KR20200032012A - 펄스 신호 생성 장치 - Google Patents

펄스 신호 생성 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200032012A
KR20200032012A KR1020190113735A KR20190113735A KR20200032012A KR 20200032012 A KR20200032012 A KR 20200032012A KR 1020190113735 A KR1020190113735 A KR 1020190113735A KR 20190113735 A KR20190113735 A KR 20190113735A KR 20200032012 A KR20200032012 A KR 20200032012A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pulse
signal
node
switching element
voltage
Prior art date
Application number
KR1020190113735A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102424935B1 (ko
Inventor
장성록
김형석
유찬훈
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Publication of KR20200032012A publication Critical patent/KR20200032012A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102424935B1 publication Critical patent/KR102424935B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Details Of Television Scanning (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Abstract

본 발명은 펄스 신호 생성 장치를 공개한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치는 온 펄스와 오프 펄스의 간격을 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 펄스 신호 생성 장치로부터 온/오프 펄스 신호를 입력받아 내부의 스위칭 소자를 구동하는 펄스 전원 장치로 하여금 전원 펄스의 폭을 자유롭게 조절할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 본 발명의 펄스 신호 생성 장치를 포함하는 펄스 전원 장치는 종래 기술에서 구현할 수 없었던 매우 짧은 폭의 전원 펄스를 부하측으로 제공할 수 있다.

Description

펄스 신호 생성 장치{Pulse signal generating apparatus}
본 발명은 펄스 신호 생성 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 펄스 전원 장치에 이용될 수 있는 펄스 신호 생성 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고전압 펄스 전원 장치는 각종 시험장비와 플라즈마 발생장치(PSII 등)와 같은 부하로 고전압 펄스 전원을 공급하는 장치를 칭한다.
도 1a는 일반적인 고전압 펄스 전원 장치의 개략적인 구조를 도시한 도면이다. 도 1a를 참조하면, 고전압 펄스 전원 장치는 전원 공급부(10), 전원 공급부(10)와 부하(40) 사이에 연결된 스위칭부(20), 및 전원 공급부(10)와 스위칭부(20)를 제어하는 제어기(30)를 포함하여 구성되고, 제어기(30)는 전원 공급부(10)를 제어하는 충전 제어 회로(31) 및 스위칭부(20)를 제어하는 스위칭 제어 회로(32)를 포함한다.
전원 공급부(10)는 입력 전원을 정류하여 서로 직렬로 연결된 복수의 커패시터에 고전압 직류 전원을 충전하고 있다가, 스위칭부(20)가 온 되어 부하(40)와 통전되면, 커패시터들에 충전된 전원을 일시에 방전함으로써 고전압 펄스를 부하(40)측으로 공급하고, 스위칭부(20)가 오프되면 방전된 커패시터들을 다시 충전한다.
이러한 과정을 통해서, 고전압 펄스 전원이 부하(40)측으로 공급되고, 스위칭부(20)를 제어함으로써 고전압 펄스 전원의 펄스 폭, 반복율 등의 제어를 수행하게 된다.
한편, 최근에는 펄스 전원 장치로부터 부하측으로 공급되는 전원 펄스에 대한 다양한 요구가 높아지고 있다. 즉, 다양한 펄스 폭을 갖는 전원 펄스를 요구하는 다양한 전자 기기들이 증가하는 추세이고, 특히, 기존에 펄스 전원 장치에서 출력하는 전원 펄스의 폭보다 현저하게 짧은 펄스 폭을 갖는 전원 펄스를 출력할 수 있는 펄스 전원 장치에 대한 요구가 증가하고 있다.
그러나, 종래 기술에 따르면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 전원 공급 장치에서 출력되는 전원 펄스(Vpulse_output)의 폭은, 스위칭부(20)에 포함된 스위치들을 온(ON) 시키기 위해서 스위칭 제어회로(32)에서 출력되는 온 펄스(Pulse ON)보다 작을 수 없었다. 따라서, 매우 짧은 폭의 전원 펄스를 요구하는 다양한 응용예들에 대해서는 요구되는 전원 펄스를 공급할 수 없는 한계가 존재하였다.
이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서는, 원하는 전원 펄스 폭에 대응되는 아주 짧은 온/오프 펄스를 출력하여 스위칭부(20)에 포함되는 게이트 구동 회로를 제어할 수 있는 펄스 신호 생성 장치의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 짧은 간격의 온 펄스와 오프 펄스 신호를 생성하여 출력하는 펄스 신호 생성 장치를 제공함으로써, 펄스 전원 장치가 펄스 신호 생성 장치로부터 입력되는 짧은 간격의 온 펄스와 오프 펄스 신호에 의해서 구동되도록 하여, 결과적으로 펄스 전원 장치가 사용자가 원하는 만큼 짧은 펄스 폭을 갖는 전원 펄스를 출력할 수 있도록 하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치는, 온 펄스와 오프 펄스 신호를 출력하는 펄스 신호 생성 장치로서, 온 펄스와 오프 펄스 간의 간격을 조절하는 펄스 폭 제어 신호를 출력하는 펄스 폭 제어부; 온 펄스와 오프 펄스의 주기를 제어하는 펄스 주기 제어 신호를 출력하는 주파수 제어부; 상기 펄스 폭 제어 신호와 상기 펄스 주기 제어 신호에 따라서 생성된 제 1 신호 및 제 2 신호를 각각 신호 증폭부의 하이 레벨 입력단과 로우 레벨 입력단으로 출력하는 펄스 신호 생성부; 및 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호 간의 차이 신호를 입력 신호로서 받아들이고 증폭하여, 온 펄스의 폭이 오프 펄스의 폭보다 짧은 온 펄스 및 오프 펄스 신호를 출력하는 신호 증폭부를 포함한다.
또한, 상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호보다 딜레이가 있고 펄스 폭이 더 길며, 상기 신호 증폭부는 상기 제 1 신호에서 상기 제 2 신호를 감산하여, 온 펄스의 폭이 오프 펄스의 폭보다 짧은 온 펄스 및 오프 펄스 신호를 입력 신호로서 받아들일 수 있다.
또한, 상기 펄스 신호 생성부는, 제 1 노드(N1)와 Vcc 사이에 연결된 제 1 스위칭 소자(U1); 제 1 노드와 접지 사이에 연결된 제 2 스위칭 소자(U2); Vcc와 상기 제 1 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결된 제 5 저항; 상기 제 1 노드와 접지 사이에 연결된 제 2 커패시터(C2); 입력단이 상기 제 1 노드와, 출력단이 제 4 노드와 각각 연결된 제 1 전류 드라이버(U3); 제 2 노드와 상기 제 4 노드 사이에 연결된 제 3 저항; 상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 연결된 제 2 저항 및 다이오드; 상기 제 3 노드와 접지 사이에 연결된 제 3 커패시터(C3); 입력단이 상기 제 3 노드와 연결된 제 2 전류 드라이버(U4); 및 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 저항;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 펄스 신호 생성부는, 상기 제 1 전류 드라이버는 상기 제 1 신호를 신호 증폭부의 하이 레벨 입력단으로 출력하고, 상기 제 2 전류 드라이버는 상기 제 2 신호를 상기 신호 증폭부의 로우 레벨 입력단으로 출력할 수 있다.
또한, 상기 제 2 스위칭 소자는 상기 펄스 주기 제어 신호에 따라서 온/오프되어 상기 온 펄스 및 오프 펄스 신호의 생성 주기가 조절될 수 있다.
또한, 상기 제 1 스위칭 소자는 p-채널 FET로 구현되고, 상기 제 1 스위칭 소자의 드레인은 상기 제 1 노드에 연결되고, 소오스는 Vcc에 연결되며, 상기 펄스 폭 제어 신호는 상기 제 1 스위칭 소자의 게이트로 입력되되, 상기 펄스 폭 제어 신호는 상기 제 1 스위칭 소자의 턴 온 전압보다 낮은 전압으로 입력되어, 상기 제 1 스위칭 소자가 선형 영역에서 저항으로서 동작하도록 할 수 있다.
또한, 상기 펄스 폭 제어 신호가 상기 제 1 스위칭 소자의 게이트에 입력되면, 상기 제 2 커패시터가 충전되고, 상기 제 2 커패시터에 충전된 전압이 상기 제 1 전류 드라이버의 임계 전압을 초과하면, 상기 제 1 전류 드라이버가 구형파 전압 신호인 상기 제 1 신호를 출력하며, 상기 제 1 전류 드라이버에서 출력된 구형파 전압 신호에 의해서 상기 제 3 커패시터가 충전되고, 상기 제 3 커패시터에 충전된 전압이 상기 제 2 전류 드라이버의 임계 전압을 초과하면, 상기 제 2 전류 드라이버가 구형파 전압 신호인 상기 제 2 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치는 펄스 전원 장치에 포함될 수 있다.
본 발명의 펄스 신호 생성 장치는 온 펄스와 오프 펄스의 간격을 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 펄스 신호 생성 장치로부터 온/오프 펄스 신호를 입력받아 내부의 스위칭 소자를 구동하는 펄스 전원 장치로 하여금 전원 펄스의 폭을 자유롭게 조절할 수 있도록 할 수 있다.
이러한 구성으로 인해, 본 발명의 펄스 신호 생성 장치를 포함하는 펄스 전원 장치는 종래 기술에서 구현할 수 없었던 매우 짧은 폭의 전원 펄스를 부하측으로 제공할 수 있다.
도 1a 는 종래 기술에 따른 일반적인 펄스 전원 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 1b는 종래 기술에 따른 펄스 전원 장치를 제어하기 위한 온/오프 펄스 파형과 펄스 전원 장치에서 출력되는 전원 펄스 파형을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치를 포함하는 펄스 전원 장치의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치의 세부 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 생성 장치의 각 구성요소들에서 출력되는 신호들의 파형을 나타내는 파형도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치(300)를 포함하는 펄스 전원 장치의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치(300)를 포함하는 펄스 전원 장치는, 온/오프 펄스 신호를 생성하여 출력하는 펄스 신호 생성 장치(300), 펄스 전원 생성에 이용되는 전원을 공급하는 전원부(100), 및 전원부(100)로부터 공급되는 전원을 내부의 복수의 커패시터들에 저장하고, 펄스 신호 생성 장치(300)에서 입력되는 온/오프 펄스 신호에 따라서 내부에 포함된 스위치들을 동시에 턴온하여 복수의 커패시터들에 저장된 전원을 동시에 부하측으로 출력하는 전원 펄스 생성 모듈(200)을 포함한다.
이 때, 도 1b에 도시된 바와 같이, 전원 펄스 생성 모듈(200) 내부에 포함된 스위치들은 온 펄스가 입력되면 턴 온 되고, 오프 펄스가 입력되면 턴 오프된다. 즉, 전원 펄스 생성 모듈(200)은 펄스 신호 생성 장치(300)로부터 온 펄스 신호가 입력된 시점과 오프 펄스가 입력된 시점 만큼의 폭을 갖는 전원 펄스를 부하측으로 출력하고, 따라서, 본 발명은 온 펄스와 오프 펄스 사이의 간격을 조절함으로써 전원 펄스 생성 모듈(200)에서 출력되는 전원 펄스의 폭을 조절한다.
이를 위해서, 본 발명의 펄스 신호 생성 장치(300)는 종래 기술에서 일반적으로 생성되는 온/오프 펄스 신호와 비교했을 때, 온 펄스의 폭이 오프 펄스의 폭보다 짧다는 점에 특징이 있고, 특히, 온 펄스의 폭이 오프 펄스의 폭보다 현저하게 짧다는 점에 특징이 있다.
한편, 전원부(100)와 전원 펄스 생성 모듈(200)은 상술한 기능을 제공할 수 있는 것이라면 그 구현 방식에 제한없이 다양한 방식으로 구현이 가능하고, 도 2에 도시된 구조에 한정되는 것도 아니다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 핵심에 집중할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치(300)의 구성에 대해서만 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치(300)의 세부 구성을 도시하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치(300)의 각 구성요소들에서 출력되는 신호들의 파형을 나타내는 파형도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치(300)는 펄스 폭 제어부(310), 주파수 제어부(320), 펄스 신호 생성부(330), 신호 증폭부(340)를 포함하여 구성된다.
먼저, 펄스 폭 제어부(310)는 펄스 폭 제어 신호를 펄스 신호 생성부(330)로 출력하여 펄스 신호 생성 장치(300)에서 출력되는 온 펄스와 오프 펄스 간의 간격을 조절함으로써, 결과적으로, 펄스 전원 장치에서 부하측으로 출력되는 전원 펄스의 폭을 제어하는 기능을 수행한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 펄스 폭 제어부(310)는 펄스 신호 생성부(330)로 출력하는 전압의 크기를 조절함으로써 온 펄스와 오프 펄스 간의 간격 및 전원 펄스의 폭을 조절한다.
주파수 제어부(320)는 펄스 주기 제어 신호를 펄스 신호 생성부(330)로 출력하여 온 펄스와 오프 펄스의 생성 주기를 조절함으로써, 전원 펄스의 출력 주기를 제어하는 기능을 수행한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 주파수 제어부(320)는 펄스 신호 생성부(330)로 일정한 전압 신호를 출력하는 주기를 조절함으로써, 온 펄스 및 오프 펄스의 생성 주기 및 전원 펄스의 생성 주기를 조절한다.
펄스 신호 생성부(330)는 주파수 제어부(320)로부터 입력된 펄스 주기 제어 신호에 따라서 일정한 시간 주기로, 펄스 폭 제어부(310)로부터 입력되는 펄스 폭 제어 신호에 따라서 서로 이격된 온 펄스와 오프 펄스를 생성하여 신호 증폭부(340)로 출력한다.
신호 증폭부(340)는 펄스 신호 생성부(330)로부터 입력된 온 펄스와 오프 펄스를 증폭하여 전원 펄스 생성 모듈(200)로 출력한다.
펄스 신호 생성부(330)의 구성을 보다 상세하게 설명하면, 먼저, 제 1 노드(N1)에 제 1 스위칭 소자(U1), 제 2 스위칭 소자(U2), 제 2 커패시터(C2), 제 1 전류 드라이버(U3)의 입력단, 및 제 1 저항(R1)의 일단이 연결되어 있다.
이 때, 제 1 스위칭 소자(U1)는 도 3에 도시된 바와 같이, p-채널 FET로 구현되어 드레인에는 제 1 노드(N1)가 연결되고, 소오스에는 제 5 저항(R5)이 연결되며, 제 5 저항(R5)의 타단에는 Vcc 가 연결되고, 게이트와 Vcc 사이에 제 1 커패시터(C1)가 연결되며, 게이트에는 펄스 폭 제어부(310)의 출력단이 연결되어 펄스 폭 제어부(310)에서 출력하는 펄스 폭 제어 신호는 제 1 스위칭 소자(U1)의 게이트로 입력된다.
아울러, 제 2 스위칭 소자(U2)는 n-채널 FET로 구현되어 제 1 노드(N1)에 드레인이 연결되고, 소오스가 접지단에 연결되며, 게이트에는 주파수 제어부(320)의 출력단이 연결되어, 주파수 제어부(320)에서 출력되는 펄스 주기 제어 신호에 따라서 온/오프된다.
한편, 제 2 노드(N2)에는 제 1 저항(R1)의 타단, 제 2 저항(R2)의 일단, 제 3 저항(R3)의 일단, 다이오드(D1)의 애노드가 각각 연결되어 있다.
제 3 노드에는 제 2 저항(R2)의 타단, 제 3 커패시터(C3), 다이오드(D1)의 캐소드, 제 2 전류 드라이버(U4)의 입력단이 각각 연결되어 있다.
제 4 노드에는 제 3 저항(R3)의 타단, 제 1 전류 드라이버(U3)의 출력단, 및 신호 증폭부(340)의 하이 레벨 입력단(+ 입력단)이 연결된다.
도 4의 (a) 구간을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 신호 생성 장치(300)의 동작 과정을 설명한다.
먼저, 펄스폭을 결정하기 위한 펄스 폭 제어 신호가 제 1 스위칭 소자(U1)의 게이트로 인가 되면, Vcc 전압원에서 제 1 스위칭 소자(U1)를 통해 전류가 흘러 제 2 커패시터(C2)가 충전된다.
이 때, 펄스 폭 제어 신호는 일정한 DC 전압으로서, 제 1 스위칭 소자(U1)가 완전히 턴 온(ON) 되는 문턱전압보다 낮은 전압으로 일정하게 인가가 되고, 이 때 제 1 스위칭 소자(U1)은 선형 영역에서 동작을 하는 상태로써 일정한 저항값을 가지는 저항과 같이 동작한다.
제 2 커패시터(C2)에 충전되는 전압(VC2)은 도 4에 도시된 바와 같이 선형적으로 증가하면서 제 1 노드(N1)의 전압이 되고, 제 1 전류 드라이버(U3)의 입력단에 인가 되며, 제 2 커패시터(C2)의 충전 전압(VC2)이 제 1 전류 드라이버(U3)의 임계 전압(Vth_U3)을 초과하는 순간, 제 1 전류 드라이버(U3)를 통해서 전류가 흐르면서 구형파 형태의 전압(Vout_U3)이 출력되고, 이 전압(Vout_U3)은 제 2 커패시터(C2)의 충전 전압(VC2)이 제 1 전류 드라이버(U3)의 임계 전압(Vth_U3)을 초과하는 동안 유지된다.
만약, 펄스 폭 제어 신호로서 제 1 스위칭 소자(U1)의 게이트에 인가되는 DC 전압값이 변화되면 제 2 커패시터(C2)에 흐르는 전류값이 변화되고, 이에 따라서 제 2 커패시터(C2)에 충전되는 전압 파형의 기울기가 변화됨으로써, 후술하는 바와 같이 온 펄스와 오프 펄스간의 간격 및 전원 펄스의 폭이 변화된다.
한편, 제 1 전류 드라이버(U3)의 출력단에서 구형파 형태의 전압(Vout_U3)이 출력되면, 제 3 저항(R3)과 다이오드(D1)를 통해서 전류가 제 3 커패시터(C3)에 흐르면서 제 3 커패시터(C3)에 전압(VC3)이 충전되기 시작하며, 동일한 전압이 제 2 전류 드라이버(U4)의 입력 전압(VIN_U4)으로서 인가된다.
제 2 전류 드라이버(U4)의 입력 전압(VIN_U4)이 제 2 전류 드라이버(U4)의 임계 전압을 초과하는 순간, 제 1 전류 드라이버(U3)와 마찬가지로, 제 2 전류 드라이버(U4)를 통해서 전류가 흐르면서 구형파 형태의 전압(Vout_U4)이 신호 증폭부(340)의 로우 레벨 입력단(- 입력단)으로 출력되고, 이 전압은 제 2 전류 드라이버(U4)의 입력 전압(VIN_U4)이 제 2 전류 드라이버(U4)의 임계 전압을 초과하는 동안 유지된다.
이러한 과정 중, 시간이 주파수 제어부(320)가 사전에 설정된 펄스 신호의 주기에 도달하면, 주파수 제어부(320)는 펄스 주기 제어 신호를 제 2 스위칭 소자(U2)로 출력하여 제 2 스위칭 소자(U2)를 턴 온시키고, 제 2 스위칭 소자(U2)가 턴온되면 제 2 커패시터(C2)에 저장된 전압(VC2)이 제 2 스위칭 소자(U2)를 통해서 방전되면서 제 2 커패시터(C2)에 저장된 전압(VC2)이 급격히 0으로 감소하고, 따라서, 제 2 커패시터(C2) 저장 전압(VC2)의 삼각파형이 완성된다.
또한, 제 2 커패시터(C2)와 동일 노드에 연결된 제 1 전류 드라이버(U3)의 입력 전압 역시 0으로 급격히 감소하고, 이에 따라서 제 1 전류 드라이버(U3)의 출력 전압도 급격히 0으로 감소하여 도 4에 도시된 바와 같은 구형파(Vout_U3)가 완성된다.
한편, 제 1 전류 드라이버(U3)의 출력 전압이 0으로 떨어지는 시점에, 제 3 커패시터(C3)에 충전되어 있던 전압(VC3)이 제 2 저항(R2)과 제 3 저항(R3)의 직렬 연결된 저항에 의해서, 제 3 커패시터(C3)이 충전되는 시간보다 비교적 느리게 방전하게 되며, 이 때 방전되는 전압이 제 2 전류 드라이버(U4)의 입력단에 인가되고, 방전되는 전압이 제 2 전류 드라이버(U4)의 임계 전압 아래로 떨어지면 제 2 전류 드라이버(U4)의 출력 전압이 0이 되어 구형파(Vout_U4)가 완성된다.
여기서, 제 2 전류 드라이버(U4)에 인가되는 제 3 커패시터 전압(VC3)이 빠르게 충전되고 느리게 방전되면서, 제 2 전류 드라이버(U4)에서 출력되는 전압은 제 1 전류 드라이버(U3)에서 출력되는 전압에 비하여 아주 작은 딜레이와 더 긴 펄스폭을 갖게 된다.
따라서, 신호 증폭부(340)은 하이 레벨 입력단(+)으로 입력된 신호인 제 1 전류 드라이버(U3)의 출력 전압(Vout_U3)에서 로우 레벨 입력단(-)으로 입력된 신호인 제 2 전류 드라이버(U4)의 출력 전압(Vout_U4)을 감산한 신호(Von/off1)는 아주 짧은 온 펄스와 비교적 긴 오프 펄스를 가지는 신호(Von/off1)가 되며, 신호 증폭부(340)는 이 신호(Von/off1)를 입력 신호로서 받아들여 증폭하고, 증폭된 신호(Von/off2)를 전원 펄스 생성 모듈(200)로 출력하여 전원 펄스 생성 모듈(200) 내부의 스위칭 소자들을 구동하고, 최종적으로 전원 펄스(Pulse Out)가 부하측으로 출력된다.
한편, 도 4의 (b) 및 (c) 구간은 전원 펄스(Pulse out)의 폭을 더 감소시키는 과정을 설명한다. 도 4의 (a) 구간보다, 전원 펄스(Pulse out)의 폭을 더 감소시키기 위해서는, 펄스 폭 제어부(310)에서 제 1 스위칭 소자(U1)의 게이트로 출력되는 펄스 폭 제어 신호의 전압값을 더 감소시키 제 1 스위칭 소자(U1)의 저항값을 더 크게한다.
그러면, 도 4의 (b) 구간과 같이, 제 2 커패시터에 충전되는 전압(VC2)의 기울기가 더 감소하고, 이에 따라서 제 1 전류 드라이버(U3)의 입력 전압이 임계 전압(Vth_U3)을 초과하는 구간이 더 짧아져서 제 1 전류 드라이버(U3)의 출력 전압(Vout_U3)의 폭도 더 짧아진다. 이에 비례하여, 제 3 커패시터 충전 전압(VC3)과 제 2 전류 드라이버(U4)의 출력 전압(Vout_U4)의 폭도 더 짧아진다.
따라서, 신호 증폭부(340)로 입력되는 신호(Von/off1) 및 신호 증폭부(340)의 출력 신호(Von/off2)의 온 펄스와 오프 펄스 간의 간격도 이와 비례하여 짧아지고, 그 결과 온 펄스와 오프 펄스 간의 간격에 대응되는 전원 펄스(Pulse Out)의 폭이 이와 비례하여 짧아진다.
동일한 방식으로, 펄스 폭 제어부(310)에서 제 1 스위칭 소자(U1)의 게이트로 출력되는 펄스 폭 제어신호의 전압값을 더 감소시키면, 도 4 의 (c) 구간에 도시된 바와 같이, 펄스 신호 생성 장치(300)에서 출력되는 온 펄스와 오프 펄스 간의 간격은 더욱 짧아지고, 이에 비례하여 더욱 짧은 폭을 갖는 전원 펄스를 얻을 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전원부
200 : 전원 펄스 생성 모듈
300 : 펄스 신호 생성 장치
310 : 펄스 폭 제어부
320 : 주파수 제어부
330 : 펄스 신호 생성부
340 : 신호 증폭부

Claims (8)

  1. 온 펄스와 오프 펄스 신호를 출력하는 펄스 신호 생성 장치로서,
    온 펄스와 오프 펄스 간의 간격을 조절하는 펄스 폭 제어 신호를 출력하는 펄스 폭 제어부;
    온 펄스와 오프 펄스의 주기를 제어하는 펄스 주기 제어 신호를 출력하는 주파수 제어부; 및
    상기 펄스 폭 제어 신호와 상기 펄스 주기 제어 신호에 따라서 생성된 제 1 신호 및 제 2 신호를 각각 신호 증폭부의 하이 레벨 입력단과 로우 레벨 입력단으로 출력하는 펄스 신호 생성부; 및
    상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호 간의 차이 신호를 입력 신호로서 받아들이고 증폭하여, 온 펄스의 폭이 오프 펄스의 폭보다 짧은 온 펄스 및 오프 펄스 신호를 출력하는 신호 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 신호 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호보다 딜레이가 있고 펄스 폭이 더 길며,
    상기 신호 증폭부는 상기 제 1 신호에서 상기 제 2 신호를 감산하여, 온 펄스의 폭이 오프 펄스의 폭보다 짧은 온 펄스 및 오프 펄스 신호를 입력 신호로서 받아들이는 것을 특징으로 하는 펄스 신호 생성 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 펄스 신호 생성부는
    제 1 노드(N1)와 Vcc 사이에 연결된 제 1 스위칭 소자(U1);
    제 1 노드와 접지 사이에 연결된 제 2 스위칭 소자(U2);
    Vcc와 상기 제 1 스위칭 소자의 소오스 사이에 연결된 제 5 저항;
    상기 제 1 노드와 접지 사이에 연결된 제 2 커패시터(C2);
    입력단이 상기 제 1 노드와, 출력단이 제 4 노드와 각각 연결된 제 1 전류 드라이버(U3);
    제 2 노드와 상기 제 4 노드 사이에 연결된 제 3 저항;
    상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 연결된 제 2 저항 및 다이오드;
    상기 제 3 노드와 접지 사이에 연결된 제 3 커패시터(C3);
    입력단이 상기 제 3 노드와 연결된 제 2 전류 드라이버(U4); 및
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 저항;을 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 신호 생성 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 펄스 신호 생성부는
    상기 제 1 전류 드라이버는 상기 제 1 신호를 신호 증폭부의 하이 레벨 입력단으로 출력하고, 상기 제 2 전류 드라이버는 상기 제 2 신호를 상기 신호 증폭부의 로우 레벨 입력단으로 출력하는 것을 특징으로 하는 펄스 신호 생성 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭 소자는 상기 펄스 주기 제어 신호에 따라서 온/오프되어 상기 온 펄스 및 오프 펄스 신호의 생성 주기가 조절되는 것을 특징으로 하는 펄스 신호 생성 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭 소자는 p-채널 FET로 구현되고,
    상기 제 1 스위칭 소자의 드레인은 상기 제 1 노드에 연결되고, 소오스는 Vcc에 연결되며, 상기 펄스 폭 제어 신호는 상기 제 1 스위칭 소자의 게이트로 입력되되,
    상기 펄스 폭 제어 신호는 상기 제 1 스위칭 소자의 턴 온 전압보다 낮은 전압으로 입력되어, 상기 제 1 스위칭 소자가 선형 영역에서 저항으로서 동작하도록 하는 것을 특징으로 하는 펄스 신호 생성 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 펄스 폭 제어 신호가 상기 제 1 스위칭 소자의 게이트에 입력되면, 상기 제 2 커패시터가 충전되고, 상기 제 2 커패시터에 충전된 전압이 상기 제 1 전류 드라이버의 임계 전압을 초과하면, 상기 제 1 전류 드라이버가 구형파 전압 신호인 상기 제 1 신호를 출력하며,
    상기 제 1 전류 드라이버에서 출력된 구형파 전압 신호에 의해서 상기 제 3 커패시터가 충전되고, 상기 제 3 커패시터에 충전된 전압이 상기 제 2 전류 드라이버의 임계 전압을 초과하면, 상기 제 2 전류 드라이버가 구형파 전압 신호인 상기 제 2 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 펄스 신호 생성 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 펄스 신호 생성 장치를 포함하는 펄스 전원 장치.
KR1020190113735A 2018-09-17 2019-09-16 펄스 신호 생성 장치 KR102424935B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180111042 2018-09-17
KR1020180111042 2018-09-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200032012A true KR20200032012A (ko) 2020-03-25
KR102424935B1 KR102424935B1 (ko) 2022-07-25

Family

ID=70001902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190113735A KR102424935B1 (ko) 2018-09-17 2019-09-16 펄스 신호 생성 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102424935B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220058064A (ko) * 2020-10-30 2022-05-09 한국전기연구원 모듈형 펄스 전원 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006050638A (ja) * 2004-08-05 2006-02-16 Texas Instr Deutschland Gmbh 対称パルス信号発生器
US20140363881A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 General Electric Company Modular adjustable pulse generator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006050638A (ja) * 2004-08-05 2006-02-16 Texas Instr Deutschland Gmbh 対称パルス信号発生器
US20140363881A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 General Electric Company Modular adjustable pulse generator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Sung-Roc Jang et al., Robust Design of a Solid-State Pulsed Power Modulator Based on Modular Stacking Structure, IEEE Trans. on Power Electronics, vo.30, iss.5 (2015.05)* *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220058064A (ko) * 2020-10-30 2022-05-09 한국전기연구원 모듈형 펄스 전원 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102424935B1 (ko) 2022-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10903621B2 (en) Circuit for driving a laser and method therefor
US5914591A (en) Switching power supply
US8120338B2 (en) Dropper-type regulator
JP4226509B2 (ja) 電圧駆動型スイッチ素子のドライブ回路および電源装置
US7936189B2 (en) Driver circuit and method for reducing electromagnetic interference
EP2066012B1 (en) Self-supply circuit and method for a voltage converter
US9543826B2 (en) Audible noise avoiding circuit and DC-DC boost converter having the same
US7075277B2 (en) DC-DC converter
JP2011004517A (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ及びｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法
US10447044B2 (en) Switching control circuit and control method
JP2016119700A (ja) 半導体装置
KR20190024832A (ko) 스위칭 레귤레이터
JP6097713B2 (ja) 発光素子の駆動回路、光源装置および発光素子の駆動方法
KR102424935B1 (ko) 펄스 신호 생성 장치
US20180183324A1 (en) Control circuits of switching power supply
WO2014171058A1 (en) Converter
JP2021536702A (ja) ＧａＮを基にした調節可能な電流ドライバ回路
US6100742A (en) Driver circuit for slope-controlled pulse switching of a load
JP2010283999A (ja) 電源装置、制御回路、電源装置の制御方法
US5111084A (en) Low loss drain pulser circuit for solid state microwave power amplifiers
US10483977B1 (en) Level shifter
US20230045492A1 (en) Laser diode driver circuits and methods of operating thereof
US9800151B2 (en) Converter
KR101448130B1 (ko) 하이브리드 컨버터
US20120293256A1 (en) Switching amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant