KR101325184B1 - 과전압 보호 회로 및 이를 구비한 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

정격사양 이상의 과전압이 입력될 경우에 내부 회로를 보호하는 과전압 보호 회로가 개시된다. 본 발명의 실시예의 일측면에 따르면, 입력되는 외부 전압의 변동에 독립하여 내부 전압을 제공하는 션트 레귤레이터 회로, 상기 내부 전압을 이용하여 상기 션트 레귤레이터에 공급될 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성 회로 및 상기 외부 전압의 변동을 모니터링하여 상기 션트 레귤레이터 회로 및 상기 기준 전압 생성 회로를 턴온 또는 턴오프하는 제어 신호를 생성하는 외부 입력 전압 모니터링 회로를 포함하는 과전압 보호 회로가 제공된다.

Description

과전압 보호 회로 및 이를 구비한 반도체 장치{Over-voltage protection circuit and semiconductor device having the over-voltage protection circuit}
본 발명은 반도체 회로 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 정격사양 이상의 과전압이 입력될 경우에 내부 회로를 보호하는 과전압 보호 회로에 관한 것이다.
입력 전압에 의존하지 않고 일정한 전압을 부하에 공급하는 대표적인 전압 레귤레이터로 션트(shunt) 회로가 있다. 션트 회로는 입력 전압이 증가하더라도, 출력 전압을 일정하게 유지시키는 동작을 한다. 션트 회로가 내부 전압을 일정하게 유지시키기 위해서는, 별도의 기준 전압 공급 회로로부터 기준 전압을 공급받아야 하며, 외부 전원의 공급 여부에 상관없이 지속적으로 턴온 상태를 유지하여야 한다.
이러한 구동 조건은 션트 회로 및 그 부가 회로의 소모 전력이 부하의 소모 전력에 비해 상대적으로 작은 경우에는 큰 문제를 야기하지 않는다. 그러나 기존 션트 회로 및 그 부가 회로의 소모 전력이 부하에서 소모되는 전력과 비슷하거나 큰 경우에는 이러한 구동 조건은 상당한 설계 제약이 된다. 특히 기준 전압을 공급하는 기준 전압 공급 회로는 설계된 회로에서 상당한 면적을 차지하며, 전력 역시 상당한 양을 소모한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-0061334호 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0083871호
본 발명의 실시예에서는, 외부 전원의 크기에 의존하지 않고 일정한 내부 전압을 출력하는 과전압 보호 회로를 제공한다. 특히, 과전압 보호 회로는 외부 전원이 정격 전압 범위에서 입력될 경우 턴오프됨으로써, 과전압 보호 회로가 포함된 전체 회로의 전력 소모를 감소시킬 수 있는 과전압 보호 회로를 제공한다.
본 발명의 실시예의 일측면에 따르면, 입력되는 외부 전압을 이용하여 내부 전압을 일정하게 유지하는 션트 레귤레이터 회로, 상기 내부 전압을 이용하여 상기 션트 레귤레이터 회로에 공급될 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성 회로 및 상기 외부 전압의 변동을 모니터링하여 상기 션트 레귤레이터 회로 및 상기 기준 전압 생성 회로를 턴온 또는 턴오프하는 제어 신호를 생성하는 외부 입력 전압 모니터링 회로를 포함하는 과전압 보호 회로가 제공된다.
본 발명의 실시예의 다른 측면에 따르면, 상기 과전압 보호 회로를 포함하는 반도체 장치가 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따른 과전압 보호 회로는, 일반적인 과전압 보호 회로에 비해 구조를 단순화함으로써, 과전압 보호 회로가 차지하는 면적을 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 정상적인 동작시에는 과전압 보호 회로에서 가장 전력을 많이 소모하는 부분을 턴오프시킴으로써, 전력 소모를 크게 감소시킬 수 있다.
이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 개략적으로 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외부 전압 모니터링 회로를 개략적으로 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3은 도 2의 외부 전압 모니터링 회로의 히스테리시스 설정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기준 전압 생성 회로 및 션트 레귤레이터 회로를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로의 턴오프 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로의 턴온 작동을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 개략적으로 도시한 블록 다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 과전압 보호 회로는 외부 전압 모니터링 회로(100), 기준 전압 생성 회로(200) 및 션트 레귤레이터 회로(300)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로는 외부 전압(VDD)이 입력 허용 전압을 초과하지 않는 동안에는 과전압 보호 회로의 일부를 턴오프시켜서, 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다.
외부 전압 모니터링 회로(100)는 과전압 보호 회로로 입력되는 외부 전압을 모니터링하여 기준 전압 생성 회로(200) 및 션트 레귤레이터 회로(300)를 제어하는 제어 신호를 출력한다. 외부 전압은 실질적으로 입력 허용 전압이지만, 입력되는 외부 전압은 정격 전압보다 크거나 작게 변동할 수 있다. 입력 허용 전압은, 예를 들면, 3.3V, 5V, 12V와 같은 직류 전압일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않으며, 적용 분야에 따라 다양한 크기의 입력 허용 전압의 선택이 가능하다. 여기서 직류 전압은 실질적인 직류 전압, 즉, 리플(ripple)을 가진 직류 전압도 포함한다. 외부 전압이 실질적으로 입력 허용 전압이거나 입력 허용 전압보다 작으면, 외부 전압 모니터링 회로(100)는 턴오프 제어 신호를 생성하며, 외부 전압이 실질적으로 입력 허용 전압을 초과하면, 외부 전압 모니터링 회로(100)는 턴온 제어 신호를 생성한다.
기준 전압 생성 회로(200)는 내부 전압(DVDD)을 이용하여 기준 전압을 생성한다. 기준 전압은 션트 레귤레이터 회로(300)로 제공되어 부하로 공급되는 전류를 조절하는데 이용된다. 부하는 내부 전압이 인가되는 회로로서, 과전압 보호 회로가 포함된 반도체 회로의 나머지 부분이다. 본 발명의 실시예에 따른 기준 전압 생성 회로(200)는 제어 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.
션트 레귤레이터 회로(300)는 내부 전압을 일정하게 유지한다. 이를 위해, 션트 레귤레이터 회로(300)는 입력 허용 전압을 초과하여 발생한 전류 증가분을 바이패스시킴으로써, 부하로 전달되는 전류의 양을 일정하게 한다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 션트 레귤레이터 회로(300)는 제어 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다. 션트 레귤레이터 회로(300)가 턴온된 상태, 즉, 외부 전압이 입력 허용 전압을 초과한 상태에서는, 일반적인 션트 레귤레이터로 동작한다. 그러나, 션트 레귤레이터 회로(300)가 턴오프된 상태, 즉, 외부 전압이 입력 허용 전압 내에서 변동하는 상태에서는, 외부 전압과 실질적으로 동일한 내부 전압을 부하에 공급한다.
한편, 기준 전압 생성 회로(200)와 션트 레귤레이터 회로(300)는 내부 전압에 의해 동작한다. 션트 레귤레이터 회로(300)는 내부 전압을 감지하여 바이패스할 전류량을 결정하는 피드백 구조를 가진다. 또한, 기준 전압 생성 회로(200)도 내부 전압을 이용하여 션트 레귤레이터 회로(300)에 제공될 기준 전압을 발생한다. 즉, 별도의 전원에 의해 동작하는 종래의 기준 전압 생성 회로와 달리 본 발명의 실시예에 따른 기준 전압 생성 회로(200)는 션트 레귤레이터 회로(300)의 피드백에 이용되는 내부 전압을 동일하게 이용한다. 이로 인해, 내부 전압의 변동에 의한 영향이 기준 전압 생성 회로(200)와 션트 레귤레이터 회로(300)에 실질적으로 동일하게 적용된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외부 전압 모니터링 회로를 개략적으로 도시한 블록 다이어그램이며, 도 3은 도 2의 외부 전압 모니터링 회로의 히스테리시스 설정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 외부 전압 모니터링 회로(100)는 전압 분배 회로(110), 히스테리시스 설정 회로(120) 및 비교 회로(130)를 포함한다.
전압 분배 회로(110)는 외부 전압을 입력 받는다. 일 실시예에서, 전압 분배 회로(110)는 직렬로 연결된 복수의 저항으로 구현할 수 있다. 직렬로 연결된 복수개의 저항은 외부 전압을 저항비에 의해 분배하여, 외부 전압의 변동을 감지하는데 이용된다.
히스테리시스 설정 회로(120)는 입력 허용 전압의 마진 m1을 설정한다. 마진 m1은 입력 신호 LXV, LXY에 의해 결정될 수 있다. 입력 신호 LXV, LXY는 내부 전압을 이용하여 생성될 수 있다. 정상적인 상태에서, 외부 전압은 내부 전압과 실질적으로 동일하다. 따라서 입력 허용 전압은 내부 전압이다. 그러나 비정상적인 상태, 예를 들어, 입력 허용 전압을 초과한 외부 전압이 인가되면, 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로가 턴온된다. 과전압 보호 회로가 턴온된 상태에서 외부 전압이 입력 허용 전압 사이에서 변동하면, 과전압 보호 회로는 턴온과 턴오프가 반복되는 불필요한 동작이 유발된다. 따라서 과전압 보호 회로는 입력 허용 전압을 초과하는 순간부터 턴온되지만, 턴온된 상태에서는 입력 허용 전압보다 일정한 마진을 주어서, 입력 허용 전압을 중심으로 외부 전압이 변동되더라도 과전압 보호 회로가 턴온과 턴오프를 반복하지 않도록 한다.
비교 회로(130)는 션트 레귤레이터 회로 및 기준 전압 생성 회로를 턴온 또는 턴오프하는 제어 신호를 생성한다. 비교 회로(130)는 분배된 외부 전압 및 입력 허용 전압의 마진 m1을 입력 받는다. 비교 회로(130)는 션트 레귤레이터 회로 및 기준 전압 생성 회로를 턴온시키는 제어 신호를 출력하는 동안 외부 전압이 상기 마진 내에서 변동하면, 턴온시키는 제어 신호를 유지한다. 그러나, 외부 전압이 상기 마진으로 설정된 전압 DVDD-m1이하로 떨어지면, 비교 회로(130)는 션트 레귤레이터 회로 및 상기 기준 전압 생성 회로를 턴오프시키는 제어 신호를 출력한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기준 전압 생성 회로 및 션트 레귤레이터 회로를 도시한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 기준 전압 생성 회로(200)는 저항(210) 및 다이오드(230)를 포함한다. 기준 전압 생성 회로(200)는 스위칭 트랜지스터(220)를 더 포함할 수 있다.
저항(210)과 다이오드(230)는 노드 1과 접지 사이에 직렬로 연결된다. 노드 1은 부하에 전원을 공급하는 내부 전압이 걸리는 노드이다. 저항(210)은 형성된 노드 1과 접지 사이에 형성된 전류 경로를 통과하는 전류의 양을 최소화하기 위해 노드 분리 저항(305)에 비해 상대적으로 큰 저항값을 가질 수 있다. 다이오드(230)는 순방향 전류에 대해 일정한 전압 강하를 갖는 PN 접합 다이오드이다. 저항(210)은 다이오드(230)의 P단에 연결된다. 저항(210)과 다이오드(230) 사이의 노드 VA에 걸리는 전압은 기준 전압으로 션트 레귤레이터 회로(300)에 입력된다.
한편, 저항(210)과 다이오드(230) 사이에 스위칭 트랜지스터(220)가 연결될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(220)는 NMOS 트랜지스터로 도시되어 있으나, PMOS 트랜지스터 또는 다른 형태의 스위칭 소자로도 구현될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(220)에는 제어 신호가 입력되어 스위칭 동작을 제어한다. 스위칭 트랜지스터(220)의 게이트는 제어 신호를 입력 받으며, 드레인은 노드 VA에 연결되며, 소스는 다이오드의 P단에 연결될 수 있다.
한편, 도 4를 계속 참조하면, 션트 레귤레이터 회로(300)는 노드 분리 저항(305), 내부 전압 분배 저항(310, 315), 다이오드(330), 증폭기(340), 바이패스 트랜지스터(350)를 포함한다. 션트 레귤레이터 회로(300)는 스위칭 트랜지스터(320, 325)를 더 포함할 수 있다.
노드 분리 저항(305)는 외부 전압과 노드 1 사이에 연결된다. 정상적인 상태에서 인가되는 외부 전압을 내부 전압으로 부하에 제공하기 위해서, 노드 분리 저항(305)의 저항값은 실질적으로 작게 설계될 수 있다. 이를 통해, 노드 분리 저항(305)에 의해 걸리는 전압 강하가 최소화될 수 있다.
내부 전압 분배 저항(310, 315)과 다이오드(330)는 노드 1과 접지 사이에 직렬로 연결된다. 저항(310, 315)은 형성된 노드 1과 접지 사이에 형성된 전류 경로를 통과하는 전류의 양을 최소화하기 위해 노드 분리 저항(305)에 비해 상대적으로 큰 저항값을 가질 수 있다. 다이오드(330)는 순방향 전류에 대해 일정한 전압 강하를 갖는 PN 접합 다이오드이다. 도 4에서는 1개의 다이오드가 표시되어 있으나, 다이오드(330)은 복수의 다이오드가 병렬로 연결될 수 있다. 저항(315)은 다이오드(330)의 P단에 연결된다. 한편, 저항(315)과 다이오드(330) 사이에 스위칭 트랜지스터(320)가 연결될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(320)는 NMOS 트랜지스터로 도시되어 있으나, PMOS 트랜지스터 또는 다른 형태의 스위칭 소자로도 구현될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(220)에는 제어 신호가 입력되어 스위칭 동작을 제어한다. 스위칭 트랜지스터(320)의 게이트는 제어 신호를 입력 받으며, 드레인은 저항(315)에 연결되며, 소스는 다이오드(330)의 P단에 연결될 수 있다. 내부 전압 분배 저항(310, 315) 사이의 노드 VB에 걸리는 전압은 션트 레귤레이터 회로(300)에 입력된다.
한편, 노드 1과 접지 사이에 바이패스 트랜지스터(350)가 연결된다. 바이패스 트랜지스터(350)의 게이트는 증폭기(340)의 출력단에 연결되며, 드레인은 노드 1에 연결되며, 소스는 접지에 연결된다. 한편, 바이패스 트랜지스터(350)와 접지 사이에 스위칭 트랜지스터(325)가 연결될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(325)는 NMOS 트랜지스터로 도시되어 있으나, PMOS 트랜지스터 또는 다른 형태의 스위칭 소자로도 구현될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(325)에는 제어 신호가 입력되어 스위칭 동작을 제어한다. 스위칭 트랜지스터(325)의 게이트는 제어 신호를 입력 받으며, 드레인은 바이패스 트랜지스터(350)의 소스에 연결되며, 소스는 접지에 연결될 수 있다.
증폭기(340)의 입력단은 노드 VA 및 노드 VB에 각각 연결되며, 출력단은 바이패스 트랜지스터(350)에 연결된다. 증폭기(340)의 입력단과 출력단은 내부 전압에 대해 positive feedback 구조를 갖는다. 증폭기(340)의 +입력단은 노드 VB에 연결되며, -입력단은 노드 VA에 각각 연결된다. 증폭기(340)의 출력단은 바이패스 트랜지스터(350)의 게이트에 연결된다. 한편, 증폭기(340)는 제어 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.
여기서, 다이오드(330)는 온도 차이에 의한 보상 기능을 가지며, 다이오드(230)는 온도 차이에 의한 보상 기능과 기준 전압을 발생시키는 기능을 함께 가진다. 다이오드(230, 330)는 BGR(band gap reference)로도 구현될 수 있다. 그러나 본 실시예에서는 BJT로 구현하는 대신 PN 접합 구조를 갖는 다이오드를 사용함으로써, 제조 공정을 단순화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로의 턴오프 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 다시 참조하면, 외부 전압이 입력 허용 전압을 초과하지 않으면, 외부 전압 모니터링 회로(100)에 의해 기준 전압 생성 회로(200)는 턴오프(점선으로 표시)되며, 션트 레귤레이터 회로(300)도 노드 분리 저항(305)을 제외한 나머지 부분은 턴오프(점선으로 표시)된다. 따라서 입력된 외부 전압은 실질적으로 내부 전압과 동일하며, 부하로 전달된다. 도 4에 도시된 스위칭 트랜지스터(230, 330, 35)는 턴오프시키는 제어 신호에 의해, 각각이 위치한 노드 1과 접지 사이의 전류 경로를 차단하며, 증폭기(340) 또한 제어 신호에 의해 턴오프된다.
일반적인 과전압 방지 회로는, 과전압이 입력될 경우를 대비하여, 항상 턴온 상태를 유지하므로, 상당한 양의 전력을 소모한다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로는, 외부 전압이 입력 허용 전압 이내일 때는, 과전압 보호 회로의 대부분을 턴오프함으로써 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다. 특히, 외부 전압이 과전압 보호 회로가 내장된 배터리 셀과 같은 전원에서 제공되는 경우에도 전력 소모를 줄이는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로의 턴온 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 다시 참조하면, 외부 전압이 입력 허용 전압을 초과하면, 외부 전압 모니터링 회로(100)에 의해 기준 전압 생성 회로(200) 및 션트 레귤레이터 회로(300)는 턴온된다. 션트 레귤레이터 회로(300)는 증가된 외부 전압에 의한 전류 증가분을 바이패스 트랜지스터(350)를 통해 접지로 바이패스 시킴으로써, 내부 전압을 유지한다.
외부 전압 모니터링 회로(100)는 입력되는 외부 전압이 입력 허용 전압을 초과하면, 기준 전압 생성 회로(200) 및 션트 레귤레이터 회로(300)를 턴온시키는 제어 신호를 생성한다. 턴온시키는 제어 신호가 입력되면, 스위칭 트랜지스터(220, 320, 325)는 턴온시키는 제어 신호에 의해, 각각이 위치한 노드 1과 접지 사이의 전류 경로를 연결하며, 증폭기(340) 또한 제어 신호에 의해 턴온된다.
스위칭 트랜지스터(220, 320, 325)가 턴온되면, 노드 1과 접지 사이의 제1 전류 경로에 위치한 기준 전압 생성 회로(200)의 노드 VA는 흐르는 전류 i1의 크기에 독립적인 전압 Vdiode가 일정하게 유지된다. 노드 VA에서의 전압 Vdiode는 기준 전압으로서 증폭기(340)에 입력된다.
또한, 노드 1과 접지 사이의 제2 전류 경로에 위치한 내부 전압 분배 저항(310, 315)에 의해 전압 분배된 노드 VB의 전압은 DVDD x R2/(R1+R2) + Vdiode이다. 상술한 바와 같이, 제2 전류 경로에 위한 다이오드(330)는 온도차에 의한 보상 기능을 갖는다. 온도 상승에 따라 저항값은 감소되지만, 다이오드의 저항값은 증가한다. 따라서 내부 전압 분배 저항(310, 315)의 저항값이 온도에 의해 변화되더라도 다이오드(330)에 걸리는 전압 Vdiode에 의해 분배된 전압이 보상되므로, 온도 변화에 따른 전압의 분배 비율은 일정하게 유지될 수 있다.
한편, 제1 경로와 제2 경로는 모두 내부 전압에 의해 동작되며, 다이오드(230, 330)에 의해 유지되는 전압 역시 동일하다. 따라서, 노드 VA와 노드 VB 사이의 차이 역시 내부 전압의 변동 비율에 동일하게 비례하여 변화하게 된다.
증폭기(340)는 노드 VA와 노드 VB 사이의 차이 VB-VA에 비례하는 출력 전압 VAO를 출력한다. 출력된 VAO는 바이패스 트랜지스터(350)의 게이트-소스 전압 Vgs를 증가시켜서, 노드 1에서 접지 사이의 전류 경로를 통하는 전류 i3의 양을 조절한다. Positive feedback 구조에 의해, i3로 외부 전압 증가에 따른 전류 증가분이 부하로 인입되지 않으므로, 부하로 전달되는 전류 i4의 양은 일정하게 유지된다. 제1, 제2, 및 제3 전류 경로를 통해 접지로 바이패스되는 전류 i1, i2, i3 중 i3의 크기가 가장 크다. 즉, 바이패스 트랜지스터(350)는 내부 전압에 의해 부하로 전달되는 전류의 양을 게이트 제어신호에 의해서 조절한다.
본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로는, 배터리 셀의 PCM(Protection Circuit Module)에 적용될 수 있다. PCM의 일반적인 과전압 보호 동작은, 입력되는 외부 전압이 입력 허용 전압을 초과하면, 외부 전압을 전기적으로 분리시킨다. 따라서 회로 구조가 상당히 복잡하다. 또한 PCM의 과전압 보호 기능은 PCM의 일부로서 외부 전압이 없는 상황에서도 계속해서 동작해야 한다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로는, 정상적인 상황에서는 외부 전압을 모니터링하는 기능만 턴온되어 있으므로, 외부 전압이 입력 허용 전압을 초과하는 경우에만 필요한 대부분의 회로를 턴오프시킴으로써, 전력 소모를 상당히 줄일 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 외부 전압 모니터링 회로
200: 기준 전압 생성 회로
300: 션트 레귤레이터 회로

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 입력되는 외부 전압을 이용하여 내부 전압을 일정하게 유지하는 션트 레귤레이터 회로;
    상기 내부 전압을 이용하여 상기 션트 레귤레이터에 공급될 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성 회로; 및
    상기 외부 전압의 변동을 모니터링하여 상기 션트 레귤레이터 회로 및 상기 기준 전압 생성 회로를 턴온 또는 턴오프하는 제어 신호를 생성하는 외부 입력 전압 모니터링 회로를 포함하되,
    상기 외부 입력 전압 모니터링 회로는 상기 외부 전압이 입력 허용 전압 이내이면, 상기 턴오프 신호를 생성하여 상기 션트 레귤레이터 회로 및 상기 기준 전압 생성 회로를 턴오프하고, 상기 션트 레귤레이터 회로는 상기 외부 입력 전압을 상기 내부 전압으로 출력하며,
    상기 외부 입력 전압 모니터링 회로는 상기 외부 입력 전압이 입력 허용 전압을 초과하면, 상기 턴온 신호를 생성하여 상기 션트 레귤레이터 회로 및 상기 기준 전압 생성 회로를 턴온하되, 상기 션트 레귤레이터 회로는 상기 외부 입력 전압에 독립하여 일정한 내부 전압을 출력하는 과전압 보호 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 션트 레귤레이터 회로는,
    상기 내부 전압을 분배하는 전압 분배 회로;
    상기 분배된 내부 전압과 상기 기준 전압의 차이에 따른 게이트 제어신호를 생성하며, 상기 제어 신호에 의해 턴온 또는 턴오프되는 증폭기; 및
    상기 내부 전압에 의해 부하로 전달되는 전류의 양을 상기 게이트 제어신호에 의해서 조절하는 제1 트랜지스터를 포함하는 과전압 보호 회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전압 분배 회로는,
    상기 내부 전압을 분배하는 직렬로 연결된 제1 및 제2 저항;
    상기 제1 및 제2 저항과 직렬로 연결되며, 양단에 일정한 전압이 걸리는 다이오드; 및
    상기 제1 및 제2 저항과 상기 다이오드에 의해 형성된 전류 경로에 위치하며, 상기 제어 신호에 의해 상기 전류 경로를 온 또는 오프 스위칭하는 트랜지스터를 포함하는 과전압 보호 회로.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 트랜지스터의 출력단과 접지 사이의 전류 경로에 위치하며, 상기 제어 신호에 의해 상기 전류 경로를 온 또는 오프 스위칭하는 트랜지스터를 더 포함하는 과전압 보호 회로.
  7. 제3항에 있어서, 상기 기준 전압 생성 회로는,
    내부 전압이 인가되는 노드에 일단이 연결된 저항;
    상기 저항과 직렬로 연결되며, 양단에 일정한 전압이 걸리는 다이오드; 및
    상기 저항과 상기 다이오드에 의해 형성된 전류 경로에 위치하며, 상기 제어 신호에 의해 상기 전류 경로를 온 또는 오프 스위칭하는 트랜지스터를 포함하는 과전압 보호 회로.
  8. 제3항에 있어서, 상기 외부 전압 모니터링 회로는,
    상기 외부 전압을 분배하는 직렬로 연결된 복수의 저항;
    입력 허용 전압의 마진을 설정하는 히스테리시스 설정 회로; 및
    상기 션트 레귤레이터 회로 및 상기 기준 전압 생성 회로를 턴온시키는 제어 신호를 출력하는 동안, 상기 외부 전압이 상기 마진 내에서 변동하면 상기 턴온시키는 제어 신호를 유지하고, 상기 외부 전압이 상기 마진을 벗어나면 상기 션트 레귤레이터 회로 및 상기 기준 전압 생성 회로를 턴오프시키는 제어 신호를 출력하는 비교 회로를 포함하는 과전압 보호 회로.
  9. 청구항 3의 과전압 보호 회로를 포함하는 반도체 장치.
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