KR102264904B1 - 전자 부품 구동 장치 - Google Patents

전자 부품 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구동 회로 장애 또는 저전압에서 전자부품을 정상적으로 구동할 수 있는 전자 부품 구동 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품 구동 장치는, 입력 전압을 증폭하여 구동 신호로서 전자 부품으로 인가하는 제1구동부; 비정상적인 상황에서 선택적으로 동작하여, 입력 전압을 증폭하여 구동 신호로서 상기 전자 부품으로 인가하는 제2구동부; 제1구동부의 출력 전압이 상기 전자 부품으로 전달되는 경로를 형성하거나, 제1구동부의 출력 전압이 상기 제2구동부로 전달되는 경로를 형성하는 제1경로 형성 스위치; 상기 전자 부품의 출력 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 경로를 형성하거나, 배터리의 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 경로를 형성하는 제2경로 형성 스위치; 및 입력 및 출력 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 각 구동부와 각 경로 형성 스위치의 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 포함한다.

Description

전자 부품 구동 장치{APPARATUS FOR DRIVING ELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 전자 부품을 구동하기 위한 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동 회로 장애 또는 저전압에서 전자부품을 정상적으로 구동할 수 있는 전자 부품 구동 장치에 관한 것이다.
최근 자동차에 여러 전기 전자 부품이 장착되어 부품의 신뢰성을 높이고 사용자에게 여러 편의를 제공하는 등의 긍정적인 요소가 많아, 자동차에서 전자 부품의 비중은 갈수록 커지고 있다.
전자 부품 중의 하나인 전자 릴레이 또는 전자 스위치를 사용하면, 고신뢰성, 빠른 응답, 소형화, 기계적 무진동 등의 우수한 특성이 있으며, 이에 따라 전자 릴레이 및 전자 스위치가 자동차의 전장 부품에 많이 사용되고 있는 추세이다.
전자 릴레이 또는 전자 스위치는, 직류(DC) 신호나 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 형태의 제어 신호를 입력받아 모터 등과 같은 부하에 대하여 직류(DC) 신호나 PWM 신호 형태의 스위칭 제어를 출력한다. 또한, 상기 전자 릴레이 또는 전자 스위치는 보호 기능을 내장하고 있기도 한다.
도 1은 종래의 전자 릴레이를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기존의 전자 릴레이(100)에는 전자 부품인 FET(20)와 상기 FET(20)를 구동하기 위한 구동 회로(10)가 구비된다.
상기 구동 회로(10)는 MCU와 같은 제어 모듈의 제어 신호에 근거하여, 전자 스위치(20)를 턴온시키는 전압을 FET(20)로 인가시켜, FET(20)를 턴온시킨다. 상기 구동 회로(10)는 배터리로부터 입력받은 전압을 이용하여 FET(20)를 턴온시키는 전압을 발생시킨다.
그런데 종래의 전자 릴레이(100)는 또는 스위치는 상온의 배터리 최소전압을 기준으로 동작하도록 설계되는 것이 일반적이다. 즉, 종래의 전자 릴레이(100)는 상온에서의 배터리 최소 전압을 임계치로 설정하고, 상기 최소 전압 이상의 전압을 구동회로(10)에서 발생시키고, FET(20)도 상기 최소 전압 이상의 전압이 게이트 단자에서 수신되어야만 턴온 상태로 변경된다.
하지만, 배터리가 기후 등의 영향으로 저온 상태에 있는 경우, 배터리 전압이 상온에서의 최소 전압보다 떨어지게 되어, 전자 릴레이(100) 또는 스위치가 동작하지 않은 문제점이 있다. 즉, 배터리 전압이 상온에서의 최소 전압보다 떨어지게 되면, 구동 회로(10)는 FET(20)를 턴온시키기에는 충분하지 않은 저전압(즉, 최소 전압 미만의 전압)이 FET(20)로 인가하게 되고, 그 결과 FET(20)는 턴오프 상태가 계속되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 전자 릴레이(100)에서는, 구동 회로(10)가 문제점이 발생한 경우, FET(20)의 턴온시키지 못해, 배터리의 전원이 부하로 전달되지 않은 문제점도 발생한다.
한국공개특허 10-2002-0024803
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구동 회로 장애, 저전압 등의 상황에 대비하여 릴레이, 스위치 등과 같은 전자 부품을 정상적으로 구동하는 전자 부품 구동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른, 전자 부품 구동 장치는, 입력 전압을 증폭하여 구동 신호로서 전자 부품으로 인가하는 제1구동부; 비정상적인 상황에서 선택적으로 동작하여, 입력 전압을 증폭하여 구동 신호로서 상기 전자 부품으로 인가하는 제2구동부; 제1구동부의 출력 전압이 상기 전자 부품으로 전달되는 경로를 형성하거나, 제1구동부의 출력 전압이 상기 제2구동부로 전달되는 경로를 형성하는 제1경로 형성 스위치; 상기 전자 부품의 출력 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 경로를 형성하거나, 배터리의 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 경로를 형성하는 제2경로 형성 스위치; 및 입력 및 출력 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 각 구동부와 각 경로 형성 스위치의 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스위칭 제어부는, 입력 전압이 사전에 설정된 임계값 미만의 저전압 상태가 되면, 상기 제1경로 형성 스위치를 제어하여 상기 제1구동부의 출력 전압이 상기 제2구동부로 전달되는 전기적 경로를 형성하고, 상기 제2경로 형성 스위치를 제어하여 상기 배터리의 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 전기적 경로를 형성한다.
상기 저전압 상태에서, 상기 제1구동부는, 상기 제2경로 형성 스위치를 통해 형성된 전기적 경로를 통해 피드백되는 전압 및 상기 배터리의 입력 전압을 증폭하고, 이 증폭된 전압을 상기 제1경로 형성 스위치에서 형성된 전기적 경로를 통해 상기 제2구동부로 전달한다. 또한, 상기 제2구동부는 상기 제1구동부로부터 전달받은 증폭된 전압을 다시 증폭한 후에, 상기 다시 증폭된 전압을 구동 신호로서 상기 전자 부품으로 인가한다.
한편, 상기 스위칭 제어부는, 입력 전압 및 출력 전압이 정상적인 상태에서, 상기 제1구동부를 활성화시키고 제2구동부를 비활성화시키며, 상기 제1경로 형성 스위치를 제어하여 제1구동부의 출력 전압이 상기 전자 부품으로 전달되는 경로를 형성하고, 상기 제2경로 형성 스위치를 제어하여 상기 전자 부품의 출력 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 전기적 경로를 형성한다.
상기 스위칭 제어부는, 상기 출력 전압이 비정상적인 것으로 판별되면, 상기 제1구동부를 비활성화시키고 제2구동부를 활성화시킨다.
본 발명에 따른 전자 부품 구동 장치는, 배터리가 저전압 상태에 있더라도, 제1구동부를 1차적으로 증폭한 전압을 제2구동부에서 추가 증폭한 후에 이렇게 추가 증폭된 전압을 구동 신호로서 전자 부품에 인가함으로써, 저전압 상태에서 전자 부품을 정상적으로 동작시키는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 부품 구동 장치는, 제1구동부에 장애가 발생한 경우 제2구동부를 이용하여 구동 신호를 발생시킴으로써, 전자 부품의 동작에 있어서의 신뢰성을 향상시키는 이점도 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 전자 릴레이를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 부품 구동 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 부품 구동 장치의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 구동 장치의 스위칭 제어부에서 배터리 상태에 근거하여 각 스위치를 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1구동부가 단독으로 동작하는 경우의 스위치 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 저전압 상태에서의 구동 장치의 스위치 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1구동부의 장애에 따라 제2구동부가 동작하는 경우의 스위치 상태를 나타내는 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 부품 구동 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 부품 구동 장치의 회로도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 따른 전자 부품 구동 장치는 스위칭 제어부(210)는, 제1구동부(220), 제2구동부(220) 및 스위칭 신호에 따라 전기적 연결통로를 변경하는 복수의 경로 설정 스위치(SW5, SW6)를 포함한다.
스위칭 제어부(210), 제1구동부(220), 제2구동부(220) 각각은 배터리(250)로부터 전원을 공급받는다.
상기 제1구동부(220)는 배터리(250)로부터 공급받은 전압을 증폭하여 증폭된 전압을 구동 신호로서 전자 부품(240)으로 인가한다. 이하의 실시예에서, 전자 부품(240)이 반도체 스위치인 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 전자 릴레이 등과 같이 구동신호에 의해 동작하는 전자 부품에 적용될 수 있음을 분명히 해 둔다.
상기 제1구동부(220)는 배터리(250)가 저전압을 발생시키면, 배터리(250)의 전압을 증폭하여, 증폭된 전압을 제2구동부(220)로 전달한다.
상기 제2구동부(220)는 제1구동부(220)에서 장애가 발생하거나 배터리(250)의 저전압 상태가 되면 동작한다. 즉, 제2구동부(220)는 제1구동부(220)에서 장애가 발생한 경우, 제1구동부(220) 대신하여 동작하여, 배터리(250)로부터 공급받은 전압을 증폭한 후, 증폭된 전압을 구동 신호로서 메인 스위치(240)로 인가한다. 또한, 제2구동부(220)는 배터리(250)가 저전압을 발생시키면, 제1구동부(220)에서 증폭된 전압을 입력 전압으로서 수신하고, 이 수신한 입력전압을 증폭하여 구동 신호로서 메인 스위치(240)로 인가한다.
구동부들(220, 230)은 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4), 복수의 충방전 모듈(221, 222, 231, 232) 및 피드백 모듈(223, 233)을 각각 포함한다.
제1스위치(SW1), 제3스위치(SW3) 각각은 전원 공급 스위치로서, 스위칭 제어 신호에 따라 배터리(250)에서 제공되는 전압을 제공하거나 차단한다.
제2스위치, 제4스위치(SW2, SW4)는 방전 기능을 수행하는 스위치로서, 스위칭 제어 신호에 근거하여 메인 스위치(240)의 게이트로 입력되는 구동 신호를 선택적으로 방전시킨다. 제2스위치(SW2)와 제4스위치(SW4)는 입력되는 신호가 하이(high)일 때 온(ON;단락)이 되는 스위치로서, 스위칭 제어부(100)로부터 PWM 형태의 스위칭 제어 신호를 입력받아 온/오프(단락/개방) 스위칭 구동한다.
제2스위치(SW2)와 제4스위치(SW4) 일단은 메인 스위치(240)의 게이트에 연결되며, 제2스위치(SW2)와 제4스위치(SW4)의 타단은 접지(GND)에 연결된다. 제1구동부(220)의 제2스위치(SW2)가 턴온되면, 메인 스위치(240)의 게이트에 입력되는 PWM 형태의 구동 신호가 접지로 흘러가서, 제1구동부(220)는 방전 회로의 역할을 하게 된다. 마찬가지로, 제2구동부(220)의 제4스위치(SW4)가 턴온되면, 메인 스위치(240)의 게이트에 입력되는 PWM 형태의 구동 신호가 접지로 흘러가서, 제2구동부(220)는 방전 회로의 역할을 하게 된다.
상기 제1스위치(SW1)는 제2스위치(SW2)와 상보적으로 동작하고, 제3스위치(SW3)는 제4스위치(SW4)와 상보적으로 동작한다. 즉, 제1스위치(SW1)가 턴온 상태이면 제2스위치(SW2)는 턴오프 상태가 된다. 또한, 제3스위치(SW3)가 턴온 상태이면 제4스위치(SW4)는 턴오프 상태가 된다.
제1구동부(220)에 포함된 제1충방전 모듈(221)은 직렬 연결된 제1저항(R1) 및 제1커패시터(C1)로 이루어진 적분 회로로서, 메인 스위치(240)를 동작시키기 위한 구동 신호를 생성하는 적분 회로이다.
상기 제1충방전 모듈(221)은 제1피드백 모듈(223)의 스위칭에 의해서, 제1커패티터(C1)의 충방전, 즉 충전 또는 방전이 이루어진다. 상기 제1충방전 모듈(221)에서 방전이 이루어지는 경우에 전압이 제2충방전 모듈(222)로 전달된다. 상기 제1커패시터(C1)는 일단이 배터리(250) 측과 연결되는데, 본 실시예에서 제1커패시터(C1)는 제1다이오드(D1)에 연결되며 타단이 제1저항(R1)과 연결된다. 제1저항(R1)은 일단이 제1커패시터(C1)와 연결되며 타단이 제1피드백 모듈(223)에 연결된다.
마찬가지로, 제2구동부(220)에 포함된 제3충방전 모듈(231)은 직렬 연결된 제3저항(R3) 및 제3커패시터(C3)로 이루어진 적분 회로이다, 상기 제3충방전 모듈(231)은 제2피드백 모듈(233)의 스위칭에 의해서, 제3커패티터(C3)의 충전 또는 방전이 이루어지며, 제3충방전 모듈(231)의 전압이 제4충방전 모듈(232)로 전달된다. 상기 제3커패시터(C3)는 일단이 배터리(250) 측과 연결되는데, 본 실시예에서 제3커패시터(C3)는 제3다이오드(D3)에 연결되며 타단이 제3저항(R3)과 연결된다. 제3저항(R3)은 일단이 제3커패시터(C3)와 연결되며 타단이 제2피드백 모듈(233)에 연결된다.
제1구동부(220)에 포함된 제2충방전 모듈(222)은 병렬 연결된 제2저항(R2) 및 제2커패시터(C2)의 적분 회로로 구성되어, 입력된 전압을 증폭하여 출력한다. 즉, 제2충방전 모듈(222)은 배터리(250)의 전압과 제1충방전 모듈(221)로부터 전달받은 전압을 증폭하고, 증폭된 전압을 구동 신호로서 메인 스위치(240)로 인가한다. 상기 제2충방전 모듈(222)은 일단이 제1다이오드(D1)와 제1충방전 모듈(221) 간의 노드에 연결되고, 타단이 메인 스위치(240)의 게이트 측과 경로를 형성하는 제1경로 설정 스위치(SW5)와 연결된다. 즉, 제2충방전 모듈(222)은 메인 스위치(240)를 동작시키는데 필요한 구동 신호를 생성하기 위한 적분 회로로서, 제2저항(R2)과 제2커패시터(C2)를 병렬로 구비한다. 제2저항(R2)은 일단이 제1다이오드(D1)와 제1충방전 모듈(221) 간의 노드에 연결되며, 타단이 메인 스위치(240)의 게이트와 경로를 형성하는 제1경로 설정 스위치(SW5)와 연결된다. 제2커패시터(C2)는 일단이 제2저항(R2)과 메인 스위치(240)의 게이트 측에 연결되며 타단이 접지(GND)에 연결된다.
유사하게, 제2구동부(220)에 포함된 제4충방전 모듈(232)은 병렬 연결된 제4저항(R4) 및 제4커패시터(C4)의 적분 회로로 구성되어, 제3스위치(SW3)를 통해 입력된 전압과 제3충방전 모듈(231)로부터 전달받은 전압을 증폭하고, 증폭된 전압을 구동 신호로서 메인 스위치(240)로 인가한다. 상기 제4충방전 모듈(232)은 일단이 제3다이오드(D3)와 제3충방전 모듈(231) 간의 노드에 연결되고, 타단이 메인 스위치(240)의 게이트에 연결된다. 즉, 제4충방전 모듈(232)은 메인 스위치(240)를 동작시키는데 필요한 구동 신호를 생성하기 위한 적분 회로로서, 제4저항(R4)과 제4커패시터(C4)를 병렬로 구비한다. 제4저항(R4)은 일단이 제3다이오드(D3)와 제3충방전 모듈(231) 간의 노드에 연결되며, 타단이 메인 스위치(240)의 게이트와 연결된다. 제4커패시터(C4)는 일단이 제4저항(R4)과 메인 스위치(240)의 게이트에 연결되며 타단이 접지(GND)에 연결된다.
제1구동부(220)에 있어서, 제1다이오드(D1)는 제1충방전 모듈(221) 및 제2충방전 모듈(222) 사이의 노드와 배터리(250) 사이에 배치되며, 제1다이오드(D1)의 애노드는 제1스위치(SW1)와 연결되고 제1다이오드(D1)의 캐소드는 제1충방전 모듈(221)과 제2충방전 모듈(222) 간의 노드에 연결된다.
제2구동부(220)에 있어서, 제3다이오드(D3)는 제3충방전 모듈(231) 및 제4충방전 모듈(232) 사이의 노드와 배터리(250) 사이에 배치되며, 제3다이오드(D3)의 애노드는 제3스위치(SW3)와 연결되고 제3다이오드(D3)의 캐소드는 제3충방전 모듈(231)과 제4충방전 모듈(232) 간의 노드에 연결된다.
배터리(250)의 전압과 제2저항(R2)간의 사이에 제2다이오드(D2)가 제1구동부(220)에 더 포함될 수 있다. 상기 제2다이오드(D2)는 배터리(250)와 제2저항(R2) 사이 그리고 제1충방전 모듈(221)과 제2충방전 모듈(222) 사이에 배치된다. 즉, 상기 제2다이오드(D2)의 애노드가 제1충방전 모듈(221) 및 제1다이오드(D1) 간의 노드에 연결되며, 제2다이오드(D2)의 캐소드는 제2충방전 모듈(222)의 제2저항(R2)에 연결된다.
또한, 배터리(250)의 전압과 제4저항(R4) 사이에 제4다이오드(D4)가 제2구동부(220)에 더 포함될 수 있다. 상기 제4다이오드(D4)는 배터리(250)와 제4저항(R4) 사이 그리고 제3충방전 모듈(231)과 제4충방전 모듈(232) 사이에 배치된다. 즉, 상기 제4다이오드(D4)의 애노드가 제3충방전 모듈(231) 및 제3다이오드(D3) 간의 노드에 연결되며, 제4다이오드(D4)의 캐소드는 제4충방전 모듈(232)의 제4저항(R4)에 연결된다.
제1구동부(220)에 포함된 제1피드백 모듈(223)은 메인 스위치(240)의 출력 전압을 피드백 받아, 피드백 받은 전압을 제1충방전 모듈(221)로 전달하는 기능을 수행한다. 상기 제1피드백 모듈(223)은 제1충방전 모듈(221)의 시정수(R-C 시정수)와 제2충방전 모듈(222)의 시정수(R-C 시정수)를 조절하여 메인 스위치(240)의 게이트로 전달되는 전압 출력을 제어할 수 있다.
제1피드백 모듈(223)은 직렬로 연결된 제1FET(Q1)와 제2FET(Q2)를 구비하고, 스위칭 제어부(210)로부터 스위칭 제어신호를 입력받는다. 제1FET(Q1)의 소스는 제2경로 설정 스위치(SW6)과 연결되고, 제1FET(Q1)의 드레인은 제1충방전 모듈(221)과 연결된다. 또한, 제2FET(Q2)의 게이트는 스위칭 제어부(210)로부터 스위칭 제어 신호를 입력받는다. 제2FET(Q2)의 드레인은 제1충방전 모듈(221)과 연결되고, 제2FET(Q2)의 소스는 접지(GND)에 연결된다.
유사하게, 제2구동부(220)에 포함된 제2피드백 모듈(233)은 메인 스위치(240)의 출력 전압을 피드백 받아, 피드백 받은 전압을 제3충방전 모듈(231)로 전달하는 기능을 수행한다. 상기 제2피드백 모듈(233)은 제3충방전 모듈(231)의 시정수(R-C 시정수)와 제4충방전 모듈(232)의 시정수(R-C 시정수)를 조절하여 메인 스위치(240)의 게이트로 전달되는 전압 출력을 제어할 수 있다.
제2피드백 모듈(233)은 직렬로 연결된 제3FET(Q3)와 제4FET(Q4)를 구비하고, 스위칭 제어부(210)로부터 스위칭 제어신호를 입력받는다. 제3FET(Q3)의 소스는 메인 스위치(240)의 소스와 연결되고, 제3FET(Q3)의 드레인은 제3충방전 모듈(231)과 연결된다. 또한, 제4FET(Q4)의 게이트는 스위칭 제어부(210)로부터 스위칭 제어 신호를 입력받는다. 제4FET(Q4)의 드레인은 제3충방전 모듈(231)과 연결되고, 제4FET(Q4)의 소스는 접지(GND)에 연결된다.
이러한 구조를 가지는 제1피드백 모듈(223)과 제2피드백 모듈(233)은 스위칭 제어 신호를 입력받아, 메인 스위치(240)의 출력 전압을 피드백 받아 충방전 모듈(221, 231)로 제공하거나 접지로 도통시켜 흘러보낸다.
제1경로 설정 스위치(SW5)는 스위칭 제어부(210)의 제어에 따라, 제1구동부(220)와 메인 스위치(240)를 연결하거나, 제1구동부(220)와 제2구동부(220)를 연결하는 기능을 수행한다. 즉, 제1경로 변경 스위치(SW5)는 정상적인 상태일 때, 제1구동부(220)의 출력 전압을 메인 스위치(240)로 전달하기 위한 경로를 형성하고, 배터리(250)가 저전압 상태인 경우 제1구동부(220)의 출력 전압을 제2구동부(220)로 전달하기 위한 경로를 형성한다.
제2경로 설정 스위치(SW6)는 스위칭 제어부(210)의 제어에 따라, 메인 스위치(240)의 출력 전압이 제1구동부(220)로 피드백되도록 전기적 경로를 형성하거나, 배터리(250)의 전압이 제1구동부(220)로 피드백되도록 전기적 경로를 형성한다. 즉, 제2경로 설정 스위치(SW6)는 정상적인 상태일 때 메인 스위치(240)의 출력 전압이 제1구동부(220)로 피드백되도록 전기적 경로를 형성하고, 배터리(250)가 저전압 상태인 경우 배터리(250)의 전압이 제1구동부(220)로 피드백되도록 전기적 경로를 형성한다.
상기 제1경로 설정 스위치(SW5)와 상기 제2경로 설정 스위치(SW6)로서, 3로 스위치가 채용될 수 있다.
한편, 제1경로 설정 스위치(SW5)와 제2구동부(220)의 제3스위치(SW3) 사이에 제5다이오드(D5)가 배치될 수 있으며, 또한 제2구동부(220)의 제3스위치(SW3)과 배터리(250)의 전압 사이에 제6다이오드(D6)가 추가적으로 배치될 수도 있다.
스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220)와 제2구동부(220) 각각에 포함된 스위치(SW1~SW4)의 턴온 또는 턴오프 상태를 제어하고, 또한 각 경로 설정 스위치(SW5, SW6)의 경로를 제어한다. 상기 스위칭 제어부(210)는 배터리(250)의 입출력 전압을 모니터링하여, 배터리(250)의 저전압 상태를 확인하고, 또한 제1구동부(220)의 동작 상태를 모니터링한다.
상기 스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220)가 비정상적인 상태인 것으로 확인되면, 제1구동부(220)에 포함된 제1스위치(SW1)를 턴오프시키고, 제2구동부(220)에 포함된 제3스위치(SW3)를 턴온시켜, 제2구동부(220)를 이용하여 메인 스위치(240)로 구성 신호를 인가한다. 이때, 스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220)와 메인 스위치(240)가 전기적으로 연결되도록 제1경로 설정 스위치(SW5)를 제어하고, 또한 메인 스위치(240)의 출력 전압이 제1구동부(220)로 피드백되도록 제2경로 설정 스위치(SW6)를 제어한다.
한편, 스위칭 제어부(210)는 배터리(250)가 저전압 상태인 것으로 확인되면, 제1구동부(220), 제2구동부(220) 각각에 포함된 전원 공급 스위치(SW1, SW3)를 턴온시키고, 제1구동부(220)의 출력 전압이 입력 전압으로서 제2구동부(220)에 전달되도록 제1경로 설정 스위치(SW5)를 제어하고, 배터리(250)의 전압이 제1구동부(220)로 피드백되도록 제2경로 설정 스위치(SW6)를 제어한다.
메인 스위치(240)는 구동 신호에 따라 동작하는 전자 부품으로서, 제1구동부(220) 또는 제2구동부(220)로부터 수신되는 전압 신호에 따라 턴온되어, 배터리(250)의 전원을 부하로 전달하는 기능을 수행한다. 상기 메인 스위치(240)는 FET(Field Effect Transistor)일 수 있으며, 이 경우 제1FET의 드레인(drain)이 배터리(250)에 연결되고, 게이트(gate)가 제1경로 설정 스위치(SW5)와 제2구동부(220)와 연결되고, 소스(source)가 부하와 연결된다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조한 설명을 통해서, 본 발명에 따른 전자 부품 구동 장치의 동작에 대해서 자세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 구동 장치의 스위칭 제어부에서 배터리 상태에 근거하여 각 스위치를 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220)를 활성화하고, 제2구동부(220)가 비활성화되는 스위칭 제어 신호를 발생시켜, 제1구동부(220)에서 증폭된 전압이 구동 신호로서 메인 스위치(240)의 게이트로 인가되게 한다(S401). 구체적으로, 스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220)의 제1스위치(SW1)를 턴온시키는 스위칭 제어신호를 발생시키고, 제1구동부(220)의 제2스위치(SW2)를 턴오프시키는 스위칭 제어신호를 발생시켜, 제1구동부(220)로 배터리(250)의 전압이 유입되게 하고, 상기 제1구동부(220)를 통해서 상기 배터리(250)의 전압이 증폭되어 구동 신호로서 메인 스위치(240)의 게이트로 인가되게 한다. 이때, 스위칭 제어부(210)는 제2구동부(220)의 비활성화시키기 위해, 제2구동부(220)의 제3스위치(SW3)의 턴오프시키는 스위칭 제어신호를 발생하고, 제4스위치(SW4)의 턴온시키는 스위칭 제어신호를 발생시킨다. 또한, 스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220)의 출력 전압이 메인 스위치(240)로 전달되기 위한 전기적 경로(SW5의 a-b 경로)를 형성하도록 제1경로 설정 스위치(SW5)를 제어한다. 게다가, 스위칭 제어부(210)는 메인 스위치(240)의 출력 전압이 제1구동부(220)로 피드백되는 전기적 경로(SW6의 e-f 경로)가 형성되도록 제2경로 설정 스위치(SW6)를 제어한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1구동부가 단독으로 동작하는 경우의 스위치 상태를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1구동부(220)가 단독으로 작동할 때의 정상적인 상황에서는, 제1스위치(SW1)가 턴온되고 제2스위치(SW2)는 턴오프 상태로 제어되어 제1구동부(220)가 배터리(250)의 전압을 충전하고 증폭하여, 증폭된 전압을 구동 신호로서 메인 스위치(240)의 게이트로 인가한다. 또한, 제1구동부(220)의 제1피드백 모듈(223)은 메인 스위치(240)의 출력 전압을 피드백 받아, 상기 메인 스위치(240)의 출력 전압을 제1충방전 모듈(221)로 전달하고, 제1충방전 모듈(221)은 출력 전압을 충전하여 제2충방전 모듈(222)로 전달한다. 그러면, 제2충방전 모듈(222)은 제1충방전 모듈(221)로부터 전달받은 전압과 배터리(250)의 전압이 증폭한 후, 증폭된 전압을 구동 신호로서 메인 스위치(240)의 게이트로 인가한다.
이렇게 제1구동부(220)가 단독으로 동작하면, 스위칭 제어부(210)는 장애 여부를 감지하기 위하여, 입력 전압과 출력 전압을 계속적으로 모니터링한다(S403).
그리고 스위칭 제어부(210)는 모니터링한 입력 전압을 토대로 배터리(250)에서 저전압이 발생하였는지 여부를 판별한다(S405). 이때, 스위칭 제어부(210)는 모티렁한 입력 전압이 사전에 설정된 제1임계값 미만이면, 배터리(250)에서 저전압이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
스위칭 제어부(210)는 배터리(250)에서 저전압 상태가 발생한 것으로 판별되면, 제1경로 설정 스위치(SW5)와 제2경로 설정 스위치(SW6)의 경로를 변경한다(S407). 즉, 스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220)의 출력 전압이 제2구동부(220)로 전달되는 경로(SW5의 a-c 경로)가 형성되도록 제1경로 설정 스위치(SW5)를 제어한다. 게다가, 스위칭 제어부(210)는 배터리(250)의 전압이 제1구동부(220)로 피드백되는 전기적 경로(SW6의 e-f 경로)가 형성되도록 제2경로 설정 스위치(SW6)를 제어한다.
그리고 스위칭 제어부(210)는 제2구동부(220)가 추가적으로 활성화되도록 스위칭 제어한다(S409). 즉, 스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220) 뿐만 아니라 제2구동부(220)도 활성화되도록, 제2구동부(220)의 제3스위치(SW3)를 턴온시키는 스위칭 제어신호를 발생시키고, 제2구동부(220)의 제4스위치(SW4)를 턴오프시키는 스위칭 제어신호를 발생시킨다.
이렇게 각각의 스위치가 제어되면, 제1구동부(220)는 메인 스위치(240)의 출력 전압 대신에 배터리 전압을 피드백 받게 되고, 이 피드백 받은 전압과 배터리(250)의 입력 전압을 증폭하여, 이렇게 증폭된 전압을 입력 전압으로서 제2구동부(220)로 전달한다. 그러면, 제2구동부(220)는 제1구동부(220)에서 1차 증폭된 전압을 입력 전압으로서 전달받아, 1차 전압과 자체적으로 피드백된 전압(즉, 제2피드백 모듈에서 피드백된 전압)을 다시 증폭하고, 상기 증폭한 전압을 구동 신호로서 메인 스위치(240)의 게이트로 인가한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 저전압 상태에서의 구동 장치의 스위치 상태를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 배터리 저전압 상태에서는, 제1경로 설정 스위치(SW5)는 스위칭 제어부(210)의 제어에 따라, 제1구동부(220)의 출력 전압을 제2구동부(220)로 전달하기 위한 경로(a-c 경로)를 형성한다. 또한, 제2경로 설정 스위치(SW6)는 스위칭 제어부(210)의 제어에 따라, 배터리(250)의 전압이 제1구동부(220)로 피드팩되도록 전기적 경로(e-g 경로)를 형성한다. 게다가, 제2구동부(220)는 메인 스위치(240)로 구동 신호를 인가하기 위하여, 제3스위치(SW3)이 턴온되고 제4스위치(SW4)는 턴온 상태로 제어된다.
이러한 스위치 구성에 따라, 제1구동부(220)는 제1경로 설정 스위치(SW5)를 통해 피드백받은 배터리 전압 및 제1스위치(SW1)를 통해 입력받은 배터리 전압을 1차적으로 증폭하고, 이렇게 1차적으로 증폭된 전압을 제2구동부(220)로 전달하게 된다. 그리고 제2구동부(220)는 제1구동부(220)에서 1차적으로 증폭한 전압을 입력 전압으로서 수신하고, 상기 입력받은 증폭된 전압 및 내장된 제3충방전 모듈(231)로부터 전달받은 전압을 또 다시 증폭한 후에, 이 증폭된 전압을 구동 신호로서 메인 스위치(240)의 게이트로 인가한다. 따라서, 배터리에서 저전압이 발생하더라도, 제1구동부(220)와 제2구동부(220)에 의해서 순차적으로 증폭된 전압이 메인 스위치(240)를 동작하기 위한 충분한 구동 신호로서 작용하여, 메인 스위치(240)를 정상적으로 동작시킨다.
한편, S405 단계에서, 스위칭 제어부(210)는 배터리가 정상적인 전압을 발생시키는 것으로 판별되면, 모니터링한 출력 전압을 토대로 제1구동부(220)에서 장애가 발생하였는지 여부를 판별한다(S411). 상기 스위칭 제어부(210)는 출력 전압이 제2임계값 미만인지 여부를 확인하여, 제2임계값 미만인 경우에 상기 제1구동부(220)의 장애로 인하여, 메인 스위치(240)에서의 출력 전압이 기준에 미달한 것으로 판단할 수 있다. 스위칭 제어부(210)는 배터리(250)에서 저전압을 발생하지 않고 제1구동부(220)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단되면, S403 단계 이후를 재진행한다.
반면에, 스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220)에서 장애가 발생한 것으로 판별되면, 스위칭 제어를 통해 제1구동부(220)를 비활성화하고(S413), 제2구동부(220)를 활성화하여(S415), 제2구동부(220)를 통해서 구동 신호가 메인 스위치(240)로 전달되게 한다. 즉, 스위칭 제어부(210)는 제1구동부(220)의 제1스위치(SW1)를 턴오프시키는 스위칭 제어신호를 발생시키고, 제1구동부(220)의 제2스위치(SW2)를 턴온시키는 스위칭 제어신호를 발생시켜, 제1구동부(220)로 배터리(250)의 전압이 유입되는 것을 차단함으로써, 제1구동부(220)를 비활성화한다.
그리고 스위칭 제어부(210)는 제2구동부(220)의 제3스위치(SW3)를 턴온시키는 스위칭 제어신호를 발생시키고, 제2구동부(220)의 제4스위치(SW4)를 턴오프시키는 스위칭 제어신호를 발생시켜, 제2구동부(220)를 통해서 전압이 증폭된 구동 신호가 메인 스위치(240)의 게이트로 전달되게 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1구동부의 장애에 따라 제2구동부가 동작하는 경우의 스위치 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제2구동부(220)가 제1구동부(220)를 대신하여 동작하는 상황에서는, 제1스위치(SW1)이 턴오프되고 제2스위치(SW2)는 턴온 상태로 제어되어 제1구동부(220)가 비활성화된다. 반면에, 활성화된 제2구동부(220)의 제3스위치(SW3)이 턴온되고 제4스위치(SW4)는 턴온 상태로 제어되어, 제2구동부(220)가 배터리(250)의 전압을 충전하고 증폭하여, 증폭된 전압을 구동 신호로서 메인 스위치(240)의 게이트로 인가한다. 또한, 제2구동부(220)의 제2피드백 모듈(233)은 메인 스위치(240)의 출력 전압을 피드백 받아, 상기 메인 스위치(240)의 출력 전압을 제3충방전 모듈(231)로 전달하고, 제3충방전 모듈(231)은 출력 전압을 충전하여 제4충방전 모듈(232)로 전달한다. 그러면, 제4충방전 모듈(232)은 제3충방전 모듈(231)로부터 전달받은 전압 및 배터리(250)의 전압을 증폭하여, 이 증폭된 전압을 구동 신호로서 메인 스위치(240)의 게이트로 인가한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품 구동 장치는, 배터리가 저전압 상태에 있더라도, 제1구동부(220)를 1차적으로 증폭한 전압을 제2구동부(230)에서 추가 증폭한 후에 이렇게 추가 증폭된 전압을 구동 신호로서 전자 부품(240)에 인가함으로써, 저전압 상태에서도 전자 부품(240)을 정상적으로 동작시킨다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품 구동 장치는, 제1구동부(220)에 장애가 발생한 경우 제2구동부(230)를 이용하여 구동 신호를 발생시킴으로써, 전자 부품(240)의 동작에 있어서의 신뢰성을 향상시킨다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
210 : 스위칭 제어부 220 : 제1구동부
230 : 제2구동부 240 : 메인 스위치
250 : 배터리

Claims (8)

  1. 입력 전압을 증폭하여 구동 신호로서 전자 부품으로 인가하는 제1구동부;
    비정상적인 상황에서 선택적으로 동작하여, 입력 전압을 증폭하여 구동 신호로서 상기 전자 부품으로 인가하는 제2구동부;
    제1구동부의 출력 전압이 상기 전자 부품으로 전달되는 경로를 형성하거나, 제1구동부의 출력 전압이 상기 제2구동부로 전달되는 경로를 형성하는 제1경로 형성 스위치;
    상기 전자 부품의 출력 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 경로를 형성하거나, 배터리의 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 경로를 형성하는 제2경로 형성 스위치; 및
    입력 및 출력 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 각 구동부와 각 경로 형성 스위치의 동작을 제어하는 스위칭 제어부;를 포함하는 전자 부품 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는, 입력 전압이 사전에 설정된 임계값 미만의 저전압 상태가 되면, 상기 제1경로 형성 스위치를 제어하여 상기 제1구동부의 출력 전압이 상기 제2구동부로 전달되는 전기적 경로를 형성하고, 상기 제2경로 형성 스위치를 제어하여 상기 배터리의 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 전기적 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 구동 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1구동부는, 상기 제2경로 형성 스위치를 통해 형성된 전기적 경로를 통해 피드백되는 전압 및 상기 배터리의 입력 전압을 증폭하고, 이 증폭된 전압을 상기 제1경로 형성 스위치에서 형성된 전기적 경로를 통해 상기 제2구동부로 전달하고,
    상기 제2구동부는, 상기 제1구동부로부터 전달받은 증폭된 전압을 다시 증폭한 후에, 상기 다시 증폭된 전압을 구동 신호로서 상기 전자 부품으로 인가하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 구동 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    입력 전압 및 출력 전압이 정상적인 상태에서, 상기 제1구동부를 활성화시키고 제2구동부를 비활성화시키며, 상기 제1경로 형성 스위치를 제어하여 제1구동부의 출력 전압이 상기 전자 부품으로 전달되는 경로를 형성하고, 상기 제2경로 형성 스위치를 제어하여 상기 전자 부품의 출력 전압이 상기 제1구동부로 피드백되는 전기적 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 구동 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 출력 전압이 비정상적인 것으로 판별되면, 상기 제1구동부를 비활성화시키고 제2구동부를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 전자 부품 구동 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부 각각은,
    병렬 연결된 저항과 캐패시터로 이루어지며 입력된 전압을 증폭하는 제2충방전 모듈;
    직렬 연결된 저항 및 커패시터로 이루어지며, 상기 제2충방전 모듈로 전압을 전달하는 제1충방전 모듈;
    스위칭 제어신호에 근거하여 상기 전자 부품으로 입력되는 구동 신호에 대한 방전 여부를 스위칭하는 방전 스위치;
    상기 방전 스위치와 반대로 동작하되, 배터리 전압을 유입하여 상기 제2충방전 모듈로 공급하거나 상기 배터리 전압을 차단하는 전원 공급 스위치; 및
    출력 전압을 피드백받아 상기 제1충방전 모듈로 상기 출력 전압을 공급하는 피드백 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 구동 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 전원 공급 스위치와 상기 방전 스위치를 제어하여, 제1구동부 및 제2구동부의 활성화 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 구동 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 부품은 스위치 또는 릴레이인 것을 특징으로 하는 전자 부품 구동 장치.
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