KR20110097241A - 바이패스 회로가 있는 ｉｓｇ용 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 - Google Patents

바이패스 회로가 있는 ｉｓｇ용 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 ISG(Idle Stop and Go) 자동차용 전원 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 시동 시에 기동모터의 의한 자동차 배터리 전압 강하를 보상하기 위하여 승압용DC-DC 컨버터를 직렬로 연결하고, 시동후에는 FET 스위치로 배터리로부터 자동차 부하에 직접 전압이 인가되는 바이패스 회로가 있는 ISG용DC-DC 컨버터에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와 소스가 출력단(111)에 연결되고, 드레인이 입력단(103)에 연결되어, 바이패스 되도록 하는 FET(501)와 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고, 일측은 접지되어 바이어스 전압을 공급하는 제 1 저항(503)과 일측은 상기 출력단(111)에 연결되고, 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되어 상기 FET(501)에 바이어스 전압을 공급하는 제 2 저항(507)과 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고 일측은 접지되어 있어, 상기 제 1 저항(503) 및 상기 제 2 저항(507)과 함께 시정수 회로를 형성하는 콘덴서(505)와 (-) 레프런스 입력(517)은 상기 출력단(111)에 연결되고, (+) 레프런스 입력(515)은 상기 입력단(103)에 연결되고, 출력(513)은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고, 전원은 상기 DC-DC 컨버터(109)의 제 2 출력 전원(509)에 연결되어 있는 비교기(511);를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 자동차에 탑재된 각종 전자 장비가 기동중에 발생하는 전압 강하로 인한 영향을 극소화하는 효과가 있으며, 모드 전환시 FET를 이용함으로써 바이패스 모드에서 컨버터 모드로의 전환이 빠르며, 바이패스 모드에서는, 입력 전압과 출력 전압의 차이가 없어 효율이 향상되는 장점이 있다.

Description

바이패스 회로가 있는 ＩＳＧ용 ＤＣ-ＤＣ 컨버터 {A ISG DC-DC Converter Which has a Bypass Circuit}
본 발명은 ISG(Idle Stop and Go) 자동차용 전원 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차가 시동 시에 자동차 배터리 전압 강하를 보상하기 위하여 승압용 DC-DC 컨버터를 직렬로 연결하고, 시동 후에는 FET 스위치로 자동차 배터리에서 부하로 바이패스 하게 하는 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.
자동차에 적용되는 ISG는 신호 대기시 및 자동차 정지시에 엔진을 정지시키고, 자동차 기동시에는 다시 엔진시동이 가동되게 하여 연비 및 효율을 높일 수 있게 한 자동차 시스템이다. 그러나 엔진가동시 자동차 기동모터의 영향으로 전압 강하가 발생하는 데, 이러한 전압 강하로 인해 자동차에 탑제된 자동차의 전기 장치가 영향을 받는다는 문제점이 있어 이에 대한 개선이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 시동 시에는 기동모터에 의한 배터리의 전압 강하를 보상하기 위한 승압용 DC-DC 컨버터를 직렬로 연결하고, 시동 후 에는 FET 스위치로 자동차 배터리에서 부하로 바이패스하게 하는 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와 소스가 출력단(111)에 연결되고, 드레인이 입력단(103)에 연결되어 바이패스 되도록 하는 FET(501)와 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고, 일측은 접지되어 바이어스 전압을 공급하는 제 1 저항(503)과 일측은 상기 출력단(111)에 연결되고, 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되어 상기 FET(501)에 바이어스 전압을 공급하는 제 2 저항(507)과 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고 일측은 접지되어 있어, 상기 제 1 저항(503) 및 상기 제 2 저항(507)과 함께 시정수 회로를 형성하는 콘덴서(505)와 (-) 레프런스 입력(517)은 상기 출력단(111)에 연결되고, (+) 레프런스 입력(515)은 상기 입력단(103)에 연결되고, 출력(513)은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고, 전원은 상기 DC-DC 컨버터(109)의 제 2 출력 전원(509)에 연결되어 있는 비교기(511);를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 자동차에 탑재된 각종 전자 장비가 시동 시 기동모터에 의해 발생하는 배터리 전압 강하로 인한 영향을 극소화하는 효과가 있으며, 모드 전환시 FET를 이용함으로써 바이패스 모드에서 컨버터 모드로의 전환이 빠르며, 바이패스 모드에서는, 입력 전압과 출력 전압의 차이가 없어 효율이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 ISG_컨버터 비기동시에 대한 BLOCK도이며,
도 2는 ISG_컨버터 기동시에 대한 BLOCK도이며,
도 3은 ISG_컨버터 입력과 출력에 릴레이를 사용한 BLOCK도이며,
도 4는 ISG_컨버터 입력과 출력을 OR 시켜DIODE를 사용한 BLOCK도이며,
도 5는 본 발명의 바이패스용 FET를 사용한 BLOCK도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터의 일 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와 일 접점은 DC-DC 컨버터(109)에 연결되고, 다른 일 접점은 출력단(111)에 연결되어 상기 DC-DC 컨버터(109)와 직렬로 연결되는 컨버터 스위치(113)와 상기 DC-DC 컨버터(109) 및 상기 DC-DC 컨버터와 직렬로 연결된 컨버터 스위치(113)를 바이패스하여 상기 입력단(103)과 상기 출력단(111)을 직접 연결하는 바이패스 스위치(105);를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와 일 출력 접점(415)은 상기 DC-DC 컨버터의 입력단(103)에 연결되고, 일 출력 접점(413)은 상기 DC-DC 컨버터의 출력단(315)에 연결되고, 입력 접점(411)은 입력단(103)에 연결되고, 릴레이 코일(409)는 입력단(103)에서 전원 공급을 받는 바이패스 제어 릴레이(408)와 상기 바이패스 제어 릴레이(408)의 릴레이 코일(409)을 구동하는 릴레이 구동 TR(407)과 상기 DC-DC 컨버터(109)로 부터 제어 신호를 공급받아 상기 릴레이 구동 TR(407)을 제어하는 제어 회로(405);를 포함하여 이루어지고, 상기 입력 접점(411)은 상기 릴레이 코일(409)이 동작하면 출력 접점 B(415)와 접속되고, 상기 릴레이 코일(409)이 동작하지 않으면 출력 접점 A(413)와 접속되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와 소스가 출력단(111)에 연결되고, 드레인이 입력단(103)에 연결되어 있는 FET(501); 상기 FET(501)는 상기 DC-DC 컨버터(109)의 입력부와 출력부에 연결되고, 상기 DC-DC 컨버터(109)의 출력부는 출력단(111)에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와 소스가 출력단(111)에 연결되고, 드레인이 입력단(103)에 연결되어 FET(501)와 상기 컨버터(109)의 입력단(103)과 출력단(111)을 연결하여 바이패스 되도록 하는 FET(501)와 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고, 일측은 접지되어 바이어스 전압을 공급하는 제 1 저항(503)과 일측은 상기 출력단(111)에 연결되고, 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되어 상기 FET(501)에 바이어스 전압을 공급하는 제 2 저항(507)과 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고 일측은 접지되어 있어, 상기 제 1 저항(503) 및 상기 제 2 저항(507)과 함께 시정수 회로를 형성하는 콘덴서(505)와 (-) 레프런스 입력(517)은 상기 출력단(111)에 연결되고, (+) 레프런스 입력(515)은 상기 입력단(103)에 연결되고, 출력(513)은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고, 전원은 상기 DC-DC 컨버터(109)의 제 2 출력 전원(509)에 연결되어 있는 비교기(511)를 포함하여 이루어지고, 상기 (-) 레프런스 입력(517)이 상기 (+) 레프런스 입력(515) 보다 낮은 전압이면 상기 FET(501)를 On 시키고, 상기 (-) 레프런스 입력(517)이 상기 (+) 레프런스 입력(515) 보다 높으면 상기 FET(501)를 Off 시키는 것을 특징으로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, ISG(IDLE STOP AND GO)가 적용되는 자동차는 정지시에는 자동차의 엔진을 정지시키고, 운행시에는 다시 엔진을 기동시키기를 반복하여 에느지 효율을 극대화한다. 따라서, 엔진 시동시 에는 도 1와 같이 컨버터 스위치(113)가 연결되어 기동 모터 및 배터리에 의해 발생되는 전압 강하를 DC-DC 컨버터(109)로 전압 강하를 보상하는 컨버터 모드와 도 2과 같이 시동 후에는 컨버터 스위치(113)를 Open하고, 바이패스 스위치(105)를 연결하여 배터리 전압이 직접 부하에 인가되도록 하는 바이패스 모드로 동작한다.
도 3를 참조하면, 도 3은 릴레이를 바이패스 스위치(105) 및 컨버터 스위치(113)에 적용한 방법으로, 릴레이의 입력 접점(411)이 출력 접점(A)(413)와 연결되어 있을 때에는 바이패스 모드로 동작한다. 그러나, DC-DC 컨버터(109)의 제어 신호(403)에 의해 제어 회로(405)가 동작하게 되어 Q1(407)의 컬렉터와 에미터가 도통하게 되면 릴레이 코일(409)이 동작하게 되고, 릴레이의 입력 접점(411)이 출력 접점(B)(415)로 연결이 전환되어 컨버터 모드로 동작하게 된다. 이러한 릴레이 방식은 바이패스 모드일때에는 입력 전압(103)과 출력 전압(111)과의 사이에 차이가 발생하지 않으나, 바이패스 모드에서 컨버터 모드로 전환시에는 동작 시간에 지연이 발생하게 되며, 이러한 동작 지연으로 인해 자동차에 탑재된 전기 장치에 전압 보상이 되지 않는 구간이 발생한다는 문제점이 있다.
도 4를 참조하면, 모드 전환에 필요한 소자로 다이오드, 릴레이, 혹은 FET가 사용될 수 있으며, 도 4는 다이오드를 사용한 실시 예이다. 다이오드는 바이패스 모드시 입력 전압과 출력 전압의 차이로 인해 발열에 대한 문제점이 있다. 또한, 도 4와 같이 다이오드(D1, 305)로 바이패스 모드와 컨버터 모드를 OR 시킴으로써, 컨버터 모드에서는 DC-DC 컨버터(109)에서 7V가 12V로 승압된 전원이 자동차의 부하에 인가되고, 기동 후에는 다이오드를 통한 바이패스 회로로 배터리로부터 직접 자동차 부하에 인가되는 자동차 배터리에서 공급하는 12V를 직접 전기 장치에 공급하는 바이패스 모드로 운행된다. 이러한 다이오드 방식은 회로 구성이 간편하나, 다이오드 자체의 FORWARD VOLTAGE 강하에 의해 입력 전원(303)과 출력 전원(111) 사이에 차이가 발생한다는 문제점이 있다.
도 5를 참조하면, 이런 문제점을 해결하기 위하여 바이패스 스위치(105)에 FET(501)를 사용함으로써 바이패스 모드에서 컨버터 모드로의 전환이 빠르며, 바이패스 모드에서도 입력 전압(103)과 출력 전압(111) 사이에 전압차가 없어 효율이 개선된다는 장점이 있다.
FET(501)는 DC-DC 컨버터(109)의 입력 전압(103)과 출력 전압(111)과의 차이에 의해 구동되므로, 엔진 기동시 바이패스 모드에서 컨버터 모드로의 전환이 빠르고, 바이패스 모드에서는 DC-DC 컨버터 입력 전압(103)과 출력 전압(111)과의 사이에 전압차가 없어 효율이 개선된다. 따라서, 바이패스 스위치용으로 FET(도 5, 501)를 사용함으로써 바이패스 모드에서 스위치로 다이오드(305)를 사용할 경우 다이오드(305) 양단간에 발생하는 전압차 문제와 스위치로 릴레이(408)를 사용할 경우 발생하는 지연 시간 문제를 모두 해결할 수 있다.
비교기(511)는 DC-DC 컨버터(109)의 입력 전압(103)과 출력 전압(111)을 비교하는 기능을 수행하며, 비교기(511)의 (+)레퍼런스(517) 값이 높게 되면 인버터된 LOW 출력값(513)이 FET(Q1,501)의 게이트와 소스에 인가된다. FET(Q1,501)는 P채널 FET로써, LOW 출력값(513)이 FET(501)에 인가되면 소스는 게이트보다 전위가 높아 드레인과 소스는 도통하게 되어 바이패스 모드로 동작하고, 입력 전압(103)과 출력 전압(111)을 비교하여 비교기(511)의 (-)레퍼런스(325) 값이 높게 되면 인버터된 HIGH 출력값(513)이 FET(Q1,501)의 게이트와 소스에 인가된다. 이렇게 되면 FET(Q1,501)는 게이트와 소스가 동전위 상태가 되어 전류가 차단되어 컨버터 모드로 동작된다. 비교기(511)의 디폴트 값은 저항 분배기(미도시)로 비교기(511)의 (-)레퍼런스 입력(517) 값이 (+)레퍼런스 입력(515) 값보다 약간 높게 설정함으로 바이패스 모드로 동작되게 한다. 이와 같이 도 1 및 도 2의 바이패스 스위치(105)에 도 5와 같이 FET(501)를 사용함으로써 바이패스 모드 동작시 입력 전압(103)과 출력 전압(111)과의 사이에 전압차가 발생하지 않고, 릴레이를 바이패스 스위치(105)로 사용할 때 처럼 동작 지연도 발생하지 않는 장점이 있다.
101 : 접지, 103 : 입력단,
105 : 바이패스 스위치, 109 : DC-DC 컨버터,
111 : 출력단, 113 : 컨버터 스위치,
305 : FET 바디 다이오드, 315 : DC-DC 컨버터 출력,
403 : DC-DC 컨버터 제어 출력, 405 : 제어 회로,
407 : 릴레이 구동 TR, 408 : 바이패스 제어 릴레이,
409 : 바이패스 제어 릴레이 코일,
411 : 바이패스 제어 릴레이 입력 접점,
413 : 바이패스 제어 릴레이 출력 접점 A,
415 : 바이패스 제어 릴레이 출력 접점 B,
501 : FET, 503 : 제 1 저항,
505 : 컨덴서, 507 : 제 2 저항,
509 : 제 2 출력 전원, 511 : 비교기,
513 : 비교기 출력, 515 : (+) 레프런스 입력,
517 : (-) 레프런스 입력

Claims (4)

  1. 자동차의 ISG용 DC-DC 컨버터에 있어서,
    입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와
    일 접점은 DC-DC 컨버터(109)에 연결되고, 다른 일 접점은 출력단(111)에 연결되어 상기 DC-DC 컨버터(109)와 직렬로 연결되는 컨버터 스위치(113)와
    상기 DC-DC 컨버터(109) 및 상기 DC-DC 컨버터와 직렬로 연결된 컨버터 스위치(113)를 바이패스하여 상기 입력단(103)과 상기 출력단(111)을 직접 연결하는 바이패스 스위치(105);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터.
  2. 자동차의 ISG용 DC-DC 컨버터에 있어서,
    입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와
    일 출력 접점B(415)는 상기 DC-DC 컨버터의 입력단(103)에 연결되고, 일 출력 접점A(413)는 상기 DC-DC 컨버터의 출력단(315)에 연결되며, 입력 접점(411)은 입력단(103)에 연결되고, 상기 입력단(103)에서 전원 공급을 받는 바이패스 제어 릴레이(408)와
    상기 바이패스 제어 릴레이(408)의 릴레이 코일(409)을 구동하는 릴레이 구동 TR(407)과
    상기 DC-DC 컨버터(109)로부터 제어 신호를 공급받아 상기 릴레이 구동 TR(407)을 제어하는 제어 회로(405);를 포함하여 이루어지고, 상기 입력 접점(411)은 상기 릴레이 코일(409)이 동작하면 출력 접점B(415)와 접속되고, 상기 릴레이 코일(409)이 동작하지 않으면 출력 접점A(413)와 접속되는 것을 특징으로 하는 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터.
  3. 자동차의 ISG용 DC-DC 컨버터에 있어서,
    입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와
    캐소드가 출력단(111)에 연결되고, 에노드가 입력단(103)에 연결되어 전류의 역류를 방지하는 다이오드(305);를 포함하여 이루어지고, 상기 다이오드(305)는 상기 DC-DC 컨버터(109)의 입력부와 출력부에 병렬로 연결되고, 상기 DC-DC 컨버터(109)의 출력부는 출력단(111)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터.
  4. 자동차의 ISG용 DC-DC 컨버터에 있어서,
    입력단(103) 전압을 높여서 출력하는 DC-DC 컨버터(109)와
    소스가 출력단(111)에 연결되고, 드레인이 입력단(103)에 연결되어 바이패스 되도록 하는 FET(501)와
    일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고, 일측은 접지되어 바이어스 전압을 공급하는 제 1 저항(503)과
    일측은 상기 출력단(111)에 연결되고, 일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되어 상기 FET(501)에 바이어스 전압을 공급하는 제 2 저항(507)과
    일측은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고 일측은 접지되어 있어, 상기 제 1 저항(503) 및 상기 제 2 저항(507)과 함께 시정수 회로를 형성하는 콘덴서(505)와
    (-) 레프런스 입력(517)은 상기 출력단(111)에 연결되고, (+) 레프런스 입력(515)은 상기 입력단(103)에 연결되고, 출력(513)은 상기 FET(501)의 게이트에 연결되고, 전원은 상기 DC-DC 컨버터(109)의 제 2 출력 전원(509)에 연결되어 있는 비교기(511)를 포함하여 이루어지고, 상기 (-) 레프런스 입력(517)이 상기 (+) 레프런스 입력(515) 보다 낮은 전압이면 상기 FET(501)를 On 시키고, 상기 (-) 레프런스 입력(517)이 상기 (+) 레프런스 입력(515) 보다 높은 전압이면 상기 FET(501)를 Off 시키는 것을 특징으로 하는 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터.
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