KR20140138432A

KR20140138432A - 상용차용 전동기의 과전압 보호회로

Info

Publication number: KR20140138432A
Application number: KR1020130058522A
Authority: KR
Inventors: 유수엽; 김현우
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2014-12-04
Also published as: KR101501058B1

Abstract

본 발명은 전기 차량 또는 하이브리드 차량 등에 구비되어 있는 전동기가 과전압에 의하여 손상되지 않도록 보호하는 것으로서 입력단자로 설정 레벨 이상의 과전압이 입력될 경우에 과전압 검출신호를 발생하기 위한 과전압 검출부와, 과전압 검출부가 과전압을 검출할 경우에 입력단자의 입력전압을 차단하기 위한 스위칭신호를 발생하기 위한 스위칭 드라이버와, 스위칭신호에 따라 입력단자의 입력전압을 스위칭시켜 부하에 공급되지 않게 차단하기 위한 스위칭부를 포함하여, 상용차 등에 구비되어 있는 전동기를 과전압으로부터 보호하면서 충분한 양의 전력을 공급할 수 있는 간단한 구성의 상용차용 전동기의 과전압 보호회로에 관한 것이다.

Description

상용차용 전동기의 과전압 보호회로{OVER VOLTAGE PROTECTIVE CIRCUIT OF ELECTRIC MOTOR FOR COMMERCIAL VEHICLE}

본 발명은 상용차용 전동기가 과전압에 의하여 손상되지 않도록 보호하는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 워터 펌프, 라디에이터 쿨링팬, 밧데리 쿨링팬, 공조용 팬, 윈도우 개폐장치, 조향핸들 등과 같은 전동 모터에 의해 작동되는 전기부품, 변속 제어장치(Transmission Control Unit: TCU), 브레이크 잠김 방지장치(Anti-lock Braking System: ABS), 전자식 스로틀 제어장치(Electronic Throttle Controller: ETC), 및 엔진 제어장치(Engine Control Unit: ECU) 등의 부하들은 배터리 또는 교류 발전기로부터 동작전력을 공급받아 동작하므로 상용 교류전력을 공급받는 기기들과는 달리 로드 덤프(Load Dump) 및 과전압에 노출될 우려가 많다.

특히, 전력 어댑터들 혹은 컨버터들은, 예를 들어, 번개, 고전압 교란(high voltage disturbance), 전원 불안정성, 로드 덤프(load dump) 등의 결과로 입력에서 나타나는 과전압(over voltage)에 의해 손상될 수 있다.

자동차용 CLA(automotive cigarette lighting adapters) 혹은 그 외에 차량 배터리로 전원이 공급되는 전자 장치들의 경우, 로드 덤프는 배터리가 접속 해제되는 경우에 겪게 되는 심한 과도현상(severe transient)이다.

로드 덤프는 수 밀리 초(several milliseconds)에서 수백 밀리 초(several hundred milliseconds)까지의 지속 시간과 12V 시스템(승용차용)에서 25V 내지 90V의 전압 스파이크를 갖도록 생성된다.

이는 어댑터 혹은 컨버터를 손상시킬 수도 있다. 따라서, 이러한 장치들에 인가되는 입력 전압은 과전압 손상으로부터 그들을 보호하기 위해 제한되어야 한다.

상기한 사항들을 고려하여 24V 배터리를 사용하는 상용차에 적용되는 모터의 구동장치에도 DC 24V의 저전압을 사용하는 전자 기기(부품)의 단자전압에 214V의 고전압 펄스를 350ms 동안 인가하여 기기의 손실 여부를 판단하는 로드 덤프(Load Dump) 시험을 실시하고 있다.

그러므로 차량에 사용되는 각종 전기부품에는 로드 덤프 및 과전압으로부터 부하들을 보호하기 위한 과전압 보호회로가 구비되어 있다.

일반적으로 입력 서지 보호를 달성하기 위한 2가지 방법이 존재한다.

첫 번째 방법은 소스 폴로워(source follower)로서 작동하는 고전압 MOSFET를 사용하는 입력 서지 보호회로를 갖는 것이다. MOSFET의 게이트는 제너 다이오드에 의해 설정된 클램프 전압으로 클램프되어 있다. 이 접근법은 단일 패키지로 집적되기 어려운 외부 부품들을 필요로 한다.

두 번째 접근법은 차량의 시동스위치의 스위칭 동작에 따라 배터리의 충전전력이 공급되는 전력공급 라인에 1칩형 로드 덤프용 다이오드, 즉 TVS(Transient Voltage Suppressor)를 연결하여 로드 덤프 및 과전압으로부터 부하를 보호하는 것이다.

그러나, 로드 덤프용 다이오드는 고가의 가격 특성을 가지므로 가격 상승을 초래하는 문제점이 있다. 또한, 1~5W의 저전력을 사용하는 BLDC 모터 팬인 경우, 고전압용 로드 덤프용 다이오드의 부피가 크고 각형 형태의 패키징으로 인하여 BLDC 모터 팬을 구동하는 드라이버용 PCB에서 로드 덤프용 다이오드가 차지하는 면적이 증가하는 문제를 가지고 있다.

이를 고려하여, 등록실용신안 제20-0317504호에서는 로드 덤프용 다이오드에 비하여 상대적으로 저가인 정전압 다이오드와 트랜지스터를 이용하여 과전압 보호회로를 구성함으로써 과전압 보호기능을 발휘하면서도 저렴하게 구현할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 상기 등록실용신안 제20-0317504호에 제안된 과전압 보호회로는 12V 배터리를 사용하는 승용차에 차량용 VCR, DVDP 등 12V의 전원을 사용하는 전자기기들에 대한 과전압 보호회로로서, 18V의 항복전압을 갖는 제너 다이오드와 제너 다이오드가 베이스에 연결된 트랜지스터를 통하여 과전압을 검출하기 때문에 18.7V 이상의 전압이 유입되면, 전자기기에 대한 전원공급을 차단한다.

따라서, 상기 등록실용신안 제20-0317504호에 제안된 과전압 보호회로는 24V 배터리를 전원으로 사용하는 상용차에는 적용할 수 없는 문제가 있다.

또한, 상기 등록실용신안 제20-0317504호는 부하에 안정된 전력을 공급할 수 있으나, 전기 차량 또는 하이브리드 차량 등에 구비되어 있는 전동기에는 충분한 전력을 공급하기가 어려웠다.

즉, 전기 차량 또는 하이브리드 차량 등에 구비되어 있는 전동기는 차량을 주행시키는데 사용되는 것으로서 많은 전력을 사용한다. 그러나 상기 등록실용신안 제20-0317504호는 부하에 공급할 수 있는 전력에 한계가 있는 것으로서, 전기 차량 또는 하이브리드 차량 등에 구비되어 있는 전동기에 충분한 전력을 공급하지는 못하였다.

등록실용신안 제20-0317504호(2003년 06월 11일 등록)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 과전압을 차단하여 상용차용 전동기를 과전압으로부터 보호하면서 충분한 양의 전력을 공급할 수 있는 간단한 구성의 상용차용 전동기의 과전압 보호회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상용차용 전동기를 과전압으로부터 보호하면서 저렴하고 소형으로 제작될 수 있는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 상용차용 전동기의 과전압 보호회로는, 입력단자로 설정 레벨 이상의 과전압이 입력될 경우에 과전압 검출신호를 발생하기 위한 과전압 검출부와, 상기 과전압 검출부가 과전압을 검출할 경우에 상기 입력단자의 입력전압을 차단하기 위한 스위칭신호를 발생하기 위한 스위칭 드라이버와, 상기 스위칭신호에 따라 상기 입력단자의 입력전압을 스위칭시켜 부하에 공급되지 않게 차단하기 위한 스위칭부를 포함할 수 있다.

상기 입력단자와 접지단자의 사이에 서지전압을 제거하기 위한 서지전압 제거부를 더 포함할 수 있다.

상기 서지전압 제거부는, 상기 입력단자와 접지단자의 사이에 상기 서지전압을 제거하기 위한 바리스터가 구비될 수 있다.

상기 과전압 검출부는, 상기 입력단자의 입력전압을 분압하는 복수 개의 저항과, 상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 과전압 검출신호를 발생하는 비교기를 포함할 수 있다.

또한 상기 과전압 검출부는, 상기 입력단자의 입력전압을 분압하는 복수 개의 저항과, 상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 턴 온되어 과전압 검출신호를 발생하는 트랜지스터를 포함할 수 있다.

또한 상기 과전압 검출부는, 상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 턴 온되는 정전압 다이오드를 더 포함하고, 상기 트랜지스터는, 상기 정전압 다이오드가 턴 온될 경우에 과전압 검출신호를 발생할 수 있다.

또한 상기 과전압 검출부는, 상기 입력단자의 입력전압을 분압하는 복수 개의 저항과, 상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 과전압 검출신호를 발생하는 전압검출용 집적소자를 포함할 수 있다.

또한 상기 과전압 검출부는, 상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 턴 온되어 상기 전압검출용 집적소자로 과전압이 입력되지 않게 하는 정전압 다이오드를 더 포함할 수 있다.

상기 스위칭 드라이버는, 상기 과전압 검출신호를 반전시켜 스위칭 신호를 발생하는 트랜지스터를 포함할 수 있다.

또한 상기 스위칭부는, 상기 스위칭신호에 따라 스위칭되어 상기 입력단자의 입력전압을 차단 또는 통과시키는 전계효과 트랜지스터를 포함할 수 있다.

본 발명의 과전압 보호회로에 따르면, 입력단자로 과전압이 입력될 경우에 과전압을 차단하여 부하로 공급되지 않도록 한다. 그러므로 부하가 과전압에 의하여 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 입력단자로 과전압이 입력되지 않을 경우에 부하로 충분한 전력을 공급할 수 있어 부하를 안정하고 정상으로 동작시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하겠으며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 상용차용 과전압 보호회로의 구성을 보인 블록도,
도 2는 본 발명의 과전압 보호회로의 제1 실시 예의 구성을 보인 상세회로도,
도 3은 본 발명의 과전압 보호회로의 제2 실시 예의 구성을 보인 상세회로도,
도 4는 본 발명의 과전압 보호회로의 제3 실시 예의 구성을 보인 상세회로도,
도 5는 본 발명의 과전압 보호회로의 제4 실시 예의 구성을 보인 상세회로도, 및
도 6은 본 발명의 과전압 보호회로의 제5실시 예의 구성을 보인 상세회로도이다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

도 1은 본 발명의 과전압 보호회로의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 100은 서지전압 제거부이다. 상기 서지전압 제거부(100)는 입력단자(IN+)의 입력전압에 포함되어 있는 서지전압을 제거하여 후단의 스위칭부(130)에 사용되는 반도체 소자 및 상용차에 구비되어 있는 전동기 등의 부하에 서지전압이 인가되지 않도록 한다.

부호 110은 과전압 검출부이다. 상기 과전압 검출부(110)는 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 미리 설정된 레벨 이상의 과전압일 경우에 상기 과전압을 검출하여 과전압 검출신호를 발생한다.

부호 120은 스위칭 드라이버이다. 상기 스위칭 드라이버(120)는 상기 과전압 검출부(110)가 과전압을 검출하여 과전압 검출신호를 발생할 경우에 상기 입력전압을 차단시키기 위한 스위칭 신호를 발생한다.

부호 130은 스위칭부이다. 상기 스위칭부(130)는 상기 입력단자(IN+)의 입력전압을 부하에 공급하고, 상기 스위칭 드라이버(120)가 스위칭 신호를 발생할 경우에 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 부하에 인가되지 못하도록 스위칭하는 전자 스위치이다. 상기 스위칭부(130)에 사용 가능한 소자는 예를 들어, 고압의 BJT, FET, SIT, IGBT 등의 반도체 소자를

이러한 구성을 가지는 본 발명의 과전압 보호회로는 외부로부터 입력되는 입력단자(IN+)의 입력전압이 서지전압 검출부(100), 과전압 검출부(110) 및 스위칭부(130)에 입력된다.

상기 서지전압 검출부(100)는 상기 입력단자(IN+)의 입력전압에 서지전압이 포함되어 있을 경우에 동작하여 서지전압을 제거하고, 부하에는 서지전압이 인가되지 않도록 하여 부하가 서지전압에 의해 손상되지 않도록 보호한다.

그리고 상기 과전압 검출부(110)는 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 미리 설정된 레벨 이상의 과전압인지의 여부를 검출하고, 상기 입력전압이 과전압일 경우에 과전압 검출신호를 발생하며, 발생한 과전압 검출신호는 스위칭 드라이버(120)로 입력된다.

상기 스위칭 드라이버(120)는 과전압 검출부(110)가 과전압을 검출하지 못하여 과전압 검출신호를 발생하지 않을 경우에 스위칭 신호를 발생하지 않는다.

그러면, 스위칭부(130)는 상기 입력단자(IN+)의 입력전압을 통과시켜 부하에 공급하게 된다.

그리고 상기 과전압 검출부(110)는 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 미리 설정된 레벨 이상의 과전압일 경우에 과전압 검출신호를 발생한다.

상기 과전압 검출부(110)가 발생하는 과전압 검출신호에 따라 상기 스위칭 드라이버(120)가 스위칭 신호를 발생하고, 발생한 스위칭 신호에 따라 스위칭부(130)가 입력단자(IN+)의 입력전압을 스위칭시켜 부하에 공급되지 않도록 차단하고, 이로 인하여 부하는 과전압으로부터 손상되지 않도록 보호된다.

도 2는 본 발명의 과전압 보호회로의 제1 실시 예의 구성을 보인 상세회로도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에서 서지전압 제거부(100)는, 입력단자(IN+)와 접지단자의 사이에 바리스터(VA)가 접속되어 입력단자(IN+)로 입력되는 서지전압을 제거하게 구성된다.

그리고 상기 과전압 검출부(110)는. 입력단자(IN+)와 접지단자의 사이에 저항(R11)(R12)이 직렬 접속되고, 저항(R11)(R12)의 접속점이 비교기(COMP)의 반전 입력단자(-)에 접속되며, 비교기(COMP)의 비반전 입력단자(+)에는 기준전압(VC)이 접속되어, 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 설정 레벨 이상의 과전압일 경우에 상기 비교기(COMP)의 출력단자에서 논리 0의 과전압 검출신호가 출력되게 구성된다.

상기 스위칭 드라이버(120)는, 상기 비교기(COMP)의 출력단자가 트랜지스터(TR11)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(TR11)의 에미터는 접지단자에 접속되며, 상기 트랜지스터(TR11)의 콜렉터와 베이스의 사이에는 저항(R13)이 접속되어, 상기 과전압 검출부(110)가 과전압 검출신호를 출력할 경우에 상기 트랜지스터(TR11)의 콜렉터에서 스위칭 신호가 출력되게 구성된다.

상기 스위칭부(130)는, 입력단자(IN+)가 전계효과 트랜지스터(FET11)의 소스에 접속됨과 아울러 상기 입력단자(IN+)가 저항(R14)을 통해 전계효과 트랜지스터(FET11)의 게이트에 접속되고, 상기 저항(R14) 및 전계효과 트랜지스터(FET11)의 게이트의 접속점이 저항(R15)을 통해 상기 저항(R13) 및 상기 트랜지스터(TR11)의 콜렉터의 접속점에 접속되며, 상기 전계효과 트랜지스터(FET11)의 드레인이 부하에 접속되게 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 과전압 보호회로는 외부로부터 입력단자(IN+)로 입력되는 입력전압이 서지전압 검출부(100)의 바리스터(VA)에 인가된다.

상기 바리스터(VA)는, 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 미리 설정된 레벨 이상의 서지 전압을 포함하고 있을 경우에 도통상태로 되고, 이로 인하여 상기 서지 전압은 상기 바리스터(VA)를 통해 제거되며, 부하에는 서지전압이 인가되지 않도록 차단되어 상기 부하가 상기 서지전압에 의해 손상되지 않도록 보호하게 된다.

그리고 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 과전압 검출부(110)의 저항(R11, R12)에 의해 분압되어 비교기(COMP)의 반전 입력단자(-)에 인가되고, 상기 비교기(COMP)의 비반전 입력단자(+)에는 미리 설정된 기준전압(VC)이 인가된다.

여기서, 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 정상 레벨의 전압일 경우에 상기 비교기(COMP)의 반전 입력단자(-)에 인가되는 전압의 레벨이 상기 비교기(COMP)의 비반전 입력단자(+)에 인가되는 기준전압(VC)의 레벨보다 낮고, 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 과전압일 경우에 상기 비교기(COMP)의 반전 입력단자(-)에 인가되는 전압의 레벨이 상기 비교기(COMP)의 비반전 입력단자(+)에 인가되는 기준전압(VC)의 레벨보다 높게 되도록 저항(R11, R12)의 값 및 기준전압(VC)의 값이 미리 설정되어 있다.

그러면, 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 정상 레벨의 전압일 경우에 상기 비교기(COMP)는 논리 1의 고전위 신호를 출력하게 되고, 출력한 논리 1의 고전위 신호에 따라 스위칭 드라이버(120)의 트랜지스터(TR11)가 턴 온된다.

상기 트랜지스터(TR11)가 턴 온되면, 입력단자(IN+)의 입력전압이 스위칭부(130)의 저항(R14, R15) 및 상기 트랜지스터(TR11)를 순차적으로 통해 접지단자로 흐르게 되므로 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET11)가 턴 온되고, 입력단자(IN+)의 입력전압이 상기 전계효과 트랜지스터(FET11)를 통해 부하로 공급된다.

한편, 상기 입력전압(IN+)이 미리 설정된 레벨 이상의 과전압일 경우에 상기 비교기(COMP)의 반전 입력단자(-)에 인가되는 전압의 레벨이 상기 비교기(COMP)의 비반전 입력단자(+)에 인가되는 기준전압(VC)의 레벨보다 높아 상기 비교기(COMP)는 논리 0의 과전압 검출신호를 출력하게 된다.

상기 비교기(COMP)가 출력한 논리 0의 과전압 검출신호에 따라 스위칭 드라이버(120)의 트랜지스터(TR11)가 턴 오프되어 논리 1의 스위칭 신호를 발생하고, 발생한 논리 1의 스위칭 신호에 따라 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET11)의 게이트에 논리 1의 고전위가 인가되어 상기 전계효과 트랜지스터(FET11)는 턴 오프되고, 부하에는 입력단자(IN+)의 입력전압이 인가되지 않게 되며, 이로 인하여 상기 부하는 과전압으로부터 손상되지 않게 보호된다.

도 3은 본 발명의 과전압 보호회로의 제2 실시 예의 구성을 보인 상세회로도이다. 도 3을 참조하면, 상기 과전압 검출부(110)는, 입력단자(IN+)와 접지단자의 사이에 저항(R21)(R22)이 직렬 접속되어 저항(R21)(R22)의 접속점이 트랜지스터(TR21)의 베이스에 접속되고, 트랜지스터(TR21)의 에미터가 접지단자에 접속되어, 상기 입력단자(IN+)로 과전압이 입력될 경우에 상기 트랜지스터(TR21)의 콜렉터에서 논리 0의 과전압 검출신호가 출력되게 구성된다.

상기 스위칭 드라이버(120)는, 상기 트랜지스터(TR21)의 콜렉터가 트랜지스터(TR22)의 베이스에 접속됨과 아울러 입력단자(IN+)가 저항(R23)을 통해 상기 트랜지스터(TR22)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(TR22)의 에미터가 접지단자에 접속되어, 상기 트랜지스터(TR21)의 콜렉터에서 논리 0의 과전압 검출신호가 출력될 경우에 상기 트랜지스터(TR22)의 콜렉터에서 논리 1의 스위칭 신호가 출력되게 구성된다.

상기 스위칭부(130)는, 입력단자(IN+)가 전계효과 트랜지스터(FET21)의 소스에 접속됨과 아울러 상기 입력단자(IN+)가 저항(R24)을 통해 전계효과 트랜지스터(FET21)의 게이트에 접속되고, 상기 저항(R24) 및 전계효과 트랜지스터(FET21)의 게이트의 접속점이 저항(R25)을 통해 상기 트랜지스터(TR22)의 콜렉터의 접속되며, 상기 전계효과 트랜지스터(FET21)의 드레인이 부하에 접속되게 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 과전압 보호회로의 제2 실시 예는 입력단자(IN+)의 입력전압이 과전압 검출부(110)의 저항(R21, R22)에 의해 분압되어 트랜지스터(TR21)의 베이스에 인가된다.

여기서, 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 과전압일 경우에 트랜지스터(TR21)가 턴 온되고, 상기 입력전압이 정상 레벨의 전압일 경우에 상기 트랜지스터(TR21)가 턴 오프되게 상기 저항(R21, R22)의 값을 설정한다.

그러면, 상기 입력단자(IN+)로 정상 레벨의 입력전압이 입력될 경우에 상기 트랜지스터(TR21)는 턴 오프되어 상기 트랜지스터(TR21)의 콜렉터로 논리 1의 고전위 신호가 출력된다.

상기 트랜지스터(TR21)는 턴 오프되면, 입력단자(IN+)의 입력전압이 스위칭 드라이버(120)의 저항(R23)을 통해 트랜지스터(TR22)의 베이스에 인가되므로 트랜지스터(TR22)가 턴 온되고, 입력단자(IN+)의 입력전압이 스위칭부(130)의 저항(R24, R25) 및 트랜지스터(TR22)를 통해 접지단자로 흐르게 된다.

그러므로 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET21)가 턴 온되고, 상기 입력단자(IN+)로 입력되는 정상 레벨의 입력전압이 상기 전계효과 트랜지스터(FET21)를 통해 부하로 공급된다.

그리고 상기 입력단자(IN+)로 정상 레벨보다 높은 과전압이 입력될 경우에 상기 트랜지스터(TR21)가 턴 온되어 상기 트랜지스터(TR21)의 콜렉터로 논리 0의 과전압 검출신호가 출력된다.

상기 트랜지스터(TR21)가 그의 콜렉터로 출력하는 논리 0의 과전압 검출신호에 따라 스위칭 드라이버(120)의 트랜지스터(TR22)가 턴 오프되어 그의 콜렉터로 논리 1의 스위칭 신호를 발생한다.

상기 트랜지스터(TR22)가 발생한 논리 1의 스위칭 신호에 따라 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET21)의 게이트에 논리 1의 고전위가 인가되어 상기 전계효과 트랜지스터(FET21)는 턴 오프된다.

그러므로 부하에는 입력단자(IN+)의 입력전압이 인가되지 않게 되어 과전압으로부터 손상되지 않게 보호된다.

도 4는 본 발명의 과전압 보호회로의 제3 실시 예의 구성을 보인 상세회로도이다. 도 4를 참조하면, 상기 과전압 검출부(110)는, 입력단자(IN+)와 접지단자의 사이에 저항(R31), 정전압 다이오드(ZD31) 및 저항(R32)이 직렬 접속되고, 상기 정전압 다이오드(ZD31) 및 상기 저항(R32)의 접속점이 트랜지스터(TR31)의 베이스에 접속되며, 트랜지스터(TR31)의 에미터가 접지단자에 접속되어, 상기 입력단자(IN+)로 과전압이 입력될 경우에 상기 트랜지스터(TR31)의 콜렉터에서 논리 0의 과전압 검출신호가 출력되게 구성된다.

상기 스위칭 드라이버(120)는, 상기 트랜지스터(TR31)의 콜렉터가 트랜지스터(TR32)의 베이스에 접속됨과 아울러 입력단자(IN+)가 저항(R33)을 통해 상기 트랜지스터(TR32)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(TR32)의 에미터가 접지단자에 접속되어, 상기 트랜지스터(TR31)의 콜렉터에서 논리 0의 과전압 검출신호가 출력될 경우에 상기 트랜지스터(TR32)의 콜렉터에서 논리 1의 스위칭 신호가 출력되게 구성된다.

상기 스위칭부(130)는, 입력단자(IN+)가 전계효과 트랜지스터(FET31)의 소스에 접속됨과 아울러 상기 입력단자(IN+)가 저항(R34)을 통해 전계효과 트랜지스터(FET31)의 게이트에 접속되고, 상기 저항(R34) 및 전계효과 트랜지스터(FET21)의 게이트의 접속점이 저항(R35)을 통해 상기 트랜지스터(TR32)의 콜렉터의 접속되며, 상기 전계효과 트랜지스터(FET31)의 드레인이 부하에 접속되게 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 과전압 보호회로의 제3 실시 예는 입력단자(IN+)의 입력전압이 과전압 검출부(110)의 저항(R31) 및 정전압 다이오드(ZD31)를 통해 트랜지스터(TR31)의 베이스에 인가된다.

여기서, 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 과전압일 경우에 트랜지스터(TR31)가 턴 온되게 저항(R31, R32)의 값 및 상기 정전압 다이오드(ZD31)의 정전압을 설정한다.

그러면, 상기 입력단자(IN+)로 정상 레벨의 입력전압이 입력될 경우에 상기 트랜지스터(TR31)는 턴 오프되어 상기 트랜지스터(TR31)의 콜렉터로 논리 1의 고전위 신호가 출력된다.

상기 트랜지스터(TR31)가 그의 콜렉터로 출력하는 논리 1의 고전위 신호에 따라, 스위칭 드라이버(120)의 트랜지스터(TR32)가 턴 온되고, 입력단자(IN+)의 입력전압이 스위칭부(130)의 저항(R34, R35) 및 트랜지스터(TR32)를 통해 접지단자로 흐르게 된다.

그러므로 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET31)가 턴 온되고, 상기 입력단자(IN+)로 입력되는 정상 레벨의 입력전압이 상기 전계효과 트랜지스터(FET31)를 통해 부하로 공급된다.

그리고 상기 입력단자(IN+)로 정상 레벨보다 높은 과전압이 입력될 경우에 상기 정전압 다이오드(ZD31)가 턴 온되면서 트랜지스터(TR31)가 턴 온되어 상기 트랜지스터(TR31)의 콜렉터로 논리 0의 과전압 검출신호가 출력된다.

상기 트랜지스터(TR31)가 그의 콜렉터로 출력하는 논리 0의 과전압 검출신호에 따라, 상기 스위칭 드라이버(120)의 트랜지스터(TR32)가 턴 오프되어 논리 1의 스위칭 신호를 발생한다.

상기 트랜지스터(TR32)가 발생한 논리 1의 스위칭 신호에 따라 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET31)의 게이트에 논리 1의 고전위가 인가되어 상기 전계효과 트랜지스터(FET31)는 턴 오프된다.

도 5는 본 발명의 과전압 보호회로의 제4 실시 예의 구성을 보인 상세회로도이다. 도 5를 참조하면, 상기 과전압 검출부(110)는, 입력단자(IN+)와 접지단자의 사이에 저항(R41, R42)이 직렬 접속되고, 상기 저항(R41, R42)의 접속점이 전압 검출용 집적소자(112)의 입력단자에 접속되어 상기 입력단자(IN+)로 과전압이 입력될 경우에 상기 전압 검출용 집적소자(112)가 논리 1의 과전압 검출신호가 출력되게 구성된다.

그리고 상기 스위칭 드라이버(120)는 전압 검출용 집적소자(112)의 출력단자가 저항(R43)을 통해 트랜지스터(TR41)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(TR41)의 에미터가 접지단자에 접속되어 상기 트랜지스터(TR41)의 콜렉터에서 스위칭 신호가 출력되게 구성된다.

상기 스위칭부(130)는, 입력단자(IN+)가 전계효과 트랜지스터(FET41)의 소스에 접속됨과 아울러 상기 입력단자(IN+)가 저항(R44)을 통해 전계효과 트랜지스터(FET41)의 게이트에 접속되고, 상기 저항(R44) 및 전계효과 트랜지스터(FET41)의 게이트의 접속점이 저항(R45)을 통해 상기 트랜지스터(TR41)의 콜렉터의 접속되며, 상기 전계효과 트랜지스터(FET31)의 드레인이 부하에 접속되게 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 과전압 보호회로의 제4 실시 예는 입력단자(IN+)의 입력전압이 과전압 검출부(110)의 저항(R41, R42)을 통해 분압되어 전압검출용 집적소자(112)의 입력단자로 입력된다.

여기서, 상기 전압검출용 집적소자(112)는 입력단자로 미리 설정된 제 1 레벨 이상의 전압이 입력될 경우에 논리 0의 과전압 검출신호를 출력한다. 그리고 상기 입력단자(IN+)로 미리 설정된 제 2 레벨 이상의 과전압이 입력될 경우에 상기 전압검출용 집적소자(112)는 입력단자로 미리 설정된 제 1 레벨 이상의 전압이 입력되게 저항(R41, R42)의 값을 설정한다.

상기 입력단자(IN+)로 과전압이 입력되지 않을 경우에 상기 전압검출용 집적소자(112)는 논리 1의 고전위 신호를 출력한다.

그러면, 스위칭 드라이버(120)의 트랜지스터(TR41)가 턴 온되고, 상기 트랜지스터(TR41)가 턴 온됨에 따라 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET41)가 턴 온되어 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 상기 전계효과 트랜지스터(FET41)를 통해 부하로 공급된다.

그리고 상기 입력단자(IN+)로 제 2 레벨 이상의 과전압이 입력될 경우에 상기 전압검출용 집적소자(112)는 논리 0의 과전압 검출신호를 출력한다.

그러면, 상기 전압검출용 집적소자(112)가 출력하는 논리 0의 과전압 검출신호에 따라 상기 스위칭 드라이버(120)의 트랜지스터(TR41)가 턴 오프되고, 상기 트랜지스터(TR41)가 턴 오프됨에 따라 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET41)가 턴 오프되어 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 차단되고, 부하에는 과전압이 인가되지 않게 된다.

도 6은 본 발명의 과전압 보호회로의 제5 실시 예의 구성을 보인 상세회로도이다. 도 6을 참조하면, 상기 과전압 검출부(110)는, 입력단자(IN+)와 접지단자의 사이에 저항(R51, R52)이 직렬 접속되고, 상기 저항(R51, R52)의 접속점에 정전압 다이오드(ZD51) 및 전압 검출용 집적소자(112)의 입력단자에 접속되어 상기 입력단자(IN+)로 과전압이 입력될 경우에 상기 전압 검출용 집적소자(112)가 논리 1의 과전압 검출신호가 출력되게 구성된다.

그리고 상기 스위칭 드라이버(120)는 전압 검출용 집적소자(112)의 출력단자가 트랜지스터(TR51)의 에미터에 접속되고, 상기 입력단자(IN+)가 저항(R53)을 통해 상기 트랜지스터(TR51)의 베이스에 접속되어 상기 트랜지스터(TR51)의 콜렉터에서 스위칭 신호가 출력되게 구성된다.

상기 스위칭부(130)는, 입력단자(IN+)가 전계효과 트랜지스터(FET51)의 소스에 접속됨과 아울러 상기 입력단자(IN+)가 저항(R54)을 통해 전계효과 트랜지스터(FET51)의 게이트에 접속되고, 상기 저항(R54) 및 전계효과 트랜지스터(FET51)의 게이트의 접속점이 저항(R55)을 통해 상기 트랜지스터(TR51)의 콜렉터의 접속되며, 상기 전계효과 트랜지스터(FET51)의 드레인이 부하에 접속되게 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제5 실시 예는 입력단자(IN+)의 입력전압이 과전압 검출부(110)의 저항(R51, R52)을 통해 분압되어 정전압 다이오드(ZD51) 및 전압검출용 집적소자(112)의 입력단자로 입력된다.

여기서, 상기 전압검출용 집적소자(112)는 입력단자(IN+)로 미리 설정된 제 1 레벨 이상의 전압이 입력될 경우에 논리 1의 과전압 검출신호를 출력한다. 그리고 상기 입력단자(IN+)로 미리 설정된 제 2 레벨 이상의 과전압이 입력될 경우에 정전압 다이오드(ZD51)가 턴 온되고, 상기 전압검출용 집적소자(112)의 입력단자로 미리 설정된 제 1 레벨 이상의 전압이 입력되게 저항(R41, R42)의 값 및 정전압 다이오드(ZD51)의 정전압을 설정한다.

여기서, 상기 정전압 다이오드(ZD51)는 상기 전압검출용 집적소자(112)의 입력단자로 설정된 레벨 이상의 과전압이 입력되지 않도록 보호하기 위한 것이다.

상기 입력단자(IN+)로 과전압이 입력되지 않을 경우에 상기 전압검출용 집적소자(112)는 논리 0의 저전위 신호를 출력한다.

그러면, 스위칭 드라이버(120)의 트랜지스터(TR51)가 턴 온되고, 상기 트랜지스터(TR51)가 턴 온됨에 따라 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET51)가 턴 온되어 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 상기 전계효과 트랜지스터(FET51)를 통해 부하로 공급된다.

그리고 상기 입력단자(IN+)로 과전압이 입력될 경우에 상기 전압검출용 집적소자(112)는 논리 1의 과전압 검출신호를 출력한다.

그러면, 상기 전압검출용 집적소자(112)가 출력하는 논리 1의 과전압 검출신호에 따라 상기 스위칭 드라이버(120)의 트랜지스터(TR51)가 턴 오프되고, 상기 트랜지스터(TR51)가 턴 오프됨에 따라 스위칭부(130)의 전계효과 트랜지스터(FET51)가 턴 오프되어 상기 입력단자(IN+)의 입력전압이 차단되고, 부하에는 과전압이 인가되지 않게 된다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 서지전압 제거부 110 : 과전압 검출부
120 : 스위칭 드라이버 130 : 스위칭부

Claims

입력단자로 설정 레벨 이상의 과전압이 입력될 경우에 과전압 검출신호를 발생하기 위한 과전압 검출부;
상기 과전압 검출부가 과전압을 검출할 경우에 상기 입력단자의 입력전압을 차단하기 위한 스위칭신호를 발생하기 위한 스위칭 드라이버; 및
상기 스위칭신호에 따라 상기 입력단자의 입력전압을 스위칭시켜 부하에 공급되지 않게 차단하기 위한 스위칭부;를 포함하는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.
제 1 항에 있어서,
상기 입력단자와 접지단자의 사이에 서지전압을 제거하기 위한 서지전압 제거부;를 더 포함하는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.
제 2 항에 있어서,
상기 서지전압 제거부는,
상기 입력단자와 접지단자의 사이에 상기 서지전압을 제거하기 위한 바리스터가 구비되는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.
제 1 항에 있어서,
상기 과전압 검출부는,
상기 입력단자의 입력전압을 분압하는 복수 개의 저항; 및
상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 과전압 검출신호를 발생하는 비교기;를 포함하는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.
제 1 항에 있어서,
상기 과전압 검출부는,
상기 입력단자의 입력전압을 분압하는 복수 개의 저항; 및
상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 턴 온되어 과전압 검출신호를 발생하는 트랜지스터;를 포함하는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.
제 1 항에 있어서,
상기 과전압 검출부는;
상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 턴 온되는 정전압 다이오드;를 더 포함하고,
상기 트랜지스터는,
상기 정전압 다이오드가 턴 온될 경우에 과전압 검출신호를 발생하는, 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.
제 1 항에 있어서,
상기 과전압 검출부는;
상기 입력단자의 입력전압을 분압하는 복수 개의 저항; 및
상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 과전압 검출신호를 발생하는 전압검출용 집적소자;를 포함하는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.
제 7 항에 있어서,
상기 복수 개의 저항이 분압한 분압전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 턴 온되어 상기 전압검출용 집적소자로 과전압이 입력되지 않게 하는 정전압 다이오드;를 더 포함하는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.
제 1 항에 있어서,
상기 스위칭부 드라이버는,
상기 과전압 검출신호를 반전시켜 스위칭 신호를 발생하는 트랜지스터;를 포함하는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.
제 1 항에 있어서,
상기 스위칭부는,
상기 스위칭신호에 따라 스위칭되어 상기 입력단자의 입력전압을 차단 또는 통과시키는 전계효과 트랜지스터;를 포함하는 상용차용 전동기의 과전압 보호회로.