KR20120086969A - 전압 레귤레이터의 입력전압 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전압 레귤레이터로 과도한 전압이 인가되지 않도록 함으로써 전압 레귤레이터를 보호하고, 배터리의 출력 전압에 구애받지 않고 전압 레귤레이터를 사용할 수 있도록 하는 전압 레귤레이터의 입력전압 제어 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 전압 레귤레이터의 입력단에 드레인 단자와 소스 단자가 직렬로 연결된 전계효과 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터의 게이트 단자에 일단이 연결된 제너 다이오드를 포함한다.

Description

전압 레귤레이터의 입력전압 제어 장치{Apparatus for controlling input voltage of voltage regulator}

본 발명은 전압 레귤레이터의 입력 전압을 제어하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전압 레귤레이터로 과도한 전압이 인가되지 않도록 함으로써 전압 레귤레이터를 보호하고, 배터리의 출력 전압에 구애받지 않고 전압 레귤레이터를 사용할 수 있도록 하는 전압 레귤레이터의 입력전압 제어 장치에 관한 것이다.

전압 레귤레이터(voltage regulator)는 전압을 안정화시키는 기기 또는 장치로서, 전압 조정기, 전압 조정 장치 등과 같이 다양한 용어로 사용된다. 이러한 전압 레귤레이터는 입력 전압이나 부하의 변동에 관계없이 안정된 출력 전압을 얻을 수 있기 때문에, 다양한 회로, 부품 및 장치 등에 사용된다.

전압 레귤레이터는 다양한 특성을 가질 수 있다. 즉, 전압 레귤레이터가 적용되는 회로나 부품, 장치 등에 따라 필요한 전압의 범위가 다를 수 있기 때문에, 전압 레귤레이터는 종류별로 다양한 출력 전압을 가질 수 있다. 예를 들어, 출력 전압이 5V인 전압 레귤레이터가 존재할 수도 있고, 출력 전압이 6V인 전압 레귤레이터가 존재할 수도 있다.

그런데, 이와 같이 일정한 전압을 출력하는 전압 레귤레이터는, 일반적으로 입력 전압 범위가 일정하게 제한되어 있다. 즉, 전압 레귤레이터로 입력될 수 있는 전압은 전압 레귤레이터마다 일정하게 정해져 있으며, 이러한 입력전압 허용범위를 넘어서는 전압이 전압 레귤레이터로 입력되어서는 안 된다. 예를 들어, 차량에 이용되는 전압 레귤레이터의 경우 약 40V 이하의 전압에 대해서만 입력을 허용한다. 만일, 이와 같은 입력전압 허용범위를 넘어서는 입력 전압이 인가되는 경우, 전압 레귤레이터는 손상 또는 파손될 수 있다. 그리고, 이러한 레귤레이터의 손상이나 파손은 전압 레귤레이터를 통해 일정 전압을 공급받는 다른 회로나 부품, 장치 등의 고장 및 파손으로 이어질 수 있다.

따라서, 전압 레귤레이터에는 허용 범위 이내의 입력 전압만 공급되어야 한다. 그러나, 전압 레귤레이터가 적용되는 범위가 매우 넓고, 전압 레귤레이터가 적용될 수 있는 장치나 기기는 대형화로 인해 취급되는 전압이 점차 높아지고 있다. 특히, 최근에 탄소 에너지의 고갈과 환경 문제로 전 세계적으로 관심과 수요가 증가하고 있는 하이브리드 자동차(HEV)와 전기 자동차(EV)의 경우, 배터리 모듈의 전압이 최대 55V까지 인가될 수 있다. 그런데, 종래의 차량용 전압 레귤레이터의 경우 그보다 낮은 범위, 이를테면 약 40V 이하의 범위에서만 전압의 입력을 허용하기 때문에, 종래의 차량용 전압 레귤레이터를 그대로 이용하는 경우 전압 레귤레이터가 파손되는 문제가 발생할 수 있다.

뿐만 아니라, 평상시에는 허용 범위 이내의 전압이 전압 레귤레이터로 입력된다 하더라도, 특정 상황에서 순간적으로 고전압이 전압 레귤레이터로 입력되는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같은 경우에도, 일시적이기는 하지만 전압 레귤레이터가 허용하는 범위를 넘어서는 전압이 입력되는 것이므로, 전압 레귤레이터가 파손되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 입력전압 허용범위를 넘어서는 크기의 전압이 전압 레귤레이터로 입력되더라도, 이러한 입력 전압을 제어하여 전압 레귤레이터의 손상이나 파손을 방지할 수 있는 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치와 이를 포함하는 레귤레이터 및 배터리 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 전압 레귤레이터의 입력단에 드레인 단자와 소스 단자가 직렬로 연결된 전계효과 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터의 게이트 단자에 일단이 연결된 제너 다이오드를 포함한다.

바람직하게는, 상기 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 상기 전압 레귤레이터의 입력 전압을 소정 전압 이하가 되도록 제어한다.

또한 바람직하게는, 상기 제너 다이오드는 상기 전압 레귤레이터의 입력전압 허용범위 이내의 제너 전압을 갖는다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압 레귤레이터는, 상술한 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치를 입력단에 구비한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 장치는, 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치가 입력단에 구비된 전압 레귤레이터를 포함한다.

본 발명에 의하면, 전압 레귤레이터의 입력전압 허용범위를 초과하는 크기의 전압이 전압 레귤레이터로 입력되더라도, 이러한 전압을 입력전압 허용범위 이내의 전압으로 제어하여 전압 레귤레이터에 적정 크기의 전압이 입력되도록 한다. 따라서, 본 발명의 경우 전압 레귤레이터의 입력전압 허용범위를 확장시키는 효과를 갖는다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 입력전압 허용범위를 초과하는 전압의 입력으로 인해 전압 레귤레이터가 파손되거나 손상되는 것을 방지한다. 뿐만 아니라, 이러한 전압 레귤레이터의 출력단에 연결되어 일정 크기의 전압을 공급받는 부품이나 장치 등이 전압 레귤레이터의 비정상 동작으로 인해 고장이나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 경우, 입력전압 허용범위가 다른 새로운 전압 레귤레이터를 필요로 하지 않고, 종래의 전압 레귤레이터를 그대로 이용할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치가 전압 레귤레이터에 연결된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1의 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치가 소정 회로에 적용된 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 3 및 도 4는, 도 2의 회로도에서 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치의 입력전압 제어 효과를 개략적으로 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치가 전압 레귤레이터(10)에 연결된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 전압 레귤레이터(10)의 입력단(I)과 전압 레귤레이터(10)로 전원을 공급하는 배터리(20) 사이에 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치가 배치된다. 그리고, 이러한 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; FET)(110) 및 제너 다이오드(Zener Diode)(120)를 포함한다.

상기 전계효과 트랜지스터(110)는, 소스(S), 드레인(D) 및 게이트(G)의 세 단자를 가지며, 게이트와 소스 사이의 전압에 의해 발생하는 정전계로 소스와 드레인 사이의 전류를 제어할 수 있다. 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치에서, 전계효과 트랜지스터(110)는 드레인 단자와 소스 단자가 레귤레이터의 입력단에 직렬로 연결된다.

상기 전계효과 트랜지스터(110)에서 드레인 단자와 게이트 단자 사이, 그리고 소스 단자와 게이트 단자 사이에는 기생 커패시터가 존재할 수 있는데, 소스 단자와 게이트 단자 사이의 기생 커패시터가 드레인 단자와 게이트 단자 사이의 기생 커패시터보다 커패시턴스가 크다.

상기 전계효과 트랜지스터(110)는 게이트 전류인 구동 전류가 거의 흐르지 않기 때문에 일반 트랜지스터에 비해 전력 사용 효율이 좋을 수 있고, 드레인 단자와 소스 단자 사이의 전압 강하가 낮아 전력 이용률이 높다는 장점을 가질 수 있다.

상기 전계효과 트랜지스터(110)는 모스형 전계효과 트랜지스터(MOS-FET)와 접합형 전계효과 트랜지스터(J-FET)로 구분될 수 있고, 모스형 전계효과 트랜지스터는 P 채널형과 N 채널형로 구분될 수 있다. 본 발명은, 이와 같은 전계효과 트랜지스터(110)의 구체적인 종류에 의해 한정되지 않는다.

한편, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 전계효과 트랜지스터(110)의 드레인 단자와 게이트 단자 사이에는 저항 성분이 존재할 수 있다. 이때, 저항 성분의 저항값은 다양하게 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 저항 성분의 저항값은 1M옴일 수 있으나, 본 발명이 이러한 저항 성분의 구체적인 저항값에 의해 제한되는 것은 아니다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 전계효과 트랜지스터(110)의 소스 단자와 게이트 단자에는 각각 커패시터가 구비될 수 있다. 예를 들어, 소스 단자에는 10nF의 커패시터가 연결될 수 있고, 게이트 단자에는 1nF의 커패시터가 연결될 수 있다. 그러나, 이러한 실시예는 일례에 불과할 뿐, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 또한, 커패시터의 구체적인 커패시턴스값에 의해 제한되는 것도 아니다.

상기 제너 다이오드(120)는, 제너 효과를 이용하여 전압을 일정하게 유지하는 작용을 하는 소자로서, 역방향으로 일정 값 이상의 항복 전압이 가해졌을 때, 역방향으로 전류가 흐르도록 한다. 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치에서, 제너 다이오드(120)는 일단이 전계효과 트랜지스터(110)의 게이트 단자와 연결되어 있다. 그리고, 제너 다이오드(120)의 타단은 도면에 도시된 바와 같이 접지될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제너 다이오드(120)는 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위 이내에서 제너 전압을 갖는 것이 좋다. 예를 들어, 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위의 최대치가 40V라면, 상기 제너 다이오드(120)의 제너 전압은 40V 또는 그 이하인 것이 좋다. 이와 같이 제너 다이오드(120)의 제너 전압이 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위 이내의 값을 갖는 경우, 전압 레귤레이터(10)로 입력되는 배터리(20)의 전압을 허용범위 이내의 전압으로 낮출 수 있다.

상기 제너 다이오드(120)의 특성, 이를테면 제너 전압이나 전력의 크기 등은 다양하게 구성될 수 있다. 이를테면, 상기 제너 다이오드(120)는, 40V의 전압과 100mW의 전력 특성을 가질 수 있다. 본 발명은 이러한 제너 다이오드(120)의 구체적인 특성에 의해 제한되지 않으며, 다양한 종류의 제너 다이오드(120)가 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치에 채용될 수 있다.

상기 전계효과 트랜지스터(110) 및 제너 다이오드(120) 소자 자체에 대해서는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 보다 상세한 설명을 생략한다.

도 2는, 도 1의 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치가 소정 회로에 적용된 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.

도 2를 참조하면, 5V의 출력 전압을 갖는 전압 레귤레이터(10)와 이러한 전압 레귤레이터(10)로 전원을 공급하는 배터리(20) 사이에, 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치가 연결된다. 즉, 전계효과 트랜지스터(110)의 드레인 단자는 배터리(20) 측에 연결되고, 전계효과 트랜지스터(110)의 소스 단자는 전압 레귤레이터(10) 측에 연결된다. 그리고, 전계효과 트랜지스터(110)의 게이트 단자에는 제너 다이오드(120)가 연결되어 있다. 한편, 도 2의 실시예에서는 전계효과 트랜지스터(110)가 N-채널 모스형 전계효과 트랜지스터(N-channel MOSFET)인 경우를 기준으로 도시되었으나, 본 발명이 반드시 이와 같은 전계효과 트랜지스터(110)의 구체적인 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.

전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치가 연결된 전압 레귤레이터(10)는, 배터리(20)로부터 전원을 공급받아 각종 부품, 회로, 장치 등으로 일정한 전압을 인가한다. 도 2에서는, 상기 전압 레귤레이터(10)가 5V의 출력전압을 갖는 것으로 도시되었으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 본 발명이 이러한 전압 레귤레이터(10)의 특정 출력 전압에 의해 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는 다양한 특성을 갖는 전압 레귤레이터(10)에 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 차량용 마이크로컨트롤러유닛(MCU)에 출력단이 연결된 전압 레귤레이터(10)의 입력단에 구비될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)의 CPU에 출력단이 연결된 전압 레귤레이터(10)의 입력단에 구비될 수도 있다.

전압 레귤레이터(10)의 입력단(I), 즉 도 2의 C 지점의 전압은 전압 레귤레이터(10)가 입력을 허용하는 범위 이내의 값을 가져야 한다. 그렇지 않고 C 지점의 전압이 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 벗어나면, 전압 레귤레이터(10)가 손상되거나 파손될 수 있다. 뿐만 아니라, 전압 레귤레이터(10)의 출력 단자에 연결된 다른 부품이나 회로가 손상될 수도 있다. 예를 들어, 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위의 최대치가 40V인 경우, C 지점의 전압은 40V 이하이어야 하며, 40V 이상이 되는 경우 전압 레귤레이터(10)가 정상적으로 동작하지 못할 수 있음은 물론, 손상이나 파손될 수 있다.

따라서, 종래 기술에 의하면, 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 벗어나는 출력 전압을 갖는 배터리(20)는 해당 전압 레귤레이터(10)의 전원 공급원으로 사용하기 어렵다. 예를 들어, 출력 전압이 55V에 이르는 차량용 배터리 모듈의 경우, 40V까지만 입력 전압을 허용하는 전압 레귤레이터(10)는 사용될 수 없다. 뿐만 아니라, 배터리의 출력 전압이 40V 이하라 하더라도 순간적으로 40V를 초과하는 과전압이 전압 레귤레이터(10)로 인가되는 경우, 전압 레귤레이터(10)가 손상 또는 파손될 위험이 있다.

하지만, 본 발명의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(20)의 출력단과 전압 레귤레이터(10)의 입력단 사이에 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치가 배치되어 있다. 그리고, 이러한 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는 전계효과 트랜지스터(110) 및 제너 다이오드(120)를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 배터리(20)의 출력 전압이 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 넘어서는 경우에도, 전계효과 트랜지스터(110)와 제너 다이오드(120)로 인한 전압 강하 효과로 인해, 전압 레귤레이터(10)의 입력 전압을 제어하는 효과를 갖는다. 즉, 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 전압 레귤레이터(10)로 입력되는 전압을 제어한다.

보다 바람직하게는, 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 전압 레귤레이터(10)의 입력 전압을 소정 전압 이하로 제어한다. 예를 들어, 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 전압 레귤레이터(10)의 입력 전압을 40V 이하로 제어할 수 있다. 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는 차량용으로 많이 이용되는 5V 전압 레귤레이터(10)의 입력단에 구비될 수 있는데, 5V 차량용 전압 레귤레이터(10)의 경우, 입력전압 허용범위의 최대치가 40V일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는 전압 레귤레이터(10)의 입력 전압을 40V 이하로 제어할 수 있다.

그러나, 본 발명이 반드시 이러한 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치의 특정 제한 전압값에 의해 한정되는 것은 아니며, 다양한 제한 전압값을 가질 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 전압 레귤레이터(10)의 입력단에 구비되어 전압 레귤레이터(10)로 입력되는 전압을 제어하므로, 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 넓히는 역할을 하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 본원발명에 의하면, 종전에 비해 전압 레귤레이터(10)로 전원을 공급하는 배터리(20)의 출력 전압에 크게 구애받지 않을 수 있다.

도 3 및 도 4는, 도 2의 회로도에서 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치의 입력전압 제어 효과를 개략적으로 나타내는 그래프이다. 보다 구체적으로, 도 3은 배터리(20)의 출력 전압이 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위 이내인 경우를 도시한 그래프이고, 도 4는 배터리(20)의 출력 전압이 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 넘어선 경우를 도시한 그래프이다. 도 3 및 도 4에서, a1 및 a2는 도 2의 A 지점의 전압, b1 및 b2는 도 2의 B 지점의 전압, c1 및 c2는 도 2의 C 지점의 전압을 각각 시간의 경과에 따라 나타낸 것이다. 여기서, 도 2의 전압 레귤레이터(10)에 대한 입력전압 허용범위의 최대치는 V0인 것으로 가정한다.

도 3을 참조하면, a1으로 표시되는 A 지점의 전압은 t가 0이 되는 시점부터 V1으로 일정한 값을 갖는다. 이는 전압 레귤레이터(10)에 연결되어 전원을 공급하는 배터리(20)가 V1의 출력 전압을 갖는다는 것을 의미하며, 배터리(20)의 출력 전압 V1은 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위 최대치인 V0와 유사하거나 그보다 작다. 즉, 전계효과 트랜지스터(110)의 드레인 단자인 A 지점의 전압은 V1으로서, 입력전압 허용범위 이내의 전압을 갖는다.

또한, B 지점과 C 지점의 전압은, 도면에서 b1 및 c1으로 도시된 바와 같이, 전계효과 트랜지스터(110)와 제너 다이오드(120)의 전압 제한 특성으로 인해 A 지점의 전압 이하의 전압이 인가된다. 여기서, B 지점과 C 지점의 전압은, 도면에 도시된 바와 같이, 배터리(20)로부터 전원이 공급되는 시점에 곧바로 일정한 값에 도달하는 것이 아니라, 일정한 시간이 경과된 후에 일정한 값에 도달하게 되는데, 이는 커패시터의 커패시턴스 특성에 기인한 것이다. 특히, 전계효과 트랜지스터(110) 내의 기생 커패시턴스 차로 인해, 전계효과 트랜지스터(110)의 소스 단자 전압인 C 지점의 전압은, 게이트 단자인 B 지점의 전압보다도 낮은 전압값을 갖는다. 따라서, C 지점의 전압은, A 지점의 전압과 B 지점의 전압보다 낮아, 결국 V0보다 낮은 값을 갖게 된다.

이와 같이, 전압 레귤레이터(10)로 전원을 공급하는 배터리(20)의 전압이 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위 이내인 경우, 전압 레귤레이터(10)로 입력되는 C 지점뿐 아니라 B 지점 및 A 지점까지도, 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위 이내의 값을 갖는다. 따라서, 전압 레귤레이터(10)는 과전압이 인가되지 않고 안정적으로 동작할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치는, 전압 레귤레이터(10)로 전원을 공급하는 배터리(20)의 전압이 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 벗어나는 경우에도, 전압 레귤레이터(10)로 입력되는 전압을 제한하여 전압 레귤레이터(10)가 손상되지 않고 안정적으로 동작할 수 있도록 한다.

도 4를 참조하면, a2로 표시되는 바와 같이 A 지점의 전압은, t가 0이 되는 시점부터 V2로 일정한 값을 갖는데, 이는 전압 레귤레이터(10)로 전원을 공급하는 배터리(20)의 출력이 V2라는 것을 의미한다. 그리고, 배터리(20)의 출력 전압 V2는 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위 최대치인 V0보다 크다. 즉, 도 4는 전압 레귤레이터(10)로 전원을 공급하는 배터리(20)가 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 넘어서는 출력 전압을 갖는 경우를 도시한 것이다. 따라서, A 지점의 전압은 V2로서, 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 넘어선다.

하지만, B 지점의 전압은 제너 다이오드(120)의 전압 제한 특성과 전계효과 트랜지스터(110)의 게이트 단자 특성으로 인해 V2보다 작은 값을 가질 수 있다. 특히, 제너 다이오드(120)의 전압이 전계효과 트랜지스터(110)의 입력전압 허용범위의 최대치인 V0와 동일하거나 그보다 낮은 경우, B 지점의 전압은, 도면에서 b2로 표시된 바와 같이, V0보다 낮은 값을 가질 수 있게 된다. 그리고, C 지점의 전압은 전계효과 트랜지스터(110)의 소스 단자의 전압으로서, 게이트 단자인 B 지점의 전압보다 더욱 낮은 전압, 이를테면 B 지점의 전압보다 1~3V 정도 낮은 전압을 가질 수 있다. 따라서, C 지점의 전압은 V0보다 더욱 낮은 값을 가질 수 있게 되므로, 전압 레귤레이터(10)로 입력되는 전압은 입력전압 허용범위 내에 안정적으로 포함된다고 볼 수 있다. 그러므로, 전압 레귤레이터(10)로 전원을 공급하는 배터리(20)의 전압이 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 벗어나는 경우에도, 전압 레귤레이터(10)에는 입력전압 허용범위 내의 전압이 공급되어, 전압 레귤레이터(10)가 손상 또는 파손되지 않고 안정적으로 사용될 수 있다. 한편, 도 3의 b1 및 c1과 마찬가지로, B 지점과 C 지점의 전압은, 도 4의 b2 및 c2에 도시된 바와 같이, 일정 전압에 곧바로 도달되지 않고 어느 정도 지연 시간을 갖는다.

보다 구체적으로 예를 들면, 도 4의 실시예에서 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위가 0~40V이고, 배터리(20)의 전압이 55V이며, 제너 다이오드(120)의 전압을 40V로 가정한다. 이때, A 지점의 전압은 55V가 되겠지만, B 지점의 전압은 0V에서 출발하여 제너 다이오드(120)의 제너 전압 정도, 즉 40V 정도로 수렴된다. 그리고, C 지점의 전압은 B 지점의 전압보다 낮은 전압값, 이를테면 37~39V의 전압값을 가질 수 있다.

상기 실시예의 경우, 전압 레귤레이터(10)로 전원을 공급하는 배터리(20)의 전압이 55V로서 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위를 넘지만, 전압 레귤레이터(10)의 입력단인 C 지점의 전압은 40V보다 낮은 전압값을 가질 수 있게 되므로, 전압 레귤레이터(10)에는 입력전압 허용범위(0~40V) 이내의 전압이 인가될 수 있게 된다. 따라서, 전압 레귤레이터(10)에는 과전압이 인가되지 않게 되므로, 파손이나 손상 없이 안정적인 사용이 가능해진다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 전압 레귤레이터(10)에 연결된 배터리(20)의 출력 전압이 전압 레귤레이터(10)의 입력전압 허용범위보다 낮은 경우뿐 아니라 높은 경우에도, 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치에 의해 전압 레귤레이터(10)의 입력단에는 입력전압 허용범위 이내의 전압이 인가될 수 있다. 따라서, 전압 레귤레이터(10)에 과전압 배터리(20)가 연결되거나 순간적으로 과전압이 인가되더라도, 전압 레귤레이터(10)의 손상 또는 파손이 방지되며, 안정적이고 정상적인 사용이 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 레귤레이터는 상술한 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치를 입력단에 구비할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은, 상술한 전압 레귤레이터, 즉 전압 레귤레이터 입력전압 제어장치를 입력단에 구비하는 레귤레이터를 포함할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10: 전압 레귤레이터
20: 배터리
110: 전계효과 트랜지스터
120: 제너 다이오드

Claims (7)

1. 전압 레귤레이터의 입력 전압을 제어하는 장치에 있어서,
   상기 전압 레귤레이터의 입력단에 드레인 단자와 소스 단자가 직렬로 연결된 전계효과 트랜지스터; 및
   상기 트랜지스터의 게이트 단자에 일단이 연결된 제너 다이오드
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전압 레귤레이터의 입력 전압을 소정 전압 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 소정 전압은 40V 이하인 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제너 다이오드는 상기 전압 레귤레이터의 입력전압 허용범위 이내의 제너 전압을 갖는 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전압 레귤레이터의 출력단은 차량용 마이크로컨트롤러유닛에 연결된 것을 특징으로 하는 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 전압 레귤레이터 입력전압 제어 장치를 입력단에 구비하는 전압 레귤레이터.
7. 제6항에 따른 전압 레귤레이터를 포함하는 배터리 관리 시스템.

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