KR101404638B1 - High Voltage Solid State Relay for Vehicle - Google Patents

High Voltage Solid State Relay for Vehicle Download PDF

Info

Publication number
KR101404638B1
KR101404638B1 KR1020130004791A KR20130004791A KR101404638B1 KR 101404638 B1 KR101404638 B1 KR 101404638B1 KR 1020130004791 A KR1020130004791 A KR 1020130004791A KR 20130004791 A KR20130004791 A KR 20130004791A KR 101404638 B1 KR101404638 B1 KR 101404638B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
input terminal
signal
voltage
power
unit
Prior art date
Application number
KR1020130004791A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이정문
Original Assignee
영화테크(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 영화테크(주) filed Critical 영화테크(주)
Priority to KR1020130004791A priority Critical patent/KR101404638B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101404638B1 publication Critical patent/KR101404638B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00—Miscellaneous
    • H01H2239/044—High voltage application
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K2017/6875—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors using self-conductive, depletion FETs

Abstract

The present invention relates to a high-voltage contactless electronic type relay for vehicles. The purpose of the present invention is to provide a contactless electronic type relay for vehicles which can be used in high voltage and high current by modifying only a specification of a switch device by improving a structure of an existing electronic type contactless relay. For the purpose, the present invention includes a voltage conversion unit for receiving signal power through a first input terminal, converting and outputting the signal power into a static voltage; a gate driving unit which is connected to the first input terminal for generating and outputting a switching signal according to the static voltage from the voltage conversion unit and a control signal from a control signal input stage; and a switching unit for receiving load power through a third input terminal which is electrically separated from the first input terminal and selectively supplying the load power to a load according to the switching signal.

Description

차량용 고전압 무접점 전자식 릴레이{High Voltage Solid State Relay for Vehicle}Technical Field [0001] The present invention relates to a high voltage solid state relay for vehicle,

본 발명은 무접점 전자식 릴레이(SSR ; Solid State Relay)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부하장치에 공급되는 로드 전원과 릴레이의 동작을 위한 시그널 전원을 전기적으로 절연(Isolation)시킴으로써 스위칭 소자의 위치 및 사양 변경만으로 하이 사이드(High Side) 또는 로우 사이드(Low Side) 구동이 가능하며 고전압, 고전류에 사용이 가능한 차량용 무접점 전자식 릴레이에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid state relay (SSR), and more particularly, to a solid state relay (SSR) in which a load power supplied to a load device and a signal power source for operating a relay are electrically isolated, The present invention relates to a non-contact electronic relay for a vehicle which can be driven with a high side or a low side only by a specification change and can be used for a high voltage and a high current.

종래의 릴레이 장치로 마그네틱 코일(Magnetic Coil)의 여자력과 스프링의 복원력을 이용하여 금속 접점의 단속을 제어하는 전기-기계식 릴레이(Electro-mechanical Relay)가 사용되었다.Electro-mechanical relays, which control the interrupting of metal contacts by using the excitation force of a magnetic coil and the restoring force of a spring, are used as a conventional relay device.

이러한 종래의 전기-기계식 릴레이는, 상시 여자되어 있어야 할 경우 전력소모와 발열이 많고, 고장율이 높고 부피가 크며, 부품이 대부분 금속으로 이루어져 있어 가격이 상대적으로 높고 무거운 단점이 있다.Such a conventional electromechanical relay has drawbacks such as high power consumption and heat generation, a high failure rate, a large volume, and a relatively high cost because the components are mostly made of metal.

또한 종래의 전기-기계식 릴레이는, 스프링 불복 현상과 접점 부식 등에 의한 오동작이 발생하고, 외부에 코일의 역기전력 상쇄 회로 및 접점의 디바운싱 방지회로 등이 추가되어야 하며, 동작시 아크(Arc)와 채터링(Chattering)이 발생하는 단점이 있다.In addition, in the conventional electromechanical relay, a malfunction due to a spring rejection phenomenon and a contact corrosion occurs, and a counter-electromotive force cancellation circuit of a coil and a debouncing prevention circuit of a contact are added to the outside. In operation, There is a disadvantage in that chattering occurs.

또한, 종래의 기계식 릴레이는, 제어신호로서 펄스 폭 변조(PWM ; Pulse Width Modulation) 신호를 적용하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 부하측의 스위칭이 시그널측 PWM 신호와 다르게 동작하는 문제가 있다.Further, in the case of applying a pulse width modulation (PWM) signal as a control signal, the conventional mechanical relay has a problem that switching on the load side operates differently from the signal side PWM signal as shown in Fig. 1 .

최근에는 산업현장의 전기/전자 기기 또는 사무용 기기 등이 소형 및 자동화됨에 따라, 이러한 자동화 기기들을 동작시키는 부품들도 고집적화되는 경향으로 개발되고 있다.In recent years, electric / electronic devices or office equipment in the industrial field have been miniaturized and automated, and components for operating these automation devices are being developed with a tendency to be highly integrated.

이러한 이유로 각종 자동화기기에 공급되는 전력 전원을 필요에 따라 선택적으로 투입하기 위한 스위칭 부품으로서, 기존의 전기-기계식 릴레이를 대체하는 전자식 무접점 릴레이(SSR ; Solid State Relay)가 개발되어 사용되고 있다.For this reason, a solid state relay (SSR), which replaces a conventional electro-mechanical relay, has been developed and used as a switching part for selectively supplying a power source supplied to various automation devices as needed.

그런데 현재 산업용으로 나와 있는 전자식 무접점 릴레이는, 온 딜레이(ON Delay) 발생, 사용 환경 및 기능상의 문제로 차량에 적용하는데 적합하지 않다. However, the electronic non-contact relays that are presently used for industrial purposes are not suitable for vehicle applications due to on delay (ON delay), use environment and functional problems.

더욱이, 종래의 전자식 무접점 릴레이는, 도 2에 도시된 바와 같이 각 펄스마다 온 딜레이가 발생하는 문제가 있다.Furthermore, the conventional electronic non-contact relay has a problem that on delay occurs for each pulse as shown in Fig.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 전자식 무접점 릴레이의 구조를 개선하여 스위치 소자의 사양 변경만으로 고전압, 고전류에 사용이 가능한 차량용 무접점 전자식 릴레이를 제공하는데 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a non-contact type electronic relay for a vehicle which can improve the structure of a conventional electronic non-contact relay and can be used for high voltage and high current only by changing a specification of a switch device.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이는, 제 1 입력단자를 통해 시그널 전원을 공급받으며, 상기 시그널 전원을 정전압으로 변환하여 출력하는 전압 변환부, 상기 제 1 입력단자와 연결되며, 상기 전압 변환부로부터의 정전압 및 제어신호 입력단으로부터의 제어신호에 따라 상기 스위칭 신호를 발생시켜 출력하는 게이트 구동부 및 상기 제 1 입력단자와 전기적으로 분리된 제 3 입력단자를 통해 로드 전원을 입력받으며, 상기 스위칭 신호에 따라 상기 로드 전원을 부하장치(LOAD)에 선택적으로 공급하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a high voltage electronic non-contact relay for a vehicle, comprising: a voltage converter receiving signal power through a first input terminal, converting the signal power to a constant voltage, A gate driver connected to the first input terminal and generating and outputting the switching signal according to a constant voltage from the voltage converter and a control signal from a control signal input terminal and a third input terminal electrically connected to the first input terminal, And a switching unit for selectively receiving the load power from the load unit according to the switching signal.

바람직하게는, 상기 전압 변환부는 자동차의 배터리 전원을 변압하여 출력하는 분리된 DC-DC 컨버터(Isolated DC-DC Converter)를 포함할 수 있다.Preferably, the voltage converting unit may include an isolated DC-DC converter for transforming and outputting battery power of an automobile.

바람직하게는, 상기 스위칭부는 FET(Field Effect Transistor), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT ; Insulated Gate Bipolar Transistor), 트랜지스터 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Preferably, the switching unit may include any one of a field effect transistor (FET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and a transistor.

바람직하게는, 상기 제 3 입력단자는 상기 스위칭부를 로우 사이드(Low Side)로 구동시키기 위한 로드 전원이 인가되는 단자이다.Preferably, the third input terminal is a terminal to which a load power is applied for driving the switching unit to a low side.

바람직하게는, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이는, 상기 제 1 입력단자와 전기적으로 분리되며, 상기 스위칭부에 대한 하이 사이드(High Side) 구동을 위한 로드 전원이 입력되는 제 4 입력단자를 더 포함할 수 있다.Preferably, the vehicular high voltage electronic type non-contact relay according to the embodiment of the present invention further comprises a switch for electrically disconnecting the first input terminal from the first input terminal and for receiving a load power for driving the high- 4 input terminal.

바람직하게는, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이는, 상기 전원 스위칭부의 구동시 발생되는 열을 제거하기 위한 히트싱크를 더 포함할 수 있다.Preferably, the vehicular high voltage electronic type non-contact relay according to the embodiment of the present invention may further include a heat sink for removing heat generated during operation of the power switching unit.

바람직하게는, 상기 제어신호는 펄스 폭 변조(PWM ; Pulse Width Modulation) 신호를 포함할 수 있다.Advantageously, the control signal may comprise a pulse width modulation (PWM) signal.

바람직하게는, 상기 게이트 구동부는 상기 제어신호의 입력이 종료되면 일정시간 후에 릴레이를 슬립 모드(Sleep Mode)로 진입시킬 수 있다.Preferably, the gate driver may enter a sleep mode after a predetermined period of time when the control signal is input.

바람직하게는, 상기 전압 변환부, 상기 게이트 구동부 및 상기 전원 스위칭부는 인쇄회로기판(PCB ; Printed Circuit Board) 형태로 형성되며, 상기 전압 변환부, 상기 게이트 구동부 및 상기 전원 스위칭부를 포함하는 케이스는 스크류 마운팅 타입(Screw Mounting Type) 또는 플러그 타입(Plug Type)으로 형성될 수 있다.Preferably, the voltage converting unit, the gate driving unit, and the power switching unit are formed in the form of a printed circuit board (PCB), and the case including the voltage converting unit, the gate driving unit, May be formed as a mounting type (Screw Mounting Type) or a plug type (Plug Type).

본 발명에 의하면, 기존의 전자식 무접점 릴레이의 구조를 개선하여 스위치 소자의 사양 변경만으로 고전압, 고전류에 사용이 가능한 차량용 무접점 전자식 릴레이를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to provide a non-contact type electronic relay for a vehicle that can be used for high voltage and high current only by changing the specification of a switch element by improving the structure of a conventional electromagnetic contactless relay.

도 1은 종래 기계식 릴레이의 동작 특성을 보여주는 도면.
도 2는 종래 전자식 무접점 릴레이의 동작 특성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이의 구조를 보여주는 구성도.
도 4는 도 3의 전자식 무접점 릴레이의 동작 특성을 보여주는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a diagram showing operating characteristics of a conventional mechanical relay.
2 is a diagram showing operating characteristics of a conventional electronic solid state relay;
3 is a block diagram showing the structure of a high voltage electronic non-contact relay for a vehicle according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram showing operating characteristics of the electromagnetic relay of FIG. 3;

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이의 구조를 보여주는 구성도이다.3 is a block diagram showing the structure of a high-voltage electronic non-contact relay for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 전자식 무접점 릴레이는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전압 변환부(10), 게이트 구동부(20) 및 전원 스위칭부(30)를 포함한다.3, the electronic non-contact relay according to the present invention includes a voltage converting unit 10, a gate driving unit 20, and a power switching unit 30.

전압 변환부(10)는, 차량용 배터리와 연결되며, 차량용 배터리로부터 인가되는 12V의 시그널 전원을 정전압(예컨대, 5.1V)으로 변환하여 게이트 구동부(20)로 전달한다. The voltage conversion unit 10 is connected to the vehicle battery and converts the 12V signal power applied from the vehicle battery to a constant voltage (for example, 5.1V) and transmits the signal to the gate driving unit 20.

이러한 전압 변환부(10)는, 부하장치(Load)에 공급되는 로드 전력과 릴레이의 동작을 위한 시그널 전원을 전기적으로 분리(Isolation)시키기 위한 분리된 DC-DC 변환기(Isolated DC-DC Converter)가 사용될 수 있다.The voltage converting unit 10 includes an isolated DC-DC converter for electrically isolating the load power supplied to the load and the signal power for operating the relay Can be used.

게이트 구동부(20)는, 차량용 배터리와 연결되며, 전압 변환부(10)로부터의 정전압 및 제어신호 입력단으로부터의 입력되는 제어신호에 따라 스위칭 신호를 발생시켜 전원 스위칭부(30)의 게이트 단자에 전달하여 전원 스위칭부(30)의 스위칭 동작을 제어한다. The gate driving unit 20 generates a switching signal according to a constant voltage from the voltage converting unit 10 and a control signal input from a control signal input terminal and transmits the switching signal to the gate terminal of the power switching unit 30 And controls the switching operation of the power switching unit 30. [

이때, 제어신호는 펄스 신호 예컨대 펄스 폭 변조(PWM ; Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다. 이러한 게이트 구동부(20)는, 부하장치(Load)에 공급되는 로드 전원과 무접점 릴레이의 동작을 위한 시그널 전원을 전기적으로 절연(Isolation) 시키기 위한 분리된 게이트 구동장치(Isolated Gate Driver)가 사용된다. At this time, the control signal may be a pulse signal, for example, a pulse width modulation (PWM) signal. The gate driver 20 uses an isolated gate driver for electrically isolating the load power supplied to the load and the signal power for operating the non-contact relay .

또한 상기 게이트 구동부(20)는, 제어신호의 입력이 종료되면 일정 시간(예컨대, 3초) 후 릴레이를 슬립 모드(Sleep Mode)로 진입시킴으로써 불필요한 전력의 소비를 방지한다. Further, the gate driver 20 enters the sleep mode (Sleep Mode) after a predetermined time (for example, 3 seconds) when the input of the control signal is completed, thereby preventing unnecessary power consumption.

전원 스위칭부(30)는, 부하 장치(LOAD)와 로드 전원 사이에 연결되며, 게이트 구동부(20)로부터 인가되는 스위칭 신호에 따라 선택적으로 로드 전원을 부하장치에 공급한다. The power supply switching unit 30 is connected between the load device LOAD and the load power supply and selectively supplies the load power to the load device in accordance with the switching signal applied from the gate drive unit 20. [

이러한 전원 스위칭부(30)는, FET(Field Effect Transistor), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT ; Insulated Gate Bipolar Transistor) 및 트랜지스터 중 어느 하나일 수 있다. The power supply switching unit 30 may be any one of a field effect transistor (FET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and a transistor.

특히 본 실시 예에서는 전원 스위칭부(30)와 연결되는 로드 전원 입력 단자(PIN)로서 두 개의 단자(HV-, HV+)를 구비함으로써 전원 스위칭부(30)를 하이 사이드(High Side) 또는 로우 사이드(Low Side)로 구동시킬 수 있다. In particular, in this embodiment, since the two terminals HV- and HV + are provided as the load power input terminal PIN connected to the power switching unit 30, the power switching unit 30 can be connected to the high side or the low side (Low Side).

예컨대, 도 3에서와 같이 기본적으로는 전원 스위칭부(30)가 HV- 단자와 부하 장치(Load) 사이에 연결되도록 하고, HV+ 단자와 부하 장치(Load) 사이에는 다이오드 D1를 연결시켜 로우 사이드로 구동시킨다. For example, as shown in FIG. 3, the power supply switching unit 30 is connected between the HV- terminal and the load unit, and the diode D1 is connected between the HV + terminal and the load unit, .

선택적으로는, HV+ 단자와 부하 장치(LOAD) 사이에 전원 스위칭부(30)를 연결하고, HV- 단자와 부하 장치(LOAD) 사이에 다이오드 D1를 연결시킴으로써 하이 사이드로 구동시킬 수 있다. Alternatively, the power supply switching unit 30 may be connected between the HV + terminal and the load unit LOAD, and the diode D1 may be connected between the HV- terminal and the load unit LOAD to drive the high side.

또한, 전원 스위칭부(30)는, 위치 변경으로 하이 사이드 또는 로우 사이드로 구동될 수 있고, 스위칭 소자의 사양(Specification)을 고전압용(100V 이상) 및 고속 스위칭용(0.1 Hz ∼ 10 kHz 이상)으로 변경하면, 본 실시 예의 무접점 릴레이를 고전압 및 고속 스위칭이 필요한 장치에 적용할 수 있다.The power supply switching unit 30 can be driven in a high side or a low side by changing the position and the specification of the switching device can be set for high voltage (100 V or more) and high speed switching (0.1 Hz to 10 kHz or more) The contactless relay of this embodiment can be applied to devices requiring high-voltage and high-speed switching.

본 실시 예의 전자식 무접점 릴레이는, 자동차 환경에 필요한 EMC(Electro Magnetic Compatibility) 만족을 위한 캐패시터(C1, C2) 및 제너다이오드(ZD)를 더 포함할 수 있다. The electronic non-contact relay of the present embodiment may further include capacitors C1 and C2 and a zener diode ZD for satisfying EMC (Electro Magnetic Compatibility) required for an automobile environment.

즉, 차동차 내의 다른 기기들로부터 발생하는 노이즈(Noise)에 의한 영향을 차단하여 안정적으로 전원이 공급되도록 하기 위해, 캐패시터(C1, C2) 및 제너다이오드(ZD)가 배터리 전원 입력단(12V-Bat)과 접지단(GND) 사이에 병렬 연결되도록 할 수 있다.That is, the capacitors C1 and C2 and the zener diode ZD are connected to the battery power input terminal 12V-Bat to prevent the influence of noise generated from other devices in the differential car, And the ground terminal (GND).

상술한 전압 변환부(10), 게이트 구동부(20) 및 전원 스위칭부(30)는, 릴레이 내부적으로는 인쇄회로기판(PCB ; Printed Circuit Board) 형태로 조립될 수 있으며, 릴레이 전체는 하나의 단품으로 케이스(case)로 외관이 구성될 수 있다. The voltage converting unit 10, the gate driving unit 20 and the power switching unit 30 may be assembled in the form of a printed circuit board (PCB) inside the relay, Which can be configured as a case.

이때, 릴레이 케이스는 자동차 내 다른 모듈들과 결합될 수 있도록 스크류 마운팅 타입(Screw mounting type) 또는 플러그 타입(Plug type)으로 제작될 수 있다.At this time, the relay case may be manufactured as a screw mounting type or a plug type so as to be combined with other modules in the vehicle.

또한, 도 3의 전자식 무접점 릴레이는 전원 스위칭부(30)의 발열 제거를 위한 히트싱크(Heat Sink)를 더 포함할 수 있다. 이러한 히트싱크는 그 위치와 상관없이 어느 곳에 설치되어도 무방하다. 상기 히트싱크는 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, the electromagnetic relay of FIG. 3 may further include a heat sink for eliminating the heat generated by the power switching unit 30. Such a heat sink may be installed anywhere, regardless of its position. Since the heat sink is a well-known technology, a detailed description thereof will be omitted.

이하 도 4를 참조하여 도 2의 전자식 무접점 릴레이의 동작 특성을 설명한다.The operation characteristics of the electromagnetic relay of FIG. 2 will now be described with reference to FIG.

제어신호인 펄스 폭 변조 신호가 게이트 구동부(20)에 인가되면, 스위칭 지연(ON delay)이 지난 후 무접점 릴레이가 온 상태가 된다.When the pulse width modulation signal, which is a control signal, is applied to the gate driver 20, the non-contact relay is turned on after a switching delay (ON delay) has elapsed.

게이트 구동부(20)는, 스위칭 지연 후 배터리로부터 인가되는 전원 및 전압 변환부(10)로부터 인가되는 정전압에 따라 펄스 폭 변조 신호를 스위칭 신호로서 전원 스위칭부(30)에 전달한다. 즉, 펄스 폭 변조 신호와 같은 형태의 신호가 전원 스위칭부(30)의 게이트 단에 인가된다.The gate driving unit 20 transmits a pulse width modulation signal as a switching signal to the power switching unit 30 according to the power applied from the battery and the constant voltage applied from the voltage converting unit 10 after the switching delay. That is, a signal of the same type as the pulse width modulation signal is applied to the gate terminal of the power switching unit 30.

이때 전압 변환부(10)가 분리된 DC-DC 변환기(Isolated DC-DC Converter)로 구성되기 때문에, 전압 변환부(10)가 처음 구동된 후 정상 구동을 할 때까지의 대기 시간에 해당하는 시간 만큼(대략 2.5ms)만 스위칭 지연이 발생한다. Since the voltage converter 10 is an isolated DC-DC converter (DC-DC converter), the time corresponding to the waiting time until the voltage converter 10 starts to operate normally (Approximately 2.5 ms).

즉, 부하장치(Load)에 공급되는 로드 전력과 릴레이의 동작을 위한 시그널 전원이 전기적으로 분리(Isolation)되고, 전압 변환부(10)는 펄스 폭 변조 신호에 따라 구동되지 않고 시그널 전원에 의해 구동되기 때문에, 펄스 폭 변조 신호가 처음 인가될 때에만 전압 변환부(10)의 대기 시간에 해당하는 시간만큼만 스위칭 지연이 발생한다. That is, the load power supplied to the load device is electrically isolated from the signal power for operation of the relay, and the voltage converting unit 10 is driven by the signal power source The switching delay occurs only by the time corresponding to the waiting time of the voltage converter 10 only when the pulse width modulation signal is applied for the first time.

그러나, 전압 변환부(10)의 대기 시간 이후에는 전압 변환부(10)가 계속 온 상태를 유지하기 때문에, 펄스 폭 변조 신호는 게이트 구동부(20)를 통해 전원 스위칭부(30)로 전달된다. However, since the voltage conversion unit 10 remains on after the standby time of the voltage conversion unit 10, the pulse width modulation signal is transmitted to the power switching unit 30 through the gate driving unit 20.

이에 따라 전압 변환부(10)의 대기 시간 이후에는, 스위칭 신호에 지연이 발생하지 않고 펄스 폭 변조 신호와 동일하게 된다.Accordingly, after the waiting time of the voltage converting unit 10, no delay occurs in the switching signal and becomes equal to the pulse width modulation signal.

전원 스위칭부(30)는, 게이트 구동부(20)로부터 인가되는 스위칭 신호(펄스 신호)에 따라 온/오프가 반복 수행되면서, HV- 단자로부터 인가되는 로드 전원을 부하 장치(Load)에 공급한다.The power supply switching unit 30 supplies the load power applied from the HV- terminal to the load device while being repeatedly turned on / off according to the switching signal (pulse signal) applied from the gate driving unit 20. [

이후 펄스 폭 변조 신호의 입력이 끝나면, 무접점 릴레이는 일정 시간이 경과한 후에 슬립(Sleep) 모드로 진입한다. When the input of the pulse width modulation signal is finished, the contactless relay enters the sleep mode after a predetermined time elapses.

즉, 펄스 폭 변조 신호가 예컨대 3초간 입력되지 않는 경우, 전압 변환부(10)를 계속 온 시키기 위한 캐패시턴스가 "0"이 되기 때문에, 전압 변환부(10)의 동작이 오프되어 동작을 멈추게 됨으로써 무접점 릴레이는 슬립(Sleep) 모드로 진입한다. That is, when the pulse width modulation signal is not input for 3 seconds, for example, the capacitance for turning on the voltage conversion unit 10 is "0 ", so that the operation of the voltage conversion unit 10 is turned off and the operation is stopped The contactless relay enters the sleep mode.

이는 본 발명에 따른 무접점 릴레이가 충전식 전원인 자동차의 배터리를 사용하기 때문에, 미 동작시 릴레이에서 소비하는 전력을 최소화하여 자동차 암전류 규격을 만족시키는 전력소비를 수행할 수 있고, 전력소비를 최소화함으로써 자동차 내에서 원활한 전원 공급이 가능하도록 하기 위한 것이다.Since the non-contact relay according to the present invention uses the battery of the automobile as the rechargeable power source, it is possible to minimize the power consumed by the relay in the non-operation state to perform power consumption satisfying the automobile dark current standard, To enable smooth power supply in the vehicle.

상술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 통상의 기술자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. As will be apparent to those skilled in the art.

10 : 전압 변환부 20 : 게이트 구동부
30 : 전원 스위칭부10: voltage converter 20: gate driver
30: Power switching unit

Claims (9)

제 1 입력단자를 통해 시그널 전원을 공급받으며, 상기 시그널 전원을 정전압으로 변환하여 출력하는 전압 변환부;
상기 제 1 입력단자와 연결되며, 상기 전압 변환부로부터의 정전압 및 제어신호 입력단으로부터의 제어신호에 따라 스위칭 신호를 발생시켜 출력하는 게이트 구동부; 및
상기 제 1 입력단자와 전기적으로 분리된 제 3 입력단자를 통해 로드 전원을 입력받으며, 상기 스위칭 신호에 따라 로드 전원을 부하장치(Load)에 선택적으로 공급하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이.A voltage converter receiving the signal power through a first input terminal, converting the signal power to a constant voltage, and outputting the signal power;
A gate driver connected to the first input terminal and generating and outputting a switching signal according to a control signal from a constant voltage and a control signal input terminal from the voltage converter; And
And a switching unit receiving the load power through a third input terminal electrically isolated from the first input terminal and selectively supplying the load power to the load according to the switching signal. Electronic solid state relay. 제 1항에 있어서, 상기 전압 변환부는,
자동차의 배터리 전원을 변압하여 출력하는 분리된 DC-DC 컨버터(Isolated DC-DC Converter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이.The voltage conversion circuit according to claim 1,
And an isolated DC-DC converter for transforming and outputting the battery power of the vehicle. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭부는
FET(Field Effect Transistor), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT ; Insulated Gate Bipolar Transistor), 트랜지스터 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이. 2. The apparatus of claim 1, wherein the switching unit
A field effect transistor (FET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and a transistor. 제 1항에 있어서, 상기 제 3 입력단자는,
상기 스위칭부를 로우 사이드(Low Side)로 구동시키기 위한 로드 전원이 인가되는 단자인 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이.The apparatus of claim 1, wherein the third input terminal comprises:
And a terminal to which a load power is applied for driving the switching unit to a low side. 제 1항에 있어서,
상기 제 1 입력단자와 전기적으로 분리되며, 상기 스위칭부에 대한 하이 사이드(High Side) 구동을 위한 로드 전원이 입력되는 제 4 입력단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이.The method according to claim 1,
Further comprising a fourth input terminal electrically isolated from the first input terminal and receiving a load power for high side drive of the switching unit. 제 1항에 있어서,
스위칭부의 구동시 발생되는 열을 제거하기 위한 히트싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이.The method according to claim 1,
Further comprising a heat sink for removing heat generated during operation of the switching unit. 제 1항에 있어서, 상기 제어신호는,
펄스 폭 변조(PWM ; Pulse Width Modulation) 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이.2. The method of claim 1,
And a pulse width modulation (PWM) signal. 제 7항에 있어서, 상기 게이트 구동부는,
상기 제어신호의 입력이 종료되면 일정 시간 후에 릴레이를 슬립 모드(Sleep Mode)로 진입시키는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이.8. The semiconductor memory device according to claim 7,
And when the input of the control signal is completed, the relay enters a sleep mode after a predetermined time. 제 1항에 있어서,
상기 전압 변환부, 상기 게이트 구동부 및 스위칭부는 인쇄회로기판(PCB ; Printed Circuit Board) 형태로 형성되며,
상기 전압 변환부, 상기 게이트 구동부 및 스위칭부를 포함하는 케이스는 스크류 마운팅 타입(Screw mounting type) 또는 플러그 타입(Plug type)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 전자식 무접점 릴레이.The method according to claim 1,
The voltage converting unit, the gate driving unit, and the switching unit are formed in the form of a printed circuit board (PCB)
Wherein the case including the voltage converting unit, the gate driving unit, and the switching unit is formed of a screw mounting type or a plug type.
KR1020130004791A 2013-01-16 2013-01-16 High Voltage Solid State Relay for Vehicle KR101404638B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130004791A KR101404638B1 (en) 2013-01-16 2013-01-16 High Voltage Solid State Relay for Vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130004791A KR101404638B1 (en) 2013-01-16 2013-01-16 High Voltage Solid State Relay for Vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101404638B1 true KR101404638B1 (en) 2014-07-01

Family

ID=51740501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130004791A KR101404638B1 (en) 2013-01-16 2013-01-16 High Voltage Solid State Relay for Vehicle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101404638B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10118495B2 (en) 2015-12-03 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Vehicle power distribution having relay with integrated voltage converter
EP3419038A1 (en) 2017-06-21 2018-12-26 Temsa Ulasim Araclari Sanayi ve Ticaret Anonim Sirketi A voltage control method in electric vehicles

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463252A (en) 1993-10-01 1995-10-31 Westinghouse Electric Corp. Modular solid state relay
KR200168172Y1 (en) 1999-06-23 2000-02-15 주식회사보성공업 Solid state relay without power
KR100907657B1 (en) 2008-10-22 2009-07-14 주식회사유성계전 Contactless type relay apparatus using switching semiconductor
KR20100118178A (en) * 2009-04-28 2010-11-05 (주)모토닉 Mosfet driver of motor driver for a fuel pump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463252A (en) 1993-10-01 1995-10-31 Westinghouse Electric Corp. Modular solid state relay
KR200168172Y1 (en) 1999-06-23 2000-02-15 주식회사보성공업 Solid state relay without power
KR100907657B1 (en) 2008-10-22 2009-07-14 주식회사유성계전 Contactless type relay apparatus using switching semiconductor
KR20100118178A (en) * 2009-04-28 2010-11-05 (주)모토닉 Mosfet driver of motor driver for a fuel pump

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10118495B2 (en) 2015-12-03 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Vehicle power distribution having relay with integrated voltage converter
EP3419038A1 (en) 2017-06-21 2018-12-26 Temsa Ulasim Araclari Sanayi ve Ticaret Anonim Sirketi A voltage control method in electric vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180028240A (en) Battery pack
CN109428483B (en) Power control apparatus
WO2016143382A1 (en) Internal power supply circuit and semiconductor device
US7282809B2 (en) Interface circuit between a direct-current voltage source and a circuit for driving a load, particularly for use in motor-vehicles
JP2024028587A (en) power control device
KR101404638B1 (en) High Voltage Solid State Relay for Vehicle
CN102132477B (en) Dc/dc converter
JP5546524B2 (en) Vehicle starter motor drive circuit
KR101937400B1 (en) Low power relay driving apparatus
JP7145745B2 (en) switch device
US20090108910A1 (en) Very low power consumption solid state relay
CN102420077B (en) System and method for driving a relay circuit
EP2800121B1 (en) Heat generation inhibiting circuit for exciting coil in relay
JP5947676B2 (en) Switching method and apparatus
CN106945526B (en) Discharge control device
US10326442B2 (en) Assembly having internally configurable solid-state switch arrangement for use as one or more disconnection switches in electrical systems and having external package common to the electrical systems
CN112740503A (en) Power supply control device and power supply device
US10305390B2 (en) Filter circuit for eliminating inrush current, DC coil control circuit, and electromagnetic contactor
WO2010118495A3 (en) Electronic switch control system and electronic switch drive method
JP2021505107A (en) Vehicle equipment and methods for operating vehicle equipment
US20110267158A1 (en) Relay with integrated safety wiring
CN110521121B (en) Device for actuating an electronic switching unit
KR20070096358A (en) Relay for reducing noise for use in electronic control unit of vehicle
JP2006114446A (en) Relay drive circuit
US20140055175A1 (en) High-Voltage Driver Integratable with an Integrated Circuit

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180529

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190530

Year of fee payment: 6