KR930003176B1 - 접지해제 보호회로를 갖는 전자 회로장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명의 실시예에 따른 보호 회로 및 검출 회로등을 채용한 하이사이드 스위치 방식의 제어에 의한 전자 회로의 구성을 도시한 블럭도.
제2도는 제1도의 전자 회로의 구성을 도시한 회로도.
제3a도 내지 제3d도는 제2도의 전자 회로의 출력 단자로 부터의 출력 파형을 도시한 파형도.
제4도는 종래의 로우사이드 스위치 방식의 제어에 의한 전자 회로의 구성을 도시한 블럭도.
제5도는 종래의 하이사이드 스위치 방식의 제어에 의한 전자 회로의 구성을 도시한 블럭도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
17 : 출력 드라이버 회로 18 : 출력 스위칭 회로 소자
19 : 출력 단자 20 : 외부 전원
22 : 출력 접지간 회로 23 : 접지 단자
24 ; 저전압 보호 회로 25 : 접지 단자 해제 기억 회로
26 : 접지 단자 해제 검출 회로 27 : 외부 부하
본 발명은, 예를 들어 차량 적재용[이하, 차재용(車載用)이라 칭함] 교류 레귤레이터(regulator)등에 이용되는 전자 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하면 상기 전자 회로의 접지 단자가 제거된 때에 접지 전위 변화로 부터 상기 전자 회로를 보호하는 것에 관한 것이다.
일반적인 차재용 교류 레귤레이터에 이용되는 전자 회로는, 이의 회로 구성내에 있는 출력 스위칭 소자가 접지되는 로우사이드 스위치 방식의 제어에 의한 다수의 회로 구성이 채용되어 왔다.
제4도에는 로우사이드 스위치 방식의 제어에 의한 전자 회로가 도시되어 있다. 다시 말하면, 외부 회로(A)로 부터의 신호를 입력하는 입력 단자(1)이 출력 드라이버(driver) 회로(2)에 접속되고, 이 출력 드라이버 회로(2)가 출력 스위칭 소자(3)에 접속된다. 그래서, 이 출력 스위칭 소자(3)이 제어 회로의 출력 단자(4)에 접속된다.
그래서, 상기 출력 드라이버 회로(2)는 전원 단자(5)를 통해서 외부 전원(6a)에 접속된다. 더욱이, 상기 출력 드라이버 회로(2)와 상기 출력 스위칭 소자(3)이 접지 단자(7)에 각각 접지된다.
또한, 상기 출력 단자(4)에는 외부 부하(8a)의 한 단자가 접속되고, 이 부하(8a)의 다른 단자는 상기 외부 전원(6a)에 접속된다. 그러므로, 상기 제어 회로는 상기 출력 드라이버 회로(2)로 부터의 구동 신호가 상기 출력 스위칭 소자(3)을 구동시키고, 이 출력 스위칭 소자(3)에 접속되는 상기 출력 단자(4)로 부터 출력된다.
제5도에는 출력 스위칭 소자를 외부 전원에 접속시키고, 외부 부하를 접지된 하이사이드 스위치 방식의 제어에 의한 전자회로의 구성이 도시되어 있다.
다시 말씀드리면, 제4도에 도시된 바와 같이, 외부 회로(A)로 부터의 신호를 입력하는 입력 단자(9)가 출력 드라이버 회로(10)에 접속되고, 이 출력 드라이버 회로(10)이 출력 스위칭 소자(11)에 접속된다. 그래서, 이 출력 스위칭 소자(11)이 제어 회로의 출력 단자(12)에 접속된다. 그래서, 상기 출력 드라이버 회로(10)과 출력 스위칭 소자(11)이 전원 단자(13)을 통해서 외부 전원(6b)에 접속되고, 상기 출력 드라이버 회로(10)은 접지 단자(14)에 접지된다. 또한, 상기 출력 단자(12)에는 외부 부하(8b)의 한 단자가 접속되고, 이 부히(8b)의 다른 단자는 접지된다.
이 하이사이드 스위치 방식에 의한 제어 회로는 상술한 로우사이드 스위치 방식에 의한 제어 회로에 비해서 외부 부하가 접지되어 있기 때문에, 실시할 때에 외부 부하의 교환등이 용이하게 행해지므로 취급면에서 이점이 있다. 이러한 이점에 의해서, 전자 회로의 실시는 상기 로우사이드 스위치 방식에서 하이사이드 스위치 방식의 제어에 의한 전자 회로로 교체되고 있다. 그렇지만, 상술한 제4도의 하이스위치 방식의 제어에 의한 전자 회로에는 접지 단자(14)가 접지로 부터 해제된 때에 제어상의 안전등을 고려하지 않았다.
결국, 상기 접지 단자(14)가 접지로 부터 해제된 경우에 외부 전원(6b)의 인가 전압이 상기 접지 단자(14)에 제어 회로를 구성하는 회로등으로 부터 회입하여, 상기 접지 단자(14)의 전위를 상승시킨다. 이 전위의 상승에 의해서 상기 접지 단자(14)를 기준 전위로 하는 상기 외부 전원(6b)로 부터의 인가 전압치가 외관상으로는 전압 강하하게 된다.
따라서, 상기 출력 스위칭 소자(11)은 기준 전압이 변동되어 있는 상태중에 입력 신호가 입력될지라도, 상기 외부 전원(6b)로 부터 상기 인가 전압의 공급을 수신하여, 출력 단자(12)를 통해서 외부 부하(8b)에 인가된다. 이 제어 회로의 출력 제어가 불안정한 상태이므로, 출력은 정지하지 않고, 출력 제어 불능일 가능성이 높아진다. 그래서, 본 발명의 목적은 하이사이드 스위치 방식에 제어에 의한 전자 회로를 채용함에 있어서, 상기 전자 회로의 접지 단자가 접지로부터 해제된 경우에도 출력을 제어하는 보호 수단을 갖고 있는 전자 회로를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 종래 기술이 갖고 있는 과제를 해결하기 위해서 외부 전원에 접속될 전원 단자, 외부 접지 전위점에 접속될 접지 단자, 외부 회로로 부터의 입력 신호가 입력되는 입력 단자, 한 단자가 접지된 외부 부하의 다른 단자에 접속될 출력 단자, 상기 전원 단자와 상기 접지 단자사이에 접속되고, 상기 입력된 입력신호에 따라서 구동되며, 출력되는 전자 회로, 상기 접지 단자가 상기 외부 접지 전위점으로 부터 해제되는 것을 상기 접지 단자의 전위 변화로부터 검출하는 접지 단자 해제 검출수단, 및 상기 접지 단자 해제 검출수단으로 부터의 검출 신호가 입력되는 것으로서, 상기 전자 회로로의 입력 신호의 차단 및 이 전자 회로의 구동을 정지 시킴으로써 회로 소자를 보호하는 보호 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 회로를 이용한다.
더욱이, 상술한 보호 회로는 상기 접지 단자 해제 검출 회로로 부터의 제1검출 신호의 입력에 따라 상기 출력 스위칭 소자의 구동을 정지시킴과 동시에 제2검출 신호를 출력시키는 저전압 보호 회로, 및 상기 입력 단자와 상기 출력 드라이버 회로사이에 삽입되고, 상기 접지 단자 해제 검출 수단으로 부터의 제1검출 신호 및 상기 저전압 보호 회로로 부터의 제2검출 신호가 공급될 때, 상기 입력 신호를 차단하는 것에 의해 상기 출력 드라이버 회로의 구동 전압 출력을 정지시키는 입력 차단 회로로 구성되고, 이 보호 회로를 갖고 있는 전자 회로를 이용한다.
상술한 바와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 보호 회로를 갖고 있는 하이사이드 스위치 방식의 제어에 의한 전자 회로는 접지 단자가 접지로 부터 해제된 경우에도, 출력 제어를 안전한 상태로 유지할 때, 상기 전자 회로의 회로 소자를 안전하게 보호하게 된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명하겠다.
제1도는 본 발명의 실시예에 관련된 보호 수단인 보호 회로, 및 검출 회로등을 채용한 하이사이드 스위치(부하 접지) 방식의 제어에 의한 전자 회로의 구성을 도시한 블럭도이다.
다시 말씀드리면, 외부 회로의 출력 단자(A)가 입력 단자(15)를 통해서 입력 차단 회로(16)에 접속된다. 이 입력 차단 회로(16)이 출력 드라이버 회로(17)에 접속되고, 또한 상기 출력 드라이버 회로(17)에 접속되고, 또한 상기 출력 드라이버 회로(17)이 출력 스위칭 소자(18)에 접속된다.
그래서, 상기 출력 드라이버 회로(17) 및 출력 스위칭 회로 소자(18)은 외부 전원(20)이 접속된 전원 단자(21)에 각각 접속된다. 또한, 이 출력 스위칭 소자(18)이 전자 회로의 출력 단자(19)에 접속된다. 그래서, 상기 출력 스위칭 소자(18)은 출력 접지간(間) 회로(22)를 통해서 외부 접지된 접지 단자(23)에 접속된다. 또한, 상기 출력 드라이버 회로(17)에 보호 회로인 저전압 보호 회로(24)와 접지 단자 해제 기억 회로(25)가 각각 접속되고, 상기 접지 단자 해제 기억 회로(25)와 접지 단자 해제 검출 회로(26)이 접속된다. 더욱이, 상기 출력 단자(19)에는 다른 단자가 접지된 외부 부하(27)의 한 단자가 접속된다.
이와 같은 구성을 갖는 제어 회로는 외부 회로의 출력 단자(A)로 부터의 입력 신호가, 상기 입력 차단 회로(16)을 통해서 상기 출력 드라이버 회로(17)에 입력되고, 이 출력 드라이버 회로(17)로 부터의 구동 신호에 의해서 상기 출력 스위칭 소자(18)이 구동되고, 상기 외부 부하(27)로 출력된다.
그렇지만, 상기 접지 단자(23)이 접지로 부터 해제된 경우에, 외부 전원(20)의 인가 전압이 상기 접지 단자(23)에 제어 회로를 구성하는 회로 등으로 부터 회입되어, 상기 접지 단자(23)에 전위를 상승시킨다. 이 전위의 상승에 의해서 상기 접지 단자(23)을 기준 전위로 한 상기 외부 전원(20)으로의 인가 전압치가 외관상으로는 전압 강하된다. 이 전압 강하가 발생된 경우에, 상기 저전압 보호 회로(24)가 동작하고, 상기 출력 드라이버 회로(17)로 부터의 구동 신호를 상기 접지 단자(23)과 동일한 전위로 되어 상기 출력 스위칭소자(18)이 구동되지 않게 된다.
또한, 상기 접지 단자(23)이 외부 접지로 부터 해제된 경우에, 상기 접지 단자 해제 검출 회로(26)은 상기 접지 단자(23)으로 부터 상기 출력 접지간 회로(22)를 통해서 상기 출력 단자(19)측으로 흐르는 전류에 의해서 발생되는 전압차에 의해 동작하고, 상기 접지 단자 해제 기억 회로(25)에 접지 단자 해제 신호를 반송한다.
이러한 상기 접지 단자 해제 기억 회로(25)는 상기 접지 단자 해제 신호와 상기 저전압 보호 회로(24)로부터 출력되는 보호 동작 신호에 의해 상기 입력 차단 회로(16)에 입력 차단 신호를 반송한다. 상기 입력 차단 회로(16)은 입력 차단 신호를 입력되게 함으로써 외부 회로로 부터의 입력 신호를 차단하고, 상기 출력 드라이버 회로(17)이 구동되지 않게 된다.
이와 같이 접지 단자가 접지로 부터 해제된 경우에도, 상기 출력 드라이버 회로(17)과 상기 출력 스위칭소자(18)이 구동되지 않으므로써 출력 제어가 안전한 상태로 되어, 상기 제어 회로를 보호하게 된다. 이 출력 드라이버 회로(17)에는 챠지 펌프(charge pump)회로를 채용하는 회로 구성을 상정하였지만, 상기 스위칭 소자(18)를 구동시키면 양호하다.
그 다음에, 각각의 블럭에 회로 소자를 이용한 제2도를 참조하여 실시예에 대하여 상세하게 설명하겠다. 이때, 상기 출력 스위칭 회로 소자(18)은 MOSFET 출력 트랜지스터(Tr1)로 구성되는데, 드레인이 상기 전원 단자(21)에 접속되고, 소오스가 상기 출력 단자(19) 및 상기 정류 회로 소자(22)인 다이오드(28)에 접속되며, 게이트가 상기 출력 드라이버 회로(17)에 각각 접속된다.
또한, 상기 출력 단자(19)에는 상기 외부 부하(27)로서 코일(29)가 접속된다. 그래서, 상기 저전압 보호 회로(24)에 있어서, 트랜지스터(Tr2)는 콜렉터가 상기 전원 단자(21)에 접속되고, 에미터가 접속점(B)를 개재하여 상기 출력 드라이버 회로(17)에 접속되며, 베이스가 애노드를 접속시키는 제너(Zener) 다이오드(30)의 캐소드에 각각 접속된다. 더욱이, 상기 트랜지스터(Tr2)의 콜렉터와 베이스에 저항(R1)의 양쪽 단자가 접속되고, 이것에 의해서 내부 전원이 구성된다.
또한, 상기 접속점(C)는 접속점(C) 및 저항(R2)를 개재하여 소오스가 접지된 트랜지스터(Tr3)의 드레인에 접속된다. 그래서, 상기 접속점(C)에 저항(R3)의 한 단자가 접속되고, 상기 저항(R3)의 다른 단자, 저항(R4)의 한 단자, 및 저항(R5)의 한 단자가 접속점(D)에 각각 접속된다. 또한, 상기 저항(R4)의 다른 단자는 접지되어 있고, 상기 저항(R5)의 다른 단자는 트랜지스터(Tr4)의 드레인에 접속된다. 이 트랜지스터(Tr4)이 소오스는 접지되고, 게이트는 상기 트랜지스터(Tr3)의 게이트와 공통 접속(접속점 E)되어, 이 트랜지스터(Tr3 및 Tr4)들을 미러(mirror) 회로 구성으로 되어 있다.
또한, 상기 전원 단자(21)에 한 단자가 접속된 저항(R6)의 다른 단자는 트랜지스터(Tr5)의 드레인에 접속된다. 이 트랜지스터(Tr5)는 소오스가 접속되고, 게이트가 상기 접속점(D)에 접속된다. 이 트랜지스터(Tr5)의 드레인는 접속점(E)에 접속됨과 동시에 트랜지스터(Tr6)의 게이트에 각각 접속된다.
이 트랜지스터(Tr6)의 드레인은 상기 출력 드라이버 회로(17)의 출력 단자에 접속되고, 소오스는 접지된다. 상술한 바와 같은 회로 및 소자등으로 부터 저전압 보호 회로(24)가 구성된다. 또한, 상기 접지 단자 해제 검출 회로(26)에 있어서, 베이스 접지의 npn 트랜지스터(Tr7)로 구성된다. 이 트랜지스터(Tr7)의 콜렉터는 저항(R7)을 통해서 상기 접속점(C)에 접속되고, 또한 에미터는 상기 다이오드(28)의 캐소드에 접속되며, 베이스가 접지된다.
또한, 상기 입력 단자(15)와 상기 출력 드라이버 회로(17)의 입력 단자사이에 상기 입력 단자(15)로 부터의 입력 신호를 차단하는 차단 회로(16)인 인버터 회로 소자(31)과 NOR 회로(32)가 직렬 삽입된다. 이 NOR 회로(32)의 다른쪽의 입력 단자에는 상기 접지 단자 해제 기억 회로(25)의 출력 단자가 접속된다.
이 접지 단자 해제 기억 회로(25)는 3개의 NOR 회로(33, 34 및 35)를 이용하여 래치(latch)회로 구성으로 되어 있다. 이 래치 회로의 입력 단자는 상기 트랜지스터(Tr3)의 드레인과 상기 트랜지스터(Tr7)의 콜랙터에 각각 접속되고, 이 출력 단자는 상기 NOR 회로(32)의 한쪽 입력 단자에 접속된다.
상술한 구성의 제어 회로 동작은 접지 단자(23)이 접지로 부터 해제된 경우에, 외부 전원(20)의 인가 전압이 상기 접지 단자(23)에 제어 회로를 구성하는 회로등에서 회입되어 상기 접지 단자(23)의 전위를 상승시킨다. 이와 같이 상기 접지 단자(23)의 전위는 출력 단자(19)의 전압과 다이오드(28)의 순방향으로 발생하는 전압이 합해져서, 외부 전원(20)의 인가 전압 정도까지 상기 접지 단자(23)의 전위를 상승시킨다. 이 상기 전위가 상승할 때, 상기 다이오드(28)에 의해서 발생하는 전위차가 상기 트랜지스터(Tr7)을 온(on)시키고, 이 트랜지스터(Tr7)의 콜렉터의 전위를 강하시킨다.
또한, 상기 전위 상승에 의해서 외관상 상기 외부 전원(20)으로 부터의 인가 전압이 강하되고, 상기 저전압 보호 회로(24)가 동작한다. 이러한 동작은 상기 인가 전압의 외관상 강하에 의해 내부 전원의 출력 전압도 강하시키고, 이 출력 전압에 의해서 동작하는 상기 트랜지스터(Tr5)를 오프(off)시키므로, 상기 트랜지스터(Tr6)을 온(on)시킨다. 상기 트랜지스터(Tr6)의 온에 의해서, 상기 출력 스위칭 회로 소자(18)의 게이트 전압이 강하되고, 상기 트랜지스터(Tr1)은 오프된다.
그래서, 이 때에 상기 접지 단자 해제 기억 회로(25)의 입력 신호에 있어서, NOR 회로(33)에 트랜지스터(Tr7)의 콜렉터에서 입력되는 신호가 하이(H)신호에서 로우(L)신호로 반전되고, 상기 저전압 보호 회로(24)의 트랜지스터(Tr3)의 드레인에 입력되는 신호도 H신호에서 L신호로 함께 반전된다. 그리고, 상기 접지 단자 해제 기억 회로(25)로 부터 NOR 회로(32)에 인가하는 출력 신호가 L신호에서 H신호로 반전된다.
이와 같이 상기 NOR 회로(32)의 한쪽 입력 단자가 H신호로 되기 때문에, 이것의 다른쪽 입력 단자에 외부 입력 단자로 부터의 입력 신호가 입력되어도 이 NOR 회로(32)에서는 이의 입력 신호가 출력되지 않는다. 따라서, 출력 드라이버 회로(17)은 구동되지 않는 상태로 된다.
또한, 본 발명의 실시예의 회로 구성에서는 접지 단자 해제 기억 회로(25)에서 접지 단자 해제를 인식하는 신호를 상기 NOR 회로(32)로 피드백(feedback)하는 구성을 채용하지만, 상기 출력 스위칭 소자(18)을 직접 오프시켜도 된다.
더욱이, 상기 스위칭 소자(18)은 MOSFET를 채용하였지만, 하이사이드 스위치 방식으로 온·오프 동작이 가능한 소자이면 된다. 이와 마찬가지로, 상기 접지 단자 해제 검출 회로(26)이 트랜지스터(Tr7)과 저항(R7)로서 구성되지만, 상기 출력 접지간 회로(22)로 흐르는 전류를 검출할 수 있는 소자이면 된다. 또한, 제어 회로내의 각각의 회로 및 소자의 접지는 공통 접속된다.
또한, 제2도의 제어 회로의 접지 단자가 해제된 상태의 경우에 출력 단자(19)에서 출력되는 출력 파형이 제3a도 내지 제3d도에 도시되어 있다. 이때, 제3a도 내지 제3c도는 제2도에 도시된 저전압 보호 회로(24)만을 구비한 제어 회로[출력 접지간 회로(22), 접지 단자 해제 기억 회로(25) 및 접지 단자 해제 검출 회로(26)을 제외한 회로]의 출력 파형으로 출력 단자(19)에 접속되는 외부 부하(27)의 부하치(리액턴스)를 (a)〈(b)〈(c)의 순서로 크게하여, 파형을 측정하였다.
이러한 파형은 출력 스위칭 소자(18)의 트랜지스터(Tr1)의 게이트에 걸리는 구동 전압이 상기 저전압 보호 회로(24)의 트랜지스터(Tr6)의 온에 의해서 기준 전압[접지 단자(23)의 단자 전압]까지 강하한다. 그러나, 외부 단자(15)로 부터의 단속적인 입력 신호가 출력 드라이버 회로(17)에 입력되기 때문에, 맥류의 구동 전압이 상기 트랜지스터(Tr1)의 게이트에 인가되고, 단속적인 스위칭을 행하며, 출력 단자(19)에 상기 출력 파형으로 나타난 불안정한 출력이 외부 부하(27)에 걸린다. 또한, 제3d도는 제2도에 도시한 실시예의 제어 회로의 출력 단자(19)에서 출력되는 출력 파형도이다.
상술한 저 전압 보호 회로(24)에 가산되어 상기 접지 단자 해제 검출 회로(26)과 상기 접지 단자 해제 기억 회로(25)의 동작에 의해 외부 단자(15)로 부터의 입력 신호가 상기 출력 드라이버 회로(17)에 입력되지 않고, 상기 출력 스위칭 회로 소자(18)이 동작되지 않으며, 이 제어 회로에서는 완전히 출력되지 않은 상태로 된다.
이와 같은 보호 회로 및 검출 회로등을 채용한 하이사이드 스위칭 방식의 제어에 의해 전자 회로의 일련의 동작에 의해서 접지 단자 해제가 인식되고, 상기 출력 스위칭 소자(18)이 부동작 상태로 되며, 출력이 정지되고, 출력 제어 불능 상태로 되는 것이 회피된다. 또한, 본 발명은 이와 같은 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 밖의 다른것도 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 변형 또는 응용이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 보호 수단을 갖는 하이사이드 스위치 방식의 제어에 의한 전자 회로는 외부 접지와 이 제어 회로의 접지 단자가 해제된 경우에, 출력 제어 불능으로 됨이 없는 출력을 정지시킬 수 있고, 상기 제어 회로의 보호와 안전을 도모할 수 있다.
Claims (2)
- 외부 전원에 접속된 전원 단자(21), 외부 접지 전위점에 접속된 접지 단자(25), 외부 회로로 부터의 입력 신호가 입력되는 입력 단자(15), 한 단자가 접지된 외부 부하의 다른 단자에 접속된 출력 단자(19), 상기 입력 단자에 입력된 입력 신호에 따라서 구동되는 전자 회로(17, 18), 상기 접지 단자가 상기 외부 접지 전위점에서 해제된 것을 상기 접지 단자의 전위 변화로서 검출하는 접지 단자 해제 검출 회로(22, 26) 및 상기 접지 단자 해제 검출 회로로 부터의 검출 신호에 응답하여 상기 전자 회로를 보호하는 보호 회로(16, 24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 해제 보호 회로를 갖는 전자 회로 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전자 회로가 상기 입력 단자로 부터의 입력 신호를 수신하는 출력 드라이버 회로(17), 상기 출력 드라이버 회로로 부터의 출력 신호를 수신하는 출력 스위칭 회로로 구성되고, 상기 보호회로가 최소한 상기 전원 단자와 상기 접지 단자간 전압이 소정 레벨 이하일때, 상기 출력 스위칭 소자의 구동을 정지시킴과 동시에 저전압 검출 신호를 출력시키는 저전압 보호 회로(24), 및 상기 입력 단자와 상기 출력 드라이버 회로사이에 삽입되고, 상기 접지 단자 해제 검출 회로로 부터의 검출 신호 및 상기 저전압 보호 회로로 부터의 저전압 검출 신호가 공급될 때, 상기 입력 신호를 차단함으로써 상기 출력 드라이버 회로의 구동 전압 출력을 정지시키는 입력 차단 회로(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 해제 보호회로를 갖는 전자 회로 장치.
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