KR20190047437A - Circuit for preventing short circuit of converter and vehicle converter using thereof - Google Patents

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Abstract

A technique related to a vehicle converter is disclosed. According to an embodiment of the present invention, a converter short circuit prevention circuit, as a circuit provided in a boost converter including an inductor and a switch element connected between an output terminal of the inductor and a ground, comprises: a switch short circuit detection unit comparing an output terminal voltage of the inductor with a reference voltage to detect whether the switch element is short-circuited, and outputting a control signal of a different voltage level according to the detection result; a short circuit current blocking unit receiving the control signal of the switch short circuit detection unit when the short circuit of the switching element is detected, and blocking connection between the switch element and the ground; and a control signal input unit removing a floating state of the control signal output from the switch short circuit detection unit, and inputting a stabilized control signal to the short circuit current blocking unit. Thus, the vehicle converter as well as other circuits in the vehicle connected to the converter circuit are protected, and the safety of the vehicle is improved.

Description

컨버터 단락 방지 회로 및 이를 이용한 차량용 컨버터{Circuit for preventing short circuit of converter and vehicle converter using thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a converter short-

본 발명은 컨버터 단락 방지 회로 및 이를 이용한 차량용 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차량 전원의 전압을 승압하는 차량용 컨버터의 스위치 소자 단락시 해당 컨버터에 발생하는 단락 전류를 차단하는 컨버터 단락 방지 회로 및 이를 이용한 차량용 컨버터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a converter short circuit prevention circuit and a vehicle converter using the same. More particularly, the present invention relates to a converter short circuit prevention circuit for blocking a short circuit current generated in a converter, And a vehicle converter using the same.

일반적으로, 차량용 컨버터는 차량의 배터리 등과 같은 차량 전원의 전압을 차량에서 사용되는 전자 기기들의 동작 전압으로 변환하는 장치를 말한다. 이러한 차량용 컨버터는 차량의 전원 모드 중 ACC 모드에서 ACC 전류를 출력하여 AVN(Audio Video Navigation)이나 오디오 등과 같은 액세서리 기기들에 제공한다.2. Description of the Related Art In general, a vehicle converter refers to a device that converts a voltage of a vehicle power source, such as a battery of a vehicle, into an operating voltage of electronic devices used in a vehicle. This vehicle converter outputs the ACC current in the ACC mode during the power mode of the vehicle and provides it to accessory devices such as AVN (Audio Video Navigation) and audio.

그러나, 한국 공개특허공보 제10-2013-0067573호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 충전기 등과 같이 차량 전원을 사용하는 외부 장치 측에 쇼트 방지 회로를 설치하여 사용하기 때문에, 차량용 컨버터 자체는 물론 컨버터 회로와 연결된 차량 내의 다른 회로들을 보호할 수 없는 문제가 있다.However, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0067573 and the like, since the conventional technologies use a short-circuit prevention circuit on the side of an external device using a vehicle power source such as a charger, There is a problem that other circuits in the vehicle connected to the vehicle can not be protected.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차량용 컨버터 자체는 물론 컨버터 회로와 연결된 차량 내의 다른 회로들을 보호하고, 차량의 안전성을 개선하는 컨버터 단락 방지 회로 및 이를 이용한 차량용 컨버터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a converter short circuit prevention circuit for protecting the vehicle converter itself as well as other circuits in the vehicle connected to the converter circuit and improving the safety of the vehicle and a vehicle converter using the circuit.

본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로는, 인덕터 및 상기 인덕터의 출력단과 그라운드 사이에 연결된 스위치 소자를 포함하는 부스트 컨버터(boost converter)에 설치되는 회로로서, 상기 인덕터의 출력단 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력하는 스위치 단락 감지부; 상기 스위치 소자의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 단락 전류 차단부; 및 상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부에 입력하는 제어 신호 입력부를 포함할 수 있다.A converter short-circuit prevention circuit according to an embodiment of the present invention is a circuit installed in a boost converter including an inductor and an output terminal of the inductor and a switch element connected between the ground and the output terminal, A switch short detection unit for detecting whether the switching device is short-circuited and outputting a control signal of a different voltage level according to a detection result; A short-circuit breaking unit for receiving a control signal of the short-circuit detection unit when the short-circuit of the switching device is sensed, and disconnecting the connection between the switching device and the ground; And a control signal input unit for removing the floating state of the control signal output from the switch short detection unit and inputting the stabilized control signal to the short-circuit current interruption unit.

일 실시예에 있어서, 상기 스위치 단락 감지부는, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우 제1 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우 제2 전압의 제어 신호를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다.The switch short detection unit may output a control signal of a first voltage when the output terminal voltage of the inductor is greater than the reference voltage and may output a control signal of the second voltage when the output terminal voltage of the inductor is less than the reference voltage. And a comparator for outputting a control signal.

일 실시예에 있어서, 상기 단락 전류 차단부는, 상기 스위치 소자를 통과한 전류가 입력되는 입력 단자, 상기 입력된 전류가 출력되는 출력 단자, 및 상기 제어 신호가 입력되는 제어 단자를 가지는 전류 차단용 스위치 소자를 포함할 수 있다.In one embodiment, the short-circuit breaking unit includes a current blocking switch having an input terminal through which the current passing through the switching element is input, an output terminal through which the input current is output, and a control terminal through which the control signal is input. Device.

일 실시예에 있어서, 상기 스위치 단락 감지부는, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우 상기 단락 전류 차단부의 전류 차단용 스위치 소자를 턴 온(turn on)시키는 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우 상기 전류 차단용 스위치 소자의 턴 오프(turn off)시키는 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다.In one embodiment, the switch short-circuit detection unit outputs a control signal for turning on the current-blocking switch element of the short-circuit breaking unit when the output terminal voltage of the inductor is greater than the reference voltage, And to output a control signal for turning off the current blocking switch element when the output terminal voltage of the inductor is smaller than the reference voltage.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 신호 입력부는, 상기 전류 차단용 스위치 소자의 제어 단자와 그라운드 간에 연결되는 풀 다운 저항(pull-down resistor)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the control signal input unit may include a pull-down resistor connected between the control terminal of the current-blocking switch element and the ground.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터는, 차량 전원의 전압을 승압하는 컨버터로서, 상기 차량 전원에 의한 전류가 통과되며 에너지를 축적하는 인덕터; 상기 인덕터의 출력단과 그라운드 사이에 연결되어 스위칭 동작을 수행함으로써 상기 인덕터의 출력단에서 출력되는 전류를 그라운드와 부하 측에 교번하여 전달하는 스위치 소자; 및 상기 스위치 소자의 단락이 발생한 경우, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 컨버터 단락 방지 회로를 포함하고, 상기 컨버터 단락 방지 회로는, 상기 인덕터의 출력단 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력하는 스위치 단락 감지부; 상기 스위치 소자의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 단락 전류 차단부; 및 상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부에 입력하는 제어 신호 입력부를 포함할 수 있다.A converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes: an inductor for boosting a voltage of a vehicle power supply, the inductor being a current passing through the vehicle power supply and accumulating energy; A switching element connected between an output terminal of the inductor and the ground to perform a switching operation to alternately transmit a current outputted from the output terminal of the inductor to the ground and the load side; And a converter short-circuit prevention circuit for disconnecting the connection between the switching element and the ground when the short-circuiting of the switching element occurs, wherein the converter short-circuit prevention circuit comprises: a comparator for comparing the output terminal voltage of the inductor with a reference voltage, A switch short detection unit for detecting a short circuit and outputting a control signal of a different voltage level according to a detection result; A short-circuit breaking unit for receiving a control signal of the short-circuit detection unit when the short-circuit of the switching device is sensed, and disconnecting the connection between the switching device and the ground; And a control signal input unit for removing the floating state of the control signal output from the switch short detection unit and inputting the stabilized control signal to the short-circuit current interruption unit.

본 발명에 따르면, 차량용 컨버터에 설치되는 컨버터 단락 방지 회로가, 해당 컨버터의 스위치 소자 단락시 컨버터에 발생하는 단락 전류를 차단함으로써, 차량용 컨버터 자체는 물론 컨버터 회로와 연결된 차량 내의 다른 회로들을 보호하고, 차량의 안전성을 개선할 수 있다.According to the present invention, the converter short-circuit prevention circuit provided in the vehicle converter protects the vehicle converter itself as well as other circuits in the vehicle connected to the converter circuit by blocking the short-circuit current generated in the converter at the time of short- The safety of the vehicle can be improved.

또한, 상기 컨버터 단락 방지 회로가 컨버터 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고 해당 감지 결과에 따라 발생하는 제어 신호의 플로팅 상태를 제거하여, 안정화된 제어 신호에 따라 컨버터의 단락 전류를 차단함으로써, 단락 방지 동작의 정확성과 신뢰성을 개선할 수 있다.In addition, the converter short-circuit prevention circuit detects whether the converter switch element is short-circuited, removes the floating state of the control signal generated according to the detection result, and cuts off the short-circuit current of the converter according to the stabilized control signal, The accuracy and reliability of the apparatus can be improved.

나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 여러 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various embodiments of the present invention can be made without departing from the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터의 부스팅 회로를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로를 나타낸 회로도이다.1 is a view showing a vehicle converter according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a boosting circuit of a vehicle converter according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a converter short circuit prevention circuit according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram showing a converter short-circuit prevention circuit according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to clarify solutions for technical problems of the present invention. In the following description of the present invention, however, the description of related arts will be omitted if the gist of the present invention becomes obscure. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed depending on the intention or custom of the designer, the manufacturer, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터(10)가 도시되어 있다.Fig. 1 shows a vehicle converter 10 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터(10)는 전압 변환 회로(12), PWM 제어 회로(14), 바이패스 회로(16), MCU(Micro Controller Unit)(18) 및 전류 제한 회로(20)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 차량용 컨버터(10)는 차량의 전원으로부터 전류를 입력받는 입력 단자(INPUT_B+), 차량의 전원 모드 중 IGN 모드 및 ACC 모드에서 외부 장치로부터 소정 컨버터 출력 제어 신호를 각각 입력받는 IGN 단자(IGN) 및 ACC 단자(INPUT_ACC), 차량의 ISG(Idle Stop & Go) 모드에서 외부 장치로부터 소정 컨버터 출력 제어 신호를 입력받는 ISG 단자(ISG_START), 그라운드 단자(GND), B+ 전류를 외부 장치로 출력하는 B+ 출력 단자(OUTPUT_B+), 및 ACC 전류를 외부 장치로 출력되는 ACC 출력 단자(OUTPUT_ACC) 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 차량용 컨버터(10)는 차량 전원을 입력받아 차량 전원의 전압을 승압할 수 있다.1, a vehicle converter 10 according to an embodiment of the present invention includes a voltage conversion circuit 12, a PWM control circuit 14, a bypass circuit 16, an MCU (Micro Controller Unit) 18 and a current limiting circuit 20. [ According to the embodiment, the vehicle converter 10 includes an input terminal (INPUT_B +) for receiving a current from a power source of the vehicle, an IGN mode for receiving a predetermined converter output control signal from an external device in the ACC mode, An ISG terminal ISG_START for receiving a predetermined converter output control signal from an external device in an ISG (Idle Stop & Go) mode of the vehicle, a ground terminal GND, and a B + A B + output terminal OUTPUT_B + for outputting an ACC current to an external device, and an ACC output terminal OUTPUT_ACC outputting an ACC current to an external device. The vehicle converter 10 can increase the voltage of the vehicle power source by receiving the vehicle power.

즉, 상기 전압 변환 회로(12)는, 입력 단자(INPUT_B+)를 통해 입력되는 입력 전류의 전압을 변환하여 B+ 전류 또는 ACC 전류를 출력할 수 있다. 일반적으로 배터리 등과 같은 차량 전원의 전압은 12V이나, 외부 요인 등으로 인해 차량 전원의 전압이 순간적으로 강하되는 경우가 발생할 수 있다. 예컨대, 차량의 엔진 시동이 걸릴 때, 차량 전원의 전압은 순간적으로 7V까지 강하될 수 있다. 이때, 차량 전원에 연결된 다양한 전자 기기들 또는 부하들은 정상적인 동작을 할 수 없거나 동작을 중단하게 된다. 이를 방지하기 위해, 상기 차량용 컨버터(10)는 차량 전원의 전압을 12V로 변환 또는 유지시키는 역할을 수행한다. 이를 위해, 상기 차량용 컨버터(10)의 전압 변환 회로(12)는 전압을 승압하는 부스팅 회로(boosting circuit)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 차량용 컨버터(10)는 입력 전압을 승압하여 승압된 전압을 출력하는 부스터 컨버터(boost converter)로 구성될 수 있으며, 실시예에 따라, 전압을 강하시키는 벅(buck) 회로 등도 포함할 수 있다.That is, the voltage conversion circuit 12 can convert the voltage of the input current input through the input terminal INPUT_B + and output the B + current or the ACC current. Generally, the voltage of the vehicle power source such as the battery is 12V, but the voltage of the vehicle power source may instantaneously drop due to an external factor or the like. For example, when the engine start of the vehicle is engaged, the voltage of the vehicle power source may instantaneously drop to 7V. At this time, various electronic devices or loads connected to the vehicle power supply can not operate normally or stop operating. To prevent this, the vehicle converter 10 serves to convert or maintain the voltage of the vehicle power source to 12V. To this end, the voltage conversion circuit 12 of the vehicle converter 10 may include a boosting circuit for boosting the voltage. That is, the vehicle converter 10 may include a boost converter that boosts an input voltage to output a boosted voltage, and may include a buck circuit that drops a voltage according to an embodiment. have.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터(10)의 전압 변환 회로(12)가 회로도로 도시되어 있다.2 is a circuit diagram of the voltage conversion circuit 12 of the vehicle converter 10 according to the embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전압 변환 회로(12)는 입력 전원의 전압을 일정한 전압(예컨대, 12V)까지 승압시키는 부스팅 회로로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 전압 변환 회로(12)는 인덕터(Lc)와 스위치 소자(SW) 등을 포함할 수 있다. 상기 인덕터(Lc)는 상기 차량 전원에 의한 전류가 통과되며 에너지를 축적할 수 있다. 상기 스위치 소자(SW)는 상기 인덕터(Lc)의 출력단과 그라운드 사이에 연결되어 스위칭 동작을 수행함으로써 상기 인덕터(Lc)의 출력단에서 출력되는 전류를 그라운드와 부하 측에 교번하여 전달할 수 있다. 즉, 일 단이 상기 전압 변환 회로(12)의 입력단(VIN)에 연결되고 타 단이 스위치 소자(SW)의 스위칭 동작에 따라 접지 또는 상기 전압 변환 회로(12)의 출력단(VOUT) 측에 접속되는 인덕터(Lc)에 에너지를 축적하고, 상기 인덕터(Lc)에 축적된 에너지를 통해 상기 출력단(VOUT) 측에 승압된 전압을 전달할 수 있다. 이 경우, 스위치 소자(SW)는 MOSFET 등의 트랜지스터 소자일 수 있으며, 상기 PWM 제어 회로(14)에서 전달되는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 따라 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)되는 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 상기 인덕터(Lc)와 출력단(VOUT) 간에는 역전압이나 역전류를 방지하는 다이오드(Dc)가 연결된다.As shown in FIG. 2, the voltage conversion circuit 12 may be configured as a boosting circuit for boosting the voltage of the input power source to a predetermined voltage (for example, 12V). In this case, the voltage conversion circuit 12 may include an inductor Lc and a switch element SW. The inductor (Lc) can pass the current by the vehicle power source and accumulate energy. The switching element SW is connected between the output terminal of the inductor Lc and the ground to perform a switching operation so that the current outputted from the output terminal of the inductor Lc can be alternately transmitted to the ground and the load side. In other words, In which one end is connected to the input terminal VIN of the voltage conversion circuit 12 and the other end is connected to the ground or the output terminal VOUT side of the voltage conversion circuit 12 in accordance with the switching operation of the switch element SW, The energy stored in the inductor Lc can be stored and the voltage boosted to the output VOUT side through the energy stored in the inductor Lc. In this case, the switch element SW may be a transistor element such as a MOSFET, and may be turned on or off according to a PWM (Pulse Width Modulation) control signal transmitted from the PWM control circuit 14. ) Can be performed. A diode Dc for preventing reverse voltage or reverse current is connected between the inductor Lc and the output terminal VOUT.

또한, 상기 전압 변환 회로(12)는 입력단(VIN) 측에서 입력 전압을 안정화하는 전압 안정화 회로(Ci), 출력단(VOUT) 측에서 출력 전압을 안정화하는 전압 안정화 회로(Co1)와 출력 전압의 노이즈를 필터링하는 주파수 필터 회로(Lo, Co2) 등을 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, RC 직렬 회로로 구성되어 상기 스위치 소자(SW)에 병렬 연결되는 스너버 회로(snubber circuit)(R21, C21)와, RC 직렬 회로로 구성되어 상기 다이오드(Dc)에 병렬 연결되는 스너버 회로(R22, C22) 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 스너버 회로는 PWM 제어 신호에 따른 스위칭 동작으로 인해 발생하는 링잉(rining) 노이즈를 흡수하여 감소시킬 수 있다.The voltage conversion circuit 12 includes a voltage stabilization circuit Ci for stabilizing the input voltage at the input terminal VIN side, a voltage stabilization circuit Co1 for stabilizing the output voltage at the output terminal VOUT side, And a frequency filter circuit (Lo, Co2) for filtering the input signal. In accordance with an embodiment of the present invention, there are provided snubber circuits R21 and C21 constituted by an RC series circuit and connected in parallel to the switch element SW, and an RC series circuit, And snubber circuits R22 and C22 connected thereto. Such a snubber circuit can absorb and reduce the rining noise caused by the switching operation according to the PWM control signal.

일 실시예에 있어서, 상기 전압 변환 회로(12)는 상호 병렬 연결된 복수의 부스팅 회로를 포함할 수 있다.In one embodiment, the voltage conversion circuit 12 may include a plurality of boosting circuits connected in parallel.

다시 도 1을 참조하면, 상기 PWM 제어 회로(14)는, PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 상기 전압 변환 회로(12)의 스위치 소자(SW)에 전달하여 해당 스위치 소자(SW)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.1, the PWM control circuit 14 transmits a PWM (Pulse Width Modulation) control signal to the switch element SW of the voltage conversion circuit 12 to perform a switching operation of the switch element SW Can be controlled.

상기 바이패스 회로(16)는, 상기 입력 단자(INPUT_B+)를 통해 입력되는 입력 전류를 상기 B+ 출력 단자(OUTPUT_B+)에 직접 전달하거나, ACC 전류로서 상기 차량 ACC 전류 제한 회로(100)에 직접 전달할 수 있다. 이를 위해, 상기 바이패스 회로(16)는 스위칭 동작을 통해 상기 입력 단자(INPUT_B+)와 상기 전압 변환 회로(12)의 출력단을 연결하거나 차단하는 스위치 소자를 포함할 수 있다. 예컨대, 차량이 주행 중일 경우 차량 전원의 전압은 보통 12V로 유지되기 때문에, 상기 바이패스 회로(16)는 차량용 컨버터(10)의 입력 단자(INPUT_B+)를 통해 입력된 입력 전류를 상기 B+ 출력 단자(OUTPUT_B+) 또는 차량 ACC 전류 제한 회로(100)에 직접 전달할 수 있다.The bypass circuit 16 can directly transfer an input current input through the input terminal INPUT_B + to the B + output terminal OUTPUT_B + or directly to the vehicle ACC current limiting circuit 100 as an ACC current have. To this end, the bypass circuit 16 may include a switch element for connecting or disconnecting the input terminal INPUT_B + and the output terminal of the voltage conversion circuit 12 through a switching operation. For example, when the vehicle is running, the voltage of the vehicle power supply is usually maintained at 12 V, so that the bypass circuit 16 outputs the input current input through the input terminal INPUT_B + of the vehicle converter 10 to the B + output terminal OUTPUT_B +) or the vehicle ACC current limiting circuit 100, for example.

상기 MCU(18)는, 상기 차량용 컨버터(10)의 전반적인 동작을 제어하여 관리할 수 있다.The MCU 18 can control and manage the overall operation of the vehicle converter 10.

상기 전류 제한 회로(20)는, ACC 출력 단자(OUTPUT_ACC)로 출력되는 ACC 전류를 제한할 수 있다. 이를 위해, 전류 제한 회로(20)는 ACC 출력단에 연결되는 저항이나, IPS(Intelligent Power Switch) 등을 포함할 수 있다.The current limiting circuit 20 can limit the ACC current output to the ACC output terminal OUTPUT_ACC. To this end, the current limit circuit 20 may include a resistor connected to the ACC output terminal, an intelligent power switch (IPS), or the like.

한편, 본 발명에 따른 컨버터 단락 방지 회로는, 이러한 차량용 컨버터(10)의 부스팅 회로에 설치되어, 상기 스위치 소자(SW)의 단락이 발생한 경우 상기 스위치 소자(SW)와 그라운드 간의 연결을 차단할 수 있다.On the other hand, the converter short-circuit prevention circuit according to the present invention is installed in the boosting circuit of the vehicle converter 10, and can cut off the connection between the switch element SW and the ground when the short-circuiting of the switch element SW occurs .

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로(300)가 블록도로 도시되어 있다.FIG. 3 is a block diagram of a converter short-circuit prevention circuit 300 according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 컨버터 단락 방지 회로(300)는 스위치 단락 감지부(310), 제어 신호 입력부(320) 및 단락 전류 차단부(330)를 포함할 수 있다.3, the converter short-circuit prevention circuit 300 may include a switch short-circuit detection unit 310, a control signal input unit 320, and a short-circuit current cut-off unit 330.

상기 스위치 단락 감지부(310)는, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)을 기준 전압(Vref)과 비교하여 상기 스위치 소자(SW)의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력할 수 있다.The switch short detection unit 310 compares the output voltage Vo of the inductor Lc with a reference voltage Vref to detect whether the switch SW is short-circuited, Can be output.

상기 제어 신호 입력부(320)는, 상기 스위치 소자(SW)의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부(310)의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자(SW)와 그라운드 간의 연결을 차단할 수 있다.The control signal input unit 320 may receive a control signal of the switch short detection unit 310 when the short circuit of the switch SW is sensed and cut off the connection between the switch SW and the ground .

상기 단락 전류 차단부(330)는, 상기 스위치 단락 감지부(310)에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부(330)에 입력할 수 있다.The short-circuit breaking unit 330 removes the floating state of the control signal output from the short-circuit detecting unit 310 and inputs the stabilized control signal to the short-circuit breaking unit 330 .

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 단락 방지 회로(300)가 회로도로 도시되어 있다.FIG. 4 is a circuit diagram of a converter short-circuit prevention circuit 300 according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 컨버터 단락 방지 회로(300)의 스위치 단락 감지부(310)는 비교기(312)를 포함할 수 있다. 상기 비교기(312)는 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 소정 기준 전압(Vref)보다 큰 경우 제1 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 작은 경우 제2 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 비교기(312)는 OP 앰프 등으로 구성될 수 있다. 예컨대, As shown in FIG. 4, the switch short detection unit 310 of the converter short-circuit prevention circuit 300 may include a comparator 312. The comparator 312 outputs a control signal of a first voltage when the output terminal voltage Vo of the inductor Lc is larger than a predetermined reference voltage Vref and the output terminal voltage Vo of the inductor Lc And can output the control signal of the second voltage when it is smaller than the reference voltage Vref. In this case, the comparator 312 may be composed of an operational amplifier or the like. for example,

상기 컨버터 단락 방지 회로(300)의 단락 전류 차단부(330)는, 상기 스위치 소자(SW)를 통과한 전류가 입력되는 입력 단자(D), 상기 입력된 전류가 출력되는 출력 단자(G), 및 상기 제어 신호가 입력되는 제어 단자(G)를 가지는 전류 차단용 스위치 소자(332)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 스위치 소자(332)는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 등과 같은 트랜지스터 소자 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 스위치 단락 감지부(310)는 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 큰 경우 상기 단락 전류 차단부(330)의 전류 차단용 스위치 소자(332)를 턴 온(turn on)시키는 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 작은 경우 상기 전류 차단용 스위치 소자(332)의 턴 오프(turn off)시키는 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다.The short-circuit breaking unit 330 of the converter short-circuit prevention circuit 300 includes an input terminal D to which a current having passed through the switch element SW is input, an output terminal G to which the input current is output, And a current blocking switch element 332 having a control terminal G to which the control signal is inputted. In this case, the switch element 332 may be a transistor element such as a metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) or the like. When the output terminal voltage Vo of the inductor Lc is larger than the reference voltage Vref, the switch short-circuit detection unit 310 detects the short- Off switch element 332 when the output terminal voltage Vo of the inductor Lc is smaller than the reference voltage Vref and outputs a control signal for turning on the turn- off of the voltage control signal.

예컨대, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 큰 경우, 즉 전압 변환 회로(12)의 스위치 소자(SW)가 단락되지 않은 경우, 상기 스위치 단락 감지부(310)는 VCC 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다. 그 결과, 상기 단락 전류 차단부(330)의 전류 차단용 스위치 소자(332)는 턴 온 상태를 유지하게 된다.For example, when the output terminal voltage Vo of the inductor Lc is larger than the reference voltage Vref, that is, when the switch element SW of the voltage converter circuit 12 is not short-circuited, ) Can output the control signal of the VCC voltage. As a result, the current interrupting switch element 332 of the short-circuit breaking unit 330 maintains the turn-on state.

반면, 상기 인덕터(Lc)의 출력단 전압(Vo)이 상기 기준 전압(Vref)보다 작은 경우, 즉 전압 변환 회로(12)의 스위치 소자(SW)가 단락된 경우, 상기 스위치 단락 감지부(310)는 0V 전압의 제어 신호를 출력할 수 있다. 그 결과, 상기 단락 전류 차단부(330)의 전류 차단용 스위치 소자(332)는 턴 오프되어 그라운드로 흐르는 단락 전류를 차단하게 된다.When the output terminal voltage Vo of the inductor Lc is smaller than the reference voltage Vref, that is, when the switch element SW of the voltage converter circuit 12 is short-circuited, the switch short- Can output a control signal of 0V voltage. As a result, the current interrupting switch element 332 of the short circuit interrupter 330 is turned off to block the short circuit current flowing to the ground.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차량용 컨버터에 설치되는 컨버터 단락 방지 회로가, 해당 컨버터의 스위치 소자 단락시 컨버터에 발생하는 단락 전류를 차단함으로써, 차량용 컨버터 자체는 물론 컨버터 회로와 연결된 차량 내의 다른 회로들을 보호하고, 차량의 안전성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 컨버터 단락 방지 회로가 컨버터 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고 해당 감지 결과에 따라 발생하는 제어 신호의 플로팅 상태를 제거하여, 안정화된 제어 신호에 따라 컨버터의 단락 전류를 차단함으로써, 단락 방지 동작의 정확성과 신뢰성을 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.As described above, according to the present invention, the converter short-circuit prevention circuit provided in the vehicle converter interrupts the short-circuit current generated in the converter at the time of short-circuiting of the switching elements of the converter, The circuits can be protected and the safety of the vehicle can be improved. In addition, the converter short-circuit prevention circuit detects whether the converter switch element is short-circuited, removes the floating state of the control signal generated according to the detection result, and cuts off the short-circuit current of the converter according to the stabilized control signal, The accuracy and reliability of the apparatus can be improved. Furthermore, it should be understood that the embodiments according to the present invention can solve various technical problems other than those mentioned in the specification in the related technical field as well as the related art.

지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to specific embodiments. It will be apparent, however, to one skilled in the art that various modifications may be practiced within the technical scope of the invention. Therefore, the above-described embodiments should be considered from an illustrative point of view, not from a restrictive viewpoint. That is, the scope of the true technical idea of the present invention is shown in the claims, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

10 : 차량용 컨버터 12 : 전압 변환 회로
14 : PWM 제어 회로 16 : 바이패스 회로
18 : MCU 20 : 전류 제한 회로
300 : 컨버터 단락 방지 회로 310 : 스위치 단락 감지부
320 : 제어 신호 입력부 330 : 단락 전류 차단부10: vehicle converter 12: voltage conversion circuit
14: PWM control circuit 16: bypass circuit
18: MCU 20: Current limiting circuit
300: converter short-circuit prevention circuit 310: switch short-
320: control signal input unit 330: short-

Claims (6)

인덕터 및 상기 인덕터의 출력단과 그라운드 사이에 연결된 스위치 소자를 포함하는 부스트 컨버터(boost converter)에 설치되는, 컨버터 단락 방지 회로로서,
상기 인덕터의 출력단 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력하는 스위치 단락 감지부;
상기 스위치 소자의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 단락 전류 차단부; 및
상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부에 입력하는 제어 신호 입력부를 포함하는 컨버터 단락 방지 회로.A converter short-circuit protection circuit installed in a boost converter comprising an inductor and a switch element connected between an output terminal of the inductor and ground,
A switch short detection unit for detecting whether the switching element is short-circuited by comparing an output terminal voltage of the inductor with a reference voltage, and outputting a control signal of a different voltage level according to a detection result;
A short-circuit breaking unit for receiving a control signal of the short-circuit detection unit when the short-circuit of the switching device is sensed, and disconnecting the connection between the switching device and the ground; And
And a control signal input unit for removing a floating state of a control signal output from the switch short detection unit and inputting a stabilized control signal to the short-circuit current interruption unit. 제1항에 있어서,
상기 스위치 단락 감지부는, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우 제1 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우 제2 전압의 제어 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 단락 방지 회로.The method according to claim 1,
Wherein the switch short detection unit outputs a control signal of a first voltage when an output terminal voltage of the inductor is greater than the reference voltage and outputs a control signal of a second voltage when an output terminal voltage of the inductor is less than the reference voltage, The converter short-circuit protection circuit comprising: 제1항에 있어서,
상기 단락 전류 차단부는, 상기 스위치 소자를 통과한 전류가 입력되는 입력 단자, 상기 입력된 전류가 출력되는 출력 단자, 및 상기 제어 신호가 입력되는 제어 단자를 가지는 전류 차단용 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 단락 방지 회로.The method according to claim 1,
And the short-circuit breaker includes a current blocking switch element having an input terminal through which the current passed through the switching element is input, an output terminal through which the input current is output, and a control terminal into which the control signal is inputted Converter short circuit protection circuit. 제3항에 있어서,
상기 스위치 단락 감지부는, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우 상기 단락 전류 차단부의 전류 차단용 스위치 소자를 턴 온(turn on)시키는 전압의 제어 신호를 출력하고, 상기 인덕터의 출력단 전압이 상기 기준 전압보다 작은 경우 상기 전류 차단용 스위치 소자의 턴 오프(turn off)시키는 전압의 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 컨버터 단락 방지 회로.The method of claim 3,
The switch short detection unit outputs a control signal for turning on the current blocking switch element of the short circuit breaking unit when the output terminal voltage of the inductor is greater than the reference voltage, And outputs a control signal of a voltage for turning off the current blocking switch element when the voltage is lower than the reference voltage. 제3항에 있어서,
상기 제어 신호 입력부는, 상기 전류 차단용 스위치 소자의 제어 단자와 그라운드 간에 연결되는 풀 다운 저항(pull-down resistor)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 단락 방지 회로The method of claim 3,
Wherein the control signal input section includes a pull-down resistor connected between a control terminal of the current-blocking switch element and the ground. 차량 전원의 전압을 승압하는 차량용 컨버터로서,
상기 차량 전원에 의한 전류가 통과되며 에너지를 축적하는 인덕터;
상기 인덕터의 출력단과 그라운드 사이에 연결되어 스위칭 동작을 수행함으로써 상기 인덕터의 출력단에서 출력되는 전류를 그라운드와 부하 측에 교번하여 전달하는 스위치 소자; 및
상기 스위치 소자의 단락이 발생한 경우, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 컨버터 단락 방지 회로를 포함하고,
상기 컨버터 단락 방지 회로는,
상기 인덕터의 출력단 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 스위치 소자의 단락 여부를 감지하고, 감지 결과에 따라 상이한 전압 레벨의 제어 신호를 출력하는 스위치 단락 감지부;
상기 스위치 소자의 단락이 감지된 경우 상기 스위치 단락 감지부의 제어 신호를 입력받아, 상기 스위치 소자와 그라운드 간의 연결을 차단하는 단락 전류 차단부; 및
상기 스위치 단락 감지부에서 출력되는 제어 신호의 플로팅(floating) 상태를 제거하여 안정화된 제어 신호를 상기 단락 전류 차단부에 입력하는 제어 신호 입력부를 포함하는 차량용 컨버터.A vehicle converter for boosting a voltage of a vehicle power supply,
An inductor for passing current through the vehicle power source and accumulating energy;
A switching element connected between an output terminal of the inductor and the ground to perform a switching operation to alternately transmit a current outputted from the output terminal of the inductor to the ground and the load side; And
And a converter short-circuit prevention circuit for disconnecting the connection between the switching element and the ground when the short-circuiting of the switching element occurs,
The converter short-
A switch short detection unit for detecting whether the switching element is short-circuited by comparing an output terminal voltage of the inductor with a reference voltage, and outputting a control signal of a different voltage level according to a detection result;
A short-circuit breaking unit for receiving a control signal of the short-circuit detection unit when the short-circuit of the switching device is sensed, and disconnecting the connection between the switching device and the ground; And
And a control signal input unit for removing a floating state of a control signal output from the switch short detection unit and inputting a stabilized control signal to the short-circuit current interruption unit.
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