KR20120039891A - 차량용 전원 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 차량용 전원 검출 장치는, 입력 노드를 통해 배터리 전원에서 변환된 동작 전압을 인가받고, 상기 동작 전압의 이상 여부를 검출하여, 출력 노드를 통해 상기 이상 여부의 검출 결과를 논리 전압으로서 출력하는 전원 검출부와, 한쪽 전극이 풀업 저항을 통해 상기 출력 노드에 연결되고, 상기 배터리 전원을 충전하는 충전 커패시터 및 상기 전원 검출부와 병렬 연결되고, 상기 충전 커패시터의 한쪽 전극과 연결되고, 상기 입력 노드의 전압 레벨이 상기 동작 전압의 전압 레벨 이하로 하강하는 경우, 상기 충전 커패시터에 충전된 충전 전위를 상기 입력 노드로 피드백시키는 피드백 회로를 포함한다.

Description

차량용 전원 검출 장치{POWER DETECTION DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 전원 검출 장치에 관한 것으로서, 차량의 배터리 전원 인가시, 차량의 시동, 배터리 전원의 변동에 따라 차량의 오디오 및 전장품에 인가되는 비정상적인 동작 전압을 검출하여 차량의 오디오 및 전장품의 동작 안전성을 확보하는 차량용 전원 검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 배터리 전원은 다양한 전압레벨을 갖는 동작 전압으로 변환되어 차량 내에 구비된 해당 전장품으로 공급된다. 이때, 다양한 원인에 의해 비정상적인 동작 전압이 해당 오디오 및 전장품에 인가되어, 오동작을 유발한다. 이를 해결하기 위해 차량의 전원 공급부에는 비정상적 동작 전압을 검출함으로써, 오디오 및 전장품의 동작 안정성을 보장하기 위한 전원 검출회로가 설계되는 것이 일반적이다.

도 1은 종래의 차량용 전원 검출 회로를 보여주는 회로도이다.

도 1을 참조하면, 배터리 전원부로부터 배터리 전원을 인가받는 노드 S의 전위가 제1 내지 제3 저항(R1, R2, R3)에 의해 설정된 동작전압이 노드 A에 인가된다. 정상적인 동작 전압이 노드 A를 통해 전원 검출 IC에 입력되면, 출력 노드의 전위는 로우(LOW)가 되며, 이때 커패시터(C1)에 충전된 충전 전위가 노드 C를 통해 마이컴(u-COM)을 구동시키는 동작 전압으로서 마이컴(u-COM)에 인가된다.

이후, 마이컴(u-COM)은 노드 B의 전위 상태를 입력 신호로 입력받아서 내부에 구비된 메모리(예컨대, RAM)에 현재의 동작 상태 정보의 저장 여부를 결정한다. 예컨대, 노드 B를 통해 로우 상태의 전위를 인가받으면 메모리에 현재의 동작 상태를 저장한다. 이후, 마이컴(u-COM)은 동작 상태 정보를 저장한 후, 저소비 전류 모드(SLEEP MODE)로 전환한다. 이때, 커패시터(C1)의 방전속도가 느려지므로 마이컴의 내부의 메모리에 저장된 현재의 동작 상태 정보는 오랜 시간 동안 유지된다.

그런데, 이러한 종래의 차량용 전원 검출 회로에서는, 차량의 배터리 전원이 차량의 시동 또는 단락에 의해 순간적으로 0V까지 떨어질 경우, 검출 IC의 입력인 노드 A의 전위가 0V ~ 0.9V의 최소 동작 전압(여기서, 최소 동작 전압은 1V라 가정할 때)이하로 떨어질 경우, B 노드는 OPEN 되어, 커패시터(C1)와 저항(R4)을 통해 마이컴(u-COM)은 HIGH로 오인식한 입력 신호를 인가받게 된다. 이렇게 되면, 마이컴(u-COM)은 동작 상태 저장 후 저소비 전류 모드(SLEEP MODE)로 전환이 불가능하게 되어 오디오 및 전장품의 동작이 초기화(RAM CLEAR)되는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 차량의 배터리 전원이 시동 혹은 단락에 의해 순간적(3초 이내)으로 기설정된 동작전압 미만으로 떨어지는 경우, 전원 검출 IC의 오동작에 따른 오디오 및 전장품의 동작 초기화(RAM CLEAR)를 방지하는 차량용 전원 검출 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 차랴용 전원 검출 장치는,

본 발명에 의하면, 전원 검출 IC의 동작 전압 이하에서, 상기 전원 검출 IC의 오동작을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 전원 검출 회로를 보여주는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원 검출 장치의 내부 회로도이다.
도 3은 종래의 차량용 전원 검출 장치의 입출력 특성을 시간대 전압의 형태로 보여주는 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전원 검출 장치의 입출력 특성을 시간대 전압의 형태로 보여주는 파형도이다.

본 발명은 차량의 배터리 전원(예컨대, 12V)이 차량 내의 각종 시스템 예컨대, 오디오 시스템과 같은 각종 차량의 전장품들로 인가될 때, 배터리 전원의 이상 변동으로 인해, 차량의 전장품의 동작 전압과 다른 이상 전압을 검출하여 각종 전장품들의 동작의 안정성을 확보하기 위한 차량용 전원 검출 회로에 관한 것이다.

특히, 본 발명에서는, 차량의 채터링 및 시동시, 배터리 전원의 변동으로 인해 동작 전압과 다른 이상 전압을 검출하는 검출 IC(아래에서 "전원 검출부"라는 용어로 표기)의 입력단이 기설정된 동작 전압보다 낮은 전압으로 떨어지는 경우가 발생한다. 이 경우, 검출 IC는 오동작을 일으켜 원치않은 검출 결과를 출력하게 된다. 이를 해결하기 위하여, 검출 IC의 입력단의 전위가 기설정된 동작 전압보다 낮은 전압으로 떨어지는 것을 방지할 수 있는 방안이 개시된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전원 검출 장치의 내부 회로도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전원 검출 장치(100)는 동작 전압 설정부(110), 전원 검출부(120), 충전 커패시터(C1) 및 피드백 회로를 포함한다.

동작 전압 설정부(110)는 차량의 배터리 전원(예컨대, 12V)을 인가받아서 이를 동작 전압으로 변환하는 구성으로서, 직렬 연결된 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 및 제너 다이오드(ZD1)를 통해 상기 제2 저항과 병렬 연결된 제3항(R3)을 포함한다. 구체적으로, 제1 저항(R1)이 제1 노드(N1)를 통해 배터리 전원부(10)로부터 배터리 전원을 인가받고, 제2 저항(R2)과 제3 저항(R3)이 입력 노드(I)에 공통으로 연결된다. 따라서, 동작 전압 설정부(110)는 제1 노드에 인가된 배터리 전원을 제1 저항의 제1 저항값, 제2 저항의 제2 저항값 및 제3 저항의 제3 저항값에 따라 동작 전압으로 변환하고, 변환된 동작 전압을 상기 입력 노드(I)에 인가한다.

전원 검출부(120)는 상기 입력 노드(I)를 통해 상기 동작 전압 설정부(110)에 의해 설정된 동작 전압에 응답하여 논리 전압을 출력한다. 본 실시예에서는, 정상적인 동작 전압이 1V 내지 3V로 설정되는 것으로 가정하고, 전원 검출부(120)가 1V 내지 3V의 동작 전압을 인가받으면, 로우(LOW) 레벨의 논리 전압을 출력한다. 만일, 1V 미만의 동작 전압 즉, 0V ~ 0.9V 동작 전압이 인가되면, 하이(HIGH) 레벨의 논리 전압을 출력한다.

충전 커패시터(C1)는 풀업 저항(R4)을 통해 전원 검출부의 출력 노드(O)에 연결된 제2 노드(N2)에 연결된다. 레귤레이터(140)를 통해 전압 조정된 배터리 전원(이하, 충전 전위라 한다.) 예컨대, 5V의 배터리 전원을 충전한다. 이 충전 커패시터(C1)에 충전된 충전 전위는 도시된 마이컴(20)의 전원공급단자(24)에 인가되어, 마이컴(20)을 구동시키는 동작 전원으로서 사용된다. 특히 본 발명의 일실시예에서는 이 마이컴(20)을 구동시키는 동작 전원 즉, 충전 커패시터에 충전된 충전 전위가 전원 검출부(120)의 입력 노드(I)가 기설정된 동작 전압보다 낮은 전압으로 하강하는 것을 방지하는 데 활용된다.

한편, 상기 마이컴(20)은 전원 검출부(120)의 출력 노드(O)에서 로우 레벨의 논리 전압을 인가받으면, 마이컴(20)의 내부 또는 외부에 구비된 메모리(예컨대, RAM)(미도시)에 현재의 동작 상태를 정보로서 저장한다. 이후, 마이컴(20)은 동작 상태 저장 후, 저소비 전류 모드(SLEEP MODE)로 전환되어, 차량 오디오 및 전장품의 현재의 동작 상태를 유지시킨다. 이때, 충전 커패시터의 방전속도에 따라 메모리에 저장된 현재의 동작 상태는 오랫동안 유지될 수 있다.

만일 전원 검출부(120)의 입력 노드(I)가 OV ~9V로 하강하는 경우, 전원 검출부(120)의 출력 노드(O: 여기서, 전원 검출부는 오픈 컬렉터 방식으로 출력한다.)는 오픈(OPEN)되어, 충전 커패시터(C1)와 풀업 저항(R4)를 통해 마이컴은 하이 레벨의 논리 신호를 입력단자(22)를 통해 인가받게 된다. 이렇게 되면, 마이컴(20)은 저소비 전류모드로의 전환이 불가능하여, 원하지 않는 시점에서 오디오 및 전장품의 동작을 초기화시키는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 전원 검출부(120)의 입력 노드(I)가 OV ~9V로 하강하는 경우, 충전 커패시터(C1)에 충전된 충전 전위를 전원 검출부(120)의 입력 노드(I) 쪽으로 피드백시킴으로써, 전원 검출부(120)의 입력 노드(I)를 1V 이상으로 유지시킨다.

이를 위하여, 본 발명의 일실시예에서는 충전 커패시터(C1)에 충전된 충전 전위를 전원 검출부(120)이 입력 노드(I)로 피드백시키는 피드백 회로(130)가 설계된다.

구체적으로, 피드백 회로(130)는 제1 다이오드(D1)와 이 제1 다이오드와 직렬 연결된 제5 저항(R5)으로 구현되어, 상기 전원 검출부(120)와 병렬로 연결된다. 보다 구체적으로 상기 피드백 회로(130)는 상기 제1 다이오드(D1)가 순방향으로 입력 노드(I)와 연결되고, 상기 제5 저항(R5)이 풀업 저항(R4)을 통해 출력 노드(O)와 연결된다. 또한, 상기 피드백 회로(130)의 제5 저항이 제2 노드(N2)를 통해 상기 충전 커패시터(C1)와 연결된다. 이러한 연결구조에 따라 전원 검출부(120)의 출력 노드(O)가 오픈(OPEN)되는 경우, 충전 커패시터에 충전된 충전 전위가 상기 제5 저항(R5)과 상기 제1 다이오드(D1)를 통해 전원 검출부(120)의 입력 노드(I)에 공급됨으로써, 전원 검출부(120)의 입력 노드(I)가 0.9V 이하로 하강하지 않고, 1V 내지 3V로 유지될 수 있다. 여기서, 전원 검출부(120)의 입력 노드(I)를 1V 내지 3V로 유지시키는 것은 제1 다이오드(D1)와 제5 저항(R5)의 각 파라미터 설정을 통해 유지될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전원 검출 장치의 입출력 특성을 시간대 전압의 형태로 보여주는 파형도로서, 도 3에서는 종래의 차량용 전원 검출 장치의 입출력 특성을 보여주는 파형도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전원 검출 장치의 입출력 특성을 보여주는 파형도이다. 여기서, 도 3 및 도 4에 나타는 실선의 파형은 전원 검출부의 입력 노드에 인가되는 입력 전압(또는 입력 전압 펄스)을 나타내고, 점선의 파형은 전원 검출부의 출력 노드에 인가되는 출력 전압(또는 출력 전압 펄스)을 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래에는 전원 검출부(120)의 출력 노드가 오픈되고, 충전 커패시터에 충전된 충전 전위가 있는 경우, 출력 노드에서 정상적인 출력 전압의 폭보다 작은 폭을 갖는 작은 비정상적인 출력 전압(30)이 검출되었다.

그러나 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 제1 다이오드(D1)와 제5 저항(R5)로 구현된 피드백회로에 의해 충전 커패시터(C1)에 충전된 충전 전위가 전원 검출부(120)의 입력 노드(I) 쪽으로 피드백됨으로써, 도 3과 같은 비정상적인 출력 전압(30)이 제거될 수 있다.

이상, 본 발명에 구성에 대하여 바람직한 실시예를 들어 구체적으로 설명하였으나, 본 발명의 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 개시된 사항을 토대로 본 발명의 범위에 속하는 다양한 변형과 변경을 가할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 입력 노드를 통해 배터리 전원에서 변환된 동작 전압을 인가받고, 상기 동작 전압의 이상 여부를 검출하여, 출력 노드를 통해 상기 이상 여부의 검출 결과를 논리 전압으로서 출력하는 전원 검출부;
   한쪽 전극이 풀업 저항을 통해 상기 출력 노드에 연결되고, 상기 배터리 전원을 충전하는 충전 커패시터; 및
   상기 전원 검출부와 병렬 연결되고, 상기 충전 커패시터의 한쪽 전극과 연결되고, 상기 입력 노드의 전압 레벨이 상기 동작 전압의 전압 레벨 이하로 하강하는 경우, 상기 충전 커패시터에 충전된 충전 전위를 상기 입력 노드로 피드백시키는 피드백 회로를 포함하는 차량용 전원 검출 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 피드백 회로는,
   상기 입력 노드 쪽에 순방향으로 연결된 다이오드; 및
   상기 다이오드와 직렬 연결된 저항;
   을 포함하는 것인 차량용 전원 검출 장치.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 충전 커패시터의 한쪽 전극이 상기 저항과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 검출 장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 충전 커패시터에 충전된 충전 전위는,
   상기 전원 검출부의 출력 노드와 연결된 마이컴을 동작시키는 동작 전원의 용도로 사용되는 것인 차량용 전원 검출 장치.

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