KR102164872B1 - 부하에 에너지를 자가 공급하기 위한 에너지 공급 유닛 및 에너지 공급 유닛을 작동하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 부하(140)에 에너지를 자가 공급하기 위한 에너지 공급 유닛(200)에 관한 것이다. 에너지 공급 유닛(200)은, 부하(140)가 에너지 공급 회로망(115)으로부터 디커플링되는 경우에 전기 에너지를 부하(140)에 공급하도록 설계된 에너지 저장기(ER)를 포함한다. 또한, 에너지 공급 유닛(200)은, 특히 다이오드를 통해 에너지 저장기(ER)와 커플링되어 전기 에너지를 수용하기 위한 입력부(110) 및 전기 에너지를 부하(140)로 송출하기 위한 출력부(130)을 갖는 에너지 공급 제어 유닛(100)을 포함한다. 마지막으로, 에너지 공급 유닛(200)은, 모니터링 신호(150, RESET)를 송출하기 위한 모니터링 유닛(230)을 구비하며, 이 경우 모니터링 유닛(230)은, 출력부(130)와 기준 전위(120) 사이에 인가되는 출력 전압(Uout)이 사전 정의된 활성화 임계값(Uout_ru/Uout_ro)보다 작거나/큰 경우에는 모니터링 신호(150, RESET)를 활성 상태("0")로 설정하도록 설계된다. 모니터링 유닛(230)은 또한, 에너지 공급 제어 유닛의 입력부(110)와 기준 전위(120) 사이에서 너무 낮은 입력 전압이, 특히 너무 낮은 출력 전압[(Uout)(130)]과 쌍으로, 검출되되면, 상기 입력 전압이 리셋 임계치를 초과하고 제어기의 출력 전압이 모니터링 대역 내에 놓여야만 비로소 모니터링 신호(150, RESET)를 다시 비활성으로 전환하도록 설계된다.

Description

부하에 에너지를 자가 공급하기 위한 에너지 공급 유닛 및 에너지 공급 유닛을 작동하기 위한 방법 {ENERGY SUPPLY UNIT AND METHOD FOR OPERATING AN ENERGY SUPPLY UNIT FOR AUTONOMOUSLY SUPPLYING A LOAD}

본 발명은, 부하에 에너지를 자가 공급하기 위한 에너지 공급 유닛, 부하에 에너지를 자가 공급하기 위한 에너지 공급 유닛을 작동하기 위한 방법, 그리고 그에 상응하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

전압 제어기는 안전 관련 시스템 내에서 그 출력 전압과 관련하여 모니터링된다. 이러한 전압 제어기의 입력 전압이, 완충(buffered) 예비 전력에 기반하는 시스템(에어백 등) 내에서 가능한 것과 같이, 서서히 감소하면, 최소 제어기 입력 전압에 미달되는 경우 출력 전압이 감소한다. 출력 전압이 모니터링 하한값에 도달하면, [제어기 출력부에서 부족 전압을 검출하기 위해] RESET 신호가 발생하고, 이 RESET 신호는 제어기에 접속된 부하를 개회로 제어하기 위한 모니터링 신호로서 사용될 수 있다. 이 RESET 신호[즉, 모니터링 신호(RESET)]는 모든 디지털 상태를 시작 상태로 리셋하고, 클록 제어된 프로그램 실행뿐만 아니라 디지털 상태 기계(digital state machine)도 정지시킨다. 이 역시, 제어기의 동시 부하 감소를 야기한다(제어기 출력 전류가 동시적으로 감소한다). 전압 제어 범위로부터 이탈 시, 전압 제어기는 하향으로 유한한 내부 저항을 가지므로, 상기 범위 내에서는 제어기 출력 전류가 감소하면 제어기 드롭(drop) 체감에 의해 제어기 출력 전압이 증가하게 된다. 그 결과, RESET-전압 하한이 다시 초과되고, 이때 특히 제어기-입력 완충이 강한 경우(예컨대 예비 전력이 큰 경우)에는 RESET 펄스가 여러 번 발생한다.

이에 근거하여 본 발명에서는, 독립 청구항들에 따라 부하에 에너지를 자가 공급하기 위한 에너지 공급 유닛, 탑승자 안전 장치, 부하에 에너지를 자가 공급하기 위한 에너지 공급 유닛을 작동하기 위한 방법 그리고 그에 상응하는 컴퓨터 프로그램 제품을 소개한다. 바람직한 실시예들은 각각의 종속 청구항들 및 이하의 상세한 설명에 기술된다.

본원에 소개된 해결책은, 특히 부하에 에너지를 자가 공급하기 위한 에너지 공급 유닛을 제공하며, 이 경우 상기 에너지 공급 유닛은 다음과 같은 특징 들, 즉:

- 부하가 에너지 공급 회로망으로부터 디커플링되는 경우에, 전기 에너지를 부하에 공급하도록 설계된 에너지 저장기,

- 에너지 저장기와 커플링되어 전기 에너지를 수용하기 위한 입력부 및 전기 에너지를 부하로 송출하기 위한 출력부를 갖는 에너지 공급 제어 유닛; 및

- 모니터링 신호를 송출하기 위한 모니터링 유닛으로서, 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 제어 전압의 사전 정의된 활성화 임계값보다 작은 경우 또는 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 제어 전압의 사전 정의된 활성화 임계값보다 큰 경우, 모니터링 신호를 활성 상태로 설정하도록 설계되고,

또한, 출력 전압이 활성화 임계치를 벗어나고, 그리고/또는 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 에너지 공급 제어 유닛의 입력 전압이 다시 리셋 임계값 이상으로 상승하면, 모니터링 신호를 비활성 상태로 설정하도록 설계되는 모니터링 유닛을 포함한다.

또한, RESET 신호에 대한 시간별 요건들도 실현되는 것이 유리하다. RESET-"활성" 상태로부터 RESET-"비활성" 상태로의 전환을 위한 조건이 발생하면, 상기 전환은 소정의 지연 시간이 경과해야 비로소 RESET 신호 내에서 효력을 발휘한다. 반대 방향으로의 전환 시에도 "짧은" 필터링 시간이 중요할 수 있다.

또한, 본원에 소개된 접근 방식은 본원에 소개된 한 실시예에서 부하에 에너지를 자가 공급하기 위해 에너지 공급 유닛을 작동하기 위한 방법을 제공하며, 이 방법은 하기의 단계들을 포함한다:

- 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 활성화 임계값보다 작은 경우 모니터링 신호를 활성 상태로 설정하는 단계; 및

- 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 입력 전압이 다시 리셋 임계값 위로 상승하면, 모니터링 신호를 비활성 상태로 전환하는 단계.

또한, 본원에 소개된 매우 유리한 한 실시예에 따른 접근 방식은, 본원에 소개된 한 실시예에서 부하에 에너지를 자가 공급하기 위해 에너지 공급 유닛을 작동하기 위한 방법을 제공하고 있으며, 이 방법은 하기의 단계들을 포함한다:

- 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 활성화 임계값보다 작은 경우, 또는 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 활성화 임계값보다 큰 경우에, 모니터링 신호를 활성 상태로 설정하는 단계로서, 나아가 규정된 필터링 시간 이후에 비로소 "활성" 상태가 모니터링 신호(RESET 신호) 내에서 작용하도록 하기 위해, (짧은) 지연 시간 기록계의 스타트가 실시되는 단계;

- 출력 전압이 활성화 임계치를 넘지 않고/넘지 않거나, 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 에너지 공급 제어 유닛의 입력 전압이 다시 리셋 임계값 이상으로 상승하는 경우, 모니터링 신호를 비활성 상태로 전환하는 단계; 및

- 규정된 최단 RESET-활성 기간 이후에 비로소 비활성 상태가 모니터링 신호(RESET 신호) 내에서 작용하도록 하기 위해, 또 다른 지연 시간 기록계의 스타트가 실시되는 단계.

또한, 본원에 소개된 방법의 한 변형예의 단계들을 상응하는 장치에서 수행하거나 실현하도록 형성된 개회로 제어 장치도 소개된다. 개회로 제어 장치의 형태로 실시되는 본 발명의 이러한 변형예들에 의해서도 본 발명의 과제는 신속하게 효과적으로 해결될 수 있다.

따라서, 본원에 소개된 접근 방식에 의해, 본원에 소개된 한 변형예에서 부하에 에너지를 자가 공급하기 위해 에너지 공급 유닛을 작동하기 위한 개회로 제어 장치가 제공되며, 이 개회로 제어 장치는 다음과 같은 특징들을 갖는다:

- 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 활성화 임계값보다 작은 경우, 모니터링 신호를 활성 상태로 설정하기 위한 장치; 및

- 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 입력 전압이 다시 리셋 임계값 위로 상승하면, 모니터링 신호를 비활성 상태로 전환하기 위한 장치.

특히, 본 발명의 한 특별한 실시예에 따라, 본원에 소개된 한 실시예에서 부하에 에너지를 자가 공급하기 위해 에너지 공급 유닛을 작동하기 위한 개회로 제어 장치가 소개되며, 이 개회로 제어 장치는 다음과 같은 특징들을 갖는다:

- 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 활성화 임계값보다 작은 경우 모니터링 신호를 활성 상태로 설정하고, 그리고/또는 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 활성화 임계값보다 큰 경우 모니터링 신호를 활성 상태로 설정하기 위한 장치;

- 규정된 필터링 시간 후에 비로소 활성 상태가 RESET 신호 내에서 작용하도록 하기 위해, (짧은) 지연 시간 기록계(타이머)를 스타트하기 위한 장치;

- 출력 전압이 활성화 임계치를 넘지 않고, 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 에너지 공급 제어 유닛의 입력 전압이 다시 리셋 임계값 이상으로 상승하면, 모니터링 신호를 비활성 상태로 전환하기 위한 장치; 및

- 규정된 최단 RESET-활성 기간 이후에 비로소 비활성 상태가 모니터링 신호(RESET 신호) 내에서 작용하도록 하기 위해, 또 다른 지연 시간 기록계의 스타트가 실시됨.

본원에서 개회로 제어 장치란, 센서 신호를 처리하고 처리 결과에 따라 개회로 제어 신호 및/또는 데이터 신호를 송출하는 전기 장치를 의미할 수 있다. 이 개회로 제어 장치는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 형태로 형성될 수 있는 인터페이스를 구비할 수 있다. 하드웨어 형태로 형성될 경우, 인터페이스는 예를 들어 개회로 제어 장치의 매우 다양한 기능을 가진 소위 시스템 ASIC의 부분일 수 있다. 또는 인터페이스가 단독의 집적 회로이거나, 적어도 부분적으로 개별 소자들로 구성되는 것도 가능하다. 소프트웨어 형태로 형성될 경우, 인터페이스는 예를 들어 마이크로컨트롤러 상에서 다른 소프트웨어 모듈들 옆에 존재하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.

반도체 메모리, 하드 디스크 메모리 또는 광학 메모리와 같은 기계 판독 가능한 매체에 저장될 수 있는, 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품도 바람직하며, 상기 프로그램 제품은 컴퓨터 또는 임의의 장치에서 실행될 경우 전술한 실시예들 중 하나에 따른 방법을 수행하기 위해 사용된다.

부하에 에너지를 자가 공급한다는 것은, 예를 들어 에너지 공급 회로망으로부터 디커플링된 전기 에너지를 공급함을 의미할 수 있다. 에너지 저장기란, 예를 들어 에너지 공급 회로망과 커플링되어 있는 시간 동안 충전되고, 에너지 공급 회로망으로부터 분리된 후에는 에너지 공급 유닛의 도움으로 부하에 에너지를 자가 공급할 수 있는 커패시터 또는 전기 화학 에너지 저장기를 의미할 수 있다. 에너지 공급 유닛이란, 에너지 공급 제어 유닛의 출력부에서 출력되는 전압 및/또는 전류에 대한 제어 규정에 상응하게, 에너지 공급 제어 유닛의 입력부에서 전압 및/또는 전류의 제어을 수행하는 유닛을 의미할 수 있다. 모니터링 유닛이란, 에너지 공급 제어 유닛의 입력부 및/또는 출력부에 인가되는 전압의 모니터링을 수행하고, 그에 상응하는 모니터링 신호를 송출하는 유닛을 의미할 수 있다. 모니터링 신호는 예를 들어 디지털 신호일 수 있고, 또한 예를 들어 부하의 작동 및/또는 기능을 개회로 제어하도록, 예컨대 중단시키거나 재시작시키도록 제공될 수 있다. 모니터링 신호의 활성 상태란, 부하의 작동 및/또는 기능이 억제되거나 중단되어야 함을 부하에 알려주는 신호 상태를 의미할 수 있다. 모니터링 신호의 비활성 상태란, 부하의 작동 및/또는 기능이 제한 없이 실행될 수 있음을 부하에 시그널링하는 신호 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어 사전 정의된 전압 하한값이 제어 출력 전압의 활성화 하한값으로서 이해될 수 있는데, 이 전압 하한값에 미달되면 모니터링 신호는 부하의 작동 또는 기능이 정지되거나 중단되어야 함을 부하에 시그널링하는 상태(활성 상태)로 바뀐다. 예를 들어 사전 정의된 전압 상한값이 제어 출력 전압의 활성화 상한값으로서 이해될 수 있는데, 이 전압 상한값을 초과하는 경우에는, 부하의 작동 또는 기능이 정지되거나 중단되어야 하는 점(활성 상태) 을 부하에게 신호로 알려주는 상태로 모니터링 신호가 옮겨진다. 기준 전위란, 예를 들어 에너지 공급 유닛의 요소들의 또 다른 단자 또는 접촉부에서 전압을 측정하기 위한 기준으로 이용되는 접지 전위 또는 에너지 공급 유닛 내에 있는 다른 전위를 의미할 수 있다.

제어 입력 전압의 리셋 임계값이란, 예를 들어, 에너지 저장기가 다시 충전되었거나 충전될 것이므로, 부하의 작동 또는 기능을 보장하거나 적어도 사전에 결정된 기간 동안에는 가능하도록 하기 위해 다시 전기 에너지가 공급될 수 있음(이 경우, 모니터링 신호는 또 다른 조건들에 따라 비활성 상태로 전환됨)을 지시하는 사전 정의된 전압 한계값을 의미할 수 있다.

본원에 소개된 접근 방식은, 부하에 에너지를 자가 공급하는 경우에, 저장된 에너지의 소비에 의해서는 에러 없는 작동 또는 에러 없는 기능이 더는 보장될 수 없으며, 부하에서 에러/장애를 유발하는 출력 전압의 주기적인 변동으로 인한 모니터링 신호의 반복적인 신호 변경의 발생이 방지되어야 한다는 인식에 기반한다.

부하에 에너지를 자가 공급하는 경우에 에너지 저장기 내에 저장된 에너지가 부하의 에러 없는 작동 또는 에러 없는 기능을 위해 더 이상 충분치 않을 때에는, 모니터링 신호의 송출을 통해 부하의 기능 또는 작동이 정지된다. 그러나 이 경우, 에너지 공급 제어 유닛의 내부 저항을 고려하여 에너지 공급 제어 유닛을 통한 전류 흐름을 감소시킴으로써, 에너지 공급 제어 유닛의 입력부와 출력 사이에서 전압 강하가 나타나며, 이와 같은 전압 강하는, 출력 전압에 기반한 모니터링 신호의 단독 모니터링 또는 비활성화 시, 출력 전압이 다시 활성화 하한값을 초과하여 모니터링 신호가 리셋되는 상황을 야기할 수 있다. 이제 부하의 작동 또는 기능이 재활성화되면, 출력 전압은 에너지 공급 제어 유닛을 통해 입력되는 전류 흐름에 의해 다시 활성화 임계값 아래로 강하하고, 이로써 모니터링 신호가 다시 활성화될 것이다. 그럼으로써, 에너지 공급이 주기적으로 변동되는 방식으로 부하가 작동될 수 있다(에러/장애 - 위험). 그와 달리, 에너지 공급 제어 유닛의 입력 전압을 추가로 평가하여 모니터링 신호의 비활성화가 실행되면, 그러한 주기적 과정들이 회피될 수 있다.

본원에 소개된 접근 방법은, 에너지 공급 제어 유닛의 입력 전압이 서서히 감소할 때(에너지 저장기 내 에너지 감소) 모니터링 신호의 반복적인 변경이 회피됨으로써, 입력 전압이 주기적으로 변동되는 부하의 작동 또는 기능이 발생하지 않고, 이로써 스위치-오프 상태에 이르기까지 전반적으로 부하의 더욱 내구성 있고 신뢰성 있는 작동이 보장된다는 장점을 제공한다.

본 발명의 한 바람직한 실시예에 따라 모니터링 유닛은, 입력 전압이 제2 활성화 임계값(= 에너지 공급 제어 유닛의 입력 전압의 임계값)보다 낮은 경우 모니터링 신호를 활성 상태로 설정하도록 설계될 수 있으며, 특히 이 경우 제2 활성화 임계값은 리셋 임계값과 같다. 본 발명의 이러한 실시예는, 출력 전압이 활성화 임계값 아래로 떨어지는 경우에 대해 대안으로 또는 추가로, 에너지 공급 제어 유닛의 입력 전압이 사전 정의된 한계값(제2 활성화 임계값)보다 낮은 경우에 모니터링 신호의 활성화가 수행될 수 있게 기술적으로 간단한 수단에 의해 보장할 수 있는 장점을 제공한다. 그럼으로써, 전술한 모니터링 신호 활성화 조건에 대해 대안으로 또는 추가로, 출력 전압이 [예를 들어 전부하(full load) 범위 밖에서의 부하의 작동에 의해] 아직은 활성화 임계값 아래로 강하하지 않았지만, 이미 에너지 공급 제어 유닛에서의 입력 전압이 제2 활성화 임계값 아래로 강하함으로써 '출력부에 접속된 부하가 더는 전부하로 작동될 수 없다'는 추론을 가능하게 하는 경우, 최대 전압 강하가 인지되면 에너지 공급 제어 유닛을 통해 모니터링 신호가 활성화되는 점, 다시 말해 활성 상태로 설정되는 점도 고려될 수 있다.

또한, 본 발명의 한 실시예에서는 바람직하게, 모니터링 신호를 발생시키기 위해 모니터링 유닛이 하나 이상의 디지털 회로, 특히 논리 회로를 구비한다. 본 발명의 이러한 실시예는, 에너지 공급 제어 유닛의 출력에 접속된 부하를 개회로 제어 또는 폐회로 제어하기 위한 명확한 신호 상태들을 가능하게 하는 모니터링 신호가 기술적으로 매우 간단한 수단에 의해 제공될 수 있는 장점이 있다.

모니터링 신호를 발생시키기 위해, 모니터링 유닛이 하나 이상의 리셋 가능한 플립플롭 소자, 특히 D-플립플롭을 구비하는 본 발명의 한 실시예도 바람직하다. 모니터링 신호를 발생시키기 위한 이러한 요소는, (이 경우, 특히 모니터링 신호는 상기 플립플롭 소자의 출력부에서 탭핑되거나 상기 플립플롭 소자의 출력부의 신호로부터 유도됨) 기술적으로 간단하고 경제적인 방식으로 구현된다.

에너지 공급 제어 유닛에서 올바른 비율이 검출된 후에도 (입력 전압 및 출력 전압이 적확함) 소정의 기간 동안 모니터링 신호의 활성 상태를 계속 유지하기 위하여, 본 발명의 한 유리한 실시예에 따라, 모니터링 유닛은 규정된 클럭 신호(CLK)로써 클럭 제어되거나 출력 전압에 따라서 클럭 제어되는(계수기 등) 하나 이상의 디지털 요소를 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 실시예에 따라, 모니터링 유닛은 하나 이상의 디지털 요소를 구비할 수 있으며, 이 디지털 요소는 에너지 공급 제어 유닛의 입력 전압에 따라 리셋된다. 이와 같은 본 발명의 실시예는, 에너지 공급 제어 유닛의 출력 전압과 무관하게 저장된 모니터링 신호의 활성화가 다시 취소(리셋)되는 장점을 제공한다.

특히, 에너지 공급 제어 유닛의 출력 전압의 실질적인 강하만 모니터링 신호를 활성화하고, 과도 현상은 모니터링 신호를 활성화하지 않도록 하는 점을 확실하게 보장하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따라 모니터링 유닛은 모니터링 신호가 제1 상태로부터 제2 상태로 바뀌면 제2 상태에서 모니터링 신호의 출력을 사전 정의된 기간만큼 지연시키고, 모니터링 신호가 제2 상태로부터 제1 상태로 바뀌면 제1 상태에서 모니터링 신호의 송출을 지연시키지 않도록 형성된다.

본 발명의 매우 바람직한 한 실시예는, 에너지 공급 유닛과 부하로서 커플링된 탑승자 보호 장치 및/또는 도로 이용자 보호 장치를 구비한 차량용 인명 안전 유닛으로서 구현된 실시예이다. 탑승자 보호 장치는 예를 들어 사고 시 차량 탑승자의 안전 또는 보호 효과를 증대시키는, 에어백, 벨트 타이트너(belt tightener) 또는 차량 내부에 설치하기 위한 또 다른 부재를 위한 제어 장치일 수 있다. 도로 이용자 보호 장치는 예를 들어 차량 외부에 있는 도로 이용자를 보호하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 그러한 도로 이용자는 보행자, 자전거 운전자, 모터사이클 운전자 등일 수 있다. 특히, 그러한 도로 이용자는 예를 들어 승용차, 상용차와 같은 차량 또는 일반적으로 다차선(multi-lane) 차량을 기준으로 더 약하거나 상해를 입기 쉬운 교통 약자에 해당하는 도로 이용자를 의미할 수 있다. 예를 들어, 이러한 도로 이용자 보호 장치는, 차량과의 충돌 시 도로 이용자의 보호 효과를 높이기 위하여 외부 에어백, 엔진 커버 올림 장치 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 실시예는, 특히 모니터링 신호가 탑승자 보호 장치의 작동 또는 기능을 제어하는 데 사용되는 경우에는, 탑승자 보호 장치의 공급 전압이 강하하기 전에 경고를 통해 탑승자 보호 장치의 작동 안전이 실현될 수 있다는 장점을 제공해준다.

본 발명은, 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1a는 부하를 위한 에너지 공급 유닛의 회로도이다.
도 1b는 도 1a에 따라 구성된 에너지 공급 유닛의 신호들을 시간별 파형에 걸쳐서 도시한 다이어그램이다.
도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 부하를 위한 에너지 공급 유닛의 회로도이다.
도 2b는 본 발명의 한 실시예에 상응하는, 도 2a에 따라 구성된 에너지 공급 유닛의 신호들을 도시한 다이어그램이다.
도 2c는 본 발명의 한 실시예에 상응하는, 도 2a에 따라 구성된 에너지 공급 유닛의 또 다른 신호들을 도시한 다이어그램이다.
도 3a는 부하용 에너지 공급 유닛에 사용하기 위한 모니터링 유닛의 한 실시예의 회로도이다.
도 3b는 도 3a에 따라 구성된 모니터링 유닛의 입력 변수와 출력 변수 간의 관계를 재현한 표이다.
도 3c는 본 발명의 한 실시예에 상응하는, 도 3a에 따라 구성된 모니터링 유닛을 사용하는 또 다른 신호들을 도시한 다이어그램이다.
도 4a는 부하용 에너지 공급 유닛에 사용하기 위한 모니터링 유닛의 또 다른 한 실시예의 회로도이다.
도 4b는 도 4a에 따라 구성된 모니터링 유닛의 입력 변수와 출력 변수 간의 관계를 재현하는 표이다.
도 4c는 본 발명의 한 실시예에 상응하는, 도 4a에 따라 구성된 모니터링 유닛을 사용하는 또 다른 신호들을 도시한 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.

본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 이하의 설명에서, 다양한 도면에 도시되어 있고 유사한 작용을 하는 요소들을 위해서는 동일하거나 유사한 도면 부호들이 사용되며, 이 경우 이러한 요소들에 대한 반복적인 설명은 생락될 것이다.

도 1a는, 본원에 소개된 접근 방식의 토대가 되는 문제점을 설명하기 위하여, 에너지 저장기(ER)에 의해 완충된(buffered) 전압 제어기(100)의 회로도를 보여주며, 이 전압 제어기는 RESET 모니터링 및 전류 제한 기능을 갖는 P-MOSFET 전압 제어기로서 설계되어 있다. 전압 제어기(100)는 에너지 저장기(ER), 예를 들어 입력부(110)에 있는 커패시터로부터 전력을 공급받으며, 이 경우 에너지 저장기(ER)는 에너지 공급 회로망(115)에 의해 충전되고, 에너지 공급 회로망(115)이 디커플링된 후에는 전압 제어기(100)의 자가 에너지 공급을 담당한다. 또한, 입력부(110)와 기준 전위(120, 여기서는 접지 전위) 사이에서 입력 전압(Uin)이 강하한다. 전압 제어기(100)의 출력부(130)에서는, 전압 제어기(100)로부터 전체 부하(140)에 공급될 수 있는 총 전류를 나타내는 출력 전류(IL)에서 [기준 전위(120)에 대해] 제어된 전압(Uout)이 출력된다. 이때, 부하(140)는 모두 전압 제어기(100)로부터 모니터링 신호(150)로서 송출되는 RESET 신호에 의해 제어될 수 있다. 이하의 설명에서는 모니터링 신호, RESET, RESET 신호 및 RESET 상태와 같은 용어들이 사용되는데, 이들 용어는 내용상 문맥에 따라 신호를 의미할 수도, 그리고 모니터링 신호의 값을 의미할 수도 있다.

도 1b의 다이어그램으로부터 알 수 있듯이, 도 1a에 도시된 시스템은 에너지 자가 공급의 경우에, 다시 말해 에너지 공급 회로망(115)이 디커플링된 경우에 다음과 같이 작동한다:

전압 제어기(100)의 입력 전압(Uin)이 강하하며, 이때 전압 제어기(100)가 제어 범위를 벗어나면, 전류가 흐르고 있을 때(IL_on) 전압 제어기(100)의 내부 저항(Ri)에 의해, 부하 전류에 좌우되는 전압 강하(전압 드롭)도 전압 제어기(100)를 통해 기록될 수 있다. 그럼으로써, 시점(t2)부터는 출력 전압(Uout)이 전압 차(Udrop)를 두고 입력 전압(Uin)으로 강하할 것이다. 이 경우, 출력 전압은 시점(t3)에서, 전압 제어기(100)에 의해 본질적으로 추구하는 제어 전압(Uout_reg)과 출력부(130)에서의 (최소) 부족 전압 한계 사이의 간격(160)을 초과하게 될 것이다. 이로써, 전압 제어기(100)의 출력 전압(Uout)은,

이 적용되는 즉시, 제어 범위를 벗어난다.

예를 들어 출력 전압(Uout)은, IL = 1A, Ri = 1옴이고, Uout_reg = 6.7V일 때, Uin < 7.7V에서부터 제어 범위를 벗어나며, 이때 Ri는 P-채널 MOSFET 제어기(100)의 내부 저항을 나타내고, IL_on은 모니터링 신호가 비활성인 경우에 제어기 출력부(130)에서의 소비 전류(IL)의 총합을 나타낸다.

제어기(100)의 입력 전압(Uin)은, 출력 전압(Uout)이 제어기 출력 전압(Uout)의 전압 모니터링 하한(Uout_ru)에 도달할 때까지 계속 감소할 수 있다. 그 다음에는, 부하(들)(140)의 작동 및/또는 기능을 억제하거나 차단하기 위해 로우-활성 RESET 신호가 발생함에 따라, 오직 전류(IL_off)만 출력부(130)를 통해 흐르게 된다. RESET 전압 하한값의 경우, 예컨대

가 적용된다.

RESET 활성화를 위한 제어기의 입력 조건은 다음과 같이 재현된다:

모니터링 신호가 활성화되면(다시 말해, RESET 과정이 시작되면), 이는 제어기(100)의 부하 전류(IL)에 대해 동기화되어 반응한다. 활성 모니터링 신호 = RESET인 동안 부하 전류가,

이면, 곧바로 RESET에 의해 다시 제어기 출력부(130)에서 전압 상승이 이어진다.

이론적으로 이러한 전압 상승은

에 해당하며, 상기 예에서 전압 상승 값은 0.5V이다. 그러나 상기 상승은 제어기에 의해서 제어 전압(Uout_reg)으로 제한된다.

그렇기 때문에 이 조건은, 도 1b의 도면에서 RESET 조건[다시 말해, 모니터링 신호(RESET)를 위한 활성화 조건]의 시작과 함께 곧바로 미리 다시 동기적으로 무효화되고, RESET 상태는 현재 진행중인 RESET 기간(Tr)에 의해서만 제한되어 유지된다. 이 시간 동안에도 입력 전압(Uout)은 감소하는데, 그 이유는 에너지 공급 회로망 형태의 차량 에너지 공급부로부터 새로운 에너지가 에너지 저장기(ER)에 공급되지 않고, 상기 에너지 저장기는 부하 전류(IL_off)를 커버해야 하기 때문이다.

RESET-모노플롭-시간(Tr)의 끝에 전압 제어기(100)의 입력 전압(Uout)이 (7V 예에서) 다음의 조건

으로 감소하면, 모니터링 신호(RESET)는 계속해서 활성[시점(4)] 상태를 유지하며, 그 밖의 경우에는 시스템이 다시 릴리스되어 새로 리셋된다. 그렇기 때문에, 도 1b의 다이어그램에 도시된 바와 같이, 기간(165) 내에서 인지되는는 것처럼 반복적인 RESET 비활성/활성 상태(RESET 펄스로서도 명명됨)가 나타난다.

본원에서 제안된 접근 방식의 한 가지 중요한 양태는, RESET 개시와 동시에 제어기 전류(IL)가 감소함으로 인해, 완충된 시스템 내에서 반복적인 RESET 펄스의 발생이 억제된다는 점이다. 그럼으로써, 부하(140)로서 에어백 또는 에어백 제어 장치와 같은 안전 시스템이 스위치-오프되었을 때의 불안정성이 방지되는데, 그 이유는 새로운 RESET 릴리스가 다름 아닌 제어기 출력부(130)의 제어되지 않은 전압 변동 범위[부족 전압-RESET-임계치(Uout_ru)와 제어 전압(Uout_reg) 사이의 범위]에서 이루어지기 때문이다.

따라서, 본원에서 제안된 접근 방식에 의해서는, 활성 RESET과 동시에 제어기 출력 전류(IL)가 강하하는 경우에도, 안정적인 RESET 프리세팅[다시 말해, 모니터링 신호(RESET)의 활성화를 위한 안정적인 활성화 프리세팅]이 가능해야 한다.

본원에서 제안된 접근 방식은, 너무 낮은 출력 전압(Uout_ru)[= 접속된 모든 부하(140)가 사양에 따라 여전히 완전히 제 기능을 하는 보장된 하부 전압]이 발생하는 경우에, 추가로 제어기 입력 전압도 Uin_min[제어기(100)가 전부하(IL)(= Iout_max) 아래의 공칭 출력 전압(Uout)을 사양에 따라 여전히 공급할 수 있는 보장된 하부 제어기 입력 전압(Uin_min)]보다 작을 경우, 상기 상태가 저장되는 방식으로, 출력 전압의 초과 전압 및 부족 전압 모니터링 기능 및 추가로 제어기 입력 전압의 임계치 모니터링 기능을 하는, 에너지 저장기(ER)에 의해 완충된 전압 제어기(100)를 제공한다.

도 2a는, 본원에 소개된 접근 방식에 상응하게 부하 전류와 무관한 RESET-발생으을 수반하는, 에너지 저장기에 의해 완충된 전압 제어기(100)의 회로도를 보여준다. 본 실시예에서 전압 제어기(100)는, 모니터링 신호(RESET)를 송출하도록 형성된 모니터링 유닛(200) 및 추가로 에너지 저장기(ER)를 더 구비한 에너지 공급 유닛의 부분이다. (에너지 공급 폐회로 제어 유닛이라고도 명명될 수 있는) 전압 제어기(200)의 입력부도 형성하는 에너지 공급 유닛(200)의 입력부는 공급 회로(210)를 통해 에너지 저장기(ER) 및 에너지 공급 회로망(115)과 연결되며, 이 경우 정류 소자(215)가 전기 에너지를 에너지 공급 회로망(115)으로부터 Up 컨버터 회로(220)로 안내하고, 상기 Up 컨버터 회로는 다시 전압 제어기(110)의 입력부(110)와 연결된다. 또한, 추가로 마이크로컨트롤러(μC)에 의해 제어되는, 제어 가능한 전류 흐름을 갖는 충전 회로(225)는 (충전 모드에서) Up 컨버터(220)를 에너지 저장기(225)와 연결한다. 또한, 다이오드[(에너지 저장기(ER) 측 애노드)]는 에너지 자가 공급 상황에서 전류를 출력하기 위해 입력부(110)와 전기적으로 연결된다. 전압 제어기(100)의 출력부이기도 한 에너지 공급 유닛(200)의 출력부는 다시 부하(들)(140)와 연결된다.

도 1a에 도시된 바와 같은 전압 제어기(100)와 달리, 본 실시예에서는 모니터링 신호(150)(RESET)가 드라이버(235)를 갖춘 모니터링 유닛(230)으로부터 공급된다. 모니터링 유닛(230)은 입력 전압(Uin) 및 출력 전압(Uout)을 모니터링하고, 이로부터 모니터링 신호(RESET)의 검출을 위해 이용되는 상이한 중간 신호들을 검출한다. 예를 들어, 입력 전압(Uin)이 저항(R1 및 R2)을 갖는 전압 분배기에 인가되는 제1 중간 신호(CUin_min)가 검출되며, 이 경우 저항 R1과 R2 사이의 탭핑 지점은 제1 비교기(CMP1)의 비반전 입력부와 전기 전도성으로 접속된다. 제1 비교기(CMP1)의 비반전 입력부는, 분배기 비율[

]과 함께 예를 들어 이하에서 더 상세하게 기술되는 리셋 임계값[

]에 상응하는 제1 기준 전압(VREF_TEST1)에 연결된다. 그 다음에는 제1 비교기(CMP1)의 출력부에서 제1 중간 신호(CUin_min)가 탭핑되며, 입력 전압(Uin)이 리셋 임계값보다 큰 경우 상기 제1 중간 신호는 높은 신호 레벨(다시 말해, 논리 "1")을 갖는다.

출력 전압(Uout)은, 직렬 접속된 4개의 저항(R3, R4, R5 및 R6)을 갖는 전압 분배기를 통해 인가된다. 저항 R3과 R4 사이에 있는 탭핑 지점은 제2 비교기(CMP2)의 비반전 입력부와 전기 전도성으로 접속된다. 제2 비교기(CMP2)의 비반전 입력부는 제2 기준 전압(VREF_TEST2)에 연결되며, 이 경우 제2 비교기(CMP2)의 출력부에서는 제2 중간 신호(CUout_ru)가 탭핑될 수 있다. 그 다음에는 제2 비교기(CMP2)의 출력부에서 제2 중간 신호(CUout_ru)가 탭핑되며, 제어기의 출력 전압(Uout)이 계속 허용되는 하한값(Uout_ru)보다 큰 경우 상기 제2 중간 신호는 높은 신호 레벨(다시 말해, 논리 "1")을 갖는다.

저항(R5와 R6) 사이에 있는 탭핑 지점은 제3 비교기(CMP3)의 비반전 입력부와 전기 전도성으로 접속된다. 제3 비교기(CMP3)의 비반전 입력부는 제3 기준 전압(VREF_TEST3)에 연결되며, 이 경우 제3 비교기(CMP3)의 출력부에서는 제3 중간 신호(CUout_ro)가 탭핑될 수 있다.

그 다음에는 제3 비교기(CMP2)의 출력부에서 제2 중간 신호(CUout_ro)가 탭핑되며, 제어기의 출력 전압(Uout)이 계속 허용되는 상한값(Uout_ro)보다 작은 경우 상기 제2 중간 신호는 높은 신호 레벨(다시 말해, 논리 "1")을 갖는다.

제1, 제2 및 제3 기준 전압(VREF_TEST1,VREF_TEST2 및VREF_TEST3)은 동일한 값을 취할 수도 있다.

저항 R4와 R5 사이의 탭핑 지점에서는, 제4 중간 신호(VREG_set)가 탭핑될 수 있다.

이때, 제1 중간 신호(CUin_min), 제2 중간 신호(CUout_ru) 및 제3 중간 신호(CUout_ro)는 공급 전압(VDD) 및 클럭 신호(CLK)와 더불어, 이하에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 드라이버(235)에 의해 증폭된 모니터링 신호(RESET)를 제공할 수 있도록, 예를 들어 하나 또는 복수의 논리 소자, 계수기, 플립플롭 등을 구비한 디지털 회로(240)에 제공된다.

모니터링 유닛(230)의 기능 방식을 추가로 설명하기 위해서는, 다음과 같은 신호들에 대한 논의가 더 상세하게 이루어져야 한다:

본 실시예에서, VREF_TEST(들)(즉, VREF_TEST1, VREF_TEST2 및 VREF_TEST3) 하에, 하나 또는 복수의 기준 전압 레벨이 전압 모니터링을 위해 수집된다. 이들은, Uin에 기반한 독립형 전압 제어기들 또는 적합한 시스템 전압에 기반한 집적 시스템 모듈에서, 밴드 갭(bandgap)을 이용한 예비 안정화를 통해 발생하며, 이는 본 설명에서는 더 이상 상세히 논의되지 않는다.

본원에서 변수(CLK)로서는, (스위칭 제어기가 사용되는 경우) 필수 제어기 클럭을 발생시키기 위한, 그리고 제어기 출력 및 입력 조건들이 "양호" 상태로 전환될 때 소정의 RESET 지체 시간(lag time)을 발생시키거나 필터링 시간을 발생시키기 위한 클럭 신호가 언급된다.

'VDD'라는 표시는 논리 회로(240)에 에너지를 공급하기 위한 보조 전압을 나타낸다.

VREG_set 변수는 제어기 피드백 전압(Uout의 실제값)을 지칭한다.

VREF_REG 변수는 전압 제어를 위한 기준 전압을 지칭한다. 이 변수는 Uin에 기반한 독립형 전압 제어기들 또는 적합한 시스템 전압에 기반한 집적 시스템 모듈에서, 밴드 갭을 이용한 예비 안정화를 통해 발생하며, 이는 본 설명에서는 더 이상 상세히 논의되지 않는다.

특히 R1, R2, CMP1, Uin,VREF_test와 같은 소자들에 의해, 전압(Uin)을 모니터링하기 위한 회로가 소정의 임계치(Uin min)로 기술되어 있으며, 이때 Uin > Uin min인 경우에는 CUin min = "high"가 적용되고, Uin <= Uin min인 경우에는 CUin min = "low"가 적용된다.

도 2b에는, 도 2a의 회로도에 도시되어 있는 개별 신호들의 신호 파형 다이어그램이 재현되어 있다. 본 도면에는 특히 입력 전압(Uin)의 시간별 파형, 출력 전압(Uout)의 시간별 파형 및 모니터링 신호(RESET)의 시간별 파형이 도시되어 있다.

제1 시점(t1)에서는, [에너지 공급 회로망에 의한 정상 공급 상태(270)에서 출발하여] 예컨대 자가 공급이 개시된 경우에 완충 제어기의 에너지 공급이 감소하기 시작한다. 제2 시점(t2)에서는, 입력 전압(Uin)이, 출력 전압(Uout)이 더 이상 제어값[Uout_nom(공칭)]에 고정될 수 없는 각자의 [제어기 내부 저항(Ri) 및 제어기(100)에 인가되는 부하 레벨에 좌우되는] 임계치[Uin_mina(적용)]에 미달된다. 제3 시점(t3)부터는, 출력 전압(Uout)이 값(Uout_ru)에 미달되고, 이로써 모니터링 신호(RESET)가 필터링 시간(Tf) 후에 발생하는 임계치에도 미달된다(다시 말해, "로우" 상태로 모니터링 신호의 신호 교체가 이루어진다). 제4 시점(t4)에서는, 모니터링 신호(RESET)가 발생하고(다시 말해, 활성화 되어 "로우" 상태에 있고), 제어기의 전류 부하가 IL_on으로부터 IL_off로 감소되며, 이로써 제어기-드롭이 작은 경우에는 출력 전압(Uout)이 다시 공칭 제어기 전압(Uout_nom)으로 상승한다(적용 예에 따라 상승할 수 있다). 제5 시점(t5)에서는, Uout_ru보다 큰 제어기 전압이 복구됨으로써 RESET 지체 시간(Tr)이 트리거링되고, 강한 부하 감소로 인해 입력 전압(Uout)이 작게 감소하는 경우에는 RESET이 시점(t6)에 다시 릴리스된다. 시점(t6)에서는, 논리적인 모노플롭 시간(Tr)(다시 말해, RESET 지체 시간)이 흐르고, RESET이 다시 릴리스된다. 감소된 부하 전류는 제어기(제어기의 출력 커패시터로부터의 일치)를 위해 지연된 상태에서 공칭 전류로 상승하고, 이로써 드롭은 제어기를 통해 증가하며, RESET 조건들은 시점(t3)에서와 같이 설정된다. 이와 같은 과정들은

가 성립하지 않을 때까지 반복된다.

도 2c는, 입력 전압, 출력 전압 및 모니터링 신호의 신호 레벨 값들의 또 다른 흐름도를 본원에 소개된 에너지 공급 유닛의 또 다른 특성들로서 보여준다. 본 발명의 한 실시예에 따라, RESET 논리회로(240)에서는 도 2a의 회로도에 상응하게 다음과 같은 내용이 새로이 제공된다. 시점(t3)에 출력 전압(Uout)에서 부족 전압이 검출되면(다시 말해 = CUout_ru = 0 또는 "로우"), 또한 이 시점에서 새로 부가된 입력 전압(Uin)의 모니터링도 너무 낮은 입력 전압을 시그널링할 경우(다시 말해,

), 이 상태가 필터링 시간(Tf1 >= 0) 이후에 저장된다. 저장된 이 부족 전압 리셋 조건은, 입력 전압(Uin)이 값 Uin_min을 다시 초과하지 않을 때까지 유효하다. 입력 전압이 Uin_min을 초과할 정도로 증가하면, RESET 논리회로에 저장된 값은 모니터링 신호(RESET)를 형성하기 위해 리셋되거나 비활성화된다.

이제 RESET 조건[모니터링 신호(RESET)]은 다시 출력 전압(Uout)의 모니터링에 따라서만 좌우된다. 출력 전압(Uout)이 모니터링 대역 내에 놓이면

, 모노플롭이(디지털 요소, 계수기 등도) RESET 지체 시간 발생을 위해 트리거된다. 지체 시간이 경과 되면, RESET 신호는 "비활성"으로, 다시 말해 논리 "1"로 설정된다. 즉, RESET 신호가 제어기 출력부(130)에서의 부족 전압을 통해 에러를 검출하는 경우에만, 입력 전압(Uin)의 새로운 모니터링이 제 역할을 한다. 이 경우, 제어기(130)의 입력 전압(Uin)이 전부하(IL_max) 상태에서 정확한 출력 전압(Uout)을 발생시키기 위해 반드시 필요한 것보다 더 낮아지는 즉시, 부족 전압 리셋 신호(RESET)(다시 말해, 모니터링 신호)의 "활성" 상태가 저장된다. 모니터링 신호[RESET "활성"(= 너무 낮은 제어기 입력 전압 Uin < Uin_min 및 너무 낮은 제어기 출력 전압 Uout < Uout_ru)]를 형성하기 위해 RESET 논리회로 내에 저장된 상태는, 입력 전압(Uin)이 Uin_min보다 커지자 마자 바로 또는 필터링되어 취소된다. 그럼으로써, 지금까지 에너지가 공급되지 않던 제어기의 스타트 시 단점들이 전혀 나타나지 않는다.

도 3a는, 본 발명의 한 실시예에 따른 에너지 공급 유닛에 사용하기 위한 모니터링 유닛(230)의 한 실시예의 회로도를 보여준다. 도 3a의 회로도로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따라 제2 중간 신호(CUout_ru)가 인버터(310)에 의해 반전되고, 반전된 중간 신호(CUout_ru)는 이어서 D-플립플롭(315)의 D-입력부에 제공된다. 제1 중간 신호(CUin_min) 및 제2 중간 신호(CUout_ru)는 NOR 게이트(320)의 입력부로 각각 유도되며, 이 경우 NOR 게이트(320)의 출력 신호는 제1 지연 유닛(325) 내부로 안내되고, 제1 지연 유닛 내에서는 신호 레벨이 논리 0으로부터 논리 1로 변경될 때 신호(CP)가 기간(Tf1)만큼 지연된 상태로 송출되는 반면, 논리 1로부터 논리 0으로 신호가 바뀌면 신호(CP) 내에서 신호 교체의 지연이 전혀 이루어지지 않는다. 신호(CP)는 D-플립플롭(315)의 클럭 입력에 결합되고, D-플립플롭(315)을 클럭 제어하는 데 이용된다. 제1 중간 신호(CUin_min)는 또한 제2 인버터(330)에 제공되고, 제2 인버터는 반전된 제1 중간 신호(CUin_min)를 리셋 신호(

)로서 D-플립플롭(315)의 리셋 신호 입력부로 유도한다. 이때, 인버터(310), D-플립플롭(315), NOR-게이트(320), 제1 지연 유닛(325) 및 제2 인버터(330)는 논리 신호(SPCUout_ru)를 제공하는 논리 회로(332)를 형성한다. 상기 논리 신호(SPCUout_ru)는 반전 출력부(

)에서 탭핑될 수 있으며, 그 다음에 이 논리 신호는 제2 및 제3 중간 신호(CUout_ru 또는 CUout_ro)와 더불어 AND-게이트(335)의 입력부로 각각 유도된다. AND-게이트(335)의 출력부는 제2 AND-게이트(340)의 제2 입력부로 유도되며, 이 경우 제2 AND-게이트(340)의 제2 입력부로는, 클럭 신호(CLK)에 의해 클럭 제어된 제2 지연 요소(345)의 한 출력부의 신호 레벨이 유도된다. AND-게이트(335)의 출력부에서의 레벨이 논리값 0으로부터 논리값 1로 바뀌면, 상기 제2 지연 요소(345)가 AND-게이트(335)의 출력부에서의 신호를 기간(Tr)만큼 지연시키며, 이 경우 AND-게이트(335)의 출력부에서의 레벨이 논리값 1로부터 논리값 0으로 바뀌면, AND-게이트(335)의 출력부에서의 신호는 지연되지 않는다. 그 다음에, 제3 AND-게이트(350)의 출력부에서의 레벨이 논리값 1로부터 논리값 0으로 바뀌면, 또 다른 AND-게이트(340)의 출력부에서 탭핑될 수 있는 신호가 제3 지연 유닛(350)을 사용해서 기간(Tf2)만큼 지연되며, 이 경우 제3 AND-게이트(350)의 출력부에서의 레벨이 논리값 0으로부터 논리값 1로 바뀌면, 제3 AND-게이트(350)의 출력부에서의 신호는 지연되지 않는다. 이때, 제3 지연 유닛(350)으로부터 송출된 신호는, 드라이버(235)에 의해 증폭되어 상응하는 부하(140)로 송출되는 모니터링 신호(RESET)를 의미할 수 있다.

다음과 같은 관계들:

리셋 활성

리셋 비활성

을 고려할 때, 도 3b의 표에 도시된 관계들은 얻고자 하는 기능(355), D-플립플롭(315)의 입력부(360) 및 D-플립플롭(315)의 출력부(370)에 적용되는 것으로 재현되어 있다.

도 3c는, 소자들을 도 3a의 도시 예에 상응하게 설계 및 상호 접속할 때 결과적으로 나타나는 신호(Uin, CUin_min, CUout_ru, CP,

,

, D, CUout_ro 및 RESET)의 신호 레벨에 대한 흐름도를 보여준다.

도 4a는, 에너지 공급 유닛의 한 실시예에 사용하기 위한 모니터링 유닛(230)의 또 다른 한 실시예의 회로도를 보여준다. 도 3a에 도시된 모니터링 유닛(230)의 실시예의 회로도와 상이하게, 본 실시예에서는 논리 유닛(332)이 다르게 구성되어 있다. 특히, 본 실시예에서는 제1 인버터(310)에 의해 제1 중간 신호(CUin_min)가 반전되어 D-플립플롭(315)의 D-입력부에 제공된다. 또한, 제2 중간 신호(CUout_ru)는 또 다른 인버터(410)에 의해 반전되어 D-플립플롭(315)의 클럭 입력부에 클럭 신호로서 제공된다. 이때, SPCUnin_min으로서 명명되고 입력 전압을 모니터링하기 위한 상태 신호인, 논리 회로(332)로부터 출력되는 신호는 제2 및 제3 중간 신호와 함께 AND-게이트(335)의 각각 하나의 입력부로 유도된다.

다음과 같은 관계들:

리셋 활성

리셋 비활성

을 고려할 때, 도 4b의 표에 도시된 관계들은 RESET-상태를 위해 얻고자 하는 기능(455), D-플립플롭(315)의 입력부(460) 및 D-플립플롭(315)의 출력부(470)에 적용되는 것으로 재현되어 있다.

도 4c는, 소자들을 도 4a의 도시 예에 상응하게 설계 및 상호 접속할 때 결과적으로 나타나는 신호(Uin, CUin_min, CUout_ru, CP,

,

, D, CUout_ro 및 RESET)의 신호 레벨에 대한 흐름도를 보여준다.

도 5는, 부하에 에너지를 자가 공급하기 위해, 앞에서 소개된 실시예에 따른 에너지 공급 유닛을 작동하기 위한 방법(500)으로서의 본 발명의 한 실시예의 흐름도를 보여준다. 이 방법(500)은, 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 활성화 임계값보다 작은 경우에는, 모니터링 신호를 활성 상태로 설정하는 단계(510)를 포함한다. 또한, 이 방법(500)은, 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 입력 전압이 다시 리셋 임계값 위로 상승하면, 모니터링 신호를 비활성 상태로 전환하는 단계(520)를 포함한다.

요약해서 말하자면, 논리 회로(332) 내에 저장된 상태[(Uout <= Uout_ru) = SPCUout_ru](도 3a의 회로도에 상응하게 논리 회로(332)를 설계하는 경우에는 "0"에서 활성)는 외부 RESET 상태를 활성으로 제어한다(예컨대 논리 "0"으로 표시됨). 논리 회로(332)에 의해서 저장된 상태(SPCUout_ru)는 출력 전압(Uout)에 직접적으로 의존하지 않는다. 제어기 출력 전압(Uout)이 다시 한계(Uout_ru)를 초과하면, SPCUout_ru가 반드시 변경될 필요는 없다. 다시 말해, 제어기(100)의 입력 전압이 올바른 경우에도 RESET 활성(= "0")이 출력된다.

이는, 제어기(110)의 입력 전압(Uin)이 다시 한계(Uin_min)를 초과할 때까지 정적으로 유지된다. 이와 같은 상황이 발생하면, 저장된 상태는 비활성으로 설정된다(다시 말해, RESET에는 더 이상 아무런 영향도 미치지 않는다; 이로써 SPCUout_ru는 Uout와 무관하다). 이 시점에 출력 전압 Uout <= Uout_ru이면, 외부 RESET 출력은 활성("0")으로 정적으로 고정된다. 출력 전압(Uout)이 한계(Uout_ru)를 초과하거나 이전에 이미 이 한계를 초과한 경우, RESET 출력(150)은 단지 RESET 지체 시간(Tr) 동안만 활성(다시 말해, "0")으로 고정된다. RESET이 비활성 상태(다시 말해, "하이") 및 SPCUout_ru(비활성, 다시 말해 도 3a의 도시 예에 따른 접속 상태에서는 "1")에 있으면, 제어기(100)의 입력 전압(Uin)의 모니터링은 제 역할을 하지 못한다. 이와 같은 상황이 갖는 장점은, 에너지 자가 공급 시 감소하는 제어기 입력 전압(Uin)이 사전 정의된 한계에 의존하지 않고, 오히려 RESET이, 출력부(130)와 관련된 한계를 초과하도록 유도하는 제어기(100)를 통해 드롭을 야기하는 개별적인 제어기 및 부하 파라미터를 토대로 설정된다는 것이다.

그럼으로써, 에너지 저장기(ER)는 개별적으로 Uin 최하한까지 이용된다. 시스템의 스타트 시에는, 변동이 전혀 나타나지 않거나, 반대로 리셋 지체 시간이 잠시 중단될 수 있는데, 그 이유는 이 리셋 지체 시간이 반복적인 RESET 과정들을 억제하는 데 있어서 더 이상 중요치 않기 때문이다. 제어기(100)의 입력 전압(Uin)은 ER 전압과 무관하게, 상향 변환기(도 2a에 따른 Up 컨버터)에 의해 신속하게(< 2 ms) 20 ... 35V의 전압으로 제어된다. 이 경우, 스타트 시 RESET 릴리스(출력 전압이 존재하지 않아 RESET은 이미 "로우 활성"임)를 위해 필요한, 최악의 경우에 제어기(100)의 입력 전압(Uin)을 초과하는 상태가 전부하[(ILmax)Uin_min]에서 정확한 출력 전압을 송출하기 위해 더 오랜 대기 시간을 유발시키지 않는 장점이 제공된다. 또한, 이와 같은 해결책은 N-채널 MOSFET 또는 NPN-트랜지스터를 구비한 전압 제어기에도 적합하다.

전술한, 그리고 도면들에 도시된 실시예들은 단지 예시로 선택된 것이다. 상이한 실시예들이 완전하게, 또는 개별 특징들과 관련하여 서로 조합될 수 있다. 하나의 실시예가 또 다른 실시예의 특징들에 의해 보충될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법 단계들은 반복해서 실행될 수도 있고, 기술한 순서와 다른 순서로 실행될 수도 있다.

일 실시예가 제1 특징과 제2 특징 사이에 "및/또는"이라는 접속사를 포함한다면, 이는 상기 실시예가 어느 실시 형태에 따라서는 제1 특징뿐만 아니라 제2 특징도 포함하고, 또 다른 실시 형태에 따라서는 제1 특징만 또는 제2 특징만 포함한다는 의미로 해석되어야 한다.

Claims (19)

1. 부하(140)에 에너지를 자가 공급하기 위한 에너지 공급 유닛(200)으로서, 상기 에너지 공급 유닛(200)은 하기의 특징들, 즉:
   - 부하(140)가 에너지 공급 회로망(115)으로부터 디커플링되는 경우에, 전기 에너지를 부하(140)에 공급하도록 설계된 에너지 저장기(ER),
   - 에너지 저장기(ER)와 커플링되어 전기 에너지를 수용하기 위한 입력부(110) 및 전기 에너지를 부하(140)로 송출하기 위한 출력부(130)를 갖는 에너지 공급 제어 유닛(100); 및
   - 모니터링 신호(150, RESET)를 송출하기 위한 모니터링 유닛(230)으로서, 상기 모니터링 유닛(230)은, 출력부(130)와 기준 전위(120) 사이에 인가되는 출력 전압(Uout)이 사전 정의된 제1 활성화 임계값(Uout_ru)보다 작거나, 사전 정의된 제2 활성화 임계값(Uout_ro)보다 큰 경우에 모니터링 신호(150, RESET)를 활성 상태("0")로 설정하도록 설계되고, 입력부(110)와 기준 전위(120) 사이에 인가되는 입력 전압(Uin)이 다시 리셋 임계값(Uin_min) 이상으로 상승하면 모니터링 신호(150, RESET)를 비활성 상태("1")로 설정하도록 설계되는, 모니터링 유닛(230)을 포함하는, 에너지 공급 유닛(200).
2. 제1항에 있어서, 모니터링 유닛(230)은, 입력 전압(Uin)이 한 번 또는 특정 시간 프레임(Tf1) 동안 제3 활성화 임계값(Uin_min)보다 작거나, 출력 전압(Uout)이 제1 활성화 임계값(Uout_ru)보다 작은 경우, 제어기 출력 전압 모니터링과 무관하게 모니터링 신호(150, RESET)를 활성 상태("0")에 유지시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모니터링 유닛(230)은, 입력 전압(Uin)이 제3 활성화 임계값(Uin_min)보다 작은 경우, 모니터링 신호(150, RESET)를 활성 상태("0")로 전환하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모니터링 유닛(230)은, 입력 전압(Uin)이 사전 정의된 리셋 임계값보다 크거나 같은 경우, 모니터링 신호(150, RESET)를 비활성 상태("1")로 전환하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모니터링 신호(150, RESET)를 발생시키기 위해, 모니터링 유닛(230)이 하나 이상의 디지털 회로(240)를 구비한 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모니터링 유닛(230)은, 필터 및 모니터링 신호(RESET)중 하나 또는 둘 모두가 활성 상태에 유지되는 하나 이상의 지체 시간을 결정하기 위해, 연속 디지털 클럭 신호로 클럭 제어되도록 설계된 하나 이상의 디지털 회로(240)를 구비한 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모니터링 유닛(230)은 모니터링 신호(150, RESET)를 발생시키기 위해 하나 또는 복수의 리셋 가능한 플립플롭 소자(315)를 구비한 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모니터링 유닛(230)은, 입력 전압(Uin)에 따라 리셋될 수 있는 하나 이상의 리셋 가능한 플립플롭 소자(315)를 구비한 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모니터링 유닛(230)은, 출력 전압(Uout) 및 입력 전압(Uin) 중 하나 또는 둘 모두에 따라 클럭 제어될 수 있는 하나 이상의 리셋 가능한 플립플롭 소자(315)를 구비한 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모니터링 유닛(230)은, 모니터링 신호(150, RESET)가 제1 상태("1")로부터 제2 상태("0")로 바뀌면 제2 상태("0")에서 모니터링 신호(150, RESET)의 송출을 사전 정의된 기간(Tf2)만큼 지연시키도록, 그리고 모니터링 신호(150, RESET)가 제2 상태("0")로부터 제1 상태("1")로 바뀌면 제1 상태("1")에서 모니터링 신호(150, RESET)의 송출을 지연시키지 않도록 설계된 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
11. 제1항 또는 제2항에 따른 에너지 공급 유닛(200)과 부하로서 커플링된 탑승자 보호 장치 또는 도로 이용자 보호 장치를 구비한 차량용 인명 안전 유닛.
12. 부하(140)에 에너지를 자가 공급하기 위한 제1항 또는 제2항에 따른 에너지 공급 유닛(200)을 작동하기 위한 방법(500)으로서, 상기 방법(500)이 다음과 같은 단계들, 즉:
    - 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제1 활성화 임계값보다 작은 경우 모니터링 신호(150)를 활성 상태로 설정하거나; 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제2 활성화 임계값보다 큰 경우 모니터링 신호(150)를 활성 상태로 설정하는 단계(510);
    - 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제1 활성화 임계값보다 작고, 에너지 공급 유닛(200)의 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 입력 전압이 사전 정의된 제3 활성화 임계값보다 작은 경우 모니터링 신호(150)가 활성 상태로 설정되도록, 모니터링 상태를 설정하는 단계(520); 및
    - 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제1 활성화 임계값보다 크고 제2 활성화 임계값보다 작으며, 에너지 공급 유닛(200)의 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 입력 전압이 사전 정의된 제4 활성화 임계값보다 크거나 모니터링 신호(150)의 지체 시간(tr)이 경과한 경우 모니터링 신호(150)가 비활성 상태로 설정되도록, 모니터링 상태를 리셋하는 단계(530)를 포함하는, 에너지 공급 유닛 작동 방법(500).
13. 부하에 에너지를 자가 공급하기 위한, 제1항 또는 제2항에 따른 에너지 공급 유닛(200)을 작동하기 위한 방법(500)으로서, 상기 방법(500)은,
    - 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 활성화 임계값보다 작은 경우 모니터링 신호를 활성 상태로 설정하는 단계(510)와,
    - 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 입력 전압이 다시 리셋 임계값 위로 상승하면 모니터링 신호를 비활성 상태로 전환하는 단계(520)를 포함하는, 에너지 공급 유닛 작동 방법(500).
14. 컴퓨터 프로그램이 제1항 또는 제2항에 따른 에너지 공급 유닛(200) 상에서 실행될 경우, 부하(140)에 에너지를 자가 공급하기 위해 상기 에너지 공급 유닛(200)을 작동하는 방법(500)을 수행하기 위한 프로그램 코드를 가진 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 기계 판독 가능 매체로서, 상기 방법(500)이 다음과 같은 단계들, 즉:
    - 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제1 활성화 임계값보다 작은 경우 모니터링 신호(150)를 활성 상태로 설정하거나; 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제2 활성화 임계값보다 큰 경우 모니터링 신호(150)를 활성 상태로 설정하는 단계(510);
    - 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제1 활성화 임계값보다 작고, 에너지 공급 유닛(200)의 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 입력 전압이 사전 정의된 제3 활성화 임계값보다 작은 경우 모니터링 신호(150)가 활성 상태로 설정되도록, 모니터링 상태를 설정하는 단계(520); 및
    - 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제1 활성화 임계값보다 크고 제2 활성화 임계값보다 작으며, 에너지 공급 유닛(200)의 입력부와 기준 전위 사이에 인가되는 입력 전압이 사전 정의된 제4 활성화 임계값보다 크거나 모니터링 신호(150)의 지체 시간(tr)이 경과한 경우 모니터링 신호(150)가 비활성 상태로 설정되도록, 모니터링 상태를 리셋하는 단계(530)를 포함하는, 기계 판독 가능 매체.
15. 제2항에 있어서, 제3 활성화 임계값(Uin_min)은 리셋 임계값(Uin_min)과 같은 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
16. 제3항에 있어서, 모니터링 유닛(230)은, 에너지 공급 제어 유닛(100)의 출력 전압(Uout)의 모니터링과 무관하게 입력 전압(Uin)이 제3 활성화 임계값보다 작은 경우에는, 모니터링 신호(150, RESET)를 활성 상태("0")로 전환하도록 설계되며, 상기 제3 활성화 임계값(Uin_min)은, 에너지 공급 제어 유닛(100)의 출력 전압(Uout)이 제3 활성화 임계값(Uin_min)과 일치하는 전압값에 도달할 때까지, 전부하(full load) 상태에서도 출력 전압의 제어된 전압 범위를 벗어나지 않도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
17. 제4항에 있어서, 상기 리셋 임계값은, 에너지 저장기의 유한 내부 저항이 존재하는 경우에도 에너지 공급 제어 유닛(100)의 전류 부하 감소의 결과로 출력 전압이 리셋됨으로써 에너지 공급 제어 유닛(100)의 입력 전압(Uin)이 폐회로 제어된 입력 전압 범위를 벗어나지 않도록 선택되며, 이때 상기 리셋 임계값은, 제3 활성화 임계치에 에너지 저장기(ER) 또는 에너지 공급 제어 유닛(100)의 입력부(110)로의 다이오드 접속부의 내부 저항(Ri)과 최대 전류(ILonmax)의 곱만큼 가산됨으로써 결정될 수 있는 값과 일치하는 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛(200).
18. 제12항에 있어서, 상기 방법(500)은 다음과 같은 단계들, 즉:
    - 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제1 활성화 임계값보다 작고, 필터링 시간(tf2)이 초과된 경우, 모니터링 신호(150)를 활성 상태로 설정하거나; 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제2 활성화 임계값보다 크고, 필터링 시간(tf2)이 초과된 경우, 모니터링 신호(150)를 활성 상태로 설정하는 단계(510)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 유닛 작동 방법(500).
19. 제14항에 있어서, 상기 방법(500)은 다음과 같은 단계들, 즉:
    - 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제1 활성화 임계값보다 작고, 필터링 시간(tf2)이 초과된 경우, 모니터링 신호(150)를 활성 상태로 설정하거나; 출력부와 기준 전위 사이에 인가되는 출력 전압이 사전 정의된 제2 활성화 임계값보다 크고, 필터링 시간(tf2)이 초과된 경우, 모니터링 신호(150)를 활성 상태로 설정하는 단계(510)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계 판독 가능 매체.

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