KR20110094826A

KR20110094826A - 파워 스위치의 단락 검출회로

Info

Publication number: KR20110094826A
Application number: KR1020100014475A
Authority: KR
Inventors: 설경식; 정동열; 황승현
Original assignee: 주식회사 디엠비테크놀로지
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-08-24
Also published as: KR101067643B1

Abstract

파워 스위치의 단락 검출회로가 개시된다. 본 발명에 따른 파워 스위치의 단락 검출회로는, 파워 스위치의 단락 여부를 검출하는 파워 스위치 단락 검출회로에 있어서, 제1 전류원; 제2 전류원; 및 복수의 스위치 및 제너 다이오드가 결합되어 형성되며, 복수의 스위치 중 제1 스위치는 제1 전류원 및 제너 다이오드를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되고, 복수의 스위치 중 최종단 스위치는 제2 전류원 및 제1 스위치의 전류 인입부와 전류 인출부를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되며, 최종단 스위치의 전류 인입단에 걸린 신호에 기초하여 파워 스위치의 출력단의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파워 스위치의 단락 검출회로{Short detection circuit for power switch}

본 발명의 실시예는 파워 스위치의 단락 검출회로에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 파워 스위치 출력단자가 그라운드 또는 인가전압에 단락된 경우에 기준전압을 사용하지 않고서도 출력단자로 유입되는 과전류를 안정적으로 검출할 수 있는 파워 스위치의 단락 검출회로에 관한 것이다.

도 1은 파워 스위치의 적용예를 나타낸 도면으로서, 파워 스위치가 오디오 출력 스테이지에 적용된 경우를 나타낸다.

도면을 참조하면, 일반적으로 오디오 출력 스테이지는 파워 스위치(100)가 인덕터(105)를 포함하는 음향 출력부를 중심으로 교차하여 H-브릿지의 형태로 구성되며, 트랜지스터들(M1 내지 M4)의 스위칭 동작에 의해 2가지 상태로 동작한다.

먼저, 상태 ①에서는 트랜지스터 M1 및 M4가 턴온되며, 트랜지스터 M2 및 M3는 턴오프된다. 다음에, 상태 ②에서는 트랜지스터 M2 및 M3가 턴온되며, 트랜지스터 M1 및 M4는 턴오프된다. 이때, M1이 OFF 되고 M3가 ON 되는 순간에 M1 및 M3가 동시에 온(ON) 상태로 존재하는 구간이 발생하게 되면 슛 쓰루 전류(shoot through current)가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 M1이 오프(OFF) 된 후 어느 정도의 시간(dead time)이 지난 다음에 M3가 온 되어야 하며, 또한 M3가 오프 된 후에는 어느 정도의 시간이 지난 다음에 M1이 온 되어야 한다.

한편, 파워 스위치(100)의 상측 파워 스위치(M1) 또는 하측 파워 스위치(M3)는 온/오프 상태에 따라 전류 인입부와 전류 인출부 사이에 전압차가 발생한다. 도 2에 도시한 바와 같은 일반적인 파워 스위치의 과전류 검출회로는, 이와 같은 전압차에 기초하여 상측 파워 스위치(110) 또는 하측 파워 스위치(120)가 단락되었는지의 여부를 검출한다. 즉, 상측 파워 스위치(110) 또는 하측 파워 스위치(120)가 턴오프 상태에서는 해당 파워 스위치(110 또는 120)의 양단에는 전압차가 발생하며 온 상태에서는 소정의 전압강하가 발생하게 된다.

비교기(130, 140)는 각각의 파워 스위치(110, 120)의 양단 전압을 각각의 기준전압(150, 160)과 비교하며, 해당 스위치가 온 상태에서 기준전압 이상의 전압차가 검출되는 경우에는 단락된 것으로 판단하여 과전류 검출신호를 생성하여 출력한다.

일반적으로, 파워 스위치의 출력단은 인덕터에 연결되며, 상측 파워 스위치(110) 또는 하측 파워 스위치(120)가 켜졌을 때 그 스위치를 통해서 흐르는 전류의 증가 또는 감소의 기울기는 제한된다. 따라서, 파워 스위치가 정상적으로 동작하는 경우에는 상측 파워 스위치(110) 또는 하측 파워 스위치(120)가 켜지더라도 해당 스위치를 통해서 흐르는 전류는 급격하게 증가하거나 감소하지 않으며, 따라서 과전류 검출회로의 기준전압도 상당히 안정적이라고 할 수 있다.

그런데, 제작공정 또는 사용상의 실수로 인해서 상측 파워 스위치(110) 또는 하측 파워 스위치(120)의 출력이 인가전압(PVDD) 또는 그라운드로 단락되는 경우, 해당 파워 스위치를 통해서 매우 큰 전류가 흐르게 된다. 이때, 도 2와 같은 형태의 일반적인 과전류 검출회로에서는 해당 스위치로 갑자기 큰 전류가 흐르게 되면, 그로 인해 기준전압도 순간적으로 흔들리게 되며, 이것은 비교기의 오동작을 야기하여 과전류 검출회로의 안정적인 동작을 방해하는 원인이 된다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 기준전압을 사용하지 않으면서 파워 스위치의 출력이 인가전압 또는 그라운드로 단락되어 스위치로 갑자기 큰 전류가 유입되는 경우에도 안정적으로 파워 스위치에 대한 단락 여부를 검출할 수 있는 파워 스위치의 단락 검출회로를 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스위치의 단락 검출회로는, 파워 스위치의 단락 여부를 검출하는 파워 스위치 단락 검출회로에 있어서, 제1 전류원; 제2 전류원; 및 복수의 스위치 및 제너 다이오드가 결합되어 형성되며, 복수의 스위치 중 제1 스위치는 제1 전류원 및 제너 다이오드를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되고, 복수의 스위치 중 최종단 스위치는 제2 전류원 및 제1 스위치의 전류 인입부와 전류 인출부를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되며, 최종단 스위치의 전류 인입단에 걸린 신호에 기초하여 파워 스위치의 출력단의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 파워 스위치는 서로 상보적으로 구동되는 상측 스위치 및 하측 스위치를 구비할 수 있다. 이 경우, 파워 스위치의 출력단은 상측 스위치 및 하측 스위치의 연결 접점에 형성될 수 있다.

또한, 제너 다이오드는 애노드가 제1 스위치의 전류 인입부에 연결되며, 캐소드가 파워스위치의 출력단에 연결될 수 있다.

또한, 복수의 스위치는, 제1 스위치의 구동부에 구동부가 연결되며, 전류 인입부가 제1 전류원에 연결된 제2 스위치; 제1 스위치의 전류 인출부에 전류 인입부가 연결되고, 전류 인출부가 그라운드에 연결되며, 구동부가 최종단 스위치의 구동부와 연결된 제3 스위치; 및 제2 스위치의 전류 인출부에 전류 인입부가 연결되고, 전류 인출부가 그라운드에 연결된 제4 스위치를 포함할 수 있다.

이 경우, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치는 각각의 전류 인입부와 구동부가 서로 연결될 수 있다.

또한, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치 중 적어도 하나의 용량을 서로 다르게 하여 제1 스위치 또는 최종단 스위치의 구동부로 입력되는 전류량을 조절할 수 있다.

이 경우, 복수의 스위치는 NPN형으로 구현될 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 스위치의 단락 검출회로는, 파워 스위치의 단락 여부를 검출하는 파워 스위치 단락 검출회로에 있어서, 제1 전류원; 제2 전류원; 및 복수의 스위치 및 제너 다이오드가 결합되어 형성되며, 복수의 스위치 중 제1 스위치는 제너 다이오드 및 제1 전류원을 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되고, 복수의 스위치 중 최종단 스위치는 제2 전류원 및 제1 스위치의 전류 인입부와 전류 인출부를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되며, 최종단 스위치의 전류 인출단에 걸린 신호에 기초하여 파워 스위치의 출력단의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제너 다이오드는 캐소드가 제1 스위치의 전류 인출부에 연결되며, 애노드가 파워스위치의 출력단에 연결될 수 있다.

또한, 복수의 스위치는, 제1 스위치의 구동부에 구동부가 연결되며, 전류 인출부가 제1 전류원에 연결된 제2 스위치; 제1 스위치의 전류 인입부에 전류 인출부가 연결되고, 전류 인입부가 인가전압에 연결되며, 구동부가 최종단 스위치의 구동부와 연결된 제3 스위치; 및 제2 스위치의 전류 인압부에 전류 인출부가 연결되고, 전류 인입부가 인가전압에 연결된 제4 스위치를 포함할 수 있다.

또한, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치는 각각의 전류 인출부와 구동부가 서로 연결될 수 있다.

또한, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치 중 적어도 하나의 용량을 서로 다르게 하여 제1 스위치 또는 최종단 스위치의 구동부로 흐르는 전류량을 조절할 수 있다.

이 경우, 복수의 스위치는 PNP형으로 구현될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 기준전압을 사용하지 않으면서 파워 스위치 출력단자가 인가전압이나 그라운드에 단락되어 파워 스위치로 갑자기 큰 전류가 유입되는 경우에도 안정적으로 단락 검출동작을 할 수 있게 된다.

도 1은 파워 스위치의 적용 예를 나타낸 도면으로서, 파워 스위치가 오디오 출력 스테이지에 적용된 경우를 나타낸다.
도 2는 일반적인 파워 스위치의 과전류 검출회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스위치의 단락 검출회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 파워 스위치의 동작 펄스 및 그에 따른 단락 검출을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 스위치의 단락 검출회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 파워 스위치의 동작 펄스 및 그에 따른 단락 검출을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스위치의 단락 검출회로를 개략적으로 도시한 도면이다.

여기서, 파워 스위치는 서로 상보적으로 구동되는 상측 스위치(310) 및 하측 스위치(320)를 구비하며, 출력단은 상측 스위치(310) 및 하측 스위치(320)의 연결 접점에 형성된 것으로 도시하였다. 그러나, 파워 스위치의 형태는 도시한 형태에 한정되는 것이 아니며, 단독 구조로 구현될 수도 있고, 복수 개가 다양한 형태로 결합될 수도 있다. 또한, 출력단은 도시한 위치에 한정되는 것이 아니며, 상단에 위치하거나 하단에 위치할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 파워 스위치의 단락 검출회로는, 제1 전류원(330), 제2 전류원(340) 및 단락 검출부(350)를 구비한다. 단락 검출부(350)는 복수의 스위치(351 내지 355) 및 제너 다이오드(DZ1)를 구비한다. 여기서, 제1 스위치(351)는 전류 인입부가 제너 다이오드(DZ1)의 애노드에 연결되며, 구동부는 제2 스위치(352)의 구동부와 연결되고, 전류 인출부는 제3 스위치(353)의 전류 인입부에 연결된다. 또한, 제2 스위치(352)는 전류 인입부가 제1 전류원(330)의 출력단과 연결되고, 전류 인출부가 제4 스위치(354)의 전류 인입부와 연결되며, 전류 인입부와 구동부가 서로 연결된다. 또한, 제3 스위치(353)는 구동부가 제5 스위치(355)의 구동부와 연결되며, 전류 인출부는 그라운드에 연결되고, 구동부와 전류 인입부가 서로 연결된다. 또한, 제4 스위치(354)는 전류 인입부와 구동부가 서로 연결되며, 전류 인출부는 그라운드에 연결될 수 있다. 또한, 제5 스위치(355)는 전류 인입부가 제2 전류원(340)의 출력단에 연결되며, 전류 인출부가 그라운드에 연결된다. 또한, 제1 전류원(330) 및 제2 전류원(340)에는 각각 제1 전압(VDD) 및 제2 전압(VCC)이 인가되며, 제너 다이오드(DZ1)의 캐소드는 파워 스위치의 출력단에 연결된다. 이하에서는 제5 스위치(355)를 다른 스위치(351, 352, 353 및 354)와 구별하여 최종단 스위치로 명명하기도 한다.

또한, 상측 파워 스위치(310), 하측 파워 스위치(320) 및 복수의 스위치(351 내지 355)는, 접합형 FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), JFET(Junction gate FET) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 스위치(310, 320, 351 내지 355)는 NPN형으로 구현되는 것이 바람직하다. 이 경우, 각각의 스위치(310, 320, 351, 352, 353, 354, 355)의 구동부는 FET 계열의 게이트 및 BJT, IGBT 계열의 베이스를 포함한다. 또한, 전류 인입부는 FET 계열의 드레인, BJT, IGBT 계열의 콜렉터를 포함한다. 또한, 전류 인출부는 FET 계열의 소스, BJT, IGBT 계열의 에미터를 포함한다. 이하에서는, 구동부는 FET 계열의 게이트이며, 전류 인입부는 FET 계열의 드레인이고, 전류 인출부는 FET 계열의 소스인 것으로 가정하여 설명한다.

파워 스위치가 정상 동작하는 경우, 상측 스위치(310)가 턴온되면 제너 다이오드(DZ1)의 캐소드에는 파워 스위치의 인가전압(PVDD)이 걸리게 되며, 제너 다이오드(DZ1)를 통해 역방향의 전류가 흐르게 되어 제1 스위치(351)를 턴온시킨다. 이때, 제3 스위치(353)는 전술한 제4 스위치(354)의 경우와 마찬가지로, 제1 스위치(351)에 대한 용량 비에 따라 최종단 스위치(355)의 게이트로 입력되는 전류량을 조절하는 역할을 한다. 이와 같이, 제2 스위치(352), 제3 스위치(353) 및 제4 스위치(354)의 용량을 조절하여 최종단 스위치(355)의 게이트로 입력되는 전류량을 조절할 수 있다. 최종단 스위치(355)로 입력되는 전류량이 제2 전류원(340)에 의한 정전류보다 크게 되면 최종단 스위치(355)는 턴온되며, 최종단 스위치(355)의 드레인은 그라운드에 걸리게 된다.

또한, 파워 스위치가 정상 동작하는 경우, 하측 스위치(320)가 턴온되면 제너 다이오드(DZ1)의 캐소드는 그라운드에 걸리게 되며, 이에 따라 제1 스위치(351) 및 제3 스위치(353)는 턴오프되고, 최종단 스위치(355)도 턴오프된다. 따라서, 최종단 스위치(355)의 드레인에는 제2 전류원(340)에 인가되는 전압(VCC)이 걸리게 된다.

한편, 제너다이오드(DZ1)는 생략되거나, 다른 적절한 레벨변환기(level shifter)로 대체될 수도 있다. 제너다이오드(DZ1)가 생략된 경우, 상측 스위치(310)가 턴온되고 출력이 정상 동작할 때에는 출력전압은 인가전압 PVDD 보다 약간 낮은 전압이 되며, 따라서 제1 스위치(351)의 드레인에는 제1 스위치(351)가 전류원으로 동작하기 위한 충분한 전압이 걸리게 된다. 또한, 상측 스위치(310)가 턴온되고 출력이 그라운드에 단락된 경우에는 제1 스위치(351)의 드레인에는 전류원으로 동작하지 못할 정도의 작은 전압이 걸리게 된다.

하지만, 출력이 그라운드에 단락되지 않거나 인가전압 PVDD가 충분히 높지 않은 경우에는 출력의 단락 여부를 판단하기 어려울 수 있다. 제너다이오드(DZ1)의 역할은 제1 스위치(351) 및 제3 스위치(353)가 전류원으로 동작할 수 있도록 드레인 전압의 레벨을 결정하는 것이므로, 경우에 따라서는 도시한 방향과 반대로 연결되거나 복수가 직렬로 연결되거나, 저항 등으로 대체될 수도 있다.

도 4는 도 3의 파워 스위치의 동작 펄스 및 그에 따른 단락 검출을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

만일, 파워 스위치의 출력단이 그라운드에 단락되면, 파워 스위치가 정상적으로 동작하는 경우의 하측 스위치(320)가 턴온된 경우와 동일하게, 제너 다이오드(DZ1)의 캐소드는 그라운드에 걸리게 되며, 그에 따라 최종단 스위치(355)는 턴오프되어 드레인에는 제2 전류원(340)에 인가되는 전압(VCC)이 걸리게 된다. 이때, 최종단 스위치(355)의 드레인의 전압은 파워 스위치의 상측 스위치(310) 또는 하측 스위치(320)의 턴온에 관계없이, 파워 스위치의 출력단에 걸린 그라운드에 의해 지속적으로 유지된다.

또한, 파워 스위치의 출력단이 인가전압(PVDD)에 단락된 경우, 파워 스위치가 정상적으로 동작하는 경우의 상측 스위치(310)가 턴온된 경우와 동일하게, 제너 다이오드(DZ1)의 캐소드에는 파워 스위치의 인가전압(PVDD)이 걸리게 되며, 그에 따라 최종단 스위치(355)는 턴온되어 드레인은 그라운드에 걸리게 된다. 이때, 최종단 스위치(355)의 드레인의 전압은 파워 스위치의 상측 스위치(310) 또는 하측 스위치(320)의 턴온에 관계없이, 파워 스위치의 출력단에 걸린 그라운드에 의해 그 상태를 지속적으로 그라운드로 유지하게 된다.

이와 같이, 상측 스위치(310)가 온 상태를 유지하는 동안에 최종단 스위치(355)의 드레인의 전압이 상승하거나, 하측 스위치(320)가 온 상태를 유지하는 동안에 최종단 스위치(355)의 드레인의 전압이 하강하는 경우, 또는 최종단 스위치(355)의 드레인의 전압이 상측 스위치(310) 또는 하측 스위치(320)의 턴온에 관계없이 상승 또는 하강하여 지속적으로 유지되는 경우를 검출함으로써, 파워 스위치의 출력단의 그라운드 또는 인가전압(PVDD)으로의 단락 여부를 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 스위치의 단락 검출회로를 개략적으로 도시한 도면이다.

여기서, 파워 스위치는 서로 상보적으로 구동되는 상측 스위치(510) 및 하측 스위치(520)를 구비하며, 출력단은 상측 스위치(510) 및 하측 스위치(520)의 연결 접점에 형성된 것으로 도시하였다. 그러나, 파워 스위치의 형태는 도시한 형태에 한정되는 것이 아니며, 단독 구조로 구현될 수도 있고, 복수 개가 다양한 형태로 결합될 수도 있다. 또한, 출력단은 도시한 위치에 한정되는 것이 아니며, 상단에 위치하거나 하단에 위치할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 파워 스위치의 단락 검출회로는, 제1 전류원(530), 제2 전류원(540) 및 단락 검출부(550)를 구비한다. 또한, 단락 검출부(550)는 복수의 스위치(551 내지 555) 및 제너 다이오드(DZ1)를 구비한다. 여기서, 제1 스위치(551)는 드레인이 제너 다이오드(DZ1)의 캐소드에 연결되며, 게이트는 제2 스위치(552)의 게이트와 연결되고, 소스가 제3 스위치(553)의 드레인에 연결된다. 또한, 제2 스위치(552)는 드레인이 제1 전류원(530)의 입력단에 연결되고, 소스가 제4 스위치(554)의 드레인에 연결되며, 드레인과 게이트가 서로 연결된다. 또한, 제3 스위치(553)는 게이트가 제5 스위치(555)의 게이트와 연결되며, 소스가 파워 스위치의 인가전압(PVDD)에 연결되고, 게이트와 드레인이 서로 연결된다. 또한, 제4 스위치(554)는 드레인과 게이트가 서로 연결되며, 소스가 파워 스위치의 인가전압(PVDD)에 연결될 수 있다. 제5 스위치(555)는 드레인이 제2 전류원(540)의 입력단에 연결되며, 소스가 파워 스위치의 인가전압(PVDD)에 연결된다. 또한, 제1 전류원(530) 및 제2 전류원(540)의 출력단은 그라운드에 연결되며, 제너 다이오드(DZ1)의 애노드는 파워 스위치의 출력단에 연결된다. 이하에서는 제5 스위치(355)를 다른 스위치(551, 552, 553 및 554)와 구별하여 최종단 스위치로 명명하기도 한다.

또한, 상측 파워 스위치(510), 하측 파워 스위치(520) 및 복수의 스위치(551 내지 555)는, 접합형 FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), JFET(Junction gate FET) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 스위치(510, 520, 551 내지 555)는 PNP형으로 구현되는 것이 바람직하다. 이 경우, 각각의 스위치(510, 520, 551, 552, 553, 554, 555)의 구동부는 FET 계열의 게이트 및 BJT, IGBT 계열의 베이스를 포함한다. 또한, 전류 인입부는 FET 계열의 소스, BJT, IGBT 계열의 에미터를 포함한다. 또한, 전류 인출부는 FET 계열의 드레인, BJT, IGBT 계열의 콜렉터를 포함한다. 이하에서는, 구동부는 FET 계열의 게이트이며, 전류 인입부는 FET 계열의 소스이고, 전류 인출부는 FET 계열의 드레인인 것으로 가정하여 설명한다.

도 5를 참조하면, 제2 스위치(552)는 제1 스위치(551)의 게이트 및 제4 스위치(554)의 드레인을 통해 입력되는 전류를 합하여 제1 전류원(530)으로 입력한다. 이때, 파워 스위치가 정상 동작하는 경우, 상측 스위치(510)가 턴온되면 제너 다이오드(DZ1)의 애노드에는 파워 스위치의 인가전압(PVDD)이 걸리게 되어 제1 스위치(351)는 턴오프되며, 따라서 제1 전류원(530)으로 입력되는 전류는 제4 스위치(554)를 통해 입력되는 전류만으로 결정된다. 이 경우, 제3 스위치(553)도 턴오프되므로 그에 따라 최종단 스위치(555)는 턴오프되고, 따라서 최종단 스위치(555)의 드레인은 그라운드에 있게 된다.

또한, 파워 스위치가 정상 동작하는 경우, 하측 스위치(520)가 턴온되면 제너 다이오드(DZ1)의 애노드에는 그라운드가 걸리게 되며, 그에 따라 제1 스위치(551)가 턴온되고, 제3 스위치(553)도 턴온된다. 따라서, 최종단 스위치(555)가 턴온되며, 드레인에는 파워 스위치의 인가전압(PVDD)이 걸리게 된다.

한편, 제너 다이오드(DZ1)는 생략되거나, 복수가 직렬로 연결되거나, 도시된 방향과 반대 방향으로 연결될 수 있으며, 저항과 같은 다른 적절한 레벨 변환기로 대체될 수 있다. 이에 대해서는 도 3의 설명과 유사하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 6은 도 5의 파워 스위치의 동작 펄스 및 그에 따른 단락 검출을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

만일, 파워 스위치의 출력단이 그라운드에 단락되면, 파워 스위치가 정상적으로 동작하는 경우의 하측 스위치(520)가 턴온된 경우와 동일하게, 제너 다이오드(DZ1)의 애노드는 그라운드에 걸리게 되며, 그에 따라 최종단 스위치(555)는 턴온되어 드레인에는 파워 스위치의 인가전압(PVDD)이 걸리게 된다. 이때, 최종단 스위치(555)의 드레인의 전압은 파워 스위치의 상측 스위치(510) 또는 하측 스위치(520)의 턴온에 관계없이, 파워 스위치의 출력단에 걸린 그라운드에 의해 지속적으로 유지된다.

또한, 파워 스위치의 출력단이 인가전압(PVDD)에 단락된 경우, 파워 스위치가 정상적으로 동작하는 경우의 상측 스위치(510)가 턴온된 경우와 동일하게, 제너 다이오드(DZ1)의 애노드에는 파워 스위치의 인가전압(PVDD)이 걸리게 되며, 그에 따라 최종단 스위치(555)는 턴오프되어 드레인은 그라운드에 걸리게 된다. 이때, 최종단 스위치(555)의 드레인의 전압은 파워 스위치의 상측 스위치(510) 또는 하측 스위치(520)의 턴온에 관계없이, 파워 스위치의 출력단에 걸린 인가전압(PVDD)에 의해 그 상태를 지속적으로 유지하게 된다.

이와 같이, 상측 스위치(510)가 온 상태를 유지하는 동안에 최종단 스위치(555)의 드레인의 전압이 상승하거나, 하측 스위치(520)가 온 상태를 유지하는 동안에 최종단 스위치(555)의 드레인의 전압이 하강하는 경우, 또는 최종단 스위치(555)의 드레인의 전압이 상측 스위치(510) 또는 하측 스위치(520)의 턴온에 관계없이 상승 또는 하강하여 지속적으로 유지되는 경우를 검출함으로써, 파워 스위치의 출력단의 그라운드 또는 인가전압(PVDD)으로의 단락 여부를 알 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 도 2의 경우와 같이 특정 기준전압과 비교하는 형태가 아니기 때문에, 출력단이 그라운드에 단락되거나 인가전압에 단락하는 경우에도 안정적으로 파워 스위치에 발생하는 과전류를 검출할 수 있게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

310, 510: 파워 스위치의 상측 스위치
320, 520: 파워 스위치의 하측 스위치
330, 530: 제1 전류원
340, 540: 제2 전류원
350, 550: 단락 검출부

Claims

파워 스위치의 단락 여부를 검출하는 파워 스위치 단락 검출회로에 있어서,
제1 전류원;
제2 전류원; 및
복수의 스위치 및 제너 다이오드가 결합되어 형성되며, 상기 복수의 스위치 중 제1 스위치는 상기 제1 전류원 및 상기 제너 다이오드를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되고, 상기 복수의 스위치 중 최종단 스위치는 상기 제2 전류원 및 상기 제1 스위치의 전류 인입부와 전류 인출부를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되며, 상기 최종단 스위치의 전류 인입단에 걸린 신호에 기초하여 상기 파워 스위치의 출력단의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스위치 단락 검출회로.
제 1항에 있어서,
상기 파워 스위치는 인가전압과 그라운드 사이에 직렬 연결되고, 서로 상보적으로 구동되는 상측 스위치 및 하측 스위치를 포함하며, 상기 파워 스위치의 출력단은 상기 상측 스위치 및 상기 하측 스위치의 연결 접점에 형성되는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 1항에 있어서,
상기 제너 다이오드는 애노드가 상기 제1 스위치의 전류 인입부에 연결되며, 캐소드가 상기 파워스위치의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 3항에 있어서, 상기 복수의 스위치는,
상기 제1 스위치의 구동부에 구동부가 연결되며, 전류 인입부가 상기 제1 전류원에 연결된 제2 스위치;
상기 제1 스위치의 전류 인출부에 전류 인입부가 연결되고, 전류 인출부가 그라운드에 연결되며, 구동부가 상기 최종단 스위치의 구동부와 연결된 제3 스위치; 및
상기 제2 스위치의 전류 인출부에 전류 인입부가 연결되고, 전류 인출부가 그라운드에 연결된 제4 스위치
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 4항에 있어서,
상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치는 각각의 전류 인입부와 구동부가 서로 연결된 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,
상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치 중 적어도 하나의 용량을 서로 다르게 하여 상기 제1 스위치 또는 상기 최종단 스위치의 구동부로 입력되는 전류량을 조절하는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 6항에 있어서,
상기 복수의 스위치는 NPN형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
파워 스위치의 단락 여부를 검출하는 파워 스위치 단락 검출회로에 있어서,
제1 전류원;
제2 전류원; 및
복수의 스위치가 결합되어 형성되며, 상기 복수의 스위치 중 제1 스위치는 상기 제1 전류원을 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되고, 상기 복수의 스위치 중 최종단 스위치는 상기 제2 전류원 및 상기 제1 스위치의 전류 인입부와 전류 인출부를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되며, 상기 최종단 스위치의 전류 인입단에 걸린 신호에 기초하여 상기 파워 스위치의 출력단의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스위치 단락 검출회로.
파워 스위치의 단락 여부를 검출하는 파워 스위치 단락 검출회로에 있어서,
제1 전류원;
제2 전류원; 및
복수의 스위치 및 제너 다이오드가 결합되어 형성되며, 상기 복수의 스위치 중 제1 스위치는 상기 제너 다이오드 및 상기 제1 전류원을 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되고, 상기 복수의 스위치 중 최종단 스위치는 상기 제2 전류원 및 상기 제1 스위치의 전류 인입부와 전류 인출부를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되며, 상기 최종단 스위치의 전류 인출단에 걸린 신호에 기초하여 상기 파워 스위치의 출력단의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스위치 단락 검출회로.
제 9항에 있어서,
상기 파워 스위치는 서로 상보적으로 구동되는 상측 스위치 및 하측 스위치를 구비하며, 상기 파워 스위치의 출력단은 상기 상측 스위치 및 상기 하측 스위치의 연결 접점에 형성되는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 9항에 있어서,
상기 제너 다이오드는 캐소드가 상기 제1 스위치의 전류 인출부에 연결되며, 애노드가 상기 파워스위치의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 11항에 있어서, 상기 복수의 스위치는,
상기 제1 스위치의 구동부에 구동부가 연결되며, 전류 인출부가 상기 제1 전류원에 연결된 제2 스위치;
상기 제1 스위치의 전류 인입부에 전류 인출부가 연결되고, 전류 인입부가 인가전압에 연결되며, 구동부가 상기 최종단 스위치의 구동부와 연결된 제3 스위치; 및
상기 제2 스위치의 전류 인압부에 전류 인출부가 연결되고, 전류 인입부가 상기 인가전압에 연결된 제4 스위치
를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 12항에 있어서,
상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치는 각각의 전류 인출부와 구동부가 서로 연결된 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,
상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치 중 적어도 하나의 용량을 서로 다르게 하여 상기 제1 스위치 또는 상기 최종단 스위치의 구동부로 흐르는 전류량을 조절하는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
제 13항에 있어서,
상기 복수의 스위치는 PNP형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 파워 스위치의 단락 검출회로.
파워 스위치의 단락 여부를 검출하는 파워 스위치 단락 검출회로에 있어서,
제1 전류원;
제2 전류원; 및
복수의 스위치가 결합되어 형성되며, 상기 복수의 스위치 중 제1 스위치는 상기 제1 전류원을 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되고, 상기 복수의 스위치 중 최종단 스위치는 상기 제2 전류원 및 상기 제1 스위치의 전류 인입부와 전류 인출부를 통해 흐르는 전류에 기초하여 온/오프 제어되며, 상기 최종단 스위치의 전류 인출단에 걸린 신호에 기초하여 상기 파워 스위치의 출력단의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스위치 단락 검출회로.