KR101412807B1

KR101412807B1 - 삼각파 발생 장치

Info

Publication number: KR101412807B1
Application number: KR1020120128000A
Authority: KR
Inventors: 고주열
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-06-27
Also published as: US20140132314A1; KR20140060979A; JP2014099835A

Abstract

본 발명은 삼각파 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명의 삼각파 발생 장치는 출력단과 접지 사이에 연결되는 커패시터; 복수의 전류원을 구비하여, 복수의 전류원에서 출력되는 전류에 의해 상기 커패시터를 충전 또는 방전하는 충방전부; 및 상기 커패시터의 충전전압과 기 설정된 복수의 기준전압을 비교하여 상기 복수의 기준전압에 의해 형성되는 복수의 구간 각각마다 상기 커패시터를 충전 또는 방전하는 전류량을 달리하도록 상기 충방전부를 제어하는 제어를 포함할 수 있다.

Description

삼각파 발생 장치{TRIANGULAR WAVEFORM GENERATING APPARATUS}

본 발명은 커패시터의 충전전압을 서로 다른 전압 레벨과 비교하여 커패시터를 충전하는 복수의 충전 전류 및 커패시터를 방전하는 복수의 방전 전류를 제어함으로써 구분적 선형(piecewise linear)인 삼각파를 생성하는 삼각파 발생 장치에 관한 것이다.

PWM(Pulse width modulation : 펄스폭 변조) 신호 발생기는 삼각파 신호 및 기준신호 등의 아날로그 입력 신호를 펄스화된 출력 신호로 전환하는 장치이다. 일반적으로 PWM 신호 발생기는 PWM 신호의 듀티를 조절함으로써 전원장치에 포함되는 스위치 소자의 온/오프 동작을 제어하는 용도로 이용되고 있다.

일반적으로 PWM 신호의 듀티를 조절하기 위한 방안으로 외부저항 및 일정 이득을 가지는 연산증폭기를 이용하여 PWM 신호를 만드는 기준 전압을 증폭하는 아날로그 방식이 이용되고 있다. 다만 이러한 방안은 저항 등의 외부 부품이 필요하여 제조단가가 상승하며, 연산증폭기를 이용하기 때문에 집적 회로(Integrated circuit)의 면적이 커지는 문제점이 발생한다.

하기의 선행기술문헌 중 특허문헌 1은 다상 삼각파 발진 회로 및 그것을 이용한 스위칭 레귤레이터에 관한 발명으로서 복수의 정전류 회로를 이용하여 커패시터를 충전하여 주파수와 파고치가 동일하며 서로 역상인 삼각파를 생성하고자 한다.

다만, 특허문헌 1은 구간별로 기울기를 달리하는 삼각파를 생성하는 내용을 개시하고 있지 못하며, 하나의 커패시터가 아닌 복수의 커패시터를 충방전한다는 점에서 본원발명과 차이가 있다.

일본 공개특허공보 JP 2006-50310

본 발명의 과제는 전술한 종래 기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 본 발명은 저항 및 연산증폭기 등의 외부 부품을 이용함 없이 PWM 신호의 듀티를 조절하기 위하여 구간별로 기울기를 달리하는 구분적 선형(piecewise liner)인 삼각파형을 생성하는 삼각파 발생 장치를 제공한다.

본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 출력단과 접지 사이에 연결되는 커패시터; 복수의 전류원을 구비하여, 복수의 전류원에서 출력되는 전류에 의해 상기 커패시터를 충전 또는 방전하는 충방전부; 및 상기 커패시터의 충전전압과 기 설정된 복수의 기준전압을 비교하여 상기 복수의 기준전압에 의해 형성되는 복수의 구간 각각마다 상기 커패시터를 충전 또는 방전하는 전류량을 달리하도록 상기 충방전부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 구간 중 어느 하나의 구간에서 상기 커패시터를 충전하기 위한 전류량 및 상기 커패시터를 방전하기 위한 전류량이 동일하도록 상기 충방전부를 제어하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 충방전부는, 상기 커패시터를 충전하기 위한 충전 전류를 생성하는 복수의 충전 전류원; 상기 충전 전류원과 상기 커패시터 사이에 구비되어, 상기 충전 전류를 상기 커패시터에 전달 또는 차단하는 충전 스위치; 상기 커패시터를 방전하기 위한 방전 전류를 생성하는 복수의 방전 전류원; 및 상기 방전 전류원과 상기 커패시터 사이에 구비되어 상기 방전 전류를 통한 상기 커패시터의 충전전압의 방전을 유지 또는 차단하는 방전 스위치; 를 포함하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 복수의 충전 전류원 중 하나에서 생성되는 충전 전류의 전류량은 상기 복수의 방전 전류원 중 하나에서 생성되는 방전 전류의 전류량과 동일한 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 복수의 충전 전류원은 각각 동일한 충전 전류량을 생성하고, 상기 복수의 방전 전류원은 각각 동일한 방전 전류량을 생성하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 복수의 충전 전류원은 서로 다른 충전 전류량을 생성하고, 상기 복수의 방전 전류원은 서로 다른 방전 전류량을 생성하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 커패시터의 전압과 상기 복수의 기준전압을 비교하여 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 상기 커패시터의 전압 및 상기 복수의 기준전압을 각각 비교하는 복수의 비교기를 구비하는 비교부; 및 상기 복수의 비교기로부터 출력되는 비교결과에 따라 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 중 적어도 하나의 스위칭 동작을 제어하는 스테이트 머신; 을 포함하는 삼각파 발생기를 제안한다.

또한, 상기 복수의 기준전압은 서로 다른 전압 레벨인 삼각파 발생 장치를 제안한다.

본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 출력단과 접지 사이에 연결되는 커패시터; 복수의 충전 전류원을 구비하여 상기 커패시터를 충전하는 충전부; 복수의 방전 전류원을 구비하여 상기 커패시터를 방전하는 방전부; 및 상기 커패시터의 충전전압과 기 설정된 복수의 기준전압을 비교하여 상기 복수의 기준전압에 의해 형성되는 복수의 구간 각각마다 상기 출력단에서 출력되는 삼각파의 기울기가 다르게 되도록 상기 충전부 및 상기 방전부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 구간 중 어느 하나의 구간에서 상기 삼각파의 양의 기울기 및 상기 삼각파의 음의 기울기는 크기는 동일하도록 상기 충전부 및 방전부를 제어하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 충전부는, 상기 커패시터를 충전하기 위한 충전 전류를 생성하는 상기 복수의 충전 전류원; 및 상기 복수의 충전 전류원과 상기 커패시터 사이에 각각 구비되어, 상기 충전 전류를 상기 커패시터에 전달 또는 차단하는 복수의 충전 스위치; 를 포함하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

또한, 상기 방전부는, 상기 커패시터를 방전하기 위한 방전 전류를 생성하는 상기 복수의 방전 전류원; 및 상기 복수의 방전 전류원과 상기 커패시터 사이에 각각 구비되어 상기 방전 전류를 통한 상기 커패시터의 충전전압의 방전을 유지 또는 차단하는 복수의 방전 스위치; 를 포함하는 삼각파 발생 장치를 제안한다.

도 1은 일반적인 주파수 발생 장치의 일 예를 나타낸 회로도이다.
도 2는 도 1의 주파수 발생장치에 의해 생성되는 삼각파를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각파 발생 장치를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예인 삼각파 발생 장치의 출력단에서 출력되는 커패시터의 충전전압를 도시한 그래프이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 주파수 발생 장치를 나타낸 회로도이다. 도 1을 참조하면, 도 1의 주파수 발생장치는 커패시터(10), 커패시터(10)를 충전하기 위한 충전 전류원(20), 충전 전류원(20)에서 생성되는 전류의 흐름을 차단하기 위한 제1 스위치(21), 커패시터(10)의 충전전압을 방전하기 위한 방전 전류원(30), 방전 전류원(30)에서 생성되는 전류의 흐름을 차단하기 위한 제2 스위치(31), 커패시터(10)의 충전전압과 기준전압(Vref)를 비교하여 하이/로우 신호를 생성하는 비교기(40) 및 비교기(40)에서 생성되는 하이/로우 신호를 반전하는 인버터(41)을 포함할 수 있다.

이하, 초기에 커패시터(10)에 충전된 전하가 없는 것, 즉 커패시터(10)의 충전전압이 없는 것으로 가정하여, 도 1의 주파수 발생장치의 동작을 설명하도록 한다.

비교기(40)는 기준전압(Vref)을 비반전 단자에 인가받고, 커패시터(10)의 충전전압을 반전 단자에 인가받는다. 기준전압(Vref)는 커패시터(10)의 최대 충전전압 보다 낮게 설정될 수 있다.

초기에 커패시터(10)에 충전된 전하가 없으므로, 비교기는 하이 신호를 출력할 수 있다. 하이 신호에 의해서 제1 스위치(21)는 온 동작하고, 인버터(41)에 의해 하이 신호가 반전된 로우 신호를 인가받는 제2 스위치(31)는 오프 동작하게 된다.

온 동작하는 제1 스위치(21)에 의해 충전 전류원(20)에서 생성되는 전류는 커패시터(10)로 흐르게 되고, 커패시터(10)는 충전 전류원(20)에서 출력되는 전류에 의해 전하를 충전할 수 있다. 이 때 전하의 충전 속도는 충전 전류원(20)에서 출력되는 전류의 전류량에 의해서 결정된다. 충전 전류원(20)에서 생성되는 전류량이 많은 경우 커패시터(10)의 전압은 가파른 양의 기울기를 가지고, 충전 전류원(20)에서 생성되는 전류량이 적은 경우 커패시터(10)의 전압은 완만한 양의 기울기를 갖는다.

충전 전류원(20)에서 출력되는 전류에 의해서, 커패시터(10)에 전하가 충전되고 그 결과 커패시터(10)의 충전전압이 비교기의 기준전압(Vref) 이상이 되는 경우, 비교기(40)는 로우 신호를 출력할 수 있다. 로우 신호에 의해서 제1 스위치(21)는 오프 동작하고, 인버터(41)에 의해 로우 신호가 반전된 하이 신호를 인가받는 제2 스위치(31)는 온 동작하게 된다.

온 동작하는 제2 스위치(31)에 의해 방전 전류원(30)에서 생성되는 전류에 의해 커패시터(10)에 충전된 전하는 방전될 수 있다. 이 때 전하의 방전 속도는 방전 전류원(30)에서 생성되는 전류의 전류량에 의해서 결정된다.

방전 전류원(30)에서 생성되는 전류량이 많은 경우 커패시터(10)의 전압은 가파른 음의 기울기를 가지고, 방전 전류원(30)에서 생성되는 전류량이 적은 경우 커패시터(10)의 전압은 완만한 음의 기울기를 갖는다.

도 2는 도 1의 주파수 발생장치에 의해 생성되는 삼각파를 설명하기 위한 그래프이다. 도 2를 참조하여 도1의 주파수 발생장치의 동작을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2(a)는 커패시터(10)의 충전전압을 나타내는 그래프로서, 주파수 발생장치에 의해서 생성되는 삼각파를 나타내는 그래프이고, 도 2(b)는 비교기(40)의 출력신호를 나타낸 그래프이다.

도 2(a)에 도시되어 있는 삼각파 생성을 위하여, 도 1의 충전 전류원(20)과 방전 전류원(30)에서 출력되는 전류는 동일한 전류량을 가지는 것으로 설정될 수 있다.

전술한 바와 같이, 초기에 커패시터(10)에 충전된 전하가 없으므로, 비교기(40)는 하이 신호를 출력할 수 있다. 하이 신호가 제1 스위치(21)에 인가되어 제1 스위치(21)는 온 동작하므로 커패시터(10)는 충전 전류원(10)에 의해서 전하가 충전되어 커패시터(10)의 충전전압은 상승한다.

커패시터(10)의 충전전압이 점차 상승하여 커패시터(10)의 충전전압이 기준전압(Vref) 이상이 되는 경우(t1)에, 비교기(40)는 로우 신호를 출력할 수 있다.

도 1에 도시되어 있지 않으나, 비교기(40)의 출력단에는 딜레이부가 구비되어, 비교기(40)로부터 전달받은 로우신호를 제1 스위치(21) 및 인버터(41)에 전달할 수 있다. 딜레이부는 비교기(40)의 출력신호의 하강시점을 검출하여 기 설정된 시간(t1 ~ t2) 동안 로우 신호를 유지하여 출력할 수 있다.

딜레이부에 의해 기 설정된 시간(t1 ~ t2)동안 로우 신호가 출력되면, 제1 스위치(21)는 오프 동작할 수 있고, 인버터(41)에 의해 로우 신호가 반전된 하이 신호를 인가받는 제2 스위치(31)는 온 동작하게 된다. 제2 스위치(31)가 온 동작하게 되어 방전 전류원(30)에 의해서 커패시터(10)의 충전 전압은 점차 감소하게 된다.

도 1의 충전 전류원(20)과 방전 전류원(30)는 동일한 전류량을 생성하므로, 도 2의 커패시터의 전하에 의한 전압의 상승 기울기와 하강 기울기가 같음을 알 수 있다. 전술한 동작이 반복적으로 진행되어 일정한 주기(T)를 갖는 삼각파를 생성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각파 발생 장치를 나타낸 회로도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 삼각파 발생 장치는 커패시터(100), 충방전부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.

커패시터(100)는 출력단(out)과 접지 사이에 구비되어, 삼각파 발생 장치는 커패시터(100)의 충전 전압에 의해 출력단(out)으로 삼각파를 출력할 수 있다.

충방전부(200)는 복수의 전류원(I11, I12, I21, I22)을 구비하여 복수의 전류원(I11, I12, I21, I22)에서 출력되는 전류에 의해 커패시터(100)를 충전 또는 방전할 수 있다. 충방전부(200)는 충전부(210) 및 방전부(220)를 포함할 수 있다.

충전부(210)는 복수의 충전 전류원(I11, I12) 및 복수의 충전 스위치(SW11, SW12)를 포함할 수 있다. 복수의 충전 전류원(I11, I12)은 구동 전원(VDD)과 연결되어 커패시터(100)를 충전하기 위한 충전 전류를 생성할 수 있고, 복수의 충전 스위치(SW11, SW12)는 복수의 충전 전류원(I11, I12)과 커패시터(100) 사이에 각각 구비되어 충전 전류를 커패시터(100)로 전달하거나, 커패시터(100)로의 전달 흐름을 차단할 수 있다.

방전부(220)는 복수의 방전 전류원(I21, I22) 및 복수의 방전 스위치(SW21, SW22)를 포함할 수 있다. 복수의 방전 전류원(I21, I22)은 커패시터(100)를 방전하기 위한 충전 전류를 생성할 수 있고, 복수의 방전 스위치(SW21, SW22)는 복수의 방전 전류원(I21, I22)과 커패시터(100) 사이에 각각 구비되어 커패시터(100)의 충전전압을 접지로 방전하거나, 방전 전류에 의한 커패시터(100)의 충전전압의 방전을 차단할 수 있다.

도 3을 참조하면, 충전 전류원, 충전 스위치, 방전 전류원 및 방전 스위치는 각각 2개로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위하여 개략적으로 도시한 것에 불과하고 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술적 범위는 당업자가 용이하게 도출할 수 있는 사항에까지 미치는 것으로서, 충전 전류원, 충전 스위치, 방전 전류원 및 방전 스위치는 각각 복수 개 구비될 수 있다.

복수의 충전 전류원(I11, I12)에서 생성되는 충전 전류의 전류량은 각각 동일하게 설정될 수 있다. 또한 이 뿐만 아니라 복수의 충전 전류원(I11, I12)에서 생성되는 충전 전류의 전류량이 서로 다르게 설정되는 것도 가능하다.

복수의 충전 전류원(I11, I12)과 마찬가지로, 복수의 방전 전류원(I21, I22)에서 생성되는 방전 전류의 전류량은 각각 동일하게 설정될 수 있으며, 또한 이 뿐만 아니라 복수의 방전 전류원(I21, I22)에서 생성되는 방전 전류의 전류량이 서로 다르게 설정되는 것 또한 가능하다.

이 때, 복수의 충전 전류원(I11, I12) 중 하나에서 생성되는 충전 전류의 전류량은 복수의 방전 전류원(I21, I22) 중 하나에서 생성되는 방전 전류의 전류량과 동일할 수 있다. 상세히 설명하면, 복수의 충전 전류원(I11, I12)과 복수의 방전 전류원(I21, I22)은 동일한 수로 구비될 수 있고, 복수의 충전 전류원(I11, I12)과 복수의 방전 전류원(I21, I22)은 각각 일대일로 대응되어, 일대일 대응되는 충전 전류원과 방전 전류원은 서로 동일한 전류량을 생성할 수 있다.

다만, 본 발명은 충전 전류원과 방전 전류원이 서로 다른 수로 구비될 수 있으며, 복수의 충전 전류원(I11, I12)과 복수의 방전 전류원(I21, I22)에서 생성되는 전류량이 서로 다를 수 있다.

제어부(300)는 커패시터(100)의 충전전압과 기 설정된 복수의 기준전압(Vref1, Vref2, 접지전압)을 비교하여 복수의 충전 스위치(SW11, SW12) 및 복수의 방전 스위치(SW21, SW22)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로 제어부(300)는 복수의 기준전압(Vref1, Vref2, 접지전압)에 의해 형성되는 복수의 구간 각각마다 커패시터(100)를 충전 또는 방전하는 전류량을 달리하도록 복수의 충전 스위치(SW11, SW12) 및 복수의 방전 스위치(SW21, SW22)를 제어할 수 있다.

즉, 복수의 기준전압(Vref1, Vref2, 접지전압)에 의해 형성되는 복수의 구간 각각마다 커패시터(100)를 충전 또는 방전하는 전류량을 달리함으로써, 출력단(out)에서 출력되는 삼각파의 기울기가 다르게 될 수 있다.

제어부(300)는 복수의 구간 중 어느 하나의 구간에서 커패시터(100)를 충전하기 위한 전류량 및 커패시터(100)를 방전하기 위한 전류량이 동일하도록 충전 스위치 및 방전 스위치를 각각 제어할 수 있다. 다시 말하면, 커패시터(100)를 충전하기 위한 전류량 및 커패시터(100)를 방전하기 위한 전류량이 동일하도록 제어함으로써, 출력단(out)에서 출력되는 삼각파의 양의 기울기 및 음의 기울기의 크기는 동일할 수 있다.

제어부(300)는 커패시터(100)의 전압과 복수의 기준전압(Vref1, Vref2, 접지전압)을 각각 비교하는 복수의 비교기(311, 312, 313)를 포함하는 비교부(310) 및 비교부(310)로부터 출력되는 비교결과에 따라 복수의 충전 스위치(SW11, SW12) 및 복수의 방전 스위치(SW21, SW22) 중 적어도 하나의 스위칭 동작을 제어하는 스테이트 머신(320)을 포함할 수 있다.

제1 비교기(311)의 출력단(A), 제2 비교기(312)의 출력단(B) 및 제3 비교기(313)의 출력단(C)는 각각 스테이트 머신(320)에 연결될 수 있고, 스테이트 머신(320)의 출력은 복수의 충전 스위치(SW11, SW12) 및 복수의 방전 스위치(SW21, SW22)에 각각 인가되어 적어도 하나의 스위치의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 스테이트 머신(320)은 이전의 입력과 현재 입력에 의해서 현재 출력을 결정하는 것으로서, 이는 자세히 후술하도록 한다.

본 발명의 일 구성요소인 스테이트 머신(320)은 논리 게이트 및 플립플롭의 조합에 의해서 구성될 수 있는 것으로서, 본 발명의 기술적 범위는 스테이트 머신(320)과 유사한 기능 및 동작을 하는 기술적 사항에 까지 미칠 수 있다.

도 3을 참조하면, 비교기는 제1 비교기(311), 제2 비교기(312) 및 제3 비교기(313)의 3개로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위하여 개략적으로 도시한 것에 불과하고 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술적 범위는 당업자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 사항에까지 미치는 것으로서, 비교기는 복수 개로 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예인 삼각파 발생 장치의 출력단에서 출력되는 커패시터(100)의 충전전압를 도시한 그래프이다. 도3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 삼각파 발생 장치의 동작을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

제1 비교기(311), 제2 비교기(312) 및 제3 비교기(313)의 비반전단은 커패시터(100)와 연결되어 커패시터(100)의 충전전압이 인가될 수 있으며, 제1 비교기(311)의 반전단에는 제1 기준전압(Vref1), 제2 비교기(312)의 반전단에는 제2 기준전압(Vref2) 및 제3 비교기(313)의 반전단에는 접지전압이 인가될 수 있다. 이 때, 제1 기준전압(Vref1) 및 제2 기준전압(Vref2)은 접지전압이 아닌 전압으로써 제2 기준전압(Vref2)이 제1 기준전압(Vref1) 보다 높게 설정된 것으로 가정한다.

	A	B	C	온 스위치
초기 상태	L	L	L	SW11
0 ~ t1 구간	L	L	H	SW11
t1 ~ t2 구간	H	L	H	SW12
t2 시점	H	H	H	SW21
t2 ~ t3 구간	H	L	H	SW21
t3 ~ t4 구간	L	L	H	SW22
t4 시점	L	L	L	SW11

상기의 표 1은 본 발명의 일 구성요소인 스테이트 머신(320)의 진리표이다. 스테이트 머신(320)은 전술한 바와 같이 이전의 입력과 현재 입력에 의해서 현재 출력을 결정하는 것을 말한다. 다만, 초기 상태에서 제1 비교기(311)의 출력단(A), 제2 비교기(312)의 출력단(B) 및 제3 비교기(313)의 출력단(C)의 출력이 모두 로우(L) 레벨인 경우 스테이트 머신(320)은 제1 충전 스위치(SW11)만 온 동작하는 것으로 가정한다.

이하, 제1 비교기(311)의 출력단(A), 제2 비교기(312)의 출력단(B) 및 제3 비교기(313)의 출력단(C)의 출력이 각각 X, Y 및 Z 인 경우, 스테이트 머신(320)의 입력을 (X, Y, Z)로 표시하도록 한다.

상기 표 1을 참조하면, 스테이트 머신(320)은 입력상태가 (L,L,L)에서 (L,L,H)로 전환시 제1 충전 스위치(SW11)만 온 동작하도록 제어할 수 있고, 나머지 스위치는 오프 동작하도록 제어할 수 있다. 또한, 마찬가지로 입력상태가 (L,L,H)에서 (H,L,H)로 전환시 제2 충전 스위치(SW12)만 온 동작하도록 제어할 수 있으며, 입력상태가 (H,L,H)에서 (H,H,H)로 전환시 제1 방전 스위치(SW21)만 온 동작하도록 제어할 수 있으며, 입력상태가 (H,H,H)에서 (H,L,H)로 전환시 제1 방전 스위치(SW21)만 온 동작하도록 제어하고, 입력상태가 (H,L,H)에서 (L,L,H)로 전환시 제1 방전 스위치(SW21)만 온 동작하도록 제어하고, (L,L,H)에서 (L,L,L)로 전환시 제1 충전 스위치(SW11)만 온 동작 하도록 제어할 수 있다.

상기 진리표는 하나의 일 실시예로써, 설정에 의해서 복수의 충전 스위치(SW11, SW12) 및 복수의 방전 스위치(SW21, SW22) 중 여러 개의 스위치를 동시에 온 동작하도록 제어하는 것 또한 가능하다.

도 4의 O ~ t1 구간에 대해서 설명하도록 한다. 커패시터(100)의 충전최초에 커패시터(100)에 충전된 전하가 없는 것으로 가정하여 설명하면, 커패시터(100)의 충전전압은 접지전압과 동일하므로 제1 비교기(311)의 출력은 로우레벨, 제2 비교기(312)의 출력은 로우레벨 및 제3 비교기(313)의 출력은 로우레벨로써, 스테이트 머신(320)의 초기 상태로써 제1 충전 스위치(SW11)가 온 동작할 수 있다. 제1 충전 스위치(SW11)의 온 동작에 따라 제1 충전 전류원(I11)에 의해 커패시터(100)가 충전되고 그 결과 커패시터(100) 의 전압이 상승하여 스테이트 머신(320)의 입력상태가 (L,L,L)에서 (L,L,H)로 전환된다. 다만, 상기 표 1에 도시되어 있듯이 제1 충전 스위치(SW11)의 온 동작이 유지된다.

도 4를 참조하면 제1 충전 스위치(SW11)가 온 동작하여 제1 충전 전류원(I11)에서 출력되는 충전 전류에 따라 커패시터(100)가 충전됨으로써 커패시터(100)의 전압이 점차 상승하는 것을 확인할 수 있다. 이 때 충전전압의 기울기는 제1 충전 전류원(I11)에서 생성되는 전류량에 의해 결정될 수 있다.

도 4의 t1 ~ t2 구간에 대해서 설명하도록 한다. 커패시터(100)의 충전전압이 점차 상승하여 제1 기준전압(Vref1)을 초과하는 경우, 제1 비교기(311)의 출력은 하이레벨, 제2 비교기(312)의 출력은 로우레벨, 제3 비교기(313)의 출력은 하이레벨로써, 이 경우 스테이트 머신(320)의 입력 상태가 (L,L,H)에서 (H,L,H)로 전환되어, 제2 충전 스위치(SW12)가 온 동작 할 수 있다. 이 때 제2 충전 스위치(SW12)가 온 동작하여 제2 충전 전류원(I12)에서 출력되는 충전 전류에 따라 커패시터(100)가 충전될 수 있다.

도 4의 0 ~ t1 구간 및 t1 ~ t2 구간을 살펴보면, 0 ~ t1 구간의 커패시터(100)의 충전전압의 기울기가 더욱 가파른 것을 확인할 수 있는데, 이는 제1 충전 전류원(I11)에서 시간당 생성되는 전류량이 제2 충전 전류원(I12)에서 시간당 생성되는 전류량 보다 많은 것을 알 수 있다.

다만, 이는 하나의 예시일 뿐이므로, 제2 충전 전류원(I12)에서 생성되는 전류량이 제1 충전 전류원(I11)에서 생성되는 전류량 보다 많을 수도 있다.

또한, 전술한 예에서 본 발명의 제1 충전 전류원(I11) 및 제2 충전 전류원(I12)은 서로 다른 전류량을 가지는 충전 전류를 생성하는 것으로 기술되어 있으나, 제1 충전 전류원(I11) 및 제2 충전 전류원(I12)은 동일한 전류량을 가지는 충전 전류를 생성하는 것 또한 가능하다. 다만 이 경우, 복수의 기준전압(Vref1, Vref2, 접지전압)에 의해 형성되는 복수의 구간마다 삼각파가 서로 다른 기울기를 갖기 위하여 각 구간마다 온 동작하는 스위치의 개수를 다르게 제어할 수 있다. 예를 들어, 0 ~ t1 구간에서 제1 충전 스위치(SW11) 및 제2 충전 스위치(SW12)를 모두 온 동작하도록 제어하며, t1 ~ t2 구간에서 제1 충전 스위치(SW11) 및 제2 충전 스위치(SW12) 중 어느 하나의 스위치를 제어하는 것이 바람직하다.

도 4의 t2 ~ t3구간에 대해서 설명하도록 한다. 제2 충전 전류원(I12)에 의해 커패시터(100)의 충전 전압이 상승하여 제2 기준전압(Vref2)을 초과하는 경우 스테이트 머신(320)의 입력 상태가 (H,L,H)에서 (H,H,H)로 전환되어 제1 방전 스위치(SW21)가 온 동작하게 된다.

이에 따라 제1 방전 전류원(I21)에 의해 커패시터(100)의 충전 전압이 방전됨으로써, 커패시터(100)의 충전전압이 제2 기준전압(Vref2)과 같아지는 경우 스테이트 머신(320)의 입력상태가 (H,H,H)에서 (H,L,H)로 전환된다. 다만, 이 경우 제1 방전 스위치(SW21)의 온 동작은 유지된다.

도 4의 t1 ~ t2 구간 및 t2 ~ t3 구간에서 살펴볼 수 있듯이 제2 충전 전류원(I12)과 제1 방전 전류원(I21)에서 생성되는 전류량은 동일하여, 커패시터(100)의 충전전압은 부호는 다르지만 서로 다른 크기의 기울기를 가지고 있음을 확인할 수 있다.

도 4의 t3 ~ t4구간에 대해서 설명하도록 한다. 제1 방전 전류원(I21)에 의해 커패시터(100)의 충전 전압이 감소하여 제1 기준전압(Vref1)과 같아지는 경우 스테이트 머신(320)의 입력 상태가 (H,L,H)에서 (L,L,H)로 전환되어 제2 방전 스위치(SW22)가 온 동작한다. 이 경우 커패시터(100)는 제2 방전 전류원(I22)에 의해 방전된다.

도 4의 0 ~ t1 구간 및 t3 ~ t4 구간을 비교하면, t1 ~ t2 구간 및 t2 ~ t3 구간과 마찬가지로, 커패시터(100)의 충전전압은 부호는 다르지만 서로 다른 크기의 기울기를 가지고 있음을 확인할 수 있다.

커패시터(100) 전압이 점차 감소하여 접지 전압 레벨로 떨어지는 경우 스테이트 머신(320)의 입력이 (L,L,H)에서 (L,L,L)로 전환되어 다시 제1 충전 스위치(SW11)가 온 동작할 수 있다.

이 후, 전술한 과정이 반복적으로 수행될 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 커패시터
200: 충방전부
210: 충전부
220: 방전부
300: 제어부
310: 비교부
311: 제1 비교기
312: 제2 비교기
313: 제3 비교기
320: 스테이트 머신

Claims

출력단과 접지 사이에 연결되는 커패시터;
복수의 전류원을 구비하여, 복수의 전류원에서 출력되는 전류에 의해 상기 커패시터를 충전 또는 방전하는 충방전부; 및
상기 커패시터의 충전전압과 기 설정된 복수의 기준전압을 비교하여 상기 복수의 기준전압에 의해 형성되는 복수의 구간 각각마다 상기 커패시터를 충전 또는 방전하는 전류량을 달리하도록 상기 충방전부를 제어하는 제어부; 를 포함하고,
상기 복수의 기준전압은 서로 다른 전압 레벨인 삼각파 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 복수의 구간 중 어느 하나의 구간에서 상기 커패시터를 충전하기 위한 전류량 및 상기 커패시터를 방전하기 위한 전류량이 동일하도록 상기 충방전부를 제어하는 삼각파 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 충방전부는,
상기 커패시터를 충전하기 위한 충전 전류를 생성하는 복수의 충전 전류원;
상기 충전 전류원과 상기 커패시터 사이에 구비되어, 상기 충전 전류를 상기 커패시터에 전달 또는 차단하는 충전 스위치;
상기 커패시터를 방전하기 위한 방전 전류를 생성하는 복수의 방전 전류원; 및
상기 방전 전류원과 상기 커패시터 사이에 구비되어 상기 방전 전류를 통한 상기 커패시터의 충전전압의 방전을 유지 또는 차단하는 방전 스위치; 를 포함하는 삼각파 발생 장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 충전 전류원 중 하나에서 생성되는 충전 전류의 전류량은 상기 복수의 방전 전류원 중 하나에서 생성되는 방전 전류의 전류량과 동일한 삼각파 발생 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 충전 전류원은 각각 동일한 충전 전류량을 생성하고, 상기 복수의 방전 전류원은 각각 동일한 방전 전류량을 생성하는 삼각파 발생 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 충전 전류원은 서로 다른 충전 전류량을 생성하고, 상기 복수의 방전 전류원은 서로 다른 방전 전류량을 생성하는 삼각파 발생 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 커패시터의 전압과 상기 복수의 기준전압을 비교하여 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 삼각파 발생 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 상기 커패시터의 전압 및 상기 복수의 기준전압을 각각 비교하는 복수의 비교기를 구비하는 비교부; 및
상기 복수의 비교기로부터 출력되는 비교결과에 따라 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 중 적어도 하나의 스위칭 동작을 제어하는 스테이트 머신; 을 포함하는 삼각파 발생 장치.
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출력단과 접지 사이에 연결되는 커패시터;
복수의 충전 전류원을 구비하여 상기 커패시터를 충전하는 충전부;
복수의 방전 전류원을 구비하여 상기 커패시터를 방전하는 방전부; 및
상기 커패시터의 충전전압과 기 설정된 복수의 기준전압을 비교하여 상기 복수의 기준전압에 의해 형성되는 복수의 구간 각각마다 상기 출력단에서 출력되는 삼각파의 기울기가 다르게 되도록 상기 충전부 및 상기 방전부를 제어하는 제어부; 를 포함하고,
상기 복수의 기준전압은 서로 다른 전압 레벨인 삼각파 발생 장치.
제10항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 복수의 구간 중 어느 하나의 구간에서 상기 삼각파의 양의 기울기 및 상기 삼각파의 음의 기울기는 크기는 동일하도록 상기 충전부 및 방전부를 제어하는 삼각파 발생 장치.
제10항에 있어서, 상기 충전부는,
상기 커패시터를 충전하기 위한 충전 전류를 생성하는 상기 복수의 충전 전류원; 및
상기 복수의 충전 전류원과 상기 커패시터 사이에 각각 구비되어, 상기 충전 전류를 상기 커패시터에 전달 또는 차단하는 복수의 충전 스위치; 를 포함하는 삼각파 발생 장치.
제12항에 있어서, 상기 방전부는,
상기 커패시터를 방전하기 위한 방전 전류를 생성하는 상기 복수의 방전 전류원; 및
상기 복수의 방전 전류원과 상기 커패시터 사이에 각각 구비되어 상기 방전 전류를 통한 상기 커패시터의 충전전압의 방전을 유지 또는 차단하는 복수의 방전 스위치; 를 포함하는 삼각파 발생 장치.
제13항에 있어서,
상기 복수의 충전 전류원 중 하나에서 생성되는 충전 전류의 전류량은 상기 복수의 방전 전류원 중 하나에서 생성되는 방전 전류의 전류량과 동일한 삼각파 발생 장치.
제14항에 있어서,
상기 복수의 충전 전류원은 각각 동일한 충전 전류량을 생성하고, 상기 복수의 방전 전류원은 각각 동일한 방전 전류량을 생성하는 삼각파 발생 장치.
제14항에 있어서,
상기 복수의 충전 전류원은 서로 다른 충전 전류량을 생성하고, 상기 복수의 방전 전류원은 서로 다른 방전 전류량을 생성하는 삼각파 발생 장치.
제13항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 커패시터의 전압과 상기 복수의 기준전압을 비교하여 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 삼각파 발생 장치.
제13항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 상기 커패시터의 전압 및 상기 복수의 기준전압을 각각 비교하는 복수의 비교기를 구비하는 비교부; 및
상기 복수의 비교기로부터 출력되는 비교결과에 따라 상기 복수의 충전 스위치 및 상기 복수의 방전 스위치 중 적어도 하나의 스위칭 동작을 제어하는 스테이트 머신; 을 포함하는삼각파 발생 장치.
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