KR101091721B1 - 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로에 관한 것으로, 펄스폭변조제어장치에서 배터리 쇼트가 발생할 경우에 펄스폭변조제어장치를 보호하기 위한 회로에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, PWM 스위칭 트랜지스터와 부하 및 배터리 전원이 직렬 접속되어 스위칭 트랜지스터에 대하여 제어유닛으로부터의 PWM 온/오프제어에 따라 부하에 흐르는 전류량을 제어하는 펄스폭변조제어장치에 있어서, 상기 제어유닛의 입력 카운터부와 상기 트랜지스터와 부하의 접속부 사이에 설치된 배터리 쇼트 검출부를 포함하는 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로를 제공한다.

펄스폭변조(PWM)제어, 배터리 쇼트

Description

펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로{Battery short protection circuit in PWM control apparatus}

도 1은 종래 펄스폭변조제어장치의 회로도를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로를 도시한 회로도이다.

도 3는 도 2에 도시된 회로에서 배터리 쇼트시의 출력 파형을 나타낸다.

도 4는 도 2에 도시된 회로에서 솔레노이드 코일이 오픈되거나 쇼트되었을때 의 출력 파형을 나타낸다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

C : 캐패시터 D1: 다이오드

D2,D3 : 제너다이오드 L1 : 부하

R1~R4 : 저항 U1,U2 : 스위치

10 ; 제어유닛 입력 카운터

본 발명은 펄스폭변조제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펄스폭변조 제어장치에서 배터리 쇼트가 발생할 경우에 펄스폭변조제어장치를 보호하기 위한 회로에 관한 것이다.

일반적으로 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 제어장치에서 PWM 동작 중에 일부 핀에서 배터리 쇼트(Battery Short)와 같은 결함이 발생할 경우에 그 결함을 감지할 수 없다. 이는 예를 들면 10KHz, 듀티비가 5~95%로 동작하는 PWM회로에서 온/오프 제어구간 중에 배터리 쇼트를 검출할 수 있는 구간은 0.1msec(10kHz)×5% = 5usec이므로, 이 구간에서 배터리 쇼트를 판별해낸다는 것은 곤란하다.

도 1은 종래 펄스폭변조제어장치의 회로도로서, PWM 스위칭 트랜지스터(FET)의 드레인에 저항(R1)과 부하(L1) 및 저항(R2)의 직렬회로를 매개로 배터리 전원(Vbat)이 공급되며, 이 직렬회로와 병렬로 역전류방지용 다이오드(D1)가 배치되어 있다. 이러한 펄스폭변조제어장치에서는 스위칭 트랜지스터(FET)가 온/오프 됨에 따라 배터리 전원(Vbat)으로부터 부하(L1)에 흐르는 전류도 온/오프되며, 그 온/오프 듀티비를 적절하게 제어함으로써 부하(L1)에 흐르는 전류량을 제어할 수 있다.

도 1과 같은 종래의 펄스폭변조제어장치의 회로에서는 상기와 같이 회로가 10kHz로 동작할 경우 배터리 쇼트를 판별할 수 있는 시간은 불과 5us 정도이기 때문에 이 구간 동안 배터리 쇼트를 판별하는 것은 불가능하다.

따라서, 종래 펄스폭변조제어장치에서는 항상 배터리 쇼트에 대한 정확한 검출 및 결함 방지 대책이 강구되어야 한다.

본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펄스폭변조제어장치에서는 배터리 쇼트와 같은 결함을 정확하게 검출할 수 있는 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로는, PWM 스위칭 트랜지스터와 부하 및 배터리 전원이 직렬 접속되어 스위칭 트랜지스터에 대하여 제어유닛으로부터의 PWM 온/오프제어에 따라 부하에 흐르는 전류량을 제어하는 펄스폭변조제어장치에 있어서, 상기 제어유닛의 입력 카운터부와 상기 트랜지스터와 부하의 접속부 사이에 설치된 배터리 쇼트 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 배터리 쇼트 검출부는 상기 입력카운터부와 상기 접속부사이에 연결된 제1저항과, 상기 입력카운터부의 입력단과 접지사이에 연결된 캐패시터와 제2저항과, 상기 제2저항에 병렬 접속된 한 쌍의 상호 역방향 접속된 제너다이오드를 포함하여 구성된다.

상기 한 쌍의 제너다이오드는 과전압인가시 상기 제어유닛의 입력카운터부를 보호하기 위한 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 펄스폭변조제어장치에서의 배터리 쇼트보호회로를 도시한 회로도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 제어유닛으로부터의 펄스폭변조 제어신호에 따라 스위칭동작을 행하는 스위칭 트랜지스터(FET)의 드레인에 저항(R1)과 부하(L1) 및 저항(R2)의 직렬회로를 매개로 배터리 전원(Vbat)이 공급되며, 이 직렬회로와 병렬로 역전류방지용 다이오드(D1)가 배치되어 있다.

상기 제어유닛의 입력카운터부(10)와 상기 스위칭 트랜지스터(FET)와 부하(L1)의 접속부 사이에 설치된 배터리 쇼트 검출부가 설치된다. 상기 배터리 쇼트 검출부는 상기 입력카운터부(10)와 상기 접속부 사이에 연결된 제1저항(R3)과, 상기 입력카운터부(10)의 입력단과 접지사이에 연결된 캐패시터(C)와 제2저항(R4)과, 상기 제2저항(R4)에 병렬 접속된 한 쌍의 상호 역방향 접속된 제너다이오드(D2,D3)를 포함한다. 여기서 제너다이오드(D2,D3)는 예를 들면 20V이상의 과전압이 입력카운터부(10)에 인가될 때 제어유닛을 보호하기 위한 것이다. 상기 입력카운터부(10)는 입력되는 신호 펄스를 카운트한다.

이러한 펄스폭변조제어장치에서는 스위칭 트랜지스터(FET)가 온/오프 됨에 따라 배터리 전원(Vbat)으로부터 부하(L1)에 흐르는 전류도 온/오프되며, 그 온/오프 듀티비를 적절하게 제어함으로써 부하(L1)에 흐르는 전류량을 제어할 수 있다. 동 도면에서 스위치(U1)(U2)는 시뮬레이션을 위하여 설치한 것이다.

이러한 구성에서 스위치(U1)(U2)는 처음에 오프상태로 있다가 온상태로 만들고 일정 시간(예를 들면 2msec) 후에 다시 오프상태로 하고 나서 얼마 후(예를 들면 1msec 후)에 다시 온상태로 만드는 과정을 반복하여, 스위치(U1)(U2)가 온되었을때 배터리 전원(Vbat)이 쇼트되는 효과가 되도록 하고 A지점에서의 파형을 측정하였다. 그 측정파형은 도 3에 도시하였다.

도 3의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, PWM 동작중에 배터리 쇼트가 발생하면 제어유닛의 입력 카운터부(10) 입력단에 논리 로우레벨(<1.0V) 이하의 전압 강하가 일어나지 않는다. 즉, 만약 배터리 쇼트가 없는 정상상태에서는 제어유닛의 입력 카운터부(10)에서의 전압은 항상 논리 로우레벨 전압까지 내려간다. 그러나 만약 배터리가 쇼트되면 스위칭 트랜지스터(FET)의 온/오프에 관계없이 항상 배터리 전압을 유지하므로, 제어유닛은 입력 카운터부(10)에서 PWM도중에 일정 시간 동안 카운터가 발생하지 않으면 배터리 쇼트로 판단하면 된다.

도 4는 도 2에 도시된 회로에서 솔레노이드 코일이 오픈되거나 쇼트되었을때 의 출력 파형을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이 솔레노이드 코일이 오픈되거나 그라운드(Ground)로 쇼트되었을 때는 스위칭 트랜지스터에 상관없이 항상 로우레벨을 유지하므로 그라운드 쇼트를 판별할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 포함되는 것이라면 본 발명에 속하는 것이라는 것은 자명한 것이다.

본 발명에 의하면, 펄스폭변조제어장치에 있어서는 제어유닛의 입력 카운터부와, PWM 스위칭 트랜지스터와 부하사이의 접속부 사이에 배터리 쇼트 검출부를 설치함으로써, 배터리 쇼트와 같은 결함을 정확하게 검출할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. PWM(Pulse Width Modulation) 스위칭 트랜지스터와 부하 및 배터리 전원이 직렬 접속되어 스위칭 트랜지스터에 대하여 제어유닛으로부터의 PWM 온/오프제어에 따라 부하에 흐르는 전류량을 제어하는 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로에 있어서,

   상기 제어유닛의 입력 카운터부와 상기 트랜지스터와 부하의 접속부 사이에 설치된 배터리 쇼트 검출부를 포함하고, 상기 배터리 쇼트 검출부는, 상기 입력카운터부와 상기 접속부사이에 연결된 제1저항과, 상기 입력카운터부의 입력단과 접지사이에 연결된 캐패시터와 제2저항과, 상기 제2저항에 병렬 접속된 한 쌍의 상호 역방향 접속된 제너다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 제너다이오드는 과전압인가시 상기 제어유닛의 입력카운터부를 보호하기 위한 것인 것을 특징으로 하는 펄스폭변조제어장치의 배터리 쇼트보호회로.

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