KR102564958B1 - 모듈화 된 전압강하 회로 및 이를 이용한 전압강하 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전원부로부터 측정된 전압값을 토대로 전원부의 레귤레이팅 정도 및 발열 정도를 조절함으로써, 저전압 출력(LDO) 레귤레이터 및 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)의 정상적인 인가 전압 및 정상적인 발열을 보장하기 위한 모듈화 된 전압강하 회로 및 이를 이용한 전압강하 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 모듈화 된 전압강하 회로 및 이를 이용한 전압강하 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 전원부로부터 측정된 전압값을 토대로 전원부의 레귤레이팅 정도 및 발열 정도를 조절함으로써, 저전압 출력(LDO) 레귤레이터 및 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)의 정상적인 인가 전압 및 정상적인 발열을 보장하기 위한 모듈화 된 전압강하 회로 및 이를 이용한 전압강하 방법에 관한 것이다.
최근, 자동차 및 ESS 어플리케이션의 다양화에 따라 배터리의 전압 사양이 다양해지고, 셀의 개수가 증가할 수록 전압 변동 폭이 증가함에 따라, 이에 대응한 설계 대안이 필요한 실정이다.
종래에는 어플리케이션 별로 배터리 전압 사양이 달라짐에 따라, 각 어플리케이션 별로 전원부의 재설계가 필요하였고, 동일한 어플리케이션 및 동일한 전압 사양 내에서도 전원부의 레귤레이팅 시 고정된 전압 강하 방식으로 인해, 전원 전압의 실시간 변동에 따라 원하는 출력 전압을 얻기는 어려움이 있었다.
뿐만 아니라, 동일한 어플리케이션 및 동일한 전압 사양 내에서도 전원 전압의 실시간 변동에 따라 발열 상태가 달라지는데 종래에는 이에 대한 대처가 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 전원부로부터 측정된 전압값을 토대로 전원부의 레귤레이팅 정도 및 발열 정도를 조절함으로써, 저전압 출력(LDO) 레귤레이터 및 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)의 정상적인 인가 전압 및 정상적인 발열을 보장하기 위한 모듈화 된 전압강하 회로 및 이를 이용한 전압강하 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 된 전압강하 회로는 전원부의 전압값을 측정하는 전압 측정부, 상기 전원부와 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU) 사이에 위치되며, 상기 전원부의 전압 레귤레이팅 정도 및 발열 정도를 조절하는 전압발열 조절부 및 측정된 상기 전압값을 토대로, 상기 전원부의 실시간 변동 전압에 대응하도록 상기 전압발열 조절부의 전압 레귤레이팅 동작 및 발열 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 전압 측정부, 제어부 및 전압발열 조절부는 하나의 모듈화 된 형태인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압발열 조절부에 의해 상기 전원부의 전압 레귤레이팅 정도가 조절됨에 따라, 상기 전압발열 조절부와 연결된 저전압 출력(LDO) 레귤레이터 및 상기 MCU에 인가되는 전압이 기 설정된 전압 범위를 유지될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압발열 조절부에 의해 상기 전원부의 발열 정도가 조절됨에 따라, 상기 전압발열 조절부와 연결된 저전압 출력(LDO) 레귤레이터 및 상기 MCU의 발열 상태가 기 설정된 온도 범위로 유지될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압발열 조절부는 상기 전원부와 직렬 연결된 제1 전압발열 조절부 및 상기 제1 전압발열 조절부와 직렬 연결된 제2 전압발열 조절부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 전압발열 조절부와 각각 개별 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압 측정부는 상기 전원부로부터 출력되는 전원의 전압을 측정하기 위해, 서로 직렬 연결된 제1 및 제2 전압 분배 저항을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압발열 조절부는 상기 전원부의 전압 레귤레이팅 정도를 조절하기 위해, 서로 직렬 연결된 제3 및 제4 전압 분배 저항과, 상기 제4 전압 분배 저항과 병렬 연결된 제5 전압 분배 저항을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압발열 조절부는 서로 병렬 연결된 상기 제4 및 제5 전압 분배 저항의 접점 상태를 조절하는 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈화 된 전압강하 회로를 이용한 전압강하 방법은 전압 측정부를 통해 전원부의 전압값을 측정하는 단계, 측정된 상기 전압값을 토대로, 제어부에서 상기 전원부의 실시간 변동 전압에 대응하여 전압발열 조절부의 전압 레귤레이팅 동작 및 발열 동작을 제어하기 위한 신호를 상기 전압발열 조절부에 인가하는 단계 및 전압발열 조절부를 통해, 상기 전원부의 전압 레귤레이팅 정도 및 발열 정도가 조절되는 단계를 포함하며, 상기 전압 측정부, 상기 제어부 및 상기 전압발열 조절부는 하나의 모듈화 된 형태일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전원부로부터 측정된 전압값을 토대로 전원부의 레귤레이팅 정도 및 발열 정도를 조절함으로써, 저전압 출력(LDO) 레귤레이터 및 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)의 정상적인 인가 전압 및 정상적인 발열을 보장할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 모듈화 된 단일 설계를 통해, 일정 전압 대역의 어플리케이션에 전원부를 재설계할 필요없이 대응할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 동일한 어플리케이션 내에서도 변동하는 전원 전압에 실시간으로 대응함으로써 레귤레이팅에 걸리는 발열을 유동적으로 조절할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 종래의 일반적인 전압강하 회로(1)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 된 전압강하 회로(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 모듈화 된 전압강하 회로(100)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 모듈화 된 전압강하 회로(100)를 이용하여 전압을 강하하는 과정을 일련의 순서대로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 된 전압강하 회로(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 모듈화 된 전압강하 회로(100)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 모듈화 된 전압강하 회로(100)를 이용하여 전압을 강하하는 과정을 일련의 순서대로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래의 일반적인 전압강하 회로(1)의 구성을 도시한 도면이다.도 1을 살펴보면, 종래의 일반적인 전압강하 회로(1)는 전원부(1a), 전압 레귤레이팅부(1b), 저전압 출력(LDO) 레귤레이터(1c) 및 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, 1d)을 포함하여 구성된다.
이러한 전압강하 회로(1)는 MCU(1d)에 필요한 전원을 공급하기 위해, 전압 레귤레이팅부(1b) 및 LDO 레귤레이터(1c)를 통해 전원부(1a)의 전압을 강하시키게 되는데, 전압 레귤레이팅부(1b)가 고정적이기 때문에 전원부(1a)의 전압 변동에 대응하지 못하게 된다.
여기에서, 전원부(1a)의 전압 변동이라 함은, 어플리케이션의 차이에 따른 전원부(1a)의 전압 사양이 다름을 의미할 수 있는데, 이는 동일한 어플리케이션이라도 배터리의 상태에 따라 변동하는 전압 사양을 의미할 수 있다.
이러한 전압강하 회로(1)의 경우, 전압 사양이 다른 어플리케이션 별로 각각 다른 전원부를 설계하여야 한다는 점에서, 개발 측면에서 모듈화 되지 않아 비효율적인 문제점을 가진다.
또한, 동일한 어플리케이션 일지라도 시스템의 배터리 상태에 따라 실시간으로 변화하는 전원부(1a)의 전압에 대해, 전압 레귤레이팅부(1b)의 고정된(passive) 전압 레귤레이팅 방식으로는 LDO 레귤레이터(1c) 및 MCU(1d)의 필요 전압을 보장하기 어렵다는 문제점을 가진다. 이러한 점은 당연히 LDO 레귤레이터(1c) 및 MCU(1d)의 오동작을 유발할 가능성이 있다.
뿐만 아니라, 동일한 어플리케이션 일지라도 시스템의 배터리 상태에 따라 실시간으로 변화하는 전원부(1a)의 전압에 대해, 전압 레귤레이팅부(1b)의 고정된(passive) 전압 레귤레이팅 방식으로는 실시간으로 변화하는 발열 상태를 제어할 수 없기 때문에, 전압 레귤레이팅부(1b)의 오동작을 유발할 가능성이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 된 전압강하 회로(100)의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 모듈화 된 전압강하 회로(100)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 된 전압강하 회로(100)는 크게 전원부(10)와 직렬 연결된 전압 측정부(110), 전압발열 조절부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있으며, 일 실시예에서는 전압발열 조절부(120)는 저전압 출력(LDO) 레귤레이터(20) 및 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, 30)과 연결될 수 있다.
전압 측정부(110)는 전원부(10)의 전압값을 측정한 후, 이를 제어부(130)에 제공하는 역할을 한다. 전압 측정부(110)에 의해 제공된 전압 측정값을 토대로, 제어부(130)에서는 전압발열 조절부(120)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 전압발열 조절부(120)에 제공하게 된다.
이러한 전압 측정부(110)는 전원부(10)로부터 출력되는 전원의 전압을 측정하기 위하여, 서로 직렬 연결된 제1 및 제2 전압 분배 저항(a, b)을 포함하여 구성될 수 있다.
전압발열 조절부(120)는 전원부(10)의 실시간 변동 전압에 대응하여 전원부(10)의 전압 레귤레이팅 정도 및 발열 정도를 조절하게 된다.
전압발열 조절부(120)에 의해 전원부(10)의 전압 레귤레이팅 정도가 조절됨에 따라, 전압발열 조절부(120)와 연결된 LDO 레귤레이터(20) 및 MCU(30)에 인가되는 전압이 기 설정된(정상적인) 전압 범위(예컨대, 자동차 배터리용 전압 혹은 ESS에 최적화된 전압)를 유지할 수 있게 된다.
또한, 전압발열 조절부(120)에 의해 전원부(10)의 전압 레귤레이팅 정도가 조절됨에 따라, 전압발열 조절부(120)와 연결된 LDO 레귤레이터(20) 및 MCU(30)의 발열 상태가 기 설정된(정상적인) 온도 범위(예컨대, 자동차 배터리 혹은 ESS의 일반적인 발열 온도)를 유지할 수 있게 된다.
이러한 전압발열 조절부(120)는 한 쌍으로 구성될 수 있는데, 보다 구체적으로는, 전압발열 조절부(120)는 전원부(10)와 직렬 연결된 제1 전압발열 조절부(121) 및 제1 전압발열 조절부(121)와 직렬 연결된 제2 전압발열 조절부(122)를 포함할 수 있다.
여기에서, 제1 및 제2 전압발열 조절부(121, 122)는 각각 제어부(130)와 개별 연결됨에 따라, 제1 및 제2 전압발열 조절부(121, 122)는 제어부(130)로부터 독립적으로 제어를 받게 된다.
보다 구체적으로, 제1 및 제2 전압발열 조절부(121, 122)는 각각 전원부(10)의 전압 레귤레이팅 정도를 조절하기 위해, 서로 직렬 연결된 제3 및 제4 전압 분배 저항(c, d)과, 제4 전압 분배 저항(d)와 병렬 연결된 제5 전압 분배 저항(e)을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 전압발열 조절부(120)는 제4 및 제5 전압 분배 저항(d, e)의 접점 상태를 개폐하기 위한 스위치(f)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 제어부(130)에서는 전압 측정부(110)에 의해 측정되는 전원부(10)의 전압 측정값을 토대로, 제1 및 제2 전압발열 조절부(121, 122) 각각에 포함된 스위치(f)의 개폐를 제어하게 된다.
한편, 여기에서, 제1 내지 제5 전압 분배 저항(a, b, c, d, e)은 어플리케이션 제품군의 전압 대역에 맞춰 설계될 수 있다.
다음으로는, 도 4를 통해 이러한 모듈화 된 전압강하 회로(100)를 통해 전압을 강하하는 과정을 살펴보기로 한다.
도 4는 도 2에 도시된 모듈화 된 전압강하 회로(100)를 이용하여 전압을 강하하는 과정을 일련의 순서대로 도시한 도면이다.
도 4를 살펴보면, 먼저 전압 측정부를 통해 전원부의 전압값을 측정하게 된다(S401). 이 과정에서, 각 전압발열 조절부에 포함된 스위치는 폐쇄(CLOSE) 상태에 해당하고, 각 전압발열 조절부에서의 전압 레귤레이팅 정도 및 발열 정도는 높음으로 가정한다. 따라서, LDO 레귤레이터에 충분한 전압이 인가되지 않음에 따라, LDO 레귤레이터 및 MCU가 정상적으로 동작되지 않음을 가정한다.
그 다음, 제어부에서는 측정된 전압값을 토대로 전원부의 실시간 변동 전압을 토대로 각 전압발열 조절부에 포함된 스위치의 개폐 상태를 결정한 후(S402), 이에 대응하여 각 전압발열 조절부의 전압 레귤레이팅 동작 및 발열 동작을 제어하기 위한 신호를 생성하여 이를 각 전압발열 조절부에 인가하게 된다(S403).
제어부에 의해 제공되는 신호에 의해, 각 전압발열 조절부는 스위치를 개방(OPEN)하게 되는데(S404), 이때 제2 및 제3 전압 분배 저항이나, 제4 및 제5 전압 분배 저항의 병렬 저항값이 줄어듦에 따라, 전원부의 전압 레귤레이팅 정도 및 발열 정도가 감소하게 된다(S405).
또한, LDO 레귤레이터가 동작되기 위한 충분한 전압이 인가됨에 따라, LDO 레귤레이터 및 MCU가 정상적으로 동작하게 된다(S406).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 전압강하 회로
1a, 10: 전원부
1b: 전압 레귤레이팅부
1c, 20: 저전압 출력 레귤레이터
1d, 30: 마이크로 컨트롤러 유닛
100: 모듈화 된 전압강하 회로
110: 전압 측정부
120: 전압발열 조절부
130: 제어부
a, b, c, d, e: 제1 내지 제5 전압 분배 저항
1a, 10: 전원부
1b: 전압 레귤레이팅부
1c, 20: 저전압 출력 레귤레이터
1d, 30: 마이크로 컨트롤러 유닛
100: 모듈화 된 전압강하 회로
110: 전압 측정부
120: 전압발열 조절부
130: 제어부
a, b, c, d, e: 제1 내지 제5 전압 분배 저항
Claims (8)
- 전원부의 전압값을 측정하는 전압 측정부;
상기 전원부와 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU) 사이에 위치되며, 상기 전원부의 전압 레귤레이팅 정도 및 발열 정도를 조절하는 전압발열 조절부; 및
측정된 상기 전압값을 토대로, 상기 전원부의 실시간 변동 전압에 대응하도록 상기 전압발열 조절부의 전압 레귤레이팅 동작 및 발열 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 전압 측정부, 제어부 및 전압발열 조절부는 하나의 모듈화 된 형태인 것을 특징으로 하는, 모듈화 된 전압강하 회로.
- 제1항에 있어서,
상기 전압발열 조절부에 의해 상기 전원부의 전압 레귤레이팅 정도가 조절됨에 따라, 상기 전압발열 조절부와 연결된 저전압 출력(LDO) 레귤레이터 및 상기 MCU에 인가되는 전압이 기 설정된 전압 범위를 유지되는 것을 특징으로 하는, 모듈화 된 전압강하 회로.
- 제1항에 있어서,
상기 전압발열 조절부에 의해 상기 전원부의 발열 정도가 조절됨에 따라, 상기 전압발열 조절부와 연결된 저전압 출력(LDO) 레귤레이터 및 상기 MCU의 발열 상태가 기 설정된 온도 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는, 모듈화 된 전압강하 회로.
- 제1항에 있어서,
상기 전압발열 조절부는,
상기 전원부와 직렬 연결된 제1 전압발열 조절부 및 상기 제1 전압발열 조절부와 직렬 연결된 제2 전압발열 조절부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 제1 및 제2 전압발열 조절부와 각각 개별 연결된 것을 특징으로 하는, 모듈화 된 전압강하 회로.
- 제1항에 있어서,
상기 전압 측정부는,
상기 전원부로부터 출력되는 전원의 전압을 측정하기 위해, 서로 직렬 연결된 제1 및 제2 전압 분배 저항;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈화 된 전압강하 회로.
- 제4항에 있어서,
상기 전압발열 조절부는,
상기 전원부의 전압 레귤레이팅 정도를 조절하기 위해, 서로 직렬 연결된 제3 및 제4 전압 분배 저항과, 상기 제4 전압 분배 저항과 병렬 연결된 제5 전압 분배 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈화 된 전압강하 회로.
- 제6항에 있어서,
상기 전압발열 조절부는,
서로 병렬 연결된 상기 제4 및 제5 전압 분배 저항의 접점 상태를 조절하는 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈화 된 전압강하 회로.
- 전압 측정부를 통해 전원부의 전압값을 측정하는 단계;
측정된 상기 전압값을 토대로, 제어부에서 상기 전원부의 실시간 변동 전압에 대응하여 전압발열 조절부의 전압 레귤레이팅 동작 및 발열 동작을 제어하기 위한 신호를 상기 전압발열 조절부에 인가하는 단계; 및
전압발열 조절부를 통해, 상기 전원부의 전압 레귤레이팅 정도 및 발열 정도가 조절되는 단계;를 포함하며,
상기 전압 측정부, 상기 제어부 및 상기 전압발열 조절부는 하나의 모듈화 된 형태인 것을 특징으로 하는, 모듈화 된 전압강하 회로를 이용한 전압강하 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020180091683A KR102564958B1 (ko) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | 모듈화 된 전압강하 회로 및 이를 이용한 전압강하 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020180091683A KR102564958B1 (ko) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | 모듈화 된 전압강하 회로 및 이를 이용한 전압강하 방법 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20200016501A KR20200016501A (ko) | 2020-02-17 |
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ID=69670673
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| KR1020180091683A KR102564958B1 (ko) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | 모듈화 된 전압강하 회로 및 이를 이용한 전압강하 방법 |
Country Status (1)
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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