KR920019081A - Mosfet 스위치 매트릭스 - Google Patents

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KR920019081A KR1019920003282A KR920003282A KR920019081A KR 920019081 A KR920019081 A KR 920019081A KR 1019920003282 A KR1019920003282 A KR 1019920003282A KR 920003282 A KR920003282 A KR 920003282A KR 920019081 A KR920019081 A KR 920019081A
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Abstract

내용 없음

Description

MOSFET 스위치 매트릭스
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명에 따른 MOSFET 스위치 매트릭스의 개략적 블록도.
제2도는 제1도의 각 스위치 모듈의 회로도.
제3도는 제어기의 일부 및 스위치 모듈의 상세도.

Claims (42)

  1. 출력 펄스를 제공하도록 고전압, 고전류 전압을 출력장치에 연결하는 스위치 매트릭스의 스위치 모듈에 있어서, 스위칭 펄스에 응답하여 턴온되고, 온되었을때 상기 출력장치의 양단에 전압이 발생되게 하고 상기 모듈에 전류가 발생되게 하는 트랜지스터 스위치와, 상기 스위치에 병렬로 접속된 저항을 포함하고, 각 트랜지스터 스위치가 오프되었을때 각 모듈의 상기 저항이 직렬 접속된 각 모듈의 양단에서 거의 일정하게 상기 매트릭스의양단에 전압을 분배하고 각 모듈내의 상기 트랜지스터가 온되었을 때 그 트랜지스터가 병렬 접속된 각 모듈을 통하여 거의 일정하게 상기 매트릭스를 통하여 전류를 분배하도록 상기 매트릭스 내의 다른 모듈과 직렬 및 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트랜지스터 스위치는 게이트, 소오스 및 드레인을 구비한 FET를 포함하고, 상기 스위칭 펄스는 게이트에 인가되며, 상기 저항은 상기 드레인과 상기 소오스 사이에 접속된 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 FET는 n-채널 장치인 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 n-채널 장치는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  5. 제2항에 있어서, 상기 스위치펄스는 양극 게이트 전위에서 상기 FET를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 저항과 병렬로 접속된 제너 다이오드를 추가로 포함하고, 상기 제어 다이오드는 상기 스위치가 턴오프될때 상기 스위치 양단에 발생된 전압 변화가 상기 제너다이오드 브레익 다운 전압에 클램프 되도록 역바이어스 브레익 다운 모드로 배열되는 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제너 다이오드에 직렬로 접속되고 상기 제너 다이오드의 유효 접합 용량을 최소화하도록 배열된 제2다이오드를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2다이오드는 애노드가 상기 스위치에 접속되고 캐소드가 상기 제너 다이오드에 접속되며, 상기 제너다이오드는 애노드가 상기 스위치에 접속되고 캐소드가 상기 제2다이오드에 접속된 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  9. 제2항에 있어서, 상기 스위치가 턴오프될때 상기 스위치 양단에 발생된 전압 변화가 제너다이오드 브레익 다운 전압에 클램프 되도록 역바이어스 브레익 다운 모드로 배열되게 상기 드레인과 상기 소오스 사이에 접속된 제너다이오드를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제너 다이오드는 애노드가 상기 소오스에 접속되고 캐소드가 상기 드레인에 접속된 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제너 다이오드와 직렬로 접속되고 상기 제너다이오드의 유효 접합 용량을 최소화하도록 배열된 제2다이오드를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2다이오드는 애노드가 상기 게이트에 접속되고 캐소드가 상기 제너 다이오드에 접속된 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  13. 제2항에 있어서, 상기 게이트와 직렬로 접속되고 상기 스위칭 펄스가 인가되어지는 제1게이트 저항과, 상기 게이트와 상기 소오스 사이에 접속된 제2게이트 저항을 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 스위치 모듈.
  14. 소신호 입력 펄스에 응답하여 고전류 고전압 출력 펄스를 발생하는 반도체 스위치 매트릭스에 있어서, 소신호 입력, 대신호 입력 및 출력을 각각 구비하는 복수의 반도체 스위치 모듈을 포함하는데, 상기 모듈들은 각 행의 모듈들이 병렬로 접속되고 각 열의 모듈들이 직렬로 접속되도록 행과 열로서 배열되며, 상기 입력 펄스가 인가되는 입력을 구비한 제어기를 포함하는데, 상기 제어기는 상기 입력 펄스에 응하여 상기 각 모듈의 소신호 입력에 인가하기 위한 스위칭 펄스를 발생하고, 상기 각 모듈은 상기 스위칭 펄스에 응하여 상기 대신호 입력과 상기 출력 사이에서 도통되어 상기 매트릭스가 제1행에서 병렬 접속된 상기 각 모듈의 대신호 입력과 최종행에서 병렬 접속된 상기 각 모듈의 출력사이에서 도통되게 함으로써 상기 출력 펄스를 발생하며, 상기 모듈은, 상기 매트릭스가 비도통일때 그 매트릭스 양단의 전압이 직렬 접속된 모듈의 양단에 거의 동일하게 분배되고 상기 매트릭스가 도통일때 그 매트릭스를 통한 전류가 병렬 접속된 모듈을 통하여 거의 동일하게 분배되어지도록, 전기적으로 균형을 이룬 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어기는 공통행에 있는 상기 모듈의 상기 소신호 입력에 인가하기 위한 스위칭 펄스를 발생하는데, 상기 각행의 각 모듈에 대하여 별도의 스위칭 펄스를 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제어기는, 하나의 일차 권선과 복수의 이차 권선을 구비한 트랜스 포머를 포함하는데, 상기 각 이차 권선은 각각의 행에 관련되고 상기 입력펄스가 상기 일차 권선에 인가됨과 아울러 상기 각각의 이차 권선에 결합되며, 복수의 구동기를 포함하는데, 각 구동기는 상기 각각의 이차 권선과 상기 각 행에 있는 모듈의 소신호 입력 사이에서 상호 접속되어 각행에 대한 스위칭 펄스를 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 각 구동기는 제1트랜지스터 스위치와 제2트랜지스터 스위치를 포함하고, 상기 제1트랜지스터 스위치 및 제2트랜지스터 스위치는 제1전위와 제2전위 사이에서 직렬로 상호 접속되고 상기 입력 펄스가 없을 때 상기 제1트랜지스터와 상기 제2트랜지스터 사이의 공통 노드에 상기 제1전위를 연결하도록 상기 제1트랜지스터를 온시키고 상기 제2트랜지스터를 오프시키게끔, 그리고 상기 입력 펄스가 있을 때 그 입력 펄스에 응하여 상기 노드에 상기 제2전위를 연결하도록 상기 제1트랜지스터를 오프시키고 상기 제2트랜지스터를 온시키게끔 토템폴 바이어스 되는 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1트랜지스터가 n-채널 FET이고 상기 제2트랜지스터가 p-채널 FET이며, 각 FET는 게이트, 소오스 및 드레인을 구비하는데, 각 FET의 상기 드레인은 상기 노드에 접속되고 각 FET의 상기 게이트는 상기 이차 권선중 하나로 부터 상기 입력 펄스를 수신하며, 상기 제1트랜지스터의 소오스는 상기 제1전위에 연결되고 상기 제2트랜지스터의 소오스는 상기 제2전위에 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2구동기는, 상기 이차 권선들중 하나와 상기 제1트랜지스터의 게이트 사이에 접속된 제1인버터 증폭기와, 상기 이차 권선들중 하나와 상기 제2트랜지스터의 게이트 사이에 접속된 제2인버터 증폭기를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1전위는 접지전위이고, 상기 제2전위는 양극 바이어스 전위이며, 상기 입력 펄스는 양극 전위 펄스인 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  21. 제16항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 각 행에서 각각의 구동기와 상기 모듈의 제어입력 사이에서 직렬 접속된 다이오드와, 상기 다이오드와 병렬로 접속되며, 상기 출력 펄스의 상승 시간에 따라 선택된 저항값을 갖는 저항을 추가로 포함하며, 상기 다이오드는 상기 스위칭 펄스가 제거될때 순방향으로 바이어스되어 상기 출력 펄스의 하강시간을 최소화 하는 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  22. 제14항에 있어서, 상기 각 모듈은 상기 스위칭 펄스에 응답하여 턴온되는 트랜지스터 스위치를 포함하는데, 상기 스위치는 오프상태일때 상기 모듈의 양단에 전압을 발생시키고 온상태일 때 상기 모듈에 전류를 발생하며, 상기 전압과 전류 각각은 상기 대신호 입력과 출력 사이에 있고, 상기 스위치에 병렬로 결합된 저항을 포함하는데, 상기 제너다이오드는 상기 트랜지스터 스위치가 오프일 때 상기 직렬 결합된 각 모듈의 양단에서 거의 동일하게 상기 매트릭스의 양단에 전압을 분배하고 상기 트랜지스터 스위치가 온일때 상기 병렬 결합된 각 모듈을 통하여 거의 동일하게 상기 매트릭스를 통하는 전류를 분배하는 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  23. 제22항에 있어서, 상기 트랜지스터 스위치는 게이트, 출력을 형성하는 소오스 및 상기 대신호 입력을 형성하는 드레인을 구비한 FET를 포함하고, 상기 스위칭 펄스는 상기 게이트에 인가되며, 상기 저항은 상기 드레인과 상기 소오스 사이에 접속된 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  24. 제23항에 있어서, 상기 FET는 n-채널 장치인 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  25. 제24항에 있어서, 상기 n-채널 장치는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  26. 제23항에 있어서, 상기 스위칭펄스는 양극 게이트 전위에서 상기 FET를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  27. 제22항에 있어서, 상기 각 모듈이 상기 저항과 병렬로 접속된 제너 다이오드를 추가로 포함하고, 상기 제너다이오드는 상기 스위치가 턴오프될때 상기 스위치 양단에 발생된 전압 변화가 상기 제너 다이오드 브레익 다운 전압에 클램프되도록 역바이어스 브레익 다운 모드로 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  28. 제27항에 있어서, 상기 각 모듈이, 상기 제너 다이오드에 직렬로 접속되고 상기 제너 다이오드의 유효 접합 용량을 최소화하도록 배열된 제2다이오드를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제2다이오드는 애노드가 상기 스위치에 접속되고 캐소드가 상기 제너 다이오드에 접속되며, 상기 제너다이오드는 애소드가 상기 스위치에 접속되고 캐소드가 상기 제2다이오드에 접속된 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  30. 제23항에 있어서, 상기 각 모듈이, 상기 스위치가 턴오프될때 상기 스위치 양단에 발생된 전압 변화가 제너 다이오드 브레익 다운 전압에 클램프 되도록 역바이어스 브레익 다운 모드로 배열되게 상기 드레인과 상기 소오스 사이에 접속된 제너다이오드를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  31. 제30항에 있어서, 상기 제너 다이오드는 애노드가 상기 소오스에 접속되고 캐소드가 상기 드레인에 접속된 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  32. 제30항에 있어서, 상기 각 모듈이, 상기 제너 다이오드와 직렬로 접속되고 상기 제너 다이오드의 유효 접합 용량을 최소화 하도록 배열된 제2다이오드를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  33. 제32항에 있어서, 상기 제2다이오는 애노드가 상기 게이트에 접속되고 캐소드가 상기 제너 다이오드에 접속된 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 모듈.
  34. 제23항에 있어서, 상기 각 모듈이, 상기 게이트와 직렬로 접속되고 상기 스위칭 펄스가 인가되어지는 제1게이트 저항과, 상기 게이트와 상기 소오스 사이에 접속된 제2게이트 저항을 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 스위치 매트릭스.
  35. 고 출력 스위칭 시스템에 있어서, 고 전력 전원과, 복수의 스위치 모듈과 제어기를 구비한 반도체 스위치 매트릭스를 포함하는데, 상기 각 모듈은 소신호 입력, 대신호 입력 및 출력을 구비하고, 상기 모듈들은 각 행에 있는 모듈들이 병렬 접속되고 각 열에 있는 모듈들이 직렬 접속되도록 행과 열로 배열되며, 상기 제어기는 상기 소신호 입력이 인가되는 입력과 복수의 출력을 구비하고, 상기 제어기는 상기 입력 펄스에 응하여 상기 출력의 각각에서 스위칭 펄스를 발생하고, 상기 복수의 출력 각각은 상기 각 출력에서의 스위칭 펄스가 상기 각 행에 있는 모듈들의 소신호 입력에 인가되도록 상기 각 행에 연결되며, 상기 각 모듈은 상기 매트릭스가 제1행에 병렬로 접속된 상기 각 모듈의 대신호 입력과 최종행에 병렬로 접속된 상기 각 모듈의 출력사이에서 도통되도록 상기 스위칭 펄스에 응하여 상기 대신호 입력과 상기 출력사이에서 도통으로 되며, 상기 소오스 및 상기 매트릭스와 직렬로 접속된 출력장치를 포함하는데, 상기 매트릭스는 상기 각 모듈에 인가된 스위칭 펄스에 응답하여 도통으로 됨으로써 상기 소오스가 고출력 펄스를 상기 출력 장치에 인가하게 하며, 상기 모듈은 상기 매트릭스가 비도통일때 상기 매트릭스 양단의 전압이 직렬 결합된 모듈의 양단에 거의 동일하게 분배되고 상기 매트릭스가 도통일때 상기 매트릭스를 통한 전류가 병렬 결합된 모듈을 통하여 거의 동일하게 분배되도록 전기적으로 균형을 이룬 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 각 모듈은, 게이트와 소오스 및 드레인을 구비한 MOSFET를 포함하는데, 상기 게이트는 상기 소신호 입력과 전기적으로 연결되고, 상기 드레인은 대신호 입력을 형성하며, 상기 소오스는 상기 출력을 형성하고, 상기 소오스와 드레인 사이에 접속된 저항을 포함하는데, 상기 각 모듈의 상기 저항은 상기 MOSFET가 오프일때 직렬 결합된 각 모듈을 통하여 거의 동일한 전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 각 모듈이, 상기 스위치가 턴오프될때 상기 스위치 양단에 발생된 전압 변화가 제너 다이오드 브레익 다운 전압에 클램프 역바이어스 브레익 다운 모드로 배열되게 상기 MOSFET의 상기 드레인과 상기 소오스 사이에 접속된 제너다이오드를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 상기 각 모듈이, 상기 제너 다이오드와 직렬로 접속되고 상기 제너 다이오드의 유효 접합 용량을 최소화 하도록 배열된 제3다오드를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  39. 제36항에 있어서, 상기 제너 다이오드는 애노드가 상기 소오스에 접속되고 캐소드가 상기 제2다이오드에 접속되며, 상기 제2다이오드는 애노드가 상기 드레인에 접속되고 캐소드가 상기 제너다이오드에 접속된 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  40. 제35항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 매트릭스 스위치와 직렬로 접속된 제1전류 감지 저항을 포함하는데, 상기 스위치를 통한 상기 전류는 상기 감지저항 양단에서 제2전압을 발생하고, 제1기준전압 및 제2기준전압 각각이 인가되는 비교기를 포함하는데, 이 비교기는 상기 제2전압이 상기 제1기준 전압을 초과할 때에 제3전압을 발생하고, 상기 입력 펄스 및 상기 제3전압 각각이 인가되는 제1게이트를 포함하는데, 상기 게이트는 상기 제3전압이 없을때 상기 제어기의 입력으로 상기 입력 펄스를 통과시키고 상기 제3전압이 있을때는 상기 제어기의 입력에 상기 입력 펄스가 인가되는 것을 차단하여 상기 매트릭스를 통하여 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 출력 장치는, 상기 스위치 매트릭스에 직렬 접속된 일차 권선과 이차 권선을 구비한 트랜스 포머와, 상기 이차 권선에 병렬 접속된 부하를 포함한 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 이차 권선에 직렬 접속딘 제2전류 감지 저항을 추가로 포함하는데, 상기 이차 권선을 통한 전류가 상기 제2저항 양단에 제4전압을 발생하고, 제2기준 전압 및 상기 제4전압 각각이 인가되는 제2비교기를 추가로 포함하는데, 상기 제2비교기는 상기 제4전압이 상기 제2기준 전압을 초과할 때 제5전압을 발생하며, 상기 제3전압 및 상기 제5전압 각각이 인가되는 OR게이트를 추가로 포함하는데, 상기 OR게이트가 상기 제3전압, 및 제5전압이 모두 없을때 상기 입력펄스를 통과시키고, 상기 제3전압 및 상기 제5전압 중 어느 하나가 존재할 때 상기 입력 펄스를 차단시킴으로써 상기 이차 권선에 과도한 전류가 흐르는 것을 추가로 금지시키는 것을 특징으로 하는 고출력 스위칭 시스템.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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