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KR900006946B1 - 전원 어댑터 시스템 - Google Patents

전원 어댑터 시스템 Download PDF

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KR900006946B1
KR900006946B1 KR1019870010314A KR870010314A KR900006946B1 KR 900006946 B1 KR900006946 B1 KR 900006946B1 KR 1019870010314 A KR1019870010314 A KR 1019870010314A KR 870010314 A KR870010314 A KR 870010314A KR 900006946 B1 KR900006946 B1 KR 900006946B1
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Abstract

내용 없음.

Description

전원 어댑터 시스템
제1도는 본 발명인 전원 어댑터 시스템의 블럭도.
제2도는 본 발명인 전원 어댑터 시스템의 양호한 실시예의 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 검출기 18 : 스위칭회로
24 : 제1비교기 회로 또는 차동증폭기 26 : 제1바이어스회로망
28 : 제어전압회로 54 : 인버터회로
68 : 제2비교기 회로 82 : 제 2 바이어스 회로망
90 : 전도 피드백 라인
본 발명은 전원 또는 전압 공급 시스템에 관한 것으로, 특히, 소정의 크기인 전압을 갖는 제1공급원과 상기 소정의 크기인 전압과는 현저하게 상이한 크기인 전압을 갖는 제2공급원으로부터 교대로 소정의 크기인 출력 전압을 제공하는 전원 또는 전압 공급 시스템에 관한 것이다.
감지회로를 형성하는 반도체 집적회로 기술에서 사용된 소자의 배치를 축소하거나 감축하기 위해서는 특히 절연층에서 전압 절연 파괴를 피하기 위해 지금까지 일단적으로 사용된 5V의 포준 공급 전압보다 더 낮은 전압을 제공하기 위한 전압 공급원이 필요하다. 5V로 부터 천이가 3.3V의 저전압 공급원에 공급하는 동안, 회로중 어떤 것이 표준 5V공급으로 사용하기 위해 설계되는 단면에, 다른 회로가 낮은 3.3V전압 공급으로 사용하기 위해 설계되는 곳에서 회로의 혼합이 사용된다. 일반적으로, 메모리 회로의 배치는 메모리회로에 결합되는 논리회로의 배치보다 더 빠른 비율로 감소된다. 따라서, 전압의 부정합은 전원 공급의 다수 레벨이 소정의 시스템에서 공존할 때 상기 천이 주기동안 일어난다.
1982년 3월 15일 케이.루크 등에 의해 출원된 미합중국 특허 제4,469,959호에서, 제1공급원에서 전압 크기 변화가 제2공급원으로 하여금 인버터회로에 접속되게 하는 제1 및 제2전압원을 사용하는 상보형 금속산화물 반도체(CMOS)인버터 회로로 공급전압을 제어하는 회로가 기재되어 있다.
1958년 9월 29일 알.피.프란스워드 등이 출원한 미합중국 특허 제 3,076,135호에는 과부하 상태에서는 오프로 전환되고 과부하를 제거했을 때 온으로 전환되는 트랜지스터 전원 시스템이 기재되어 있다.
1979년 3월 27일 제이 타바타가 출원한 미합중국 특허 제4,309,627호에는 기준전압 발생회로, 분압회로및 전압 비교회로를 포함하는 전원 전압을 위한 검출회로가 기재되어 있다.
1980년 7읠 24일 제이.에스.고든이 출원한 미합중국 특허 제4,463,270호에는 배터리 예비 전원을 제어하는데 적합한 두 전압의 상대적인 크기의 차를 검출하는 비교기 회로가 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 입력 전압의 크기가 소정의 크기 또는 소정의 크기보다 큰 것에 관계없이 소정의 크기의 출력전압을 갖는 간단하고 누전이 적은 전원 어댑터 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 내용에 따라 전원 어댑터 시스템은 전압원단자, 출력단자, 전압원에 결합되고 제1 및 제2스위치를 포함하며 제1스위치가 전압원단자와 출력 단자 사이에 배치된 스위칭 수단, 제2스위치에 직렬로 접속되고 전압원단자와 접지같은 기준 전위점간에 배치되며 출력단자에 결합된 출력을 갖는 전압 변환수단 및 전압원단자에서 제1및 제2전압 범위를 검출하고 각각 제1및 제2제어전압을 발생하며 제1제어전압이 제1스위치에 인가되고 제2제어전압이 제2스위치에 인가되는 수단을 포함한다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
제1도의 블럭도에는 본 발명의 전원 어댑터 시스템이 도시되어 있으며, 전원 공급단자(10)와, 포준 전압검출기이고 전원 공급단자(10)와 접지같은 기준 전위점간에 접속된 검출기(12)를 포함한다. 전원 어탭터 시스템은 또한 출력단자(16)에 접속된 출력을 갖는 전압 변환기(14)를 포함한다. 전압 변환기(14)는 활성화되었을 때 전원 공급단자(10)에서 전압보다 더 낮은 크기를 갖는 일정한 출력전압(VDD)을 발생하기 위하여 설계된다. 스위칭 회로(18)는 전원 공급 전압원 단자(10)와 전압 변환기(14)사이에 접속된 제1스위치(20)와 전원 공급 단자(10)와 출력단자(16)사이에 배치된 제2스위치(22)를 포함한다. 검출기(12)는 전원 공급단자(10)에서 제1전압범위를 나타내는 제1제어전압과, 전원 공급 단자(10)에서 제2전압 범위를 나타내는 제2제어 전압을 발생하기 위하여 설계된다. 검출기(12)로부터 제1제어 전압은 검출기(12)의 제1출력과 스위칭 회로(18)의 제1스위치(20)간에 결합된 전도 라인 인에이블 R에 인가되고, 검출기(12)로부터 제2제어 전압은 검출기(12)의 제2출력과 스위칭 회로(18)의 제2스위치(22)간에 접속된 전도 라인 인에이블 P에 인가된다.
제1도에 도시된 본 발명의 시스템 동작에 있어서, 전원 공급단자(10)에서 전압의 크기가 명목상의 5V전원에서 제공된 것처럼, 예를들어, 4.2V같은 소정의 전압을 초과할때, 검출기(12)는 스위칭 회로(18)의 제1스위치(20)를 도통하게 하는 인에이블 R라인상에서 제1제어 전압을 발생한다. 제1스위치(20)가 도통됨에 따라, 전압 변환기(14)는 활성화되어, 출력단자(16)에서 예를들어 3.3V인 바람직한 크기를 갖는 전압(VDD)을 발생한다. 만약 전원 공급 단자(10)에서 전압이 소정의 전압보다 낮다면, 검출기(12)는 스위칭회로(18)의 제2스위치(22)를 도통하게 하는 인에이블 P라인상에서 제2제어 전압을 발생하며, 이와함께 제1제어 전압은 제1스위치(20)를 개방한다. 제2스위치(22)가 도통됨에 따라, 전원 공급 단자(10)에서 예를들어 3.3V같은 저전압이 직접 출력단자(16)에 인가되는 반면에, 전압 변환기(14)는 제1스위치(20)의 개방에 의해 동작되지 않도록 한다.
그러므로, 3.3V같은 비교적 낮고 일정한 출력전압(VDD)은 +5V전원(VH) 또는 +3.3V전원(VH) 어느것이 전원 공급 단자(10)에서 접속되더라도 출력단자(16)에서 이용 가능하도록 한다. 따라서, 본 발명의 어탭터 회로는 3.3V공급 기술로 하여금 5V 또는 3.3V 공급에 의해 전원을 공급하도록 한다.
제2도에 있어서, 본 발명인 시스템의 양호한 실시예의 회로도를 도시한다. 제2도의 회로는 P채널 전개효과 트랜지스터와 N채널 전계효과 트랜지스터로된 CMOS기술로 이루어져, P채널 전계효과 트랜지스터가트랜지스터내에 형성된 대각선과 게이트 전극을 갖는 직사각형으로 나타내어지고 N 채널 전계효과 트랜지스터가 대각선과 게이트 전극이 없는 직사각형으로 나타내진다. 더우기, 제1도의 시스템의 소자와 유사한 제 2도의 회로의 소자는 동일 기호로 나타내어진다. 제 2도에 도시된 본 발명의 회로는 제 1비교기 회로 또는 차동증폭기(24), 거의 일정한 기준전압을 제공하는데 제1바이어스 회로망(26) 및, 전원 공급 단자(10)에서 전압과 함께 선형적으로 변하는 전압을 제공하는 제어 전압 회로(28)를 갖는 검출기(12)를 포함한다. 제 1바이어스 회로망(26)은 1메가옴 이상의 저항값을 갖고 CMOS 기술에서 N우물에 형성된 제 1저항(Rl)에 직렬로 배치되고, 전원 공급 단자(10) 및 접지같은 기준 전위점간에 접속된 N채널 전계효과 트랜지스터(30,32,34)를 포함한다.
각 트랜지스터(30,32,34)는 다이오드 같이 장착된다. 제1비교회로(24)는 전원 공급 단자(10)와 기준 전위점간에 배치되며, N채널 전계효과 트랜지스터로 이루어진 블리더 소자(36,38)와, P채널 전계효과 트랜지스터로 이루어진 제어소자(40,42) 및 부하 소자(44)를 포함한다. 제어 전압 희로(28)는 노드 C 및 기준전위점간에 접속된 트랜지스터(46,48)같은 다수의 N채널 전계효과 트랜지스터와, 노드 C 및 전원 공급 단자(10)간에 접속된 트랜지스터(50,52)같은 다수의 P채널 전계효과 트랜지스터를 갖는 출력단자 또는 노드C를 포함한다. 각 트랜지스터(46,48,50,52)의 제어 게이트는 노드 C에 접속된다. 만약 바란다면, 더 많이 직렬로 장착된 N채널 및 P채널 트랜지스터가 제어 전압 희로(28)에서 사용될 수 있다. 제1저역 통과 필터 캐패시터(C1)가 바이어스 회로망(26)의 출력 또는 노드 A간에 접속되며, 제2저역 통과 필터 캐패시터(C2)가 제어 전압 회로(28)의 노드 C 및 기준 전위점간에 접속된다. 검출기(12)는 또한 N채널 전계효과트랜지스터(56)와 P채널 전계효과 트랜지스터(58)를 포함하는 버퍼 또는 인버터 회로(54)를 포함한다.
버퍼회로(54)의 입력은 제1비교회로(24)의 출력단자 또는 노드 B에 접속된다. 버퍼회로(54)의 노드 D는 전원 공급 단자(10)와 출력단자(l6)간에 접속된 P채널 전계 효과 트랜지스터인 제2스위치(22)의 제어 게이트에 접속된다. N채널 전계효과 트랜지스터인 제2스위치(20)의 특성과 부합하기 위해 설계된 인터페이스 회로(60)는 직렬로 장착된 트랜지스터(62,64,66)를 포함하며, 이중 트랜지스터(62,66)은 N채널 방식이며, 트랜지스터(64)는 P채널 방식이다. 트랜지스터(62,64)는 인버터를 형성하며, 트랜지스터(66)는 다이오드로서 장착된다.
트랜지스터(62,64)간에 제공된 출력단자 또는 노드 E는 N채널 전계효과 트랜지스터인 제1스위치(20)의 게이트 전극에 접속되는 인에이블 R라인에 접속된다.
전압 변환기(14)는 N채널 전계효과 트랜지스터(70,72,74)와 P채널 전계효과 트랜지스터(76,78)를 갖는 제2비교기회로(68)를 포함한다. 제2비교기회로(68)의 출력단자 또는 노드 F는 전원 공급 단자(10)와 출력단자(16)간에 접속된 N채널 전계효과 트랜지스터인 수동소자(80)의 제어 게이트에 접속된다. 트랜지스터(70)는 전류원의 역할을 하며, 트랜지스터(72,74)는 제어소자의 역할을 하고, 트랜지스터(76,78)는 제2비교기회로(68)를 위한 전류 리미터의 역할을 한다. 전압 변환기(14)는 또한 출력단자 또는 노드 C를 갖는 일정한 기준전압을 제공하기 위한 제2바이어스 회로망을 포함한다. 바이어스 회로망(82)은 1메가옴 이상의 저항값을 가지며 CMOS기술에서 N우물에 형성된 제2저항(R2)과 노드 G 및 기준 전의정간에 배치되고, 노드 G 및 전원 공급 단자(10)간에 배치된 직렬로 장착된 P 채널 전계효과 트랜지스터(84,86,88)롤 포함한다. 노드 G는 트랜지스터(70)의 제어 게이트와 트랜지스터(72)의 제어 게이트에 접속된다. 출력단자(16)는 트랜지스터(74)의 제어 게이트에 접속된다. 제3저역 통과 필터 캐패시터(C3)는 제2바이어스 회로망의 노드 G와 기준 전위점간에 접속된다. 전도 피드백 라인(90)은 출력단자(16)로부터 P채널 블리더 트랜지스터의 제어 게이트(92)와 P채널 블리더 트랜지스터(94)의 제어 게이트에 접속된다. 트랜지스터(92)는 인터페이스 회로(60)의 노드 I와 접지간의 N채널 블리더 트랜지스터(96)에 직렬로 접속되고, 트랜지스터(94)는 제어 전압 회로(28)의 노드 C와 접지간에 접속된다. 트랜지스터(96)의 제어 게이트는 인터페이스 회로(60)의 노드 E에 접속된다.
도면의 제2도에 도시된 본 발명의 전원 어댑터 시스템의 동작에 있어서, 검출기(12)의 제1바이어스 회로망(26)의 노드 A는 전원 공급 단자(10)에서 약 2V 정도의 낮은 전압을 1.3 및 2V 사이의 일정한 기준전압에 제공한다. 상기 일정한 기준 전압은 제1비교기 회로 또는 차동증폭기(24)의 제어 소자(40)의 제어 게이트에 인가된다. 제어 전압회로(28)의 노드 C에서 전압은 전원 공급 단자(10)에서 전압에 따라 선형적으로 변한다. 단자(10)에서 전압이 4.2V이상일때, 제1비교기의 B에서 전압이 낮아, 버퍼회로(54)의 노드D에서 고전압이 발생하도록 검출기(12)가 설계된다. 상기 고전압은 충분히 높아, 스위치 또는 P채널 수동트랜지스터(22)를 오프로 유지한다. 그러므로, 전원 공급 단자(10)에서 전압은 출력단자(16)에 직접 인가되지 않는다.
저전압인 노드 B에서와 같이, 인터페이스 회로(60)와 P채널 트랜지스터(64)는 N채널 트랜지스터(62)가 오프일 동안 온으로 전환된다. 그러므로, 노드 E가 고전압이므로, 제1스위치 또는 N채널 트랜지스터(20)가 온으로 전환하여, 전압 변환기(14)를 활성화한다. 정상 피드백 원리에 따라 동작하는 전압 변환기(14)는 전원 공급 단자(10)에서 전압이 약 4.2V라면 N채널 트랜지스터(80)의 제어 게이트에 인가된 제2비교기회로(68)의 노드 F에서 전압이 출력단자(16)에서 출력전압(VDD)을 3.3V로 유지하도록 설계된다. 출력단자(16)상에서 전압(VDD)이 변하면, 트랜지스터(74,78)를 통하는 전류도 변한다. 트랜지스터(70,72)를 통하는 전류에 비례하는 노드 H에서 전압은 출력단자(16)에서 전압 크기를 제어하는데 도움을 준다. 트랜지스터(74,78)를 흐르는 전류, 트랜지스터(72,76)를 흐르는 전류 및 노드 H에서 전압은 함께 출력단자(16)상에서 전압에 직접 응답하여 노드 F에서 전압을 정류한다. 노드 F에서 전압은 전류를 출력단자(16)로 공급하는 수동 트랜지스터(80)의 제어 게이트를 바이어스 한다.
3.3V 전압원이 전원 공급 단자에 접속될때 같이 전원 공급 단자(10)에서 전압이 3.8V이하일때, 검출기(12)의 제1비교기회로 또는 차동증폭기(24)의 노드 B에서 전압이 높아져 버퍼회로(54)의 N채널 트랜지스터(56)를 온으로 전환하여 버퍼회로(54)의 출력 노드 D에서 방전한다. 노드 D에서 전압 전원 공급 단자(10)를 출력단자(16)에서 직접 접속하는한 제2스위치 또는 P채널 트랜지스터(22)가 어렵게 온으로 전환하는 점으로 감소된다. 그러는 동안, 검출기(l2)의 제1비교기 회로(24)의 노드 B가 고전압이기 때문에, 인터페이스회로(60)의 N채널 트랜지스터(62)가 온으로 전환하여, 노드 E에서 방전한다. 노드 E에서 방전함으로써, 제1스위치 또는 N채널 트랜지스터(20)의 제어 게이트에서 전압이 낮아져 트랜지스터(20)가 오프로 전환하고, 따라서, 전압변환기가 동작하지 못하게 한다. 도면의 제2도에서 도시된 바와같은 본 발명의 전원 어댑터 시스템은 출력 단자(16)에서 2.0V같은 낮은 크기로써 일정한 출력 전압을 제공할 수 있다.
검출기(10)가 두개의 주요한 기능, 즉,(1) 단자(l0)에서 전원 전압(VH)을 모니터하며,(2)전압 변환기(14)를 온,오프 전환하는 기능을 갖는다는 것을 주목해야 한다. 더우기, 게2도의 회로가 VH=4.2V 및VH=3.8V사이에서 400밀리볼트의 히스테리시스를 가지며, 중요하고 바람직한 잡음 보호 특성을 제공하는 것을 알 수 있다.
따라서, 5.0V 전압원 또는 3.3V 전압원중 어느 것이 전원 공급 단자(10)에 접속되더라도, 간단한 전원어댑터 회로가 3.3V의 출력전압을 공급하도록 제공되어 왔다는 것을 알 수 있다.
또한, 제1바이어스 회로망(26)같이 단자(10)와 접지간 몇개의 전류 통로가 상보형 소자를 사용하지 않는다 하더라도 도면의 제2도의 시스템을 이루기 위하여 CMOS기술을 사용함으로써 전원 공급 단자(10) 및 접지간 전류 누설이 매우 낮다는 것을 주목할 수 있다. 상보형 소자를 사용하지 않는 통로는 매우 작은 소자와 고저항률 저항을 사용하기 때문에 전류 누설이 매우 미미하다 따라서, 도면의 제2도의 회로는, 데이타 기억 모드를 갖는 배터리 백업 응용, 예를들어, 단자(10)에서 전압이 2V떨어지는 6소자 정적 랜덤 억세스 메모리 같은 곳에서 쉽게 사용될 수 있다.

Claims (1)

  1. 전압 공급단자와, 출력단자와, 제1 및 제2스위치를 포함하고, 상기 제1스위치가 상기 전압 공급 단자와 상기 출력 단자 사이에 접속되는 스위칭 회로와, 상기 제2스위치에 직렬로 접속되고, 상기 전압 공급단자와 기준 전위점 사이에 배치되며, 상기 출력단자에 결합된 출력을 갖는 전압 변환기 및, 상기 전압공급단자에서 제1및 제2전압 범위를 검출하고, 상기 제1및 제2전압 범위를 각각 나타내는 제1 및 제2제어신호를 발생하며, 상기 제1제어신호가 상기 제1스위치에 인가되고, 상기 제2제어신호가 상기 제2스위치에 인가되는 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원 어탭터 시스템.
KR1019870010314A 1986-09-18 1987-09-17 전원 어댑터 시스템 Expired KR900006946B1 (ko)

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