KR910001380B1 - 전원절환회로 - Google Patents

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KR910001380B1
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Abstract

내용 없음.

Description

전원절환회로
제1도는 본 발명에 따른 일실시예의 회로도.
제2도는 제1도의 회로동작을 설명하기 위한 타임차트.
제3도는 제1도의 MOSFET중에 존재하는 기생 다이오드의 작용설명도.
제4도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 회로도.
제5도는 종래 전원절환회로의 한 예를 나타낸 회로도.
제6도는 제5도의 회로동작을 설명하기 위한 타임차트이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,2,3,4,5,6 : 접속점 7 : 제1MOSFET
8 : 제2MOSFET 9 : 저항
10 : 전압비교부 11,12 : DLS버터
14 : 바이어스회로 15 : 차동입력부
16 : 출력증폭부 20 : 스위치
21 : 외부전원 22 : 내부전원
23 : 전압안정용콘덴서 24 : 반도체회로
31 : 제3MOSFET 32 : 제4MOSFET
본 발명은 반도체집적회로로 되어 있는 전자장치의 전원절환회로에 관한 것으로, 특히 IC 카드등과 같이 내부전원 및 외부전원의 2계통전원에 의해 작동되는 전자장치에 적용될 수 있도록 된 전원절환회로에 관한것이다.
일반적으로 IC 카드는 예를 들어 3볼트의 내부전원과 5볼트의 외부전원에 의해 선택적으로 작동되는데,5볼트의 외부전원이 공급되지 않을 때는 3볼트의 내부전원에 접속되고, 5볼트의 외부전원이 공급될 때는 전원절환회로가 작동되어 내부전원은 비도통상태로 되면서 외부전원으로 접속되어지게 된다.
제5도는 종래의 전원절환회로의 한예를 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이 접속점(1)에는 스위치(20)을 통하여 5볼트의 외부전원(21)이 접속되고, 접속점 (2)에는 3볼트의 내부전원이 항상 접속되어지며, 접속점(1)과 접지전위사이에는 저항(9)이 설치되어 있다.
또, 접속점 (1,2)은 전압비교부(10)내의 차동입력부(15)의 비반전 및 반전입력단에 각각 접속되어지는데,이 전압비교부(10)에는 바이어스회로(14)와 출력 증폭부(16)가 포함되어 있으며 상기 차동입력부(15)와 출력증폭부(16)는 각각 상기 바이어스회로(14)의 출력바이어스에 따라 구동되게 된다.
상기 접속점 (1)은 MOS형 전계효과트랜지스터 (이하 MOSFET라함) (7)를 통하여 접속점 (3)에 접속되고, 접속점 (2)은 MOSFET(8)를 통하여 출력접속점 (3)에 접속되며 상기 접속점 (3)과 접지단 사이에는 출력전압의 안정화를 위한 콘덴사(23)와 더불어 반도체회로(24)가 접속되어진다. 이때 전압비교부(10)의 출력은인버터 (11)을 통하여 MOSFET(7)의 접속점 (5)에 공급되게 되거나 또는 인버터 (12)를 통하여 MOSFET(8)의 접속점 (6)에 공급되게 된다.
그런데, 외부전원(21)으로부터 접속점 (1)에 5볼트의 전압이 인가되면, 전압비교부(10)의 플러스입력은 5볼트, 마스너스 입력은 3볼트로 되어. 인버터 (11)의 입력측에 하이레벨의 출력 ("1")이 나타나게 되어MOSFET(7)가 ON으로 되고, 다른 MOSFET(8)는 OFF로 되며, 결국 반도체회로(24)가 5볼트의 외부전원(21)에 연결되어지게 된다. 반면에 스위치(20)가 OFF로 될때에는 접속점 (1)의 전위가 접지전위로 되기때문에 M05FET(7)가 OFF, 다른 MOSFET(8)가 ON으로 되어 반도체회로(24)가 내부전원(22)에 연결되게 된다.
한편, 제6도는 제5도에 도시되어 있는 회로의 동작을 설명하기 위한 타임차트로서 제5도의 스위치 (20)가 ON, OFF, ON의 순서로 변화할 경우에 각 접속점 (1,2.3.4.5,6)들에 대한 전압변화를 나타내고 있는바, 제6도에서 기간(T6)에 대한 접속점 (3)은 반도체회로(24)에 전원을 공급하는 단자이기 때문에 전압이 단정적으로 유지되는 것이 중요하고, 그로 인해 접속점 (3)에 전압안정용콘덴서 (23)를 설치해 주고 있는데,이렇게 접속점 (3)에 전압안정용콘덴서를 연결시켜 사용함에도 불구하고 기간(T6)동안에는 접속점 (3)의 전압이 내부전원(22)으로부터 공급되는 3볼트보다도 낮아지게 된다. 따라서 접속점 (3)으로부터 전원을 공급받는 반도체회로(24)는 그 공급되는 전압이 예정된 공급전압 이하로 떨어짐으로 인해 오동작을 발생할 우려가있었고, 이와 같은 오동작으로 인해 예컨대 반도체회로(24)내에 기억된 내용이 파괴되는 등의 경우에는 기간(T6)이 지나 접속점 (3)이 3볼트로 복귀된다 해도 치명적인 피해를 받게 되었던 것은 두말할 나위가 없었다.
이와 같은 현상은 전압비교부(10) 및 인버터 (11,12)에 있어서 입출력사이에 응답시간(T3+T4+T5)이 존재하기 때문에 생기는 것으로, 이 응답시간이 긴 만큼 접속점 (3)의 최저전압값이 낮아지게 되고 이로 인해바람직하지 못한 결과들이 발생되게 되었던 것이다(제1의 문제점).
또, 스위치 (20)가 OFF에서 ON으로 바뀌는 경우, 스위치 (20)가 ON될 때부터 MOSFET(8)가 OFF될때까지의 기간(T7)에는, 접속점 (1,2)사이에 직류전류가 흐르게 되는데, 이 전류는 접속점 (1,3)사이의 P채널 MOSFET(8)내에 존재하는 기생다이오드 및 MOSFET(8) 자체를 통하여 흐르는 것이다.
그런데 이러한 전류는 내부전원(22)에서 보면 역전류가 되므로 그 내부전원(22)으로 사용되고 있는 전지를 열화시키는 원인이 되었던바, 예컨대 IC 카드에서는 내부전원으로 사용되고 있는 전지를 적어도 2~3년간 교환없이 사용할 필요가 있으므로 역전류에 따른 전지를 열화는 바람직스럽지가 못하였다(제2의 문제점) .
다음으로, 전압비교부(10)에는 항상 일정한 전류가 바이어스전류로서 흐르게 되는바, 이 전류를 가능한한 적게 해주도록 하기 위한 전압비교부(10)의 정상적인 동작을 위해서는 어느정도의 전류소비가 불가피하였다(제3 의 문제점).
이상 제1, 제2의 문제점을 해결하기 위해서는 MOSFET의 소자길이 (게이트폭)를 크게 해주면 좋으나,이 해결책은 상기 제3의 문제점에 대해서는 더욱 심화되는 상반된 결과를 발생시키게 된다.
이에 본 발명은 상피의 제반문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 회로동작을 고속화시켜줌과 동시에 소비전류를 적게 해줌으로써 내부전원의 수명을 연장시키고, 전인공급을 안정화시켜줄 수 있도록 된 전원절환회로를 제공하는데에 그 목적이 있다.
이하 된 발명의 구성 및 작용, 효과를 예시된 도면에 의거 상세히 설명한다.
본 발명은 소스가 제1전원입력단자(1)에 접속되고 드레인 및 기판이 전원출력단자(3)에 접속된 제1MOSFET(7)와 소스가 제2전원입력단자(2)에 접속되고 드레인 및 기판이 출력단자(3)에 접속된 제2MOSFET(8), 제1전원입력단자(1)와 접지단사이에 접속된 저항(9), 그리고 제1전원입력단자(1)와 제2전원입력단자(2)의 전위를 비교해서 그것에 따라 출력값을 결정하는 전압비교부(10), 상기 제1전원입력단자(1)와 접지단간의 전위차가 상기 제2전원입력단자(2)와 접지단간의 전위차보다 큰 경우에 상기 제1MOSFET(7)를 도통상태로 만들고. 상기 제1전원입력단자(l)와 접지단간의 전위차가 상기 제2전원입력단자와 전지단간의 전위차보다 작은경우에는 제2MOSFET(8)를 도통상태로 해주기 위해 상기 전압비교부(10)의 출력값에 따라 게이트신호를 발생시키는 신호발생부(11, 12)로 이루어지면서, 상기 전압비교부(10)는, 상기 제1전원입력단자(1)의 전위가 접지전위로 될 경우에 상기 전압비교부(10)에서의 정상전류를 저지시켜 주기 위한 제3MOSFET(32)와, 상기 제1전원입력단자(1)의 전위가 접지전위로 될 경우에 상기 전압비교부(10)의 출력을 안정화시켜주는 제4MOSFET(31)를 포함하는 구조로 되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 전원절환회로에 전압비교부(10)가 구비되어 있는바, 이 전압비교부(10)는 외부전원이 인가될 경우에 정상적인 바이어스전류를 크게하여 전압비교부(10)가 고속으로 동작하도록 설정되어있는데, 이는 외부전원을 사용할 때에는 다소 소비전류가 크더라도 염려할 정도가 아니기 때문이다.
반면에, 내부전원이 인가될 경우에는 상기 바이어스전류가 흐르지 않도록 설정되어 있는바, 이와 같은 동작을 실행하기 위하여 전압비교부(10)의 바이어스전류를 ON/OFF 절환시켜주기 위한 제3MOSFET(32)와 바이어스전류가 OFF될 경우 전압비교부(10)의 출력을 안정시키기 위한 제4MOSFET(31)가 사용되어진다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 회로도로서 제5도에 대응하는 부분은 동일한 참조부호를 사용하고있는바, 제5도와 다른 점은 2개의 MOSFET(31,32)가 전압비교부(10)내에 설치되어 있다는 점이다. 여기서 MOSFET(31,32)의 게이트는 제1전원입력단자(1)에 함께 접속되어지며, 제4MOSFET(31)는 소스가출력단자(3)에, 드레인이 출력증폭부(16)의 중간접속점 (33)에 각각 접속되고, 제3MOSFET(32)는 드레인이 바이어스회로부(14)와 차동입력부(15) 및 출력증폭부(16)의 각 저압측전원단에 접속되면서, 소스가 접지되게 된다.
또한, 제2도는 제1도의 회로동작을 설명하기 위한 타임챠트로서, 제1도의 회로와 연계하여 회로동작을 설명하면 다음과 같다. 스위치 (20)가 ON될 때, P채널형 제4MOSFET(31)는 OFF, N채널형 제3MOSFET(32)는 ON으로 되기 때문에, 제1전원입력단자(1)와 출력단자(3)는 5볼트, 제2전원입력단자(2)는 3볼트로 되게 된다.
다음, 스위치 (20)가 ON체서 OFF로 변화되는 기간(T1')동안에는 아직 외부전원(21)에 따라 작동되어지고 있기 때문에, 전압비교부(10)와 인버터 (11, 12) 및 제1,2MOSFET(7,8)에 대한 소비전류를 크게 설정해줄 수 있으며, 회로동작의 고속화를 위하여 소자길이도 크게 해줄 수 있으며, 바이어스전압을 크게 해줄 수가 있다. 따라서 제5도에 도시된 바와 같이 종래의 예에서 문제로 되어 있던 지연시간(T3,T4,T5,T3',T4',T5')이 제1도의 실시예에서는, 제2도에 도시된 바와 같이 무시되어질 정도로 매우 작아지게 되며 그에 따라 출력단자(3)의 전압이 3볼트보다 낮아지지 않게 됨으로써 출력단자(3)에 접속되어 있는 반도체메모리에 치명적인 피해를 줄 염려가 없게 된다.
또, 기간(T8')에서는 제3MOSFET(32)가 OFF로 되기 때문에 전압비교부(10)나 비동작상태로 되어 전압비교동작을 행하지 않게 되지만, 제4MOSFET(31)가 ON 되기 때문에 전압비교부(10)의 출력이 안정하게되고. 그로 인해 로우레벨을 안정적으로 출력시켜주게 되며, 제3MOSFET(32)가 OFF 상태로 되어 있기때문에 전압비교부(10)에서의 전류소비가 무시할 정도까지 낮아지게 된다.
한편, 스위치(20)가 OFF로부터 ON으로 되면, 제1전원입력단자(1)의 전위가 0볼트에서 5볼트로 급격히상승하여 제4MOSFET(31)는 OFF, 제3MOSFET(32)는 ON으로 되어 전압비교부(10)가 전압비교동작을 행하게 되는데, 이때 스위치 (20)가 OFF에서 ON으로 되면 출력단자(3)가 3볼트에서 5볼트로 되기는 하나,이는 제IMOSFET(7)에 존재하는 기생다이오드(DP)에 순방향전류가 흐르기 때문이며, 제IMOSFET(7)의게이트에 "0"입력이 주어지기 때문은 아니다. 따라서, 스위치 (20)가 OFF로부터 ON으로 변환될 때에는 전압비교부(10)가 비동작상태로 있게 되는바, 본 실시예에서는, 스위치 (20)가 ON으로부터 OFF로 변환할 때만 전압비교부(10)를 동작상태로 해주게 된다.
제1도의 실시예에서는 기준전위를 0볼트로 놓고 2종류의 플러스전압(3볼트와 5볼트)을 절환시키는 경우를 예로 들었지만, 기준전위를 0볼트로 놓고 2종류의 마이너스전압, 예를 들면 마이너스 3볼트와 마이너스5볼트를 절환시키는 경우에도 실시될 수가 있다.
제4도는 그 일실시예를 도면으로 나타낸 것으로, 제4도의 회로동작은 제1도와 마찬가지이므로 여기에서는 설명을 생략한다.
또한, 전압비교부(10)의 구성도 실시예에 한정되지 않고, 제3 및 제4MOSFET(32,31)부분을 제외한 부분이 경우에 따라 변형될 수 있다.
상기와 같은 구성 및 작용에 의해 본 발명은, 외부전원에 의해 전원을 공급받은 회로부분의 소비전류를 크게 해줄 수 있기 때문에 회로를 고속으로 동작시켜 주기 위해 소자길이를 크게 설정해 주는 반면에 내부전원을 사용할 경우에는 전압비교부(10)를 비동작상태로 하여 소비전류를 매우 작게 해줌으로써 내부전원의 수명을 연장시켜줄 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 반도체집적회로로 되어 있는 전자장치의 전원절환회로에 있어서, 소오스가 제1전원입력단자(1)에 접속되고 드레인 및 기판이 전원출력단자(18)에 접속된 제IMOSFET(7)와, 소스가 제2전원입력단자(2)에 접속되고 드레인 및 기판이 전원출력단자(3)에 접속된 제2MOSFET(8), 제1전원입력단자(1)와 접지전위사이에 접속된 저항(9), 제1전원입력단자(1)와 제2전원입력단자(2)의 전위를 비교해서 그것에 따라 출력값을 결정하는 전압비교부(10) 및, 상기 제1전원입력단자(1)와 접지단자의 전위차가 상기 제2전원입력단자(2)와 접지단자의 전위차보다 큰 경우에는 상기 제1MOSFET(7)를 도통상태로 해주고, 그 반대의 경우에는 제2MOSFET(8)를 도통상태로 해주기 위해 상기 전압비교부(10)의 출력값에 따라 게이트신호를 발생시키는 신호발생부(11, 12)로 이루어지면서, 상기 전압비교부(10)는 상기 제1전원입력단자(1)의 전위가 접지전위로 될 경우에 상기 전압비교부(10)에 있어서의 정상전류를 저지시켜주기 위한 제3MOSFET(32)와, 상기 제1전원입력단자(1)의 전위가 접지전위로 될 경우에 상기 전압비교부(10)의 출력을 안정화시켜 주는 제4MOSFET(31)로 구성된 것을 특징으로 하는 전원절환회로.
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