KR100525507B1 - 전원전압제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전원전압제어장치에 관한 것으로, 직류전원전압 공급원을 가지는 자동차용 모터의 전원전압제어장치에 있어서; 상기 모터구동용 PWM펄스를 입력하는 PWM신호입력부와, 상기 PWM신호입력부로부터 입력되는 PWM펄스 스위칭신호에 따라 슬립모드를 판정하여 전원전압을 제어하는 전압제어부와, 상기 전압제어부의 제어에 따라 상기 직류전원전압 공급원에서 공급되는 배터리전압을 레귤레이팅하여 일정레벨의 정전압으로 출력하는 전압공급부를 포함하며; 상기 전압제어부는 상기 PWM신호입력부로부터 입력되는 PWM펄스신호에 따라 일정폭의 펄스를 갖는 제어신호를 출력하는 멀티바이브레이터와, 상기 멀티바이브레이터에서 출력되는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 제1 및 제2레귤레이터의 출력값을 온/오프시키는 제1 및 제2트랜지스터로 구성되어, 모터구동용 전원전압과 슬립모드용 전원전압을 안정되게 공급하므로 노이즈의 발생 없이 정확한 슬립모드 동작 구현이 가능하도록 한다.
Description
본 발명은 전원전압제어장치에 관한 것으로, 특히 멀티바이브레이터를 이용하여 정확한 슬립모드 동작 구현이 가능하도록 한 자동차용 모터에서의 전원전압제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 시스템의 전원으로서 배터리를 사용하는 자동차에서는 전원의 연속 사용시간에 대한 제약이 있기 때문에 전원소비를 절약하기 위한 대책이 필요하다.
이러한 필요에 따라 슬립모드(Sleep Mode) 기능을 갖는 전원전압제어장치의 구현 방법이 강구되어 왔으며, 도 1에는 종래 전원전압제어장치의 일례가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 마이컴으로부터 입력된 PWM펄스신호(PWM Pulse)는 앰프(1)를 지나 2단 RC필터(R7,C5)(R8,C6)를 거치면서 DC전압인 평활신호로 변환되며, 변환된 전압의 크기는 PWM신호의 듀티비에 비례한다.
PWM TO DC 변환된 전압은 두 개의 OP앰프(3)(5)로 이루어진 비교회로(원형으로 된 점선 부분)에 의해 기존에 설정되어 있는 전압과 비교되어 일정범위(낮은 PWM의 최소 허용폭과 최대 허용폭에 해당)내의 듀티비가 입력될 때에만 TR_16V가 입력된다.
TR_16V가 입력되면, 배터리전압(Batt_16V)이 전압레귤레이터(7)를 통해 일정레벨의 정전압(VCC_5V)으로 출력되어 모터 구동용 드라이버에 공급된다.
한편, 상기 듀티비에 의해 설정된 슬립모드 상태시에는 배터리전압(Batt_16V)이 전압레귤레이터(9)를 통해 일정레벨의 정전압(VREF_5V)으로 출력되어 슬립모드 상태의 기준전압을 공급하게 된다.
그런데, 이와 같은 종래의 전원전압제어장치에 있어서는, OP앰프(3)(5)를 이용한 비교 회로의 동작시에 노이즈가 발생하여 정확한 슬립모드 동작 구현이 어렵고, 트랜지스터(Q4,Q5)의 베이스단 신호 불안정으로 인하여 모터의 비연속적인 동작이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.
그리고, 평활화된 듀티신호와 비교할 전압레벨을 기준전압(VREF_5V)과 저항(R20,R24)(R26,R30)을 이용하여 구현하므로 모터에서 요구되는 슬립모드시의 듀티비를 구현하기 위해서 Custom 저항을 사용해야 하고, 듀티비에 따른 슬립모드 구현에 사용된 부품 소자의 수가 많아 한정된 공간에 배치될 소자의 과도한 수량으로 조립이 어렵고 제조비가 상승한다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 멀티바이브레이터를 이용하여 노이즈의 발생 없이 정확한 슬립모드 동작 구현이 가능하고, 슬립모드 구현에 사용된 부품수가 적어 조립이 간편하고 제조비를 절감할 수 있는 전원전압제어장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전원전압제어장치는, 직류전원전압 공급원을 가지는 자동차용 모터의 전원전압제어장치에 있어서; 상기 모터구동용 PWM펄스를 입력하는 PWM신호입력부와, 상기 PWM신호입력부로부터 입력되는 PWM펄스신호에 따라 슬립모드를 판정하여 전원전압을 제어하는 전압제어부와, 상기 전압제어부의 제어에 따라 상기 직류전원전압 공급원에서 공급되는 배터리전압을 레귤레이팅하여 일정레벨의 정전압으로 출력하는 전압공급부를 포함하며; 상기 전압공급부는 모터구동용 전원전압을 공급하는 제1레귤레이터와, 슬립모드용 전원전압을 공급하는 제2레귤레이터로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 전압제어부는 상기 PWM신호입력부로부터 입력되는 PWM펄스 스위칭신호에 따라 일정폭의 펄스를 갖는 제어신호를 출력하는 멀티바이브레이터와, 상기 멀티바이브레이터에서 출력되는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 및 제2레귤레이터의 출력값을 온/오프시키는 제1 및 제2트랜지스터를 포함하여 구성되고; 상기 멀티바이브레이터의 출력선과 제1트랜지스터의 베이스단자 사이에는 상기 멀티바이브레이터에서 출력되는 제어신호의 전류성분을 제한하는 전류제한저항과, 상기 제1트랜지스터의 스위칭 속도를 안정화시키는 캐패시터가 접속되어 있으며, 상기 제1 및 제2트랜지스터는 저항을 매개로 접속되어 연동적으로 턴온 또는 턴오프되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전원전압제어장치의 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전원전압제어장치의 상세 회로도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 전원전압제어장치는, PWM신호입력부(10), 전압제어부(20), 모터전압공급부(30), 기준전압공급부(40)로 구성된다.
상기 PWM신호입력부(10)는 도시되지 않은 마이컴으로부터 출력되는 PWM신호를 상기 전압제어부(20)에 입력한다.
상기 전압제어부(20)는 상기 PWM신호입력부(10)로부터 PWM펄스가 입력되면 모터 드라이버에 모터구동 전원전압(VCC_5V)을 공급하도록 제어하는 것으로, 상기 PWM신호입력부(10)로부터 입력되는 PWM펄스에 따라 발생하는 트리거신호를 입력받아 일정폭의 펄스를 갖는 제어신호를 출력하는 멀티바이브레이터(21)와, 상기 멀티바이브레이터(21)의 시정수를 조정하는 저항(R51) 및 캐패시터(C51)와, 상기 멀티바이브레이터(21)로부터 출력되는 제어신호를 전류제한저항(R52)을 통해 베이스단자에 입력받아 펄스 출력값에 따라 스위칭 동작하는 트랜지스터(Q11)와, 상기 트랜지스터(Q11)의 스위칭 속도를 안정화시키는 캐패시터(C52)와, 상기 트랜지스터(Q11)의 컬렉터 단자에 저항(R53)을 통해 접속되어 상기 트랜지스터(Q11)의 스위칭 동작시에 연동하여 스위칭 동작하는 트랜지스터(Q12)로 구성되어 있다.
상기 모터전압공급부(30)는 상기 PWM신호입력부(10)로부터 PWM펄스가 입력되면 상기 전압제어부(20)의 제어에 따라 모터 드라이버에 모터구동용 전원전압(VCC_5V)을 공급하는 것으로, 상기 전압제어부(20)의 트랜지스터(Q12) 컬렉터 단자에 연결되어 상기 트랜지스터(Q12)의 스위칭신호에 따라 직류전원전압 공급원인 배터리(50)로부터 공급되는 배터리전압(Batt_16V)을 입력받아 일정레벨의 모터전압(VCC_5V)을 출력하는 제1전압레귤레이터(31)와, 상기 제1전압레귤레이터(31)에서 출력되는 정전압에 포함된 노이즈 성분을 필터링하는 캐패시터(C53,C54)로 구성되어 있다.
상기 기준전압공급부(40)는 상기 전압제어부(20)의 제어에 따라 슬립모드(Sleep Mode)시에 전원전압(VREF_5V)을 공급하는 것으로, 상기 배터리(50)로부터 공급되는 배터리전압(Batt_16V)에 포함된 노이즈 성분을 필터링하는 저항(R54) 및 캐패시터(C55,C56)와, 상기 배터리(50)로부터 공급되는 배터리전압(Batt_16V)을 입력받아 일정레벨의 기준전압(VREF_5V)을 출력하는 제2전압레귤레이터(41)와, 상기 제2전압레귤레이터(41)에서 출력되는 정전압에 포함된 노이즈 성분을 필터링하는 캐패시터(C57,C58)로 구성되어 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 전원전압제어장치의 작용효과를 설명한다.
자동차는 차내의 적정 온도를 유지하기 위하여 고온이나 저온의 공기를 차 내부로 유입시켜 온도를 제어한다. 이와 같은 온도제어를 위한 공기 유입은 블로워팬(FAN)에 의해 이루어지며, 이 팬은 모터에 의해 회전한다.
상기 모터는 배터리 전원(Batt_16V)에 의해 구동되며 모스에프이티(MOSFET)의 게이트(Gate)단으로 입력되는 온/오프 제어신호에 따라 모터에 걸리는 전압이 조절되어 에어컨이나 히터를 연동시킨다.
이에, 본 발명에서는 상기 모터를 구동시키기 위해 발생하는 PWM펄스신호를 이용하여 모터 드라이버에 모터구동용 전원전압(VCC_5V)을 공급하거나 슬립모드용 전원전압(VREF_5V)을 공급하는 전압제어회로를 구성하였다.
먼저, PWM신호입력부(10)로부터 전압제어부(20)의 멀티바이브레이터(21)에 PWM펄스신호(PWM Pulse)가 입력되면, 상기 멀티바이브레이터(21)에서는 입력되는 PWM펄스를 감지하여 슬립모드인지를 판정하여 전원전압을 제어하기 위한 일정폭의 펄스를 갖는 제어신호를 출력한다.
상기 멀티바이브레이터(21)에서 출력되는 제어신호는 저항(R52) 및 캐패시터(C52)를 통해 평활되어 트랜지스터(Q11)의 베이스단자에 입력되고, 상기 트랜지스터(Q11)에 입력된 제어신호의 출력값에 따라 트랜지스터(Q11)가 턴온되고 상기 트랜지스터(Q11)에 저항(R53)을 통해 연결된 트랜지스터(Q12)도 턴온된다.
상기 트랜지스터(Q12)가 턴온되면, 배터리(50)로부터 공급되는 배터리전압(Batt_16V)이 모터전압공급부(30)의 제1전압레귤레이터(31)에 입력되어 일정레벨의 정전압으로 레귤레이팅되어 출력되고, 상기 제1전압레귤레이터(31)에서 출력되는 정전압에 포함된 노이즈 성분은 캐패시터(C53,C54)를 통해 필터링되어 모터구동용 전원전압인 모터전압(VCC_5V)이 출력된다.
한편, 상기 멀티바이브레이터(21)의 제어신호에 따라 트랜지스터(Q11)가 턴오프되면, 트랜지스터(Q12)도 연동하여 턴오프되어 배터리전압(Batt_16V)이 제1전압레귤레이터(31)에 입력되지 않고 기준전압공급부(40)의 제2전압레귤레이터(41)로 입력된다.
따라서, 상기 제2전압레귤레이터(41)에서도 제1전압레귤레이터(31)와 마찬가지로 일정레벨의 정전압을 출력하고, 상기 제2전압레귤레이터(41)에서 출력되는 정전압에 포함된 노이즈 성분은 캐패시터(C57,C58)를 통해 필터링되어 슬립모드용 전원전압인 기준전압(VREF_5V)이 출력된다.
상기 제2전압레귤레이터(41)는 제1전압레귤레이터(31)에 비해 낮은 전압변동율(±0.5%)을 가진 레귤레이터 IC로서, VREF_5V에 안정된 전압을 공급해주게 된다.
상기와 같이, 멀티바이브레이터(21)에서 출력되는 제어신호의 출력값에 따라 트랜지스터(Q11,Q12)를 제어하여 제1 및 제2전압레귤레이터(31)(41)의 출력값을 온/오프상태로 만들어 모터 드라이버의 구동에 필요한 모터전압(VCC_5V)과 슬립모드시에 필요한 기준전압(VREF_5V)을 안정되게 공급하므로 노이즈 발생도 줄이면서 적은 수의 부품소자로 정확한 슬립모드 동작 구현이 가능해진다.
상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전원전압제어장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 전원전압제어장치에 의하면, 멀티바이브레이터를 이용하여 노이즈의 발생 없이 정확한 슬립모드 동작 구현이 가능하고, 슬립모드 구현에 사용된 부품수가 적어 조립이 간편하고 제조비를 절감할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전원전원제어장치 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전원전압제어장치의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전원전압제어장치의 상세 회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : PWM신호입력부 20 : 전압제어부
21 : 멀티바이브레이터 30 : 모터전압공급부
40 : 기준전압공급부 50 : 배터리
Claims (4)
- 직류전원전압 공급원을 가지는 자동차용 모터의 전원전압제어장치에 있어서;상기 모터구동용 PWM펄스를 입력하는 PWM신호입력부와,상기 PWM신호입력부로부터 입력되는 PWM펄스 스위칭신호에 따라 슬립모드를 판정하여 전원전압을 제어하는 전압제어부와,상기 전압제어부의 제어에 따라 상기 직류전원전압 공급원에서 공급되는 배터리전압을 레귤레이팅하여 일정레벨의 정전압으로 출력하는 전압공급부를 포함하며;상기 전압공급부는 모터구동용 전원전압을 공급하는 제1레귤레이터와, 슬립모드용 전원전압을 공급하는 제2레귤레이터로 구성된 것을 특징으로 하는 전원전압제어장치.
- 제 1항에 있어서,상기 전압제어부는 상기 PWM신호입력부로부터 입력되는 PWM펄스 스위칭신호에 따라 일정폭의 펄스를 갖는 제어신호를 출력하는 멀티바이브레이터와,상기 멀티바이브레이터에서 출력되는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 및 제2레귤레이터의 출력값을 온/오프시키는 제1 및 제2트랜지스터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원전압제어장치.
- 제 2항에 있어서,상기 멀티바이브레이터의 출력선과 제1트랜지스터의 베이스단자 사이에는 상기 멀티바이브레이터에서 출력되는 제어신호의 전류성분을 제한하는 전류제한저항과, 상기 제1트랜지스터의 스위칭 속도를 안정화시키는 캐패시터가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전원전압제어장치.
- 제 2항에 있어서,상기 제1 및 제2트랜지스터는 저항을 매개로 접속되어 연동적으로 턴온 또는 턴오프되는 것을 특징으로 하는 전원전압제어장치.
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