KR102490820B1

KR102490820B1 - 데이터 수집보드의 노이즈가 감소된 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템

Info

Publication number: KR102490820B1
Application number: KR1020200130971A
Authority: KR
Inventors: 이종경
Original assignee: 월드시스템주식회사
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2023-01-20
Also published as: KR20220048159A

Abstract

데이터 수집보드의 노이즈가 감소된 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템은 제조공정 프로세스의 센서장치로부터 전달되는 데이터를 수집하고 수신대상에 호환되는 프로토콜을 적용한 후 송신하는 데이터 수집보드를 포함하고, 데이터 수집보드는 내부 회로부에 연결된 디커플링 캐패시터에 연결되어 저항값이 가변되면서 전원에 의한 공진 노이즈를 감소시키는 전원 노이즈 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

데이터 수집보드의 노이즈가 감소된 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템{Integrated management system for manufacturing process of surface-treated steel sheet with reduced signal noise of data collection board}

본 발명은 사물 인터넷 및 클라우드 기반의 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 시그널 로거(Signal Logger)로 정의되는 데이터 수집보드의 노이즈가 감소된 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템에 관한 것이다.

표면처리강판의 제조공정은 수세공정, 코팅공정, 건조공정 및 검사공정으로 구분되어 있으며 각 공정의 4M1E의 관리 정도에 따라 불량과 손실은 노동생산성 저하와 품질비용 증가로 다양한 형태로 나타나고 있다.

- 수처리 공정 (탈지, 수세, 세정)

수처리 공정은 탈지, 수세, 세정 공정으로 분류를 할 수 있으며 투입 소재(Coil, Sheet) 의 종류와 특성에 따라 결로 방지를 위한 도유처리 및 폴리싱(소재무늬작업 공정)을 통한 소재표면의 오염도가 제조환경에 따라 편차가 크게 나타난다.

따라서 소재 표면의 세척상태는 표면처리강판의 기본 물성인 페인트 부착성에 지대한 영향을 줄 뿐 아니라 소재 표면의 오염으로 인한 다량의 외관불량이 발생하며, 특히 용수, 온도, 탈지존의 알카리 농도, 배관청결도, 존 오염도 등 관리가 실시간으로 상관성 있게 이루어져야 하나 현실적 방법으로는 한계적 특성을 가지고 있다.

- 코팅/건조공정

코팅/건조공정은 소재에 도장된 도료를 열 경화하는 공정으로 열 경화 시 액상제품에 있는 Solvent를 증발 및 경화처리하게 되며, 표면에 흡착되는 방식으로 이때 발생되는 Gas(VOC)는 건조로 내벽 그을음(타르) 발생의 원인이다. 또한, 그을음은 제품의 특성 및 소재연결부 공기흐름의 영향으로 탈락 되거나 비산되어 도장표면을 오염시키는 주원인이다. 특히 고가 제품의 경우 정밀 품질 관리를 요하며 광택, 표면디자인, 색상 등의 조건에 따라 대량불량의 원인이 되기도 한다.

건조로의 Gas(VOC), 탄화도(THC) 및 양압관리와 이물유입의 억제 및 탄화가스 배출압 모니터링은 건조로의 오염도를 측정하는 지표로 활용을 해야 하나 오븐 내 고열로 인한 측정방법 및 설비간의 연계성 관리에 어려움이 있다.

- 전수검사 공정

디자인패턴이 들어간 PCM(Pre Coated Metal)은 단색 표면처리강판보다 고부가 제품으로 디자인에 따라 불량형태가 다양하다. 검사표준의 제정으로 육안검사를 실시하고 있으나 검사자의 숙련도 및 컨디션에 따른 검출오류는 기업신뢰도 하락의 원인이 되기도 한다.

종래에는 표면처리강판의 제조공정의 불량 발생원인의 추적과 근본대책의 관리에 경험과 숙련도에만 의지하여 육안관리와 직감관리 엑셀데이터 분석에 의존하고 있는 실정이다.

따라서 표면처리강판의 제조공정의 효율적인 관리를 위해서 사물 인터넷 및 클라우드 기반의 표면처리강판 제조공정 시스템의 개발이 요구되고 있다.

특히, 제조공정 프로세스가 복잡해지고 제조공정 상의 데이터를 정밀하게 수집하기 위해 수압센서, 수위센서, 온도센서, 전류센서, 전압센서, 가스센서, 열화상센서, 비전 카메라 등과 같은 많은 사물 인터넷 기반의 장치를 사용하고 있다.

이러한 수많은 사물 인터넷 기반의 장치에서 전송되는 데이터를 수집하는 시그널 로거(Signal Logger)는 수집되는 데이터의 양이 많아지고, 저전력/고속전송이 이루어지는 각각의 프로토콜을 이용하여 데이터를 송신하므로 노이즈 발생이 많아지고 있어, 데이터 신호가 왜곡되는 현상이 발생하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 노이즈 처리부를 통해 시그널 로거(Signal Logger)로 정의되는 데이터 수집보드의 노이즈를 감소시킨 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템을 제공한다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제조공정 프로세스의 센서장치로부터 전달되는 데이터를 수집하고 수신대상에 호환되는 프로토콜을 적용한 후 송신하는 데이터 수집보드를 포함하고, 상기 데이터 수집보드는 내부 회로부에 연결된 디커플링 캐패시터에 연결되어 저항값이 가변되면서 전원에 의한 공진 노이즈를 감소시키는 전원 노이즈 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템이 제공된다.

또한, 본 발명에 포함되는 전원 노이즈 처리부는, 전원 전압 및 접지 전압을 공급받는 내부 회로부와, 내부 회로부의 전원 전압의 입력부와 일단이 연결되는 디커플링 캐패시터와, 디커플링 커패시터의 타단과 접지 전압의 입력부 사이에 연결되어, 전원 전압 또는 접지 전원과 내부 회로부로 인입되는 전원 전압 또는 접지 전원 사이의 전압 레벨차가 최소가 되도록, 내부 회로부에 공급되는 전원 전압 또는 접지 전압에 대응하여 공진 노이즈를 감소시키는 저항값이 가변되는 가변 저항부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 포함되는 가변 저항부는, 병렬로 연결된 복수의 저항 소자와, 복수의 저항 소자를 선택하는 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 포함되는 복수의 저항 소자는, 드레인단이 디커플링 커패시터에 연결되고, 소스단이 접지 라인으로 연결되는 복수의 엔모스 트랜지스터와, 드레인단이 디커플링 커패시터에 연결되고, 소스단이 접지 라인으로 연결되며, 게이트단으로 전원전압이 인가되는 엔모스 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템은, 노이즈 처리부를 통해 시그널 로거(Signal Logger)로 정의되는 데이터 수집보드의 노이즈를 감소시킴으로서, 데이터 전송의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷 및 클라우드 기반의 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템은 주요 결함에 대한 빅데이터 저장 및 딥러닝 분석으로 검사 결과 리포팅, 양품판정, 불량별 요인분석 및 유형별 수량 자동분석을 통하여 생산공정을 개선하고 계열사 및 동종업계의 생산성 향상시킬 수 있다.

또한 생산 현장의 데이터 모델을 쉽게 구축되도록 프로그래밍 등 전문 지식이 없어도 스마트팩토리 3.0 도입과 공정모듈(공장 장비의 설계/운용/보수에 관한 다양한 정보를 구조화하고 관리하는 방법)로 장치 모델의 설계/관리 및 데이터 액세스가 가능하며, 분석에 필요한 데이터를 쉽게 선택할 수 있어 효율적인 데이터 분석과 스마트팩토리 구현 가능하다.

이밖에 다양한 클라우드 컴퓨팅, IT 시스템 등에 대한 연결을 용이하게 하여 서비스와 생산 현장을 연결하고 분산되어 있는 자사 여러 공장을 중앙(통합)관리 할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷 및 클라우드 기반의 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템(1)의 개념도
도 2는 데이터수집 프로세스(20)의 처리과정을 나타낸 개념도
도 3은 데이터수집 프로세스(20)에서 사용되는 시그널 로거(Signal Logger)로 정의되는 데이터 수집보드의 구성도
도 4는 데이터 수집보드에 포함된 전원 노이즈 처리부(42)의 회로도
도 5는 전원 노이즈 처리부(42)의 감쇄부의 제1 실시예
도 6은 전원 노이즈 처리부(42)의 감쇄부의 제2 실시예
도 7은 데이터 수집보드에 포함된 내부 보호부(41)의 구성도
도 8은 내부회로 보호부(16)의 개략적인 구성도
도 9는 내부회로 보호부(16)의 회로도

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷 및 클라우드 기반의 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템(1)의 개념도이다.

도 1을 참조하면, 사물 인터넷 및 클라우드 기반의 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템(1)은 제조공정 프로세스(10), 데이터수집 프로세스(20), 데이터처리 프로세스(30)로 구분될 수 있다.

제안된 사물 인터넷 및 클라우드 기반의 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템(1)은 클라우드 기반 컴퓨팅으로 IoT 센서, 제조조건, 설비데이터의 모듈공정별 품질관련성을 공유하면서 데이터분석 지능화 모델 구축할 수 있도록 구성된다.

즉, 사물 인터넷 및 클라우드 기반의 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템(1)은 ERP, MES와 센서네트웍크, PLC INTERFACE 기술을 적용하여 생산 현장의 데이터(전력, 가스, 진동, 수질, 압력, 회전)를 실시간 정확하게 수집하고 분석 알고리즘을 이용하여 제조현장 설비상태 진단을 위해 클라우드 서버에 전송 저장하여 관리할 수 있도록 구성된다.

사물 인터넷 및 클라우드 기반의 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템(1)은 효율적인 모니터링 파라미터 신호를 얻기 위해 하부 시스템, 장비, 부품 등에 센서를 부착하여 설비 컨디션 정보를 수집할 수 있다. 센서를 통해 얻어진 신호들은 왜곡된 데이터의 보정, 잡음 제거 분석 등을 위해 변환처리 되며, 처리된 데이터들은 클라우드 서버의 데이터베이스로 전송되어 분석 알고리즘에 의해 설비상태를 진단하고 결함을 감지하는데 사용된다.

제조공정 프로세스(10)는 표면처리강판의 수세공정, 코팅공정, 건조공정 및 검사공정이 진행되면서 칼라강판 전처리공정의 데이터수집과 데이터 서버가 운영되는 일련의 과정을 포함한다.

이때, 제조공정 프로세스(10)는 칼라강판 코팅 및 건조공정 데이터수집과 비전서버가 운영되는 과정과, 칼라강판 검사공정 데이터 수집과 비전검사가 진행되는 과정을 포함할 수 있다.

데이터수집 프로세스(20)는 시그널 로거(Signal Logger)로 정의되는 데이터 수집보드를 통해 제조공정 프로세스(10)에 적용된 수압센서, 수위센서, 온도센서, 전류센서, 전압센서, 가스센서, 열화상센서, 비전 카메라 등에서 전송된 데이터를 수집하고 수신대상에 호환되는 프로토콜을 적용한 후 송신하는 일련의 과정을 포함한다.

데이터처리 프로세스(30)는 제조공정 프로세스(10) 및 데이터수집 프로세스(20)에서 전송된 데이터를 데이터베이스화하여 클라우드 기반의 딥러닝 영상처리 기술을 처리하는 일련의 과정을 포함한다.

도 2는 데이터수집 프로세스(20)의 처리과정을 나타낸 개념도이다.

도 2를 참조하면, 제조공정 상의 데이터를 정밀하게 수집하기 위해 수압센서, 수위센서, 온도센서, 전류센서, 전압센서, 가스센서, 열화상센서, 비전 카메라 등과 같은 많은 사물 인터넷 기반의 장치를 사용하고 있다.

이러한 수많은 사물 인터넷 기반의 장치에서 전송되는 데이터를 수집하는 시그널 로거(Signal Logger)는 저전력/고속전송이 이루어지는 각각의 프로토콜을 이용하여 데이터를 송신하므로 노이즈 발생이 많아지고 있어, 데이터 신호가 왜곡되는 현상이 발생하고 있으므로, 노이즈 처리부를 통해 이를 해결하였다.

도 3은 데이터수집 프로세스(20)에서 사용되는 시그널 로거(Signal Logger)로 정의되는 데이터 수집보드의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 데이터 수집보드는 외부의 센서 데이터를 수집하고 처리한 후 송신하는 동작 제어부, 내부 보호부(41) 및 전원 노이즈 처리부(42)를 포함하여 구성된다.

시그널 로거(Signal Logger)로 정의되는 데이터 수집보드는 저전력/고속전송이 이루어지는 각각의 프로토콜을 이용하여 데이터를 송신하므로 노이즈 발생이 많아지고 있어, 데이터 신호가 왜곡되는 현상이 발생할 수 있다. 클럭신호, 제어신호, 전원전원 등의 왜곡이 발생할 경우 데이터 수집보드의 수명 및 신뢰성에 영향을 줄 수 있으므로, 신호의 노이즈를 방지, 제거하거나 감소시킬 수 있는 노이즈 방지기술이 적용되어야 한다.

제안된 데이터 수집보드는 전원 노이즈 처리부(42)를 포함한다. 전원 노이즈 처리부(42)는 디커플링 캐패시터에 연결되어 저항값이 가변되면서 전원에 의한 공진 노이즈를 감소시키는 역할을 수행한다.

도 4는 데이터 수집보드에 포함된 전원 노이즈 처리부(42)의 회로도이다.

도 4를 참조하면, 전원 노이즈 처리부(42)는 내부 회로부와 , 전원(VDD) 라인 및 접지(VSS) 라인을 통해 회로부로 전원전압을 공급하기 위해 내부 회로부와 전기적으로 접속되는 전원전압 공급 패드(VDD Pad) 및 접지전압 공급 패드(VSS Pad)와, 내부 회로부와 병렬 접속되며, 내부 회로부와 전원전압 공급 패드(VDD Pad)를 연결하는 전원(VDD) 라인에 연결되는 디커플링 커패시터(Cde-cap) 및 가변 저항부(R)를 포함한다.

참고적으로 내부 회로부는 데이터 수집보드에 포함됨 소자를 모두 지칭하는 것이나, 본 실시예에서는 전원 노이즈의 영향을 많이 받는 메모리(동작 제어부의 내부 메모리), 또는 동작 제어부라고 가정하고 설명한다.

내부 회로부가 있는 위치에서의 전압의 값은 동일 위치에서의 임피던스 값과 회로가 소모하는 동작 전류의 곱으로 표현할 수 있으므로, 회로가 소모하는 전류가 정해져 있다면 결국 전압의 변동폭은 임피던스 값의 크기에 비례하며, 디커플링 커패시터(Cde-cap)의 기생 저항(Rde-cap) 값이 커질수록 공진에서의 임피던스 값은 작아진다.

이러한 결과는 기생 저항(Rde-cap) 값이 클수록 공진에서의 손실이 커지기 때문에 나타나는 현상이며, 메탈 저항(Rdie) 값이 큰 경우에도 유사한 결과를 얻을 수 있게 되지만, 메탈 저항(Rdie) 값이 커지면 DC 전류에 의한 전압 강하가 커지게 되므로 바람직하지 않다.

따라서 본 발명에서는 디커플링 커패시터(Cde-cap)에 직렬 가변 저항부(R)를 연결하여, 디커플링 커패시터(Cde-cap)의 기생 저항(Rde-cap) 값이 커질때와 마찬가지로 공진에서의 임피던스 값을 감소시켜, 공진으로 인한 전압 강하를 제한한다.

가변 저항부(R)는 디커플링 커패시터(Cde-cap)와 접지(VSS)라인을 연결하며, 전원전압 공급 패드(VDD Pad)로 공급되는 전원과 내부 회로부로 인입되는 전원 간 레벨 차이가 최소가 되도록 저항값을 가변시켜 사용할 수 있도록 구성된다.

도 5는 전원 노이즈 처리부(42)의 감쇄부(421)의 제1 실시예이고, 도 6은 전원 노이즈 처리부(42)의 감쇄부의 제2 실시예이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 우선 도 5는 각각 디커플링 커패시터(Cde-cap)와 직렬 연결되며 고정 저항값을 갖는 복수의 저항 소자(R1~R4)로 구현한 것으로, 스위치 온/오프를 통해 가변 저항부(R)의 저항값을 가변시킬 수 있다. 이때, 각 저항 소자(R1 ~ R4)는 서로 다른 저항값을 갖는 것을 사용하여, 전압 강하를 최소화할 수 있는 저항 소자를 선택할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

다음으로, 도 6은 디커플링 커패시터(Cde-cap)에 복수의 엔모스 트랜지스터(T1~T4)를 연결하고, 복수의 엔모스 트랜지스터(T1~T3)의 게이트에 외부의 가변 저항 조절 로직(11)으로부터 출력되는 온/오프 제어신호(a1, a2, a3)를 입력하여 온/오프 제어 신호(a1, a2, a3)의 레벨에 따라 각 트랜지스터가 턴온/턴오프 되도록 한 구조이다.

이때, 온/오프 제어 신호(a1, a2, a3)의 레벨이 모두 로우 레벨인 경우 디커플링 커패시터(Cde-cap)와 접지 라인 간의 연결이 해제되므로, 마지막 엔모스 트랜지스터(T4)의 게이트로는 전원전압이 인가되도록 하였다.

한편, 저항 조절부(11)는 디커플링 커패시터(Cde-cap)에 연결되어 있는 각 트랜지스터들(T1, T2, T3)을 턴온 또는 턴오프시키기 위한 온/오프 제어 신호(a1, a2, a3)를 출력하는 로직으로서, 트레이닝 과정에서 외부로부터의 커맨드 신호(COMMAND)에 의해 인에이블되어 각 제어 신호(a1, a2, a3)가 가질 수 있는 논리 레벨의 조합을 출력하여 노이즈가 가장 작은 조합을 선택할 수 있도록 하며, 선택된 조합의 제어신호(a1, a2, a3)를 상기 각 트랜지스터들(T1, T2, T3)의 게이트로 입력한다.

따라서 전원 노이즈 처리장치(42)를 통해 메탈 저항 값이 줄어들어 공진으로 인한 문제가 이슈가 되는 경우 공진으로 인한 전원 노이즈를 감쇄시킬 수 있게 되며, 이에 따라 저전압 고속 동작 메모리의 구동전원을 안정적으로 처리할 수 있다.

또한, 가변 저항부의 다른 실시예로써, 스위칭 동작과 가변저항소자로의 기능을 가지는 스위칭 가변 저항수단이 사용될 수 있다. 즉, 스위칭 가변 저항수단은 제어신호에 따라 가변진폭 출력펄스를 생성하는 출력펄스 생성부와, 가변진폭 출력펄스를 입력받아 스위칭 동작과 저항값이 변화하는 가변 저항으로 구성될 수 있다.

또한, 가변 저항부의 다른 실시예로써, 가변 저항부의 내부에 복수의 저항 세그멘트들을 포함하고, 가변 저항부가 가질 수 있는 복수의 저항값 후보들을 크기 순으로 정렬하는 경우, 복수의 저항값 후보들이 같은비수열(geometric sequence)을 이루도록 구성될 수 있다. 즉,가변 저항부는 복수 개의 저항 세그먼트들과, 복수 개의 저항 세그먼트들에 연결된 복수의 스위치들로 구성되는데, 복수 개의 스위치들은 N비트 제어 신호의 각 비트 또는 각 비트의 조합에 의하여 복수 개의 저항 세그먼트들의 연결 상태를 제어하고, 가변 저항부의 저항 값은 N 비트 제어 신호에 기반하는 지수 함수에 따라 결정될 수 있다. 따라서 사용자가 제어 코드를 통해 저항값 변화로 인한 결과를 직관적으로 파악하기 용이하다.

또한, 데이터 수집보드는 내부 보호부(41)를 포함하고 있는데, 데이터 수집보드는 내부회로 보호부(41)를 통해 정전기 또는 의도치 않은 고전압/전류 성분을 외부로 방출시킴으로써 내부회로를 보호할 수 있다

도 7은 데이터 수집보드에서 내부 보호부(41)의 구성도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 보호부(41)는 고전압 생성부(12), 파워업 신호 조절부(14), 파워다운모드신호 조절부(18) 및 내부 회로 보호부(16)를 포함한다.

고전압 생성부(12)는 외부로부터 인가되는 구동전압(VDD)을 펌핑하여 고전압(HVDD)을 생성하고, 생성된 고전압을 내부회로 보호부(16)로 제공한다. 이때, 고전압 생성부(12)는 내부 회로에서 생성할 수 있는 가장 높은 고전압을 생성함으로써, 내부 회로의 오동작을 방지할 수 있다.

파워업 신호 조절부(14)는 외부로부터 인가되는 구동전압(VDD)에 응답하여 전원 전압의 전위가 일정 전위 이상이 됨을 감지하여 파워업 신호(Powerup)를 생성한다.

또한, 파워업 신호 조절부(14)는 생성된 파워업 신호(Powerup)의 하이 레벨 구간을 일정 시간 지연시켜 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)를 생성하고, 생성된 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)를 내부 회로 보호부(16)로 제공한다.

파워다운(Deep Power Down: 이하 PWRDN라 칭함) 모드 신호 조절부(18)는 데이터 수집보드가 동작하지 않는 대기 상태에서 전력 소모를 감소시킬 수 있도록 내부의 불필요한 회로들을 비활성화 시키기 위해 외부로부터 인가되는 CAS(Column Access Strobe), RAS(Row Access Strobe) 등의 명령 신호들의 조합에 의해 생성된 커맨드(command)에 응답하여 딥 파워 다운 신호(PWRDN, 이하 파워다운모드신호라 칭함)를 생성한다.

그리고, 파워다운모드신호 조절부(18)는 생성된 파워다운모드신호(PWRDN)의 하이 레벨 구간을 일정 시간 지연시켜 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 생성한다.

이처럼, 본 발명은 파워업 신호 및 파워다운모드신호(PWRDN)의 하이 레벨 구간을 일정 시간을 지연시킬 수 있다. 이는, 데이터 수집보드의 초기화 시 외부 구동전압 및 고전압 등이 0 레벨에서 기설정된 레벨로 점차적으로 증진하게 된다. 그러나, 고전압이 기설정된 레벨에 도달하기도 전에 파워업 신호 및 딥 파워 신호가 활성화됨으로써, 트랜지스터들의 누설 전류가 발생하게 되고, 이에 따라 데이터 수집보드의 오동작이 초래된다. 따라서 본 발명은 각 신호의 활성 시간을 고전압이 기 설정된 레벨에 도달할 때까지 지연(Delay)시켜 트랜지스터들의 누설 전류를 방지할 수 있다.

한편, 내부 회로 보호부(16)는 고전압 생성부(12)로부터 입력된 고전압에 기초하여 파워업 신호 조절부(14)로부터 인가된 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)와, 파워다운모드신호 조절부(18)로부터 인가된 파워다운모드신호(PWRDN) 및 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 인가받아 과전류가 내부 회로로 유입되는 것을 방지한다.

도 8은 내부회로 보호부(16)의 구성도이고, 도 9는 내부회로 보호부(16)의 회로도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 내부 회로 보호부(16)는 레벨 시프팅부(16_2) 및 정전기(Electrostatic discharge) 방지부(16_4)를 포함한다.

레벨 시프팅부(16_2)는 고전압 생성부(12)로부터 인가되는 고전압에 응답하여 파워다운모드신호 조절부(18)로부터 인가되는 파워다운모드신호(PWRDN)의 레벨을 고전압의 레벨로 시프트(Shift)시킨다.

이때, 레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호(PWRDN)의 레벨을 고전압의 레벨로 시프트 시키는 것은, 내부 회로에서 흐를 수 있는 가장 높은 전류를 흘려주어, 정전기 방지부(16_4)의 제1 PMOS 트랜지스터(T5)에서의 누설 전류를 방지할 수 있고, 구동전압(VDD)의 레벨을 낮춤으로써 내부 회로의 오동작을 방지할 수 있다.

정전기 방지부(16_4)는 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)와 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)의 조합 신호에 응답하여 과전류가 내부 회로로 유입되는 것을 방지한다.

이처럼, 본 발명에 따른, 내부 보호부(41)는 내부에서 생성할 수 있는 가장 높은 전압을 생성하여 파워다운모드신호(PWRDN)의 레벨을 고전압의 레벨로 시프트시키고, 시프트된 고전압 레벨과 전원 전압의 레벨을 비교하여 과전류를 외부로 방출시킴으로써, 내부 회로의 오동작을 방지할 수 있다.

레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호(PWRDN)의 반전 레벨과, 파워다운모드신호(PWRDN)을 입력으로 하는 제1 및 제2 입력 트랜지스터(T3, T4)와, 고전압을 흘려주는 미러 트랜지스터(T1, T2)를 포함한다.

이때, 레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호(PWRDN)의 레벨을 반전시켜 제1 입력 트랜지스터(T3)로 인가하는 제1 인버터부(IV1)와, 파워다운모드신호(PWRDN)를 제2 입력 트랜지스터(T4)로 인가하는 제2 인버터부(IV2)를 더 포함한다.

정전기 방지부(16_4)는, 내부 회로로 인가되는 전류의 량을 조절하여 내부 회로의 파괴를 방지한다.

이러한, 정전기 방지부(16_4)는, 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)와 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 조합하여 조합 신호를 생성하는 조합부(NOR1), 전원 전압단(VDD)과 접지 전압단(VSS) 사이에 연결되며 레벨 시프팅부(16_2)의 출력 신호를 입력으로 하는 제1 PMOS 트랜지스터(T5), 조합부(NOR1)로부터 출력되는 조합 신호의 반전 레벨을 입력으로 하는 제2 PMOS 트랜지스터(T6), 조합 신호를 입력으로 하는 제1 NMOS 트랜지스터(T7)를 포함한다.

이하, 본 실시예에 따른 내부 회로 보호부(16)의 동작을 살펴본다.

먼저, 일 예로 데이터 수집보드의 내부 회로 보호부(16)가 초기화 동작을 수행하는 경우를 설명하기로 한다.

레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호 조절부(18)와 고전압 생성부(12) 각각으로부터 파워다운모드신호(PWRDN) 및 고전압(H_VDD)을 인가받는다.

이때, 고전압(H_VDD)과 구동전압(VDD)은 기설정된 레벨까지 도달하지 못한 상태이므로, 과전류가 유입되지 않게 되어 내부 회로 보호부(16)는 동작하지 않는다.

그러므로 레벨 시프팅부(16_2)의 출력 신호는 계속 플로팅(Floating)되고, 정전기 방지부(16_4)의 제2 PMOS 트랜지스터(T6)와 제1 NMOS 트랜지스터(T7)는 동작하지 않는다.

한편, 데이터 수집보드의 초기화 시 레벨 시프팅부(16_2)로 인가되는 외부 구동전압 및 고전압 등이 0 레벨에서 기설정된 레벨로 점차적으로 증진하게 된다. 종래에는, 고전압이 기설정된 레벨에 도달하기도 전에 파워업 신호 및 딥 파워 신호가 활성화됨으로써, 트랜지스터들의 누설 전류가 발생하게 되고, 이에 따라 데이터 수집보드의 오동작이 발생하였다. 따라서 발명은 파워업 신호 및 파워다운모드신호(PWRDN)의 활성 시간을 고전압이 기 설정된 레벨에 도달할 때까지 지연(Delay)시켜 정전기 방지부(16_4)에 인가시킴으로써, 트랜지스터들의 누설 전류를 방지할 수 있다.

그 다음, 다른 예로, 내부 회로 보호부(16)가 초기화 동작 후 정상 동작을 수행할 경우를 설명하기로 한다.

레벨 시프팅부(16_2)는 정상 동작 시, 파워다운모드신호 조절부(18)로부터 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)를 입력받게 되는데, 입력된 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제1 인버터부(IV1)에 의해 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)로 출력되게 된다.

하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제1 노드(N1)를 통해 제1 입력 트랜지스터(T3)로 입력되고, 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제2 인버터부(IV2)를 거쳐 다시 로우 레벨로 반전되어 제2 입력 트랜지스터(T4)로 입력된다.

레벨 시프팅부(16_2)에서는 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)가 제1 입력 트랜지스터(T3)의 문턱 전압 이상으로 증가하게 되면, 제1 입력 트랜지스터(T3)는 턴온된다. 그렇게 되면, 제2 노드(N2)의 레벨이 제2 미러 트랜지스터(T2)의 게이트로 입력되게 되고, 그에 따라 제2 미러 트랜지스터(T2)가 턴온하게 된다.

그러나, 제2 입력 트랜지스터(T4)는 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)가 입력되기 때문에 제4 노드(N4)에는 하이 레벨의 출력 신호가 출력하게 된다.

그러면, 정전기 방지부(16_4)는 레벨 시프팅부(16_2)로부터 제1 PMOS 트랜지스터(T5) 문턱 전압 이상의 파워다운모드신호가 입력되기 때문에, 제1 PMOS 트랜지스터(T5)가 동작하지 않게 된다.

이때, 정전기 방지부(16_4)의 조합부(NOR1)는 노멀 모드 시 로우 레벨을 가지는 파워업 지연신호(PWRUP_DLY) 및 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 조합하여 조합 신호를 출력하게 되는데, 정전기 방지부(16_4)는 조합부(NOR1)로부터 출력된 조합 신호에 의해 제2 PMOS 트랜지스터(T6)와 제1 NMOS 트랜지스터(T7)가 턴온되긴 하지만, 제1 PMOS 트랜지스터(T5)가 동작하지 않기 때문에 전류를 방출시키지 않게 된다.

마지막으로, 또 다른 예로, 데이터 수집보드의 내부 회로 보호부(16)가 전원 전압의 과도 상승 시 동작을 수행할 경우를 설명하기로 한다.

이때, 레벨 시프팅부(16_2)는 내부 전압 과도 상승 시, 파워다운모드신호 조절부(18)로부터 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)를 입력 받게 되는데, 입력된 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제1 인버터부(IV1)에 의해 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)로 출력되게 된다.

이렇게 출력된, 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제1 노드(N1)를 통해 제1 입력 트랜지스터(T3)로 입력됨과 동시에, 제2 인버터부(IV2)를 거쳐 다시 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)로 반전되어 제2 입력 트랜지스터(T4)로 입력된다.

레벨 시프팅부(16_2)는 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)가 제1 입력 트랜지스터(T3)의 문턱 전압 이하로 감소하면, 제1 입력 트랜지스터(T3)는 동작하지 않는다. 그렇게 되면 제2 노드(N2) 레벨이 제2 미러 트랜지스터(T2)로 출력되게 되고, 그에 따라 제2 미러 트랜지스터(T2)도 동작하지 않게 된다.

그러나 레벨 시프팅부(16_2)는 제2 입력 트랜지스터(T4)로 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)가 입력되기 때문에, 제2 입력 트랜지스터(T4)가 턴온되고 그에 의해 제4 노드(N4)의 레벨은 로우 레벨로 되고, 그에 의해 로우 레벨의 출력 신호가 출력하게 된다.

그러면, 정전기 방지부(16_4)는 레벨 시프팅부(16_2)로부터 제1 PMOS 트랜지스터(T5) 문턱 전압 이하의 로우 레벨의 출력 신호가 입력되게 되면, 제1 PMOS 트랜지스터(T5)가 턴-온된다.

이때, 정전기 방지부(16_4)의 조합부(NOR1)는 VDD 과다 상승 시에도 로우 레벨을 가지는 파워업 지연신호(PWRUP_DLY) 및 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay) 입력 받아 조합 신호를 출력하게 되는데, 정전기 방지부(16_4)는 조합부(NOR1)로부터 출력된 조합 신호에 의해 제2 PMOS 트랜지스터(T6)와 제1 NMOS 트랜지스터(T7)가 턴-온되기 때문에 전원 전압의 레벨이 낮아지도록 전류를 방출시킬 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 내부 보호부(41)는 내부에서 생성할 수 있는 가장 높은 전압을 생성하여 파워다운모드신호의 레벨을 시프트시키고, 시프트된 전압 레벨과 전원 전압의 레벨을 비교하여 과전류를 외부로 방출시킴으로써, 내부 회로의 오동작을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

제조공정 프로세스의 센서장치로부터 전달되는 데이터를 수집하고 수신대상에 호환되는 프로토콜을 적용한 후 송신하는 데이터 수집보드;를 포함하고,
상기 데이터 수집보드는 내부 회로부에 연결된 디커플링 캐패시터에 연결되어 저항값이 가변되면서 전원에 의한 공진 노이즈를 감소시키는 전원 노이즈 처리부; 및 외부로부터 인가되는 파워다운모드신호의 레벨을 구동전압 이상의 레벨로 시프트시켜 출력 신호를 생성하고, 파워업 지연신호 및 파워다운모드 지연신호의 조합에 의한 조합 신호에 응답하여 과전류가 내부회로로 유입되는 것을 방지하는 내부회로 보호부;를 구비하고,
상기 내부회로 보호부는 상기 구동전압 이상의 레벨에 응답하여 상기 파워다운모드신호의 레벨을 상기 구동전압 이상의 레벨로 시프트시켜 출력 신호를 출력하는 레벨 시프팅부; 및 상기 파워업 지연신호 및 상기 파워다운모드 지연신호의 조합신호에 응답하여 상기 과전류를 외부로 방출시키는 정전기 방지부;를 구비하고,
상기 전원 노이즈 처리부는, 전원 전압 및 접지 전압을 공급받는 상기 내부 회로부; 상기 내부 회로부의 상기 전원 전압의 입력부와 일단이 연결되는 상기 디커플링 캐패시터; 및 상기 디커플링 커패시터의 타단과 상기 접지 전압의 입력부 사이에 연결되어, 상기 전원 전압 또는 상기 접지 전압과 상기 내부 회로부로 인입되는 전원 전압 또는 접지 전압 사이의 전압 레벨차가 최소가 되도록, 상기 내부 회로부에 공급되는 전원 전압 또는 접지 전압에 대응하여 공진 노이즈를 감소시키는 저항값이 가변되는 가변 저항부;를 포함하고,
상기 가변 저항부는, 복수 개의 저항 세그먼트들과; 복수 개의 저항 세그먼트들에 연결된 복수의 스위치들;로 구성되고,
상기 복수 개의 스위치들은 N비트 제어 신호의 각 비트 또는 각 비트의 조합에 의하여 상기 복수 개의 저항 세그먼트들의 연결 상태를 제어하고,
상기 가변 저항부의 저항 값은 N 비트 제어 신호에 기반하는 지수 함수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 표면처리강판 제조공정 통합관리 시스템.
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