KR20150006194A

KR20150006194A - 교류 방식으로 연결된 통신 장치 및 그 통신 방법

Info

Publication number: KR20150006194A
Application number: KR20130079646A
Authority: KR
Inventors: 강주현; 에구치 야스히토; 쇼지 타니나
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2015-01-16
Also published as: KR101584229B1

Abstract

본 발명은 캐패시터에 의해 교류 방식으로 연결된 통신 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 송신기는 로직 레벨이 변화하는 에지 구간에 대응하는 신호를 출력한다. 본 발명에 따른 수신기는 수신된 신호를 기준전압과 비교하여 로직 레벨로 출력한다. 이때, 상기 수신기는 출력된 신호를 일정시간 지연시킨 후 양성피드백으로 다시 입력하여 연속적인 로직 레벨 신호를 구현한다.

Description

교류 방식으로 연결된 통신 장치 및 그 통신 방법{COMMUNICATION DEVICE CONNECTED BY ALTERNATING CURRENT AND COMMUNICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 통신 장치 및 그 통신 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교류 방식에 의해 연결된 통신 장치 및 그 통신 방법에 관한 것이다.

제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전동 모터에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

상기 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 통상적으로 다수의 이차전지 셀(cell)을 포함하는 배터리 모듈들이 직렬 또는 병렬로 연결된 구조를 가진다. 또한, 상기 단위 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액, 포장재 등을 포함하며, 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 충방전이 가능한 구조를 가진다.

또한, 상기 배터리 팩은 모터 등의 구동부하에 대한 전력 공급 제어, 전류, 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge) 등의 추정을 위한 알고리즘을 실행하여 이차전지의 상태를 모니터링하고 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함하는 것이 일반적이다.

그런데 근래 들어 복수 개의 배터리 모듈이 직렬 또는 병렬로 연결되는 멀티 모듈 구조를 가지는 배터리 팩이 보편적으로 이용됨에 따라 각 모듈 별로 BMU(Battery Management Unit)를 독립적으로 설치하고 하나의 마스터와 다수의 슬레이브 관계로 BMU의 상호 관계를 설정하여 배터리 모듈을 통합적으로 제어하는 방법이 사용되고 있다.

상기 마스터 BMU는 배터리 팩의 충방전이 이루어지는 동안 전체 배터리 모듈의 상태를 모니터하기 위해 각각의 슬레이브 BMU와 통신을 수행하여 각각의 슬레이브 BMU가 관리하는 배터리 모듈에 대한 전기적 상태 정보(전압, 전류, 온도 등)를 취합하고 전압의 평활화나 배터리 시스템의 보호 등을 위해 필요한 제어 명령이나 슬레이브 BMU에서 필요로 하는 정보를 전달한다.

이와 같이 제어 명령이나 정보를 전달하기 위해서 마스터 BMU와 슬레이브 BMU 사이에는 통신 라인을 통해 연결된다. 통신 라인에 관한 종래 기술로서 대한민국 공개특허공보 10-2010-0108129는 메인 컨트롤러('마스터 BMU'에 해당)와 배터리 컨트롤러('슬레이브 BMU'에 해당)가 유선 통신 방식의 하나인 RS-232에 의해서 연결된다고 개시하고 있다.

도 1은 RS-232 방식에 의해 통신 라인이 연결된 통신 장치의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술인 RS-232에 의해 연결된 두 개의 통신 장치(1, 2)를 확인할 수 있다. 설명의 편의를 위해 참조번호 1번 통신 장치는 마스터 BMU와 연결된 통신 장치이고, 참조번호 2번 통신 장치는 슬레이브 BMU와 연결된 통신 장치이다. 또한, 설명의 편의를 위해 참조번호 1번 통신 장치에서 참조번호 2번 통신 장치로 신호를 전송하는 것에 대해서만 설명하기로 한다. 반대방향의 통신 역시 도일하다.

마스터 BMU에 포함된 메인 컨트롤 유닛(MCU) 등으로부터 출력된 입력 신호를 Tx1(in) 단자를 통해서 수신한다. 이때, 입력 신호는 약 ±3.3V의 로직 레벨(logic level)을 가진다. 전송 효율을 높이기 위해 로직 레벨의 신호를 레벨 시프터(LS, Level Shifter)와 충전 펌프(CP, Charge Pump)을 이용하여 ±5V~±15V 변환시키고, 전송회로(D)를 통해서 Tx1(out)단자를 통해서 신호를 전송한다. 상기 레벨 시프터(LS), 충전 펌프(CP), 전송회로(D) 및 이하 수신회로(R)에 대해서는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 기술이므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 전송된 신호는 참조번호 2번 통신 장치의 Rx2(in)를 통해서 수신회로(R)로 수신된다. 수신된 신호 역시 레벨 시프터(LS, Level Shifter)와 충전 펌프(CP, Charge Pump)을 이용하여 로직 레벨인 ±3V로 변환된다. 그리고, Rx2(out)을 통해서 슬레이브 BMU에 포함된 메인 컨트롤 유닛(MCU)에게 전달된다.

참조번호 1번 통신장치와 참조번호 2번 통신 장치는 Tx1(out) 및 Rx2(in)를 통해서 직류(DC) 방식에 의해 연결되어 있다. 그리고, 참조번호 2번 통신 장치에 입력되는 신호의 비교 기준이 되는 전압은 접지 전압(GND)이다. 그래서, 송신측의 접지 전압(GND1)과 수신측의 접지 전압(GND2) 사이에 큰 전위차가 발생하면 상기 통신 장치(1,2)는 정상적으로 작동하지 않는다. 따라서, 종래 기술인 RS-232을 사용하기 위해서는 송신측 통신 장치의 접지 전압(GND1)과 수신측 통신 장치의 접지 전압(GND2)이 같은 전위인 것이 전제 조건이므로, 송신측 통신 장치와 수신측 통신 장치 사이에 절연이 필요한 경우에는 사용할 수 없다.

도 2는 배터리 팩에 포함된 통신 라인이 접지와 단락되어 고장이 발생한 상황을 도시한 회로도이다.

도 2를 참조하면, 직렬 연결된 12개의 배터리 모듈로 구성된 배터리 팩이 도시되어 있다. 각각의 배터리 모듈에는 8개의 이차전지 셀을 포함하고 있으며, 각각의 이차전지 셀은 3.7V의 전압을 가진다.

각 배터리 모듈에는 관리 장치가 연결되는데, 각각의 관리 장치는 통신 라인을 통해서 연결된다. 각 관리 장치는 정전기 방전(ESD) 및 과전압으로부터 보호를 위해 저항(R), 다이오드(D) 및 캐패시터(C)가 보호 회로를 구성하여 연결된다. 단, 상기 보호 회로는 모듈 내 접지 전압(GND-M)을 기준으로 구성되기 때문에, 하나의 배터리 모듈에 의해 관리 장치에 인가되는 과전압만을 보호할 수 있다.

한편, 도 2에는 통신 라인이 배터리 팩의 접지 전압(GND-P)과 단락(short)되어 고장이 발생한 상황을 도시되어 있다. 이 경우, 단락전류는 도면에 도시된 점선의 경로를 따라서 흐르게 된다. R1의 저항값을 100Ω이라고 가정할 때, 단락전류는 아래의 식과 같이 계산할 수 있다.

이 전류가 계속 흐를 경우 R1에서 소비하는 전력은 1060W에 달하고, 이 소비 전력을 견디는 저항은 현실적이지 않다. 따라서, 관리 장치 사이에 절연이 필요하다.

한편, 앞서 RS-232에 대해서 설명하였듯이 통신 장치 사이에 절연에 의해 접지 전위에 차이가 발생할 경우 송신측과 수신측의 통신 품질에 문제가 발생한다. 따라서, 배터리 팩에 포함되는 관리 장치와 같이 절연이 필요한 경우 옵토커플러(Opto-coupler), 자기트랜지스터(Magnetotransistor) 등 고가의 절연 장치가 필요하다. 이러한 경우, 배터리 팩 전체 비용이 대폭 상승하고, 전력 소비량 또한 증가가 예상된다.

따라서, 직류에 의한 단락 고장을 방지할 수 있으면서도, 통신 품질을 유지할 수 있는 통신 장치가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 통신선이 단락되는 고장이 발생하여도 전류가 연속적으로 흐르는 것을 차단할 수 있는 통신 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 송신기는, 입력라인을 통해 입력된 신호를 출력라인을 통해 전송하는 송신기로서, 입력된 신호의 전위 상승 및 하강을 검출하고 이에 대응하는 스위치 제어 신호를 출력하는 에지검출부; 고전압원과 상기 출력라인 사이에 연결되며, 상기 에지검출부의 제어 신호에 의해 턴온 및 턴오프되는 고전압스위치; 및 저전압원과 상기 출력라인 사이에 연결되며, 상기 에지검출부의 제어 신호에 의해 턴온 및 턴오프되는 저전압스위치;를 포함한다.

본 발명에 따른 송신기는, 상기 입력라인과 상기 에지검출부 사이에 연결되며, 상기 입력된 신호를 저장하는 버퍼;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 송신기는, 상기 에지검출부에 연결되어, 상기 고전압스위치 및 저전압스위치를 턴온시키는 시간을 제어하는 에지제어부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 송신기는, 상기 출력라인상에 연결된 임피던스 소자;를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 수신기는 입력라인을 통해 수신된 신호를 출력라인을 통해 출력하는 수신기로서, 상기 수신된 신호를 기준전압과 비교하여 신호를 출력하는 비교판단부; 상기 비교판단부에서 출력된 신호를 미리 설정된 로직레벨로 변환시켜 상기 출력라인을 통해 신호를 출력하는 변환부; 상기 출력라인에 연결되어 상기 변환부에서 출력된 신호를 미리 설정된 지연시간만큼 지연시킨 신호를 출력하는 시간지연버퍼; 및 고전압원과 저전압원이 연결되어 있으며, 상기 시간지연버퍼에서 출력된 신호의 전압에 따라 상기 입력라인으로 출력하는 피드백버퍼;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기준전압은 상기 피드백버퍼에 연결된 고전압원과 저전압원의 중간 전압을 가진다.

본 발명에 따른 수신기는, 상기 시간지연버퍼에 연결되어 상기 지연시간의 설정을 제어하는 지연시간제어부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 수신기는, 상기 피드백버퍼와 입력라인 사이에 연결된 임피던스 소자;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 송신기; 및 수신기;는 상기 수신기와 송신기가 연결된 통신라인 상에 연결된 캐패시터;를 포함하는 통신 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수신기에 포함되어 피드백버퍼에 연결된 고전압원은 상기 송신기에 포함된 고전압원과 동일한 전압을 가지거나 그 이하의 전압을 가진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 송신기에 포함되어 피드백버퍼에 연결된 저전압원과 상기 수신기에 포함된 저전압원은 동일한 전압을 가지거나 그 이하의 전압을 가진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수신기에 포함된 시간지연버퍼에 미리 설정된 지연시간은, 상기 통신라인상에 연결된 캐패시터의 특성에 의해 상기 수신기의 수신라인을 통해 입력된 신호의 전압이 상기 비교판단부의 판단기준이 되는 기준전압에 도달하는 시간보다 짧다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 통신선이 단락되는 고장이 발생하여도 전류가 연속적으로 흐르는 것을 차단할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 통신 장치의 절연을 위해 옵토커플러, 자기트랜지스터와 같이 고장의 장비를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 생산 비용을 낮출 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 RS-232 방식에 의해 통신 라인이 연결된 통신 장치의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2는 배터리 팩에 포함된 통신 라인이 접지와 단락되어 고장이 발생한 상황을 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 통신 시스템에 입력되거나 출력되는 신호의 파형도이다.

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 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템(100)의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 통신 시스템(100)은 본 발명에 따른 송신기(10) 및 수신기(20)가 통신라인을 통해서 연결되어 있다. 그리고, 상기 통신라인에는 캐패시터(30)가 연결되어 있다.

상기 캐패시터(30)에 의해서, 상기 송신기(10) 및 수신기(20)는 교류로 연결된다. 따라서, 종래 기술에서 언급한 것과 같이 통신라인이 접지와 단락(short)되는 고장이 발생하여도 계속적으로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 단, 상기 통신라인상에 캐패시터(30)가 직렬 연결되어 있으므로, 종래 기술의 통신 방식과 같이 통신 신호를 송수신할 수 없다. 즉, 입력된 신호의 로직 레벨이 연속적인 고-레벨(high level)인 경우에는 상기 캐패시터(30)가 충전되어 더 이상의 신호를 전송할 수 없다. 따라서, 종래 기술과 다른 송신기(10)와 수신기(20)가 필요하다.

한편, 상기 캐패시터(30)의 충전 용량 또는 연결되는 개수는 실시예에 따라 다양할 수 있다. 또한, 도 3 에는 상기 송신기(10)와 수신기(20)의 외부에 상기 캐패시터(30)가 연결된 실시예를 도시하였으나, 상기 캐패시터(30)는 상기 송신기(10)의 내부 또는 상기 수신기(20)의 내부에 위치할 수도 있다.

상기 도 3 및 도 4를 함께 참조하여, 상기 송신기(10) 및 수신기(20)의 동작에 대해서 설명하도록 하겠다.

본 발명에 따른 송신기(10)는 에지검출부(12, Edge Detector), 고전압스위치(SWH) 및 저전압스위치(SWL)를 포함한다.

먼저, 입력라인(T.X Input Line)을 통해서 상기 송신기(10)에 신호가 입력된다. 이때, 입력되는 신호의 파형이 도 4의 (a)이다. 상기 입력된 신호는 상기 에지검출부(12)로 전달된다.

본 발명에 따른 송신기(10)는 상기 입력라인(T.X Input Line)과 상기 에지검출부(12) 사이에 연결되며, 상기 입력된 신호를 저장하는 버퍼(11, Buffer)를 더 포함할 수 있다.

상기 에지검출부(12)는 입력된 신호의 전위 상승 및 하강을 검출한다. 입력된 신호의 전위 상승 및 하강이란, 입력된 신호의 전위 즉, 로직 레벨(logic level)이 저-레벨(low level)에서 고-레벨(high level)로 바뀌거나 고-레벨(high level)에서 저-레벨(low level)로 바뀌는 것을 의미한다. 이렇게 전위가 바뀌는 부분은 에지(edge)라고 부른다.

그리고 상기 에지검출부(12)는 입력된 신호의 전위 상승 및 하강에 대응하는 스위치 제어 신호를 출력한다. 본 명세서에서 스위치 제어 신호란, 상기 고전압스위치(SWH) 및 저전압스위치(SWL)를 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off) 시키는 신호를 의미한다. 상기 에지검출부(12)는 입력된 신호의 전위 상승 즉, 에지가 상승인 경우 상기 고전압스위치(SWH)를 턴온 시키는 신호를 출력한다. 반면, 상기 에지검출부(12)는 입력된 신호의 전위 하강 즉, 에지가 하강인 경우 상기 저전압스위치(SWL)를 턴온 시키는 신호를 출력한다.

본 발명에 따른 송신기(10)는 상기 에지검출부(12)에 연결되어, 상기 고전압스위치(SWH) 및 저전압스위치(SWL)를 턴온 시키는 시간을 제어하는 에지제어부(13, Edge Controller)를 더 포함할 수 있다.

상기 에지검출부(12)는 에지의 상승 또는 하강이 있을 때 상기 고전압스위치(SWH) 또는 저전압스위치(SWL)를 일정시간 동안 턴온시킨다. 이때, 상기 고전압스위치(SWH) 또는 저전압스위치(SWL)를 턴온 시키는 시간(도 4(b)의 LT, HT)은 전송속도(baud rate)에 따라 다양할 수 있다. 즉, 전송속도가 빠른 통신 환경에서는 상기 고전압스위치(SWH) 또는 저전압스위치(SWL)를 턴온시키는 시간이 짧아질 수 있다. 일 예로, 전송속도가 100kbps미만인 경우 8.5μs동안, 100 kbps이상인 경우 4.7μs동안, 180 kbps이상인 경우 2.8μs동안, 300 kbps이상인 경우 1.7μs동안 상기 에지검출부(12)는 상기 고전압스위치(SWH) 또는 저전압스위치(SWL)를 턴온 시키는 신호를 출력할 수 있다. 상기 에지제어부(13)는 이러한 통신환경에 따라 상기 고전압스위치(SWH) 또는 저전압스위치(SWL)를 턴온시키는 시간을 제어할 수 있다.

상기 고전압스위치(SWH)는 고전압원(14)과 출력라인(T.X Output Line) 사이에 연결된다. 그리고 저전압스위치(SWL)는 저전압원(15)과 출력라인(T.X Output Line) 사이에 연결된다. 따라서, 상기 고전압스위치(SWH)가 턴온되었을 때 상기 고전압원(14)의 전압이 상기 출력라인(T.X Output Line)에 인가되어 신호로 출력된다. 마찬가지로, 상기 저전압스위치(SWL)가 턴온되었을 때 상기 저전압원(15)의 전압이 상기 출력라인(T.X Output Line)에 인가되어 신호로 출력된다. 이때, 출력되는 신호의 파형이 도 4의 (b)이다. 일 예로, 상기 고전압원(14)은 +2.5V, 저전압원(15)은 -2.5V의 값을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 송신기(10)는 상기 출력라인(T.X Output Line)상에 연결된 임피던스 소자(R)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 송신기(10)의 출력라인(T.X Output Line)에서 출력된 신호는 상기 캐패시터(30)를 거쳐서 본 발명에 따른 수신기(20)로 입력된다. 이때, 입력되는 신호의 파형이 도 4의 (c)이다.

본 발명에 따른 수신기(20)는 비교판단부(27), 변환부(26), 시간지연버퍼(22) 및 피드백버퍼(23)를 포함한다.

상기 비교판단부(27, Comparator)는 입력라인(R.X input line)을 통해 수신된 신호를 기준전압(V₀)과 비교한다. 따라서, 수신된 신호가 고전위 신호인지 저전위 신호인지 판단하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기준전압(V₀)은 이하에서 상세히 설명될 상기 피드백버퍼(23)에 연결된 고전압원(24)과 저전압원(25)의 중간 전압을 가진다.

상기 변환부(26)는 상기 비교판단부(27)에서 출력된 신호를 미리 설정된 로직 레벨(logic level)로 변환시켜 출력라인(R.X output line)을 통해 신호를 출력한다. 즉, 아날로그 신호가 상기 비교판단부(27) 및 변환부(26)를 거쳐 디지털 신호로 변환되어 출력된다.

그러나 상기 구성만으로 수신기를 구성할 경우, 연속적인 고-레벨(high level) 신호를 출력할 수 없다. 따라서, 연속적인 고-레벨(high level) 신호를 출력하기 위해 본 발명에 따른 수신기(20)는 상기 시간지연버퍼(22) 및 피드백버퍼(23)를 포함한다.

상기 시간지연버퍼(22, Time Delay Buffer)는 상기 출력라인(R.X output line)에 연결된다. 따라서, 상기 시간지연버퍼(22)는 상기 변환부(26)에서 출력된 신호를 수신하고, 이 신호를 미리 설정된 지연시간(Delay Time)만큼 지연시켜 신호를 출력한다.

상기 피드백버퍼(23, feedback Buffer)는 상기 시간지연버퍼(22)에서 출력된 신호의 전압에 따라 상기 입력라인(R.X Input line)으로 출력한다. 상기 피드백버퍼(23)에는 고전압원(24)과 저전압원(25)이 연결되어 있어 상기 입력라인(R.X Input line)으로 출력하는 신호의 전압 레벨을 조절할 수 있다. 이때, 상기 시간지연버퍼(22)에서 출력되는 신호의 파형이 도 4의 (d)이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 피드백버퍼(23)에 연결된 고전압원(24)은 상기 송신기(10)에 포함된 고전압원(14)과 동일한 전압을 가지거나 그 이하의 전압을 가질 수 있다. 또한, 상기 피드백버퍼(23)에 연결된 저전압원(25)은 상기 송신기(10)에 포함된 저전압원(15)과 동일한 전압을 가지거나 그 이하의 전압을 가질 수 있다.

상기 시간지연버퍼(22)에서 출력되는 신호는 상기 비교판단부(27)로 다시 입력된다. 즉, 상기 시간지연버퍼(22)에서 출력되는 신호는 양성 피드백(positive feedback)된다. 이때, 도 4의 (a)는 양성 피드백된 신호의 파형이다. 따라서, 자세히 살펴보면, 저-레벨(low level)에서 고-레벨로(high level) 상승한 이후, 캐패시터(30)의 특성에 의해 점차적으로 전압 레벨이 내려가는 것을 확인할 수 있다. 전압 레벨은 상기 시간지연버퍼(22)에서 출력되는 신호가 더해지게 되는 지연시간(DT)까지 계속 내려간다. 그리고, 상기 시간지연버퍼(22)에서 출력되는 신호가 더 해진 이후, 더 이상 전압 레벨이 내려가지 않고 상기 시간지연버퍼(22)에서 출력된 신호의 전압 레벨을 유지하게 된다.

한편, 유지되는 신호의 전압 레벨은 신호의 로직 레벨에 따라 상기 기준전압(V₀)보다 높거나 낮아야 한다. 즉, 도 4의 (c)에 도시된 파형 중 고-레벨로(high level)에서 점차적으로 전압 레벨이 내려가다가 기준전압(V₀)보다 낮아지거나 높아지는 구간이 있다면, 상기 비교판단부(27)는 로직 레벨이 변화하는 구간으로 판단할 것이다. 다시 말해서, 상기 비교판단부(27)는 고-레벨(high level) 신호가 저-레벨(low level)신호로 변화된 것으로 판단한다. 반대의 경우인, 저-레벨(low level)에서 상기 기준접압(V₀)보다 전압 레벨이 상승된 구간 역시 마찬가지이다. 그 결과, 상기 송신기(10)에서 전송한 신호와 다른 신호로 판단하는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 상기 미리 설정된 지연시간(TD)은, 상기 통신라인상에 연결된 캐패시터(30)의 특성에 의해 상기 수신기(20)의 수신라인(R.X Input Line)을 통해 입력된 신호의 전압이 상기 비교판단부(27)의 판단기준이 되는 기준전압(V₀)에 도달하는 시간보다 짧다.

또한, 본 발명에 따른 수신기(20)는 상기 시간지연버퍼(22)에 연결되어 상기 지연시간의 설정을 제어하는 지연시간제어부(21)를 더 포함할 수 있다.

마지막으로, 상기 비교판단부(27)는 양성 피드백된 신호를 수신하여 상기 기준전압(V₀)과 비교하여 신호를 출력한다. 이때, 출력되는 신호의 파형이 도 4의 (e)이다. 따라서, 최초 상기 송신기(10)로 입력된 신호와 동일한 파형의 신호가 상기 수신기(20)에 출력된다.

본 발명에 따르면, 통신선이 단락되는 고장이 발생하여도 전류가 연속적으로 흐르는 것을 차단할 수 있다. 또한, 통신 장치의 절연을 위해 옵토커플러, 자기트랜지스터와 같이 고장의 장비를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 생산 비용을 낮출 수 있다.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 도 3에 도시된 본 발명에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.

즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.

이상에서 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 : 송신기 11 : 버퍼
12 : 에지검출부 13 : 에지제어부
14 : 고전압원 15 :저전압원
20 : 수신기 21 : 지연시간제어부
22 : 시간지연버퍼 23 : 피드백버퍼
24 : 고전압원 25 : 저전압원
26 : 변환부 27 : 비교판단부
28 : 기준전압원 30 : 캐패시터
100 : 통신 시스템 SWH : 고전압스위치
SWL : 저전압스위치

Claims

입력라인을 통해 입력된 신호를 출력라인을 통해 전송하는 송신기에 있어서,
입력된 신호의 전위 상승 및 하강을 검출하고 이에 대응하는 스위치 제어 신호를 출력하는 에지검출부;
고전압원과 상기 출력라인 사이에 연결되며, 상기 에지검출부의 제어 신호에 의해 턴온 및 턴오프되는 고전압스위치; 및
저전압원과 상기 출력라인 사이에 연결되며, 상기 에지검출부의 제어 신호에 의해 턴온 및 턴오프되는 저전압스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제1항에 있어서,
상기 입력라인과 상기 에지검출부 사이에 연결되며, 상기 입력된 신호를 저장하는 버퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제1항에 있어서,
상기 에지검출부에 연결되어, 상기 고전압스위치 및 저전압스위치를 턴온시키는 시간을 제어하는 에지제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제1항에 있어서,
상기 출력라인상에 연결된 임피던스 소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
입력라인을 통해 수신된 신호를 출력라인을 통해 출력하는 수신기에 있어서,
상기 수신된 신호를 기준전압과 비교하여 신호를 출력하는 비교판단부;
상기 비교판단부에서 출력된 신호를 미리 설정된 로직레벨로 변환시켜 상기 출력라인을 통해 신호를 출력하는 변환부;
상기 출력라인에 연결되어 상기 변환부에서 출력된 신호를 미리 설정된 지연시간만큼 지연시킨 신호를 출력하는 시간지연버퍼; 및
고전압원과 저전압원이 연결되어 있으며, 상기 시간지연버퍼에서 출력된 신호의 전압에 따라 상기 입력라인으로 출력하는 피드백버퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제5항에 있어서,
상기 기준전압은, 상기 피드백버퍼에 연결된 고전압원과 저전압원의 중간 전압을 가지는 것을 특징으로 하는 수신기.
제5항에 있어서,
상기 시간지연버퍼에 연결되어 상기 지연시간의 설정을 제어하는 지연시간제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제5항에 있어서,
상기 피드백버퍼와 입력라인 사이에 연결된 임피던스 소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 송신기;
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 수신기; 및
상기 수신기와 송신기가 연결된 통신라인 상에 연결된 캐패시터;를 포함하는 통신 시스템.
제9항에 있어서,
상기 수신기에 포함되어 피드백버퍼에 연결된 고전압원은 상기 송신기에 포함된 고전압원과 동일한 전압을 가지거나 그 이하의 전압을 가지는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제9항에 있어서,
상기 송신기에 포함되어 피드백버퍼에 연결된 저전압원과 상기 수신기에 포함된 저전압원은 동일한 전압을 가지거나 그 이하의 전압을 가지는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제9항에 있어서,
상기 수신기에 포함된 시간지연버퍼에 미리 설정된 지연시간은, 상기 통신라인상에 연결된 캐패시터의 특성에 의해 상기 수신기의 수신라인을 통해 입력된 신호의 전압이 상기 비교판단부의 판단기준이 되는 기준전압에 도달하는 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 통신 시스템.