KR20180029519A - 과전류 차단 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 과전류 차단 장치는, 엑츄에이터를 구동하기 위한 엑츄에이터 구동 트랜지스터; 출력단을 구비하고, 상기 출력단이 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트와 연결되어 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프되도록 스위칭하는 게이트 전압 구동부; 상기 게이트 전압 구동부를 제어하는 제어부; 상기 출력단에 연결되는 접지 스위치; 상기 접지 스위치를 제어하는 접지 스위치 제어부; 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터와 접지부에 연결된 션트 저항 및 상기 션트 저항에 흐르는 전류의 기울기를 감지하여 상기 접지 스위치 제어부에 상기 기울기를 제공하는 전압 미분기를 포함하며, 상기 접지 스위치 제어부는 상기 기울기가 기준 값 이상인 경우에 상기 접지 스위치를 턴온하여 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트를 접지부와 연결되도록 스위칭할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 오류 발생시 전류의 기울기를 감지함으로써 엑츄에이터 구동 트랜지스터 및 구동 회로의 오동작을 발생시킬 수 있는 전류 레벨에 도달하기 전에 차단 회로를 동작시켜 오동작 발생율을 줄일 수 있다.

Description

과전류 차단 장치 및 방법{An Apparatus And A Method For Blocking Overcurrent}
본 발명은 과전류 보호회로에 관한 것으로 보다 상세하게는 차량용 엑츄에이터 구동 장치의 트랜지스터 및/또는 내부 회로에서의 과전류 차단 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에서, 전자 제어 연료 분사 장치에 속하는 각종 엑츄에이터들(actuator)은 엔진 제어기(Engine Control Unit)를 통하여 전자적으로 제어되며, 엔진의 사용 환경 또는 운전 조건에 따라 혼합기의 공연비를 변화시켜서 연소 상태를 최적화하는 기능을 수행한다. 이러한 엑츄에이터의 안정적인 구동은 차량 안전에 상당히 중요한 영향을 미친다.
엑츄에이터는 구동회로를 통하여 전류를 제어하고 공급하는 방식으로 구동된다. 이 경우, 엑츄에이터를 정확하게 제어하기 위해서는 전류의 정밀하게 모니터링하고 제어하는 것이 중요하다.
그러나, 엔진 제어기(ECU) 및 엑츄에이터 등 차량 내 전자 부품들의 증가로 인하여 과전류 고장 등의 문제로 인하여 차량 안전에 영향을 줄 수 있는 경우가 많아지고 있다. 특히, 배터리 단락(SCB, Short Circuit to Battery) 고장으로 인하여 엑츄에이터의 구동전류가 정해진 사양 대비 이상적으로 많이 공급되는 경우에 문제가 될 수 있다. 따라서, 이러한 과전류 이상에 대비하여 엑츄에이터 및 구동회로를 보호하기 위한 과전류 보호 회로 사용이 많아지고 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술의 과전류 보호 회로를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술은 과전류가 감지된 후, 과전류 감지 신호를 제어부(120)로 전달하여 제어부(120)에 의해 엑츄에이터 구동 트랜지스터(100)의 게이트 입력 전압을 오프(off)시키게 된다.
도 1 및 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술은 과전류가 감지된 후에 감지 신호를 제어부(120)에 전달하여 과전류를 차단하는 방법을 사용했다. 따라서, 기존 과전류 차단부(110)에서는 과전류를 차단하기 위해 과전류 감지 신호를 제어부에 전달하고 다시, 제어부(120)에서 엑츄에이터 구동 트랜지스터(100)를 제어하였다. 이로 인해 과전류가 감지된 후에야 비로서 과전류 차단 동작을 시작하므로 급격한 전류변화에 느리게 반응하여 내부회로의 오동작 및 구동 트랜지스터 파괴가 발생할 가능성이 높았다.
본 발명은 상술한 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 엑츄에이터 구동 트랜지스터 및 구동 회로의 과전류를 차단하고, 오동작 발생율을 줄여주는 과전류 보호회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 과전류 차단 장치는, 엑츄에이터를 구동하기 위한 엑츄에이터 구동 트랜지스터; 출력단을 구비하고, 상기 출력단이 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트와 연결되어 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프되도록 스위칭하는 게이트 전압 구동부; 상기 게이트 전압 구동부를 제어하는 제어부; 상기 출력단에 연결되는 접지 스위치; 상기 접지 스위치를 제어하는 접지 스위치 제어부; 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터와 접지부에 연결된 션트 저항 및 상기 션트 저항에 흐르는 전류의 기울기를 감지하여 상기 접지 스위치 제어부에 상기 기울기를 제공하는 전압 미분기를 포함하며, 상기 접지 스위치 제어부는 상기 기울기가 기준 값 이상인 경우에 상기 접지 스위치를 턴온하여 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트를 접지부와 연결되도록 스위칭할 수 있다.
이 경우, 상기 접지 스위치 제어부는 상기 기울기가 상기 기준 값 이상인지를 판단하기 위한 제 1 비교기, 상기 제 1 비교기의 출력에 따라 접지 스위치의 턴온 또는 턴오프 상태를 변환해 주는 토글 신호 생성기 및 상기 접지 스위치 및 상기 토글 신호 생성기에 연결되어 있는 버퍼를 포함할 수 있다.
또한, 상기 토글 신호 생성기는 상기 기울기가 기준 값 이상인 경우에 상기 접지 스위치를 턴온하는 신호를 생성하여 상기 접지 스위치에 제공하고, 상기 접지 스위치는 상기 턴온 신호에 기초하여 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트를 접지부와 연결되도록 스위칭할 수 있다.
또한, 상기 제 1 비교기 출력은 상기 제어부에 전달되고, 상기 제어부는 상기 게이트 전압 구동부를 오프(off)시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)에 인터럽트 신호를 전달하여 상기 마이크로컨트롤러 유닛의 명령을 기다릴 수 있다.
또한, 상기 션트 저항의 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 션트 전압에 과전류가 흐르는지 여부를 판단하는 제 2 비교기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 배터리 단락(short to battery) 고장과 상기 과전류(over current) 고장을 구분하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 전압 미분기의 출력은 음(-)의 전류 변화율에는 반응하지 않도록 조정될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 과전류 차단 방법은, 엑츄에이터를 구동하기 위한 엑츄에이터 구동 트랜지스터; 출력단을 구비하고, 상기 출력단이 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트와 연결되어 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프되도록 스위칭하는 게이트 전압 구동부; 상기 게이트 전압 구동부를 제어하는 제어부; 및 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터와 접지부에 연결된 션트 저항을 구비하는 과전류 차단 장치에 있어서, 상기 션트 저항에 흐르는 전압의 기울기를 감지하는 단계; 및 상기 기울기가 기준 값 이상인 경우에 접지 스위치를 턴온하여 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터를 턴오프하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 구동 트랜지스터를 턴오프하는 단계는, 제 1 비교기를 통하여 상기 기울기가 상기 기준 값 이상인지를 판단하는 단계; 상기 제 1 비교기의 출력에 따라 접지 스위치의 온/오프 상태를 변환해 주는 토글 신호를 생성하는 단계 및 상기 토글 신호에 기초하여 상기 접지 스위치를 턴온하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 과전류 차단 방법은, 상기 기울기 값을 상기 제어부에 전송하고 상기 제어부로 하여금 상기 게이트 전압 구동부를 오프시켜주는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 게이트 전압 구동부를 오프시켜주는 단계는 상기 제어부를 통하여 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)에 인터럽트 신호를 전달하여 상기 마이크로컨트롤러 유닛의 명령을 기다리는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 제 2 비교기를 통하여 상기 션트 저항의 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 션트 저항에 과전류가 흐르는지 여부를 판단하여 상기 과전류 고장을 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 게이트 전압 구동부를 제어하는 단계는 상기 배터리 단락(short to battery) 고장과 상기 과전류 고장을 구분하도록 할 수 있다.
또한, 상기 기울기를 감지하는 단계는 음(-)의 전류 변화율에는 반응하지 않도록 조정되는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 엑츄에이터 구동 트랜지스터 및 구동 회로의 보호를 위한 빠른 반응속도의 과전류 차단 방법은, 오류 발생부터 차단까지의 비교적 느린 반응 속도로 인해 과전류가 유입되어 동작오류를 발생시킬 수 있는 기존 방식 대비, 오류 발생시 전류의 기울기를 감지함으로써 엑츄에이터 구동 트랜지스터 및 구동 회로의 오동작을 발생시킬 수 있는 전류 레벨에 도달하기 전에 차단 회로를 동작시켜 오동작 발생율을 줄일 수 있다. 또한, 게이트 전압 구동부가 동작하기 전에 엑츄에이터 제어부에서 바로 과전류를 차단하기 때문에 빠른 속도로 과전류를 차단할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 종래 기술의 과전류 보호 회로를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 차단 장치를 나타낸 회로도 이다.
도 4는 출력 핀의 배터리 단락으로 인한 오동작 발생 예시를 나타낸 것이다.
도 5는 제 1 종래 기술에 대한 과전류 보호 회로의 동작 속도 예시를 나타낸 것이다.
도 6은 제 2 종래 기술에 대한 과전류 보호 회로의 동작 속도 예시를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 과전류 보호 회로의 동작 속도 예시를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 차단 장치를 나타낸 회로도 이다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 차단 장치는 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200), 제어부(240), 게이트 전압 구동부(250), 션트 저항(260) 및 과전류 차단부(210)를 포함하며 과전류를 차단하여 엑츄에이터(부하) 및 구동 회로(게이트 전압 구동부(250), 제어부(240))를 보호할 수 있다.
엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)는 엑츄에이터(부하)를 구동하기 위한 스위치로서, 통상적으로 모스팻(MOSFET) 등으로 구현된다. 다만, 당업자는 엑츄에이터 구동 스위치를 상황에 따라 적절하게 바이폴라 트랜지스터 또는 IGBT 등으로 구현할 수 있다. 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)는 게이트 전압 구동부(250)로부터 게이트 전압을 공급받아 턴온(Turn-on) 또는 턴오프(Turn-off)될 수 있다. 턴온되면, 엑츄에이터(부하)는 전원(VBAT)으로부터 전류를 공급받아 동작하게 된다.
게이트 전압 구동부(250)는 제어부(240)의 제어를 받아 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)에 전압을 공급하여 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)를 구동한다. 게이트 전압 구동부(250)는 출력단을 구비하며, 출력단이 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)의 게이트와 연결되어 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)를 턴온 또는 턴오프되도록 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 과전류가 흘렀을 때 게이트 전압 구동부(250)는 제어부(240)로부터 받은 신호에 기초하여 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)를 턴오프시킬 수 있고, 과전류가 흐르지 않았을 때는 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)를 턴온 상태로 만들어 엑츄에이터가 정상 구동하도록 제어할 수 있다.
제어부(240)는 게이트 전압 구동부(250)을 제어하여 전체적인 엑츄에이터 구동을 제어하는 동시에 과전류 차단부(210)에서 신호를 수신하여 과전류 발생시, 게이트 전압 구동부(250)를 통해 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)를 턴오프 할 수 있다.
션트 저항(260)은 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)와 접지부(GND) 사이에 연결되며 션트 저항(260) 양단에 걸린 전압을 측정하여 제어부(240)로 하여금 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)에 흐르는 전류를 모니터링 할 수 있도록 한다.
한편, 과전류 차단부 (210)는 전압 미분기(212), 접지 스위치(230) 및 접지 스위치 제어부(220)를 포함할 수 있다.
전압 미분기(212)는 션트 저항(260)에 걸린 전압의 기울기를 감지하여 접지 스위치 제어부(220)에 제공한다. 전압 미분기(212)는 예컨대, 미분 회로를 통하여 구현될 수 있다.
일반적으로, 배터리 단락(short to battery)이 발생되면 급격한 과전류가 흐르게 된다. 종래 기술의 과전류 보호 회로는 전류값이 일정 전압 이상으로 증가한 것을 감지한 후에야 과전류를 차단할 수 있었지만, 본 발명은 상술한 전압 미분기(212)를 통하여 급격한 전류의 변화가 발생하는 시점, 즉, 과전류가 흐르기 전에 이를 감지할 수 있다.
한편, 전압 미분기(212)의 출력이 음(-)의 전류변화율일 경우 급격하게 전류가 흐르지 않게 되더라도, 이러한 경우에는 과전류가 발생하지 않고 회로에 영향을 미치지 않기 때문에, 과전류 차단부(210)는 음(-)의 전류변화율에 대해서는 반응하지 않도록 조정될 수 있다.
접지 스위치(230)는 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)의 출력단과 접지 사이에 연결되며, 션트 저항(260)에 걸리는 전압의 기울기가 큰 경우에 접지 스위치 제어부(220)로부터 제어 신호를 제공받아 급격한 과전류가 흘렀을 때 접지 스위치(230)를 턴온시켜 신속하게 과전류를 차단할 수 있다. 특히, 접지 스위치(230)의 턴온 시에 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)의 게이트 전압을 빠른 속도로 접지 전압으로 낮추어 주기 때문에 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)를 빠른 속도로 턴오프 시킬 수 있다.
접지 스위치 제어부(220)는 제 1 비교기(221), 토글 신호 생성기(222), 토글 신호 생성기(222)에 연결되어 있는 버퍼(223)를 포함할 수 있다.
제 1 비교기(221)는 전압 미분기(212)로부터 션트 저항(260)에 걸린 전압의 기울기에 해당하는 전압을 수신하며, 수신된 전압이 기준 값 이상인지를 판단하여 급격한 전류가 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)에 흐르는 지를 판정할 수 있다. 이 경우, 제 1 비교기(221)에 입력되는 기준 전압 값은 엑츄에이터의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.
또한 제 1 비교기(221) 출력의 출력은 제어부(240)에 별도로 전달될 수도 있다. 제어부(240)에 별도로 전달된 제 1 비교기(221) 출력은 게이트 전압 구동부(250)를 통하여 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)를 추가적으로 턴오프시키며 동시에 마이크로컨트롤러 유닛(MCU, 미도시)에 인터럽트 신호를 전달하여 마이크로컨트롤러 유닛의 명령을 기다릴 수도 있다.
토글 신호 생성기(222)는 제 1 비교기(221)의 출력에 따라 접지 스위치(230)의 턴온/턴오프 상태를 변환해 준다. 그리고, 토글 신호 생성기(222)에서 생성한 토글 신호는 연결되어 있는 버퍼(223)를 통하여 접지 스위치(230)에 제공될 수 있다.
한편, 과전류 차단부(210)는 션트 저항(260)에 걸린 전압과 기준 전압을 비교하여 션트 전압에 과전류가 흐르는지 여부를 판단하는 제 2 비교기(211)를 더 포함할 수 있다. 과전류 차단부(210)가 제 2 비교기(211)를 더 포함함으로써, 급격한 전류 변화에 의하여 과전류가 흐를 경우뿐만 아니라 완만한 전류 변화에 의하여 최종적으로 과전류가 흐르는 경우에도 제어부(240)를 통하여 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)에 흐르는 과전류를 차단할 수 있다.
도 4는 출력 핀의 배터리 단락으로 인한 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)의 오동작 발생 예시를 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 배터리 단락 고장으로 인하여 배터리 전압이 엑츄에이터(부하)를 거치지 않고 바로 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)의 소스 단자로 인가되고 있다. 이러한 경우에 통상적으로 전류는 엑츄에이터 구동 트랜지스터(200)의 소스 단자로부터 드레인 단자로 흘러야 하지만, 급격한 과전류가 흐를 경우에는 주변 장치로 전류가 흐르게 된다. 예를 들어, 도 4의 경우에는 70%만이 션트 저항(Rshunt)을 통하여 동작 전류로서 접지부로 흐르며, 나머지 30% 전류는 주변 장치로 누설된다. 예를 들어 주변 장치에 기준 전압 생성 회로 등이 있을 경우에는 누설 전류로 인하여 기준 전압 자체에 영향을 주게 된다. 도 4의 주변 회로는 기준 전압 생성 회로(415) 및 POR(Power On Reset) 회로를 구비하는 예시이다. 기준 전압 생성회로(415)는 POR 회로에 기준 전압을 제공해 주고, POR 회로는 디지털 회로에서 특정 전압 이하의 전원이 인가될 때에 디지털 회로 전체를 차단하는 역할을 하고 있다. 이러한 경우에, 과전류가 누설되면, 기준 전압 생성 회로(415)의 기준 전압이 변경되게 되고, POR 회로가 변경된 기준 전압에 의하여 오동작을 하게 된다. 따라서, 급격한 과전류의 경우에 오동작을 유발할 가능성이 높아지게 된다.
도 5는 도 1의 과전류 보호 회로 동작 속도 예시를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 배터리 단락(short to battery)이 발생할 경우 비교기(111)의 출력값이 급격하게 상승하지만, 기준 전압(Vth_OC) 값 이상 흘러야 과전류를 감지 한다. 즉, 제어부(120)에서는 과전류 감지 신호를 바로 인지하지 못 하게 된다. 또한, 비교기(111)에서 제어부(120)까지 신호를 전달하는데 제 1 딜레이(500)가 발생하고, 제 1 딜레이(500)를 거친 제어부(120) 신호를 게이트 전압 구동부(130)로 전달하는데 제 2 딜레이(510)가 발생한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 도 1의 종래 기술은, 배터리 단락 이후에도 제 1 딜레이(500) 및 제2 딜레이(510)이 발생한 후에야 엑츄에이터 구동 트랜지스터(100)를 턴오프 시킬 수 있다.
하지만, 제 1 및 제 2 딜레이로 인하여 오동작 위험 구간(520)까지 부하 전류가 흐르게 되므로, 내부회로의 오동작 및 구동 트랜지스터 파괴가 발생할 가능성이 매우 높다.
도 6은 도 2의 과전류 보호 회로 동작 속도 예시를 나타낸 것이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 엑츄에이터 구동 트랜지스터(100)와 연결된 접지 스위치(140)로 인해 제어부(120)의 신호보다 먼저 게이트 전압 구동부에서(130) 엑츄에이터 구동 트랜지스터(100)를 오프 시켜 과전류를 차단시켜 준다.
또한, 접지스위치(140)에서 제어부의 신호보다 먼저 과전류를 차단해 주어 도 5에 비하여 빠른 속도로 과전류를 차단할 수 있다. 이로 인해, 제어부의 신호가 게이트 전압 구동부(130)를 제어하기 전에 게이트 전압 구동부(130)가 먼저 작동되어 제 3 딜레이(600)만 발생되며, 제 4 구간(610)만큼 엑츄에이터 구동 트랜지스터(100)가 빨리 턴오프될 수 있다.
하지만, 제 3 딜레이(600)로 인하여 오동작 위험 구간(620)까지 부하 전류가 흐르게 되므로, 여전히 내부회로의 오동작 및 구동 트랜지스터 파괴가 발생할 수 있는 문제점이 생길 수 있다.
도 7은 본 발명에 따르는 과전류 보호 회로 동작 속도 예시를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 배터리 단락(short to battery)이 발생할 때, 전압 미분기에서 기울기를 감지하여 위험 구간에 도달하기도 전에 전압미분기(212)의 신호(Vth_DIFF)를 비교기로 전달하여 과전류를 차단한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 배터리 단락이 발생하고 나서 제 1 비교기(221)에서 과전류를 감지하면서 바로 접지 스위치(230)에서 과전류를 차단하고, 접지 전압은 계속 신호를 전달해 준다.
본 실시예에서는 전압 미분기(212)를 통해 과전류의 기울기를 감지하여 전압 미분기(212) 신호를 제 1 비교기(221)로 보낸다. 이때 제 1 비교기(221)는 바로 토글 생성기(222)에 기울기가 기준 값 이상인 경우에 접지 스위치(230)를 턴온하는 신호를 생성하여 접지 스위치(230)에 보내어 과전류를 빠르게 차단할 수 있는 효과가 있다.
종래 기술은 과전류가 감지된 후에 차단 동작을 시작하므로, 급격한 전류변화에는 느리게 반응하여 내부회로의 오동작 및 모스펫 파괴의 위험이 있지만 본 발명에 따르면, 전압 미분기(212)에서 전류의 기울기를 감지함으로써 기울기를 접지 스위치 제어부(220)에 전달하여 접지 스위치를 턴오프시킨다. 따라서, 엑츄에이터 구동 트랜지스터 및 구동 회로의 오동작을 발생시킬 수 있는 전류 레벨에 도달하기 전에 과전류를 차단하여 오동작 발생율을 줄일 수 있다.
또한, 게이트 전압 구동부(250)가 동작하기 전에 접지 스위치(230)에서 바로 과전류를 차단하기 때문에 빠른 속도로 과전류를 차단할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
200: 엑츄에이터 구동 트랜지스터
212: 전압 미분기
220: 접지 스위치 제어부
230: 접지 스위치
240: 제어부
250: 게이트 전압 구동부
260: 션트 저항

Claims (15)

  1. 엑츄에이터를 구동하기 위한 엑츄에이터 구동 트랜지스터;
    출력단을 구비하고, 상기 출력단이 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트와 연결되어 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프되도록 스위칭하는 게이트 전압 구동부;
    상기 게이트 전압 구동부를 제어하는 제어부;
    상기 출력단에 연결되는 접지 스위치;
    상기 접지 스위치를 제어하는 접지 스위치 제어부;
    상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터와 접지부에 연결된 션트 저항 및
    상기 션트 저항에 흐르는 전류의 기울기를 감지하여 상기 접지 스위치 제어부에 상기 기울기를 제공하는 전압 미분기를 포함하며,
    상기 접지 스위치 제어부는 상기 기울기가 기준 값 이상인 경우에 상기 접지 스위치를 턴온하여 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트를 접지부와 연결되도록 스위칭하는,
    과전류 차단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지 스위치 제어부는 상기 기울기가 상기 기준 값 이상인지를 판단하기 위한 제 1 비교기, 상기 제 1 비교기의 출력에 따라 접지 스위치의 턴온 또는 턴오프 상태를 변환해 주는 토글 신호 생성기 및 상기 접지 스위치 및 상기 토글 신호 생성기에 연결되어 있는 버퍼를 포함하는,
    과전류 차단 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 토글 신호 생성기는 상기 기울기가 기준 값 이상인 경우에 상기 접지 스위치를 턴온하는 신호를 생성하여 상기 접지 스위치에 제공하고,
    상기 접지 스위치는 상기 턴온 신호에 기초하여 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트를 접지부와 연결되도록 스위칭하는,
    과전류 차단 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기 출력은 상기 제어부에 전달되고, 상기 제어부는 상기 게이트 전압 구동부를 오프(off)시키는,
    과전류 차단 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)에 인터럽트 신호를 전달하여 상기 마이크로컨트롤러 유닛의 명령을 기다리는,
    과전류 차단 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 션트 저항의 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 션트 전압에 과전류가 흐르는지 여부를 판단하는 제 2 비교기를 더 포함하는,
    과전류 차단 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리 단락(short to battery) 고장과 상기 과전류(over current) 고장을 구분하도록 구성되는,
    과전류 차단 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 미분기의 출력은 음(-)의 전류 변화율에는 반응하지 않도록 조정되는,
    과전류 차단 장치.
  9. 엑츄에이터를 구동하기 위한 엑츄에이터 구동 트랜지스터; 출력단을 구비하고, 상기 출력단이 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터의 게이트와 연결되어 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프되도록 스위칭하는 게이트 전압 구동부; 상기 게이트 전압 구동부를 제어하는 제어부; 및 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터와 접지부에 연결된 션트 저항을 구비하는 과전류 차단 장치에 있어서,
    상기 션트 저항에 흐르는 전압의 기울기를 감지하는 단계; 및
    상기 기울기가 기준 값 이상인 경우에 접지 스위치를 턴온하여 상기 엑츄에이터 구동 트랜지스터를 턴오프하는 단계를 포함하는,
    과전류 차단 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터를 턴오프하는 단계는,
    제 1 비교기를 통하여 상기 기울기가 상기 기준 값 이상인지를 판단하는 단계;
    상기 제 1 비교기의 출력에 따라 접지 스위치의 온/오프 상태를 변환해 주는 토글 신호를 생성하는 단계 및
    상기 토글 신호에 기초하여 상기 접지 스위치를 턴온하는 단계를 포함하는,
    과전류 차단 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기울기의 값을 상기 제어부에 전송하고 상기 제어부로 하여금 상기 게이트 전압 구동부를 오프시켜주는 단계를 더 포함하는,
    과전류 차단 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 게이트 전압 구동부를 오프시켜주는 단계는 상기 제어부를 통하여 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)에 인터럽트 신호를 전달하여 상기 마이크로컨트롤러 유닛의 명령을 기다리는 단계를 포함하는,
    과전류 차단 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    제 2 비교기를 통하여 상기 션트 저항의 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 션트 저항에 과전류가 흐르는지 여부를 판단하여 상기 과전류 고장을 진단하는 단계를 더 포함하는,
    과전류 차단 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 게이트 전압 구동부를 제어하는 단계는 상기 배터리 단락(short to battery) 고장과 상기 과전류 고장을 구분하도록 하는,
    과전류 차단 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 기울기를 감지하는 단계는 음(-)의 전류 변화율에는 반응하지 않도록 조정되는 단계를 포함하는,
    과전류 차단 방법.




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