KR20120116675A - 백업전원을 이용한 ｍｃｕ 전원 유지회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로에 관한 것으로, 시동 OFF 시에 스마트 부스터 시스템 MCU에 선형적인 토크 어시스트량 감소, 운행 정보 및 이상 항목 기록 등과 같은 시퀀스 처리에 필요한 충분한 지연시간동안 전원을 공급할 수 있도록 함으로써 급격한 시스템 오프를 방지하여 운전자가 느낄 수 있는 이질감을 제거하고 차량운행중 비정상 IGN전원 OFF시 Fail safe 기능 구현이 가능하며, 전원 불안정 상태에서도 차량정보를 안정적으로 메모리상에 저장할 수 있다.

Description

백업전원을 이용한 ＭＣＵ 전원 유지회로{MCU POWER HOLD-UP CIRCUIT WITH BACK-UP POWER}
본 발명은 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로에 관한 것으로, 보다 상세하게 시동 OFF 시에 스마트 부스터 시스템 MCU에 선형적인 토크 어시스트량 감소, 운행 정보 및 이상 항목 기록 등과 같은 시퀀스 처리에 필요한 충분한 지연시간동안 전원을 공급할 수 있도록 함으로써 급격한 시스템 오프를 방지하여 운전자가 느낄 수 있는 이질감을 제거하고 용이한 정보 기록이 가능하도록 한 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 차량 내 MCU(Micro Control Unit)는 전원을 입력받는 두 개의 전원 입력 단자를 가진다. 하나는 차량의 배터리와 연결되어 배터리 전원이 입력되는 배터리 전원 입력 단자이고, 다른 하나는 차량의 IGN단자와 연결되어 차량의 시동을 ON 시켰을 때 IGN 전원이 입력되는 IGN 전원 입력 단자이다.
일반적으로 차량 내 MCU는 배터리 전원으로부터 차량에서 출력할 수 있는 최대 전력을 공급받으며, IGN단으로부터 수십 W 정도의 작은 전력을 공급받는다. 따라서, 전력 소모가 작은 MCU는 IGN 전원만을 이용하고, MDPS(Motor Driven Power Steering) MCU, 스마트 부스터 시스템 MCU, 자동화 수동 변속기 MCU, 압축기 MCU, AGCS MCU 등과 같이 전력 소모가 큰 MCU는 IGN 전원을 MCU의 ON/OFF 신호로 이용하고 MCU 내 주 전력은 배터리 전원을 이용한다.
상기에 자동화 수동 변속기 MCU, 압축기 MCU, AGCS MCU 등과 같은 MCU들은 IGN 전원을 MCU의 ON/OFF 신호로 이용하고 배터리 전원을 주 전력으로 이용하는데 문제가 없다. 그러나, MDPS MCU와 같이 액추에이터가 사람의 감각과 직접 관계가 있는 MCU는 IGN 전원을 MCU의 ON/OFF 신호로 이용하고 배터리 전원을 주 전력으로 이용하는데 문제가 있다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 MCU 전원 공급회로를 도시한 회로도이다.
이를 참조하면, 종래의 스마트 부스터 시스템 MCU의 전원 공급 회로는 12 ~ 14V의 전압을 발생시켜 차량에 필요한 주 전력을 공급하는 배터리(6)와, 차량의 전자 제어를 담당하는 MCU(30)와, 배터리(6)로부터 공급되는 12 ~ 14V의 전압을 5V의 MCU 구동 전압으로 변환하여 MCU(30)로 공급하는 레귤레이터(20)와, 로우-패스필터로 구현되어 차량의 시동이 ON 되었을 때 발생되는 IGN 전원이 입력되며 이 IGN 전원을 레귤레이터(20)로 입력시키는 분압 회로(4)와, MCU(30)와 레귤레이터(20) 사이에 접속되어 MCU(30)의 디지털 신호 출력 포트(I/O)로부터 출력되는 디지털 신호를 레귤레이터(20)로 입력시키는 MCU 구동 전압 유지 라인(32, 10)을 구비한다.
그리고, 스마트 부스터 시스템 MCU의 전원 공급 회로는 레귤레이터(20)와 분압 회로(4) 사이에 분압 회로(4)의 출력을 정류하는 제 1다이오드소자(12)와, MCU(30)로부터 레귤레이터(20)로 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 MCU 구동 전압 유지 라인(32, 10)에 포함된 수십 ~ 수백K(Ω)의 고저항 소자(36)와, 분압 회로(4)와 MCU(30)사이에 접속되어 분압 회로(4)로부터 출력되는 IGN 전원을 MCU(30)가 모니터링하도록 하는 IGN 전원 검출 라인(38)을 더 구비한다.
레귤레이터(20)는 분압 회로(4)와 접속되어 분압 회로(4)로부터 레귤레이터(20)의 구동을 인에이블시키는 신호를 입력받음과 아울러, MCU(30)의 디지털 신호 출력 포트(I/O)와 접속되어 레귤레이터(20)의 구동을 인에이블시키는 신호를 입력받는 인에이블단자(ENABLE)와, 배터리(6)의 양의 전원과 직접 접속되어 레귤레이터(20)를 구동시키는 레귤레이터 구동 전압을 입력받는 입력 전원단과, MCU(30)와 접속되어 MCU(30)를 구동시키는 MCU 구동 전압을 출력하는 출력 전원단(VCC)과, 배터리(6)의 음의 전원과 접속된 접지단을 구비한다.
미설명부호 8은 서지 전압방지부이다.
따라서, 종래의 스마트 부스터 시스템 MCU의 전원 공급 회로는 차량의 시동 OFF일 때는 IGN 전원이 발생하지 않음으로써 레귤레이터(20)의 인에이블단자(ENABLE)에 IGN 전원이 입력하지 않지만, 차량의 각종 정보를 메모리에 저장하기 위한 지연시간이 존재하는 바, 이는 제 1 다이오드소자(12)의 캐소드는 저전압이 되지만 다이오드 소자의 물리적 특성으로 인해 제 1 다이오드소자(12)에 의해 High 상태로 홀딩된 상태는 제 2 다이오드소자(34)의 출력에 의해 레귤레이터(20)의 인에이블단자 예컨대, INH는 일정시간동안 High 상태가 유지되고 해당 지연시간 경과후 Low 상태로 천이되면서 레귤레이터(20)의 전원 공급이 차단되게 되고, 시스템이 오프된다.
그 후, 차량의 시동이 ON되면 스마트 부스터 시스템 MCU의 전원 공급 회로는 IGN 전원을 발생하며, 발생된 IGN 전원을 레귤레이터(20)의 인에이블단자(ENABLE)로 입력한다. 그러면, 레귤레이터(20)는 인에이블되어 배터리(6)로부터 공급되는 12 ~ 14V 전압을 5V의 MCU 구동 전압으로 변환하여 MCU(30)로 출력한다.
그러나, 이러한 종래의 스마트 부스터 시스템 MCU의 전원 공급 회로는 시동 오프시 MCU(30)의 전원유지신호(HOLD_UP)가 불안정하거나 저전압인 경우에는 레귤레이터(20)로부터의 전원공급이 급격히 중단될 수 있으며, 그로 인해 시동 오프시점부터 액추에이터에 대한 제어가 급단속되고 운전자는 액추에이터의 급제동으로 인해 심한 이질감을 느낄 수 있다는 문제가 있었다. 또한, 레귤레이터(20)로부터의 전원공급이 급격히 중단되는 경우 차량 정보를 메모리(외부의 EEPROM)에 미처 기록할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 시동 OFF 시에 스마트 부스터 시스템 MCU에 선형적인 토크 어시스트량 감소, 운행 정보 및 이상 항목 기록 등과 같은 시퀀스 처리에 필요한 충분한 지연시간동안 전원을 공급할 수 있도록 함으로써 급격한 시스템 오프를 방지하여 운전자가 느낄 수 있는 이질감을 제거하고 용이한 정보 기록이 가능하도록 한 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로는 디지털 신호를 출력하는 디지털 신호 출력 포트가 형성되며, 차량의 전자 제어를 담당하는 MCU와; 배터리와 상기 MCU 사이에 접속되어 배터리로부터 공급되는 전원을 MCU 구동전압으로 변환하여 상기 MCU로 공급하는 레귤레이터와; 상기 레귤레이터의 INH 단자에 접속되어 상기 INH 단자로 IGN 전원을 공급하며, 상기 레귤레이터의 전원 출력단과 접속되는 IGN 전원공급 라인과; IGN 스위치와 상기 레귤레이터의 사이에 접속되어 전압을 분압하는 분압 회로와; 상기 분압회로와 상기 MCU 전압유지 라인의 사이에 접속되어 분압회로의 출력신호를 정류하는 다이오드와; 상기 MCU의 디지털 신호 출력 포트와 상기 레귤레이터의 INH 단자 사이에 접속되어 상기 MCU의 디지털 신호출력 포트로부터 출력되는 디지털 신호를 상기 레귤레이터의 INH 단자로 공급하는 MCU 전압유지 라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 IGN 전원공급 라인상에는 전류 제한을 위한 저항소자가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 분압 회로와 상기 MCU 사이에 접속되어 상기 분압 회로로부터 출력되는 IGN 전원을 상기 MCU가 검출하기 위한 IGN 검출라인이 더 포함된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 MCU는 차량의 시동스위치가 ON되면 상기 디지털 신호 출력 포트로 디지털 신호 1을 출력시키며, 시동스위치가 OFF되고 일정 시간 경과 후 상기 디지털 신호 출력 포트로 디지털 신호 0을 출력시키도록 프로세싱된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로는 차량의 시동 OFF후 POWER ASSIST 유지시간 조절가능하며, 레귤레이터의 출력을 입력으로 feedback시킴으로써, IGN 시동스위치 off시 전원을 지속적으로 공급할 수 있으며, 차량운행중 비정상 IGN전원 OFF시 Fail safe 기능 구현이 가능하며, 전원 불안정 상태에서도 차량정보를 안정적으로 메모리상에 저장할 수 있다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 MCU 전원 공급회로를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로를 도시한 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로를 도시한 회로도이다.
이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로(100)는 시동 OFF 시에 스마트 부스터 시스템 MCU에 선형적인 토크 어시스트량 감소, 운행 정보 및 이상 항목 기록 등과 같은 시퀀스 처리에 필요한 충분한 지연시간동안 전원을 공급할 수 있도록 함으로써 급격한 시스템 오프를 방지하여 운전자가 느낄 수 있는 이질감을 제거하고 용이한 정보 기록이 가능하도록 한 회로이다.
보다 상세하게, 본 발명의 일실시예에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로(100)는 디지털 신호를 출력하는 디지털 신호 출력 포트가 형성되며, 차량의 전자 제어를 담당하는 MCU(130)와; 배터리(106)와 상기 MCU(130) 사이에 접속되어 배터리(106)로부터 공급되는 전원을 MCU 구동전압으로 변환하여 상기 MCU(130)로 공급하는 레귤레이터(120)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로(100)는 상기 레귤레이터(120)의 INH 단자에 접속되어 상기 INH 단자로 IGN 전원을 공급하며, 상기 레귤레이터(120)의 전원 출력단과 접속되는 IGN 전원공급 라인(110)과; IGN 스위치(102)와 상기 레귤레이터(120)의 사이에 접속되어 전압을 분압하는 분압 회로(104)와; 상기 분압회로(104)와 상기 MCU 전압유지 라인(132)의 사이에 접속되어 분압회로(104)의 출력신호를 정류하는 다이오드(112)를 포함한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로(100)는 상기 MCU(130)의 디지털 신호 출력 포트와 상기 레귤레이터(120)의 INH 단자 사이에 접속되어 상기 MCU(130)의 디지털 신호출력 포트로부터 출력되는 디지털 신호를 상기 레귤레이터(120)의 INH 단자로 공급하는 MCU 전압유지 라인(132)을 구비한다.
이때, 상기 IGN 전원공급 라인(110)상에는 전류 제한을 위한 저항소자(136)가 더 구비되어져 있으며, 상기 분압 회로(104)와 상기 MCU(130) 사이에 접속되어 상기 분압 회로(104)로부터 출력되는 IGN 전원을 상기 MCU(130)가 검출하기 위한 IGN 검출라인(138)이 더 포함되어져 있다.
또한, 상기 MCU(130)는 차량의 시동스위치(102)가 ON되면 상기 디지털 신호 출력 포트로 디지털 신호 1을 출력시키며, 시동스위치(102)가 OFF되고 일정 시간 경과 후 상기 디지털 신호 출력 포트로 디지털 신호 0을 출력시키도록 프로세싱되어져 있다.
상기한 구성의 본 발명의 일실시예에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로의 기능과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 차량의 시동스위치(102)가 ON되면 MCU(130)의 전원 공급 회로(100)는 IGN 전원을 발생하며, 발생된 IGN 전원을 레귤레이터(120)의 INH단자에 공급하여 상기 레귤레이터(120)를 구동시킨다.
그러면, 레귤레이터(120)는 인에이블되어 배터리(106)로부터 공급되는 12 ~ 14V 전압을 5V의 MCU 구동 전압으로 변환하여 MCU(130)로 출력한다.
상기 MCU(130)가 구동되면, 상기 MCU(130)가 디지털 신호 1을 출력시키고, 그 디지털 신호 1을 상기 레귤레이터(120)의 INH단자에 공급한다.
반면에, 상기 차량 시동스위치(102)를 OFF하여 상기 IGN 전원을 제거하면, 상기 MCU(130)는 IGN 검출라인(138)을 통해 Sense_IGN 값이 감소함을 모니터링한다.
일정전압 이하일 때 상기 MCU(130)는 상기 시동스위치(102)가 OFF임을 인식하게 되며, IGN 전원이 차단되어도 별도의 제어가 필요없이 VCC(5V)에 의해 INH는 계속 High상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기 레귤레이터(120)의 출력전원은 상기 IGN 전원공급 라인으로 백업된다.
따라서, 상기 레귤레이터(120)는 지속적으로 정상 동작(시스템 정상동작)을 수행하며, 차량과 시스템 상황을 외부메모리(EEPROM)에 저장한다.
그 상태에서 일정한 설정시간이 경과되면, 상기 MCU(130)의 MCU HOLD_UP 신호는 LOW상태로 천이되고, VCC(5V)는 pull up 저항소자(R2: 136)를 통해 GPIO를 단자를 거쳐서 접지단으로 흐르게 된다.
그러면, 상기 레귤레이터(120)의 INH 단자는 LOW 상태로 되고 레귤레이터(120)로 공급되는 전원이 차단되어 시스템이 OFF되게 된다.
이때, 상기 IGN 전원을 제거 후 일정 시간 후에 상기 MCU(130)가 디지털 신호 0을 상기 레귤레이터(120)의 INH단자에 출력하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로(100)는 차량의 시동 OFF후 POWER ASSIST 유지시간 조절가능하며, 레귤레이터의 출력을 입력으로 feedback시킴으로써, IGN 시동스위치 off시 전원을 지속적으로 공급할 수 있으며, 차량운행중 비정상 IGN전원 OFF시 Fail safe 기능 구현이 가능하며, 전원 불안정 상태에서도 차량정보를 안정적으로 메모리상에 저장할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로 및 전원유지 방법은 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.
102 : 시동스위치 104 : 분압회로
106 : 배터리 108 : 서지전압방지부
110 : IGN 전원공급라인 112 : 다이오드
120 : 레귤레이터 130 : MCU
136 : 저항소자

Claims (4)

  1. 디지털 신호를 출력하는 디지털 신호 출력 포트가 형성되며, 차량의 전자 제어를 담당하는 MCU와;
    배터리와 상기 MCU 사이에 접속되어 배터리로부터 공급되는 전원을 MCU 구동전압으로 변환하여 상기 MCU로 공급하는 레귤레이터와;
    상기 레귤레이터의 INH 단자에 접속되어 상기 INH 단자로 IGN 전원을 공급하며, 상기 레귤레이터의 전원 출력단과 접속되는 IGN 전원공급 라인과;
    IGN 스위치와 상기 레귤레이터의 사이에 접속되어 전압을 분압하는 분압 회로와;
    상기 분압회로와 상기 MCU 전압유지 라인의 사이에 접속되어 분압회로의 출력신호를 정류하는 다이오드와;
    상기 MCU의 디지털 신호 출력 포트와 상기 레귤레이터의 INH 단자 사이에 접속되어 상기 MCU의 디지털 신호출력 포트로부터 출력되는 디지털 신호를 상기 레귤레이터의 INH 단자로 공급하는 MCU 전압유지 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 IGN 전원공급 라인상에는 전류 제한을 위한 저항소자가 더 구비된 것을 특징으로 하는 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분압 회로와 상기 MCU 사이에 접속되어 상기 분압 회로로부터 출력되는 IGN 전원을 상기 MCU가 검출하기 위한 IGN 검출라인이 더 포함된 것을 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 MCU는 차량의 시동스위치가 ON되면 상기 디지털 신호 출력 포트로 디지털 신호 1을 출력시키며, 시동스위치가 OFF되고 일정 시간 경과 후 상기 디지털 신호 출력 포트로 디지털 신호 0을 출력시키도록 프로세싱된 것을 특징으로 하는 백업전원을 이용한 MCU 전원 유지회로.
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