KR101983220B1 - 자동차의 대시보드의 수신기 또는 디스플레이에서 사용되는 스위칭 조절기의 사용에 링크된 스펙트럼을 확산시키기 위한 시스템 - Google Patents

자동차의 대시보드의 수신기 또는 디스플레이에서 사용되는 스위칭 조절기의 사용에 링크된 스펙트럼을 확산시키기 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스위칭 조절기와 함께 사용될, 특히 자동차 대시보드의 수신기 또는 디스플레이에서 사용될 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트에 관한 것이며, 스위칭 조절기는 제 1 주파수를 가진 제 1 오실레이터를 포함하며, 전자 컴포넌트 어레인지먼트는 전압 소스에 연결되도록 제공되며, 전압 소스는 제 2 주파수를 가진 주기적 전압을 공급하며, 제 2 주파수는 제 1 주파수보다 낮으며, 전자 컴포넌트 어레인지먼트는 제 1 저항기, 제 1 커패시터, 제 2 저항기, 제 2 커패시터, 제 3 저항기 및 적어도 제 3 커패시터를 포함한다.

Description

자동차의 대시보드의 수신기 또는 디스플레이에서 사용되는 스위칭 조절기의 사용에 링크된 스펙트럼을 확산시키기 위한 시스템{SYSTEM FOR SPREADING A SPECTRUM LINKED TO THE USAGE OF A SWITCHING REGULATOR USED IN A RECEIVER OR DISPLAY OF A DASHBOARD OF AN AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차 대시보드 핸드셋 또는 디스플레이에서 사용되는 스위칭 조절기의 사용에 링크된 스펙트럼 확산 시스템에 관한 것이다. 이리한 시스템은 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트로 구성되며, 스위칭 조절기에 연결된다.
종래 기술에서는 스위칭 조절기들(또한, 스위칭 변환기들 또는 DC-DC 변환기들로 지칭됨)이 하나 이상의 전자 엘리먼트들에 특정 전압 또는 특정 전류를 공급하는 것으로 공지되어 있다. 스위칭 조절기는 예를들어 인덕터와 같은 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스 및 통상적으로 트랜지스터 또는 여러 트랜지스터들을 사용하여 제조되어 주기적으로 스위칭될 수 있는 적어도 하나의 스위치를 포함한다. 통상적으로, 오실레이터는 스위칭 조절기에 스위칭 주파수를 공급하며, 이러한 스위칭 주파수는 보통 수백 kHz 정도이며, 다시말해서 고주파수(또는 라디오 주파수) 도메인에 있다.
높은 스위칭 주파수는 전압 소스에서 높은 주파수 잡음들을 발생시킬 수 있고 다른 이웃 컴포넌트들 또는 엘리먼트들을 간섭할 수 있는 전자기파들을 방사할 수 있으며, 결과적으로 이러한 이웃 전자 컴포넌트들 또는 엘리먼트들이 바람직하지 않게 동작하도록 한다. 특히, (특히, 라디오 주파수 도메인내의) 전자기파들에 의한 전송은 방해될 수 있다.
결과적으로, 그리고 일반적 규칙으로서, 전자 컴포넌트들 또는 엘리먼트들은 특히 전자기파들의 방사에 관한 제한값들을 정의하는 공공 단체에 의해 규정되는 매우 강력한 요구사항을 따라야 한다.
종래 기술에서는 특히 스퓨리어스 전자기파들의 방사를 감소시키기 위하여 신호의 고주파수 부분들을 제거(또는 억제)할 수 있는 주파수 필터들이 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 종래기술 그리고 특히 앞서 인용된 것들의 단점들을 특히 완화시키고 또한 전자 컴포넌트들의 개선된 어레인지먼트를 제시하는 것이며, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트는 스위칭 조절기와 함께 사용되어 전자 컴포넌트들 또는 엘리먼트들에 대한, 스퓨리어스 전자기파들의 방사들에 의해 유발되는 부정적인 영향들을 감소시키도록 의도된다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 스위칭 조절기와 함께 사용하기 위한, 특히 자동차 대시보드에서 사용하기 위한 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트에 의해 달성되는데,
스위칭 조절기는 제 1 주파수를 가진 제 1 오실레이터를 포함하며, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트는 전압 소스에 링크되도록 설계되며, 전압 소스는 제 2 주파수를 가진 주기적 전압을 공급하며, 제 2 주파수는 제 1 주파수보다 낮으며,
전자 컴포넌트들의 어레인지먼트는 제 1 저항기, 제 1 커패시터, 제 2 저항기, 제 2 커패시터, 제 3 저항기 및 적어도 하나의 제 3 커패시터로 구성된다.
이러한 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트를 고안함으로써, 스위칭 주파수, 다시 말해서 제 1 주파수의 변조들 또는 변동(fluctuation)들을 초래하는 것이 유리하게 가능하다.
스위칭 주파수 또는 제 1 주파수의 이러한 변동들은 방사된 에너지가 더 넓은 스펙트럼 대역에 걸쳐 분배되며 결과적으로 관심 스펙트럼 대역에 걸친 이러한 전자기파들의 최대 진폭들이 변동들 없는 상황과 비교하여 감소되도록 하는 방식으로 방사되는 전자기파들의 스펙트럼 확산 또는 확대를 유발한다. 그것으로부터, 간섭 영향들 그리고 특히 다른 전자 컴포넌트들 또는 엘리먼트들과 방사된 전자기파들(또는 방사선들)의 커플링이 당연히 감소될 수 있다.
본 발명의 하나의 원리는 전압 소스의 주기적 전압이 마이크로프로세서에 의해 및/또는 프로그램가능 회로(FPGA, 필드 프로그램가능 게이트 어레이)에 의해 및/또는 논리 회로에 의해 공급되는 사실에 의거한다.
이러한 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트를 고안함으로써, 다양한 상황들에서 그리고 특히 외부 세팅된 주파수를 가진 모든 종류들의 스위칭 조절기와 함께 본 발명에 따른 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트를 사용하는 것이 유리하게 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 1 주파수는 100 kHz 내지 1 MHz이며, 바람직하게 200 kHz 내지 500 kHz이며, 훨씬 더 바람직하게 300 kHz 내지 400 kHz이며, 훨씬 더 바람직하게 350 kHz이다.
본 발명에 따른 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트의 바람직한 실시예에 따르면, 제 2 주파수는 50 Hz 내지 10 kHz이며, 바람직하게 100 Hz 내지 5 kHz이며, 훨씬 더 바람직하게 500 Hz 내지 2 kHz이며, 훨씬 더 바람직하게 900 Hz 내지 1.1 kHz이다.
이러한 디바이스의 실시예의 융통성을 통해, 스위칭 주파수, 즉 제 1 주파수의 변동들을 간단하고 효과적으로, 특히 저가의 전자 컴포넌트들을 사용하여 초래하는 것이 유리하게 가능하다.
본 발명에 따른 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 주기적 전압은 20% 내지 80%, 바람직하게 40% 내지 60%, 특히 50%의 듀티 사이클을 가진 주기적 전압이다.
본 발명은 또한 특히 자동차 대시보드 핸드셋 또는 디스플레이에서 사용하기 위한 시스템에 관한 것이며, 시스템은,
- 스위칭 조절기,
- 스위칭 조절기와 함께 사용하기 위한 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트, 및
- 전압 소스를 포함하며,
스위칭 조절기는 제 1 주파수를 가진 제 1 오실레이터를 포함하며, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트는 전압 소스에 링크되며, 전압 소스는 제 2 주파수를 가진 주기적 전압을 공급하며, 제 2 주파수는 제 1 주파수보다 낮으며,
전자 컴포넌트들의 어레인지먼트는 제 1 저항기, 제 1 커패시터, 제 2 저항기, 제 2 커패시터, 제 3 저항기 및 적어도 하나의 제 3 커패시터로 구성된다.
본 발명에 따른 시스템의 바람직한 실시예에 따르면, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트는 제 4 커패시터를 포함하며, 제 4 커패시터는 제 3 커패시터와 병렬로 제공된다. 이들 2개의 커패시터들은 오직 스위칭 조절기의 제 1 주파수를 세팅하도록 형성된다.
더욱이, 본 발명은, 또한,
- 스위칭 조절기,
- 스위칭 조절기와 함께 사용하기 위한 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트, 및
- 전압 소스를 포함하는 시스템을 포함하는, 특히 자동차용 대시보드 핸드셋 또는 디스플레이에 관한 것이며, ,
스위칭 조절기는 제 1 주파수를 가진 제 1 오실레이터를 포함하며, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트는 전압 소스에 링크되며, 전압 소스는 제 2 주파수를 가진 주기적 전압을 공급하며, 제 2 주파수는 제 1 주파수보다 낮으며,
전자 컴포넌트들의 어레인지먼트는 제 1 저항기, 제 1 커패시터, 제 2 저항기, 제 2 커패시터, 제 3 저항기 및 적어도 하나의 제 3 커패시터로 구성된다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 본 발명의 비제한적인 특정한 실시예의 이하의 설명을 읽을때 명백하게 될 것이다.
본 발명은 비제한적인 예들로서 주어지며 첨부된 개략적인 도면들과 관련하여 설명되는 2개의 바람직한 실시예들과 관련된 이하의 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트 및 스위칭 조절기를 포함하는, 본 발명에 따른 시스템의 개략도이다.
도 2는 스위칭 조절기를 사용하여 그러나 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트를 사용하지 않고 수행되는 2개의 측정들의 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트를 사용하고 그리고 스위칭 조절기를 사용하여 수행되는 2개의 측정들의 다이어그램이다.
도 1에는 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1) 및 스위칭 조절기(2)를 포함하는, 본 발명에 따른 시스템의 개략도가 묘사된다.
본 발명에 따르면, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)가 톱니파 형태로 전압의(제어 신호의) 시간에 따른 트렌드(trend)를 가지는 제어 신호(또는 파일럿 신호)를 발생시키기 위하여 적어도 하나의 제 1 저항기 및 하나의 제 1 커패시터를 포함하는 것이 바람직하다.
도 1은 스위칭 조절기(2)와 함께 묘사되는 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)의 기능도를 도시한다. 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 스위칭 조절기(2)와 직렬로 장착된다.(그리고 스위칭 조절기(2) 전에 배치된다).
묘사된 예에서, 스위칭 조절기(2)는 전압 및/또는 전류를 증가시키기 위한 변환기(부스트 변환기 또는 스텝-업 조절기), 예를들어 Texas Instruments라는 회사 제품의 TPS 40210 집적회로이다. 스위칭 조절기(2)는 도 1에 묘사되지 않은 제 1 오실레이터를 포함한다. 제 1 오실레이터는 스위칭 조절기(2)의 스위치를 구동시키기 위하여 스위칭 주파수(제 1 주파수)를 공급한다. 스위칭 조절기(2)는 입력으로서 스위칭 조절기(2)에 공급되는 입력 전압(도 1에 묘사되지 않음)보다 높은 출력 전압 UA를 자신의 출력에서 공급한다.
스위칭 조절기(2)는 전기 또는 전자 컴포넌트들 또는 엘리먼트들, 특히 자동차 대시보드 핸드셋 또는 디스플레이를 전기적으로 작동시키기 위하여 특히 사용된다.
본 발명에 따른 예에서, 스위칭 조절기(2)는 제 1 주파수(다시말해서, 스위칭 주파수)로서 350 kHz 또는 대략 350 kHz의 주파수를 사용한다. 스위칭 조절기(2)는 핀(3)을 통해 본 발명에 따른 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)에 링크된다.
전압 소스(4)는 제 2 오실레이터를 포함하며, 스위칭 조절기(2)의 제 1주파수(스위칭 주파수)를 변화시키도록 의도된 변동들을 발생시키기 위하여 제어 신호를 공급한다. 전압 소스(4)의 제어 신호는 특히 제 1 주파수보다 낮은 제 2 주파수와 직교하는 (시간에 따른 전압의) 트렌드를 가진다. 제 2 주파수는 예를들어 50 Hz 또는 1kHz이며, (예를들어) 50%의 듀티 사이클을 가진다. 전압 소스(4)의 제 2 오실레이터는 제어 회로(마이크로제어기) 또는 논리 회로를 가진 집적 회로에 통합되거나 또는 이들 중 하나로 구현될 수 있다.
제 1 저항기(R1) 및 제 1 커패시터(C1)는 전압 소스(4)의 전압(특히, 직사각형 전압)을 톱니파 형태의 트렌드를 가진 전압으로 변환시킨다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 제 1 저항기(R1)는 4.7 kΩ이며, 제 1 커패시터(C1)는 220 nF이다. 제 2 커패시터(C2)는 제 1 저항기(R1)로부터 그리고 제 1 커패시터(C1)로부터의 신호에서 DC 전압 컴포넌트를 제거한다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 제 2 커패시터(C2)는 10 nF이다. 제 2 커패시터(C2)의 커패시턴스는 제 3 커패시터(C3) 및 제 4 커패시터(C4)의 커패시턴스들의 합보다 크다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 제 3 커패시터(C1)는 220 pF이며, 제 4 커패시터(C4)는 22 pF이다.
제 2 저항기(R2)는 제 3 및 제 4 커패시터들(C3, C4)(C3 + C4와 동일한 균등 커패시터를 형성하여 제 1 주파수를 350 kHz로 더 정확하게 세팅하는 것을 가능하게 함)를 충전시키기 위하여 사용되는 전압을 제한한다. 제 3 커패시터(C3)는 제 4 커패시터(C4)와 함께 제 3 저항기(R3)에 의해 핀(3)에 링크된다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 제 3 저항기(R3)는 200 kΩ이다. 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)를 사용하면, 대략 50 kHz의 변동들은 350 kHz의 제 1 주파수(스위칭 주파수) 주변에서 초래된다.
도 2는 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)가 존재하지 않거나 또는 활성적이지 않는 상황에서 스위칭 조절기(2)에 의해 방사되는 전자기파들의 특별한 다이어그램을 2개의 상이한 상황들에 대하여 도시한다. 2개의 상이한 상황들은 (상이한 입력 파라미터들에 대응하는) 기준 심볼들 G1 및 G2에 의해 묘사된다. 다이어그램은 제 1 주파수(스위칭 주파수)의 지점에서 그리고 이러한 주파수의 다수의 고조파들에서 방사되는 전자기장의 국부 최대들을 도시한다.
도 3은 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)가 존재하고 활성적인 상황들에서 스위칭 조절기(2)에 의해 방사되는 전자기파들의 특별한 다이어그램을 2개의 상이한 상황들에 대하여 도시한다. 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 350 kHz의 제 1 주파수(스위칭 주파수) 주변에서 변동들을 발생시킨다. 변동들은 대략 50 kHz의 대역에 걸쳐 확산된다. 2개의 상이한 상황들은 (차동 입력 파라미터들에 대응하는) 기준 심볼들 G1' 및 G2'에 의해 묘사된다. 다이어그램은 더 넓은 제 1 주파수(스위칭 주파수)의 지점에서(그리고 이러한 주파수의 다수의 고조파들에서) 방사되는 전자기장의 트렌드, 결과적으로 (곡선들 G1 및 G2의 최대와 비교하여 대략 15 dB 만큼) 감소되는 방사된 전자기장을 가지는 트렌드를 도시한다.
이러한 스위칭 조절기(2)는 예를들어 LED들 또는 다른 전기 또는 전자 컴포넌트들을 제어하기 위하여 자동차 대시보드 핸드셋에서 특히 사용된다.

Claims (18)

  1. 스위칭 조절기(2)와 함께 사용하기 위한 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)로서,
    상기 스위칭 조절기(2)는 제 1 주파수를 가진 제 1 오실레이터를 포함하며,
    상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 전압 소스(4)에 링크되도록 설계되고, 상기 전압 소스(4)는 제 2 주파수를 가진 주기적 전압을 공급하며, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수보다 낮고,
    상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 제 1 저항기(R1), 제 1 커패시터(C1), 제 2 저항기(R2), 제 2 커패시터(C2), 제 3 저항기(R3) 및 적어도 하나의 제 3 커패시터(C3)로 구성되며,
    상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 제 4 커패시터(C4)를 포함하고, 상기 제 4 커패시터는 상기 제 3 커패시터(C3)와 병렬로 제공되는,
    전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전압 소스(4)의 주기적 전압은,
    마이크로프로세서, 프로그램가능 회로(FPGA, 필드 프로그램가능 게이트 어레이), 또는 논리 회로 중 적어도 하나에 의해 공급되는,
    전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 100 kHz 내지 1 MHz인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 주파수는 50 Hz 내지 10 kHz인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 주기적 전압은 20% 내지 80%의 듀티 사이클을 가진 주기적 전압인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  6. 자동차 대시보드 핸드셋 또는 디스플레이에서 사용하기 위한 시스템으로서,
    - 스위칭 조절기(2),
    - 상기 스위칭 조절기(2)와 함께 사용하기 위한 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1), 및
    - 전압 소스(4)를 포함하고,
    상기 스위칭 조절기(2)는 제 1 주파수를 가진 제 1 오실레이터를 포함하며, 상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 상기 전압 소스(4)에 링크되고, 상기 전압 소스(4)는 제 2 주파수를 가진 주기적 전압을 공급하며, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수보다 낮고,
    상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 제 1 저항기(R1), 제 1 커패시터(C1), 제 2 저항기(R2), 제 2 커패시터(C2), 제 3 저항기(R3) 및 적어도 하나의 제 3 커패시터(C3)로 구성되며,
    상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 제 4 커패시터(C4)를 포함하고, 상기 제 4 커패시터는 상기 제 3 커패시터(C3)와 병렬로 제공되는, 시스템.
  7. 자동차용 대시보드로서,
    - 스위칭 조절기(2),
    - 상기 스위칭 조절기(2)와 함께 사용하기 위한 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1), 및
    - 전압 소스(4)를 포함하는 시스템을 포함하고,
    상기 스위칭 조절기(2)는 제 1 주파수를 가진 제 1 오실레이터를 포함하며,
    상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 상기 전압 소스(4)에 링크되고, 상기 전압 소스(4)는 제 2 주파수를 가진 주기적 전압을 공급하며, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수보다 낮고,
    상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 제 1 저항기(R1), 제 1 커패시터(C1), 제 2 저항기(R2), 제 2 커패시터(C2), 제 3 저항기(R3) 및 적어도 하나의 제 3 커패시터(C3)로 구성되며,
    상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 제 4 커패시터(C4)를 포함하고, 상기 제 4 커패시터는 상기 제 3 커패시터(C3)와 병렬로 제공되는,
    자동차용 대시보드.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1)는 자동차 대시보드 핸드셋 또는 디스플레이에서 사용하기 위한 것인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 200 kHz 내지 500 kHz인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 300 kHz 내지 400 kHz인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 350 kHz인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 주파수는 100 Hz 내지 5 kHz인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 주파수는 500 Hz 내지 2 kHz인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 주파수는 900 Hz 내지 1.1 kHz인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 주기적 전압은 40% 내지 60%의 듀티 사이클을 가진 주기적 전압인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  16. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 주기적 전압은 50%의 듀티 사이클을 가진 주기적 전압인, 전자 컴포넌트들의 어레인지먼트(1).
  17. 삭제
  18. 삭제
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