KR20160000860A - 온도 센서를 포함하는 양방향 송수신기 및 이를 포함하는 구동 회로 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 양방향 송수신기는, 메인 제어 회로와 연결되어 있는 핀, 상기 핀에 제1 전극이 연결되어 있는 트랜지스터, 상기 핀에 전압에 따라 출력을 결정하는 슈미트 트리거, 및 상기 핀에 연결되어 있고, 온도를 감지하여 상기 핀에 온도 정보를 출력하는 온도 센서를 포함한다. 적어도 하나의 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 구동 회로는 양방향 송수신기를 포함할 수 있다.

Description

온도 센서를 포함하는 양방향 송수신기 및 이를 포함하는 구동 회로{BI-DIRCTION TRANSMITTER/RECEIVER comprising temperature sensor AND DRIVING CIRCUIT COMPRISING THE SAME}
실시 예는 양방향 송수신기 이를 포함하는 구동 회로에 관한 것이다.
스위치를 구동시키기 위한 IC 회로가 구현된 패키지는 온도를 감지하기 위한 NTC Thermistor와 NTC Thermistor에 의해 감지된 정보를 전력 공급 장치를 제어하는 제어 회로에 전송하기 위한 적어도 하나의 핀을 포함한다. 이는 패키지의 가격 상승 원인이 될 수 있다.
또한, 제어 회로로부터 패키지로 제어 신호를 수신하기 위한 별도의 핀이 필요할 수 있다.
실시 예는 가격 상승 없이 패키지의 온도를 감지하고, 내부의 온도 정보를 송신하며, 외부로부터 제어 신호를 수신할 수 있는 양방향 송수신기 및 이를 포함하는 구동 회로를 제공하고자 한다.
적어도 하나의 스위치의 스위칭 동작을 제어하고 메인 제어 회로에 핀을 통해 연결되어 있는 실시 예에 따른 구동 회로는, 보호 동작을 기동시키기 위한 출력을 결정하는 논리 연산부, 및 온도를 감지하는 온도 센서를 포함하고, 상기 논리 연산부의 출력에 기초한 상기 구동 회로의 보호 동작에 관한 정보 및 상기 온도 센서의 출력에 기초한 온도 정보 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 핀의 전압을 제어하고, 상기 메인 제어 회로에 의한 상기 핀의 전압 변화에 기초한 출력을 결정하는 양방향 송수신기를 포함한다.
실시 예에 따른 양방향 송수신기는 메인 제어 회로와 연결되어 있는 핀, 상기 핀에 제1 전극이 연결되어 있는 트랜지스터,상기 핀에 전압에 따라 출력을 결정하는 슈미트 트리거, 및 상기 핀에 연결되어 있고, 온도를 감지하여 상기 핀에 온도 정보를 출력하는 온도 센서를 포함한다.
상기 양방향 송수신기는 보호 동작을 기동시키는 입력에 따라 상기 트랜지스터를 턴 온 시키는 결함 결정부를 더 포함한다.
실시 예는 가격 상승 없이 패키지의 온도를 감지하고, 내부의 온도 정보를 송신하며, 외부로부터 제어 신호를 수신할 수 있는 온도 센서를 포함하는 양방향 송수신기 및 이를 포함하는 구동 회로를 제공한다.
도 1은 실시 예에 따른 양방향 송수신기 및 이를 포함하는 구동 회로를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 실시 예에 따른 양방향 송수신기 및 이를 포함하는 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구동 회로(100)는 하이 사이드 스위치(M1)와 로우 사이드 스위치(M2)의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 전압(HO) 및 게이트 전압(LO)을 생성한다. 도 1에서 구동 회로(100)는 11개의 핀(1-11)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 발명이 이에 한정되지 않는다. 스위치(M1) 및 스위치(M2)는 IGBT 및 MOSFET 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
구동 회로(100)는 제1 게이트 구동기(110), 제2 게이트 구동기(115), 비교기(120), 과전류 검출부(CSC부)(125), 저전압차단부(UVLO부)(130), 열차단부(TSD부)(135), 2 개의 논리 연산부(140, 165), 타이머(145), 결함 결정부(150), 슈미트 트리거(155), 온도 센서(160), 및 5 개의 트랜지스터(T1-T5)를 포함한다.
도 1에서는, 양방향 송수신기(200)가 결함 결정부(150), 슈미트 트리거(155), 온도 센서(160), 및 트랜지스터(T5)로 구현되어 있으나, 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
핀(1)은 출력단(OUT)과 커패시터(C1)을 통해 연결되어 있고, 전압(VB)이 핀(1)을 통해 구동 회로에 입력된다. 트랜지스터(T1)의 소스는 핀(1)에 연결되어 있고, 트랜지스터(T1)의 드레인 및 트랜지스터(T2)의 드레인은 핀(2)에 연결되어 있으며, 트랜지스터(T2)의 소스는 핀(3)에 연결되어 있다. 핀(1)을 통해 전압(VB)이 입력되고, 핀(2)을 통해 게이트 전압(HO)이 출력되며, 핀(3)을 통해 출력단(OUT)의 전압(VS)에 연결된다.
트랜지스터(T3)의 소스는 핀(4)에 연결되어 있고, 트랜지스터(T4)의 드레인 및 트랜지스터(T5)의 드레인은 핀(5)에 연결되어 있으며, 트랜지스터(T5)의 소스는 핀(6)에 연결되어 있다. 핀(4)을 통해 전압(VDD)이 공급되고, 핀(5)을 통해 게이트 전압(LO)이 출력되며, 핀(6)은 그라운드에 연결되어 있다.
전압(VP)이 스위치(M1)의 컬렉터에 연결되어 있고, 스위치(M1)의 에미터와 스위치(M2)의 컬렉터가 출력단(OUT)에 연결되어 있으며, 스위치(M2)의 에미터는 그라운드에 연결되어 있다. 스위치(M1)의 게이트는 핀(2)에 연결되어 있고, 전압(HO)이 입력되며, 스위치(M2)의 게이트는 핀(5)에 연결되어 있고, 전압(LO)이 입력된다.
양방향 송수신기(200)가 연결된 핀(7)을 통해 전력 공급 장치(도시하지 않음)를 제어하는 메인 칩(MCU)(20)과 구동 회로(100) 사이에 양방향으로 정보가 송수신된다. 구동 회로(100) 및 MCU(20)는 핀(7)의 전압을 제어하면서, 핀(7)의 전압에 따라 동작한다.
예를 들어, 구동 회로(100)에서 보호 동작이 기동되면 핀(7)의 전압이 그라운드 레벨로 하강할 수 있다. 그러면, MCU(20)는 핀(7)의 전압에 기초하여 구동 회로(100)의 보호 동작이 기동된 것으로 감지할 수 있다. 또한, 핀(7)은 온도 센서(160)에 연결되어 있어, 온도 센서(160)의 온도감지 결과에 따라 그 레벨이 변할 수 있다. 그러면, MCU(20)는 핀(7)의 전압에 기초하여 온도 변화를 감지할 수 있다. 그리고, MCU(20)는 핀(7)의 전압을 제어하여 구동 회로(100)를 셧다운 시키는 신호를 공급할 수 있다. 후술하겠지만, 슈미트 트리거(155)의 출력이 하이 레벨이 되도록 핀(7)의 전압을 제어하여 구동 회로(100)의 동작을 정지시킬 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 구동 회로(100)로부터 MCU(20)에 공급되는 정보를 신호(S1)이라 하고, MCU(20)로부터 구동 회로(100)에 공급되는 정보를 신호(S2)라 한다.
제1 게이트 구동기(110)는 핀(11)을 통해 입력되는 신호(HIN)에 따라 트랜지스터(T1) 및 트랜지스터(T2)를 스위칭 동작하여 게이트 전압(HO)을 제어한다. 예를 들어, 제1 게이트 구동기(110)가 신호(HIN)의 상승 에지에 따라 트랜지스터(T1)를 턴 온 시키면 게이트 전압(HO)은 하이 레벨이 되고 스위치(M1)가 턴 온 될 수 있다. 제1 게이트 구동기(110)가 신호(HIN)의 하강 에지에 따라 트랜지스터(T2)를 턴 온 시키면 게이트 전압(HO)은 로우 레벨이 되고 스위치(M1)가 턴 오프될 수 있다.
제2 게이트 구동기(115)는 핀(10)을 통해 입력되는 신호(LIN)에 따라 트랜지스터(T3) 및 트랜지스터(T4)를 스위칭 동작하여 게이트 전압(LO)을 제어한다. 예를 들어, 제2 게이트 구동기(115)가 신호(LIN)의 상승 에지에 따라 트랜지스터(T3)를 턴 온 시키면 게이트 전압(LO)은 하이 레벨이 되고 스위치(M2)가 턴 온 될 수 있다. 제2 게이트 구동기(115)가 신호(LIN)의 하강 에지에 따라 트랜지스터(T4)를 턴 온 시키면 게이트 전압(LO)은 로우 레벨이 되고 스위치(M2)가 턴 오프될 수 있다.
제1 및 제2 게이트 구동기(110, 115)는 주결함 신호(FS)에 따라 스위치(M1) 및 스위치(M2)의 스위칭 동작을 정지시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 게이트 구동기(110, 115)는 주결함 신호(FS)의 상승 에지에 동기되어 트랜지스터(T2) 및 (T4)를 턴 온 시켜 스위치(M1) 및 스위치(M2)를 턴 오프 시킨다.
비교기(120)은 기준 전압(Vref)과 핀(9)를 통해 입력되는 전압(VCS)를 비교한 결과를 출력한다. 전압(VCS)은 그라운드로 흐르는 전류에 따른 전압으로 비교기(120)는 단락을 검출하기 위한 구성일 수 있다. 예를 들어, 비교기(120)의 비반전 단자(+)에 입력되는 전압(VCS)이 기준 전압(Vref)보다 높은 전압인 경우, 하이 레벨을 출력하고, 그 반대의 경우 로우 레벨을 출력한다. 단락이 발생한 경우 전압(VCS)이 기준 전압(Vref) 보다 높은 전압이 될 수 있다.
CSC부(125)는 비교기(120)의 출력에 따라 단락을 검출하여 보호 동작을 기동시키기 위한 출력을 생성할 수 있다. 예를 들어, CSC부(125)는 비교기(120)의 출력이 하이 레벨이 될 때, 하이 레벨의 펄스를 생성하여 논리 연산부(140)로 출력할 수 있다.
UVLO부(130)는 전압(VDD)을 감지하여 전압(VDD)이 낮아지면 보호 동작을 기동시키기 위한 출력을 생성할 수 있다. 예를 들어, UVLO부(130)는 전압(VDD)이 소정의 기준 전압 보다 낮아지면 저전압을 차단하기 위해 하이 레벨의 펄스를 생성하여 논리 연산부(140)로 출력할 수 있다.
TSD부(135)는 온도를 감지하여 감지된 온도가 높으면 보호 동작을 기동시키기 위한 출력을 생성할 수 있다. 예를 들어, TSD부(135)는 감지된 온도가 소정 온도 보다 높으면 열차단을 위해 하이 레벨의 펄스를 생성하여 논리 연산부(140)로 출력할 수 있다.
UVLO부(130), CSC부(125), 및 TSD부(135)는 보호 동작이 기동되는 예를 설명하기 위한 구성으로 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예에 따른 논리 연산부(140)는 논리 합 연산에 따라 출력을 결정한다. 따라서 UVLO부(130), CSC부(125), 및 TSD부(135) 중 적어도 어느 하나의 출력이 하이 레벨 펄스이면 보호 동작을 기동시키는 신호를 출력한다.
타이머(145)는 논리 연산부(140)의 출력이 보호 동작을 기동시키는 레벨로 인에이블 되는 시점에 동기되어 소정 기간 동안 인에이블 레벨을 가지는 결함 신호(FS1)를 생성할 수 있다. 이 때, 소정 기간은 핀(8)을 통해 연결되어 있는 커패시터(C2)에 따라 설정될 수 있다.
예를 들어, 타이머(145)는 논리 연산부(140)의 출력의 상승 에지에 동기되어 소정 기간 하이 레벨을 가지는 결함 신호(FS1)를 생성할 수 있다.
결함 결정부(150)는 타이머(145)로부터 수신되는 결함 신호(FS1)의 인에이블 기간 동안 트랜지스터(T5)를 턴 온 시키는 게이트 전압(VG)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 결함 결정부(150)는 결함 신호(FS1)의 하이 레벨 기간 동안 트랜지스터(T5)를 턴 온 시키는 하이 레벨의 게이트 전압(VG)를 생성한다. 트랜지스터(T5)의 드레인은 핀(7)에 연결되어 있고, 트랜지스터(T5)의 소스는 그라운드에 연결되어 있다.
트랜지스터(T5)가 턴 온 되면 신호(S1)의 레벨이 그라운드 레벨로 하강하고, MCU(20)는 구동 회로(100)에서 보호 동작이 기동되었음을 알 수 있다.
온도 센서(160)는 핀(7)과 그라운드 사이에 연결되어 있고, CMOS 회로로 구현될 수 있다. 온도 센서(160)는 온도를 감지하고, 감지 결과에 따른 출력을 생성하므로, 핀(7)의 전압 레벨을 결정할 수 있다. MCU(20)는 신호(S1)의 레벨에 따라 구동 회로(100)의 온도를 감지할 수 있다.
슈미트 트리커(155)의 입력단은 핀(7)에 연결되어 있어, 핀(7)의 전압에 따라 출력을 결정하여 출력한다. 예를 들어, 핀(7)의 전압에 변동이 있을 때, 핀(7)의 전압이 특정 전압 이상이면 슈미트 트리거(155)는 하이 레벨을 출력하고, 핀(7)의 전압이 특정 전압 이하이면 슈미트 트리거(155)는 로우 레벨을 출력한다.
구체적으로, 트랜지스터(T5)가 턴 오프 상태에서 핀(7)의 전압은 고정되거나, 신호(S2)에 의해 결정되거나, 온도 센서(160)의 출력에 따라 결정된다. 그 중 신호(S2)에 의하는 경우를 예로 들면, 신호(S2)의 레벨 변동이 있을 때, 신호(S2)가 특정 전압 이상이면 슈미트 트리거(155)는 하이 레벨을 출력하고, 신호(S2)가 특정 전압 이하이면 슈미트 트리거(155)는 로우 레벨을 출력한다.
MCU(20)는 전력 공급 장치의 이상을 감지하여 구동 회로(100)를 셧다운시킬 때, 신호(S2)의 레벨을 특정 전압 보다 높은 전압으로 상승시켜 구동 회로(100)로 전송할 수 있다. 그러면, 슈미트 트리거(155)가 하이 레벨을 출력한다. 또한, 온도 센서(160)으로부터 전송된 온도 정보를 기초로 MCU(20)는 구동 회로(100)을 제어할 수 있다. 예를 들어, TSD 부(135)와 별도로 온도 센서(160)에 의해 감지된 온도가 소정 온도 이상이면 구동 회로(100)를 셧다운 시키기 위한 신호(S2)를 생성한다. 이 때, 소정 온도는 사용자에 의해 설정 및 변경될 수 있다.
논리 연산부(165)는 결함 신호(FS1) 및 슈미트 트리거(155)의 출력에 따라 주결함 신호(FS)를 생성한다. 논리 연산부(165)는 논리 합 연산기이므로, 결함 신호(FS1) 및 슈미트 트리거(155)의 출력 중 적어도 어느 하나가 하이 레벨일 때, 논리 연산부(165)는 하이 레벨의 주결함 신호(FS)를 생성한다.
도 1에서 트랜지스터(T5)의 스위칭 동작을 제어하는 결함 결정부(150), 및 슈미트 트리거(155)로 구현된 양방향 송수신기(200)가 하나의 핀(7)을 통해 MCU(20)와 양방향 송수신을 수행한다. 또한, 실시 예에서는 양방향 송수신기(200)가 온도 센서(160)를 더 포함하여 별도의 온도 감지 회로(예를 들어, NTC (Thermister) 및 MCU(20)와 온도 감지 회로를 연결하기 위한 별도의 핀이 필요 없다.
이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
20: MCU
100: 구동 회로
200: 양방향 송수신기

Claims (5)

  1. 메인 제어 회로와 연결되어 있는 핀,
    상기 핀에 제1 전극이 연결되어 있는 트랜지스터,
    상기 핀의 전압에 따라 출력을 결정하는 슈미트 트리거, 및
    상기 핀에 연결되어 있고, 온도를 감지하여 상기 핀에 온도 정보를 출력하는 온도 센서를
    포함하는 양방향 송수신기.
  2. 제1 항에 있어서,
    보호 동작을 기동시키는 입력에 따라 상기 트랜지스터를 턴 온 시키는 결함 결정부를 더 포함하는 양방향 송수신기.
  3. 적어도 하나의 스위치의 스위칭 동작을 제어하고 메인 제어 회로에 핀을 통해 연결되어 있는 구동 회로에 있어서,
    보호 동작을 기동시키기 위한 출력을 결정하는 논리 연산부, 및
    온도를 감지하는 온도 센서를 포함하고, 상기 논리 연산부의 출력에 기초한 상기 구동 회로의 보호 동작에 관한 정보 및 상기 온도 센서의 출력에 기초한 온도 정보 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 핀의 전압을 제어하고, 상기 메인 제어 회로에 의한 상기 핀의 전압 변화에 기초한 출력을 결정하는 양방향 송수신기를 포함하는 구동 회로.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 양방향 송수신기는,
    상기 핀에 제1 전극이 연결되어 있는 트랜지스터, 및
    상기 핀의 전압에 따라 출력을 결정하는 슈미트 트리거를
    더 포함하는 구동 회로.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 양방향 송수신기는,
    상기 논리 연산부의 출력에 따라 상기 트랜지스터를 턴 온 시키는 결함 결정부를 더 포함하는 구동 회로.
KR1020150088635A 2014-06-25 2015-06-22 온도 센서를 포함하는 양방향 송수신기 및 이를 포함하는 구동 회로 KR102307925B1 (ko)

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