KR20140078858A - Apparatus and method for improving output voltage response of boost converter power - Google Patents

Apparatus and method for improving output voltage response of boost converter power Download PDF

Info

Publication number
KR20140078858A
KR20140078858A KR1020120148062A KR20120148062A KR20140078858A KR 20140078858 A KR20140078858 A KR 20140078858A KR 1020120148062 A KR1020120148062 A KR 1020120148062A KR 20120148062 A KR20120148062 A KR 20120148062A KR 20140078858 A KR20140078858 A KR 20140078858A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
boost
output voltage
output
boost converter
resistor
Prior art date
Application number
KR1020120148062A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101896719B1 (en
Inventor
정태환
이기종
김범식
이재원
정강호
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020120148062A priority Critical patent/KR101896719B1/en
Publication of KR20140078858A publication Critical patent/KR20140078858A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101896719B1 publication Critical patent/KR101896719B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36Means for starting or stopping converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

The objective of the present invention is to provide a device and a method for improving a quick response of an output voltage of boost converter power for an eco-friendly vehicle, capable of reducing an initial starting time of a controller, and improving durability of a boost output end element by interworking the output voltage of the boost converter power with power of an auxiliary battery for a quick response. To achieve the objective, the device for improving a quick response of an output voltage of boost converter power comprises: a comparator to receive a boost output voltage measuring value of V_boost_ref and a VCC voltage measuring value of Vref, and determine an output signal depending on the comparing result; an end gate to input the output signal of the comparator and a control signal of a CPU, and determine an output signal; a power insertion switch which is on/off operated according to the signals inputted by the end gate, and connect or block the power of the auxiliary power to a boost output end.

Description

환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 장치 및 방법 {Apparatus and method for improving output voltage response of boost converter power} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boost converter for a vehicle,

본 발명은 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부스트 컨버터 전원의 출력전압에 보조배터리 전원을 선택적으로 투입하여 부스트 컨버터 전원의 출력전압 안정화를 속응화함으로써 제어기 기동시간을 단축하고 부스트 컨버터 전원 출력단 소자의 내구특성을 증대시킬 수 있는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 장치 및 방법에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to an apparatus and method for boosting a boost converter power output voltage for an environment vehicle, and more particularly, to a boost converter for boosting an output voltage of a boost converter by selectively applying an auxiliary battery power to an output voltage of a boost converter power supply, And more particularly, to an apparatus and method for boosting power supply output voltage of a boost converter for an environmental vehicle that can shorten start-up time and increase endurance characteristics of a boost converter power output stage device.

일반적으로 환경차량용 제어기는 고전압으로부터 유기되는 노이즈 유입으로부터 신호 변별력(signal integrity)을 증대하고자 S/N(Signal/Noise)비를 높이기 위한 부스트 컨버터 전원을 사용하며, 또한 CPU에 전원을 공급하는 제어전원 이외에 나머지 신호블럭을 담당하는 레졸버, 센서, OP-Amp 등을 구동하기 위하여 부스트 컨버터 전원을 사용한다. Generally, the environmental vehicle controller uses a boost converter power to raise the signal / noise ratio in order to increase the signal integrity from the noise introduced from the high voltage. In addition, a control power source In addition, the power of the boost converter is used to drive the resolver, sensor, and OP-Amp that are responsible for the remaining signal blocks.

상기 부스트 컨버터 전원은 구조적으로 입력전원 전압에 반비례하여 다이오드 전류의 크기가 증대되며, 또한 그의 안정화 시간이 제어전원의 안정화 시간보다 매우 길어 CPU 정상동작 후 센서고장 검출기능과 같은 제어기 고유의 기능을 즉시 수행하지 못하고 부스트 컨버터 전원의 출력전압(이하, '부스트 출력전압'이라고 함) 안정화 시간 동안 대기하게 된다.The boost converter has a structure in which the magnitude of the diode current increases in inverse proportion to the input power supply voltage and its stabilization time is much longer than the stabilization time of the control power supply so that the function unique to the controller such as the sensor failure detection function (Hereinafter referred to as a boost output voltage) stabilization time without waiting for the stabilization time of the boost converter power supply.

환경차량용 제어기에 사용되는 부스트 컨버터 전원은 보조배터리 전압(B+)의 변동에 의한 부스트 컨버터 전원 출력단(이하, '부스트 출력단'이라고 함)의 급격한 전압/전류변동을 억제하고자 입력전압 변동을 Pre 레귤러 IC인 벅(Buck) 컨버터를 사용하여 억제하며, 입력전압 대비 출력전압이 높은 부스트 컨버터 전원의 특성상 벅 컨버터의 출력전압이 낮은 경우(즉, 부스트 컨버터 전원의 입력전압이 낮은 경우) 초기 스위칭시 출력다이오드에 매우 큰 전류가 흐르게 되어 부스트 출력단의 다이오드 및 커패시터에 매우 큰 스트레스로 작용하게 된다. The boost converter power supply used in the environmental vehicle controller is designed to suppress the sudden voltage / current fluctuation of the boost converter power output stage (hereinafter, referred to as 'boost output stage') due to the variation of the auxiliary battery voltage (B + In buck converter and when the output voltage of the buck converter is low (that is, when the input voltage of the boost converter power supply is low) due to the characteristic of the boost converter having a high output voltage to the input voltage, So that the diode and the capacitor of the boost output stage are subjected to a very large stress.

이에 기존에는 부스트 컨버터 전원의 설계시 정격 부하 대비 출력단 다이오드 전류 사양을 상향하고 출력단에 특수/고비용 커패시터를 사용하여 설계하였다.In the past, the design of the boost converter power supply was designed by using the special / high cost capacitor at the output stage and the output diode current specification against the rated load.

또한 기존에는 초기 돌입전류형태의 부스트 컨버터 전류를 억제하고자 소프트스타트와 같이 출력전압 상승기울기를 지연시키는 기법을 적용하였는데, 이 경우 CPU가 정상동작 후 부스트 출력전압이 정상상태에 도달하기까지 대기상태로 존재하게 되어 제어기 고유의 기능인 초기 센서류 고장검출 등이 지연되어 제어기 동작 속응성에 악영향을 미치게 된다. In addition, in order to suppress the boost converter current of the initial inrush current type, a method of delaying the output voltage rising slope such as soft start is applied. In this case, after the normal operation of the CPU, the boost output voltage is in a standby state The detection of the failure of the initial sensor, which is a function inherent to the controller, is delayed and adversely affects the responsiveness of the controller.

이에 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 다양한 연구가 있었으나, 기존에는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 과정에서 사양 대비 회로적 과설계, 고정밀도소자 사용에 따른 비용증가, 검증을 위한 테스트 시간 증가 등을 초래하는 문제를 발생시켰다.In order to solve the above problems, there have been various studies. However, in order to solve the above problems, there has been a problem in that a circuit for designing, circuit designing, cost increase due to use of high precision device, Causing problems.

도 1은 종래 환경차량용 제어기의 부스트 컨버터 전원 회로구조를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a boost converter power supply circuit structure of a controller for a conventional environment vehicle.

도 1에 보이는 바와 같이, 환경차량용 제어기는 IG신호가 입력되는 순간부터 보조배터리 전원을 상시 전원으로 입력받아 제어전원용 레귤레이터 IC(1) 내의 벅 전원 및 전원부들이 동작하게 된다. VCC전원이 출력전압 목표에 도달하는 순간부터 CPU(3)는 리셋 등과 같은 초기화 과정을 거쳐 동작을 개시한다. 벅 전원의 출력이 상승하는 순간부터 부스트 컨버터 IC(2)는 전압을 입력받아 구동하게 된다. 부스트 출력전압은 레졸버센서와 같은 각종 센서류 및 회로 내 OP-Amp 등에 전원을 공급하고, CPU(3)는 부스트 출력전압이 상승하여 안정화될 때까지 센서류 및 회로 블럭의 기능동작 수행을 대기시킨다. As shown in FIG. 1, the controller for the environment vehicle receives the auxiliary battery power from the instant when the IG signal is input, and operates the buck power supply and the power supply units in the regulator IC 1 for the control power supply. From the moment when the VCC power source reaches the output voltage target, the CPU 3 starts its operation through an initialization process such as resetting. From the instant when the output of the buck power source rises, the boost converter IC 2 is driven by receiving the voltage. The boost output voltage supplies power to OP-Amp and the like in various sensors such as a resolver sensor and the like, and the CPU 3 waits for the functional operation of the sensors and the circuit blocks until the boost output voltage stabilizes.

통상 부스트 출력전압은 보조배터리 전원의 전압보다 높으며 목표전압에 도달되는 시간이 VCC 전원의 상승시간 대비 수십 배 이상으로 매우 길다. Normally, the boost output voltage is higher than the voltage of the auxiliary battery power supply, and the time to reach the target voltage is very long, which is several tens times higher than the rise time of the VCC power supply.

도 2는 종래 부스트 컨버터 전원의 IG ON/OFF 별 시퀀스를 나타낸 것으로, VCC 출력전압이 정상화된 이후 초기화과정을 거쳐 CPU가 기동하여 제어기 동작을 수행하는 시퀀스를 나타내고 있다. FIG. 2 shows a sequence of IG ON / OFF of the conventional boost converter power supply, which shows a sequence in which the CPU is activated after the initialization of the VCC output voltage, and then the controller operation is performed.

도 1과 같은 부스트 컨버터 전원의 회로에서, 부스트 출력전압은 '부스트 입력전압/(1-듀티비)'로 결정되는데, 벅 전원 출력이 상승하는 구간(부스트 입력전압이 낮은 구간)에서는 듀티비가 매우 작고, 부스트 컨버터 IC(2)의 스위치(S)가 켜지는 동안 부스트 입력단측 인덕터(L1)에 에너지가 충전되며, 상기 스위치(S)가 오프되는 순간 급격하게 출력단으로 에너지가 공급되게 된다. IG ON이 되는 순간부터 다이오드 전류 Id는 급격하게 상승되어 다이오드(D) 및 커패시터(C1)단에 돌입전류 형태로 유입되며, 이로 인하여 부스트 출력단의 다이오드 및 커패시터 류는 소자 내구성을 확보하고자 전류사양을 상승하고 고비용 소자 등을 사용하여 설계되게 된다. 부스트 컨버터 IC(2)는 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 저항값 비에 따라 부스트 출력전압 계측값인 V_boost_ref 을 계측하여 목표하는 전압에 도달할 때까지 듀티비를 선택 결정하여 스위치(S)를 구동한다. 1, the boost output voltage is determined as a 'boost input voltage / (1-duty ratio)'. In a period in which the buck power output rises (in a low boost input voltage range) Energy is charged into the boost input stage inductor L1 while the switch S of the boost converter IC 2 is turned on and energy is rapidly supplied to the output stage as soon as the switch S is turned off. The diode current Id rises sharply from the instant that IG is turned on and flows into the diode (D) and the capacitor (C1) in the form of inrush current. As a result, diodes and capacitors of the boost output stage have current specifications And it is designed using a high-cost element or the like. The boost converter IC 2 measures the boost output voltage measurement value V_boost_ref according to the resistance value ratio between the first resistor R1 and the second resistor R2 and selects and determines the duty ratio until the target voltage is reached The switch S is driven.

도 2에 나타낸 바와 같이, CPU가 기동하여 부스트 출력전압이 안정화되는 시간인 A 구간 동안 부스트 출력단에 연결된 각종 센서류의 진단 및 신호처리를 대기하게 되며, 이로 인하여 제어기의 빠른 기동성을 저하하게 된다. 또한 IG ON시 부스트 컨버터 전원의 출력전류의 크기를 제한하고자 부스트 출력전압의 기울기를 완만하게 형성하는 경우 A 구간의 시간 대비 B 구간의 시간과 같이 제어기의 실제 기동시간은 더욱 지연되게 된다. 부스트 컨버터 전원은 초기 IG ON 상태 다이오드 전류(Id) 대비 C구간 이후 안정상태로 동작하는데 C구간 이후 정격전류는 매우 낮아지게 된다. As shown in FIG. 2, the CPU waits for diagnosis and signal processing of various sensors connected to the boost output terminal during the period A, which is the time when the boost output voltage is stabilized, thereby deteriorating the quick maneuverability of the controller. Also, if the slope of the boost output voltage is formed gently to limit the magnitude of the output current of the boost converter power supply when the IG is ON, the actual startup time of the controller is further delayed, such as the time of the section B relative to the time of the section A. The boost converter power supply operates in a steady state after the C section relative to the diode current (Id) of the initial IG ON state, and the rated current becomes very low after the C section.

따라서, IG ON 및 Off 시 급격하게 변화하는 다이오드 전류 Id의 크기로 인하여 부스트 출력단 소자의 전류 및 용량 최적화는 구조적으로 불가능하게 된다.
Therefore, the current and capacity optimization of the boost output stage device becomes structurally impossible due to the magnitude of the diode current Id that rapidly changes during IG ON and OFF.

본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 부스트 컨버터 전원의 출력전압을 보조배터리 전원에 연동하여 속응화함으로써 제어기의 초기 기동시간을 단축하고 부스트 출력단 소자의 내구성을 향상시킬 수 있는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a boost converter capable of shortening the initial startup time of the controller and improving the durability of the boost output stage device by accelerating the output voltage of the boost converter power supply, And more particularly, to an apparatus and method for boosting power output voltage of a vehicle boost converter.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 부스트 컨버터 전원의 출력전압 속응화를 위한 것으로, 부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref 와 VCC 전압 계측값 Vref 을 입력받아 그 비교결과에 따라 출력신호를 결정하는 비교기; 상기 비교기의 출력신호와 CPU의 제어신호를 입력으로 하여 출력신호를 결정하는 엔드게이트; 상기 엔드게이트로부터 입력되는 신호에 따라 온/오프 동작되어, 보조배터리 전원을 부스트 출력단에 연결 또는 차단하는 전원투입스위치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a boost converter for boosting output voltage of a boost converter, comprising: a comparator for receiving a boost output voltage measurement value V_boost_ref and a VCC voltage measurement value Vref and determining an output signal according to the comparison result; An end gate for receiving the output signal of the comparator and the control signal of the CPU to determine an output signal; And a power-on switch that is turned on / off according to a signal input from the end gate to connect or disconnect the auxiliary battery power to the boost output terminal. to provide.

또한 본 발명은, IG ON 시 부스트 컨버터 IC가 동작하여 부스트 출력전압을 출력하는 과정; VCC 전압 계측값 Vref와 부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref를 비교하는 과정; 상기 VCC 전압 계측값 Vref가 부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref보다 크면 전원투입스위치를 온(ON) 시켜 부스트 출력단에 보조배터리 전원을 공급하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 방법을 제공한다.Further, the present invention provides a method of controlling a boost converter, comprising: a step of outputting a boost output voltage by operating a boost converter IC when IG is ON; Comparing the VCC voltage measurement value Vref and the boost output voltage measurement value V_boost_ref; And supplying the auxiliary battery power to the boost output terminal when the VCC voltage measurement value Vref is greater than the boost output voltage measurement value V_boost_ref. Thereby providing an activation method.

여기서 상기 부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref 는 직렬 연결된 제1저항과 제2저항에 인가되는 부스트 출력전압 중 상기 제2저항에 인가되는 전압이고, 상기 VCC 전압 계측값 Vref 는 직렬 연결된 제3저항과 제4저항에 인가되는 VCC 전압 중 상기 제4저항에 인가되는 전압이다.
Wherein the boost output voltage measurement value V_boost_ref is a voltage applied to the second resistor among a first resistor connected in series and a boost output voltage applied to the second resistor, the VCC voltage measurement value Vref is a third resistor connected in series, And the voltage applied to the fourth resistor among the VCC voltage applied to the resistor.

본 발명에 의하면 부스트 출력전압이 낮은 경우 외부 보조배터리 전압을 선택적으로 투입하여 부스트 컨버터 전원의 출력전압 상승기울기를 상승시킴으로써 부스트 출력단 다이오드 및 커패시터의 전류 스트래스를 근본적으로 감소시키며 제어기의 초기 기동시간 지연을 단축할 수 있다.According to the present invention, when the boost output voltage is low, the external auxiliary battery voltage is selectively applied to increase the output voltage rising slope of the boost converter power, thereby fundamentally reducing the current stress of the boost output stage diode and the capacitor. Can be shortened.

다시 말해, 본 발명에 의하면 IG ON시 각종 센서류 등에 전원을 공급하는 부스트 컨버터 전원의 속응성을 구조적으로 향상시켜 CPU 기동 후 센서류 고장진단개시 전까지의 대기시간을 감소시킬 수 있으며, 이로써 제어기의 초기 기동시간을 감소시킬 수 있다. In other words, according to the present invention, it is possible to structurally improve the reactivity of the boost converter power supply that supplies power to various sensors and the like at the time of IG ON, so that the waiting time until the start of the fault diagnosis of the sensor after starting the CPU can be reduced, Time can be reduced.

이는 환경차량용 제어기의 초기 기동성이 향상되는 효과로 하이브리드 및 전기차 등의 초기 기능 구동시간이 매우 혁신적으로 향상되어 차량 상품성 향상에 크게 기여할 수 있다.
This improves the initial maneuverability of the controller for the environment vehicle, so that the driving time of the initial function of the hybrid vehicle and the electric car can be remarkably improved, thereby contributing to the improvement of the vehicle commerciality.

도 1은 종래 환경차량용 제어기의 부스트 컨버터 전원 회로구조를 나타낸 도면
도 2는 종래 부스트 컨버터 전원의 IG ON/OFF 별 시퀀스를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 환경차량용 제어기의 부스트 컨버터 전원 회로구조를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 부스트 컨버터 전원의 IG ON/OFF 별 시퀀스를 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 환경차량용 제어기의 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 과정을 나타낸 순서도
1 is a diagram showing a boost converter power supply circuit structure of a controller for a conventional environment vehicle
2 is a diagram showing a sequence of IG ON / OFF of a conventional boost converter power supply
3 is a diagram illustrating a boost converter power supply circuit structure of a controller for an environmental vehicle according to the present invention;
4 is a view showing a sequence of the IG ON / OFF of the power source of the boost converter according to the present invention
FIG. 5 is a flowchart showing the boosting process of the boost converter power supply output voltage of the controller for an environmental vehicle according to the present invention

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 종래 부스트 컨버터 전원 대비 초기기동시간을 단축하기 위한 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 기술에 관한 것으로, 부스트 컨버터의 돌입전류 및 출력전류를 억제하고 부스트 출력전압의 속응성을 증대시킬 수 있도록 하기 위하여, 부스트 출력전압이 낮은 경우 외부 보조배터리 전압을 선택적으로 투입할 수 있도록 하고, 또한 부스트 컨버터 IC 출력단의 다이오드 및 커패시터의 돌입전류 및 출력전류를 구조적으로 차단하여 저비용의 소자 사용을 통한 재료비 감소가 가능하도록 할 수 있다.The present invention relates to boost converter power supply output voltage boosting technology for shortening the initial start time compared to the conventional boost converter power supply, and more particularly, to a boost converter boost converter that suppresses the inrush current and output current of the boost converter and boosts the boost output voltage In addition, if the boost output voltage is low, the external auxiliary battery voltage can be selectively applied. In addition, the inrush current and output current of the diode and the capacitor of the output terminal of the boost converter are structurally blocked, .

도 3은 본 발명에 따른 환경차량용 제어기의 부스트 컨버터 전원 회로구조를 나타낸 것으로, 부스트 컨버터 전원의 출력전압(부스트 출력전압) 속응성을 증대시키기 위한 속응화 장치로서 비교기와 엔드게이트 및 전원투입스위치를 포함한 구성이 도시되어 있다.FIG. 3 is a circuit diagram of a boost converter power supply circuit of a controller for an environmental vehicle according to the present invention. As a boosting device for boosting the output voltage (boost output voltage) of a boost converter power supply, Are shown.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 부스트 출력전압 속응화 장치는 전원투입스위치(Q1)와 엔드게이트(4) 및 비교기(5)로 구성된다.3, the boost output voltage boosting apparatus according to the present invention includes a power-on switch Q1, an end gate 4, and a comparator 5. [

상기 전원투입스위치(Q1)는 부스트 컨버터 전원 출력단(부스트 출력단)에 보조배터리 전원의 투입을 온(ON)/오프(OFF) 할 수 있는 것으로, 다시 말해 온/오프 동작에 의해 보조배터리 전원의 전압을 부스트 출력단으로 공급하거나 또는 차단할 수 있는 스위치소자로서, 예를 들어 트랜지스터로 구현될 수 있다.The power-on switch Q1 is capable of turning on / off the input of the auxiliary battery power to the boost converter power output terminal (boost output terminal), that is, by turning on / off the voltage of the auxiliary battery power For example, a transistor, which can supply or cut off the output of the boosted output terminal.

전원투입스위치(Q1)가 트랜지스터로 구현되는 경우, 베이스 측에 입력되는 엔드게이트의 출력값에 따라 컬렉터 측에 연결되어 있는 보조배터리 전원의 전류가 이미터 측으로 흐르게 되어, 다시 말해 베이스 단자에 엔드게이트의 하이(HIGH) 출력이 입력됨에 의해 컬렉터에서 이미터 측으로 보조배터리 전원의 전류가 통전되어, 부스트 출력전압을 보조할 수 있게 된다.When the power-on switch Q1 is implemented as a transistor, the current of the auxiliary battery power source connected to the collector side flows to the emitter side in accordance with the output value of the end gate input to the base side. In other words, When the HIGH output is inputted, the current of the auxiliary battery power source is energized from the collector to the emitter side, so that the boost output voltage can be assisted.

상기 전원투입스위치(Q1)는 부스트 출력단에 있는 다이오드(D)의 출력단에 연결되어 보조배터리 전압을 부스트 출력단으로 공급할 수 있게 된다.The power-on switch Q1 is connected to the output terminal of the diode D at the boost output terminal to supply the auxiliary battery voltage to the boost output terminal.

상기 엔드게이트(4)는 비교기(5)의 출력신호를 제1입력으로 받고 CPU(3)의 제어신호를 제2입력으로 받아 상기 제1 및 제2의 입력이 모두 하이(HIGH) 상태인 경우 전원투입스위치(Q1)의 베이스 측에 입력전류(혹은 구동전류)를 공급할 수 있게 된다.The end gate 4 receives the output signal of the comparator 5 as a first input and receives the control signal of the CPU 3 as a second input and outputs a control signal when the first and second inputs are both in a high state The input current (or drive current) can be supplied to the base side of the power-on switch Q1.

여기서 상기 CPU(3)는 기본적으로 항시 하이(HIGH) 상태의 신호를 엔드게이트(4) 측으로 내보낸다.Here, the CPU 3 basically outputs a high-level signal to the end gate 4 at all times.

상기 비교기(5)는 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 비를 이용하여 계측되는 부스트 출력전압 계측값인 V_boost_ref 와, 제3저항(R3) 및 제4저항(R4)의 비를 이용하여 계측되는 VCC 전압 계측값인 Vref 를 입력으로 받아서, V_boost_ref 와 Vref 비교한 결과를 하이(HIGH) 또는 로우(LOW) 상태로 출력하게 된다.The comparator 5 compares the boost output voltage measured value V_boost_ref measured using the ratio of the first resistor R1 and the second resistor R2 with the ratio of the third resistor R3 and the fourth resistor R4 The VCC voltage measurement value Vref, which is measured using the VCC voltage measurement value, is input, and the comparison result of V_boost_ref and Vref is outputted as HIGH or LOW state.

다시 말해, 상기 비교기(5)는 V_boost_ref 와 Vref 의 비교 결과에 따라 로우(LOW) 또는 하이(HIGH) 값을 출력할 수 있게 된다.In other words, the comparator 5 can output a LOW or HIGH value according to the comparison result of V_boost_ref and Vref.

상기 VCC 전압은 제어전원용 레귤레이터 IC(1)의 제1전원부에서 출력되는 전압값으로, IG ON 시 제어전원용 레귤레이터 IC(1)의 구동에 의해 상기 제1전원부로부터 출력되어지며, 직렬 연결된 제3저항(R3)과 제4저항(R4)에 각 저항값에 따라 분배되어 인가된다.The VCC voltage is a voltage value output from the first power supply unit of the control power supply regulator IC 1. When the IG is ON, the VCC voltage is output from the first power supply unit by driving the regulator IC 1 for the control power supply, (R3) and the fourth resistor (R4) according to the respective resistance values.

상기 제어전원용 레귤레이터 IC(1)의 벅 전원부에서 출력되는 벅 출력전압은 부스트 컨버터 IC(2)에 입력되어 부스트 컨버터 IC(2)의 출력동작(구동)을 가능하게 한다.The buck output voltage output from the buck power supply of the control power supply regulator IC 1 is input to the boost converter IC 2 to enable the output operation (drive) of the boost converter IC 2. [

상기 제어전원용 레귤레이터 IC(1)의 경우 IG 온/오프 상태와 보조배터리 전원을 입력으로 하여 구동하게 되고, 부스트 컨버터 IC(2)의 경우 벅 출력전압을 입력으로 하여 구동하게 된다.In the case of the control power supply regulator IC 1, the IG on / off state and the auxiliary battery power are input, and in the case of the boost converter IC 2, the buck output voltage is input.

도 3과 같은 회로도에서, 제어전원용 레귤레이터 IC(1)에서 제1전원부의 VCC 전압은 IG ON 되는 순간에 상승하게 되며, VCC 전압이 안정화된 상태에서 제3저항(R3) 및 제4저항(R4)의 비를 이용하여 계측되는 VCC 전압 계측값 Vref가 생성된다. 3, the VCC voltage of the first power supply unit in the control power supply regulator IC 1 rises at the moment when IG is turned on. When the VCC voltage is stabilized, the third resistor R3 and the fourth resistor R4 ) Is used to generate the VCC voltage measurement value Vref.

상기 Vref 가 부스트 출력전압 계측값인 V_boost_ref 보다 큰 경우 비교기(5) 출력은 하이(HIGH) 또는 온(ON) 상태가 되며, 비교기(5) 출력값이 온(ON) 상태가 되는 순간 전원투입스위치(Q1)도 온(ON) 되어 보조배터리 전원으로부터 부스트 출력단에 전압이 공급될 수 있게 된다. The output of the comparator 5 becomes HIGH or ON when the Vref is greater than V_boost_ref which is the boost output voltage measured value and the power on switch Q1) is also turned on so that the voltage can be supplied from the auxiliary battery power source to the boost output terminal.

이에 따라 보조배터리 전원의 전압이 부스트 출력단에 공급되는 때에는 부스트 컨버터 IC(2)와 보조배터리 전원의 전압이 동시에 부스트 출력을 담당하게 되므로 부스트 컨버터 전원의 속응성을 향상시킬 수 있게 된다. Accordingly, when the voltage of the auxiliary battery power is supplied to the boost output terminal, the voltage of the boost converter IC 2 and the auxiliary battery power supply take charge of the boost output at the same time, thereby improving the responsiveness of the boost converter power supply.

또한 보조배터리 전원에서 공급되는 전압이 부스트 출력단에 공급됨으로, 다이오드 전류 Id의 상승기울기가 기존 대비 매우 낮아지게 되어 다이오드(D)와 커패시터(C1)의 전류스트레스를 급격하게 저감시킬 수 있게 된다. Also, since the voltage supplied from the auxiliary battery power supply is supplied to the boost output terminal, the rising slope of the diode current Id becomes very low compared with the conventional one, so that the current stress of the diode D and the capacitor C1 can be abruptly reduced.

또한 IG Off시에도 Vref가 V_boost_ref 보다 큰 구간에서는 전원투입스위치(Q1)가 온(ON) 되므로 다이오드 전류 Id의 크기를 감소시킬 수 있다. In addition, the power-on switch Q1 is turned on during a period in which Vref is greater than V_boost_ref even during IG Off, so that the magnitude of the diode current Id can be reduced.

다시 말해, IG ON/OFF 시 선택적인 보조배터리 전압의 투입을 통해 다이오드 전류 Id의 급격한 상승을 방지할 수 있게 되고, 이에 부스트 출력단의 다이오드(D) 및 커패시터(C1)의 소자 내구성을 근본적으로 개선할 수 있다.In other words, it is possible to prevent the diode current Id from being abruptly raised through the selective addition of the auxiliary battery voltage when the IG is turned on / off, thereby substantially improving the device durability of the diode D and the capacitor C1 at the boost output stage can do.

이에 따라 본 발명에서는 기존에 IG ON/OFF시 부스트 출력단의 다이오드 단 돌입전류에 대응하기 위하여 사용되던 과사양 소자 및 고정밀도 소자 대신 정상상태 부근의 정격전류급의 소자사용으로 재료비를 저감할 수 있게 되며, 더불어 고정밀도 소자 사용에 따른 검증을 위한 테스트 시간 및 비용 등을 감소시킬 수 있다.Accordingly, in the present invention, it is possible to reduce the material cost by using the device of the rated current class near the steady state instead of the high-precision device, which is used to correspond to the diode inrush current of the boost output stage at the time of IG ON / In addition, the test time and cost for verifying the use of the high-precision device can be reduced.

도 4는 본 발명에 따른 부스트 컨버터 전원 회로의 시퀀스를 나타낸 것으로, 전원투입스위치(Q1)가 온(ON) 되는 구간에서 부스트 출력전압의 변동을 나타내고 있다.Fig. 4 shows a sequence of the boost converter power supply circuit according to the present invention, which shows a variation in the boost output voltage in a section in which the power-on switch Q1 is turned on.

도 4에 보이듯이, CPU의 초기 동작 이전에 부스트 출력전압이 정상상태에 도달됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the boost output voltage reaches the steady state before the initial operation of the CPU.

한편, 도 5에는 본 발명에 따른 환경차량용 제어기의 부스트 컨버터 출력전압 속응화 과정이 도시되어 있다.Meanwhile, FIG. 5 shows a boost converter output voltage boosting process of the controller for an environmental vehicle according to the present invention.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 부스트 컨버터 출력전압 속응화 과정은, IG ON 시(S10) 부스트 컨버터 IC가 동작하여 출력전압을 출력하는 과정(S11); Vref 와 V_boost_ref 를 비교하여 Vref 값이 V_boost_ref 값보다 큰지 판단하는 과정(S12); Vref가 V_boost_ref보다 크면 비교기 출력을 하이(HIGH) 상태로 출력하여 전원투입스위치(Q1)를 온(ON) 시키는 과정(S13);을 포함하여 이루어지며, 이때 전원투입스위치(Q1)가 온(ON) 됨에 따라 부스트 출력단에 보조배터리 전원이 공급되어(S14) 부스트 출력전압이 CPU가 동작하기 이전에 정상상태에 진입하게 된다.As shown in FIG. 5, in the boost converter output voltage boosting process according to the present invention, when the IG is ON (S10), the boost converter IC operates to output an output voltage (S11); Comparing Vref with V_boost_ref to determine whether the Vref value is greater than the V_boost_ref value (S12); And a step S13 of outputting a comparator output in a HIGH state to turn on the power-on switch Q1 when Vref is greater than V_boost_ref. At this time, the power-on switch Q1 is turned on ), The auxiliary battery power is supplied to the boost output terminal (S14), and the boost output voltage enters the normal state before the CPU operates.

여기서 Vref 값이 V_boost_ref 값보다 작은 것으로 판단되는 경우, 비교기(5) 출력이 로우(LOW) 상태가 됨에 따라 엔드게이트(4) 출력 역시 로우(LOW)가 되고, 결국 전원투입스위치(Q1)가 오프 상태가 되어(S15) 보조배터리 전원이 부스트 출력단에 공급되지 못하게 된다.If the Vref value is determined to be smaller than the V_boost_ref value, the output of the comparator 5 becomes LOW, so that the output of the end gate 4 also becomes LOW. As a result, the power-on switch Q1 is turned off (S15) and the auxiliary battery power is not supplied to the boost output stage.

비교기(5)의 입력값 중 하나인 VCC 전압 계측값 Vref는 직렬 연결된 제3저항(R3)과 제4저항(R4)의 비에 따라 상기 제4저항(R4)에 인가되는 전압값이고, 비교기(5)의 입력값 중 다른 하나인 부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref는 직렬 연결된 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 비에 따라 제2저항(R2)에 인가되는 전압값이다.The VCC voltage measurement value Vref, which is one of the input values of the comparator 5, is a voltage value applied to the fourth resistor R4 according to the ratio of the third resistor R3 and the fourth resistor R4 connected in series, The boost output voltage measurement value V_boost_ref, which is another input value of the second resistor 5, is a voltage value applied to the second resistor R2 in accordance with the ratio of the first resistor R1 and the second resistor R2 connected in series.

다시 말해, Vref는 직렬 연결된 제3저항(R3)과 제4저항(R4)에 인가되는 VCC 전압 중 제4저항(R4)에 인가되는 전압값이고, V_boost_ref는 직렬 연결된 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 인가되는 전압 즉, 부스트 출력단에 구성된 다이오드(D)의 출력단에 인가되는 부스트 출력전압 중 제2저항(R2)에 인가되는 전압값이다.In other words, Vref is a voltage value applied to the fourth resistor R4 among the VCC voltages applied to the third resistor R3 and the fourth resistor R4 connected in series, and V_boost_ref is a voltage value applied to the first resistor R1 Is the voltage applied to the second resistor R2, that is, the voltage value applied to the second resistor R2 among the boost output voltage applied to the output terminal of the diode D configured at the boost output terminal.

상기와 같은 속응화 과정을 위한 본 발명의 부스트 컨버터 전원 회로는 기존 회로 대비 부스트 출력전압의 속응성을 향상시켜 CPU가 동작하기 전에 부스트 출력전압을 매우 빠르게 안정화시킬 수 있으므로 각종 센서류의 고장 검출 및 진단시간을 감소시켜 제어기 초기 기동시간을 매우 혁신적으로 속응화할 수 있다.Since the boost converter power supply circuit of the present invention for the above-described boosting process can improve the quick response of the boost output voltage to the conventional circuit, the boost output voltage can be stabilized very quickly before the CPU operates. Therefore, The time can be reduced and the initial start-up time of the controller can be very innovative.

더불어, 본 발명에 의하면 CPU는 보조배터리 전원의 전압을 계측하여 보조배터리 전압이 소자사양 대비 매우 높은 구간에서는 전원투입스위치(Q1)를 선택적으로 온/오프 하여 소자 안정성을 추가로 향상시킬 수 있다.
In addition, according to the present invention, the CPU can measure the voltage of the auxiliary battery power source and further improve the device stability by selectively turning on / off the power-on switch Q1 during a period in which the auxiliary battery voltage is extremely higher than the device specification.

1 : 제어전원용 레귤레이터 IC
2 : 부스트 컨버터 IC
3 : CPU
4 : 엔드게이트
5 : 비교기
1: Regulator IC for Control Power Supply
2: Boost converter IC
3: CPU
4: end gate
5: comparator

Claims (6)

부스트 컨버터 전원의 출력전압 속응화를 위한 것으로,
부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref 와 VCC 전압 계측값 Vref 을 입력받아 그 비교결과에 따라 출력신호를 결정하는 비교기;
상기 비교기의 출력신호와 CPU의 제어신호를 입력으로 하여 출력신호를 결정하는 엔드게이트;
상기 엔드게이트로부터 입력되는 신호에 따라 온/오프 동작되어, 보조배터리 전원을 부스트 출력단에 연결 또는 차단하는 전원투입스위치;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 장치.
For boosting the output voltage of the boost converter power supply,
A comparator for receiving the boost output voltage measurement value V_boost_ref and the VCC voltage measurement value Vref and determining an output signal according to the comparison result;
An end gate for receiving the output signal of the comparator and the control signal of the CPU to determine an output signal;
A power-on switch that is turned on / off according to a signal input from the end gate to connect or disconnect the auxiliary battery power to the boost output terminal;
And a boost converter for boosting the output voltage of the boost converter for an environmental vehicle.
청구항 1에 있어서,
상기 부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref 는 직렬 연결된 제1저항과 제2저항에 인가되는 부스트 출력전압 중 상기 제2저항에 인가되는 전압인 것을 특징으로 하는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the boost output voltage measurement value V_boost_ref is a voltage applied to the second resistor among a first resistor connected in series and a boost output voltage applied to the second resistor.
청구항 1에 있어서,
상기 VCC 전압 계측값 Vref 는 직렬 연결된 제3저항과 제4저항에 인가되는 VCC 전압 중 상기 제4저항에 인가되는 전압인 것을 특징으로 하는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the VCC voltage measurement value Vref is a voltage applied to the fourth resistor among the third resistor connected in series and the VCC voltage applied to the fourth resistor.
IG ON 시 부스트 컨버터 IC가 동작하여 부스트 출력전압을 출력하는 과정;
VCC 전압 계측값 Vref와 부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref를 비교하는 과정;
상기 VCC 전압 계측값 Vref가 부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref보다 크면 전원투입스위치(Q1)를 온(ON) 시켜 부스트 출력단에 보조배터리 전원을 공급하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 방법.
A step of outputting the boost output voltage by operating the boost converter IC when IG is ON;
Comparing the VCC voltage measurement value Vref and the boost output voltage measurement value V_boost_ref;
If the VCC voltage measurement value Vref is greater than the boost output voltage measurement value V_boost_ref, turning on the power on switch Q1 to supply the auxiliary battery power to the boost output stage;
And a boost converter for boosting the output voltage of the boost converter for the environment vehicle.
청구항 4에 있어서,
상기 부스트 출력전압 계측값 V_boost_ref 는 직렬 연결된 제1저항과 제2저항에 인가되는 부스트 출력전압 중 상기 제2저항에 인가되는 전압인 것을 특징으로 하는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 방법.
The method of claim 4,
Wherein the boost output voltage measurement value V_boost_ref is a voltage applied to the second resistor among a first resistor connected in series and a boost output voltage applied to the second resistor.
청구항 4에 있어서,
상기 VCC 전압 계측값 Vref 는 직렬 연결된 제3저항과 제4저항에 인가되는 VCC 전압 중 상기 제4저항에 인가되는 전압인 것을 특징으로 하는 환경차량용 부스트 컨버터 전원 출력전압 속응화 방법.
The method of claim 4,
Wherein the VCC voltage measurement value Vref is a voltage applied to the fourth resistor among a third resistor connected in series and a VCC voltage applied to the fourth resistor.
KR1020120148062A 2012-12-18 2012-12-18 Apparatus and method for improving output voltage response of boost converter power KR101896719B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120148062A KR101896719B1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Apparatus and method for improving output voltage response of boost converter power

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120148062A KR101896719B1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Apparatus and method for improving output voltage response of boost converter power

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140078858A true KR20140078858A (en) 2014-06-26
KR101896719B1 KR101896719B1 (en) 2018-09-07

Family

ID=51130221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120148062A KR101896719B1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Apparatus and method for improving output voltage response of boost converter power

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101896719B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106612065A (en) * 2015-10-17 2017-05-03 英特希尔美国公司 Enhanced fault reporting in voltage regulators
KR102386233B1 (en) * 2021-12-03 2022-04-14 주식회사 스마트파워 Apparatus for storing emergency power using recycled batteries

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102671595B1 (en) 2023-08-16 2024-06-05 가천대학교 산학협력단 Dc nanogrid energy internet apparatus and operating method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000020856A (en) * 1998-09-24 2000-04-15 윤종용 Thin film transistor liquid crystal display having circuit for stabilizing driving power source
JP2000299938A (en) * 1999-01-27 2000-10-24 Shenda Computer Co Ltd Power supply switch device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000020856A (en) * 1998-09-24 2000-04-15 윤종용 Thin film transistor liquid crystal display having circuit for stabilizing driving power source
JP2000299938A (en) * 1999-01-27 2000-10-24 Shenda Computer Co Ltd Power supply switch device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106612065A (en) * 2015-10-17 2017-05-03 英特希尔美国公司 Enhanced fault reporting in voltage regulators
CN106612065B (en) * 2015-10-17 2020-06-12 英特希尔美国公司 Enhanced fault reporting in a voltage regulator
KR102386233B1 (en) * 2021-12-03 2022-04-14 주식회사 스마트파워 Apparatus for storing emergency power using recycled batteries

Also Published As

Publication number Publication date
KR101896719B1 (en) 2018-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7049879B2 (en) Power supply circuit with control of rise characteristics of output voltage
US20080048629A1 (en) Voltage regulator
US8493045B2 (en) Voltage regulator configuration
US9306462B2 (en) Constant current control circuit for power converter and constant current control method thereof
US20110006746A1 (en) Soft-start circuit and method for a switching regulator
US20100046124A1 (en) Boost DC-DC converter control circuit and boost DC-DC converter having protection circuit interrupting overcurrent
US7639519B2 (en) Switching booster power circuit
CN102958245A (en) Lighting device, headlamp lighting device and vehicle
EP1715568A2 (en) Constant-voltage circuit capable of reducing time required for starting, semiconductor apparatus including constant-voltage circuit, and control method of constant-voltage circuit
US10088882B2 (en) Electronic control unit having multiple power supply routes for microcomputer core
US8860428B2 (en) Apparatus and method for recognizing an error in a power bridge circuit
KR101896719B1 (en) Apparatus and method for improving output voltage response of boost converter power
US9306413B2 (en) Charging circuit for a charge accumulator and method for charging the same
US10468981B2 (en) Switching power supply device
US10574138B2 (en) Power converter, power converting system, and power converter control method
US20180234017A1 (en) Transformer device
US20180179976A1 (en) Air-fuel ratio sensor control unit
US11843096B2 (en) Internal resistance detection device and power source device
EP3229355B1 (en) Load driving device and in-vehicle control device using same
JP2016054628A (en) Power supply and power supply charging method
US7969232B2 (en) Booster and voltage detection method thereof
JP5040018B2 (en) Fuel cell power supply
CN112513652B (en) Internal resistance detection device and power supply device
JP6421707B2 (en) Power circuit
JP6844318B2 (en) In-vehicle control device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant