KR970011553B1

KR970011553B1 - 구동기 회로

Info

Publication number: KR970011553B1
Application number: KR1019890006079A
Authority: KR
Inventors: 보렐 안톤
Original assignee: 텍사스 인스트루먼츠 도이취랜드 게엠베하; 엔. 라이스 머레트
Priority date: 1988-05-06
Filing date: 1989-05-06
Publication date: 1997-07-11
Also published as: JP2682699B2; JPH01319296A; DE3815604C2; EP0340777B1; DE3815604A1; DE68911196D1; DE68911196T2; US4985820A; EP0340777A1; KR900019538A

Abstract

요약없음

Description

구동기 회로

제1도는 본 발명에 따른 구동기 회로의 블럭 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

24 : 제어 입력26 : 연산 증폭기

34 : 안정화 전압원38 : 비교기

R1 : 저항기C : 캐패시터

R2,T1,T2,T3 : 미러 전류 회로T4 : 제한 부재

T5 : 전력 트랜지스터

본 발명의 콜렉터-에미터 경로가 공급 전압원의 정(+)단자와 접지 단자 사이에 놓인 직렬 회로내의 램프에 접속된 전력 트랜지스터를 포함하는 저냉(low cold) 저항을 갖는 램프의 구동기 회로에 관한 것이다.

방출된 광이 백열(white heat)로 필라멘트를 가열시키는 저항성 필라멘트를 통하여 전류를 통과시킴으로써 발생되는 램프는, 예를들어 백열광 상태에서의 단자 저항의 10%인 저냉 저항을 비접속 상태에서 갖고 있다. 스위칭 온 순간에, 이러한 램프는 스위칭-온 순간에 비교적 높은 전류가 흐르기 시작하도록 단락 회로를 시뮬레이트(simulate)한다. 그러나 단락 회로가 램프에 병렬로 있을 때에도 동일한 경우가 발생하는데, 이 경우는 바테리 전류를 전달하는 소스 또는 최소한 이 소스 소자의 파괴를 종종 유발시킨다.

서두에 언급한 형태의 공지된 구동기 회로에서는, 높은 스위칭-온 전류가 공급될 수 있게 돕는 수단이 취해지지만, 그럼에도 불구하고 단락 회로의 경우에 보호 메카니즘은 여전히 동작 상태로 있게 된다. 이 공지된 구동기 회로의 필수 부품은 톰슨 세미콘덕터(Thomson Semiconductor) 회사에 의해 제조된 UAF 1780형 집적 회로이다. 이 모듈은 연장 외부 배선을 더욱 필요로 하는 상당히 복잡한 회로 배열을 포함한다. 이 모듈 또는 칩은 외부 부품으로써 코일 및 전해 캐패시터를 필요로 하는 DC 전압 컨버터를 포함한다. 스위치 온될 램프에 공급되는 최대 출력 전류는 외부 저항기로 설정될 수 있다. 이와 마찬가지로 외부적으로 접속될 캐패시터에 의해, 지연시간이 설정된다. 단락 회로의 경우에 전류 설정이 초과되면, 지연 시간의 만료후에 출력은 무전류 상태로 스위치된다. 이것은, 공지된 구동기 회로에서, 단락-회로의 경우에 고정적으로 설정된 지연 시간의 만료전에 높은 단락-회로 전류가 구동기 트랜지스터를 통하여 항상 흐르도록 단락-회로의 경우의 검출이 시간에 의존하여서만 발생한다는 것을 의미한다. 양호하지 않은 환경하에서, 이것은 구동기 회로의 파괴를 유발시킬 수 있다.

본 발명은 처음에 언급한, 저렴한 회로 경비로 시간에 의존하지 않는 단락-회로의 검출을 가능하게 하는 형태의 구동기 회로를 제공하는 문제에 기초한 것이다. 제공될 구동기 회로는 적은 수의 외부 부품을 갖기보다는 완전히 집적화된 회로로서 제조하기에 적합하게 된다.

처음에 언급한 구동기 회로에서, 이 문제는 한 측에서 접지 단자에 접속된 저항기 및 이와 직렬로 놓여있고 한 측에서 공급 전압원의 정(+)단자에 접속된 캐패시터를 포함하는 RC 부재, RC 부재의 저항기에서의 전압을 전력 트랜지스터의 콜렉터에서의 전압과 비교하고 저항기에서의 전압이 콜렉터에서의 전압보다 더 부(-)일때 전력 트랜지스터용 저지(blocking) 신호를 출력에서 공급하는 비교기 및 RC 부재의 저항기에서의 전압을 전력 트랜지스터의 포화값 이상으로 놓여 있는 전압값에 제한시키기 위한 제한 부재에 의해 해결된다.

본 발명에 따른 구동기 회로의 기능은 전압 비교에만 기초되는데, 이것은 단락-회로 검출이 고정적으로 설정된 시간 간격에는 더 이상 의존하지 않고 선정된 전압차의 초과 검출에만 의존한다는 것을 의미한다. 단락 회로가 낮은 저항을 갖고 있고 동작 전압이 높을수록, 단락 회로는 신속히 검출되고 전력 트랜지스터를 비접속시키는 저지 신호가 공급된다. 비교기가 동작 전압으로부터 실제로 유도되는 전압들을 비교하기 때문에, 동작 전압의 현재 순시 전압 피크는 이 전압이 전력 트랜지스터의 파괴를 유발시킬 정도로 충분히 크지 않은 한 전력 트랜지스터를 비접속시키지 않는다.

본 발명의 유리한 장점은 첨부된 특허 청구의 범위에서 특징지워진다.

본 발명에 따른 구동기 회로를 불럭 회로도로서 부분적으로 도시한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 한 예를 설명하겠다.

기술될 구동기 회로(10)은 예를들어 모터 차량의 계기판상에 장착되고 무접속 상태에서 낮은 옴의(ohmic) 냉저항을 갖고 있는 램프(12)에 전류를 공급하도록 되어 있다. 점선(14)내의 구동기 회로의 모든 부품은 집적 회로내에 수용될 수 있고, 단지 필요로 하는 외부 회로 소자는 저항 R1 및 캐패시터 C뿐이다.

구동기 회로(10)은 5개의 단자 P1, P2, P3, P4, 및 P5를 구성한다. 공급 전압원은 단자 P1 및 P2에 접속되는데, 단자 P1은 이 공급 전압원의 정(+)단자에 접속되고, 단자 P2는 이 공급 전압원의 접지 단자에 접속된다. 개략된 응용예에서, 전력 공급원은 모터 차량의 바테리이다. 램프(12)는 단자 P1과 단자 P3 사이에 놓인다. 단자 P4는 캐패시터 C와 저항기 R1 사이의 접속점에 접속되고, 캐패시터 C 및 저항기 R1은 전압 공급원의 정(+)단자와 접지 사이에 직렬로 놓인다. 램프(12)의 접속 및 비접속은 단자 P5에 접속된 스위치(16)에 의해 제어될 수 있다. 다음 예에서, 램프(12)는 접지값을 갖는 신호가 단자 P5에 인가될때 스위치 오프된다.

구동기 회로(10)은 다음과 같이 구성된다.

2개의 개략적으로 도시된 전류원(18 및 20)은 단자 P5에 공급된 신호의 도움으로 스위치 온될 수 있게 제공된다. 접지값을 갖는 신호가 단자 P5에 인가되지 않는한, 전류원(18 및 19)는 무력하지만, 단자 P5에 인가된 접지 신호의 도움으로 작동될 수 있다. 램프(12)는 전류원(18 및 20)을 비접속시킴으로써 스위치 온된다. 전류원(18)은 단자 P1과 라인(22)사이에 놓이고 전류원(20)은 단자 P1과 연산 증폭기(26)의 제어 입력(24)사이에 놓인다. 연산 증폭기(26)은 입력(30)에 인가된 전압에 의존하는 크기를 갖고 있는 전압을 출력(28)에서 공급한다. 그러나, 상기 전압은 전류원(20)이 무력할 때에만 공급된다. 즉 대응하는 작동 신호가 제어 입력(24)에 공급된다. 트랜지스터 T5의 베이스 전류는 연산 증폭기(26)의 출력 전압(28)이 인가되는 저항기 R8에 의해 제어된다.

연산 증폭기(26)의 입력(30)에 공급된 전압은 저항기 R2 및 트랜지스터 T1, T2 및 T3를 포함하는 전류 미러에 의해 발생된다. 이것은 공지된 기능에 따라, 이 전류 미러는 트랜지스터 T1 및 저항기 R2에 의존하는 트랜지스터 T2의 콜렉터 라인 내에도 흐르는 동일한 전류를 트랜지스터 T3의 콜렉터 라인내에서 발생시킨다. 트랜지스터 T1의 베이스가 라인(32)에 접속되기 때문에, 이를 통하여 흐르는 전류는 상기 라인(32)에서의 전압에 의해 제어될 수 있다. 이로써 라인(32)에서의 전압은 또한 분압기 R3, R4내로 전류 미러에 의해 인가된 전류를 결정하므로, 저항기 R4에서의 전압, 즉 연산 증폭기(26)의 입력(30)에서의 전압을 결정한다. 또한, 상기 입력(30)에 공급된 전압은 안정화 전압원(34)의 출력 전압에 의해 결정되고, 이 안정화 전압원(34)의 출력 전압은 저항기 R3 및 R4로 구성된 분압기에 공급된다. 2개 저항기의 접속점은 연산 증폭기(26)의 입력(30)에 접속된다.

전압원(34)의 출력은 접속점이 라인(32)에 접속된 에미터와 단자 P1에 접속된 콜렉터를 갖고 있는 트랜지스터 T4의 베이스를 접속된 저항기 R5 및 R6로 구성된 다음 분압기에 접속된다. 라인(32)는 라인(22)에 저항기 R7을 통하여 접속된다.

저항기 R8 및 R9로 구성된 분압기는 연산 증폭기(26)의 출력(28)에 접속된다. 이 2개의 저항의 접속점은 단자 P2에 접속된 에미터와 단자 P3에 접속된 콜렉터를 갖는 트랜지스터 T5의 베이스에 접속된다. 단자 P3은 또한 라인(32)에 접속된 제2입력(40)을 갖는 비교기(38)의 입력(36)에 접속된다. 상기 비교기(38)의 출력은 연산 증폭기(26)의 제어 입력(24)에 접속된다.

구동기 회로의 동작 모드의 다음의 개략적 설명에서는, 램프(12)가 스위치 온되고 단락 회로가 램프와 병렬로 존재하지 않는다고 가정한다. 이미 언급한 바와 같이, 램프(12)는 단자 P5를 접지로부터 비접속시킴으로써 스위치 온된다.

휴지 상태에서는 +12V의 정(+)전압이 단자 P1에 인가되는데, 이 전압은 모터 차량 바테리의 일반적인 전압이다. 캐패시터 C는 전류원(18)의 효과에 기인하여 방전된다. 연상 증폭기(26)은 제어 입력에서 전류원(20)으로부터 전류를 받아 결과적으로 트랜지스터 T5가 저지된 상태로 유지되기 때문에 어떠한 출력 전압도 공급하지 못한다. 이제 램프(12)가 온으로 되면, 스위치(16)은 단자 P5가 높은 저항에 접속되도록 개방된다. 구동기 회로는 마이크로프로세서가 램프[예를들어, 록킹 방지(antilocking) 시스템의 고장 경고등, 오일 레벨 경고등 등등]를 구동시키게 한다.

접지로부터 단자 P5의 비접속은 캐패시터 C가 이의 캐패시턴스 및 저항기 R1의 값에 의존하는 시정수로 충전되도록 전류원(18)의 방전 효과를 중지시킨다. 캐패시터 C의 충전은 단자 P4에서의 전압이 접지값을 향해 강하하기 시작하게 한다.

베이스 전압이 안정화 전압원(34)에 의해 공급된 분압기 R5, R6의 도움으로 고정되는 트랜지스터 T4는, 라인(32)에서의 전압이 강하할 수 있는 전압값을 약 1V로 제한시키는데, 상기 전압값은 단자 P3에서 발생하는 트랜지스터 T5의 포화전압보다 약 0.5V 더 정(+)으로 된다.

이때 전류원(20)은 연산 증폭기(26)이 동작 상태로 되도록 연산 증폭기(26)의 제어 입력(24)에 전류를 공급하지 않는다. 출력(30)에서, 연산 증폭기(26)은 분압기 R3, R4의 전압원(34)로부터 유도된 전압 이외에도 라인(32)에서의 전압, 즉 저항기 R1에서의 전압에 의존하여 분압기 R3, R4내로 전류 미러 T1, T2, T3에 의해 인가되는 전류를 통하여 부수적인 전압을 수신하다. 그러므로 연산 증폭기(26)은 트랜지스터 T5에 증가된 베이스 전류를 공급하게 하는 출력(24)에서 증가된 출력 전압을 대응하게 발생시키는 증가된 전압을 이 단계에서 수신한다. 이것은 트랜지스터 T5으 순방향 스위치 및 스위치-온 상태로 되는 램프(12)를 통하는 비교적 높은 콜렉터 전류의 흐름을 달성시킨다. 시정수 R1, C의 만료후에, T5용 베이스 전류는 분압기 R3, R4상에 전압원(34)에 의해 인가되는 전압으로부터만 유도된다. 시정수 R1, C의 만료후에, 램프(12)의 백열광 필라멘트는 가열되어 높은 핫(hot)저항을 갖게 된다. 이제 감소된 동작 전류는 적합하게 된다.

모터 차량내의 여러가지 구동기 회로를 동작시킬때, 공급 전압의 비교적 높은 전압 피크가 자주 발생한다. 그러나 다음에 설명하는 바와 같이, 이 전압 피크들은 어떠한 불리한 효과를 주지 않는다. 전압 피크가 공급전압내에서 발생하는 경우에, 캐패시터 C의 접속점에서의 전압은 대응하게 상승한다. 상기 전압에 의해 제어되고 트랜지스터 T1, T2, 및 T3로 구성된 전류 미러는 이 전압 상승에 기인하여, 저항기 R4에 더욱 많은 전류를 공급하므로 연산 증폭기(26)의 입력 전압을 증가시킨다. 결과적으로 트랜지스터 T5의 베이스 전류는 이 트랜지스터 T5가 포화 상태로부터 즉시 빠져나가지 않도록 증가한다. 저항기 R1에서의 전압, 또는 단자 P4에서의 전압의 동시 상승은 비교기(38)이 2개의 입력에서 증가된 전압에 영향을 받기 때문에 단락-회 비접속의 응답을 방지시킨다. 공급 전압의 전압 피크의 하강 연부는, 트랜지스터 T4에 의한 라인(32)에서의 전압의 제한이 항상 약 1V의 전압값을 상기 라인에서 유지하기 때문에, 어떠한 해로운 효과를 주지 않는다.

이제, 스위칭 온되기 전에 단락-회로가 램프와 병렬로 존재하는 경우에 대해서 설명하겠다. 실제적으로 모터 차량내의 단락-회로는 램프와 병렬로, 즉 모터 차량 바테리와 단자 P3 사이에서 발생하는 0 내지 약 10Ω의 저항을 나타낸다. 이러한 단락 회로는 단자 점(3)이 공급 전압원의 정(+)단자와 저-저항 접속을 갖는다는 것을 의미한다. 단락-회로가 스위칭 온 상태로 존재할때, 트랜지스터 T5의 콜렉터 전압은 이의 포화 전압보다 상당히 높게 된다. 기술한 회로가 설치되지 않는다면, 단자 P3에서의 이 고 전압은 트랜지스터 T5의 파괴를 유발시키게 된다. 캐패시터 C의 값 및 저항기 R1의 값에 의해 정의되는 시정수의 도움으로, 트랜지스터 T5의 비점속이 취해지기 전에 고 전압이 단자 P3에서 존재해야 하는 기간을 고정시킬 수 있다. 단락 회로가 존재하는 경우에, 단자 P4에서의 전압은 스위칭 온 이후에 강하하기 시작하는데, 이 강하는 트랜지스터 T4에 의한 제한이 유효하게 되어 라인(32)에서의 전압을 1V로 제한할 때까지 계속된다. 그러나 트랜지스터 T5의 콜펙터에서의 전압은 높게, 즉 램프(12) 및 트랜지스터 T5의 콜렉터 전류와 팽행한 단락-회로 저항에 의해 정의되는 값으로 유지된다. 비교기(38)은 단자 P3에서의 전압, 즉 트랜지스터 T5의 콜렉터에서의 전압이 라인(32)에서의 전압보다 큰지를 검출하고, 다음에 연산 증폭기(26)의 제어 입력(24)에 공급되는 저지 신호를 출력에서 제공하고 이의 비접속을 달성시킨다. 이에 따라 연산 증폭기(26)은 전류공급을 중지하고, 이로써 트랜지스터 T5는 비도전 상태로 된다. 모든 경우에, 단자 점 P4에서의 전압 강하는 트랜지스터 T1, T2 및 T3로 구성된 전류 미러를 통하여 저항기 R4에 공급된 전류의 강하를 발생시킨다. 이 동작은 연상 증폭기(26)에서 전압을 감소시키고, 트랜지스터 T5의 출력 전류가 이에 대응하여 적어지도록 저항기 R8에서의 보다 적은 전압 강하에 의해 발생된 트랜지스터 T5의 베이스 전류 감소를 달성 시킨다 이로써 트랜지스터 T5의 콜렉터 전압은 더욱 증가된다. 단락-회로의 경우에, 비접속의 이 효과는 트랜지스터 T5가 더욱 신속히 비도전상태로 되도록 비교기(34)에 의해 더욱 촉진된다. 이것은 또한 트랜지스터 T5의 파괴에 대한 보호를 증가시킨다.

램프(12)가 이미 스위치 온될때 단락 회로가 발생하는 경우에, 트랜지스터 T5의 콜렉터에서의 전압은 상승한다. 그러나 단자 T4에서의 전압은 변화되지 않고, 결과적으로 트랜지스터 T5는 비교기 입력(36)에서의 전압이 비교기 입력(40)에서의 전압보다 더 정(+)(즉, 1V 이상)으로 되자마자 이미 기술한 방식으로 비접속된다. 이것은 트랜지스터 T5의 파괴를 방지시킨다.

기술한 구동기 회로는 큰 동작 전압 범위내에서 만족하게 동작하고 이것은 이러한 사용시에, 예를들어 6.5 내지 16볼트 범위내의 동작 전압이 발생하기 때문에 모터 차량내에 사용될 때 특히 결정적으로 중요하다. 구동기 회로는 램프(12)의 최적화 스위칭 온을 달성시켜, 램프(12)의 스위칭 온 이전에 존재하거나 램프(12)가 스위치-온 상태에 있을 때 발생하는 궤환 또는 단락 회로의 존재시에, 트랜지스터 T5의 신뢰할만한 비접속이 항상 달성되게 한다.

Claims

공급 전압원이 정(+)단자와 접지 단자 사이에 놓여 있는 직렬 회로내의 램프에 접속된 콜렉터-에미터 경로를 갖는 전력 트랜지스터, 한 측에서 접지 단자에 저항기 및 상기 저항기와 직력로 접속되고 한 측에서 공급 전압원의 정(+)단자에 접속된 캐패시터를 포함하는 RC 부재, 상기 저항기에서의 전압을 상기 전력 트랜지스터의 콜렉터에서의 전압과 비교하기 위해 상기 저항기 및 상기 전력 트랜지스터의 콜렉터에 각각 접속된 제1 및 제2입력을 갖고 있는 상기 전력 트랜지스터의 베이스에 동작가능하게 접속된 출력을 갖고 있는 비교기 수단, 이 비교기 수단의 출력은 상기 저항기에서의 전압이 상기 전력 트랜지스터의 콜렉터에서의 전압보다 더 부(-)일때 저지 신호를 공급하고, 상기 전력 트랜지스터의 포화값 이상인 전압 값으로 상기 저항기에서의 전압을 제한시키기 위해 함께 접속된 관계로 상기 저항기와 상기 비교기 수단의 제1입력 사이에 배치된 전압 제한 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 저냉 저항을 갖는 램프를 스위치 온시키기 위한 구동 회로.
제1항에 있어서, 상기 비교기 수단의 출력과 상기 전력 트랜지스터의 베이스 사이에 배치되어 있고, 제1입력, 제2피드백 입력 및 제어 입력을 갖는 연산 증폭기 및 상기 연산 증폭기의 제1입력에 전압 입력을 공급하기 위한 수단을 더 포함하고, 상기 연산 증폭기는 상기 제2피드백 입력에 접속되고, 상기 전력 트랜지스터가 도전상태로 되도록 상기 전력 트랜지스터에 베이스 전류를 인가하기 위해 상기 전력 트랜지스터의 베이스에 접속된 출력을 가지고 있고, 상기 비교기 수단의 출력을 상기 연산 증폭기의 제어 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기는 상기 전력 트랜지스터가 비도전상태로 되도록 상기 전력 트랜지스터의 베이스에 베이스 전류의 인가를 방해하기 위해 상기 비교기 수단의 출력으로부터 저지 신호를 상기 제어 입력이 수신함에 응답하여 비활성화되는 것을 특징으로 하는 구동기 회로.
제2항에 있어서, 상기 전압 입력 공급 수단은 안정화 전압원을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동기 회로.
제3항에 있어서, 상기 저항기에서의 전압에 의존하여 전류 출력을 발생시키기 위한 상기 연산 증폭기의 상기 제1입력에 접속된 미러 전류 회로를 더 포함하며, 상기 미러 전류 회로로부터의 전류 출력은 상기 안정화 전압원으로부터의 전압 입력 외에 상기 연상 증폭기의 제1입력에 인가되는 것을 특징으로 하는 구동기 회로.
공급 전압원의 정(+)단자와 접지 단자 사이에 놓여 있는 직렬 회로내의 램프에 접속된 콜렉터-에미터 경로를 갖는 전력 트랜지스터, 한 측에서 접지 단자에 접속된 저항기 및 상기 저항기와 직렬로 접속되고 한 측에서 공급 전압원의 정(+)단자에 접속된 캐패시터를 포함하는 RC 부재, 구동기 회로가 휴지 상태에 있을때 상기 캐패시터를 방전 상태로 유지시키기 위해 상기 저항기와 상기 캐패시터의 중간 노드에 접속된 전류원 회로 유니트, 상기 저항기에서의 전압을 상기 전력 트랜지스터의 콜렉터에서의 전압과 비교하기 위해 상기 저항기 및 상기 전력 트랜지스터의 콜렉터에 각각 접속된 제1 및 제2입력을 갖고 있고, 상기 저항기에서의 전압이 상기 전력 트랜지스터의 콜렉터에서의 전압보다 더 부(-)일때 출력에서 저지 신호를 공급하기 위한 비교기 수단, 상기 비교기 수단의 출력은 상기 비교기 수단의 출력에서의 저지 신호의 발생에 응답하여 상기 전력 트랜지스터가 비도전상태로 되도록 상기 전력 트랜지스터의 베이스에 동작가능하게 접속되고, 상기 전력 트랜지스터의 포화값 이상인 전압값으로 상기 저항기의 전압을 제한시키기 위해 상기 저항기와 상기 비교기 수단의 제1입력 사이에 배치되어 있으며 트랜지스터를 구비하고 있는 전압 제한 부재 및 상기 전압 제한 부재의 상기 트랜지스터의 베이스에 동작가능하게 접속된 일정 전압원을 포함하며, 상기 전압 제한 부재의 상기 트랜지스터는 상기 저항기와 상기 비교기 수단이 제1입력 중간 노드에 접속된 에미터를 더 갖는 것을 특징으로 하는 저냉 저항을 갖는 램프를 스위칭 온시키기 위한 구동기 회로.