KR960005197B1 - 유도 전류 스위칭 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유도 전류 스위칭 시스템

제1도는 본 발명의 동작 이론을 설명한 회로도.

제2도는 본 발명의 인덕터의 전압 및 전류와 스위치간의 관계를 도시한 타이밍 챠트.

제3도는 본 발명의 실시예의 회로도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예의 회로도.

제5도는 스테퍼 모터(stepper moter)에서 사용되는 바와 같은 본 발명의 회로도.

제6a도는 종래 모터의 전류 대 시간과의 관계 그래프.

제6b도는 종래 모터의 전압 대 시간과의 관계 그래프.

제7a도는 본 발명 모터의 전류 대 시간과의 관계 그래프.

제7b도는 본 발명 모터의 전압 대 시간과의 관계 그래프.

제8a도는 본 발명 모터의 전압 대 시간과의 관계 그래프.

제8b도는 본 발명 모터의 전압 대 시간과의 관계 그래프.

제9도는 기록 시스템에 사용될 본 발명의 회로도.

제10a도는 종래의 자기 헤드에 있어서의 전류 대 시간과의 관계 그래프.

제10b도는 종래의 자기 헤드에 있어서의 전압 대 시간과의 관계 그래프.

제11a도는 본 발명의 자기 헤드에 있어서의 전류 대 시간과의 관계 그래프.

제11b도는 본 발명의 자기 헤드에 있어서의 전압 대 시간과의 관계 그래프.

제12a도는 본 발명의 자기 헤드에 있어서의 전류 대 시간과의 관계 그래프.

제12b도는 본 발명의 자기 헤드에 있어서의 전압 대 시간과의 관계 그래프.

제13도는 본 발명의 또다른 실시예의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 인덕터 14 : 캐패시터

20 : 전류원 22 : 스위치

[발명 분야]

본 발명은 전류 스위칭에 관한 것으로서, 특히 인덕터(inductors)에 대한 신속한 전류 스위칭에 관한 것이다.

[종래의 기술]

유도성 부하(inductive loads)에서 전류의 급속한 역규는 많은 전기 및 전기기계 시스템의 성능을 제한시키기 때문에 공학적으로 해결하여아 할 과제이다. 이 시스템에는 부러시리스(brushless) DC 모터, 스테퍼(stepper) 모터, 보이스 코일 모터(voice coil motors) 및 자기 기록 헤드가 포함되어 있다.

부러시리스 DC 모터와 스테퍼 모터는 전자석과 영구자석간의 반복적 힘의 발생원리로 동작한다. 일반적으로 한 조의 자석들은 이동하는 반면 다른 조의 자석들은 정지생태를 유지한다. 하향의 영구 자석들에 인력(attraction)이 일어날 정도가 되게끔 전자석은 한 극성에서 시작한다. 움직임이 자석 세트들에 간이 생기기 때문에, 전자석내의 전류는 권선 전류가 역류되면서 급격히 역류가 된다. 그후, 전자석은 다음의 하향영구 자석을 끌어당겨서 동일 방향으로 움직임이 일어난다. 움직임이 요구되는한, 전류의 역류는 계속 반복된다. 모터의 권선은 전기적 관점에서 볼 때 모터를 구동시키는 회로에 대한 유도성 부하를 표시한다.

미국 특허 제4,584,506호(1986.4.22 공고, 발명자 kaszman), 미국 특허 제4,710,691호 (1987.12.1 공고, 발명자 Bergstom, et al) 및 IBM Technical Disclosure Bulletin (Vol. 24. No. 1A, 1981.6. Nebgen 발표) 등의 문헌에서는 종래의 전기 모터용 인덕터 구동기 회로에 관해 설명하고 있다.

자기 기록 헤드의 권선은 데이타의 기록시에 구동 회로에 대한 유도성 로드를 표시한다. 전형적으로, 통상의 전원 전압으로 한정되는 경우, 유도 특성은 전류의 상승 시간을 제한한다. 헤드에서 발생한 자계는 헤드 권선의 전류흐름에 비례하고, 헤드의 인덕턴스(inductance)는 전체 기록 시스템의 데이타속도를 제한한다.

기록 헤드의 인덕턴스 문제는 디스크 드라이브 산업의 전 부문에서 나타난다. 소형 디스크 드라이브는 통상 인덕턴스가 높은 (수 마이크로헨리) 페라이트 헤드(ferrite head)를 이용하며, 따라서 데이타 속도를 초당 약 1.25메가바이트로 제한한다. 이에 대한 한가지 해결안은 인덕턴스가 적은 헤드를 사용하는 것이지만, 이것은 비용이 많이 든다.

공급 전압을 증가시키면 스위칭 속도가 빨라진다는 것은 기술상 잘 알려져 있다. 그러나 고전압 서플라이는 디스크 드라이브를 내장한 대부분의 컴퓨터에서 비싸고, 불안정하여 이용할 수 없다. 또한 서플라이에서 접지까지 상당한 전압 강하를 하는데 전력이 많이 소비된다. 배터리로 전력을 공급받는 휴대용 소형 디스크 드라이브의 경우 이렇게 과도한 전력은 이용될 수 없다.

자기 기록 헤드의 인덕턴스로 인한 데이타 속도의 한계는 시정수(유도성/저항성)를 계산함으로써 분명해진다. 예컨데, 일반 페라이트헤드는 인덕턴스가 2.5uH이며, 기록 자계 강도에 도달하기 위해서는 50ma의 전류가 필요하다. 디바이스 전압 하강후의 공급 전압이 3V인 경우, 접지에 대한 저항치는 60오옴(Ω)이 되어 상승시간 (L/R)은 40ns로 된다. 이 정도의 상승시간은 3MHz 주파수에서 데이타 속도를 초당 1.25메가바이트로 하는데 충분한 것이다.

기술 문헌인 IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 23, No. 11(Bailey 등이 발표. 1981년. 4월)에서는 종래 기록 헤드용의 대표적인 인덕터 구동기 회로에 관하여 기재되어 있다.

모터나 기록 헤드와 같은 전기 디바이스의 성능을 개선시키기 위해서는 전류 스위칭의 속도를 상당히 고속으로 할 수 있는 인덕터 구동기 회로가 요구되고 있다.

[발명의 개요]

본 발명에 따르면, 용량 인덕터 C 인 캐패시터는 인덕턴스 L인 인덕터와 병렬 접속된다. 제1스위치와 제2스위치는 인덕터에 접속된다. 제1전류원은 제1스위치에 접속되어 제1방향으로 전류를 인덕터에 공급한다. 제2전류원은 제2스위치에 접속되어 제2방향으로 전류를 공급한다. 스위치 제어기는 제1스위치와 제2스위치 모두에 접속되고, 스위치의 개방과 패쇄 시기(timing)를 제어한다. 스위치 저어기는 제1스위치와 제2스위치를 차례로 개방과 패쇄를 행하며, 한 스위치가 개방되는 시간과 다른 스위치가 패쇄되는 시간간의 π(LC)^1/2초의 기간을 기다린다. 본 발명에서는, 인덕터에서의 전류 방행을 신속히 전환하기 위해 인덕터와 캐패시터간의 공전을 이용한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 특징과 장점등에 대해 상술한다.

[양호한 실시예의 설명]

제1도는 본 발명의 일반 회로로서, 도면번호(10)으로 표시되어 있다. 회로(10)는 용량 C의 캐패시터(14)와 병렬접속된 인덕턴스 L의 인덕터(12)를 구비하고 있다. 전류원(20)은 스위치(22)를 거쳐 인덕터(12)에 접속된다. 전류원(20)은 제1방향으로 전류를 인덕터(12)에 공급한다. 전류원(24)은 스위치(26)를 거쳐 인덕터(12)에 접속된다. 전류원(24)은 제 2 방향으로 전류를 인덕터(12)에 공급한다.

제2도는 회로(10)에 대한 시기 관계(timing relationship)를 나타낸 그래프이다. 선(50)은 스위치(22)의 위치 대 시간과의 관계를 나타낸다. 선(52)은 스위치(26)의 위치 대 시간과의 관계를 나타낸다. 선(60)은 인덕터(12) 양단의 전압 대 시간과의 관계를 나타낸다.선(62)은 인덕터(12)의 전류 대 시간과의 관계를 나타낸다.

이하, 회로(10)의 동작에 관하여 설명한다.

본 발명에서는 인덕터(12)에서의 신속한 전류 역류를 달성하기 위하여 인덕터(12)와 캐패시터(14)간의 공진을 이용한다. 스위치(22)와 (26)의 개방과 폐쇄는 인덕터(12)와 캐패시터(14)간의 1/2 공진 주기에서 동시에 일어난다. T를 전계의 전이시간(transition time of field)(즉, 에너지가 인덕터(12)에서 캐패시터(14)로 흐르고 다시 인덕터(12)로 되돌아오는 시간)이라 하자, 그러면 T=π(LC)^1/2가 된다. 한 스위치의 개방과 다른 스위치의 폐쇄간의 시간 (t₂-t₃및 t₄-t₅)은 거의 T로 설정된다.

제3도는 본 발명의 양호한 회로로서, 도면번호 (100)으로 표시되어 있다. 인덕턴스 L의 인덕터(102)는 용량 C의 캐패시터(104)와 병렬 접속된다. 전압원(110)은 P채널 FET 트랜지스터(112)와 다이오드(114)를 통해 인덕터(102)의 제1측단에 접속된다. P채널 FET 트랜지스터(116)와 다이오드(118)는 전압원(110)과 인덕터(102)의 제2측단 사이에 접속된다. N채널 FET 트랜지스터(112)는 인덕터(102)의 제1측단에 접속된다. 저항(124)은 트랜지스터(112)와 접지 사이에 접속된다. N채널 FET 트랜지스터(126)는 인덕터(102)의 제 2 측단과 저항(124) 사이에 접속된다. 트랜지스터(112,116 및 126)는 양호하게는 MOS FET이다.

이하, 회로(100)의 동작에 관하여 설명한다.

초기에, t₁시점에서, 양의 신호 X는 노드(140)측에서 트랜지스터(112 및 122)의 게이트에 인가되고, 영(zero) 신호 X는 노드(142)측에서 트랜지스터(116 및 126)의 게이트에 인가된다. 트랜지스터(112 및 126)는 에너지를 공급받고, 트랜지스터(116 및 126)는 공급받지 않는다. 전류는 트랜지스터(112), 다이오드(114), 인덕터(102), 트랜지스터(126) 및 저항(124)를 거쳐 접지로 흐른다. 전류는 인덕터(102)의 좌측에서 우측으로 흐른다.

t₂시점에서 신호의 흐름은 역으로 된다. 이제, 양의 X신호는 트랜지스터(116 및 126)에 인가되고, 영의 X신호는 트랜지스터(112,112)에 인가된다. 트랜지스터(116 및 122)는 에너지를 공급받고, 트랜지스터(112 및 126)는 에너지를 공급받지 않는다. 그러나, 다이오드(118)는 트랜지스터(116)로부터의 전류 흐름을 차단한다. 다이오드의 전기적 특성은 다이오드의 전압이 음일때 전류 흐름을 차단하도록 되어 있다. t₂시점과 t₃시점 사이에서(제2도 참조), 다이오드(118)는 음(-)의 전압 상태이기 때문에 전류는 인덕터(102)로 유입될 수 없다. 인덕터(102)와 캐패시터(104)는 분리(isolate)되어 공진한다. 에너지는 인덕터(102)에서 캐패시터(104)로 흐르고 다시 복귀해서, 인덕터(102)에 에너지를 역방향으로 공급한다. 이것을 달성하는데 걸리는 시간은 반주기 또는 T=τ(LC)^1/2이다. t₃시점에서, 인덕터(102) 양단의 전압은 다시 영이다. 다이오드(118)는 더이상 음전압이 아니며, 따라서 트랜지스터(116)로부터의 전류는 인덕터(104)의 우측에서 좌측을 거쳐, 트랜지스터(122) 및 저항(124)을 통해 접지로 흐른다. 인덕터(102) 양단의 전류는 역류된다.

전류를 다시 역류시키고자할 경우, t₄시점에서 양의 X신호는 다시 트랜지스터(112) 및 122)에 인가되고, 영의 X신호는 트랜지스터(116 및 126)에 인가된다. 트랜지스터(112 및 126)은 에너지를 공급받고, 트랜지스터(116 및 122)는 에너지를 공급받지 않는다. 이제 다이오드(114)는 음 전압하에 놓여, t₄시점과t₃시점 사이에 전류의 흐름을 차단한다. 인덕터(102)와 캐패시터(104)는 다시 분리되어 시간 T=τ(LC)^1/2동안 공진한다. t₅시점에서 다이오드(114)는 영 전압하에 놓여, 이제 전류는 트랜지스터(112)에서부터 인덕터(102)의 좌측에서 우측을 거쳐서, 트랜지스터(126) 및 저항(124)을 통해 접지로 흐를 수 있다.

회로(100)를 일반 회로(10)와 비교하는 것은 유익하다. 트랜지스터(112 및 126)에서부터 등가이다. 트랜지스터(116 및 122)는 스위치(26)와 등가이다. 다이오드(114 및 118)은 이 스위치들에 대한 타이밍을 효과적으로 제공한다. 복잡한 타이밍 회로는 필요하지 않다. 그 결과, 최소한도의 부품수를 갖는 소형회로(compact circuit)로 인덕터에서의 최고속 전류 역류를 신속하게 달성할 수 있다.

제4도에서는 본 발명의 또다른 회로를 도시하고 있으며 도면번호 (200)으로 표시되어 있다. 인덕턴스 L의 인덕터(202)는 용량 C의 캐패시터(204)와 병렬 접속된다. 인덕터(204)의 제1측단은 전압원(210)에 접속된다. 전압원(210)의 전압은 Vs/2이다. 전압원(220)은 저항(221), P채널 FET 트랜지스터(222) 및 다이오드(224)를 통해서 인덕터(202)의 제2측단에 접속된다. 다이오드(230)는 인덕터(202)의 제2측단에 접속된다. N채널 FET 트랜지스터(232)는 다이오드(230)와 접지 사이에 접속된다. 트랜지스터(222 및 232)는 양호하게는 MOS FET이다.

회로(200)의 동작은 회로(100)의 동작과 유사하다. t₁시점에서 양의 X신호는 트랜지스터(222 및 232)의 게이트에 인가된다. 트랜지스터(222)는 에너지를 공급받고 트랜지스터(232)는 에너지를 공급받지 않는다. 전류는 전압원(220)에서부터 저항(221), 트랜지스터(222), 다이오드(224)를 거쳐 인덕터(202)의 좌측에서 우측으로 지나 전압원(210)으로 흐른다. t₂시점에서 영의 X신호는 트랜지스터(222 및 232)에 인가된다. 트랜지스터(232)는 에너지를 공급받고, 트랜지스터(222)는 에너지를 공급받지 않는다. 다이오드(230)는 t₂시점과t₃시점 사이에 전류 흐름을 차단하며, 인덕터(202)와 캐패시터(204)는 τ(LC)^1/2동안 공진한다. t₃시점에서, 전류는 전압원(210)에서부터 인덕터(202)의 우측에서 좌측을 지나 다이오드(230) 및 트랜지스터(232)를 거쳐 접지로 흐른다. t₂시점에서, 양의 X신호가 트랜지스터(222 및 232)에 다시 인가된다. 트랜지스터(222)는 에너지를 공급받고, 트랜지스터(232)는 에너지를 공급받지 않는다. 다이오드(224)는 t₄시점과 t₅시점 사이에 전류 흐름을 차단하고, 인덕트(202)와 캐패시터(204)는 τ(LC)^1/2초 동안 공진한다. t₅시점에서, 전류는 트랜지스터(222)에서부터 다이오드(224)를 거쳐 인덕터(202)의 좌측에서 우측을 지나 전압원으로 흐른다.

다음의 분석은 종래 기술보다 우수한 본 발명의 장점을 보여준다. 용어는 다음과 같이 정의한다.

L=권선 인덕턴스

R=총 직렬 저항

I=권선 전류

RT=전류 상승 시간

Vs=공급 전압

C=공진 캐패시터

Vi=유도 전압 크기

다음 식은 본 발명과 종래 기술과의 전기량적 기본 관계를 표시한다.

1/2*CVi²=1/2*LI²

RT=L/R (종래기술)

RT=τ(LC)^1/2(본 발명)

헤드 권선에서의 전류를 역류시키는데 필요한 시간은 상기 기본식으로부터 유도되어 다음을 얻는다.

RT=LI/Vs (종래기술)

RT=τLI/Vi (본 발명)

종래 기술에 대한 본 발명의 장점은 τVs/Vi의 상승시간에 있다.12V 서플라이를 갖는 스테퍼 모터를 고려하자. 다이오드와 트랜지스터를 포함하여 360V의 유도 전압을 조절할 수 있는 디바이스가 이용 가능하다. 따라서, 본 발명의 경우 이 모터의 스위칭 속도는 본 발명에 따르면 9.5배 상승될 수 있다.

다음에, 5V 서플라이를 갖는 자기 기록 헤드를 고려하자. 300V의 여기 전압을 조절할 수 있는 다이오드와 헤드는 쉽게 이용가능하다. 본 발명을 이용하면 이 헤드의 스위칭 속도는 1.5배 상승될 수 있다.

제5도에서는 본 발명의 스테퍼 모터 시스템의 개략도를 도시하고 있으며 통상의 도면부호 (300)로 표기되어 있다. 시스템(300)은 상품명 STH-39D002(일본 Shimano Kenshi사 제품)일 수도 있는 기계적인 스테퍼 모터(310)를 구비한다. 모터(310)는 영구자석 회전자(312)와 복수개의 자기 권선(314 및 316)를 갖는다. 예시적인 목적을 위해서 2개의 권선(314 및 316)만을 도시하고 있다. 그러나 기술상 공지외어 있는 바와 같이 권선(314,316)은 회전자(312) 주변에 배치되어 직렬 접속된 수많은 교번권선(alternating windings)으로 구성된다.

회로(320)는 전압원(322), 트랜지스터(324,326,328,338), 한쌍의 다이오드(322 및 334), 저항(336), 캐패시터(338) 및 권선(314)를 구비한다. 회로(320)는 인덕터(102)와 대체된 권선(316)을 갖는 제3도의 회로(100)와 유사하다. 회로(350)는 전압원(352), 트랜지스터(354,356,358,360), 한쌍의 다이오드(362 및 364),저항(366), 캐패시터(368) 및 권선(314)를 구비한다. 회로(350)는 인덕터(102)와 대체된 권선(350)를 갖는 제3도의 회로(100)과 유사하다. 쌍극성 트랜지스터(360)는 전압원(326)과 접지 사이에 접속된다. 트랜지스터(360)는 트랜지스터(324 및 326)에 접속된다. 쌍극성 트랜지스터(364)는 전압원(366)과 접지 사이에 접속된다. 쌍극성 트랜지스터(364)는 트랜지스터(328 및 330)에 접속된다. 쌍극성 트랜지스터(370)는 전압원(372)과 접지 사이에 접속된다.

쌍극성 트랜지스터(370)는 트랜지스터(354 및 356)에 접속된다. 쌍극성 트랜지스터(374)는 전압원(376)과 접지 사이에 접속된다. 트랜지스터(374는 트랜지스터(358 및 360)에 접속된다.

플립플롭(380)은 트랜지스터(360 및 364)에 접속된다. 플립플롭(382)은 트랜지스터(370 및 374)에 접속된다. 인버터(386)는 플립플롭(382)의 클럭 입력단에 접속된다. 구형파 발생기(390)는 플립플롭(380)의 클럭 입력단과 인버터(386)에 접속된다.

이제 시스템(300)의 동작에 관하여 설명한다. 발생기(390)는 구형파 신호를 주파수 2F로 출력한다. 이 신호가 플립플롭(380)을 클럭킹(clocking)한다. 이 신호는 인버터(386)에 반전되어, 플립플롭(382)을 클럭킹한다. 플립플롭(380)은 위상 A신호를 트랜지스터(364)로 제공한다. 위상 A와 A는 위상차가 180인 주파수 F의 구형파들이다. 플립플롭(382)은 위상 B신호를 트랜지스터(370)로, 위상 B신호를 트랜지스터(374)로 출력한다. 위상B와 B신호는 위상차가 180인 주파수 F의 구형파들이다. 위상 B신호는 위상 A신호 후방으로 90위상천이되어 있다. 위상 A와 A신호는, 제3도의 회로(100)에 대해 설명된 바와 같은 동작과 유사하게, 트랜지스터(360,364)가 회로(320)의 트랜지스터들에게 교대로 에너지를 공급하게 한다. 위상 B와 B신호는, 회로(100)에 대해 설명된 바와 같은 동작과 유사하게, 트랜지스터(370 및 374)가 회로(350)의 트랜지스터에 교대로 에너지를 공급하게 한다. 그 결과, 권선(314 및 316)의 전류는 신속히 역류되어, 권선(314)내의 전류 역류 위상이 권선(316)내의 전류 역류 위상보다 90뒤지게 된다. 이러한 전류 스위칭은 회전자를 구동한다. 전기 모터를 구동하기 위한 전류 스위칭은 기술상 공지되어 있다. 그러나, 본원의 회로(320 및 350)는 권선(314 및 316)이 훨씬 더 높은 주파수로 구동될 수 있게한다. 이것은 모터(310)의 최대 속도를 상당히 증진시킨다.

또다른 실시예에서, 제4도의 회로(200)는 시스템(300)의 회로(320 및 350)로 대체될 수 있다. 이 경우, 위상 A신호와 위상 B신호만이 필요하다.

제6a도 및 제6b도에서 통상적인 종래 기술의 스테퍼 모터의 인덕터 권선에 대한 전류 대 시간 및 전압대 시간과의 관계를 도시하고 있다. 인덕터 권선은 기술상 공지되어 있는 바와 같은 표준 H 드라이버 형태의 회로에 의해 구동된다. 모터의 초당 최대 속도는 인덕터가 600Hz에서 구동된 경우 600스텝이다. 인덕터는 더 빠른 속도로 구동될 수 없다. 상대적으로 점진적인 전류 반전과 약 7.0밀리초에서 전류 신호의 비월(skip in current signal)에 유의하자.

제7a도 및 제7b도는 시스템(300)의 인덕터(316)에 대한 전류 대 시간 및 전압 대 시간과의 관계를 도시하고 있다. 모터 속도는 초당 600스텝(인덕터(316)는 600Hz)으로 회전되었다. 발생기(390)는 120Hz로 구성되고 있다. 예리한 전류 역류에 유의하자.

제8a도 및 제8b도는 시스템(300)의 인덕터(316)에 대한 전류 대 시간 및 전압 대 시간과의 관계를 도시하고 있다. 모터 속도는 초당 1500스텝(인덕터(316)는 1500Hz)이다. 발생기(390)는 300Hz로 구동되고 있었다. 전류역류가 여전히 매우 예리함을 주목하자. 본원의 모터 시스템(300)은 모터의 회전 속도는 2.5배 상승시킬 수 있었다.

제9도에서는 본원의 데이타 기록 시스템(400)의 개략도를 도시하고 있다. 시스템(400)은 스핀들(404)상에 회전 가능하게 탑재된 기록 디스크(402)를 구비한다. 디스크(402)는 자기 디스크일 수도 있다. 스핀들(404)은 그 스핀들(404)을 회전시키는 스핀들 모터에 취부된다. 모터(406)는 디스크 드라이브 몸체(410)에 취부된다. 보이스(voice) 코일 모터(412)는 몸체(410)에 취부된다. 보이스 코일 모터(412)는 액튜에이터 아암(414)에 취부된다. 보이스 코일 모터(412)는 디스크(402)상에서 아암(414)을 방사 방향으로 이동시킨다. 자기 기록 헤드(416)는 아암(414)끝에 위치된다. 헤드(416)는 전기적으로 인덕터 권선으로서 예시되어 있다.

회로(430)는 전압원(432), 트랜지스터(434,436,438,440), 한쌍의 다이오드(442 및 444), 저항(446), 캐패시터(448) 및 헤드(416)로 구성된다. 회로 (430)는 제3도의 회로(100)와 유사하며, 여기서 인덕터(102)는 헤드(416)로 대체된다. 쌍극성 트랜지스터(460)는 전압원(462)와 접지 사이에 접속된다. 트랜지스터(460)는 트랜지스터(434 및 436)에 접속된다. 쌍극성 트랜지스터(470)는 전압원(472)과 접지 사이에 접속된다. 트랜지스터(470)는 트랜지스터(438,440)에 접속된다. 인버터(480)는 트랜지스터(470)에 접속된다. 데이타 선(482)은 트랜지스터(460)와 인버터(480)에 접속된다.

이제 시스템(400)의 동작에 관하여 설명한다. 디지탈 데이타는 선(482)에 인가된다. 쌍극성 트랜지스(460 및 470)는 제3도의 회로(100)에 대해 기술된 동작과 각각 유사하게, 트랜지스터(434,436,438 및 440)에 교대로 에너지를 공급한다. 전류는 인덕터 헤드(416)에서 신속히 역류되어, 디스크(402)상에 데이타가 기록된다.

또다른 실시예에서, 제4도의 회로(200)가 시스템(400)의 회로(430)를 대체할 수 있다.

제10a도 및 제10b도에서는 종래의 기록 시스템에서 사용된 자기 헤드의 전류와 전압의 오실로스코프 궤적을 도시하고 있다. 자기 헤드는 인덕턴스 L=2.5마이크로헨리와 저항 R=4.3옴을 갖는다. 헤드는 4MHz로 구동되고 있었다. 상대적으로 점진적인 전류역류를 주목하자.

제11a도, 제11b도, 제12a도 및 제12b도에서는 시스템(400)에서의 헤드(416)의 전류와 전압의 오실로스코프 궤적을 도시하고 있다. 제10a도 및 제10b도에 대한 측정에 사용된 것과 동일한 인덕터 헤드가 헤드(416)로서 사용되었다. 헤드(416)는 제11a도 및 제11b도에서는 4MHz, 제 12a도 및 제12b도에서는 8MHz로 구동되었다. 제12a도 및 제12b도의 파형 품질은 기록 주파수를 지원하는데 충분하며, 종래 회로 주파수의 두배임을 나타낸다.

제13도에서는 본원의 또다른 실시예의 회로를 도시하고 있으며 도면부호 (500)으로 표기되어 있다. 제3도 회로(100)의 소자와 유사한 회로(500)의 소자에는 도면번호에 프라임 표시가 되어 있다. 회로(500)는 노드(140')와 트랜지스터(112') 사이에 접속된 지연선(510)과, 노드(142')의 트랜지스터(116') 사이에 접속된 지연선(512)을 가진다. 기타 형태의 신호 지연 장치도 이용될 수 있다.

회로(500)는 초고주파 전류 스위칭이 필요할때 이용될 수 있다. 1MHz 이하의 주파수에서 회로(100)의 소자들은 거의 이상적인 부품들로서 동작한다. 그러나 스위칭 주파수가 1MHz 이상으로 되면, 이들 소자들은 트랜지스터와 다이오드의 비선형적 동작으로 인해 그 만큼 동작하지 않을 수도 있다. 이러한 비선형적 동작은, 전류와 전압 파형에서 시간 종속 위상 이동(time dependent)을 야기할 수 있는 충전 전하와 저항 효과에 기인하고 있다.

회로(500)는 이 문제를 트랜지스터(112' 및 116')로 향하는 신호를 약간 지연시킴으로써 해결하고 있다. 이러한 지연은 회로의 주기 시간의 작은 분량(small percentage)에 불과하다. 양호한 실시예에 있어서, 지연 시간은 10 내지 20ns이다. 이러한 약간의 지연은 회로의 LC 부분을 사전 충전시킨후 공진으로 된다. 이사전 충전은 회로의 전압과 전류 파형의 위상을 효과적으로 이동시켜, 비선형 효과에 의해 야기된 위상 이동을 보상한다.

제 4 도의 회로(200)는 유사한 방식으로 보다 놓은 주파수에서 동작하도록 적응될 수도 있다. 이 경우 지연 장치는 X신호원과 트랜지스터(222) 사이에 삽입된다. 그렇게 얻어진 회로는 또한 회로(500)에 도시된 바와 같이 사전 충전 효과를 달성할 수 있다.

이상 본 발명의 양호한 실시예에 관하여 기술하였지만, 첨부된 특허청구의 범위에 기재된 바와 같은 본원의 범위를 벗어나지 않고서도 당해 기술분야의 숙련자들에게는 그들 실시예들에 대한 변형예와 적응 예들이 만들어질 수 있음이 분명하다.

Claims (6)

1. 인덕터와, 상기 인덕터에 병렬 접속된 캐패시터와, 전압원과 상기 인덕터의 제 1 측단 사에에 접속된 제1트랜지스터와, 전압원과 상기 인덕터의 제2측단 사이에 접속된 제2트랜지스터와, 전압 드레인과 상기 제 1 측단 사이에 접속된 제3트랜지스터와, 전압 드레인과 상기 인덕터의 상기 제2측단 상에 접속된 제4트랜지스터와, 상기 제1 및 제4트랜지스터로 구성되어 상기 인덕터를 통해는 제 1 전류 경로를 제공하는 제1트랜지스터 세트와, 상기 제2 및 제 3 트랜지스터로 구성되어 상기 인덕터를 통하는 제 2 전류 경로를 제공하는 제 2 트랜지스터 세트와, 상기 제 1 전류 경로와 직렬 접속된 제1다이오드와, 상기 제 2 전류 경로와 직렬 접속된 제 2 다이오드와, 상기 제1, 제2, 제3, 및 제 4 트랜지스터에 접속되어, 상기 제1트랜지스터 세트에 온 신호(on signal)를 제공하고, 상기 제2트랜지스터 세트에 오프 신호(off signal)를 제공하고 나서, 상기 제 2 트랜지스터 세트에 온 신호를 제공하고, 상기 제 2 트랜지스터 세트에 온 신호를 제공하고, 상기 제 1 트랜지스터 세트에 오프 신호를 제공하는 트랜지스터 제어 수단 및, 상기 트랜지스터 제어 수단과 상기 제1 및 제2트랜지스터 세트 사이에 접속되어, 1MHz 이상의 주파수에서 비선형성(nonlinear effects)을 보상하도록, 상기 제1트랜지스터 세트의 상기 제1 및 제4트랜지스터의 스위칭 사이에 오프셋 시간(time offset)을 제공하고, 상기 제 2 트랜지스터 세트의 상기 제2 및 제 3 트랜지스터의 스위칭 사이에 오프셋 시간을 제공하는 지연 다이오드를 구비하는 인덕터의 전류 스위칭 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 오프셋 시간은 10 내지 20나노초의 범위안에 있는 인덕터 전류 스위칭 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 자기 데이타 저장 디바이스를 더 포함하며, 상기 인덕터는 상기 자기 데이타 저장 디바이스의 트랜스듀서 헤드인 인덕터 전류 스위칭 시스템.
4. 인덕터와, 상기 인덕터와 병렬 접속된 캐패시터와, 제1전압원과 상기 인덕터의 제1측단에 접속되어, 상기 인덕터를 통해 제1전류 경로를 제공하느 제1트랜지스터와, 상기 제1측단과 전압 드레인에 접속되어, 상기 인덕터를 통해 제2전류 경로를 제공하는 제2트랜지스터와, 상기 인덕터의 제2측단에 접속된 제2전압원과, 상기 제1전류 경로와 직렬 접속된 제1다이오드와, 상기 제2전류 경로와 직렬 접속된 제2다이오드와, 상기 제1 및 제2트랜지스터에 접속되어, 온 신호를 상기 제1트랜지스터에 제공하고 오프 신호를 상기 제2트랜지스터에 제공하고 나서, 온 신호를 상기 제2트랜지스터에 제공하고 오프 신호를 상기 제 1 트랜지스터에 제공하는 트랜지스터 제어 수단 및, 상기 트랜지스터 제어 수단과 상기 제1트랜지스터 사이에 접속되어, 1MHz 이상의 주파수에서 비선형성을 보상하도록, 상기 제1트랜지스터와 상기 제2트랜지스터의 스위칭 사이에 오프셋 시간을 제공하는 지연 다이오드를 구비하는 인덕터 전류 스위칭 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 오프셋 시간은 10 내지 20나노초의 범위안에 있는 인덕터 전류 스위칭 시스템.
6. 제4항에 있어서, 자기 데이타 저장 디바이스를 더 포함하며, 상기 인덕터는 상기 자기 데이타 저장 디바이스의 트랜스듀서 헤드인 인덕터 전류 스위칭 시스템.