KR101789830B1 - Ｅｍｉ 제거를 위한 드라이버 ｉｃ의 입출력단 회로 - Google Patents

Abstract

입력 단자에서 제1 전압을 입력받아 이를 스위칭하여, 출력 단자에서 제2 전압을 출력하는 집적회로(IC)의 입력단 또는 출력단에서 발생하는 EMI(electro magnetic interference)를 제거하기 위한 회로가 개시된다. 상기 EMI 제거 회로는 상기 제1 전압의 입력과 상기 입력 단자 사이에 직렬 연결되는 제1 다이오드 ― 상기 제1 다이오드의 애노드는 상기 제1 전압의 입력과 연결되고, 상기 제1 다이오드의 캐소드는 상기 입력 단자에 연결됨 ―; 상기 제1 전압의 입력과 접지 사이에 연결되는 제1 캐패시터; 및 상기 제1 다이오드의 캐소드와 접지 사이에 연결되는 제2 캐패시터를 포함할 수 있다.

Description

ＥＭＩ 제거를 위한 드라이버 ＩＣ의 입출력단 회로{A CIRCUIT OF INPUT AND OUTPUT STAGE OF A DRIVER IC CONFIGURED TO MITIGATE ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE}

본 발명은 EMI(eletro magnetic interference) 제거를 위한 회로 구성에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자동차의 스티어링 휠의 액추에이터를 구동하는 드라이버 IC(intergrated chip)의 입력단 또는 출력단에 적용되는 회로로서, 드라이버 IC 회로단에서 발생하는 EMI를 제거하기 위한 회로에 관한 것이다.

EMI 문제는, 전자 제품의 동작 주파수가 높아지면서 고질적인 노이즈 문제로 인식되어 왔다. 특히, 최근 들어 전자 제품의 동작 주파수가 수십MHz 내지 수GHz 대역으로 되면서 이러한 EMI 문제는 더욱 심각해져서 해결책이 절실히 필요한 상황이다. EMI 노이즈는 어느 하나의 전자 회로, 소자, 부품 등에서 발생한 전자기파(electomagnetic wave)가 다른 회로, 소자, 부품 등으로 전달됨으로써 서로 간섭을 발생하는 원인이 되는 노이즈를 말한다.

종래와 달리 자동차에도 각종 편의/안전을 위한 전자 장치를 적용하여, 요즘 생산되는 자동차에는 많은 전자 부품들이 포함되어 있다. 특히, 자동차의 스티어링 휠도 종래의 기계식이 아닌 전동식(MDPS; motor driven power steering) 스티어링 휠을 사용함으로써, 이 스티어링 휠에도 많은 전자 부품들이 들어간다. 이러한 스티어링 휠의 구동을 제어하기 위해 발생하는 전기/전자 신호에 의해 EMI가 발생할 수 있다. EMI는 자동차 내부의 다른 전자 부품들에 불필요한 간섭을 일으켜 자동차 내의 전자 장치의 오작동을 초래하여, 안전을 위한 전자 장치가 오작동하는 경우에는 운전자 또는 동승자의 안전을 위협하게 된다.

따라서, 잠재적으로 위험을 유발하는 전자 장치들의 EMI를 제거하기 위한 수단이 필요하다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 전동식 스티어링 휠의 구동을 위한 드라이버 IC의 입력단 또는 출력단에 새로운 회로를 추가함으로써 드라이버 IC 구동시에 발생하는 EMI를 감소시키기 위한 회로를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 입력 단자에서 제1 전압을 입력받아 이를 스위칭하여, 출력 단자에서 제2 전압을 출력하는 집적회로(IC)의 입력단 또는 출력단에서 발생하는 EMI(electro magnetic interference)를 제거하기 위한 회로가 개시되며, 이 회로는 상기 제1 전압의 입력과 상기 입력 단자 사이에 직렬 연결되는 제1 다이오드 ― 상기 제1 다이오드의 애노드는 상기 제1 전압의 입력과 연결되고, 상기 제1 다이오드의 캐소드는 상기 입력 단자에 연결됨 ―; 상기 제1 전압의 입력과 접지 사이에 연결되는 제1 캐패시터; 상기 제1 다이오드의 캐소드와 접지 사이에 연결되는 적어도 하나의 제2 캐패시터; 상기 출력 단자와 접지 사이에 연결되는 적어도 하나의 제3 캐패시터; 상기 출력 단자와 일단이 연결되는 제2 다이오드 ― 상기 제2 다이오드의 애노드는 상기 출력 단자에 연결됨 ―; 상기 제2 다이오드의 캐소드에 일단이 연결되는 페라이트 비드(ferrite bead); 및 상기 페라이트 비드의 타단과 접지 사이에 연결되는 제4 캐패시터를 포함하며, 상기 제2 다이오드의 애노드와 상기 드라이버 집적회로(IC)의 리셋단 사이에 저항이 연결된다.

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또한, 상기 회로는 상기 IC의 사용하지 않는 단자는 풀-다운(pull-down) 저항과 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 헤드 램프의 IC의 입력단의 저주파 대역의 EMI 노이즈를 제거하여 오동작 방지 및 안정성을 확보할 수 있는 효과를 도출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이버 IC와 그것의 입력단 및 출력단을 도시한다.
도 2a는 종래의 발명에 따른 드라이버 IC의 입력단 또는 출력단에서 발생하는 EMI를 도시한다.
도 2b는 종래의 발명에 따른 드라이버 IC의 입력단 또는 출력단에서 발생하는 EMI를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이버 IC의 입력단 또는 출력단에서 발생하는 EMI를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이버 IC의 입력단 또는 출력단에서 발생하는 EMI를 도시한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전동식 스티어링 휠의 드라이버 IC의 구동시에 발생하는 EMI(electro magnetic interference)를 제거하기 위한 입출력단 회로를 도시한다. 상기 회로는 드라이버 IC(10), 상기 드라이버 IC(10)의 입력 회로부(20), 및 상기 드라이버 IC(10)의 출력 회로부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 입력 회로부(20)는 외부로부터 제1 레벨의 전원을 입력받을 수 있다. 상기 입력 회로부(20)는 제1 레벨의 입력 전원에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 회로를 포함할 수 있다.

상기 출력 회로부(30)는 상기 드라이버 IC(10)의 출력 신호, 예컨대 제2 레벨의 전원을, 즉 제2 레벨의 전압을 갖는 출력 신호를 출력할 수 있다. 상기 출력 회로부(30)는 제2 레벨의 입력 전원에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 회로를 포함할 수 있다.

한편, 상기 입력 회로부(20)는 상기 드라이버 IC(10)의 출력 신호에 포함된 노이즈에 영향을 미칠 수 있으며, 다시 말하면 상기 입력 회로부(20)에 의해 상기 드라이버 IC(10)의 출력 신호의 노이즈가 제거될 수도 있다.

이와 마찬가지로, 상기 출력 회로부(30)는 상기 드라이버 IC(10)의 입력 단자에 입력되는 신호에 포함된 노이즈에 영향을 미칠 수 있으며, 다시 말하면 상기 출력 회로부(20)에 의해 상기 드라이버 IC(10)의 입력 단자 측 신호의 노이즈가 제거될 수도 있다.

상기 입력 회로부(20)는 제1 레벨의 전원이 입력되는 노드와 접지 사이에 연결되는 제1 캐패시터(C1)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 캐패시터(C1)의 캐패시턴스는 100㎋이며, 정격 내압은 50V이다. 상기 제1 레벨의 전원이 입력되는 노드에는 제1 레벨의 전원을 정류하기 위한 제1 다이오드(D1)가 연결된다. 제1 다이오드(D1)의 애노드 단자는 상기 노드에 접속되며, 제1 다이오드(D1)의 캐소드 단자는 상기 드라이버 IC(10)의 입력 단자에 접속될 수 있다.

또한, 상기 입력 회로부(20)는 제1 다이오드(D1)의 캐소드 단자와 접지 사이에 연결되는 제2 캐패시터(C2)와 제5 캐패시터(C5)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 캐패시터(C2)는 캐패시턴스 값이 22㎌이고 정격 내압은 50V일 수 있다.

상기 출력 회로부(30)는 상기 드라이버 IC(10)의 출력 단자와 접지 사이에 연결되는 제3 캐패시터(C3)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제3 캐패시터(C3)는 캐패시턴스 값이 22㎌이고 정격 내압은 16V일 수 있다.

상기 출력 회로부(30)는 상기 드라이버 IC(10)의 출력 단자와 연결되는 페라이트 비드(ferrite bead; B1)를 포함할 수 있고, 상기 페라이트 비드(B1)의 출력단과 접지 사이에 제4 캐패시터(C4)를 포함할 수 있다.

상기 페라이트 비드(B1)는 페라이트 물질로 된 비드(bead) 형태의 부품으로, 주로 작은 원통형으로 되어있다. 페라이트 비드는 페라이트 코어(ferrite core)에 선로를 관통시키거나 여러번 감아서 관통하도록 만든다. 페라이트 비드는 저항(R) 성분과 인덕터(L) 성분을 함께 포함하고 있다. 페라이트 비드는 저주파 대역에서는 일반 도선처럼 작용을 하지만, 고주파 대역에서는 높은 임피던스를 갖게 되면서 인턱터처럼 작용을 한다. 따라서, 페라이트 비드는 고주파 대역에서는 잡음을 제거하는 필터와 같은 역할을 할 수 있다. 또한, 페라이트 비드는 이런 비의도적인 EMI 방출을 흡수하는 역할도 한다. 페라이트 비드는 회로 상에서 사용될 때에는 실장 가능한 칩(chip) 형태로 사용된다. 본 실시예에서도 페라이드 비드(B1)는 칩 형태로 사용된다.

상기 출력 회로부(30)는 상기 드라이버 IC(10)의 출력 단자와 접지 사이에 연결되는 제8 및 제9 캐패시터(C8, C9)를 더 포함하며, 그외 단자에 연결되는 제10 캐패시터(C10)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 출력 회로부(30)는 상기 드라이버 IC(10)의 리셋(RESET) 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결되는 제3 저항(R3)을 더 포함할 수 있다.

상기 드라이버 IC(10)는 예컨대, DC-DC 레귤레이터일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 드라이버 IC의 입출력단의 EMI를 제거하기 위한 회로는, 입력 단자에서 제1 레벨의 전원을 입력받아 이를 스위칭하여, 출력 단자에서 제2 레벨의 전원을 출력하는 집적회로(IC)의 입력단 또는 출력단에서 발생하는 EMI를 제거하기 위한 회로로서, 상기 IC의 입력 회로부와 출력 회로부를 포함할 수 있다. 상기 입력 회로부와 상기 출력 회로부는 각각 상기 IC의 입력단과 출력단에 배치된 회로이다.

상기 입력 회로부는 상기 제1 레벨의 전원의 입력과 상기 입력 단자 사이에 직렬 연결되는 제1 다이오드; 상기 제1 레벨의 전원의 입력과 접지 사이에 연결되는 제1 캐패시터; 및 상기 제1 다이오드의 캐소드와 접지 사이에 연결되는 제2 캐패시터를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 다이오드의 애노드는 상기 제1 레벨의 전원의 입력과 연결되고, 상기 제1 다이오드의 캐소드는 상기 입력 단자에 연결될 수 있다.

상기 출력 회로부는 상기 출력 단자와 접지 사이에 연결되는 제3 캐패시터; 상기 출력 단자와 일단이 연결되는 제2 다이오드; 상기 제2 다이오드의 캐소드에 연결되는 페라이트 비드; 및 상기 페라이트 비드의 일단과 접지 사이에 연결되는 제4 캐패시터를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 다이오드의 애노드는 상기 출력 단자에 연결될 수 있다.

한편, 상기 입력 회로부 및 상기 출력 회로부는 상기 IC의 사용하지 않는 단자에 연결되는 풀-다운(pull-down) 저항(R1, R2)을 더 포함할 수 있다.

도 2a 및 2b는 종래의 기술에 따른 스티어링 휠의 드라이버 IC의 입력단에서 발생하는 EMI 노이즈를 측정한 것으로, 150㎑ 내지 108㎒의 대역에서 측정한 것이다. 도 2a는 이격거리 5cm에서, 도 2b는 이격거리 75cm에서 측정된 것이다.

도 2a 및 2b 모두 고주파 대역(80㎒ 내지 108㎒)에서 30dBμV를 초과하는 것을 알 수 있다. 30dBμV는 기준 값이며, 이 기준 값은 자동차의 전동식 스티어링 휠을 구동하기 위한 드라이버 IC를 구현하는 적용예에서 특정한 값이다. 따라서, 기준 값은 개별적인 적용예에 따라 가변할 수 있다. 종래의 회로를 구현한 경우, 위에서 측정된 값이 이 기준 값을 초과하였다. 상기 기준 값을 만족시키기 위해, 본 발명은 드라이버 IC의 입력 회로부 및 출력 회로부에 새로운 회로를 부가하였다.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠의 드라이버 IC의 입력단에서 발생하는 EMI 노이즈를 측정한 것으로, 150㎑ 내지 108㎒의 대역에서 측정한 것이다. 도 3a는 이격거리 5cm에서, 도 3b는 이격거리 75cm에서 측정된 것이다.

도 3a 및 3b에서 도시되는 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 결과는 고주파 대역(80㎒ 내지 108㎒)에서 기준 값 이하에 해당하며, 도 2a 및 2b와 비교했을 때 상대적으로 위 고주파 대역에서 EMI 노이즈가 현저하게 감소한 것으로 도시된다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI를 제거하기 위한 회로는 저주파 대역의 EMI 노이즈를 제거하여 드라이버 IC의 오동작을 방지하고, 오동작으로 발생할 수 있는 잠재적인 위험으로부터 운전자 및 동승자 등을 보호할 수 있다.

위에서 본 발명의 실시예들이 설명되었으며, 당해 기술 분야에 속한 통상의 지식을 가진 자는 이러한 실시예들은 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 예시적인 것임을 인식할 수 있고, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 변형, 수정 등이 가능함을 인식할 것이다.

Claims (3)

1. 자동차의 스티어링 휠의 액추에이터를 구동하는 드라이버 집적회로(IC)의 입력 단자 및 출력 단자에 적용되며, 상기 입력 단자에서 제1 전압을 입력받아 이를 스위칭하여, 상기 출력 단자에서 제2 전압을 출력하는 상기 드라이버 집적회로(IC)의 입력단 또는 출력단에서 발생하는 EMI(electro magnetic interference)를 제거하기 위한 회로로서,
   상기 제1 전압의 입력과 상기 입력 단자 사이에 직렬 연결되는 제1 다이오드 ― 상기 제1 다이오드의 애노드는 상기 제1 전압의 입력과 연결되고, 상기 제1 다이오드의 캐소드는 상기 입력 단자에 연결됨 ―;
   상기 제1 전압의 입력과 접지 사이에 연결되는 제1 캐패시터;
   상기 제1 다이오드의 캐소드와 접지 사이에 연결되는 적어도 하나의 제2 캐패시터;
   상기 출력 단자와 접지 사이에 연결되는 적어도 하나의 제3 캐패시터;
   상기 출력 단자와 일단이 연결되는 제2 다이오드 ― 상기 제2 다이오드의 애노드는 상기 출력 단자에 연결됨 ―;
   상기 제2 다이오드의 캐소드에 일단이 연결되는 페라이트 비드(ferrite bead); 및
   상기 페라이트 비드의 타단과 접지 사이에 연결되는 제4 캐패시터를 포함하며,
   상기 제2 다이오드의 애노드와 상기 드라이버 집적회로(IC)의 리셋단 사이에 저항이 연결되는, EMI 제거를 위한 회로.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 IC의 사용하지 않는 단자는 풀-다운(pull-down) 저항과 연결되는, EMI 제거를 위한 회로.
   
   
   

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