KR102403285B1 - 역전류 방지 장치 및 이를 구비하는 공급 전원 안정화 장치 - Google Patents

역전류 방지 장치 및 이를 구비하는 공급 전원 안정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 FET를 스위칭 소자로 이용하여 역전류를 방지하는 역전류 방지 장치 및 이를 구비하는 공급 전원 안정화 장치를 제안한다. 본 발명에 따른 방지 장치는 제1 단자와 제3 단자 사이의 전압차가 기준차와 다르면 제1 단자로 입력되는 전압에 대응하는 제1 전압 신호를 제2 단자로 출력하며, 전압차가 기준차와 같으면 제1 전압 신호가 제2 단자로 출력되는 것을 차단하는 제1 스위칭 소자; 제2 단자를 통과한 제1 전압 신호로부터 분리된 제2 전압 신호를 제1 단자로 입력시키며, 제2 전압 신호의 크기가 제1 기준 크기 이상이면 제2 전압 신호의 크기를 제한하는 제1 제한 소자; 상기 제1 단자로 입력되는 전압을 기초로 상기 제2 전압 신호가 상기 제3 단자로 입력되는 것을 제어하는 제2 스위칭 소자; 및 제2 단자로 입력된 제1 전압 신호를 차량용 멀티미디어 기기로 공급하는 공급부를 포함한다.

Description

역전류 방지 장치 및 이를 구비하는 공급 전원 안정화 장치 {A device for cut-off a reverse current and an apparatus for stabilizing a supplied power with the device}
본 발명은 역전류 방지 장치 및 이를 구비하는 공급 전원 안정화 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 차량용 배터리와 차량용 멀티미디어 기기 사이에 구비되는 역전류 방지 장치 및 이를 구비하는 공급 전원 안정화 장치에 관한 것이다.
차량의 AUDIO/AVN 시스템에서 종래 차량의 배터리 전압 (B+) 입력단 회로에는 서지(surge) 보호 및 역전압 방지용 다이오드가 적용된다. 이것은 과전압 및 역접속 등의 문제 상황에 대해 시스템을 보호하고, 외부 기기에 대한 영향을 최소화하기 위함이다.
그런데 상기한 회로는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 전원 역접속 테스트시 서지 보호용 다이오드로 전류가 흐르기 때문에 차량의 퓨즈가 소손된다.
둘째, 역전압 방지 다이오드로 인해 시스템 전원 블록 측으로 전압 강하(voltage drop)이 0.8V ~ 1.2V 정도 발생한다. 전압 손실로 인해 차량 시동 조건에서 시스템의 전원 안정성이 떨어지게 된다. 차량의 AUDIO/AVN 시스템은 5V, 3.3V 전압을 메인(main)으로 사용하고 있는데, 이 전압을 유지하기 위해서는 최소한의 입력 조건이 필요하다. 시동시 전원 파형은 4.5V까지 떨어질 수 있으며, 이 경우 역전압 방지 다이오드로 인해 전압 손실이 발생할 경우 3.3V 전원이 불안정해져 전체 시스템에 악영향을 미친다.
세째, 시동 조건에서의 전원 안정성을 확보하기 위해 부스트 컨버터(boost converter)를 1차 전원단 앞에 적용하는 경우가 있다. 이 경우, 부스트 컨버터 구성을 위한 추가 회로 비용이 발생한다.
한국공개특허 제2002-0006142호는 역전압 방지 장치에 대하여 제안하고 있다. 그러나 이 장치는 다이오드를 이용하여 역전압 방지 기능을 구현하기 때문에 상기한 문제점을 해결할 수 없다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, FET(Field Effect Transistor)를 스위칭 소자로 이용하여 역전류를 방지하는 역전류 방지 장치 및 이를 구비하는 공급 전원 안정화 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 제1 단자와 제3 단자 사이의 전압차가 기준차와 다르면 상기 제1 단자로 입력되는 전압에 대응하는 제1 전압 신호를 제2 단자로 출력하며, 상기 전압차가 상기 기준차와 같으면 상기 제1 전압 신호가 상기 제2 단자로 출력되는 것을 차단하는 제1 스위칭 소자; 상기 제2 단자를 통과한 상기 제1 전압 신호로부터 분리된 제2 전압 신호를 상기 제1 단자로 입력시키며, 상기 제2 전압 신호의 크기가 제1 기준 크기 이상이면 상기 제2 전압 신호의 크기를 제한하는 제1 제한 소자; 상기 제1 단자로 입력되는 전압을 기초로 상기 제2 전압 신호가 상기 제3 단자로 입력되는 것을 제어하는 제2 스위칭 소자; 및 상기 제2 단자로 입력된 상기 제1 전압 신호를 차량용 멀티미디어 기기로 공급하는 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 역전류 방지 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 역전류 방지 장치는 상기 제2 전압 신호를 상기 제2 스위칭 소자로 입력시키며, 상기 제2 전압 신호의 크기가 제2 기준 크기 이상이면 상기 제2 전압 신호의 크기를 제한하는 제2 제한 소자를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 제2 제한 소자는 상기 제3 단자로 입력될 수 있는 최대값을 기초로 결정된 전압의 크기를 상기 제2 기준 크기로 이용한다.
바람직하게는, 상기 역전류 방지 장치는 상기 제2 스위칭 소자를 통과한 제3 전압 신호를 상기 차량용 멀티미디어 기기로 공급시키며, 상기 제3 전압 신호의 크기가 제3 기준 크기 이상이면 상기 제3 전압 신호의 크기를 제한하는 제3 제한 소자를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 역전류 방지 장치는 상기 제2 스위칭 소자를 통과한 제3 전압 신호의 크기를 조절하여 상기 제3 단자로 입력시키는 제1 제어 소자를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 역전류 방지 장치는 상기 제1 단자로 입력되는 전압이 상기 제2 스위칭 소자로 입력되도록 제어하는 적어도 하나의 제2 제어 소자를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 역전류 방지 장치는 차량용 배터리와 상기 차량용 멀티미디어 기기 사이에 구비되어 차량에 시동이 걸릴 때 작동한다.
또한 본 발명은 상기 역전류 방지 장치; 상기 역전류 방지 장치로부터 입력된 상기 제1 전압 신호를 제4 전압 신호로 변환시키는 제1 컨버터; 상기 제4 전압 신호를 차량에 구비된 제1 기기에 공급하는 제1 컨트롤러; 상기 역전류 방지 장치로부터 입력되는 상기 제1 전압 신호를 제5 전압 신호로 변환시키는 제2 컨버터; 및 상기 제5 전압 신호를 상기 차량에 구비되는 제2 기기에 공급하는 제2 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 전원 안정화 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 제2 컨버터는 상기 제4 전압 신호보다 크기가 작은 전압 신호를 상기 제5 전압 신호로 이용한다.
바람직하게는, 상기 공급 전원 안정화 장치는 상기 제5 전압 신호를 기초로 서로 다른 크기를 가지는 전압 신호들을 생성하는 복수 신호 생성부; 및 상기 제5 전압 신호와 상기 서로 다른 크기를 가지는 전압 신호들을 이용하여 상기 차량용 멀티미디어 기기를 제어하는 멀티미디어 기기 제어부를 더 포함한다.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 차량의 시동시 전원 변동에 대한 시스템(차량용 멀티미디어 기기)의 안정성을 확보할 수 있다.
둘째, 부스트 컨버터를 포함한 부스트 회로의 삭제가 가능해진다.
세째, 부스트 회로의 삭제로 원가 절감이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공급 전원 안정화 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 역전압/역전류 방지 회로의 개념도이다.
도 3 및 도 4는 Q1 트랜지스터 미적용시 본 발명의 일실시예에 대한 시뮬레이션 테스트 결과를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5 및 도 6은 Q1 트랜지스터 적용시 본 발명의 일실시예에 대한 시뮬레이션 테스트 결과를 설명하기 위한 참고도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
기존 역전압/역전류 방지 회로는 다이오드를 적용하여 전압 손실이 발생한다. 이 때문에 차량 내 시동시 전압 변동 조건에서는 시스템 전원이 불안정해지는 특성이 나온다. 이를 극복하기 위해 기존에는 차량 전원 입력 초단에 부스트 컨버터(boost converter)를 포함한 부스트 회로를 넣어 손실을 만회하였다.
본 제안에서는 FET(Field Effect Transistor)와 트랜지스터(TR)를 이용하여 전압 손실을 최소화하는 방안을 제안한다. 이를 통해 부스트 회로를 삭제하더라도 동등 수준의 전원 안정성을 확보할 수 있다.
이하 도면을 참조하여 전압 손실 최소화를 위한 역전압/역전류 방지 회로와 이를 포함하는 공급 전원 안정화 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공급 전원 안정화 장치의 개념도이다.
도 1에 따르면, 공급 전원 안정화 장치(100)는 차량용 배터리 전압 입력단(B+; 110), 역전압/역전류 방지 회로(120), 공급부(130), 제1 컨버터(141), 제1 컨트롤러(151), 제2 컨버터(142) 및 제2 컨트롤러(152)를 포함한다.
차량용 배터리 전압 입력단(110)은 차량용 배터리로부터 공급된 전원을 AUDIO, AVN 등 차량용 멀티미디어 기기로 공급하기 위한 것이다.
역전압/역전류 방지 회로(120)는 본 발명에서 제안하는 신규 역접속/역전류 방지 구조를 가지는 것으로서, 전원 변동 시점에서의 전원 불안정 및 전압 손실의 문제를 해결할 수 있는 것이다. 역전압/역전류 방지 회로(120)에 대한 보다 자세한 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.
공급부(130)는 차량용 배터리 전압 입력단(110)에서 역전압/역전류 방지 회로(120)를 거친 전압 신호를 차량용 멀티미디어 기기로 공급하는 기능을 수행한다.
공급부(130)는 역전압/역전류 방지 회로(120)에 직렬 연결되는 코일(coil; 131)과 커패시터(capacitor; 132)를 포함할 수 있다. 커패시터(132)는 GND에 연결되며, 본 실시예에서 3300㎌으로 구현될 수 있다.
제1 컨버터(141)는 역전압/역전류 방지 회로(120)와 공급부(130)를 거쳐 입력된 전압 신호(제1 전압 신호)를 특정값을 가지는 전압 신호(제4 전압 신호)로 변환시키는 기능을 수행한다.
제1 컨버터(141)는 DC-DC 컨버터(DC-DC Converter)로 구현되어 제1 전압 신호를 5V 값을 가지는 제4 전압 신호로 변환시킬 수 있다.
제1 컨트롤러(151)는 제4 전압 신호를 차량에 구비된 제1 기기에 공급하는 기능을 수행한다. 제1 컨트롤러(151)는 5V의 전압 신호를 전원 영향성이 없는 기능을 가진 제1 기기로 공급할 수 있다. 상기에서 제1 기기에는 예컨대 차량용 멀티미디어 기기의 CD DECK, 외부 USB 장치, 일부 통신 모듈 등이 있다.
제2 컨버터(142)는 역전압/역전류 방지 회로(120)와 공급부(130)를 거쳐 입력된 제1 전압 신호를 제1 컨버터(141)와 더불어 공급받으며, 이 제1 전압 신호를 특정값을 가지는 전압 신호(제5 전압 신호)로 변환시키는 기능을 수행한다.
제2 컨버터(142)는 제1 컨버터(141)와 마찬가지로 DC-DC 컨버터(DC-DC Converter)로 구현될 수 있다.
제2 컨버터(142)는 제4 전압 신호보다 크기가 작은 전압 신호를 제5 전압 신호로 이용할 수 있다. 즉 제2 컨버터(142)는 5V 값을 가지는 제4 전압 신호보다 크기가 작은 3.3V 값을 가지는 제5 전압 신호로 제1 전압 신호를 변환시킬 수 있다.
제2 컨트롤러(152)는 제5 전압 신호를 차량에 구비된 제2 기기에 공급하는 기능을 수행한다. 제1 컨트롤러(151)는 3.3V의 전압 신호를 제1 기기를 제외한 나머지 기기들로 공급할 수 있다. 상기에서 제1 기기를 제외한 나머지 기기 즉 제2 기기에는 예컨대 차량용 멀티미디어 기기의 메인 칩셋(CPU, 메모리, 마이컴 등)이 있다. 메인 칩셋은 실제 SW가 구동되는 영역을 가리킨다.
이상 설명한 바와 같이 공급 전원 안정화 장치(100)는 제1 컨트롤러(151)와 제2 컨트롤러(152)를 통하여 전원 영향성이 없는 회로는 5V 라인을 적용하고, 전원 변동에 민감한 부분을 3.3V 라인으로 이동하여 설계함으로써 차량의 시동시 전원 변동 상황에서도 전체 시스템의 전원 안정성을 확보할 수 있다. 또한 역전압/역전류 방지 회로(120)에 FET를 적용하여 차량의 시동시 전압 변동 상황에서도 3.3V 전원은 계속 유지될 수 있다.
공급 전원 안정화 장치(100)는 복수 신호 생성부(160)와 멀티미디어 기기 제어부(170)를 더 포함할 수 있다.
복수 신호 생성부(160)는 제5 전압 신호를 기초로 서로 다른 크기를 가지는 전압 신호들을 생성하는 기능을 수행한다.
복수 신호 생성부(160)는 예컨대 PMIC(Power Management IC)로 구현되어 3.3V의 제5 전압 신호를 1.8V의 전압 신호, 1.5V의 전압 신호 등으로 생성할 수 있다. 복수 신호 생성부(160)에 의해 생성된 전압 신호들은 멀티미디어 기기 제어부(170)로 입력된다.
멀티미디어 기기 제어부(170)는 복수 신호 생성부(160)에 의해 생성된, 서로 다른 크기를 가지는 전압 신호들을 이용하여 차량용 멀티미디어 기기를 제어하는 기능을 수행한다. 이러한 멀티미디어 기기 제어부(170)는 CPU로 구현될 수 있다.
멀티미디어 기기 제어부(170)는 제2 컨버터(142)로부터 제5 전압 신호를 입력받아 이 제5 전압 신호를 이용하여 차량용 멀티미디어 기기를 제어하는 것도 가능하다.
한편 공급 전원 안정화 장치(100)에서 입력된 전압 신호를 변환시키는 것에는 제1 컨버터(141), 제2 컨버터(142), 복수 신호 생성부(160) 등이 있다. 제1 컨버터(141)와 제2 컨버터(142)는 역전압/역전류 방지 회로(120)를 거친 전압 신호를 1차적으로 변환시키는 것이기 때문에 제1 컨버터(141)와 제2 컨버터(142)를 묶어서 1차 컨버팅 요소(140)로 분류할 수 있으며, 복수 신호 생성부(160)는 제2 컨버터(142)를 거친 전압 신호를 2차적으로 변환시키는 것이기 때문에 2차 컨버팅 요소로 분류할 수 있다.
다음으로 역전압/역전류 방지 회로(120)에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 역전압/역전류 방지 회로의 개념도이다.
도 2에 따르면, 역전압/역전류 방지 회로(120)는 제1 스위칭 소자(210) 및 제2 스위칭 소자(220)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(210)는 제1 단자와 제3 단자 사이의 전압차가 기준차(ex. 0)와 다르면(ex. 제1 단자에 걸린 전압이 제3 단자에 걸린 전압보다 크면) 제1 단자로 입력되는 전압에 대응하는 제1 전압 신호를 제2 단자로 출력하는 기능을 수행한다. 또한 제1 스위칭 소자(210)는 제1 단자와 제3 단자 사이의 전압차가 기준차와 같으면(ex. 제1 단자에 걸린 전압이 제3 단자에 걸린 전압과 같으면) 제1 전압 신호가 제2 단자로 출력되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.
제1 스위칭 소자(210)는 FET(Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다. 이때 제1 스위칭 소자(210)는 제1 단자, 제2 단자 및 제3 단자를 각각 드레인(drain) 단자, 소스(source) 단자 및 게이트(gate) 단자로 이용하는 p-채널(p-channel) MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다.
한편 상기에서 제1 단자로 입력되는 전압은 차량용 배터리 전압 입력단(110)을 통해 공급되는 전압 즉 차량용 배터리로부터 공급되는 전압을 의미한다.
제2 스위칭 소자(220)는 제1 스위칭 소자(210)의 제1 단자로 입력되는 전압을 기초로 제1 스위칭 소자(210)의 제2 단자를 통과한 제1 전압 신호로부터 분리된 제2 전압 신호가 제1 스위칭 소자(210)의 제3 단자로 입력되는 것을 제어하는 기능을 수행한다. 제2 스위칭 소자(220)는 후술하는 제2 제어 소자(241)를 통해 베이스 단자로 입력되는 전압과 후술하는 제2 제한 소자(231)를 통해 이미터 단자로 입력되는 전압을 비교하여 제2 전압 신호가 제1 스위칭 소자(210)의 제3 단자로 입력되는 것을 제어할 수 있다. 제2 스위칭 소자(220)는 이를 통해 제1 스위칭 소자(210)의 제3 단자로 빠져나가는 역전류를 차단하는 것을 목적으로 하는 역전류 방지 소자 기능을 수행할 수 있다. 상기에서 제1 스위칭 소자(210)의 제1 단자로 입력되는 전압은 차량용 배터리 전압 입력단(110)으로부터 A 지점을 거쳐 제2 스위칭 소자(210)(ex. 베이스(Base) 단자)로 입력되는 전압 신호를 의미한다.
제2 스위칭 소자(220)는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 제2 스위칭 소자(220)는 예컨대 pnp형 트랜지스터(pnp type transistor)로 구현될 수 있다.
역전압/역전류 방지 회로(120)는 제2 제어 소자(241)를 더 포함할 수 있다.
제2 제어 소자(241)는 제1 스위칭 소자(210)의 제1 단자로 입력되는 전압이 제2 스위칭 소자(220)로 입력되도록 제어하는 기능을 수행하며, 본 실시예에서 적어도 하나 구비될 수 있다.
제2 제어 소자(241)는 A 지점과 제2 스위칭 소자(220)의 베이스 단자를 연결하는 선로 상에 저항으로 구비될 수 있다.
역전압/역전류 방지 회로(120)는 제2 제한 소자(231)를 더 포함할 수 있다.
제2 제한 소자(231)는 C 지점을 거쳐 입력된 제2 전압 신호를 D 지점을 거쳐 제2 스위칭 소자(220)로 입력시키는 기능을 수행한다. 이때 제2 제한 소자(231)는 제2 전압 신호의 크기가 기준 크기(제2 기준 크기) 이상이면 제2 전압 신호의 크기를 제한하는 기능을 수행한다.
제2 제한 소자(231)는 제1 스위칭 소자(210)의 제3 단자로 입력될 수 있는 최대값(ex. VGS)을 기초로 결정된 전압의 크기를 제2 기준 크기로 이용할 수 있다.
제2 제한 소자(231)는 제1 제한 소자(260)와 마찬가지로 제너 다이오드로 구현될 수 있다.
역전압/역전류 방지 회로(120)는 제3 제한 소자(232)를 더 포함할 수 있다.
제3 제한 소자(232)는 제2 스위칭 소자(220)를 통과한 제3 전압 신호가 E 지점을 거쳐 입력되면 이 제3 전압 신호를 B 지점을 거쳐 차량용 멀티미디어 기기로 공급시키는 기능을 수행한다. 이때 제3 제한 소자(232)는 제3 전압 신호의 크기가 기준 크기(제3 기준 크기) 이상이면 제3 전압 신호의 크기를 제한하는 기능을 수행한다.
제3 제한 소자(232)는 제1 스위칭 소자(210)의 제3 단자로 입력될 수 있는 최대값을 기초로 결정된 전압의 크기를 제3 기준 크기로 이용할 수 있다.
제3 제한 소자(232)는 제1 제한 소자(260) 및 제2 제한 소자(231)와 마찬가지로 제너 다이오드로 구현될 수 있다.
역전압/역전류 방지 회로(120)는 제1 제어 소자(242)를 더 포함할 수 있다.
제1 제어 소자(242)는 제2 스위칭 소자(220)를 통과한 제3 전압 신호의 크기를 조절하여 제1 스위칭 소자(210)의 제3 단자로 입력시키는 기능을 수행한다.
제1 제어 소자(242)는 제3 전압 신호의 크기를 조절하여 제3 단자와 더불어 E 지점을 거쳐 제3 제한 소자(232)로 입력시킬 수 있다. 제1 제어 소자(242)는 저항으로 구현될 수 있다.
역전압/역전류 방지 회로(120)는 축적 소자(250), 제3 제어 소자(243) 등을 더 포함할 수 있다.
축적 소자(250)는 제2 제한 소자(231)를 거쳐 입력되는 전압 신호를 축적하는 기능을 수행한다. 축적 소자(250)는 0.1㎌ 커패시터로 구현될 수 있다.
제3 제어 소자(243)는 축적 소자(250), F 지점, G 지점 등을 차례대로 거쳐 입력되는 전압 신호의 크기를 조절하여 제1 스위칭 소자(210)의 제3 단자로 입력시키는 기능을 수행한다.
한편 공급 전압 안정화 장치(100)는 제1 제한 소자(260)를 더 포함할 수 있다.
제1 제한 소자(260)는 제1 스위칭 소자(210)의 제2 단자를 통과한 제1 전압 신호로부터 분리된 제2 전압 신호를 제1 스위칭 소자(210)의 제1 단자로 입력시키는 기능을 수행한다. 이때 제1 제한 소자(260)는 제2 전압 신호의 크기가 기준 크기(제1 기준 크기) 이상이면 제2 전압 신호의 크기를 제한하는 기능을 수행한다.
제1 제한 소자(260)는 서지(surge) 보호 목적의 제너 다이오드(zener diode)로 구현될 수 있다.
제1 제한 소자(260)는 제1 스위칭 소자(210)의 제3 단자로 입력될 수 있는 최대값을 기초로 결정된 전압의 크기를 제1 기준 크기로 이용할 수 있다.
본 실시예에서는 역전압/역전류 방지 회로(120), 공급부(130) 및 제1 제한 소자(260)를 포함하여 역전류 방지 장치로 구현할 수 있다.
한편 역전압/역전류 방지 회로(120)의 상기한 구조를 고려할 때, 공급부(130)는 제1 스위칭 소자(210)의 제2 단자로 입력된 제1 전압 신호를 차량용 멀티미디어 기기로 공급한다.
이상 도 2를 참조하여 FET와 트랜지스터를 이용하여 역접속/역전류를 방지하는 역전압/역전류 방지 회로(120)에 대하여 설명하였다.
이러한 역전압/역전류 방지 회로(120)는 차량용 배터리와 차량용 멀티미디어 기기 사이에 구비되어 차량에 시동이 걸릴 때 작동할 수 있다. 이러한 역전압/역전류 방지 회로(120)는 차량의 시동시 전압 변동에 대한 AUDIO/AVN 시스템의 전원 안정성을 확보할 수 있다.
역전압/역전류 방지 회로(120)는 종래의 정류 다이오드를 이용한 역접속 방지 회로를 FET를 이용하여 전압 손실이 없도록 회로를 변경한 것이다.
FET는 특성상 Drain과 source 간의 전압 차가 거의 없다. 정전압 시에는 FET의 Gate와 Source 사이의 전압차로 Turn on이 되고, 역전압 시에는 Gate와 Source 사이에 전압차가 없어 Turn off가 된다.
서지 보호용 다이오드를 FET 뒤로 이동시킬 수 있어, 이로 인해 역전류가 발생하여 차량 내 퓨즈가 소손되는 상황은 없어진다.
또한 FET의 Gate와 Source 사이에 zener diode를 적용하여 고전압, 서지 등의 상황에서 FET가 파손되지 않도록 보호한다. 이 zener diode의 VZ는 사용하는 FET의 VGS 허용 스펙을 넘지 않도록 선택해야 한다.
또한 FET의 Gate와 Source 사이에 PNP 트랜지스터를 적용하여 차량 배터리 전압이 OFF되었을 때 시스템 내에 잔류 전류가 밖으로 흘러나가는 것을 차단시킬 수 있다.
도 3 및 도 4는 Q1 트랜지스터 미적용시 본 발명의 일실시예에 대한 시뮬레이션 테스트 결과를 설명하기 위한 참고도이다. 그리고 도 5 및 도 6은 Q1 트랜지스터 적용시 본 발명의 일실시예에 대한 시뮬레이션 테스트 결과를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3을 참조하면, 단순히 FET만 적용해서는 역전류를 방지할 수 없다는 것을 확인할 수 있다. 그 이유는 입력 전압이 떨어졌을 때 LOAD 쪽의 전압도 버티지 못하고 같이 떨어지기 때문이다.
하지만 도 5에서 보는 것과 같이 Q1 트랜지스터 적용시에는 역전류 방지가 되어 B+ off 시에도 시스템 전원이 일정 시간동안 버텨주는 것을 확인할 수 있다. 도 4와 도 6에서 점선 부분을 비교해본 바와 같이 2A 로드 상황에서 14.4V에서 4.5V까지 약 18ms를 버텨 줌으로써 시스템의 power off 시퀀스 확보에 도움이 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 제1 단자와 제3 단자 사이의 전압차가 기준차와 다르면 상기 제1 단자로 입력되는 전압에 대응하는 제1 전압 신호를 제2 단자로 출력하며, 상기 전압차가 상기 기준차와 같으면 상기 제1 전압 신호가 상기 제2 단자로 출력되는 것을 차단하는 제1 스위칭 소자;
    상기 제2 단자를 통과한 상기 제1 전압 신호로부터 분리된 제2 전압 신호를 상기 제1 단자로 입력시키며, 상기 제2 전압 신호의 크기가 제1 기준 크기 이상이면 상기 제2 전압 신호의 크기를 제한하는 제1 제한 소자;
    상기 제1 단자로 입력되는 전압을 기초로 상기 제2 전압 신호가 상기 제3 단자로 입력되는 것을 제어하는 제2 스위칭 소자; 및
    상기 제2 단자로 입력된 상기 제1 전압 신호를 차량용 멀티미디어 기기로 공급하는 공급부를 포함하되,
    상기 제2 전압 신호를 상기 제2 스위칭 소자로 입력시키며, 상기 제2 전압 신호의 크기가 제2 기준 크기 이상이면 상기 제2 전압 신호의 크기를 제한하는 제2 제한 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역전류 방지 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제한 소자는 상기 제3 단자로 입력될 수 있는 최대값을 기초로 결정된 전압의 크기를 상기 제2 기준 크기로 이용하는 것을 특징으로 하는 역전류 방지 장치.
  4. 제1 단자와 제3 단자 사이의 전압차가 기준차와 다르면 상기 제1 단자로 입력되는 전압에 대응하는 제1 전압 신호를 제2 단자로 출력하며, 상기 전압차가 상기 기준차와 같으면 상기 제1 전압 신호가 상기 제2 단자로 출력되는 것을 차단하는 제1 스위칭 소자;
    상기 제2 단자를 통과한 상기 제1 전압 신호로부터 분리된 제2 전압 신호를 상기 제1 단자로 입력시키며, 상기 제2 전압 신호의 크기가 제1 기준 크기 이상이면 상기 제2 전압 신호의 크기를 제한하는 제1 제한 소자;
    상기 제1 단자로 입력되는 전압을 기초로 상기 제2 전압 신호가 상기 제3 단자로 입력되는 것을 제어하는 제2 스위칭 소자; 및
    상기 제2 단자로 입력된 상기 제1 전압 신호를 차량용 멀티미디어 기기로 공급하는 공급부를 포함하되,
    상기 제2 스위칭 소자를 통과한 제3 전압 신호를 상기 차량용 멀티미디어 기기로 공급시키며, 상기 제3 전압 신호의 크기가 제3 기준 크기 이상이면 상기 제3 전압 신호의 크기를 제한하는 제3 제한 소자
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역전류 방지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 소자를 통과한 제3 전압 신호의 크기를 조절하여 상기 제3 단자로 입력시키는 제1 제어 소자
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역전류 방지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 단자로 입력되는 전압이 상기 제2 스위칭 소자로 입력되도록 제어하는 적어도 하나의 제2 제어 소자
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역전류 방지 장치.
  7. 역전류 방지 장치로서, 제1 단자와 제3 단자 사이의 전압차가 기준차와 다르면 상기 제1 단자로 입력되는 전압에 대응하는 제1 전압 신호를 제2 단자로 출력하며, 상기 전압차가 상기 기준차와 같으면 상기 제1 전압 신호가 상기 제2 단자로 출력되는 것을 차단하는 제1 스위칭 소자;
    상기 제2 단자를 통과한 상기 제1 전압 신호로부터 분리된 제2 전압 신호를 상기 제1 단자로 입력시키며, 상기 제2 전압 신호의 크기가 제1 기준 크기 이상이면 상기 제2 전압 신호의 크기를 제한하는 제1 제한 소자;
    상기 제1 단자로 입력되는 전압을 기초로 상기 제2 전압 신호가 상기 제3 단자로 입력되는 것을 제어하는 제2 스위칭 소자; 및
    상기 제2 단자로 입력된 상기 제1 전압 신호를 차량용 멀티미디어 기기로 공급하는 공급부를 포함하되,
    상기 역전류 방지 장치는 차량용 배터리와 상기 차량용 멀티미디어 기기 사이에 구비되어 차량에 시동이 걸릴 때 작동하는 것을 특징으로 하는 역전류 방지 장치.
  8. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 역전류 방지 장치;
    상기 역전류 방지 장치로부터 입력된 상기 제1 전압 신호를 제4 전압 신호로 변환시키는 제1 컨버터;
    상기 제4 전압 신호를 차량에 구비된 제1 기기에 공급하는 제1 컨트롤러;
    상기 역전류 방지 장치로부터 입력되는 상기 제1 전압 신호를 제5 전압 신호로 변환시키는 제2 컨버터; 및
    상기 제5 전압 신호를 상기 차량에 구비되는 제2 기기에 공급하는 제2 컨트롤러
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 전원 안정화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 컨버터는 상기 제4 전압 신호보다 크기가 작은 전압 신호를 상기 제5 전압 신호로 이용하는 것을 특징으로 하는 공급 전원 안정화 장치.
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