KR20090040172A - 자동차용 역접속 보호 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ECU에 접속되는 배터리 전원의 역접속에 따른 ECU를 보호하는 자동차용 역접속 보호 회로에 관한 것으로서, 내부 그라운드가 샤시 그라운드에 연결되는 ECU에 입력전압을 공급하는 배터리 전원의 상기 ECU와의 역접속에 따른 자동차용 역접속 보호 회로에 있어서, 배터리 전원의 입력전압을 분배하여 배터리 전원의 ECU와의 정상접속 또는 역접속 상태에 따라 분배된 전압을 선택적으로 공급하는 전압 분배부 및 전압 분배부에 연결되어 전압 분배부로부터 입력된 전압에 따라 선택적으로 도통되도록 온 또는 오프되는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 역접속 보호용 MOSFET를 이용하여 ECU 내부 그라운드가 샤시 그라운드와 연결되더라도 배터리 역접속에 따른 ECU를 보호할 수 있다.
자동차, ECU, 그라운드, 역접속 보호, 다이오드, 배터리

Description

자동차용 역접속 보호 회로{Protecting circuit for battery Reverse connecting for cars}
본 발명은 자동차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ECU에 접속되는 배터리 전원의 역접속을 대비하는 자동차용 역접속 보호 회로에 관한 것이다.
자동차에서 사용되는 일반적인 ECU는 12V 전원이 사용된다. 이 12V 전원을 사용하기 위하여 배터리단에서 12V, 0V의 두 와이어가 ECU 전원에 연결된다.
배터리단의 0V는 샤시 그라운드에 연결되는데, 이 샤시 그라운드는 자동차의 차체 프레임이다.
도 1 은 종래의 샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로의 정상 접속 예를 나타낸 도면이고, 도 2 는 종래의 샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로의 역접속 예를 나타낸 도면이다.
샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로는 도 1 에 도시된 바와 같이, 배터리 전원은 ECU 전원단에 연결되고, 배터리단의 12V 전원단에 역접속 보호용 다이 오드(D)가 직렬로 배치되며, ECU 그라운드는 배터리 그라운드와 함께 샤시 그라운드에 연결된다. 이 경우 샤시 그라운드는 ECU(2)의 하우징을 통하여 차체 프레임에 연결되었다.
하지만, 샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로는 배터리 전원이 역접속되는 경우엔, 도 2 에 도시된 바와 같이, 12V 배터리 전원이 ECU 그라운드를 통하여 쇼트(short)가 발생하게 되는데, 이는 ECU 그라운드 자체가 항상 샤시 그라운드에 연결되어 있기 때문이었다.
즉, ECU 내부 그라운드를 샤시 그라운드에 직접 연결하는 경우에는 역접속 보호용 다이오드(D)를 이용해서는 쇼트가 발생하게 되므로 역접속 상황에서 보호가 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 역접속 보호용 다이오드(D)는 ECU(2)에서 사용되는 부하가 클 경우에는 역접속 보호용 다이오드(D)에 의한 열손실이 크게 발생하게 되었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 역접속 보호용 MOSFET를 이용하여 ECU 내부 그라운드가 샤시 그라운드와 연결되더라도 역접속 보호를 개선할 수 있도록 한 ECU 전원단 역접속 보호 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 역접속 보호용으로 MOSFET를 이용함으로써 그라운드 안정에 따른 EMC 특성을 개선하고, 에너지 손실을 개선하도록 하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 창안된 본 발명의 구성은 다음과 같다.
본 발명의 자동차용 역접속 보호 회로는 내부 그라운드가 샤시 그라운드에 연결되는 ECU에 입력전압을 공급하는 배터리 전원의 상기 ECU와의 역접속에 따른 자동차용 역접속 보호 회로에 있어서, 상기 배터리 전원의 입력전압을 분배하여 상기 배터리 전원의 상기 ECU와의 정상접속 또는 역접속 상태에 따라 상기 분배된 전 압을 선택적으로 공급하는 전압 분배부 및 상기 전압 분배부에 연결되어 상기 전압 분배부로부터 입력된 전압에 따라 선택적으로 도통되도록 온 또는 오프되는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스위칭부는 게이트 단자가 상기 전압 분배부에 연결되고, 드레인 단자와 소스 단자가 상기 샤시 그라운드에 연결되는 n-type MOSFET인 것을 특징으로 한다.
상기 MOSFET의 소스 단자에 애노드단이 연결되고, 드레인 단자에 캐소드단이 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 역접속 보호용 MOSFET를 이용하여 ECU 내부 그라운드가 샤시 그라운드와 연결되더라도 배터리 역접속에 따른 ECU를 보호할 수 있다. 또한, 그라운드 안정에 따른 EMC 특성을 개선하고, 종래의 다이오드에 비해 에너지 손실을 개선할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 역접속 보호 회로를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로의 정상 접속 예를 나타낸 도면이고, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 샤시 그라 운드를 이용한 역접속 보호 회로의 역접속 예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로는 전압분배부(R1,R2)와 스위칭부(SW)를 구비한다.
통상, ECU 전원 회로는 ECU(10)의 내부 그라운드가 샤시 그라운드와 연결되고, 배터리 그라운드가 샤시 그라운드와 연결되는 즉, ECU(10)의 내부 그라운드와 배터리 그라운드는 샤시 그라운드에 공통으로 연결된다.
이러한 ECU 전원 회로에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 역접속 보호 회로는 도 3 에 도시된 바와 같이, 배터리 전원(Vin)의 입력전압 12V를 분배하여 분배된 전압을 배터리 전원(Vin)의 정상접속 또는 역접속 상태에 따라 선택적으로 공급하는 전압 분배부(R1,R2)와 이 전압 분배부(R1,R2)에 의해 분배된 전압에 따라 온 또는 오프되는 스위칭부(SW) 바람직하게는 MOSFET를 구비한다.
먼저, 전압 분배부(R1,R2)는 상기한 바와 같이, 배터리 전원(Vin)의 입력전압 12V를 분배하여 분배된 전압을 배터리 전원(Vin)의 정상접속 또는 역접속 상태에 따라 선택적으로 공급하는 것으로서, 제1저항(R1)과 제2저항(R2)이 서로 병렬로 연결되어 제1저항(R1)은 일단이 상기한 입력전압 12V와 연결되고 타단은 스위칭부(SW)의 게이트 단자에 연결되며, 제2저항(R1)은 일단이 스위칭부(SW)의 게이트 단자와 연결되고, 타단이 스위칭부(SW)의 소스 단자에 연결된다.
이에 따라, 게이트 전압(Vgs)은 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 의해 결정되는데, 게이트 전압(Vgs)는 다음과 같다.
Vgs = 12×R1/(R1+R2)
또한, 캐소드단이 제1저항(R1)의 게이드 단자측에 연결되고 애노드단이 제2저항(R2)의 스위칭부(SW)의 소스측과 연결되어 서진 전압에 대한 MOSFET의 게이트 단자를 보호하는 제너다이오드(ZD)를 구비한다.
다음으로, 스위칭부(SW)는 n-type MOSFET로써, 게이트 단자가 상기한 전압 분배부(R1,R2)에 연결되고, 드레인 단자가 배터리 그라운드 즉, 샤시 그라운드와 연결되며, 소스 단자가 ECU 내부 그라운드 즉, 샤시 그라운드에 연결된다.
이러한 MOSFET는 상기한 게이트 단자와 소스 단자에 3V 이상이면 동작하게 되므로, 게이트 전압(Vgs)이 3V 이상인 지에 따라 선택적으로 도통된다.
따라서, 전압 분배부(R1,R2)는 정상접속시 게이트 전압(Vgs)이 3V 이상의 전압이 인가되도록 연결되는 데, 본 실시예에서는 적어도 6V 이상의 게이트 전압(Vgs)가 인가되도록 한다.
아울러, 상기한 MOSFET의 소스 단자에 애노드단이 연결되고, 드레인 단자에 캐소드단이 연결되어 MOSFET를 보호하는 다이오드(D1)가 구비된다. 이 다이오드(D1)은 정상접속 상태에서 역접속 상태로 될 경우, MOSFET의 드레인 단자측에 인가되는 역기전력에 의한 MOSFET의 파손을 방지한다.
이러한 자동차용 역접속 보호 회로의 동작 과정을 상세하게 설명한다.
먼저, 배터리가 정상접속되었을 경우에는 도 3 에 도시된 바와 같이, 배터리 전원(Vin)의 입력전압 12V가 전압 분배부(R1,R2)에 인가되어 전압 분배부(R1,R2)에 의해 분배된 전압이 인가되는데, 전압 분배부(R1,R2)에 의해 MOSFET의 게이트 전압(Vgs)으로 6V, 즉 3V 이상의 전압이 인가되므로 MOFET(MOS)가 온되어 드레인 단 자와 소스 단자가 서로 도통된다.
반면에, 배터리가 역접속되었을 경우에는 도 4 에 도시된 바와 같이, 배터리 전원(Vin)의 입력전압 12V가 MOSFET의 드레인 단자에 입력되고, 게이트 단자에는 0V가 입력된다.
따라서, A노드와 B노드는 각각 OV가 되므로, 게이트 전압(Vgs)이 0V가 된다. 이에 따라, 게이트 전압(Vgs)가 3V 보다 낮으므로 MOSFET는 오프되고, 이에 따라 드레인 단자와 소스 단자는 도통되지 않으므로 역접속 보호된다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양하게 실시할 수 있다.
도 1 은 종래의 샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로의 정상 접속 예를 나타낸 도면.
도 2 는 종래의 샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로의 역접속 예를 나타낸 도면.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로의 정상 접속 예를 나타낸 도면.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 샤시 그라운드를 이용한 역접속 보호 회로의 역접속 예를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
SW: 스위칭부 10: ECU
R1: 제1저항 R2: 제2저항
Vin: 배터리 전원

Claims (3)

  1. 내부 그라운드가 샤시 그라운드에 연결되는 ECU에 입력전압을 공급하는 배터리 전원의 상기 ECU와의 역접속에 따른 자동차용 역접속 보호 회로에 있어서,
    상기 배터리 전원의 입력전압을 분배하여 상기 배터리 전원의 상기 ECU와의 정상접속 또는 역접속 상태에 따라 상기 분배된 전압을 선택적으로 공급하는 전압 분배부; 및
    상기 전압 분배부에 연결되어 상기 전압 분배부로부터 입력된 전압에 따라 선택적으로 도통되도록 온 또는 오프되는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 역접속 보호 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭부는 게이트 단자가 상기 전압 분배부에 연결되고, 드레인 단자와 소스 단자가 상기 샤시 그라운드에 연결되는 n-type MOSFET인 것을 특징으로 하는 자동차용 역접속 보호 회로.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 MOSFET의 소스 단자에 애노드단이 연결되고, 드레인 단자에 캐소드단이 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 역접속 보호 회로.
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