KR960005604B1 - 부하를 흐르는 전류의 선형측정용 회로 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

부하를 흐르는 전류의 선형측정용 회로
첨부도면은 본 발명에 따른 전류의 선형측정을 위한 회로의 개략적 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 전압조정기 RL: 전류센서
RN: 부하 M1,M2 : 트랜지스터
IL: 전류 D1,D2 : 드레인전극
A1 : 연산증폭기
본 발명은 한 부하에 흐르는 전류의 선형측정을 위한 회로에 관한 것이며, 전류 센서, 부하에 연결된 제1구동트랜스터, 전술한 전류센서에 연결된 제2트랜지스터를 포함하며, 전술한 양 트랜지스터가 전계효과 트랜지스터이고 전류거울구조로 상호 연결된 형태의 전류의 선형측정용 회로에 관한 것이다.
공지된 바와 같이 상기 기재된 형태의 회로는 이후로 저항성 부하로 언급될 전동기에 공급되는 전류에 대한 전류 조정기 및 제한기로 부하를 통하여 흐르는 전류를 측정 및 조정하기 위해 다양한 장치로의 적용이 가능하다.
부하 RL를 통하여 흐르는 전류는 대개 부하에 직렬로 연결된 저항기 RS에서의 전압강하 VS를 측정하므로써 직접 측정된다.
이점에서, 제1의 공지 기술의 접근은 MOSFET와 같이 드레인 전극이 부하 RL에 연결되며, 소스전극이 저항기 RS를 통해 접지되는 전계효과 구동기 트랜지스터를 통해 부하 전류 IL를 구동시킴을 포함한다.
그러나 이같은 최초 접근은 부하 전류 IL에 의해 곱하여지는 전압강하 VS와 같은 전력이 저항기 RS에서 분산되는 단점을 갖는다.
종래 기술은 이같은 단점을 제거하기 위해 제2의 제안을 제의하며, 신뢰할만한 측정을 보장하고 전력분산을 제한한다.
제2의 종전 접근은 MOSFET이거나 동등한 JFET 타입의 한쌍의 전계효과 트랜지스터이며, 전기 거울 구조로 서로 연결된 측정회로를 제공하며, 특히 상기 언급된 쌍을 만드는 제1 및 제2트랜지스터는 부하 RL에 연결된 직각의 드레인 전극과 함께 연결된 각각의 게이트 전극에 연결된다. 제1트랜지스터는 구동 트랜지스터이며 그 소스전극이 접지에 직접연결되고, 제2트랜지스터는 소스전극이 전류감지 저항기 RS를 통해 접지된다.
또한 제1트랜지스터의 것보다 n배 작은 부분으로 제2트랜지스터를 만듦으로써 제2트랜지스터의 드레인을 통해 흐르도록 함이 가능하며, 따라서 저항기(RS) 및 부하전류 IL보다 n+1배 작은 전류 IS를 통하여 흐르도록 함이 가능하다. 저항기 RS에서 분산되는 전력은 종래의 기술적 접근으로 분산되는 것보다 n+1배가 작다.
그러나 저항기 RS가 있으므로 해서의 방해 가능성은 각기 다른 동작조건에 있는 트랜지스터의 게이트/소스전압 및 드레인/소스전압 크기를 갖지않게 한다. 결과로서, 트랜지스터쌍에 대한 전류 거울비(mirro ratio)를 나타내는 n파라미터의 크기가 이어진 전압강하 VS의 크기에 달리도록 되며, 1986년 9월 4일 발행된 "the EDN science magazine"에 기재된 것처럼 부하저항과 온도에 차례로 달라게 된다.
따라서, 부하전류 IL의 측정은 비선형이며 동작온도에 달리게 됨을 밝히는 바다.
본 발명을 기초로 하는 기술적 문제는 부하를 통해 흐르는 전류를 선형으로 측정하기 위한 회로를 제공하는 것이며, 부하는 이같은 측정을 수행하는데에 상기 언급된 단점을 제거하면서 줄어든 전력분산을 제공하도록 그 구조적 그리고 동작특성을 갖는다.
이같은 문제는 트랜지스터에 같은 크기의 드레인/소스전압을 유지시키기 위해 제1 및 제2트랜지스터의 각 드레인 전극에 전기적으로 연결된 전압 조정기를 포함함을 특징으로 하는 것으로 표시된 회로에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 측정회로의 특징 및 장점은 첨부도면을 참조한 다음의 상세한 설명에서 보다 확연해질 것이다.
첨부도면에서 참고번호(1)는 본 발명에 따라 부하를 통하여 흐르는 전류 IL의 선형측정을 위한 회로를 개략적 행렬로 도시한 것이다.
부하는 통상 전원극 VDD에 연결된 한 단자를 갖는 저항기 RL로 나타내진다.
회로(1)는 특히 N채널 MOSFET 타입의 제1전계효과 구동 트랜지스터 M1를 포함하며, 트랜지스터의 드레인 전극 D1은 저항기 RL의 다른 단자에 연결된다.
역시 MOSFET 타입의 제1전계효과 트랜지스터 M2는 소위 전류거울구조로 제1트랜지스터에 연결되며, 제2트랜지스터 M2는 이후로 설명된 저항기 RN로 이루어진 전류센서에 연결된다.
특히 세부적으로 저항기 M1 및 M2는 이들 각각의 게이트 전극 G1 및 G2가 함께 연결되도록 하며, 이들 소스전극 S1 및 S2는 서로 연결된 뒤 접지된다.
따라서 트랜지스터 M1 및 M2의 각 게이트, G1 및 G2는 같은 전압 VGS을 공급받는다.
전압조정기(2)는 트랜지스터 M1 및 M2의 드레인 전극 D1 및 D2에 연결되어 이같은 전극에서 양 트랜지스터에 대해 같은 드레인/소스전압 VDS를 유지하도록 한다.
전압조정기(2)는 제2트랜지스터 M2의 드레인 D2에 연결된 역 입력과 제1트랜지스터 M1의 드레인 D1에 연결된 순 입력을 가지는 연산 증폭기 A1을 포함한다.
전술한 연산증폭기 A1은 전원전압 VDD보다 낮은 전압 VCC을 공급받는다. 또한 연산증폭기 A1은 그 출력이 저항기 RN을 통하여 제2트랜지스터 M2의 드레인에 연결된 출력을 갖는다.
회로(1)는 단일체 회로로 실시되며, 제2트랜지스터 M2는 제1트랜지스터 M1의 부분보다 n배 작은 부분으로 만들어진다.
동작시 회로(1)에서 부하 전류 IL은 부하 RL을 통하여 흐르게 되며, 전류 IS는 저항기 RN를 통하여 흐르고, 전술한 저항기에서 전압강하 VN가 발생된다.
동작증폭기 A1으로 구성된 전압조정기(2)의 존재는 어느 한 트랜지스터에 대해서도 드레인/소스 전압 VDS1및 VDS2가 같은 크기일 것을 필요로 한다. 따라서, 트랜지스터 M1 및 M2가 같은 게이트/소스전압 VGS를 갖기 때문에 이들은 같은 동작조건하에 있게 된다.
제1 및 제2트랜지스터 사이의 면적비가 n와 같아지도록 함에 가능하기 때문에 만약 n가 1,000 이상이라면 당연히 전류 IC의 크기는 그 동작시에는 언제나 부하 전류 IL의 크기보다 n배 작아지게 된다.
본 발명의 측정회로에서 제2트랜지스터 M2의 소스 S2는 접지에 직접 연결되며, 따라서 전압강하 VS가 소스 S2에서 발생되는 종정회로와 비교하여 소스 S2에는 전압강하가 존재하지 않는다. 따라서 본 발명의 회로에서 전압강하 VS의 크기는 전류거울의 n 파라미터를 더이상 조건을 하지 않으며, 전류가 온도와 부하전류 IL자체의 크기와 무관하게 측정된다.
결론적으로 저항기 RN를 통하여 흐르는 전류 IS로 곱해진 공급전압 VCC에 의해 그리고 VCC의 크기와 n배의 전류거울비의 크기 모두를 조정하므로써 측정으로 분산된 전력이 주어지며, 이같은 분산을 최소함을 가능하게 한다.
본 발명의 회로는 동작조건에 의해 영향을 받지 않는 부하전류 IL의 특히 정확한 측정을 제공하는 큰 장점을 갖는다. 또한 이같은 회로는 측정을 행함에 이어 큰 에너지 절약을 제공하며, 단일체 IC로 실시되도록 특별히 적용된다.

Claims (4)

  1. 전류센서(RN), 부하(RL)에 연결된 제1구동 트랜지스터(M1), 전술한 전류센서(RN)에 연결된 제2트랜지스터(M2)를 포함하며, 전술한 트랜지스터(M1,M2) 모두가 전계효과 트랜지스터이며 전류 거울구조로 상호 연결되는 부하(RL)를 통해 흐르는 전류(IL)의 선형측정을 위한 회로(1)에 있어서, 상기 회로가 제1(M1) 및 제2트랜지스터(M2) 각각의 드레인 전극(D1,D2)에 전기적으로 연결된 전압조정기(2)를 포함하여 트랜지스터 어느 것에도 같은 크기의 드레인/소스 전압(VDS)을 유지시키도록 함을 특징으로 하는 회로.
  2. 제1항에 있어서, 전술한 전압조정기(2)가 전술한 제1(M1) 및 제2트랜지스터(M2)의 드레인 전극에 각각 연결된 입력 및 전술한 회로센서를 통해 제2트랜지스터(M2)의 드레인(D2)에 연결된 출력을 갖는 연산증폭기(A1)임을 특징으로 하는 회로.
  3. 제1항에 있어서, 전술한 회로센서 저항기(RN)로 구성됨을 특징으로 하는 회로.
  4. 제1항 또는 2항에 있어서, 전술한 증폭기(A1)의 역입력이 제2트랜지스터(M2)의 전술한 드레인 전극(D2)에 연결됨을 특징으로 하는 회로.
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