KR20130134509A

KR20130134509A - 레벨 변환 회로 및 그를 포함하는 게이트 드라이버 회로

Info

Publication number: KR20130134509A
Application number: KR1020120058072A
Authority: KR
Inventors: 방성만
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-10
Also published as: CN103457598B; CN103457598A; US20130320956A1; KR101350545B1; US8624655B2

Abstract

본 발명은 레벨 변환 회로 및 그를 포함하는 게이트 드라이버 회로에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 저항을 통해 소정의 직류 전원에 연결되고, 서로 다른 구동 신호에 의해 동작하는 복수의 스위칭 소자, 상기 복수의 스위칭 소자 각각이 출력하는 제1 신호에 의해 동작하며, 제1 신호로부터 소정 범위 이내의 레벨을 갖는 제2 신호를 생성하는 이득 변환부, 및 상기 복수의 스위칭 소자 중 적어도 하나의 출력단에 연결되어 상기 이득 변환부의 오동작을 방지하는 잡음 제거부를 포함하고, 상기 이득 변환부는 인버터 회로를 통해 상기 제2 신호를 하이 사이드 게이트 드라이버 회로에 입력하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

Description

레벨 변환 회로 및 그를 포함하는 게이트 드라이버 회로{LEVEL SHIFTER CIRCUIT AND GATE DRIVER CIRCUIT INCLUDING THE SAME}

본 발명은 동작 전압의 범위가 음(-)의 부호를 갖는 경우에도 안정적으로 동작함과 동시에, 급격한 전압 변동으로 인해 발생할 수 있는 오동작을 방지할 수 있는 레벨 변환 회로 및 그를 포함하는 게이트 드라이버 회로에 관한 것이다.

레벨 변환(Level Shifter) 회로는 하이 사이드(high side) 게이트 드라이버 회로에서, 낮은 레벨을 갖는 제어 신호인 온/오프 신호를 높거나 낮은 전압레벨로 변환하는 회로를 말한다. 하이사이드의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)나 MOSFET과 같은 스위칭 소자를 구동하기 위해서, 종래에는 구조가 간단하고 비용이 저렴한 펄스 변압기를 주로 사용하였다. 그러나, 펄스 변압기는 동작 속도가 느리다는 단점이 있어서 최근에는 하이 사이드 게이트 드라이버 회로에 주로 레벨 변환 회로를 적용한다. 일반적으로 레벨 변환 회로는 스위칭 소자 - 일반적으로 트랜지스터 - 의 출력 단자에 부하 저항이 연결되는 공통 소스를 포함한다.

하이 사이드 게이트 드라이버 회로에 적용되는 일반적인 레벨 변환 회로는, 서로 다른 위상을 갖는 펄스 신호를 입력 신호로 받아 그 레벨을 변환하여 출력 신호를 생성한다. 출력 신호는 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 인버터 입력단으로 인가된다. 이때, 인버터 입력단에 인가되는 출력 신호의 레벨이 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 기준 전압의 전위가 음(-)의 전위까지 떨어지는 경우, 출력 신호의 레벨이 여전히 그라운드 레벨까지만 변화하면 하이 사이드 게이트 드라이버 회로에서 오동작이 발생할 수 있다.

인용발명1은 하이 사이드 게이트 드라이버 회로에 적용되는 레벨 변환 회로에 관한 것으로, VIV 변환기를 이용하여 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 인버터 입력단에 인가되는 신호의 레벨 범위를 변화시키는 내용을 개시하고 있으나, 본원 발명과 같이 전류 미러 회로를 이용한 간단한 구조의 레벨 변환 회로는 개시하고 있지 않다. 또한, 인용발명2는 급격한 전압의 변동(dv/dt)로 인한 오동작을 방지하는 내용을 개시하고 있으나, 본원과 같이 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 기준 전압이 음(-) 전위까지 떨어지는 경우의 오동작을 방지하기 위한 내용은 전혀 개시하고 있지 않다.

한국 등록특허공보 KR 10-1083093-0000 한국 공개특허공보 KR 10-2006-0005515

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 기준 전압이 음(-) 전위까지 떨어지는 경우에도 안정적인 동작을 제공할 수 있도록 전류 미러 회로를 포함하는 이득 변환부와, 급격한 전압 변동이 발생하는 경우에 이득 변환부의 오동작을 방지할 수 있는 잡음 제거부를 포함하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 저항을 통해 소정의 직류 전원에 연결되고, 서로 다른 구동 신호에 의해 동작하는 복수의 스위칭 소자, 상기 복수의 스위칭 소자 각각이 출력하는 제1 신호에 의해 동작하며, 제1 신호로부터 소정 범위 이내의 레벨을 갖는 제2 신호를 생성하는 이득 변환부, 및 상기 복수의 스위칭 소자 중 적어도 하나의 출력단에 연결되어 상기 이득 변환부의 오동작을 방지하는 잡음 제거부를 포함하고, 상기 이득 변환부는 인버터 회로를 통해 상기 제2 신호를 하이 사이드 게이트 드라이버 회로에 입력하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 복수의 스위칭 소자는 상기 서로 다른 구동 신호에 의해 동작하여 서로 다른 출력 신호를 생성하는 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 이득 변환부는 상기 제1 스위칭 소자의 출력단과 연결되는 제3 스위칭 소자를 포함하며, 상기 잡음 제거부는 상기 제2 스위칭 소자의 출력단과 연결되는 제4 스위칭 소자를 포함하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 이득 변환부는, 상기 제3 스위칭 소자가 온 또는 오프에 의해 동작이 제어되는 전류 미러 회로를 포함하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 전류 미러 회로는, 상기 제4 스위칭 소자에 흐르는 전류가 상기 전류 미러 회로의 출력단에 흐르는 전류보다 크도록 설정되는 전류 미러비를 갖는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 이득 변환부는, 상기 제1 신호와 다른 범위의 신호 레벨을 갖는 상기 제2 신호를 생성하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 이득 변환부의 출력단과 상기 인버터의 입력단 사이에 연결되어 상기 구동 신호보다 작은 펄스폭을 갖는 신호를 필터링하는 필터 회로를 더 포함하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 복수의 스위칭 소자와, 상기 이득 변환부와, 상기 잡음 제거부는 하나의 집적 회로(IC)에 포함되는 레벨 변환 회로를 제안한다.

한편, 본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 서로 다른 위상을 갖는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호에 의해 온/오프가 각각 제어되는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터의 드레인 단자와 소정의 직류 전원 사이에 각각 연결되는 제1 저항과 제2 저항, 상기 제1 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제3 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제4 트랜지스터, 및 입력단이 상기 제3 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 출력단이 상기 제4 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제1 전류 미러 회로를 포함하고, 상기 제4 트랜지스터는 상기 직류 전원의 변화에 의해 상기 제1 저항 및 제2 저항 중 적어도 하나에서 발생하는 전압 강하로 인한 상기 제1 전류 미러 회로의 출력 변동을 방지하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 제2 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제5 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제6 트랜지스터, 및 입력단이 상기 제5 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 출력단이 상기 제6 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제2 전류 미러 회로를 포함하고, 상기 제6 트랜지스터는 상기 직류 전원의 변화에 의해 상기 제1 저항 및 제2 저항 중 적어도 하나에서 발생하는 전압 강하로 인한 상기 제2 전류 미러 회로의 출력 변동을 방지하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 제1 전류 미러 회로는 상기 제1 펄스 신호를 입력 신호로 처리하여 제1 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 전류 미러 회로는 상기 제2 펄스 신호를 입력 신호로 처리하여 제2 출력 신호를 생성하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 제1 전류 미러 회로의 출력단과 연결되어 상기 전류 미러 회로의 출력 신호를 하이사이드 로직 회로에 전달하는 인버터 회로를 더 포함하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 제1 전류 미러 회로의 출력단에 연결되어 상기 제1 펄스 신호 및 상기 제2 펄스 신호의 펄스 폭(Pulse Width, PW)보다 작은 폭을 갖는 펄스 신호에 의한 잡음을 제거하는 필터 회로를 더 포함하는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 제1 전류 미러 회로는, 상기 제4 트랜지스터에 흐르는 전류가 상기 제1 전류 미러 회로의 출력단에 흐르는 전류보다 크도록 설정되는 전류 미러비를 갖는 레벨 변환 회로를 제안한다.

또한, 상기 제1 내지 제4 트랜지스터와, 상기 제1 내지 제2 저항과, 상기 제1 전류 미러 회로는 하나의 집적 회로(IC)에 포함되는 레벨 변환 회로를 제안한다.

한편, 본 발명의 제3 기술적인 측면에 따르면, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 레벨 변환 회로를 포함하는 게이트 드라이버 회로를 제안한다.

본 발명에 따르면, 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 기준 전압의 전위가 음(-) 전위로 떨어지는 경우에도 안정적으로 동작할 수 있고, 급격한 전압 변동이 발생하는 경우에 나타나는 전압 강하의 영향을 배제함으로써 오동작을 방지할 수 있는 레벨 변환 회로를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레벨 변환 회로를 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레벨 변환 회로를 나타낸 회로도이다.
도 4 및 도 5는 발명의 실시예에 따른 레벨 변환 회로의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 레벨 변환 회로를 포함하는 하이 사이드 게이트 드라이브 회로를 나타낸 회로도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레벨 변환 회로를 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 레벨 변환 회로(100)는, 복수의 스위칭 소자(110), 이득 변환부(120), 및 잡음 제거부(130)를 포함한다. 복수의 스위칭 소자(110)는 펄스 생성기(150)에 연결되며, 잡음 제거부(130)의 출력은 인버터(140)를 통해 하이 사이드(high side) 게이트 드라이버 회로(160)에 연결될 수 있다.

펄스 생성기(150)는 서로 다른 위상을 갖는 하나 이상의 펄스 신호를 생성한다. 펄스 생성기(150)가 생성하는 펄스 신호는 복수의 스위칭 소자(110)에 각각 인가되어 각 스위칭 소자의 턴-온/턴-오프를 제어할 수 있다. 복수의 스위칭 소자(110) 각각은 저항을 통해 소정의 전압을 갖는 노드에 연결되며, 복수의 스위칭 소자(110) 각각의 턴-온/턴-오프에 의해 저전압 영역에서 인가된 펄스 신호를 고전압 영역의 제1 신호로 변환하여 전달한다.

이득 변환부(120)는 복수의 스위칭 소자(110) 각각이 출력하는 복수의 제1 신호를 인가받아 동작한다. 이득 변환부(120)는 복수의 제1 신호와 다른 범위의 전압 레벨을 갖는 복수의 제2 신호를 생성할 수 있다. 이득 변환부(120)를 복수의 스위칭 소자(110)와 인버터(140) 사이에 배치함으로써 기준 전압(VS)이 음(-) 전위까지 떨어지는 경우에도 안정적인 동작을 확보할 수 있다. 이득 변환부(120)의 구체적인 동작과 관련된 상기 내용에 대해서는 후술하기로 한다.

잡음 제거부(130)는 복수의 스위칭 소자(110)가 생성하는 복수의 제1 신호 중 적어도 일부를 입력받으며, 이득 변환부(120)의 오동작을 방지한다. 복수의 스위칭 소자(110)와 저항을 통해 연결되는 노드에서 급격한 전압 변화(dv/dt)가 발생하면, 복수의 스위칭 소자(110) 각각에 존재하는 기생 커패시턴스를 충전하기 위해 전압 강하가 발생할 수 있으며, 그로 인해 오동작이 일어날 수 있다. 잡음 제거부(130)는 이와 같은 오동작을 방지하며, 이득 변환부(120)와 마찬가지로 잡음 제거부(130)의 자세한 동작은 후술하기로 한다.

이득 변환부(120)가 출력하는 제2 신호는 인버터(140)를 거쳐서 하이 사이드 게이트 드라이버 회로(160)로 입력된다. 일례로, 인버터(140)를 거친 신호는 하이 사이드 게이트 드라이버 회로(160)의 S-R 래치(latch)로 입력될 수 있으며, S-R 래치의 출력 신호는 게이트 드라이버로 입력되어 출력단에 연결된 고전압 출력 소자의 게이트를 구동하는 데에 이용될 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레벨 변환 회로를 나타낸 회로도이다.

우선 도 2를 참조하면, 펄스 생성기(150)가 출력하는 두 개의 신호(SET, RESET)가 복수의 스위칭 소자(110)에 각각 입력된다. 일실시예로, 복수의 스위칭 소자(110)는 트랜지스터(MS, MR)를 포함할 수 있으며, 트랜지스터(MS)의 게이트 단자에는 신호(SET)가 입력되고, 트랜지스터(MR)의 게이트 단자에는 신호(RESET)가 입력될 수 있다. 신호(SET)와 신호(RESET)은 서로 다른 위상을 가지며, 따라서 트랜지스터(MS)와 트랜지스터(MR) 역시 서로 다른 턴-온 타이밍을 갖는다.

트랜지스터(MS)와 트랜지스터(MR)의 드레인 단자는 각각 저항(RS)과 저항(RR)을 통해 전압(VB)에 연결된다. 예를 들어, 트랜지스터(MS)가 턴-온되면, 전압(VB)에 의해 저항(RS)의 일단에서 전압이 발생한다. 저항(RS)의 일단에서 발생한 전압은 신호(SETB)로서 이득 변환부(120)의 트랜지스터(MP1)의 게이트 단자에 입력된다.

이득 변환부(120)의 트랜지스터(MP1)는 전압(VB)에 연결되는 소스 단자와, 신호(SETB)를 입력받은 게이트 단자, 그리고 트랜지스터(MN1)의 드레인 단자에 연결되는 드레인 단자를 포함한다. 트랜지스터(MP1)의 동작에 따라 트랜지스터(MN1)가 구동되며, 트랜지스터(MN1)은 트랜지스터(MN2)와 함께 전류 미러 회로를 구성한다. 이하, 도 2에 도시한 회로의 구체적인 동작을 설명한다.

신호(SET)이 하이(high)로 트랜지스터(MS)의 게이트 단자에 인가되면, 트랜지스터(MS)의 드레인 단자와 연결된 저항(RS)에서 전압 강하가 발생하게 되고, 저항(RS)에서 발생한 전압 강하로 인해 트랜지스터(MP1)이 동작한다. 트랜지스터(MP1)이 턴-온 됨에 따라 트랜지스터(MN1)와 트랜지스터(MN2)는 전류 미러 회로로 동작하게 되고, 저항(RSS)로 풀-업(pull-up) 되어 있는 트랜지스터(MN2)의 드레인 단자에서 신호(SETB_P)가 출력된다. 이때, 신호(SETB_P)의 전압은 인버터(140)를 포함하는 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 임계 전압(VTH) 이하로 떨어지며, 결과적으로 신호(SET)이 복원되어 하이 사이드 게이트 드라이버 회로가 정상적으로 동작할 수 있다.

이 때, 저항(RS)에 의해 발생한 전압 강하(VRS)는 아래의 수학식 1에 따라서 저항(RSS) 양단의 전압 강하(VRSS)로 변환된다. 수학식 1에서 Gm은 트랜지스터(MP1)의 트랜스컨덕턴스(trans-conductance)이며, m은 트랜지스터(MN1)와 트랜지스터(MN2)에 의해 결정되는 전류 미러 비율이다.

저항(RS)의 값이 증가하면, 트랜지스터(MS)와 트랜지스터(MR)의 기생 캐패시턴스 성분에 대한 잡음 특성은 좋아지나, 기준 전압(VS)의 값이 음(-) 전위로 떨어지는 경우에 전체 회로에서 오동작이 발생할 수 있다. 즉, 전압(VB)가 VBS-VTH보다 큰 조건에서 전체 회로가 정상적으로 동작하며, VS가 음(-) 전위로 떨어지는 경우에는 인버터(140)의 임계 전압(VTH)도 역시 음 전위로 감소할 수 있어 신호(SETB)가 전압(VB)의 전위와 0V 사이에서 스윙을 해도 임계 전압(VTH)의 전위를 넘나들지 못해 인버터(140)가 제대로 동작하지 않을 수 있다. 도 2에 도시된 이득 변환부(120)는 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것이며, 본 실시예에서는 신호(SETB) 대신 이득이 변환된 신호(SETB_P)가 인버터(140)로 입력된다.

신호(SETB)는 전압(VB)의 전위와 0V 사이의 값을 갖는다. 반면 신호(SETB_P)의 전위는 전압(VB)의 전위와 기준 전압(VS)의 전위 사이의 값을 갖는다. 따라서, 기준 전압(VS)의 전위가 음(-)의 값까지 감소하여 인버터(140)를 포함하는 로직 회로의 임계 전압(VTH)의 전위 역시 음(-)의 값을 갖는 경우에도, 임계 전압(VTH)의 전위가 포함되는 범위 내에서 신호(SETB_P)가 변하므로, 인버터(140)를 포함한 로직 회로가 정상적으로 동작할 수 있다.

한편, 저항(RSS)의 양단에 연결되는 트랜지스터(MP2)는 잡음 제거부(130)로서 동작할 수 있다. 즉, 전압(VB)의 전위 변화(dV/dt)가 급격하게 발생하는 경우, 트랜지스터(MS)와 트랜지스터(MR)의 기생 캐패시턴스를 충전하기 위한 전류가 발생하며, 그로부터 저항(RS)과 저항(RR) 사이에 의도하지 않은 전압 강하가 발생한다. 트랜지스터(MP2)는 이와 같이 의도하지 않은 전압 강하로부터 발생하는 회로의 오동작을 방지한다.

도 2에서 전압(VB)의 전위가 급격하게 변화하여 저항(RR) 사이에서 전압 강하가 나타나면, 트랜지스터(MP2)가 턴-온된다. 따라서, 저항(RSS)를 통한 전압 강하가 발생하지 않으며, 신호(SETB_P)의 전위를 여전히 하이(high) 상태로 유지할 수 있다. 이와 같은 구성으로부터 동상 잡음을 제거할 수 있으며, 이때 트랜지스터(MP2)의 전류는 트랜지스터(MN2)의 전류보다 크게 설정될 수 있다.

한편, 도 3에 도시한 회로는 도 2와 비슷한 방식으로 동작한다. 다만 신호(RESETB)에 의해 이득 변환부(120)에 포함된 트랜지스터(MP3)가 전류 미러 회로를 구동하며, 잡음 제거부(130)에 포함된 트랜지스터(MP4)의 턴-온/턴-오프가 신호(SETB)에 의해 제어되는 점이 도 2에 도시한 회로와 서로 반대된다.

도 2와 도 3에 도시한 회로는 하나의 레벨 변환 회로에 함께 포함될 수 있으며, 기준 전압(VS)의 전위가 음(-) 전위까지 감소하는 경우에 신호(SETB)와 신호(RESETB)에 의한 오동작을 모두 방지할 수 있다. 전압(VB)의 전위가 급격하게 변화하여 나타나는 오동작 역시, 도 2와 도 3에 도시한 트랜지스터(MP2)와 트랜지스터(MP4)를 동시에 포함시켜 해결할 수 있음은 물론이다.

도 3을 참조하면, 이득 변환부(120)의 출력단과 인버터(140)의 입력단 사이에 필터 회로(170)가 추가될 수 있다. 필터 회로(170)는 펄스 생성기(150)가 출력하는 신호(SET, RESET)의 펄스 폭을 PW라고 할 때, PW보다 작은 펄스 폭을 갖는 잡음 신호가 인버터(140)를 포함한 로직 회로에 전달되지 않도록 제거할 수 있다. 도 3에 도시된 필터 회로(170)가 도 2에도 적용될 수 있음은 물론이다.

도 4는 발명의 실시예에 따른 레벨 변환 회로의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 기준 전압(VS)가 음(-) 전위까지 변화하는 경우에 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 출력 신호(HO)가 도시되어 있다. 즉, 기준 전압(VS)의 전위가 -10.0V까지 변화하는 경우에도 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 출력 신호(HO)가 정상적으로 출력되므로, 음(-) 전위를 갖는 기준 전압(VS)에 대해 넓은 정상 동작 범위를 확보할 수 있다.

도 4의 그래프는 기준 전압(VS)이 -10.0V까지 변화하는 경우를 가정하여 하이 사이드 게이트 드라이버 회로의 출력 신호(HO)가 정상적으로 출력되는 결과를 시뮬레이션으로 보여주는 예시이다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 도 4의 그래프와 같은 경우로 한정되지 않음은 물론이며, 다양한 값과 범위를 갖는 기준 전압(VS)에 대해서 정상적으로 출력 신호(HO)를 생성할 수 있도록 도 1 내지 도 3에 예시된 회로를 변형, 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레벨 변환 회로를 포함하는 하이 사이드 게이트 드라이브 회로를 나타낸 회로도이다.

도 5을 참조하면, 펄스 생성기(550)에서 생성된 복수의 신호(SET, RESET)가 복수의 트랜지스터(MS, MR)의 게이트 단자에 각각 입력된다. 각 트랜지스터(MS, MR)의 드레인 단자에는 저항(RS, RR)을 통해 전압(VB)이 연결되고, 각 트랜지스터(MS, MR)가 턴-온되면 저항(RS, RR)을 통한 전압 강하가 생성된다. 전압 강하로 인해 생성된 복수의 신호(SETB, RESETB)는 이득 변환부(520) 및 잡음 제거부(530)로 입력되며, 이득 변환부(520)는 복수의 인버터(INV1, INV2)를 각각 동작하기 위한 신호(SETB_P, RESETB_P)를 출력한다. 이득 변환부(520)와 잡음 제거부(530)의 동작은 도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같으며, 선택적으로 이득 변환부(520)의 출력단과 인버터(INV1, INV2)의 입력단 사이에 필터 회로가 추가될 수 있다.

복수의 인버터(INV1, INV2)의 출력 신호는 S-R 래치(563)로 인가되며, S-R 래치(563)의 출력 신호는 게이트 드라이버(565)에 입력된다. 게이트 드라이버(565)의 출력 신호(VOUT)는 고전압 출력 소자의 게이트 단자 등에 연결될 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

110, 510 : 스위칭 소자
120, 520 : 이득 변환부
130, 530 : 잡음 제거부
140, 540 : 인버터
150, 550 : 펄스 생성기
160, 560 : 하이 사이드 게이트 드라이버 회로

Claims

저항을 통해 소정의 직류 전원에 연결되고, 서로 다른 구동 신호에 의해 동작하는 복수의 스위칭 소자;
상기 복수의 스위칭 소자 각각이 출력하는 제1 신호에 의해 동작하며, 제1 신호로부터 소정 범위 이내의 레벨을 갖는 제2 신호를 생성하는 이득 변환부; 및
상기 복수의 스위칭 소자 중 적어도 하나의 출력단에 연결되어 상기 이득 변환부의 오동작을 방지하는 잡음 제거부; 를 포함하고,
상기 이득 변환부는 인버터 회로를 통해 상기 제2 신호를 하이 사이드 게이트 드라이버 회로에 입력하는 레벨 변환 회로.
제1항에 있어서,
상기 복수의 스위칭 소자는 상기 서로 다른 구동 신호에 의해 동작하여 서로 다른 출력 신호를 생성하는 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자를 포함하고,
상기 이득 변환부는 상기 제1 스위칭 소자의 출력단과 연결되는 제3 스위칭 소자를 포함하며,
상기 잡음 제거부는 상기 제2 스위칭 소자의 출력단과 연결되는 제4 스위칭 소자를 포함하는 레벨 변환 회로.
제2항에 있어서, 상기 이득 변환부는,
상기 제3 스위칭 소자가 온 또는 오프에 의해 동작이 제어되는 전류 미러 회로를 포함하는 레벨 변환 회로.
제3항에 있어서,
상기 전류 미러 회로는, 상기 제4 스위칭 소자에 흐르는 전류가 상기 전류 미러 회로의 출력단에 흐르는 전류보다 크도록 설정되는 전류 미러비를 갖는 레벨 변환 회로.
제1항에 있어서, 상기 이득 변환부는,
상기 제1 신호와 다른 범위의 신호 레벨을 갖는 상기 제2 신호를 생성하는 레벨 변환 회로.
제1항에 있어서,
상기 이득 변환부의 출력단과 상기 인버터의 입력단 사이에 연결되어 상기 구동 신호보다 작은 펄스폭을 갖는 신호를 필터링하는 필터 회로; 를 더 포함하는 레벨 변환 회로.
제1항에 있어서,
상기 복수의 스위칭 소자와, 상기 이득 변환부와, 상기 잡음 제거부는 하나의 집적 회로(IC)에 포함되는 레벨 변환 회로.
서로 다른 위상을 갖는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호에 의해 온/오프가 각각 제어되는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터;
상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터의 드레인 단자와 소정의 직류 전원 사이에 각각 연결되는 제1 저항과 제2 저항;
상기 제1 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제3 트랜지스터;
상기 제2 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제4 트랜지스터; 및
입력단이 상기 제3 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 출력단이 상기 제4 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제1 전류 미러 회로; 를 포함하고,
상기 제4 트랜지스터는 상기 직류 전원의 변화에 의해 상기 제1 저항 및 제2 저항 중 적어도 하나에서 발생하는 전압 강하로 인한 상기 제1 전류 미러 회로의 출력 변동을 방지하는 레벨 변환 회로.
제8항에 있어서,
상기 제2 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제5 트랜지스터;
상기 제1 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제6 트랜지스터; 및
입력단이 상기 제5 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 출력단이 상기 제6 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제2 전류 미러 회로; 를 포함하고,
상기 제6 트랜지스터는 상기 직류 전원의 변화에 의해 상기 제1 저항 및 제2 저항 중 적어도 하나에서 발생하는 전압 강하로 인한 상기 제2 전류 미러 회로의 출력 변동을 방지하는 레벨 변환 회로.
제9항에 있어서,
상기 제1 전류 미러 회로는 상기 제1 펄스 신호를 입력 신호로 처리하여 제1 출력 신호를 생성하고,
상기 제2 전류 미러 회로는 상기 제2 펄스 신호를 입력 신호로 처리하여 제2 출력 신호를 생성하는 레벨 변환 회로.
제8항에 있어서,
상기 제1 전류 미러 회로의 출력단과 연결되어 상기 전류 미러 회로의 출력 신호를 하이사이드 로직 회로에 전달하는 인버터 회로; 를 더 포함하는 레벨 변환 회로.
제11항에 있어서,
상기 제1 전류 미러 회로의 출력단에 연결되어 상기 제1 펄스 신호 및 상기 제2 펄스 신호의 펄스 폭(Pulse Width, PW)보다 작은 폭을 갖는 펄스 신호에 의한 잡음을 제거하는 필터 회로; 를 더 포함하는 레벨 변환 회로.
제8항에 있어서, 상기 제1 전류 미러 회로는,
상기 제4 트랜지스터에 흐르는 전류가 상기 제1 전류 미러 회로의 출력단에 흐르는 전류보다 크도록 설정되는 전류 미러비를 갖는 레벨 변환 회로.
제8항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 트랜지스터와, 상기 제1 내지 제2 저항과, 상기 제1 전류 미러 회로는 하나의 집적 회로(IC)에 포함되는 레벨 변환 회로.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 레벨 변환 회로를 포함하는 게이트 드라이버 회로.