KR102475437B1 - Circuit for preventing short circuit of converter and vehicle converter using thereof - Google Patents

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Abstract

차량용 컨버터에 관한 기술이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로는, 인덕터 및 상기 인덕터의 출력단과 그라운드 사이에 연결된 스위치 소자를 포함하는 부스트 컨버터(boost converter)에 설치되는 회로로서, 상기 인덕터의 출력단 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력하는 스위치 단락 감지부; 상기 스위치 소자의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 단락 전류 차단부; 및 상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부에 입력하는 제어 신호 입력부를 포함하여, 차량용 컨버터 자체는 물론 컨버터 회로와 연결된 차량 내의 다른 회로들을 보호하고, 차량의 안전성을 개선한다.A technology related to a vehicle converter is disclosed.
A converter short-circuit prevention circuit according to an embodiment of the present invention is a circuit installed in a boost converter including an inductor and a switch element connected between an output terminal of the inductor and a ground, wherein the voltage at the output terminal of the inductor is set to a reference voltage a switch short-circuit detection unit for detecting whether the switch element is short-circuited by comparison with and outputting a control signal having a different voltage level according to the detection result; a short-circuit current blocking unit receiving a control signal from the switch short-circuit detector when a short-circuit of the switch element is detected, and cutting off a connection between the switch element and ground; and a control signal input unit for removing a floating state of the control signal output from the switch short-circuit detector and inputting a stabilized control signal to the short-circuit current cut-off unit, including a vehicle converter itself as well as a vehicle connected to the converter circuit. It protects other circuits in the vehicle and improves the safety of the vehicle.

Description

컨버터 단락 방지 회로 및 이를 이용한 차량용 컨버터{Circuit for preventing short circuit of converter and vehicle converter using thereof}Converter short circuit preventing circuit and vehicle converter using the same {Circuit for preventing short circuit of converter and vehicle converter using its}

본 발명은 컨버터 단락 방지 회로 및 이를 이용한 차량용 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차량 전원의 전압을 승압하는 차량용 컨버터의 스위치 소자 단락시 해당 컨버터에 발생하는 단락 전류를 차단하는 컨버터 단락 방지 회로 및 이를 이용한 차량용 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to a converter short-circuit prevention circuit and a vehicle converter using the same, and more particularly, to a converter short-circuit prevention circuit that blocks short-circuit current generated in the converter when a switch element of the vehicle converter that boosts the voltage of a vehicle power source is short-circuited It relates to a vehicle converter using the same.

일반적으로, 차량용 컨버터는 차량의 배터리 등과 같은 차량 전원의 전압을 차량에서 사용되는 전자 기기들의 동작 전압으로 변환하는 장치를 말한다. 이러한 차량용 컨버터는 차량의 전원 모드 중 ACC 모드에서 ACC 전류를 출력하여 AVN(Audio Video Navigation)이나 오디오 등과 같은 액세서리 기기들에 제공한다.In general, a vehicle converter refers to a device that converts a voltage of a vehicle power source, such as a vehicle battery, into operating voltages of electronic devices used in the vehicle. Such a vehicle converter outputs an ACC current in an ACC mode among vehicle power modes and provides it to accessory devices such as AVN (Audio Video Navigation) or audio.

그러나, 한국 공개특허공보 제10-2013-0067573호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 충전기 등과 같이 차량 전원을 사용하는 외부 장치 측에 쇼트 방지 회로를 설치하여 사용하기 때문에, 차량용 컨버터 자체는 물론 컨버터 회로와 연결된 차량 내의 다른 회로들을 보호할 수 없는 문제가 있다.However, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0067573, etc., existing technologies use a short circuit prevention circuit installed on the side of an external device that uses vehicle power, such as a charger. There is a problem that other circuits in the vehicle connected to cannot be protected.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차량용 컨버터 자체는 물론 컨버터 회로와 연결된 차량 내의 다른 회로들을 보호하고, 차량의 안전성을 개선하는 컨버터 단락 방지 회로 및 이를 이용한 차량용 컨버터를 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide a converter short circuit protection circuit that protects the vehicle converter itself as well as other circuits in the vehicle connected to the converter circuit and improves the safety of the vehicle, and a vehicle converter using the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로는, 인덕터 및 상기 인덕터의 출력단과 그라운드 사이에 연결된 스위치 소자를 포함하는 부스트 컨버터(boost converter)에 설치되는 회로로서, 상기 인덕터의 출력단 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력하는 스위치 단락 감지부; 상기 스위치 소자의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 단락 전류 차단부; 및 상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부에 입력하는 제어 신호 입력부를 포함할 수 있다.A converter short-circuit prevention circuit according to an embodiment of the present invention is a circuit installed in a boost converter including an inductor and a switch element connected between an output terminal of the inductor and a ground, wherein the voltage at the output terminal of the inductor is set to a reference voltage a switch short-circuit detection unit for detecting whether the switch element is short-circuited by comparison with and outputting a control signal having a different voltage level according to the detection result; a short-circuit current blocking unit receiving a control signal from the switch short-circuit detector when a short-circuit of the switch element is detected, and cutting off a connection between the switch element and ground; and a control signal input unit configured to input a control signal stabilized by removing a floating state of the control signal output from the switch short-circuit detection unit to the short-circuit current blocking unit.

일 실시예에 있어서, 상기 스위치 단락 감지부는, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우 제1 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우 제2 전압의 제어 신호를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다.In one embodiment, the switch short-circuit detection unit outputs a control signal of a first voltage when the voltage of the output terminal of the inductor is greater than the reference voltage, and outputs a control signal of a second voltage when the voltage of the output terminal of the inductor is less than the reference voltage. A comparator outputting a control signal may be included.

일 실시예에 있어서, 상기 단락 전류 차단부는, 상기 스위치 소자를 통과한 전류가 입력되는 입력 단자, 상기 입력된 전류가 출력되는 출력 단자, 및 상기 제어 신호가 입력되는 제어 단자를 가지는 전류 차단용 스위치 소자를 포함할 수 있다.In one embodiment, the short-circuit current blocking unit is a current blocking switch having an input terminal to which the current passing through the switch element is input, an output terminal to which the input current is output, and a control terminal to which the control signal is input. may contain elements.

일 실시예에 있어서, 상기 스위치 단락 감지부는, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우 상기 단락 전류 차단부의 전류 차단용 스위치 소자를 턴 온(turn on)시키는 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우 상기 전류 차단용 스위치 소자의 턴 오프(turn off)시키는 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다.In one embodiment, the switch short-circuit detecting unit outputs a voltage control signal for turning on a switch element for current blocking of the short-circuit current blocking unit when the output terminal voltage of the inductor is greater than the reference voltage, When the voltage of the output terminal of the inductor is lower than the reference voltage, a control signal of a voltage for turning off the current blocking switch element may be output.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 신호 입력부는, 상기 전류 차단용 스위치 소자의 제어 단자와 그라운드 간에 연결되는 풀 다운 저항(pull-down resistor)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the control signal input unit may include a pull-down resistor connected between the control terminal of the switch element for current blocking and the ground.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터는, 차량 전원의 전압을 승압하는 컨버터로서, 상기 차량 전원에 의한 전류가 통과되며 에너지를 축적하는 인덕터; 상기 인덕터의 출력단과 그라운드 사이에 연결되어 스위칭 동작을 수행함으로써 상기 인덕터의 출력단에서 출력되는 전류를 그라운드와 부하 측에 교번하여 전달하는 스위치 소자; 및 상기 스위치 소자의 단락이 발생한 경우, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 컨버터 단락 방지 회로를 포함하고, 상기 컨버터 단락 방지 회로는, 상기 인덕터의 출력단 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력하는 스위치 단락 감지부; 상기 스위치 소자의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 단락 전류 차단부; 및 상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부에 입력하는 제어 신호 입력부를 포함할 수 있다.A vehicle converter according to an embodiment of the present invention is a converter for stepping up a voltage of a vehicle power source, and includes an inductor for storing energy while passing current by the vehicle power source; a switch element connected between the output terminal of the inductor and the ground to perform a switching operation to alternately transfer the current output from the output terminal of the inductor to the ground and the load side; and a converter short-circuit protection circuit that blocks the connection between the switch element and the ground when a short-circuit occurs in the switch element, wherein the converter short-circuit prevention circuit compares an output terminal voltage of the inductor with a reference voltage to determine the voltage of the switch element. a switch short-circuit detection unit that detects whether a short circuit is present and outputs a control signal having a different voltage level according to the detection result; a short-circuit current blocking unit receiving a control signal from the switch short-circuit detector when a short-circuit of the switch element is detected, and cutting off a connection between the switch element and ground; and a control signal input unit configured to input a control signal stabilized by removing a floating state of the control signal output from the switch short-circuit detection unit to the short-circuit current blocking unit.

본 발명에 따르면, 차량용 컨버터에 설치되는 컨버터 단락 방지 회로가, 해당 컨버터의 스위치 소자 단락시 컨버터에 발생하는 단락 전류를 차단함으로써, 차량용 컨버터 자체는 물론 컨버터 회로와 연결된 차량 내의 다른 회로들을 보호하고, 차량의 안전성을 개선할 수 있다.According to the present invention, the converter short-circuit protection circuit installed in the vehicle converter blocks the short-circuit current generated in the converter when the switch element of the converter is short-circuited, thereby protecting the vehicle converter itself as well as other circuits in the vehicle connected to the converter circuit, It can improve vehicle safety.

또한, 상기 컨버터 단락 방지 회로가 컨버터 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고 해당 감지 결과에 따라 발생하는 제어 신호의 플로팅 상태를 제거하여, 안정화된 제어 신호에 따라 컨버터의 단락 전류를 차단함으로써, 단락 방지 동작의 정확성과 신뢰성을 개선할 수 있다.In addition, the converter short-circuit prevention circuit detects whether the converter switch element is short-circuited, removes the floating state of the control signal generated according to the detection result, and blocks the short-circuit current of the converter according to the stabilized control signal, thereby preventing short-circuit operation. accuracy and reliability can be improved.

나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 여러 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.Furthermore, those skilled in the art to which the present invention pertains will clearly understand from the following description that various embodiments according to the present invention can solve various technical problems not mentioned above.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터의 부스팅 회로를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로를 나타낸 회로도이다.1 is a diagram showing a converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a boosting circuit of a converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a converter short-circuit prevention circuit according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram showing a converter short-circuit protection circuit according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to clarify solutions to the technical problems of the present invention. However, in the description of the present invention, if the description of the related known technology makes the gist of the present invention unclear, the description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of designers and manufacturers. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터(10)가 도시되어 있다.1 shows a vehicle converter 10 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터(10)는 전압 변환 회로(12), PWM 제어 회로(14), 바이패스 회로(16), MCU(Micro Controller Unit)(18) 및 전류 제한 회로(20)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 차량용 컨버터(10)는 차량의 전원으로부터 전류를 입력받는 입력 단자(INPUT_B+), 차량의 전원 모드 중 IGN 모드 및 ACC 모드에서 외부 장치로부터 소정 컨버터 출력 제어 신호를 각각 입력받는 IGN 단자(IGN) 및 ACC 단자(INPUT_ACC), 차량의 ISG(Idle Stop & Go) 모드에서 외부 장치로부터 소정 컨버터 출력 제어 신호를 입력받는 ISG 단자(ISG_START), 그라운드 단자(GND), B+ 전류를 외부 장치로 출력하는 B+ 출력 단자(OUTPUT_B+), 및 ACC 전류를 외부 장치로 출력되는 ACC 출력 단자(OUTPUT_ACC) 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 차량용 컨버터(10)는 차량 전원을 입력받아 차량 전원의 전압을 승압할 수 있다.As shown in FIG. 1, the vehicle converter 10 according to an embodiment of the present invention includes a voltage conversion circuit 12, a PWM control circuit 14, a bypass circuit 16, a Micro Controller Unit (MCU) ( 18) and a current limiting circuit 20. According to the embodiment, the vehicle converter 10 has an input terminal (INPUT_B+) for receiving current from the vehicle's power supply, an IGN mode for receiving a predetermined converter output control signal from an external device in an IGN mode and an ACC mode among the vehicle's power modes, respectively. terminal (IGN) and ACC terminal (INPUT_ACC), ISG terminal (ISG_START) that receives a predetermined converter output control signal from an external device in the vehicle's ISG (Idle Stop & Go) mode, ground terminal (GND), B+ current to an external device It may further include a B+ output terminal (OUTPUT_B+) outputting to , and an ACC output terminal (OUTPUT_ACC) outputting ACC current to an external device. The vehicle converter 10 may receive vehicle power and boost the voltage of the vehicle power.

즉, 상기 전압 변환 회로(12)는, 입력 단자(INPUT_B+)를 통해 입력되는 입력 전류의 전압을 변환하여 B+ 전류 또는 ACC 전류를 출력할 수 있다. 일반적으로 배터리 등과 같은 차량 전원의 전압은 12V이나, 외부 요인 등으로 인해 차량 전원의 전압이 순간적으로 강하되는 경우가 발생할 수 있다. 예컨대, 차량의 엔진 시동이 걸릴 때, 차량 전원의 전압은 순간적으로 7V까지 강하될 수 있다. 이때, 차량 전원에 연결된 다양한 전자 기기들 또는 부하들은 정상적인 동작을 할 수 없거나 동작을 중단하게 된다. 이를 방지하기 위해, 상기 차량용 컨버터(10)는 차량 전원의 전압을 12V로 변환 또는 유지시키는 역할을 수행한다. 이를 위해, 상기 차량용 컨버터(10)의 전압 변환 회로(12)는 전압을 승압하는 부스팅 회로(boosting circuit)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 차량용 컨버터(10)는 입력 전압을 승압하여 승압된 전압을 출력하는 부스터 컨버터(boost converter)로 구성될 수 있으며, 실시예에 따라, 전압을 강하시키는 벅(buck) 회로 등도 포함할 수 있다.That is, the voltage conversion circuit 12 may convert the voltage of the input current input through the input terminal INPUT_B+ to output the B+ current or the ACC current. In general, the voltage of a vehicle power source such as a battery is 12V, but the voltage of the vehicle power source may drop momentarily due to external factors. For example, when the engine of the vehicle is started, the voltage of the vehicle power source may drop to 7V instantaneously. At this time, various electronic devices or loads connected to the vehicle power source cannot operate normally or stop operating. To prevent this, the vehicle converter 10 serves to convert or maintain the voltage of the vehicle power to 12V. To this end, the voltage conversion circuit 12 of the vehicle converter 10 may include a boosting circuit for boosting the voltage. That is, the in-vehicle converter 10 may include a boost converter that boosts an input voltage and outputs the boosted voltage, and may also include a buck circuit for stepping down the voltage according to an embodiment. have.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터(10)의 전압 변환 회로(12)가 회로도로 도시되어 있다.2 shows a circuit diagram of the voltage conversion circuit 12 of the vehicle converter 10 according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전압 변환 회로(12)는 입력 전원의 전압을 일정한 전압(예컨대, 12V)까지 승압시키는 부스팅 회로로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 전압 변환 회로(12)는 인덕터(Lc)와 스위치 소자(SW) 등을 포함할 수 있다. 상기 인덕터(Lc)는 상기 차량 전원에 의한 전류가 통과되며 에너지를 축적할 수 있다. 상기 스위치 소자(SW)는 상기 인덕터(Lc)의 출력단과 그라운드 사이에 연결되어 스위칭 동작을 수행함으로써 상기 인덕터(Lc)의 출력단에서 출력되는 전류를 그라운드와 부하 측에 교번하여 전달할 수 있다. 즉, 일 단이 상기 전압 변환 회로(12)의 입력단(VIN)에 연결되고 타 단이 스위치 소자(SW)의 스위칭 동작에 따라 접지 또는 상기 전압 변환 회로(12)의 출력단(VOUT) 측에 접속되는 인덕터(Lc)에 에너지를 축적하고, 상기 인덕터(Lc)에 축적된 에너지를 통해 상기 출력단(VOUT) 측에 승압된 전압을 전달할 수 있다. 이 경우, 스위치 소자(SW)는 MOSFET 등의 트랜지스터 소자일 수 있으며, 상기 PWM 제어 회로(14)에서 전달되는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 따라 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)되는 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 상기 인덕터(Lc)와 출력단(VOUT) 간에는 역전압이나 역전류를 방지하는 다이오드(Dc)가 연결된다.As shown in FIG. 2 , the voltage conversion circuit 12 may be configured as a boosting circuit that boosts the voltage of the input power supply to a certain voltage (eg, 12V). In this case, the voltage converter circuit 12 may include an inductor Lc and a switch element SW. The inductor (Lc) can accumulate energy while passing current by the vehicle power source. The switch element SW is connected between the output terminal of the inductor Lc and the ground to perform a switching operation, thereby alternately transferring the current output from the output terminal of the inductor Lc to the ground and the load side. in other words, An inductor having one end connected to the input terminal (VIN) of the voltage conversion circuit 12 and the other end connected to the ground or the output terminal (VOUT) of the voltage conversion circuit 12 according to the switching operation of the switch element (SW). Energy is stored in (Lc), and the boosted voltage may be transmitted to the output terminal (VOUT) through the energy stored in the inductor (Lc). In this case, the switch element SW may be a transistor element such as a MOSFET, and is turned on or turned off according to a PWM (Pulse Width Modulation) control signal transmitted from the PWM control circuit 14. ) can perform a switching operation. A diode Dc preventing reverse voltage or current is connected between the inductor Lc and the output terminal VOUT.

또한, 상기 전압 변환 회로(12)는 입력단(VIN) 측에서 입력 전압을 안정화하는 전압 안정화 회로(Ci), 출력단(VOUT) 측에서 출력 전압을 안정화하는 전압 안정화 회로(Co1)와 출력 전압의 노이즈를 필터링하는 주파수 필터 회로(Lo, Co2) 등을 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, RC 직렬 회로로 구성되어 상기 스위치 소자(SW)에 병렬 연결되는 스너버 회로(snubber circuit)(R21, C21)와, RC 직렬 회로로 구성되어 상기 다이오드(Dc)에 병렬 연결되는 스너버 회로(R22, C22) 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 스너버 회로는 PWM 제어 신호에 따른 스위칭 동작으로 인해 발생하는 링잉(rining) 노이즈를 흡수하여 감소시킬 수 있다.In addition, the voltage conversion circuit 12 includes a voltage stabilization circuit (Ci) for stabilizing the input voltage at the input terminal (VIN), a voltage stabilization circuit (Co1) for stabilizing the output voltage at the output terminal (VOUT), and noise of the output voltage. It may include a frequency filter circuit (Lo, Co2) for filtering. In addition, according to the embodiment, it is composed of an RC series circuit and is composed of a snubber circuit (R21, C21) connected in parallel to the switch element (SW) and an RC series circuit composed of a parallel to the diode (Dc) A connected snubber circuit (R22, C22) and the like may be further included. Such a snubber circuit can absorb and reduce ringing noise generated due to a switching operation according to a PWM control signal.

일 실시예에 있어서, 상기 전압 변환 회로(12)는 상호 병렬 연결된 복수의 부스팅 회로를 포함할 수 있다.In one embodiment, the voltage conversion circuit 12 may include a plurality of boosting circuits connected in parallel with each other.

다시 도 1을 참조하면, 상기 PWM 제어 회로(14)는, PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 상기 전압 변환 회로(12)의 스위치 소자(SW)에 전달하여 해당 스위치 소자(SW)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the PWM control circuit 14 transmits a PWM (Pulse Width Modulation) control signal to the switch element SW of the voltage conversion circuit 12 to perform a switching operation of the corresponding switch element SW. can control.

상기 바이패스 회로(16)는, 상기 입력 단자(INPUT_B+)를 통해 입력되는 입력 전류를 상기 B+ 출력 단자(OUTPUT_B+)에 직접 전달하거나, ACC 전류로서 상기 차량 ACC 전류 제한 회로(100)에 직접 전달할 수 있다. 이를 위해, 상기 바이패스 회로(16)는 스위칭 동작을 통해 상기 입력 단자(INPUT_B+)와 상기 전압 변환 회로(12)의 출력단을 연결하거나 차단하는 스위치 소자를 포함할 수 있다. 예컨대, 차량이 주행 중일 경우 차량 전원의 전압은 보통 12V로 유지되기 때문에, 상기 바이패스 회로(16)는 차량용 컨버터(10)의 입력 단자(INPUT_B+)를 통해 입력된 입력 전류를 상기 B+ 출력 단자(OUTPUT_B+) 또는 차량 ACC 전류 제한 회로(100)에 직접 전달할 수 있다.The bypass circuit 16 may directly transfer the input current input through the input terminal INPUT_B+ to the B+ output terminal OUTPUT_B+ or directly transfer it to the vehicle ACC current limiting circuit 100 as ACC current. have. To this end, the bypass circuit 16 may include a switch element connecting or disconnecting the input terminal INPUT_B+ and the output terminal of the voltage conversion circuit 12 through a switching operation. For example, since the voltage of the vehicle power supply is normally maintained at 12V when the vehicle is running, the bypass circuit 16 converts the input current input through the input terminal INPUT_B+ of the vehicle converter 10 to the B+ output terminal ( OUTPUT_B+) or directly to the vehicle ACC current limiting circuit 100.

상기 MCU(18)는, 상기 차량용 컨버터(10)의 전반적인 동작을 제어하여 관리할 수 있다.The MCU 18 may control and manage overall operations of the vehicle converter 10 .

상기 전류 제한 회로(20)는, ACC 출력 단자(OUTPUT_ACC)로 출력되는 ACC 전류를 제한할 수 있다. 이를 위해, 전류 제한 회로(20)는 ACC 출력단에 연결되는 저항이나, IPS(Intelligent Power Switch) 등을 포함할 수 있다.The current limiting circuit 20 may limit the ACC current output to the ACC output terminal OUTPUT_ACC. To this end, the current limiting circuit 20 may include a resistor connected to the ACC output terminal or an Intelligent Power Switch (IPS).

한편, 본 발명에 따른 컨버터 단락 방지 회로는, 이러한 차량용 컨버터(10)의 부스팅 회로에 설치되어, 상기 스위치 소자(SW)의 단락이 발생한 경우 상기 스위치 소자(SW)와 그라운드 간의 연결을 차단할 수 있다.On the other hand, the converter short-circuit prevention circuit according to the present invention is installed in the boosting circuit of the vehicle converter 10, and when a short circuit of the switch element SW occurs, the connection between the switch element SW and the ground can be cut off. .

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로(300)가 블록도로 도시되어 있다.3 shows a block diagram of a converter short circuit protection circuit 300 according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 컨버터 단락 방지 회로(300)는 스위치 단락 감지부(310), 제어 신호 입력부(320) 및 단락 전류 차단부(330)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the converter short-circuit prevention circuit 300 may include a switch short-circuit detection unit 310 , a control signal input unit 320 and a short-circuit current blocking unit 330 .

상기 스위치 단락 감지부(310)는, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)을 기준 전압(Vref)과 비교하여 상기 스위치 소자(SW)의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력할 수 있다.The switch short-circuit detection unit 310 compares the output terminal voltage Vo of the inductor Lc with a reference voltage Vref to detect whether the switch element SW is short-circuited, and different voltage levels according to the detection result. of control signals can be output.

상기 제어 신호 입력부(320)는, 상기 스위치 소자(SW)의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부(310)의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자(SW)와 그라운드 간의 연결을 차단할 수 있다.The control signal input unit 320 may receive a control signal from the switch short detection unit 310 when a short circuit of the switch element SW is detected, and cut off the connection between the switch element SW and the ground. .

상기 단락 전류 차단부(330)는, 상기 스위치 단락 감지부(310)에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부(330)에 입력할 수 있다.The short-circuit current blocker 330 may input a stabilized control signal to the short-circuit current blocker 330 by removing a floating state of the control signal output from the switch short-circuit detection unit 310. .

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로(300)가 회로도로 도시되어 있다.4 shows a circuit diagram of a converter short-circuit prevention circuit 300 according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 컨버터 단락 방지 회로(300)의 스위치 단락 감지부(310)는 비교기(312)를 포함할 수 있다. 상기 비교기(312)는 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 소정 기준 전압(Vref)보다 큰 경우 제1 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 작은 경우 제2 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 비교기(312)는 OP 앰프 등으로 구성될 수 있다. 예컨대, As shown in FIG. 4 , the switch short detection unit 310 of the converter short circuit prevention circuit 300 may include a comparator 312 . The comparator 312 outputs a control signal of a first voltage when the voltage Vo of the output terminal of the inductor Lc is greater than a predetermined reference voltage Vref, and the voltage Vo of the output terminal of the inductor Lc is When it is smaller than the reference voltage Vref, a control signal of the second voltage may be output. In this case, the comparator 312 may be composed of an OP amp or the like. for example,

상기 컨버터 단락 방지 회로(300)의 단락 전류 차단부(330)는, 상기 스위치 소자(SW)를 통과한 전류가 입력되는 입력 단자(D), 상기 입력된 전류가 출력되는 출력 단자(G), 및 상기 제어 신호가 입력되는 제어 단자(G)를 가지는 전류 차단용 스위치 소자(332)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 스위치 소자(332)는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 등과 같은 트랜지스터 소자 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 스위치 단락 감지부(310)는 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 큰 경우 상기 단락 전류 차단부(330)의 전류 차단용 스위치 소자(332)를 턴 온(turn on)시키는 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 작은 경우 상기 전류 차단용 스위치 소자(332)의 턴 오프(turn off)시키는 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다.The short-circuit current blocking unit 330 of the converter short-circuit prevention circuit 300 includes an input terminal (D) to which the current passing through the switch element (SW) is input, an output terminal (G) to which the input current is output, And it may include a switch element 332 for current blocking having a control terminal (G) to which the control signal is input. In this case, the switch element 332 may be composed of a transistor element such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor). In addition, the switch short circuit detection unit 310 switches the current blocking switch element 332 of the short circuit current blocking unit 330 when the output terminal voltage Vo of the inductor Lc is greater than the reference voltage Vref. A control signal of a turn-on voltage is output, and when the voltage Vo of the output terminal of the inductor Lc is smaller than the reference voltage Vref, the current blocking switch element 332 is turned off. It is possible to output a control signal of the voltage to be turned off.

예컨대, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 큰 경우, 즉 전압 변환 회로(12)의 스위치 소자(SW)가 단락되지 않은 경우, 상기 스위치 단락 감지부(310)는 VCC 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다. 그 결과, 상기 단락 전류 차단부(330)의 전류 차단용 스위치 소자(332)는 턴 온 상태를 유지하게 된다.For example, when the voltage Vo of the output terminal of the inductor Lc is greater than the reference voltage Vref, that is, when the switch element SW of the voltage conversion circuit 12 is not short-circuited, the switch short-circuit detection unit 310 ) may output a control signal of the VCC voltage. As a result, the switch element 332 for current blocking of the short-circuit current blocking unit 330 maintains a turned-on state.

반면, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 작은 경우, 즉 전압 변환 회로(12)의 스위치 소자(SW)가 단락된 경우, 상기 스위치 단락 감지부(310)는 0V 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다. 그 결과, 상기 단락 전류 차단부(330)의 전류 차단용 스위치 소자(332)는 턴 오프되어 그라운드로 흐르는 단락 전류를 차단하게 된다.On the other hand, when the voltage Vo of the output terminal of the inductor Lc is smaller than the reference voltage Vref, that is, when the switch element SW of the voltage conversion circuit 12 is short-circuited, the switch short-circuit detection unit 310 may output a control signal of 0V voltage. As a result, the switch element 332 for current blocking of the short-circuit current blocking unit 330 is turned off to block the short-circuit current flowing to the ground.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차량용 컨버터에 설치되는 컨버터 단락 방지 회로가, 해당 컨버터의 스위치 소자 단락시 컨버터에 발생하는 단락 전류를 차단함으로써, 차량용 컨버터 자체는 물론 컨버터 회로와 연결된 차량 내의 다른 회로들을 보호하고, 차량의 안전성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 컨버터 단락 방지 회로가 컨버터 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고 해당 감지 결과에 따라 발생하는 제어 신호의 플로팅 상태를 제거하여, 안정화된 제어 신호에 따라 컨버터의 단락 전류를 차단함으로써, 단락 방지 동작의 정확성과 신뢰성을 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.As described above, according to the present invention, the converter short-circuit protection circuit installed in the vehicle converter blocks the short-circuit current generated in the converter when the switch element of the converter is short-circuited, thereby blocking the vehicle converter itself as well as other components in the vehicle connected to the converter circuit. It can protect circuits and improve vehicle safety. In addition, the converter short-circuit prevention circuit detects whether the converter switch element is short-circuited, removes the floating state of the control signal generated according to the detection result, and blocks the short-circuit current of the converter according to the stabilized control signal, thereby preventing short-circuit operation. accuracy and reliability can be improved. Furthermore, the embodiments according to the present invention can solve various technical problems other than those mentioned in this specification in the related art as well as in the related art.

지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to specific examples. However, those skilled in the art will clearly understand that various modified embodiments can be implemented within the technical scope of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed above should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view. That is, the scope of the true technical idea of the present invention is shown in the claims, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

10 : 차량용 컨버터 12 : 전압 변환 회로
14 : PWM 제어 회로 16 : 바이패스 회로
18 : MCU 20 : 전류 제한 회로
300 : 컨버터 단락 방지 회로 310 : 스위치 단락 감지부
320 : 제어 신호 입력부 330 : 단락 전류 차단부10: vehicle converter 12: voltage conversion circuit
14: PWM control circuit 16: bypass circuit
18: MCU 20: current limiting circuit
300: converter short-circuit protection circuit 310: switch short-circuit detection unit
320: control signal input unit 330: short circuit current blocking unit

Claims (6)

인덕터 및 상기 인덕터의 출력단과 그라운드 사이에 연결된 스위치 소자를 포함하는 부스트 컨버터(boost converter)에 설치되는, 컨버터 단락 방지 회로로서,
상기 인덕터의 출력단 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력하는 스위치 단락 감지부;
상기 스위치 소자의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 단락 전류 차단부; 및
상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부에 입력하는 제어 신호 입력부를 포함하고,
상기 단락 전류 차단부는,
상기 스위치 소자를 통과한 전류가 입력되는 입력 단자, 상기 입력된 전류가 출력되는 출력 단자, 및 상기 제어 신호가 입력되는 제어 단자를 가지는 전류 차단용 스위치 소자를 포함하며,
상기 제어 신호 입력부는,
상기 전류 차단용 스위치 소자의 제어 단자와 그라운드 간에 연결되고 상기 스위치 소자의 단락의 감지에 따라 상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 0V 전압의 제어 신호를 입력받는 풀 다운 저항(pull-down resistor)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 단락 방지 회로.A converter short-circuit prevention circuit installed in a boost converter including an inductor and a switch element connected between an output terminal of the inductor and a ground,
a switch short-circuit detection unit that compares the voltage of the output terminal of the inductor with a reference voltage to detect whether the switch element is short-circuited, and outputs a control signal having a different voltage level according to the detection result;
a short-circuit current blocking unit receiving a control signal from the switch short-circuit detector when a short-circuit of the switch element is detected, and cutting off a connection between the switch element and ground; and
A control signal input unit configured to input a stabilized control signal to the short-circuit current blocking unit by removing a floating state of the control signal output from the switch short-circuit detection unit;
The short-circuit current blocker,
A current blocking switch element having an input terminal to which the current passing through the switch element is input, an output terminal to which the input current is output, and a control terminal to which the control signal is input,
The control signal input unit,
A pull-down resistor connected between the control terminal of the switch element for current blocking and the ground and receiving a control signal of 0V voltage output from the switch short circuit detection unit according to the detection of the short circuit of the switch element (pull-down resistor) Converter short-circuit protection circuit, characterized in that to do. 제1항에 있어서,
상기 스위치 단락 감지부는, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우 제1 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우 제2 전압의 제어 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 단락 방지 회로.According to claim 1,
The switch short-circuit detection unit outputs a control signal of a first voltage when the voltage of the output terminal of the inductor is greater than the reference voltage, and outputs a control signal of a second voltage when the voltage of the output terminal of the inductor is less than the reference voltage. Converter short-circuit protection circuit comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스위치 단락 감지부는, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우 상기 단락 전류 차단부의 전류 차단용 스위치 소자를 턴 온(turn on)시키는 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우 상기 전류 차단용 스위치 소자의 턴 오프(turn off)시키는 전압의 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 컨버터 단락 방지 회로.According to claim 1,
The switch short-circuit detecting unit outputs a control signal of a voltage for turning on a switch element for current blocking of the short-circuit current blocking unit when the output terminal voltage of the inductor is greater than the reference voltage, and the output terminal voltage of the inductor is Converter short-circuit prevention circuit, characterized in that for outputting a control signal of the voltage for turning off the current blocking switch element when smaller than the reference voltage. 삭제delete 차량 전원의 전압을 승압하는 차량용 컨버터로서,
상기 차량 전원에 의한 전류가 통과되며 에너지를 축적하는 인덕터;
상기 인덕터의 출력단과 그라운드 사이에 연결되어 스위칭 동작을 수행함으로써 상기 인덕터의 출력단에서 출력되는 전류를 그라운드와 부하 측에 교번하여 전달하는 스위치 소자; 및
상기 스위치 소자의 단락이 발생한 경우, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 컨버터 단락 방지 회로를 포함하고,
상기 컨버터 단락 방지 회로는,
상기 인덕터의 출력단 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력하는 스위치 단락 감지부;
상기 스위치 소자의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 단락 전류 차단부; 및
상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부에 입력하는 제어 신호 입력부를 포함하고,
상기 단락 전류 차단부는,
상기 스위치 소자를 통과한 전류가 입력되는 입력 단자, 상기 입력된 전류가 출력되는 출력 단자, 및 상기 제어 신호가 입력되는 제어 단자를 가지는 전류 차단용 스위치 소자를 포함하며,
상기 제어 신호 입력부는,
상기 전류 차단용 스위치 소자의 제어 단자와 그라운드 간에 연결되고 상기 스위치 소자의 단락의 감지에 따라 상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 0V 전압의 제어 신호를 입력받는 풀 다운 저항(pull-down resistor)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터.As a vehicle converter for stepping up the voltage of the vehicle power source,
an inductor through which current from the vehicle power passes and stores energy;
a switch element connected between the output terminal of the inductor and the ground to perform a switching operation to alternately transfer the current output from the output terminal of the inductor to the ground and the load side; and
Including a converter short-circuit prevention circuit that blocks the connection between the switch element and the ground when a short circuit of the switch element occurs,
The converter short-circuit protection circuit,
a switch short-circuit detection unit that compares the voltage of the output terminal of the inductor with a reference voltage to detect whether the switch element is short-circuited, and outputs a control signal having a different voltage level according to the detection result;
a short-circuit current blocking unit receiving a control signal from the switch short-circuit detector when a short-circuit of the switch element is detected, and cutting off a connection between the switch element and ground; and
A control signal input unit configured to input a stabilized control signal to the short-circuit current blocking unit by removing a floating state of the control signal output from the switch short-circuit detection unit;
The short-circuit current blocker,
A current blocking switch element having an input terminal to which the current passing through the switch element is input, an output terminal to which the input current is output, and a control terminal to which the control signal is input,
The control signal input unit,
A pull-down resistor connected between the control terminal of the switch element for current blocking and the ground and receiving a control signal of 0V voltage output from the switch short circuit detection unit according to the detection of the short circuit of the switch element (pull-down resistor) Vehicle converter, characterized in that for doing.
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