KR101779943B1 - Mcu의 동작전압 검출 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MCU에 공급되는 전원의 이상 유무를 검출하고, 해당 전원의 이상 상태의 정도가 MCU의 동작상태를 불확정 상태로 이끌어 시스템을 오동작하도록 하는 것을 방지하는 MCU 공급전원 이상유무 검출 장치 및 MCU를 정상적으로 웨이크 업 하지 못하는 전원공급이 감지되는 경우 MCU로 공급되는 전원을 차단하여 MCU가 불확정 상태로 돌입하는 것을 원천적으로 차단하고, 나아가 MCU를 리셋하여 MCU를 확정상태로 되돌리는 회로를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

Description

MCU의 동작전압 검출 회로{Operation voltage detection circuit of MCU}

본 발명은 MCU의 동작전압 검출회로에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 MCU가 정상적으로 깨어날 수 있는 정상 동작전압 이하인 경우를 검출하여 MCU를 리셋 시키는 회로에 관한 것이다.

배터리 관리, 제어를 위한 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)에서 배터리를 제어함에 있어서, 배터리의 상태관련 각종 정보를 입수하고 이를 바탕으로 적절한 조치를 취하는 다양한 제어명령을 생성하여 배터리를 관리하고 제어하는 MCU의 안정적인 동작은 효율적이고 안정적인 배터리 관리 및 배터리 전원을 기반으로 하는 전기자동차 등의 각종 배터리 전원 기반 시스템에서 매우 중요한 기술적인 요구사항이다.

그런데, 이와같은 MCU 동작중 혹은 최초 전원 공급시 공급되는 전원의 이상으로 인하여 MCU가 불확정상태(unknown status)에 돌입하여 오동작을 불러 일으키고 시스템을 불안정한 상태로 만드는 경우가 있다.

이와 같은 MCU의 불확정 상태로 인한 시스템 오동작을 방지하고, MCU가 정상상태로 동작하지 않을 때, 정상상태 혹은 제어가 가능한 잘 알려진 상태로 놓기 위하여 리셋 동작을 수행하여야 하는데, 이러한 리셋 동작을 수행하는 로직 회로는 시스템의 비용을 줄이고 정확성을 증가시키는 특성을 가지도록 디자인 되어야 한다.

이에, 본 발명은 MCU에 공급되는 전원의 이상 유무를 검출하고, 해당 전원의 이상 상태의 정도가 MCU의 동작상태를 불확정 상태로 이끌어 시스템을 오동작하도록 하는 것을 방지하는 MCU 공급전원 이상유무 검출 장치 및 MCU를 정상적으로 웨이크 업 하지 못하는 전원공급이 감지되는 경우 MCU로 공급되는 전원을 차단하여 MCU가 불확정 상태로 돌입하는 것을 원천적으로 차단하고, 나아가 MCU를 리셋하여 MCU를 확정상태로 되돌리는 회로를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

본 발명은 MCU의 정상 동작전압 검출장치로서,

MCU의 파워 입력 단자로 입력되어 MCU를 구동하는 MCU 구동전압의 레벨을 검사하고, 구동전압 검사신호를 생성하는 구동전압 검사부;

구동전압 검사부에서 생성되는 구동전압 검사신호를 MCU의 리셋 입력단자로 입력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 MCU의 정상 동작전압 검출장치를 제시한다.

또한 본 발명의 구동전압 검사부는,

상기 MCU가 정상으로 동작할 수 있는 MCU 구동전압의 범위를 기준전압으로 생성하는 기준 발생기;

상기 기준전압과 상기 MCU 구동전압을 비교하는 비교기;를 포함하여 구성되고,

상기 구동전압 검사신호는, 상기 기준전압과 MCU 구동전압과의 비교 결과인 것;을 특징으로 한다.

본 발명의 제어부는;

상기 구동전압 검사신호의 상태에 따라 상기 MCU 구동전압을 MCU의 파워 입력 단자로 입력하거나 차단하는 스위치;를 포함하여 구성되며, 상기 구동전압 검사신호를 입력받아 MCU 리셋신호로 변환하여 MCU의 리셋 입력단자로 입력하는 것을 특징으로 한다.

상기 기준 발생기는,

상기 구동전압을 소정 시간 지연시키는 지연부;

상기 지연부를 통하여 소정 시간 지연된 구동전압을 전압분배하여 상기 비교기에 입력되는 기준전압을 발생하는 전압분배부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구동전압 검사부는,

상기 비교기의 출력을 상기 비교기의 입력으로 피드백하는 피드백 회로;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 피드백 회로는,

상기 비교기의 출력이 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 작은 결과를 나타내는 상태일 경우 도통되고, 상기 비교기의 출력이 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 큰 결과를 나타내는 상태일 경우 차단되는 스위치;

상기 스위치가 도통된 경우 상기 기준전압을 다시 전압분배하여 상기 비교기의 입력으로 공급하는 전압분배회로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구동전압 검사부는,

상기 구동전압이 MCU 가 정상적으로 구동되는 최소 전압값 이하인 경우 이를 검출하여 검출신호를 생성하고, 생성된 검출신호를 MCU의 리셋단자로 입력하는 IC 검출기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

MCU의 정상 동작전압 검출장치로서,

MCU의 파워 입력 단자로 입력되어 MCU를 구동하는 MCU 구동전압을 입력으로 받아 검출신호를 생성하는 IC 검출기;

상기 검출신호는 MCU의 리셋단자로 입력되도록 구성된 전자회로;를 포함하여 구성되며, 상기 IC 검출기는, 상기 MCU 구동전압이 상기 검출신호를 출력하는 소정의 임계전압보다 낮은 경우 상기 검출신호를 '하이' 상태로 유지하고;

상기 MCU 구동전압이 상기 검출신호를 출력하는 소정의 임계전압보다 큰 경우 상기 검출신호를 '로우' 상태로 유지;하는 것을 특징으로 한다.

또한, 둘 이상의 MCU 구동전압;

상기 각각의 MCU 구동전압에 대하여 소정의 임계전압과의 비교값을 검출신호로 출력하는 둘 이상의 IC 검출기;

MCU의 정상 동작전압 검출장치;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 MCU에 공급되는 전원의 이상 유무를 검출하여, 이상이 감지되는 경우 MCU로 공급되는 전원을 차단하여 MCU의 오동작을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 이상이 감지되어 MCU로 공급되는 전원이 차단 된 경우, MCU를 리셋하여 MCU를 확정 상태로 되돌릴 수 있다.

도 1은 종래기술의 도면이다.
도 2는 본 발명의 시스템 개략도이다.
도 3은 본 발명의 구체적인 시스템 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 도면이다.

도 1을 들어 종래 기술을 설명한다.

배터리 관리 시스템에서 배터리 관리 및 제어를 위하여 MCU의 동작을 필요로 하였으며, 시스템 구동 전원이 인가되는 경우 혹은 시스템 동작중에 이와 같은 MCU의 wake-up 혹은 배터리 관리 단계별 제어를 위하여 MCU에 동작전압의 공급이 요구된다.

그런데, 종래에는 이와 같은 MCU(20)가 wake-up 될 때, 혹은 MCU(20)가 동작할 때, 그 구동을 위한 구동전압(Vdd:10)의 이상으로 인하여 MCU가 불확정 상태(unknown status)로 돌입하는 경우가 발생하여 MCU가 장착된 보드(70)가 오동작을 일으켜 시스템이 불안정한 상태로 되는 경우가 있었다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

이하 도 2를 들어 본 발명의 MCU 동작전압 검출회로의 구조 및 동작을 설명한다.

A. 구동전압 검사부(30)

본 발명은 MCU 구동전압 Vdd의 레벨을 탐지하는 구동전압 검사부(30)을 포함하여 구성된다.

구동전압 검사부(30)은 구동전압 Vdd(10)이 MCU(20)의 PW(21) 입력에 인가되어 MCU(20)를 구동하기에 충분한 전압 수준인지를 검사하고, 그 검사 결과를 구동전압 검사신호(50)로 제어부(40)에 전달한다.

구동전압 검사부(30)은 구동전압 검사신호(50)과 더불어 MCU 구동 전압 전송라인 (35)을 통하여 MCU 구동전압 Vdd(10)을 제어부(40)으로 릴레이한다.

B. 제어부(40)

본 발명은 제어부(40)를 포함한다.

제어부(40)는 구동전압 검사부(30)으로부터 구동전압 검사신호(50)를 수신하고, 구동전압 검사신호(50)의 '상태'에 따라 MCU(20)의 전원입력 단자 PW(21)로 구동전압 Vdd(10) 를 인가할 것인지 차단할 것인지를 결정하고, 동시에, MCU(20)를 reset 할 것인지 여부를 결정하여 MCU(20)의 reset 단자(22)에 MCU reset 신호(60)를 인가한다. 제어부(40)는 별도의 MCU reset 신호(60)를 생성하지 않고 상기 수신한 구동전압 검사신호(50)를 그대로 MCU(20)의 reset 단자(22)로 릴레이하여 제공할 수도 있다.

구동전압 Vdd(10)의 수준에 따른 구동전압 검사신호(50) 및 MCU reset 신호(60)의 '상태'를 구동전압이 정상범주일 때를 'High'상태로 할 것인지 'Low'상태로 할 것인지는 당업자의 선택적인 설계변경사항으로 적용한다. 예를 들어 본 출원의 도 2에서는 구동전압이 비정상 범주일 때에 MCU reset 신호(60)를 'Low'로 설정하고 MCU reset 단자(22)에 반전입력이 되는 것으로 도시하였으나, 이와 달리 설정할 수 있음은 당업자의 선택범위에 들어가는 것으로서 본 발명의 범위에 포함된다.

C. 본 발명의 동작절차

도 6을 들어 본 발명의 동작절차를 설명한다.

구동전압 검사부(30)는 시스템의 전원을 인가할 때 혹은 시스템 동작중에, MCU 구동전압 Vdd(10)을 검사한다. 구동전압 Vdd(10)가 MCU의 안정적인 구동에 필요한 기준전압보다 낮은 수준인 것으로 검출되는지, 기준전압보다 높은 수준으로 검출되는 지에 따라 서로 다른 '상태'를 가지는 구동전압 검사신호(50)을 생성하여 제어부(40)로 송신한다.

예를 들어, 구동전압 Vdd(10)가 기준전압보다 높은 수준이라면 구동전압 검사부(30)는 '로우' 상태의 구동전압 검사신호(50)를 생성하여 제어부(40)로 전송하고, 구동전압 Vdd(10)가 기준전압보다 낮은 수준이라면 구동전압 검사부(30)는 '하이' 상태의 구동전압 검사신호(50)를 생성하여 제어부(40)로 전송한다.

구동전압 검사신호(50)를 입력받은 제어부(40)는 구동전압 검사신호(50)의 '상태'에 따라 MCU(20)에 전송되는 구동전압 Vdd(10)를 차단, MCU reset 신호(60)를 인가하여 MCU를 리셋한다.

예를 들어, 구동전압 검사부(30)의 검사결과 구동전압 Vdd(10)이 MCU(20)를 정상 구동하기에 모자란 수준이라면, 제어부(40)는 MCU PW 입력 단자(21)로 입력되는 MCU 구동전압 전송라인(35)를 차단하고, MCU(20) reset(60) 신호를 인하여 MCU를 reset 함으로써, 구동전압 Vdd가 일정전압 이하로 떨어지는 경우에라도 MCU(20)가 미확정 상태(unknown statue)에 빠지는 것을 방지하고, 구동전압 Vdd(10)가 정상으로 회복되는 MCU의 다음 동작 주기들에서 MCU(20)가 정상 동작할 수 있도록 한다.

4. 구체적인 구성의 실시예

도 3을 들어 본 발명의 실시예를 설명한다.

구동전압 검사부(30)는 기준발생기(31)과 비교기(32)를 포함한다. 비교기(32)는 기준발생기(31)에서 생성한 기준전압과 구동전압 Vdd(10)를 비교하여 구동전압 검사신호(50)를 생성한다.

본 발명의 구동전압 검사부(30)는 피드백 회로(33)을 추가로 포함할 수 있다. 피드백 회로(33)는 비교기(32)의 검사결과, 구동전압 검사신호(50)가 'Low"인경우, 즉 구동전압 Vdd(10)가 MCU(20) 구동을 위한 정상 전압보다 낮은 경우, 일시적인 전압 강하 등으로 인한 검출 오류를 방지하고 보다 안정적인 구동전압 오류 검출을 위하여 추가될 수 있다. 피드백 회로(33)는 구동전압 검사신호(50)가 'Low'인 경우 이를 피드백하여 피드백 회로(33)를 구성하는 스위칭 회로(미도시)의 스위치를 'ON'시키고, 기준발생기(31)가 설정하는 제1 기준전압보다 다소 낮은 제2 기준전압을 발생하도록 구성된 전압 분배회로(미도시)를 포함할 수도 있다.

제1 기준전압과의 비교결과를 피드백하고 피드백 회로(33)에 의해 발생하는 제2 기준전압과 구동전압 Vdd를 비교하여 구동전압 검사신호(50)을 출력하는 경우, 피드백 회로(33)가 없이 제1 기준전압만을 구동전압 Vdd를 비교하는 경우에 비하여, 구동전압 Vdd(10)의 수준에 따른 구동전압 검사신호(50)의 상태 변화를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

예를 들면, 구동전압 Vdd(10)의 비정상적인 전압강하가 단순히 MCU의 정상구동전압으로 설정되는 제1 기준전압 이하로 떨어지는 경우에 모두 비정상 구동전압으로 판단하여 reset 신호(60)를 생성하는 것이 아니라, 제1 기준전압과 제2 기준전압의 차이만큼의 오차범위를 두어 그 범위 내에 있는 경우에는 정상 구동전압 범위로 판단하도록 제어할 수 있는 것이다.

피드백 회로(33)는 이와 같이 구동전압 Vdd(10)의 정상 판단 허용 오차범위를 설정할 뿐만 아니라, 일시적인 전압 강하 등으로 인한 검출 오류를 방지하는 효과도 가지고 있다. 이와 같은 효과를 위하여 피드백 회로(33)는 타이머를 구성으로 포함할 수도 있다.

이와 같은 구동전압 검사부(30)를 포함하는 회로의 일 실시예를 도 4에 도시하였다.

기준발생기(31)의 기준전압을 발생하는 전압분배회로는 구동전압 Vdd(10)를 delay(310)에 의해 지연시켜 사용한다. 비교기(32)에서 비교되는 구동전압 Vdd(10)와 비교되는 기준전압은 delay(310)에 의해 지연된 이전 시간의 Vdd(10)를 그 구동전원으로 이용하게 된다.

기준발생기(31)의 구동전원은 구동전압 Vdd(10)과는 별도의 전원을 마련하여 이용하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 4의 회로는 비교기(32)에 의하여 제1 기준전압과 비교된 구동전압 검사신호(50)는 피드백 회로(33)을 통하여 스위치(320)를 구동하여 제2 기준전압을 생성하고, 구동전압 Vdd(10)는 제2 기준전압과 비교되어 구동전압 검사신호(50)를 출력하게 된다.

도 5를 들어 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.

도 5에서는 도 2의 구동전압 검사부(30)가 디지털 IC detector(100)로 구성된다. 다수의 입력 전원에 대항 IC detector를 병렬로 구성함으로써 멀티채널 검출이 가능하도록 구성할 수 있다. 도 2 내지 도 4의 실시예에서도 이와 같이 멀티채널 검출이 가능하도록 구성 가능하다.

도 5에서 Detector ICn가 검출신호(detection signal)를 출력하는 임계전압(threshold voltage)를 Vn이라 하면, 검출신호(detection signal)는 MCU 구동전압이 Vn 이하에서는 'High' 상태를 유지하고, Vn 이상에서는 'Low'상태로 변화한다. 이와 반대로 검출신호를 Vn 이하에서는 'Low' 상태를 유지하고, Vn 이상에서는 'High' 상태로 변화하도록 시스템을 구성할 수도 있다. 여기서 상기 임계전압 Vn은 MCU가 정상적으로 구동되는 최소 전압값으로 설정될 수 있다.

이와 같이 MCU가 정상동작하도록 하는 구동전압의 범위에 따라 원하는 시점에 검출신호의 '상태'가 변화하는 IC를 사용함으로써, 정상동작 범위를 벗어나는 지점에서는 MCU가 리셋신호를 받고, 정상 동작범위를 벗어나는 범위에서는 리셋신호를 중단함으로써 MCU 가 정상적으로 깨어날 수 있다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10 : Vdd 40 : 제어부
20 : MCU 50 : 구동전압 검사신호
30 : 구동전압 검사부 60 : MCU 리셋 신호

Claims (10)

1. MCU의 정상 동작전압 검출장치로서,
   MCU의 파워 입력 단자로 입력되어 MCU를 구동하는 MCU 구동전압의 레벨을 검사하고, 구동전압 검사신호를 생성하는 구동전압 검사부;
   구동전압 검사부에서 생성되는 구동전압 검사신호를 MCU의 리셋 입력단자로 입력하는 제어부;
   를 포함하여 구성되며,
   상기 구동전압 검사부는,
   상기 MCU가 정상으로 동작할 수 있는 MCU 구동전압의 범위를 기준전압으로 생성하는 기준 발생기;
   상기 기준전압과 상기 MCU 구동전압을 비교하는 비교기; 및
   상기 비교기의 출력을 상기 비교기의 입력으로 피드백하는 피드백 회로;
   를 포함하여 구성되고,
   상기 피드백 회로는,
   상기 비교기의 구동 전압 비교 결과, 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 작은 결과를 나타내는 상태일 경우 도통되어 비교기의 출력을 입력으로 피드백하고, 구동전압이 상기 기준전압보다 큰 결과를 나타내는 상태일 경우 차단되어 비교기의 출력 피드백을 차단하는 스위치;를 포함하되,
   상기 스위치가 도통된 경우에는 상기 기준전압을 다시 전압분배하여 상기 기준 전압보다 작은 제2 기준전압을 상기 비교기의 입력으로 공급하는 전압분배회로;
   를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 MCU의 정상 동작전압 검출장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동전압 검사신호는,
   상기 기준전압과 MCU 구동전압과의 비교 결과인 것;
   을 특징으로 하는 MCU의 정상 동작전압 검출장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 제어부는;
   상기 구동전압 검사신호의 상태에 따라 상기 MCU 구동전압을 MCU의 파워 입력 단자로 입력하거나 차단하는 스위치;를 포함하여 구성되며,
   상기 구동전압 검사신호를 입력받아 MCU 리셋신호로 변환하여 MCU의 리셋 입력단자로 입력하는 것을 특징으로 하는 MCU의 정상 동작전압 검출장치.
4. 청구항 2 에 있어서,
   상기 기준 발생기는,
   상기 구동전압을 소정 시간 지연시키는 지연부;
   상기 지연부를 통하여 소정 시간 지연된 구동전압을 전압분배하여 상기 비교기에 입력되는 기준전압을 발생하는 전압분배부;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 MCU의 정상 동작전압 검출장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 1, 2 또는 4 항 중 어느 한 항의 상기 MCU의 정상 동작전압 검출장치를 포함하는 회로로 구성된 MCU 구동 회로.

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