KR20030032148A - A detecting circuit of ignition output driver in car - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An ignition output drive protection circuit is provided to achieve in-advance prevention against over current caused due to the abnormality of the ignitor or disconnection of the ignition coil. CONSTITUTION: An ignition output drive protection circuit comprises a pattern resistor(R) having an internal resistance value, which is connected to the emitter side of a driving unit(105) including a plurality of power transistors serving as an ignitor driving interface of a motor vehicle; a detection unit(103) for detecting the over current flowing at the pattern resistor; and a micro computer(101) for judging whether the over current detected by the detection unit is higher than the reference value, and turning off the power transistors in accordance with the result of the judgement.

Description

차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로{A DETECTING CIRCUIT OF IGNITION OUTPUT DRIVER IN CAR}Ignition output drive protection circuit of vehicle {A DETECTING CIRCUIT OF IGNITION OUTPUT DRIVER IN CAR}

본 발명은 차량의 이그니션 회로에 관한 것으로, 보다 상세히는 이그니션 출력 드라이브의 스위칭 소자를 과전류로부터 보호하기 위한 차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an ignition circuit of a vehicle, and more particularly to an ignition output drive protection circuit of a vehicle for protecting the switching element of the ignition output drive from overcurrent.

일반적으로, 차량의 이그나이터(Ignitor)는 ECU, 즉 마이크로 컴퓨터에 의해제어되며, 이 때 인터페이싱을 위해 파워 트랜지스터가 구비된다. 따라서, 마이크로 컴퓨터는 상기 파워 트랜지스터를 온오프 제어하므로써, 상기 이그나이터로 전원 공급이 이루어지도록 하고 있다. 이러한 이그니션 회로는 각각의 이그나이터에 접속되는 각각의 파워 트랜지스터의 베이스측으로 마이크로 컴퓨터의 출력 포트가 접속되며, 상기 마이크로 컴퓨터의 입력 포트로는 이그나이터 제어를 위한 다수의 센서로부터 입력 신호를 받도록 하여, 소정의 시간차를 갖고 다수의 이그나이터 제어 신호를 생성하는 것이다.In general, the igniter of a vehicle is controlled by an ECU, i.e. a microcomputer, with a power transistor for interfacing. Therefore, the microcomputer controls the power transistor on and off so that power is supplied to the igniter. The ignition circuit has an output port of a microcomputer connected to the base side of each power transistor connected to each igniter, and the input port of the microcomputer receives input signals from a plurality of sensors for igniter control. It is to generate multiple igniter control signals with time difference.

파워 트랜지스터는 상기 이그나이터의 일측단으로부터 공급되는 배터리 전원을 스위칭하며, 이러한 무접점 스위칭을 통해 빠른 주기의 엔진제어가 가능하게 된다. 한편, 파워 트랜지스터의 제어 전류는 대략 4A ~ 7A이며, 파워 트랜지스터의 파괴 전류가 대략 20A로써, 마이크로 컴퓨터는 파워 트랜지스터의 이미터측 전류를 측정하여 현재 흐르는 전류가 20A 정도인가를 판단하며, 판단 결과에 따라 파워 트랜지스터를 온/오프 제어하는 것이다.The power transistor switches the battery power supplied from one end of the igniter, and the contactless switching enables fast cycle engine control. On the other hand, the control current of the power transistor is about 4A to 7A, and the breakdown current of the power transistor is about 20A, and the microcomputer measures the emitter side current of the power transistor to determine whether the current flowing is about 20A. Therefore, the power transistor is turned on / off.

이와 같은 파워 트랜지스터 보호를 위한 제어방식은, 파워 트랜지스터의 동작시 흐르는 전류를 검출하기 위한 고가의 센서가 사용되며, 상기 센서를 통해 검출된 정보가 상기 마이크로 컴퓨터로 공급된 후, 검출 정보에 따라 마이크로 컴퓨터의 판단 및 이에 따른 제어신호 출력까지는 많은 시간이 소요된다. 이러한 시간 소요, 즉 시간적 딜레이는 파워 트랜지스터가 파괴될 수 밖에 없는 원인이되고 있으며, 이로부터 과전류에 대한 판단이 보다 빠르게 이루어져야 파워 트랜지스터의 소자 보호가 가능하게 될 것이다.In the control method for protecting the power transistor, an expensive sensor for detecting a current flowing in the operation of the power transistor is used, and after the information detected through the sensor is supplied to the microcomputer, the microcomputer according to the detection information is used. It takes a lot of time to determine the computer and output control signals accordingly. This time lapse, that is, the time delay causes the power transistor to be destroyed, and from this, the judgment on the overcurrent must be made faster, so that the device protection of the power transistor will be possible.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 파워 트랜지스터의 과전류를 빠르게 검출하고, 과전류 검출시 고가의 소자를 이용하지 않도록 하는 차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an ignition output drive protection circuit of a vehicle which detects an overcurrent of a power transistor quickly and does not use an expensive element in detecting an overcurrent. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로는, 다수의 파워 트랜지스터를 차량의 이그나이터 구동 인터페이스로 이용하는 이그니션 구동 회로에 있어서, 상기 다수의 파워 트랜지스터 공통 이미터측으로 소정의 내부 저항치를 갖는 피씨비(PCB)상의 패턴 저항(R); 상기 패턴 저항(R)으로 흐르는 과전류를 검출하기 위한 검출부; 및 상기 검출부에서 검출된 과전류가 기준치 이상인가를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 다수의 파워 트랜지스터를 턴오프시키기 위한 마이크로 컴퓨터로 이루어진 것을 특징으로 한다.An ignition output drive protection circuit of a vehicle according to the aspect of the present invention for achieving the above object is an ignition driving circuit using a plurality of power transistors as an igniter driving interface of a vehicle, the predetermined output to the common emitter side of the plurality of power transistors. A pattern resistance R on the PCB having an internal resistance value; A detector configured to detect an overcurrent flowing through the pattern resistor R; And a microcomputer for determining whether the overcurrent detected by the detector is greater than or equal to a reference value, and for turning off the plurality of power transistors according to the determination result.

구체적으로, 상기 패턴 저항(R)은 내부 저항 10mΩ~ 20mΩ를 가지며, 상기 검출부의 과전류 기준은 13A ~ 16A인 것을 특징으로 한다.Specifically, the pattern resistance (R) has an internal resistance of 10mΩ ~ 20mΩ, the overcurrent reference of the detection unit is characterized in that 13A ~ 16A.

도 1은 본 발명에 따른 이그니션 출력 드라이브 보호 회로를 나타낸 전체 구성도이고,1 is an overall configuration diagram showing an ignition output drive protection circuit according to the present invention;

도 2a, 2b는 도 1의 검출부를 나타낸 서로 다른 실시예이며,2A and 2B illustrate different embodiments of the detector of FIG. 1;

도 3은 도 1의 특정 부위에서 검출되는 동작 그래프이다.3 is an operation graph detected at a specific site of FIG. 1.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101 : 마이크로 컴퓨터 103 : 검출부101: microcomputer 103: detection unit

105 : 구동부 107 : 이그나이터부105: drive unit 107: igniter unit

OP1, OP2 : 오피엠프 R : 패턴 저항OP1, OP2: OPAMP R: Pattern Resistance

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 동작을 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 도 1의 검출부를 나타낸 실시예이며, 도 3은 도 1의 동작을 나타낸 그래프이다. 예시도면을 참조하면, 마이크로 컴퓨터(101), 이그나이터부(107), 구동부(105), 검출부(103) 및 패턴 저항(R)으로 구성된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a configuration diagram for explaining the operation of the present invention, Figure 2 is an embodiment showing the detection unit of Figure 1, Figure 3 is a graph showing the operation of FIG. Referring to the exemplary drawings, the microcomputer 101, the igniter unit 107, the drive unit 105, the detector 103 and the pattern resistor (R).

마이크로 컴퓨터(101)는 다수의 센서로부터 입력된 정보에 의해 이그나이터의 동작시기를 산출하며, 산출 결과에 기초하여 소정의 펄스신호인 제어 신호(a)를 출력한다. 제어 신호(a)는 엔진의 피스톤 수에 따라 다수개 제공되며, 각각의 제어 신호(a)는 엔진 동작에 따라 일정 시간차를 갖고 출력된다.The microcomputer 101 calculates the operation timing of the igniter based on the information input from the plurality of sensors, and outputs a control signal a which is a predetermined pulse signal based on the calculation result. A plurality of control signals a are provided according to the number of pistons of the engine, and each control signal a is output with a certain time difference according to the engine operation.

구동부(105)는 상기 이그나이터부(107)에 구비되는 다수의 점화 코일에 각각으로 접속되는 파워 트랜지스터를 포함하고 있으며, 마이크로 컴퓨터(101)에서 출력되는 제어 신호(a)를 입력받아 상기 파워 트랜지스터가 동작된다. 파워 트랜지스터는 무접점 스위칭 소자로써, NPN형의 트랜지스터일 경우에는 컬렉터측으로 점화 코일이 접속되어, 베이스측으로 제어 신호(a)가 입력될 때 스위칭하므로서 점화 코일로 공급되는 배터리 전원을 스위칭한다.The driving unit 105 includes a power transistor connected to each of a plurality of ignition coils provided in the igniter unit 107, and receives the control signal a output from the microcomputer 101 to receive the power transistor. It works. The power transistor is a contactless switching element. In the case of an NPN transistor, the ignition coil is connected to the collector side, and switches when the control signal a is input to the base, thereby switching the battery power supplied to the ignition coil.

패턴 저항(R)은 상기 구동부(105)의 이미터측에 접속되고 있으며, PCB 상에서의 패턴을 저항으로써 활용하는 것이다. 이와 같은 패턴 저항(R)은 동박 길이가 15Cm이고, 동박의 폭은 2.5mm, 동박의 두께는 70㎛로 설정하여 제작하여 본 발명의 요지가 부각시킬 수 있다. 상기의 패턴 저항(R)은 구동부(105)의 다수 파워 트랜지스터의 이미터측을 병렬 접속한 후, 소정 길이를 상기 규격에 따라 패턴을 하므로서, 10mΩ~ 20mΩ을 갖도록 하고 있다. 따라서, 다수의 파워 트랜지스가 각각으로 턴온되면, 이 때 흐르는 전류는 상기 패턴 저항(R)을 거치게 되며, 이로인해 패턴 저항(R) 사이에 소정의 전압차가 발생하는 것이다.The pattern resistor R is connected to the emitter side of the drive section 105 and utilizes the pattern on the PCB as a resistor. Such a pattern resistance (R) has a copper foil length of 15Cm, the width of the copper foil is set to 2.5mm, the thickness of the copper foil is set to 70㎛ can highlight the gist of the present invention. The pattern resistor R is connected to the emitter side of the plurality of power transistors of the drive section 105 in parallel, and then has a predetermined length in accordance with the above standard, so as to have a range of 10 mPa to 20 mPa. Therefore, when a plurality of power transistors are turned on, the current flowing at this time passes through the pattern resistor R, which causes a predetermined voltage difference between the pattern resistors R.

검출부(103)는 패턴 저항(R)에서 발생되는 전압차를 검출하며, 검출결과에 따라 해당 결과 정보를 마이크로 컴퓨터(101)로 제공하고 있다. 예컨대, 기준 전류 ,즉 파워 트랜지스터의 도통 전류가 13A를 넘을 경우 파워 트랜지스터를 오프시켜소자 보호를 해야할 경우, 그리고 상기 패턴 저항(R)이 10mΩ일 경우에, 상기 검출부에서 검출되는 전압은 0.13V이상을 검출하게 된다. 물론, 검출부(103)는 현재 검출된 전압을 마이크로 컴퓨터(101)를 구동하기 위한 구동 전압으로 증폭시키기 위해, 소정의 엠프를 구비한다. 따라서, 엠프의 출력단은 마이크로 컴퓨터(101)의 입력 포트로 연결되며, 마이크로 컴퓨터(101)는 엠프의 출력 신호에 기초하여 과전류 유무를 판단한다.The detector 103 detects the voltage difference generated by the pattern resistor R, and provides corresponding result information to the microcomputer 101 according to the detection result. For example, when the reference current, i.e., the conduction current of the power transistor exceeds 13A, when the power transistor needs to be turned off to protect the device, and when the pattern resistance R is 10 mΩ, the voltage detected by the detector is 0.13 V or more. Will be detected. Of course, the detector 103 is provided with a predetermined amplifier to amplify the current detected voltage to a driving voltage for driving the microcomputer 101. Therefore, the output terminal of the amplifier is connected to the input port of the microcomputer 101, the microcomputer 101 determines the presence or absence of overcurrent based on the output signal of the amplifier.

도 2a, 2b에서 도시된 바와 같이, 상기 검출부(103)는 오피엠프를 통해 패턴 저항(R)의 양단에 걸리는 전압을 검출할 수 있으며, 도 2a는 증폭 저항(R1)을 통해 소정 게인으로 증폭 출력한다. 이는 오피엠프(OP1)의 반전단자 및 비반전 단자로 유입되는 패턴 저항(R)의 양단 전압을 측정하여 이를 증폭하는 것으로, 오피엠프 (OP1)의 출력단으로 정전압 스위칭 회로 또는 슈미트 트리거 회로를 부가하여 디스크리트한 출력 신호를 생성할 수 있음은 물론이다.As illustrated in FIGS. 2A and 2B, the detector 103 may detect a voltage across the pattern resistor R through an op amp, and FIG. 2A may amplify a predetermined gain through the amplification resistor R1. Output This is to measure and amplify the voltage across the inverting terminal of the op amp OP1 and the pattern resistor R flowing into the non-inverting terminal. Of course, a discrete output signal can be generated.

또한 도 2b에서는 오피엠프(OP2)를 증폭회로로 사용하는 것이 아니고, 비교기로써 활용함을 보이고 있으며, 반전단자로 저항(R2) 및 캐패시터(C)를 부가하여 소정 레벨의 전압이 유지되도록 하고, 상기 오피엠프(OP2)의 반전단자 및 비반전 단자로 유입되는 전압이 반전단자의 저항(R2) 및 캐패시터(C)를 통한 전압보다 클 경우에만 오피엠프(OP2)의 출력 신호가 생성되도록 하고 있다. 앞서 예시한 바와 같이, 0.13V를 검출할 경우에는 상기 저항(R2) 및 캐패시터(C)로부터 인가되는 전압이 0.13V로 설정토록 하므로서, 비반전 단자로 인가되는 전압, 즉, 패턴 저항(R)의 양단에 걸리는 전압이 0.13V인가를 판단하는 것이다.In addition, in FIG. 2B, the op amp OP2 is not used as an amplifying circuit, but is used as a comparator, and a resistor R2 and a capacitor C are added to the inverting terminal to maintain a voltage of a predetermined level. The output signal of the op amp OP2 is generated only when the voltage flowing into the inverting terminal and the non-inverting terminal of the op amp OP2 is greater than the voltage through the resistor R2 and the capacitor C of the inverting terminal OP2. . As illustrated above, when detecting 0.13V, the voltage applied from the resistor R2 and the capacitor C is set to 0.13V, so that the voltage applied to the non-inverting terminal, that is, the pattern resistor R It is to determine whether the voltage across both ends is 0.13V.

따라서, 비반전 단자로 입력되는 전압이 0.13V를 넘게 되면, 오피엠프(OP2)의 반전단자로 입력되는 기준 전압 0.13V와 비교하여 그 차이만큼 증폭 출력하는 것으로, 디스크리트한 출력 신호 생성을 위해 오피엠프(OP2)의 출력단으로 정전압 스위칭 회로 또는 슈미트 트리거 회로를 부가할 수 있다.Therefore, when the voltage input to the non-inverting terminal exceeds 0.13V, the output is amplified by the difference compared to the reference voltage 0.13V input to the inverting terminal of the op amp (OP2), the opi for generating a discrete output signal A constant voltage switching circuit or a Schmitt trigger circuit may be added to the output terminal of the amplifier OP2.

도 3은 본 발명의 동작상태를 설명하기 위한 그래프를 도시하고 있으며, 도면상의 a,b,c는 도 1을 참조해야 할 것이다. 마이크로 컴퓨터(101)는 구동부(105)의 각 파워 트랜지스터로 제어 신호(a)를 제공한다. 상기 제어 신호(a)는 파워 트랜지스터의 베이스측으로 인가되며, 파워 트랜지스터는 각각의 제어 신호(a)에 의해 턴온된다. 파워 트랜지스터의 턴온은 컬렉터측을 거쳐 이미터측으로 도통됨에 따라 발생하는 전류의 변화가 발생되며, 그래프에 도시되고 있다.Figure 3 shows a graph for explaining the operating state of the present invention, a, b, c in the drawings will be referred to Figure 1. The microcomputer 101 provides a control signal a to each power transistor of the driver 105. The control signal a is applied to the base side of the power transistor, and the power transistor is turned on by the respective control signal a. The turn-on of the power transistor is conducted to the emitter side via the collector side, resulting in a change in the current generated, which is shown in the graph.

그러나, 마이크로 컴퓨터(101)의 제어 신호(a) 발생시 차량의 점화 장치에 과전류가 발생(여러 원인에 의해 발생됨)될 경우 파워 트랜지스터의 이미터측으로는 과전류가 흐르게 된다. 이와 같은 과전류는 파워 트랜지스터의 파괴 전류인 약 40A까지 흐르는데, 본 발명에서는 대략 13A ~ 16A(기준전류 라인)를 검출함에 따라 기준전류에서 상기 검출부(103)는 제어신호(c)를 출력한다. 제어신호(c)는 마이크로 컴퓨터(101)로 입력되며, 마이크로 컴퓨터(101)는 상기 제어신호(c)에 기초하여 해당 파워 트랜지스터의 턴오프를 위한 제어 신호를 출력하는 것이다.However, when an overcurrent is generated (generated by various causes) in the ignition device of the vehicle when the control signal a of the microcomputer 101 is generated, the overcurrent flows to the emitter side of the power transistor. This overcurrent flows up to about 40A, which is the breakdown current of the power transistor. In the present invention, the detection unit 103 outputs the control signal c at the reference current as it detects approximately 13A to 16A (reference current line). The control signal c is input to the microcomputer 101, and the microcomputer 101 outputs a control signal for turning off the corresponding power transistor based on the control signal c.

따라서, 마이크로 컴퓨터(101)에서 제공되는 제어신호는 파워 트랜지스터를 파괴하지 않는 범위내에서 이루어지기 때문에, 안정적인 제어가 이루어지는 것이다. 또한, 검출부(103)의 출력 신호는 패턴 저항(R)으로부터 전압 변화를 검출하기때문에, 실시간 검출이 가능하게 된다.Therefore, since the control signal provided from the microcomputer 101 is made within the range which does not destroy a power transistor, stable control is achieved. In addition, since the output signal of the detector 103 detects a voltage change from the pattern resistance R, real time detection is possible.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로는 파워 트랜지스터의 과전류 검출을 패턴 저항을 통해 검출하고, 검출시의 과전류는 파워 트랜지스터가 파괴되지 않는 범위내에서 이루어지도록 함에 따라, 차량의 이그나이터의 이상 또는 점화 코일의 단락 상태로 인한 과전류를 미연에 방지하고 과전류 검출에 따른 시간지연을 최소화하여, 시스템의 안정성을 확보하는 효과를 얻는다.As described above, the ignition output drive protection circuit of the vehicle according to the present invention detects the overcurrent detection of the power transistor through the pattern resistor, and the overcurrent upon detection is made within a range in which the power transistor is not destroyed, It is possible to prevent overcurrent due to an abnormality of the igniter of the vehicle or a short circuit of the ignition coil and to minimize the time delay caused by the overcurrent detection, thereby securing the stability of the system.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the ignition output drive protection circuit of the vehicle according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, as claimed in the following claims. Without departing from the gist of the invention, anyone of ordinary skill in the art to which the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims (4)

다수의 파워 트랜지스터를 차량의 이그나이터 구동 인터페이스로 이용하는 이그니션 구동 회로에 있어서,In an ignition driving circuit using a plurality of power transistors as an igniter driving interface of a vehicle, 상기 다수의 파워 트랜지스터 공통 이미터측으로 소정의 내부 저항치를 갖는 피씨비(PCB)상의 패턴 저항(R);A pattern resistor (R) on a PCB (PCB) having a predetermined internal resistance value toward the plurality of power transistor common emitters; 상기 패턴 저항(R)으로 흐르는 과전류를 검출하기 위한 검출부; 및A detector configured to detect an overcurrent flowing through the pattern resistor R; And 상기 검출부에서 검출된 과전류가 기준치 이상인가를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 다수의 파워 트랜지스터를 턴오프시키기 위한 마이크로 컴퓨터로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로.And a microcomputer for determining whether the overcurrent detected by the detection unit is equal to or greater than a reference value, and for turning off the plurality of power transistors according to the determination result. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 저항(R)은 내부 저항 10mΩ~ 20mΩ를 가지며, 상기 검출부의 과전류 기준은 13A ~ 16A인 것을 특징으로 하는 차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로.The ignition output drive protection circuit of claim 1, wherein the pattern resistance (R) has an internal resistance of 10 mΩ to 20 mΩ, and an overcurrent reference of the detection unit is 13 A to 16 A. 7. 제 1 항에 있어서, 상기 검출부는 상기 패턴 저항(R) 양단에 걸리는 전압을 증폭 출력하기 위한 증폭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로.The ignition output drive protection circuit of claim 1, wherein the detection unit comprises an amplifier circuit for amplifying and outputting a voltage across the pattern resistor (R). 제 1 항에 있어서, 상기 검출부는 상기 패턴 저항(R) 양단에 걸리는 전압과소정의 기준 전압을 비교하여 기준치 이상 여부를 판단하기 위한 비교 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 이그니션 출력 드라이브 보호 회로.The ignition output drive protection circuit of claim 1, wherein the detection unit comprises a comparison circuit configured to compare the voltage across the pattern resistor R with a predetermined reference voltage to determine whether the reference value is greater than or equal to the reference value. .
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