이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차용 전동 시트의 구동 드라이버의 전류전환회로의 구성을 도시한 회로도, 도4는 도3의 회로에 동작 신호를 공급하는 회로의 구성을 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차용 전동 시트의 구동 드라이버는 자동차용 전동 시트를 이동시키는 모터(50)에 동력을 공급을 공급하도록 배터리로 형성된 전원 공급부(10)와, 전원 공급부(10)로부터 모터(50)에 정방향 또는 역방향으로 전류를 공급하도록 다수의 트랜지스터(Q1-Q4,M1-M4)를 포함하여 구성된 전류전환회로(도3)와, 사용자의 입력 스위치로서 전동 시트를 전방 또는 후방으로 이동시키는 것을 지령하는 스위치(30,30')와, 지령 스위 치(30,30')의 입력에 따라 전류전환회로의 트랜지스터(Q1-Q4)의 ON/OFF를 제어하는 아이씨(40)를 포함하여 구성된다.
상기 전류전환회로는 도3에 도시된 바와 같이, 4개의 트랜지스터(Q1-Q4) 중 대각선으로 마주보는 트랜지스터(Q1, Q4 또는 Q2, Q3)이 함께 쌍을 이루어 대각선으로 마주보는 또 다른 한 쌍의 트랜지스터(Q2,Q3 또는 Q1,Q4)와 반대로 ON/OFF되도록 작동하여, 이에 따라 모스펫(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor[금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터]; MOSFET, M1-M4)이 ON/OFF가 되어 모터(50)가 인가되는 전류의 방향이 전환되고, 이에 따라 모터(50)가 정/역 방향으로 회전한다.
여기서, 상기 트랜지스터(Q1-Q4)는 도4에 도시된 아이씨(40)로부터 스위치(30,30')의 ON/OFF에 따른 동작 신호(AT0,AB0,BT0,BB0)에 의하여 ON/OFF상태가 되도록 제어된다.
이와 같이, 전동으로 시트를 구동하는 모터(50)에 정방향 및 역방향의 전류를 흘려주기 위하여 기계적으로 구동하는 릴레이를 배제시키고 트랜지스터(Q1-Q4, M1-M4)로 대체하여 구성함에 따라, 전동시트를 구동하는 중에 발생되는 기계적 소음을 제거할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되어, 사용자가 OFF상태인 스위치(30,30')를 조작하여 ON상태로 조작하면, 아이씨(40)로부터 동작 신호(AT0, AB0, BT0, BB0)가 출력되며, 아이씨(40)로부터 출력된 동작 신호(AT0, AB0, BT0, BB0)에 의하여 대각선으로 마주보는 한 쌍의 트랜지스터(Q1-Q4)가 ON/OFF로 되고, 이에 따라, 이에 연결된 한 쌍 의 모스펫(M1-M4)도 함께 ON/OFF로 되어, 모터(50)에 인가되는 전류의 방향을 전환시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 제1실시예의 작동례를 살펴보면 다음과 같다.
시트를 전방으로 이동시키는 경우에는, 사용자에 의하여 전방으로 이동시키는 스위치(30)가 ON상태로 입력되면, 표1에 나타난 바와 같이, 아이씨로부터의 각각의 동작 신호(AT0,AB0,BT0,BB0)는 각각 H(High,하이), H, L(Low,로우), L로 출력되고, 이에 따라 전류전환회로의 트랜지스터(Q1-Q4)은 하이신호(H)에는 ON으로 작동되고 로우신호(L)에는 OFF로 작동되며, 트랜지스터(Q-Q4)의 콜렉터와 모스펫(M1-M4)의 게이트가 연결되어 대각선으로 마주보는 한 쌍의 모스펫(M1,M4)은 ON이 되고, 대각선으로 마주보는 다른 한 쌍의 모스펫(M2,M3)이 OFF로 작동하여 모터(50)에 정방향의 전류가 인가되어 시트를 전방으로 이동시키게 된다.
동작 신호 |
AT0 |
AB0 |
BT0 |
BB0 |
신호 형태 |
H |
H |
L |
L |
트랜지스터 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
신호 형태 |
ON |
ON |
OFF |
OFF |
MOSFET |
M1 |
M2 |
M3 |
M4 |
신호 형태 |
ON |
OFF |
OFF |
ON |
마찬가지로 시트를 후방으로 이동시키는 경우를 살펴보면, 사용자에 의하여 전방으로 이동시키는 스위치(30')가 ON상태로 입력되면, 표2에 나타난 바와 같이, 아이씨로부터의 각각의 동작 신호(AT0,AB0,BT0,BB0)는 각각 L, L, H, H(전방으로 이동시키는 표1과 반대임)로 출력되고, 이에 따라 전류전환회로의 트랜지스터(Q1-Q4)은 하이신호(H)에는 ON으로 작동되고 로우신호(L)에는 OFF로 작동되며, 트랜지스터(Q-Q4)의 콜렉터와 모스펫(M1-M4)의 게이트가 연결되어 대각선으로 마주보는 한 쌍의 모스펫(M2,M3)은 ON이 되고, 대각선으로 마주보는 다른 한 쌍의 모스펫(M1,M4)이 OFF로 작동하여 모터(50)에 역방향의 전류가 인가되어 시트를 후방으로 이동시키게 된다.
동작 신호 |
AT0 |
AB0 |
BT0 |
BB0 |
신호 형태 |
L |
L |
H |
H |
트랜지스터 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
신호 형태 |
OFF |
OFF |
ON |
ON |
MOSFET |
M1 |
M2 |
M3 |
M4 |
신호 형태 |
OFF |
ON |
ON |
OFF |
한편, 스위치(30,30')가 모두 OFF상태이어서 시트를 전방이나 후방으로 이동시키지 않는 상태에서는, 모터(50)에 전류를 인가하지 않도록 모스펫(M1-M4)의 전부를 OFF로 작동된다. 표3에 나타난 바와 같이, 아이씨(40)로부터의 각각의 동작 신호(AT0,AB0,BT0,BB0)는 각각 L, H, H, L로 출력되고, 이에 따라 전류전환회로의 트랜지스터(Q1-Q4)은 하이신호(H)에는 ON으로 작동되고 로우신호(L)에는 OFF로 작동되어, 모든 모스펫(M1-M4)이 OFF로 되어, 모터(50)에 어떠한 전류도 인가되지 않아 시트가 이동되지 않는다.
동작 신호 |
AT0 |
AB0 |
BT0 |
BB0 |
신호 형태 |
L |
H |
L |
H |
트랜지스터 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
신호 형태 |
OFF |
ON |
OFF |
ON |
MOSFET |
M1 |
M2 |
M3 |
M4 |
신호 형태 |
OFF |
OFF |
OFF |
OFF |
이와 같이 도3 및 도4에 도시된 전동시트의 구동드라이버는, 기계적인 스위칭 소자인 릴레이로 구성되지 않고 전기 소자인 트랜지스터(Q1-Q4,M1-M4)로 구성되므로, 전동 시트를 전방이나 후방으로 이동 구동하는 동안에 기계적인 접촉음이 발생되지 않으므로 정숙한 운전을 구현할 수 있다. 그러나, 시트를 전방이나 후방으로 작동시키지 않는 상태, 즉 스위치(30,30')가 모두 OFF인 상태에서도 접지측에 가깝게 배열된 트랜지스터(Q2,Q4)는 ON상태로 되어야 하므로, (이 때, 접지측에 가깝게 배열된 트랜지스터(Q3,Q4)에 로우신호(L)를 출력하면, 모스펫(M2,M4)이 ON상태가 되어 접지측과 쇼트되는 문제가 발생한다) 저항체(R11,R13)를 통하는 암전류가 발생되며, 이에 따라 시트의 구동과 관계없이 지속적인 암전류로 인한 전력 소모가 발생되는 문제점이 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 전동 시트의 구동 드라이버를 상술한다.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 전동 시트의 구동 드라이버의 전류전환회로의 구성을 도시한 회로도, 도6은 도5의 회로에 동작 신호를 공급하는 회로의 구성을 도시한 도면, 도7은 일반적인 트랜지스터의 구성을 도시한 도면, 도8은 금속산화물반도체 전계효과트랜지스터(MOFET)의 구성을 도시한 도면이다.
도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 전동시트의 구동 드라이버는 시트가 이동하지 않는 상태에서 암전류가 발생되지 않도록 하여 불필요한 전력 소모를 제거한다는 점에서 전술한 제1실시예의 구성과 차별된다. 이를 위하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 드라이버는 차단용 트랜지스터(Q5)가 ON상태인 경우에만 저항체(R11,R13)에 전류가 인가되도록 구성된다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 전동시트의 구동드라이버는, 자동차용 전동 시트를 이동시키는 모터(150)에 동력을 공급을 공급하도록 배터리로 형성된 전원 공급부(110)와, 전원 공급부(110)로부터 모터(150)에 정방향 또는 역방향으로 전류를 공급하도록 다수의 트랜지스터(Q1-Q4,M1-M4)를 포함하여 구성된 전류전환회로(도5)와, 사용자의 입력 스위치로서 전동 시트를 전방 또는 후방으로 이동시키는 것을 지령하는 스위치(120,130)와, 지령 스위치(120,130)의 입력에 따라 전류전환회로의 트랜지스터(Q1-Q4)의 ON/OFF를 제어하는 아이씨(140)와, 지령 스위치(120,130)가 OFF상태인 경우에 전류전환회로(도5)의 트랜지스터(Q2,Q4)에 전원이 인가되는 것을 차단하는 차단용 트랜지스터(Q5)를 포함하여 구성된다.
상기 전류전환회로는 아이씨(140)의 동작 신호(AT0,AB0,BT0,BB0)에 따라 ON/OFF로 작동되는 제1트랜지스터(Q1) 내지 제4트랜지스터(Q4)와, 4개의 트랜지스터(Q1-Q4)의 ON/OFF에 연동되어 ON/OFF되는 제1모스펫(M1) 내지 제4모스펫(M4)과, 전원 공급부(110)에 의하여 모터(150)를 동작시키기 위하여 다수 배열된 저항체(R1-R14)로 구성된다. 여기서, 상기 트랜지스터(Q1-Q4)는 모두 npn형태의 트랜지스터로 설치되고, 상기 모스펫(M1-M4)은 n형과 p형이 혼재되어 도5에 도시된 바와 같이 전기적으로 연결된다.
도7은 n형 트랜지스터의 일반적인 형상을 도시한 것으로, 도면 부호 'B'로 표시된 단자는 베이스이고, 도면 부호 'C'로 표시된 단자는 콜렉터이며, 도면 부호 'E'로 표시된 단자는 이미터이다. 도8은 P형 모스펫의 일반적인 형상을 도시한 것으로, 도면 부호 'G'로 표시된 단자는 게이트이고, 도면 부호 'S'로 표시된 단자는 소스이며, 도면 부호 'D'로 표시된 단자는 드레인이다. 도5의 트랜지스터(Q1-Q4) 및 모스펫(M1-M4)에는 이들 부호를 표시하지 않았지만, 도7 및 도8에 표시한 단자 명칭에 따라 도5의 각 단자의 명칭을 칭하기로 한다.
즉, 제1트랜지스터(Q1)의 베이스(B)는 상기 아이씨(140)로부터 동작 신호(AT0)를 전송받아 이에 따라 ON/OFF된다. 제1트랜지스터(Q1)의 ON/OFF에 따라 제1모스펫(M1)도 함께 ON/OFF되도록 제1트랜지스터(Q1)의 콜렉터(C)는 상기 제1모스펫(M1)의 게이트(G)에 연결되며, 제1트랜지스터(Q1)의 이미터(E)는 접지된다.
제2트랜지스터(Q2)의 베이스(B)는 아이씨(140)로부터 동작 신호(AB0)를 전송받도록 연결되고, 제2트랜지스터(Q2)의 콜렉터(C)는 제2모스펫(M3)의 게이트(G)에 연결되어, 제2트랜지스터(Q2)가 아이씨(140)의 동작 신호(AB0)에 의하여 ON/OFF로 작동되면, 제2모스펫(M2)도 함께 ON/OFF상태로 된다. 제2트랜지스터(Q2)의 이미터(E)는 접지된다. 이때, 차단용 트랜지스터(Q5)에 의하여 저항체(R11)를 거쳐 제2트랜지스터(Q2)의 콜렉터(C)에 전원(VDD)이 선택적으로 인가된다. 따라서, 차단용 트랜지스터(Q5)의 콜렉터(C)와 이미터(E) 사이에 통전되지 않는 OFF상태에서는 제2트랜지스터(Q2)에는 어떠한 전류도 흐르지 않는다.
그리고, 제3트랜지스터(Q3)의 베이스(B)는 상기 아이씨(140)로부터 동작 신호(BT0)를 전송받아 이에 따라 ON/OFF된다. 제3트랜지스터(Q3)의 ON/OFF에 따라 제3모스펫(M3)도 함께 ON/OFF되도록 제3트랜지스터(Q3)의 콜렉터(C)는 상기 제3모스펫(M3)의 게이트(G)에 연결되며, 제3트랜지스터(Q3)의 이미터(E)는 접지된다.
상기 제4트랜지스터(Q4)의 베이스(B)는 아이씨(140)로부터 동작 신호(BB0)를 전송받도록 연결되고, 상기 제4트랜지스터(Q3)의 콜렉터(C)는 상기 제4모스펫(M4)의 게이트(G)에 연결되어, 제4트랜지스터(Q4)가 아이씨(140)의 동작 신호(BB0)에 의하여 ON/OFF로 작동되면, 제4모스펫(M4)도 함께 ON/OFF상태로 된다. 제4트랜지스터(Q4)의 이미터(E)는 접지된다. 이때, 차단용 트랜지스터(Q5)에 의하여 저항체(R13)를 거쳐 제4트랜지스터(Q4)의 콜렉터에 전원(VDD)이 선택적으로 인가된다. 따라서, 차단용 트랜지스터(Q5)의 콜렉터와 이미터 사이에 통전되지 않는 OFF상태에서는 제4트랜지스터(Q4)에는 어떠한 전류도 흐르지 않는다.
이렇듯, 4개의 트랜지스터(Q1-Q4) 중 접지측에 위치한 제2트랜지스터(Q2)와 제4트랜지스터(Q4)의 콜렉터(C)측에 전류가 통전되는 것이 차단용 트랜지스터(Q5)가 ON상태인 경우에만 선택적으로 이루어지도록 구성됨으로써, 시트를 이동하지 않는 경우에 제1실시예에서 발생하던 암전류를 근본적으로 제거할 수 있게 되는 유리한 효과를 얻을 수 있게 된다. 이때, 차단용 트랜지스터(Q5)는 스위치(120,130)중 어느 하나가 ON이어서 아이씨(140)에 로우(L)신호가 입력되면, ON이 되도록 작동된다.
그리고, 차단용 트랜지스터(Q5)의 베이스는 병렬로 연결된 상기 스위치(120,130)와 연결되어, 상기 스위치(120,130) 중 어느 하나가 ON이 되면 상기 아이씨(140)에 공급되는 신호가 달라지도록 한다. 이를 통해, 하나의 차단용 트랜지스터(Q5)로 정방향 및 역방향으로 구동시키는 스위치(120,130)에 대하여 한꺼번에 제어하는 것이 가능해진다.
상기 트랜지스터(Q1-Q4)의 ON/OFF에 따라 모스펫(M1-M4)도 함께 ON/OFF되도록 하기 위하여, 제1모스펫(M1)은 P형으로 형성되어, 상기 제1모스펫(M1)의 게이트(G)는 제1트랜지스터(Q1)의 콜렉터(C)와 연결되며 동시에 전원공급부(110)와 저항(R3)을 사이에 두고 연결된다. 그리고, 제1모스펫(M1)의 드레인(D)은 상기 전원 공급부(110)와 연결되며, 제1모스펫(M1)의 소스(S)는 상기 모터(150)의 일측에 연결된다.
또한, 제2모스펫(M2)은 N형으로 형성되고, 제2모스펫(M2)의 게이트(G)는 차단용 트랜지스터(Q5)가 ON일때에만 전원(VDD)이 인가되고, 제2모스펫(M2)의 드레인(D)은 제1모스펫(M1)의 소스(S)와 연결되며, 제2모스펫(M2)의 소스(S)는 접지된다.
제3모스펫(M3)은 P형으로 형성되고, 제3모스펫(M3)의 게이트(G)는 제3트랜지스터(Q3)의 콜렉터(C)와 연결되며 동시에 상기 전원공급부(110)와 저항(R6)을 사이에 두고 연결된다.
상기 제4모스펫(M4)는 N형으로 형성된다. 제4모스펫(M4)의 게이트(G)는 차단용 트랜지스터(Q5)가 ON일 때에만 전원이 인가되고, 상기 제4모스펫(M4)의 드레인은 상기 제3모스펫(M3)의 소스와 연결되고, 상기 제4모스펫(M4)의 소스는 접지된다.
한편, 차단용 트랜지스터(Q5)는 아이씨(140)로부터의 동작 신호에 의하여 ON/OFF로 작동할 수도 있지만, 도면에 도시되지 않은 별도의 아이씨(140)로부터의 동작 신호에 따라 ON/OFF로 작동될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 전류전환회로는 지령 스위치(120,130)의 ON/OFF에 따라 표4에 나타난 바와 같이 아이씨(140)로부터 출력된 동작 신호(AT0,AB0,BT0,BB0)에 의하여 트랜지스터(Q1-Q4)가 ON/OFF동작된다.
|
AT0 |
AB0 |
BT0 |
BB0 |
전진 스위치 ON |
H |
H |
L |
L |
후진 스위치 ON |
L |
L |
H |
H |
정지 상태 |
L |
H |
L |
H |
즉, 시트를 전방으로 이동시키고자 전진 스위치(120)가 ON상태로 되면, 아이씨(140)의 2번 터미널에는 하이(High)신호가 더이상 입력되지 않고, 로우(Low)신호가 입력된다. 이에 따라, 차단용 트랜지스터(Q5)가 ON상태가 되어 저항체(R11,R13)로 전원(VDD)이 흐르게 되어, 아이씨(140)의 동작 신호(AT0,AB0,BT0,BB0)에 의하여 대각선으로 마주보는 한 쌍의 트랜지스터(Q1,Q4)가 ON이 되고, 그 반대편의 대각선으로 마주보는 또 다른 한 쌍의 트랜지스터(Q2,Q3)이 OFF가 된다. 이에 따라, 각각의 트랜지스터(Q1-Q4)의 콜렉터와 연결된 4개의 모스펫(M1-M4) 중 대각선으로 마주보는 한 쌍의 모스펫(M1,M4)은 ON이 되고 다른 한 쌍의 모스펫(M2,M3)은 OFF가 되어 모터(150)에 정방향의 전류가 인가되어 시트를 전방으로 이동시키게 된다.
마찬가지로, 시트를 후방으로 이동시키고자 후진 스위치(130)가 ON상태로 되면, 아이씨(140)의 3번 터미널에는 하이(High)신호가 더이상 입력되지 않고, 로우(Low)신호가 입력된다. 이에 따라, 차단용 트랜지스터(Q5)가 ON상태로 동작하게 되어 전류전환회로의 저항체(R11,R13)에 전원(VDD)이 흐르게 되어, 아이씨(140)의 동작 신호(AT0,AB0,BT0,BB0)에 의하여 대각선으로 마주보는 한 쌍의 트랜지스터(Q1,Q4)가 OFF가 되고, 그 반대편의 대각선으로 마주보는 다른 한 쌍의 트랜지스터(Q2,Q3)가 ON으로 된다. 이에 따라, 각각의 트랜지스터(Q1-Q4)의 콜렉터와 연결된 4개의 모스펫(M1-M4) 중 대각선으로 마주보는 한 쌍의 모스펫(M1,M4)은 OFF가 되고 다른 한 쌍의 모스펫(M2,M3)이 ON이 되어 모터(150)에 역방향의 전류가 인가되어 시트를 후방으로 이동시키게 된다.
한편, 시트를 이동시키는 지령 스위치(120,130)가 모두 OFF상태인 경우에는, 차단용 트랜지스터(Q5)는 콜렉터로부터 이미터로 전류가 흐르지 않게 되어, 저항체(R11,R13)에는 전류가 통전되지 않는 상태로 된다. 이에 따라, 전술한 제1실시예에서 접지측에 위치한 트랜지스터(Q2,Q4)에 발생하던 암전류를 근본적으로 제거하여, 시트를 작동하지 않는 동안에 저항체(R11,R13)에서 발생되던 전력 소모를 없앨수 있는 유리한 효과를 얻는다. 이 때, 지령 스위치(120,130)가 모두 OFF상태이므로 차단용 트랜지스터(Q5)의 콜렉터로부터의 전류는 모두 아이씨(140)로 흘러, 아이씨(140)의 2번 터미널과 3번 터미널에는 하이(High)신호가 인가되고, 이에 따라 아이씨(140)로부터 동작 신호 (AT0,AB0,BT0,BB0)가 출력되지 않는 상태로 된다.
이상과 같이, 도5와 같이 트랜지스터를 이용하여 전동 시트의 구동 드라이버의 회로가 구성된 경우에는 사용자 등에 의하여 정방향이나 역방향으로 시트를 이동시키고자 하는 스위치(120,130)의 조작이 없으면, 아이씨(140)로부터 동작 신호가 출력되지 않으므로, 트랜지스터(Q1-Q4)는 항상 OFF상태가 되어, 차단용 트랜지스터(Q5)에 의하여 접지측에 위치한 트랜지스터(Q2,Q4)에 전압이 걸리지 않으므로 암전류에 의한 전력 소모가 발생되지 않는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.