Q5),(Q6)가 마련된 클래식 전류 미러를 갖는다. 상기 제 5 트랜지스터(Q5)의 베이스-콜렉터 구역은, 전류 미러로써 일반적인 바와 같이 분로되고, 바이어스 전류 소스(Ibias)는 상기 전류 미러의 총 전류를 조절하는 역할을 한다. 상기 파워 트랜지스터(M1)의 게이트 전압은 상기 제 6 트랜지스터(Q6)의 콜렉터로부터 태핑된다.
다음은, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)의 콜렉터 전류 (IC1) 대 (IC2)의 소정 비율 및 동일한 콜렉터-에미터 전위(UCE1 = UCE2)로써 온도에 대한 상기 부하 전류(IL)의 바람직한 선형 의존성을 달성하는 방법을 분석의 도움을 받아 설명한다. 여기에서 괄호안의 세부 사항은 각각의 트랜지스터(Q1) 또는 (Q2)에 관한 것이다.
키르히호프의 법칙에 따라 상기 2개의 트랜지스터(Q1),(Q2)의 에미터 전위는 아래와 같이 주어진다:
Figure 112008050542671-PAT00001
따라서 상기 부하 전류(IL)는 아래와 같이 얻어진다:
Figure 112008050542671-PAT00002
트랜지스터의 콜렉터 전류(IC), 베이스-에미터 전압(UBE), 콜렉터-에미터 전압(UCE), 얼리 전압(UA), 온도 전압(UT) 및 역 포화 전류(IS) 사이에는, 표준 문헌으 로부터 주지된 바와 같이 아래의 관계가 성립한다:
Figure 112008050542671-PAT00003
상기 베이스-에미터 전압(UBE)을 계산하면 아래와 같다:
Figure 112008050542671-PAT00004
상기 2개의 트랜지스터(Q1),(Q2)의 베이스-에미터 전압 사이에 차이가 발생되면, 상기의 방정식으로 아래의 식을 구할 수 있다:
Figure 112008050542671-PAT00005
이는 아래의 방정식으로 변환된다:
Figure 112008050542671-PAT00006
상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)로서 상술된 바와 같이 쌍체 특성을 갖는 듀얼 트랜지스터를 사용하는 경우, 이들의 역 전류(IS)는 유사하게 된다. 따라서:
Figure 112008050542671-PAT00007
더욱이, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)처럼 작용하는 제 3 및 제 4 트랜지스터(Q3),(Q4)는 대략 동일한 콜렉터 전위를 갖는다, 따라서:
Figure 112008050542671-PAT00008
그리고 방정식(2)은 근본적으로 아래와 유사하다:
Figure 112008050542671-PAT00009
이 방정식을 부하 전류 (IL)를 위한 방정식(1)에 대입하면 아래와 같다:
Figure 112008050542671-PAT00010
상기 온도 전압(UT)은 물리 상수로부터 유래하고 상기 온도(T)로써 선형적으로 증가된다, 따라서:
Figure 112008050542671-PAT00011
상기한 바의 분석으로부터 주목할 만한 것은 상기 기준 전압(Vref) 및 상기 전류 미러의 상기 2개의 저항(R) 및 (n*R)의 비율(n)만이 상기 부하 전류(IL)의 값에 대입된다는 것이다. 상기 바이어스 전압(Vbias) 및 상기 바이어스 전류(Ibias)의 정확한 값은 여기에서는 활용되지 않는다. 그러므로, 비교적 적은 노력으로 높은 정확성을 얻을 수 있다. (Vref)에 더하여 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)의 짝 허용값(pairing tolerance)뿐만 아니라 상기 전류 미러의 저항(R),(n*R)만이, 즉 상기 인수(n)가 상기 부하 전류(IL)에 대입된다.
주지된 바와 같이, 구성 요소들 사이에 정확한 짝 허용값을 달성하는 것이 높은 절대값 정확성을 갖는 구성 요소를 실행하는 것보다 근본적으로 더욱 간단하고 비용면에서도 더욱 효과적이므로, 상기 회로 장치(2)가 특히 적은 수의 부품만을 필요로 하기 때문에 상기 회로 장치(2)를 비용면에서 효과적으로 실행하는 것이 가능하다.
상기 온도 거동(IL)은 상기 온도 전압(UT)에 대한 방정식(4)을 방정식(3)에 대입함으로써 얻어진다:
Figure 112008050542671-PAT00012
그리고 절대 온도에 대하여 미분된다:
Figure 112008050542671-PAT00013
후자의 방정식은 부하 전류(IL)와 온도(T) 사이에 요구되는 바대로의 선형 관계가 존재함을 보여준다. 상기 비율(n)이 ‘1’과 동일하게 선택되면, 상기 부하 전류는 온도로부터 독립적이고, 이는 부하를 통하여 흐르는 전류가 넓은 온도 범위에 걸쳐 일정하게 되어야 하는 경우에 유익할 수 있다.
에미터-결합된 트랜지스터(Q1),(Q2)가 마련된 차동 증폭기를 갖는, 도 2에 도시된 회로 장치(2)에 더하여, 회로 장치는 또한 도 3에 도시된 회로 장치를 참조하여 아래에 나타내는 바와 같이, 베이스-결합된 트랜지스터(Q1),(Q2)로써도 실행가능하다.
도 3의 회로 장치(3)에서, 상기 전류 미러의 저항을 상기 2개의 콜렉터 전류(IC1),(IC2)의 상수비 발생을 위하여 2개의 정전류 소스(I),(n*I)로 우선 대체하고, 바이어스 전류 소스를 생략할 수 있다. 도 2에서와 같이, 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터(Q3),(Q4)는 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)에 대하여 동일한 콜렉터-에미터 전압(UCE1 = UCE2)을 설정하는 역할을 한다. 이 때문에, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스-콜렉터 구역 및 상기 제 4 트랜지스터(Q4)의 베이스-콜렉터 구역은 각각의 경우 분로된다. 키르히호프에 의거한 상기 4개의 트랜지스터(Q1) 내지 (Q4)의 네트워크 분석에 의하면, 대략 30 V 내지 150 V에 달하는 상용 양극성 트랜지스터에서 크기에 기초한 순서에 따라 상기 얼리 전압을 취할 경우, 상기 회로 장치(3)의 모든 베이스-에미터 전압이 대략 동일해지는 결과가 나온다. 이로부터 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)에 대하여 요구되는 대략 동일한 콜렉터-에미터 전압(UCE1 = UCE2) 특성이 바로 구해진다.
상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1),(Q2)의 공통 베이스 전위에 대한 분석으 로부터 도 2의 회로 장치(2)에 대하여 구체화된 바와 같이, 상기 부하 전류(IL)에 대하여 방정식(1)이 얻어지므로, 이에 적용된 바의 분석이 상기 회로 장치(3)에도 적용된다. 그러므로 상기 부하 전류(IL) 또한 도 3의 회로 장치(3)의 온도 함수로서 선형적으로 조절될 수 있다.
온도 조절에 사용되는 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터(Q1),(Q2)가 분위기 매체, 특히 공조 시스템의 공기 흐름 또는 냉각수 회로의 냉각 유체와 열적으로 결합되면, 상기 회로 장치(2),(3)에 의하여 상기 부하 전류(IL)의 온도 조절을 대기 온도의 함수로서 수행할 수 있다. 양자택일적으로 또는 추가적으로, 이들 구성 요소의 임의의 열적 과부하를 피하기 위하여, 상기 2개의 트랜지스터를 상기 부하(RL) 또는 상기 파워 트랜지스터(M1)에 열적으로 결합할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 회로 장치(2),(3)는 온도(T)에 대한 상기 부하 전류(IL)의 근본적으로 비례적인 또는 반비례적인 함수적 의존성을 갖는 한 편; 상기 회로 장치(2),(3)를 적절히 수정함으로써 임의의 기타 함수적 의존성 또한 IL = f (T)의 형태로 설정할 수 있고, 그 결과 상기 회로 장치(2),(3)는 여러 상이한 유형의 부하에 적용될 수 있다. 그러므로 특히 그 적용의 범위는 모터 자동차 팬의 팬 모터의 부하 전류 조절에만 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 회로 장치의 실시예에 대한 예는 개략적인 도면에 도시되며 후술되는 상세한 설명으로부터 명백히 설명된다. 도면 중:
도 1은 종래 기술에 의한 부하 전류의 온도-의존성 조절을 위한 회로 장치의 회로도를 나타낸다,
도 2는 차동 증폭기로서 2개의 에미터-결합된 트랜지스터로써 온도-의존적으로 부하 전류를 조절하기 위한 본 발명에 의한 회로 장치의 제 1 실시예를 나타낸다, 및
도 3은 차동 증폭기로서 2개의 베이스-결합된 트랜지스터를 갖는 본 발명에 의한 회로 장치의 제 2 실시예를 나타낸다.

Claims (12)

  1. 부하 전류(IL)가 흐르고, 상기 부하 전류(IL)의 조절을 위하여 제어 변수의 역할을 하는 전압(VS)이 강하되는 저항(RS),
    상기 부하 전류(IL)의 조절을 위한 명령 변수의 역할을 하는 기준 전압(Vref)용 태핑 포인트(P), 및
    제어 편차(Vref - VS)를 증폭하기 위한 차동 증폭기로 이루어지는 회로 장치로서,
    상기 차동 증폭기는 온도 함수로서 상기 부하 전류(IL)의 조절을 위하여 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1, Q2)를 가지며,
    상기 2개의 트랜지스터(Q1,Q2)가 동일한 콜렉터-에미터 전압(UCE1,UCE2)에서 ‘1’과 상이한 콜렉터 대기 전류(IC1,IC2)의 상수비로 작동되도록 설계됨을 특징으로 하는, 부하(RL)를 통하여 전류(IL)를 조절하기 위한 회로 장치(2, 3).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차동 증폭기의 상기 2개의 트랜지스터(Q1,Q2)는 베이스-결합 또는 에미터-결합됨을 특징으로 하는 회로 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 동일한 콜렉터-에미터 전압(UCE1,UCE2)을 발생하기 위하여, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터(Q1,Q2)는 제 3 및 제 4 트랜지스터(Q3,Q4)를 갖는 캐스코드 구조로 구현됨을 특징으로 하는 회로 장치.
  4. 상기 선행 청구항 중 한 항에 있어서, 상기 콜렉터 대기 전류(IC1,IC2)의 상수비를 정의하는 저항 비율을 갖는 2개의 저항(R,n*R)을 포함함을 특징으로 하는 회로 장치.
  5. 상기 선행 청구항 중 한 항에 있어서, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터(Q1,Q2)는 듀얼 트랜지스터에 의해 형성됨을 특징으로 하는 회로 장치.
  6. 상기 선행 청구항 중 한 항에 있어서, 상기 회로 장치(2,3)는 상기 제어 회로를 위한 구동 요소로서, 추가의 트랜지스터, 바람직하기로는 파워 트랜지스터(M1)를 포함함을 특징으로 하는 회로 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터(Q1,Q2)는 상기 추가의 트랜지스터(M1)에 열적으로 결합됨을 특징으로 하는 회로 장치.
  8. 상기 선행 청구항 중 한 항에 있어서, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터(Q1,Q2)는 상기 부하(RL)에 열적으로 결합됨을 특징으로 하는 회로 장치.
  9. 상기 선행 청구항 중 한 항에 있어서, 상기 차동 증폭기의 2개의 트랜지스터(Q1,Q2)는 분위기 매체, 특히 공조 시스템의 공기 흐름 또는 냉각수 회로의 냉각 유체와 열적으로 결합됨을 특징으로 하는 회로 장치.
  10. 상기 선행 청구항 중 한 항에 있어서, 개별 부품으로 구성됨을 특징으로 하는 회로 장치.
  11. 부하(RL)가 팬 모터에 의하여 형성되는, 상기 선행 청구항 중 어느 한 항에 의한 회로 장치(2,3)를 갖는 모터 자동차 팬.
  12. 부하 전류(IL)의 조절을 위한 제어 변수로서 부하 전류(IL)가 통과하는 저항(Rs)에 걸리는 전압(Vs) 강하에 의하여 뿐만 아니라 상기 부하 전류(IL)의 조절을 위한 명령 변수로서의기준 전압(Vref)에 의하여, 부하(RL)를 통해 전류를 온도-의존적으로 조절하고, 제어 편차(Vref-Vs)가 차동 증폭기 내에서 증폭되는, 부하(RL)를 통한 전류(IL)의 온도-의존성 조절 방법으로서,
    온도의 함수로서 상기 부하 전류(IL)를 조절하기 위하여, 상기 차동 증폭기의 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1,Q2)가 동일한 콜렉터-에미터 전압(UCE1,UCE2)에서 '1'과 상이한 콜렉터 대기 전류(IC1,IC2)의 상수비로 작동됨을 특징으로 하는 부하(RL)를 통한 전류(IL)의 온도-의존성 조절 방법.
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