KR100618536B1 - 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로 - Google Patents

차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명에서, 차량 이씨유(ECU)의 감압 레귤레이터 회로를 개시한다.
본 발명에 따르면, 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하도록, 배터리의 전압을 소정치의 정전압으로 가공하기 위한 제 2 감압 레귤레이터를 형성하되, 제 2 감압 레귤레이터는 입력 신호의 변동에 비례하여 배터리(VAT)의 전압을 가변 출력시키기 위한 제 1 스위칭부; 및 상기 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하여 상기 입력 신호를 가변 시키기 위한 제 2 스위칭부로 구성된다. 그리고, 제 1 스위칭부는 제 1 스위칭부재(T1)를 포함하며, 제 1 스위칭부재(T1)의 전원 입력단(S)으로 상기 배터리(VAT) 전원을 공급받고, 전원 출력단(D)과 신호 입력단(G) 사이로 제너 다이오드(Z)가 접속되며, 신호 입력단(G)과 배터리(VAT)의 전원단 사이로 저항(R1)이 접속된다. 또한, 제 2 스위칭부는 저항(R1)과 제 1 스위칭 부재(T1)의 신호 입력단 사이로 접속되어 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하도록 신호 입력단으로 유입되는 입력신호를 가변 제어하기 위한 제 2 스위칭 부재(T2)와, 제너 다이오드(Z)의 애노드 측으로 접속되어 제 2 스위칭 부재(T2)의 구동전압을 구성하기 위한 분배 저항(R3, R4)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
차량, 이씨유, ECU, 감압, 레귤레이터, 정전압, ASIC

Description

차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로{CIRCUIT FOR REGULATOR OF E.C.U OF CAR}
도 1은 종래 차량 이씨유(ECU)의 감압 레귤레이터를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량 이씨유(ECU)의 감압 레귤레이터를 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 회로도이다.
<주요 도면에 대한 부호의 설명>
203 : 제 1 감압 레귤레이터 205 : 제 2 감압 레귤레이터
301 : 제 1 스위칭부 303 : 제 2 스위칭부
T1 : 제 1 스위칭 부재 T2 : 제 2 스위칭 부재
R1 - R4 : 저항 Z : 제너 다이오드
본 발명은 차량의 감압 레귤레이터 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 엔진 컨트롤 장치(ECU) 내부로 설계되는 감압 레귤레이터의 전원공급 회로에 대한 출력 전압을 기준전압으로 하여, 더미 로드(Dummy Load)의 출력 전류를 정밀 하게 공급할 수 있는 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 이씨유(ECU) 내부로 설계되는 감압 레귤레이터는 ASIC(Application System Integrated Circuit) 소자를 이용하여 구현되며, 상기 ASIC을 이용한 감압 레귤레이터는 도 1에서 일예로 도시된다.
즉, NPN형의 트랜지스터(TR)의 베이스 측으로 제너 다이오드(Zener Diode)의 캐소드 측이 접속되고, 상기 제너 다이오드와 병렬로 소정 용량의 캐패시터(C1)가 접속된다. 또한, 상기 제너 다이오드의 캐소드 측은 저항(R)이 접속된 후, 상기 트랜지스터(TR)의 컬렉터 측과 접속되며, 상기 저항(R)과 트랜지스터(TR)의 컬렉터 측 사이로 차량의 배터리 전원(BAT)이 연결된다. 이와 같이 구성되는 감압 레귤레이터는 상기 트랜지스터(TR)의 이미터 측으로 캐패시터(C2)가 접속된 후, 상기 트랜지스터(TR)의 이미터 측과 캐패시터(C2) 사이로 출력전압을 공급받는다.
이와 같은 종래의 감압 레귤레이터는 차량의 배터리 전원을 공급받아, 상기 저항(R) 및 제너 다이오드(Z)에 의해 분압되어, 제너 다이오드(Z)의 클램핑 전압이 상기 트랜지스터(TR)의 베이스 측으로 공급된다. 상기 트랜지스터(TR)는 상기 제너 다이오드(Z)로부터 정전압 클램핑된 신호에 응답하여 상기 배터리(BAT) 전압을 컬렉터 측을 거쳐 이미터 측으로 도통시킨다. 따라서, 상기 트랜지스터(TR)의 이미터 측으로 정격전압 예컨대, 5V가 출력된다.
그러나, 상기된 종래의 감압 레귤레이터는 제너 다이오드(Z)의 클램핑 전압을 이용하여 트랜지스터(TR)를 동작시킴에 따라, 트랜지스터(TR)의 베이스 측과 이미터 측 사이로 정격 전압이 도통되나, 실질적으로 트랜지스터(TR)의 베이스 측과 이미터 측 사이로 걸리는 전압은 주변 온도 변화 또는 소자의 내부 온도, 부하량에 따라 오차율을 갖게 된다. 이로인해, 상기 트랜지스터(TR)의 출력 전압은 오차율에 의해 정격 전압을 제공할 수 없으며, 이는 시스템의 안정성을 저해하는 요인으로 작용한다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 현존하는 전원 레귤레이터의 출력전압을 기준전압으로 설정하고, 기준전압의 변동에 따라 보상 가능한 레귤레이터 회로를 구현함으로서, 출력전압의 정밀성을 향상시켜 안정화된 시스템을 제공할 수 있는 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로는, 차량 이씨유(ECU) 내부의 ASIC 소자로 설계되어 정전압을 출력하기 위한 레귤레이터 회로에 있어서, 상기 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하도록, 배터리의 전압을 소정치의 정전압으로 가공하기 위한 제 2 감압 레귤레이터가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제 2 감압 레귤레이터는 입력 신호의 변동에 비례하여 배터리(VAT)의 전압을 가변 출력시키기 위한 제 1 스위칭부; 및 상기 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하여 상기 입력 신호를 가변 시키기 위한 제 2 스위칭부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 스위칭부는 제 1 스위칭부재(T1)를 포함하며, 상기 제 1 스위칭부재(T1)의 전원 입력단(S)으로 상기 배터리(VAT) 전원을 공급받고, 상기 전원 출력단(D)과 신호 입력단(G) 사이로 제너 다이오드(Z)가 접속되며, 상기 신호 입력단(G)과 배터리(VAT)의 전원단 사이로 저항(R1)이 접속되고; 상기 제 2 스위칭부는 상기 저항(R1)과 제 1 스위칭 부재(T1)의 신호 입력단 사이로 접속되어 상기 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하도록 상기 신호 입력단으로 유입되는 입력신호를 가변 제어하기 위한 제 2 스위칭 부재(T2)와, 상기 제너 다이오드(Z)의 애노드 측으로 접속되어 상기 제 2 스위칭 부재(T2)의 구동전압을 구성하기 위한 분배 저항(R3, R4)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 차량 이씨유의 감압 레귤레이터를 설명하기 위한 구성도이다.
도시된 바와 같이, ASIC 소자로 설계되어 제너 다이오드 및 트랜지스터에 의한 정전압 회로를 갖는 제 1 감압 레귤레이터(203)와, 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압에 반비례하도록, 배터리의 전압을 소정치의 정전압으로 가공하기 위한 제 2 감압 레귤레이터(205)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 제 2 감압 레귤레이터(205)는 배터리의 전압을 소정치 레벨로 감압 처리하되, 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압에 대한 전압 변동을 보상하도록 한다.
상기 제 2 감압 레귤레이터(205)는 제 1 감압 레귤레이터(203)로 공급되는 배터리 전원을 인가받아 소정치의 정전압을 생성함에 있어, 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력전압에 대응하여 제 2 감압 레귤레이터(205)의 출력 전압을 제공한다. 이는 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압이 규정치 이상 또는 규정치 이하로 높거나 낮은 오차율을 가질 경우, 오차율에 대응하는 전압 변동에 따라 상기 제 2 감압 레귤레이터(205)로 공급되는 배터리 전원을 감압시켜 정전압을 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 입력 신호의 변동에 비례하여 배터리(VAT)의 전압을 가변 출력시키기 위한 제 1 스위칭부(301), 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압에 반비례하여 상기 입력 신호를 가변 시키기 위한 제 2 스위칭부(303)로 구성된다. 또한, 상기 제 1 스위칭부(301)는 제 1 스위칭부재(T1)를 포함하며, 상기 제 1 스위칭부재(T1)의 전원 입력단(S)으로 상기 배터리(VAT) 전원을 공급받고, 상기 전원 출력단(D)과 신호 입력단(G) 사이로 제너 다이오드(Z)가 접속되며, 상기 신호 입력단(G)과 배터리(VAT)의 전원단 사이로 저항(R1)이 접속된다. 상기 제너 다이오드(Z)는 상기 신호 입력단(G)으로 캐소드측이 접속되며, 상기 제 1 스위칭 부재 (T1)는 N타입 또는 P타입의 전계효과 트랜지스터(FET)가 바람직하다.
한편, 상기 제 2 스위칭부(303)는 상기 저항(R1)과 제 1 스위칭 부재(T1)의 신호 입력단 사이로 접속되어 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압에 반비례하도록 상기 신호 입력단으로 유입되는 입력신호를 가변 제어하기 위한 제 2 스위칭 부재(T2)와, 상기 제너 다이오드(Z)의 애노드 측으로 접속되어 상기 제 2 스위칭 부재(T2)의 구동전압을 구성하기 위한 분배 저항(R3, R4)으로 이루어진다.
여기서, 상기 제 2 스위칭 부재(T2)는 트랜지스터가 바람직하며, 상기 제 2 스위칭 부재(T2)와 저항(R1) 사이로 저항(R2)을 구비한다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 트랜지스터는 NPN 타입이며, 상기 저항(R2)은 트랜지스터의 컬렉터(C) 측으로 접속되고, 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)는 상기 트랜지스터의 이미터(E) 측으로 접속되며, 상기 트랜지스터의 베이스(B) 측은 상기 저항(R3) 및 저항(R4) 사이로 접속된다. 그리고, 상기 저항(R2)은 저항(R1)과의 직렬 접속되어 상기 배터리(VAT)의 출력 전원을 소정치로 전압 분배한다.
이하, 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.
상기 제 1 스위칭 부재(T1)의 전원 공급단(S)으로 배터리(VAT)의 출력 전압이 공급되고, 상기 제 2 스위칭 부재(T2)의 이미터(E) 측으로 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압이 공급된다. 따라서, 상기 제 2 스위칭 부재(T2)는 이미터(E) 측으로 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압이 걸리고, 상기 저항(R1) 및 저항(R2)으로 배터리(VAT)의 전압이 걸린다. 상기 배터리(VAT)의 전압은 저항(R1) 및 저항(R2)으로 인해 전압이 분배되어 상기 제 1 스위칭 부재(T1) 예컨대, FET의 게이트 단자(G)로 인가된다.
상기 제 1 스위칭 부재(T1)의 게이트 측 전압은 상기 제너 다이오드(Z)에 의해 클랭핑된 전압으로 공급되며, 게이트 측 전압에 의한 전계효과는 상기 배터리(VAT)의 전압을 드레인 측(D)으로 도통시킨다. 이 때, 상기 FET의 드레인 측 전압은 상기 저항(R3) 및 저항(R4)으로 공급되어 소정치 전압으로 분배됨에 따라, 상기 제 2 스위칭 부재(T2) 즉, 트랜지스터의 베이스(B) 측과 이미터(E) 측이 턴온된다.
이로인해, 상기 저항(R1) 및 저항(R2)을 거쳐 유입되는 배터리(VAT) 전원은 제 2 스위칭 부재(T2)의 턴온 동작에 따라 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압에 반비례한 전압을 형성한다. 즉, 상기 배터리(VAT) 전압은 제 2 스위칭 부재(T2)의 컬렉터(C) 및 이미터(E)를 거쳐 도통되나, 상기 이미터(E) 측으로 공급되는 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압에 상응하는 전위만큼 저하된다. 상기 제 2 스위칭 부재(T2)의 이미터(E) 측 전압이 증가할 경우, 상기 저항(R1, R2)을 통해 유입되는 배터리(VAT)의 출력 전압은 저하되는 것이다.
따라서, 상기 저항(R1) 및 저항(R2)을 통해 분배되는 배터리(VAT)의 출력 전압은 제 1 스위칭 부재(T1)의 전계효과를 가변시키고, 이에 대응하는 채널변화로 인해 상기 제 1 스위칭 부재(T1)의 출력 전압이 가변된다.
이를 산술식으로 나타낼 경우, 상기 제 2 스위칭 부재(T2)의 베이스 이미터 간 전압(Vbe)과, 이미터(E) 측으로 걸리는 역방향 전압(V1) 즉, 제 1 감압 레귤레이터(203)의 전압과의 합(Vbe+V1)은 저항(R4)에 걸리는 전압이고, 상기 제 1 스위칭 부재(T1)의 출력 전압(Vout)은 저항(R3) 및 저항(R4)으로 걸리는 각 전압의 합 이다. 즉, Vout = (R3+R4)/R4 ×(V1+Vbe)이다.
여기서, 상기 V1은 제 2 스위칭 부재(T2)의 이미터(E) 측으로 공급되는 역 전압이기 때문에, 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압의 증가는 제 1 스위칭 부재(T1)의 출력 전압을 감소시킨다. 상기 제 1 감압 레귤레이터(203)의 전압 변동은 내부 저항의 변화 또는 주변 온도의 변화에 따른 것으로, 제 2 감압 레귤레이터(205)의 출력 전압은 제 1 감압 레귤레이터(203)의 출력 전압에 반비례한다. 따라서, 제 1 감압 레귤레이터(203)의 오차율에 대응하는 전압 변동은 제 2 감압 레귤레이터(205)의 출력 전압을 가변시킨다.
이상에서 본 발명을 특정한 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
앞서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로는 차량의 이씨유(ECU) 내부로 ASIC 구조로 설계되는 제 1 감압 레귤레이터를 구성하는 각 소자의 내부 저항 변화 또는 주변 온도 변화에 따른 출력 전압을 보상할 수 있도록, 제 1 감압 레귤레이터의 출력 전압을 기준전압으로 이용하고 제 1 감압 레귤레이터의 전압 변동에 대응하는 오차율에 따라 보상전압을 출력할 수 있는 제 2 감압 레귤레이터를 설계함으로서, 레귤레이터의 출력 전압에 대한 정밀성을 향상 시켜 시스템의 안정성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (8)

  1. 차량 이씨유(ECU) 내부의 ASIC 소자로 설계되어 정전압을 출력하기 위한 제1 감압 레귤레이터와 상기 제1 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하도록, 배터리의 전압을 소정치의 정전압으로 가공하기 위한 제 2 감압 레귤레이터를 포함하는 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로에 있어서,
    상기 제2 감압 레귤레이터는
    입력 신호의 변동에 비례하여 배터리(VAT)의 전압을 가변 출력시키기 위한 제 1 스위칭부; 및
    상기 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하여 상기 입력 신호를 가변 시키기 위한 제 2 스위칭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스위칭부는 제 1 스위칭부재(T1)를 포함하며, 상기 제 1 스위칭부재(T1)의 전원 입력단(S)으로 상기 배터리(VAT) 전원을 공급받고, 상기 전원 출력단(D)과 신호 입력단(G) 사이로 제너 다이오드(Z)가 접속되며, 상기 신호 입력단(G)과 배터리(VAT)의 전원단 사이로 저항(R1)이 접속된 것을 특징으로 하는 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 스위칭 부재(T1)는 N타입 또는 P타입의 전계효과 트랜지스터(FET)인 것을 특징으로 하는 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 스위칭부는 상기 저항(R1)과 제 1 스위칭 부재(T1)의 신호 입력단 사이로 접속되어 상기 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하도록 상기 신호 입력단으로 유입되는 입력신호를 가변 제어하기 위한 제 2 스위칭 부재(T2)와, 상기 제너 다이오드(Z)의 애노드 측으로 접속되어 상기 제 2 스위칭 부재(T2)의 구동전압을 구성하기 위한 분배 저항(R3, R4)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 스위칭 부재(T2)는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 스위칭부는 제 1 스위칭부재(T1)를 포함하며, 상기 제 1 스위칭부재(T1)의 전원 입력단(S)으로 상기 배터리(VAT) 전원을 공급받고, 상기 전원 출력단(D)과 신호 입력단(G) 사이로 제너 다이오드(Z)가 접속되며, 상기 신호 입력단(G)과 배터리(VAT)의 전원단 사이로 저항(R1)이 접속되고;
    상기 제 2 스위칭부는 상기 저항(R1)과 제 1 스위칭 부재(T1)의 신호 입력단 사이로 접속되어 상기 감압 레귤레이터의 출력 전압 변동에 반비례하도록 상기 신호 입력단으로 유입되는 입력신호를 가변 제어하기 위한 제 2 스위칭 부재(T2)와, 상기 제너 다이오드(Z)의 애노드 측으로 접속되어 상기 제 2 스위칭 부재(T2)의 구동전압을 구성하기 위한 분배 저항(R3, R4)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 이씨유의 감압 레귤레이터 회로.
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