KR20130077888A

KR20130077888A - 자동 능동-수동 스위칭을 갖는 전류 출력 스테이지

Info

Publication number: KR20130077888A
Application number: KR1020137012045A
Authority: KR
Inventors: 하인츠-빌헬름 마이어
Original assignee: 피닉스 컨택트 게엠베하 ＆ 컴퍼니 카게
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-07-09
Also published as: EP2628063A2; DE102010038152A1; CN103154838A; DE102010038152B4; WO2012049239A3; WO2012049239A2; RU2013120098A; EP2628063B1; BR112013008788A2; US9946280B2; US20130328535A1; RU2554566C2; CN103154838B

Abstract

본 발명은, 입력부(IN), 전류가 공급될 유닛(200)의 입력부에 연결되는 출력부(OUT), 출력 전류(Iout)를 설정하는 제어 스테이지(T1, T2, Z1) 및 출력 전류(Iout)를 위한 에너지를 제공할 수 있는 에너지 공급 스테이지(Uv; Uv, -Uv) 를 포함하는 전류 출력 스테이지(100)에 관한 것이다. 전류 출력 스테이지(100)는, 수동 동작 모드에서 출력 전류를 제어하는 제1 트랜지스터(T1)와, 능동 동작 모드에서 출력 전류(Iout)를 제어하는 제2 트랜지스터(T2)를 더 포함하고, 제1 트랜지스터(T1)와 제2 트랜지스터(T2, T2, T3)는 제어 스테이지(OP1)에 의해 제어되고, 능동 동작 모드에서, 에너지 공급 스테이지(Uv; Uv, -Uv)는 출력 전류(Iout)를 위한 에너지를 제공하도록 제어된다.

Description

자동 능동-수동 스위칭을 갖는 전류 출력 스테이지{CURRENT OUTPUT STAGE HAVING AUTOMATIC ACTIVE-PASSIVE SWITCHING}

본 발명은 자동 능동-수동 스위칭을 갖는 전류 출력 스테이지에 관한 것이다.

많은 전류 출력 스테이지(current output stage)가 종래 기술에 알려져 있다. 일반적으로, 이는 능동 전류 출력 스테이지 또는 수동 전류 출력 스테이지로서 제공된다.

능동 전류 출력 스테이지에서, 출력 전류는 전류 출력 스테이지에 의해 제어되고, 전류 출력을 위한 에너지는 전류 출력 스테이지로부터 제공된다. 이러한 능동 전류 출력 스테이지는 도 1a에 도시된 바와 같이, 수동 리시버를 동작시키는데 적합하다.

수동 전류 출력 스테이지에서, 출력 전류는 전류 출력 스테이지에 의해 제어되고, 전류 출력을 위한 에너지는 능동 리시버에 의해 외부에서 제공된다. 이러한 수동 전류 출력 스테이지는 도 1b에 도시된 바와 같이, 능동 리시버를 동작시키는데 적합하다.

따라서, 전류 출력 스테이지가 사용될 때, 전류가 공급될 입력부가 능동 입력부인지 또는 수동 입력부인지 아는 것이 항상 먼저 필요하다.

그러나, 많은 경우에 전류가 공급될 입력부가 능동 입력부인지 또는 수동 입력부인지가 직접적으로 명백하지 않기 때문에, 부적절한 사용이 자주 발생한다.

또한, 제조 목적을 위한 상이한 전류 출력 스테이지의 개발 및 저장이 비용이 많이 드는 것으로 판명되었다.

더 최근의 전류 출력 스테이지에서 2개의 선택 사항이 조합되지만, 이러한 스테이지는 여전히 상이한 출력부로의 물리적 분리를 포함하고 있어, 사용자는 사용을 위하여 대응하는 출력부를 선택하여야 한다. 이러한 전류 출력 스테이지는, 예를 들어, 본 출원인에 의해 생산된 MACX MCR-EX-SL-RPSSI-I-SP 신호 아이솔레이터에서 사용된다. 또한, 이러한 종류의 장치는 DE 10 2006 024 311에 공지된다.

그러나, 이러한 경우도, 전류가 공급될 입력부가 능동 입력부인지 수동 입력부인지 자명하지 않기 때문에, 부적절한 사용을 초래한다.

이러한 실시예들의 추가적인 단점은, 일반적인 추세가 하우징 크기 감소를 추구하지만, 하우징의 크기 증가를 초래하는 더 많은 단자가 제공되어야 한다는 것이다.

전술한 바에 비추어, 본 발명에 의해 해결되는 문제는 종래 기술에서 알려진 하나 이상의 단점을 창의적인 방식으로 해결하는 전류 출력 스테이지를 제공하는 것이다.

이 문제는, 입력부 및 전류가 공급될 유닛의 입력부에 연결되는 출력부를 포함하는 전류 출력 스테이지에 의해 해결된다. 전류 출력 스테이지는, 출력 전류를 설정하는 제어 스테이지와, 출력 전류를 위한 에너지를 제공할 수 있는 에너지 공급 스테이지를 더 포함한다. 전류 출력 스테이지는, 수동 동작 모드에서 출력 전류를 제어하는 제1 트랜지스터와, 능동 동작 모드에서 출력 전류를 제어하는 제2 트랜지스터를 더 포함하고, 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터는 제어 스테이지에 의해 제어되고, 능동 동작 모드에서, 에너지 공급 스테이지는 출력 전류를 위한 에너지를 제공하도록 제어된다.

또한, 이 문제는, 입력부 및 전류가 공급될 유닛의 입력부에 연결되는 출력부를 포함하는 전류 출력 스테이지에 의해 문제가 해결된다. 전류 출력 스테이지는, 출력 전류를 설정하는 제어 스테이지와, 출력 전류를 위한 에너지를 제공할 수 있는 에너지 공급 스테이지를 더 포함한다. 전류 출력 스테이지는, 전류 출력 스테이지가 수동 동작 상태에 있는지 능동 동작 상태에 있는지 검출하는 검출 장치를 갖고, 능동 동작이 검출될 때(능동 동작 모드), 출력 전류를 위한 에너지를 제공하도록 에너지 공급 스테이지를 제어하고, 수동 동작이 검출될 때(수동 동작 모드), 출력 전류를 위한 에너지가 전류가 공급될 유닛의 입력부로부터 제공된다.

전류 출력 스테이지 다른 개발에 있어서, 제어 스테이지는 전압/전류 트랜스포머 또는 전류/전류 트랜스포머이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 전류 출력 스테이지는 바이폴라 동작을 위하여 설계된다.

또 다른 실시예에서, 전류 출력 스테이지는 연산 증폭기를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 검출 장치는 하나 이상의 트랜지스터를 포함한다.

전류 출력 스테이지.

또 다른 실시예에서, 검출 장치는 하나 이상의 MOS-FET 트랜지스터를 포함한다.

이하, 본 발명이 도면을 참조하여 더욱 상세히 특정될 것이다. 도면은 다음과 같다:
도 1a: 수동 리시버
도 1b: 능동 리시버
도 2: 자동 능동-수동 스위칭을 갖는 본 발명에 따른 전류 출력 스테이지의 배선 변형례
도 3: 자동 능동-수동 스위칭을 갖는 본 발명에 따른 전류 출력 스테이지의 다른 배선 변형례
도 4: 자동 능동-수동 스위칭을 갖는 본 발명에 따른 전류 출력 스테이지의 또 다른 배선 변형례

도 2는 본 발명에 따른 전류 출력 스테이지(100)의 일 실시예를 도시한다. 상기 출력 스테이지는, 입력부(IN) 및 전류가 공급될 유닛(200)의 입력부에 연결되는 출력부(OUT)가 구비된다.

전류가 공급될 이러한 유닛(200)은, 도 1a에 도시된 바와 같은 수동형 또는 도 1b에 도시된 바와 같은 능동형으로서 구체화될 수 있다.

전류 출력 스테이지(100)는, 출력 전류를 설정하는 제어 스테이지(OP1)와, 출력 전류(Iout)를 위한 에너지를 공급할 수 있는 에너지 공급 스테이지(Uv)를 더 포함한다.

전류 출력 스테이지(100)는, 수동 동작 모드에서 출력 전류(Iout)를 제어하는 제1 트랜지스터(T1)와, 능동 동작 모드에서 출력 전류(Iout)를 제어하는 제2 트랜지스터(T2)를 더 포함하고, 제1 트랜지스터(T1)와 제2 트랜지스터(T2)는 제어 스테이지(OP1)에 의해 제어되고, 능동 동작 모드에서, 에너지 공급 스테이지(Uv)는 출력 전류(Iout)를 위한 에너지를 공급하도록 제어된다.

다른 말로 하면, 전류 출력 스테이지는 전류 출력 스테이지가 수동 동작 상태에 있는지 또는 능동 동작 상태에 있는지를 출력부(OUT)에서 검출하는 검출 장치(T1, T2, Z1)를 포함하고, 능동 동작이 검출된 경우에(능동 동작 모드), 출력 전류(Iout)를 위한 에너지를 공급하도록 에너지 공급 스테이지(Uv)를 제어하고, 수동 동작이 검출된 경우에(수동 동작 모드), 출력 전류(Iout)를 위한 에너지는 전류가 공급될 유닛(200)의 입력부로부터 제공된다.

명확함을 위하여, 동작 모드가 더욱 상세히 특정될 것이다.

도 1b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 능동 유닛(200)이 출력부(OUT)에 연결되는 경우에, 출력 전류(Iout)는 외부 전압원(Uext)에 의해 구동되는 유닛(200)의 출력 부하(Rb)를 통해 흐른다. 여기에서 부터, 전류는 T1, R1 및 D1를 통해 전도되어, 이에 의해 다시 유닛(200)에 도달된다. 이 경우, 출력 전류(Iout)는 T1에 의해 설정된다.

도 2에 따른 도시된 예에서, OP1은 전압-전류 트랜스포머의 일부이며, 이에 따라 입력부(IN)에서 전압(Uin)에 비례하여 T1을 통해 전류를 설정하는 제어 스테이지의 일부이다.

T2가 Z-다이오드(Z1)를 통해 연결되기 때문에, 이 동작 모드는 트랜지스터(T2)의 차단을 제공한다. 즉, 전류가 에너지 공급 스테이지(Uv)로부터 흐르지 않는다. 따라서, 출력 전류(Iout)는 제어된 T1을 통해 흐른다.

다음으로, 도 1a에 개략적으로 도시된 수동 유닛이 출력부(OUT)에 연결되는 경우, 연산 증폭기(OP1)는 먼저 트랜지스터(T1)를 이용하여 출력 전류를 설정하려고 시도할 것이다.

그러나, 리시버가 전원을 가기 때문에, 트랜지스터(T1)의 추가 개방은 전류(Iout)를 제공하지 않을 것이며, 이는 이것이 T2에 의해 역시 차단되기 때문이다.

이에 대응하기 위하여, 트랜지스터가 더 작동되어, 출력 전압(U)이 연산 증폭기에서 증가된다.

전압-전류 트랜스포머 및 이에 따른 제어 장치의 일부로서의 연산 증폭기(OP1)의 출력 전압(U)이 예로서 도시된 Z-다이오드(Z1)의 항복 전압 등을 넘어서면, T2는 에너지 공급 스테이지(Uv)로부터의 전류의 제어를 인계받는다.

그 다음, 에너지 공급 스테이지(Uv)에 의해 구동된 출력 전류(Iout)는, T2를 통해 그리고 그 다음 출력 부하(Rb)를 경유하여, 완전히 관통하여 연결된(개방된) 트랜지스터(T1)를 통해, 그리고 R1을 경유하여 에너지 공급 스테이지(Uv)로 흐른다.

다양한 종류의 트랜지스터가 도면에 도시된 트랜지스터(T1, T2)에 대하여 사용될 수 있다는 것은 말할 나위도 없고, 따라서 선택은 바이폴라 트랜지스터, FET 또는 달링턴 트랜지스터에 한정되지 않는다.

또한, T1 및 T2가 상이한 종류일 수 있다는 것, 즉 T1는 FET 트랜지스터이고, T2는 바이폴라 트랜지스터일 수 있다는 것도 말할 나위도 없다.

도 3에 도시된 실시예는, 연산 증폭기(OP1)의 상이한 배선으로부터 명백한 바와 같이, 여기에서 제어 스테이지로서의 전압-전류 트랜지스터 대신에, 전류-전류 트랜스포머가 제어 스테이지로서 사용된다는 점에서 도 2의 실시예와 본질적으로 상이하다.

더하여, 도 4에 도시된 실시예는 바이폴라 동작을 가능하게 한다.

이 경우에, T2 및 T3 는 능동 모드에서, 즉 수동 유닛(200)에 대하여 도 2 및 도 3에서의 T2와 유사하게 전류를 설정하는 바이폴라 출력 스테이지를 형성한다.

다음으로, T1은 수동 모드에서, 즉 능동 유닛(200)에 대하여 전류를 설정한다.

T4는 수동 동작 동안 다이오드(D1)를 스위칭하는 스위치를 나타낸다.

이 연결에서, 트랜지스터에 대한 응답 임계값은, 연산 증폭기(OP1)의 음의 출력 전압(U)으로, 트랜지스터(T3)가 출력 전류(Iout)를 설정하도록 선택된다. 이 경우에, 도시된 내용을 참조하면, 출력 전류(Iout)는 음이다.

이 동작 모드에서, T1, T2 및 T4는 차단부로서의 역할을 한다.

대조적으로, T1이 수동 동작 동안 출력 전류(Iout)을 설정하면, T4는 전도하고, T2 및 T3가 차단부로서의 역할을 한다.

T2가 능동 동작 동안 출력 전류(Iout)을 제어하면, T1 및 T4는 전도하고, T3가 차단부로서의 역할을 한다.

이 경우의 응답 임계값은 대응하는 베이스 또는 게이트웨이 단자에서 Z-다이오드로서 구현된다.

능동 모드에서 음의 출력 전류(Iout)로, 다이오드(D1)는 T4에 의해 스위치 오프되어야 하며, 이는 그렇지 않은 경우 D1이 음의 출력 전류(Iout)를 단락시킬 수 있기 때문이다.

따라서, 도 4에 따른 회로에서, 트랜지스터(T1)는 MOS-FET으로 구체화된다. 이의 이점은, 그 기술에 기인하여, 본질적으로 다이오드 구조를 구비하기 때문에, 트랜지스터가 음의 출력 전류(Iout)의 통과를 허용한다는 것이다. 이러한 디자인 기반의 다이오드는, T1이 주된 방향으로 차단되더라도 전류가 통과할 수 있게 한다.

이 경우에서도, 전압-전류 트랜스포머 대신에 도 3에 도시된 바와 같은 전류-전류 트랜스포머가 사용될 수 있다는 것은 말할 나위도 없다.

T1, T2, T3, T4 트랜지스터
D1 다이오드
Z1 Z-다이오드
OP1 연산 증폭기
IN 입력부
OUT 출력부
Iout 출력 전류
Uin 입력 전압
Iin 입력 전류
+Uv, -Uv 공급 전압
100 전류 출력 스테이지
200 공급될 유닛

Claims

입력부(IN);
전류가 공급될 유닛(200)의 입력부에 연결되는 출력부(OUT);
출력 전류(Iout)를 설정하는 제어 스테이지(T1, T2, Z1); 및
출력 전류(Iout)를 위한 에너지를 제공할 수 있는 에너지 공급 스테이지(Uv; Uv, -Uv)
를 포함하는 전류 출력 스테이지(100)에 있어서,
상기 전류 출력 스테이지(100)는, 수동 동작 모드에서 상기 출력 전류를 제어하는 제1 트랜지스터(T1)와, 능동 동작 모드에서 상기 출력 전류(Iout)를 제어하는 제2 트랜지스터(T2)를 더 포함하고,
상기 제1 트랜지스터(T1)와 상기 제2 트랜지스터(T2, T2, T3)는 제어 스테이지(OP1)에 의해 제어되고,
상기 능동 동작 모드에서, 상기 에너지 공급 스테이지(Uv; Uv, -Uv)는 상기 출력 전류(Iout)를 위한 에너지를 제공하도록 제어되는,
전류 출력 스테이지.
입력부(IN);
전류가 공급될 유닛(200)의 입력부에 연결되는 출력부(OUT);
출력 전류(Iout)를 설정하는 제어 스테이지(T1, T2, Z1); 및
출력 전류(Iout)를 위한 에너지를 제공할 수 있는 에너지 공급 스테이지(Uv; Uv, -Uv)
를 포함하는 전류 출력 스테이지(100)에 있어서,
상기 전류 출력 스테이지(100)는, 상기 전류 출력 스테이지(Iout)가 수동 동작 상태에 있는지 능동 동작 상태에 있는지 검출하는 검출 장치(T1, T2, Z1)를 더 포함하여, 능동 동작이 검출될 때, 상기 출력 전류(Iout)를 위한 에너지를 제공하도록 상기 에너지 공급 스테이지(Uv; Uv, -Uv)를 제어하고, 수동 동작이 검출될 때, 상기 출력 전류(Iout)를 위한 에너지가 전류가 공급될 상기 유닛(200)의 입력부로부터 제공되는,
전류 출력 스테이지.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 스테이지는 전압/전류 트랜스포머 또는 전류/전류 트랜스포머인,
전류 출력 스테이지.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전류 출력 스테이지는 바이폴라 동작을 위하여 설계되는,
전류 출력 스테이지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전류 출력 스테이지는 연산 증폭기(OP1)를 포함하는,
전류 출력 스테이지.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 장치는 하나 이상의 트랜지스터(T1, T2; T1, T2, T3, T4)를 포함하는,
전류 출력 스테이지.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 장치는 하나 이상의 MOS-FET 트랜지스터(T4)를 포함하는,
전류 출력 스테이지.