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KR101694247B1 - 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로 및 그 동작 방법 - Google Patents

차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로 및 그 동작 방법 Download PDF

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KR101694247B1
KR101694247B1 KR1020150167202A KR20150167202A KR101694247B1 KR 101694247 B1 KR101694247 B1 KR 101694247B1 KR 1020150167202 A KR1020150167202 A KR 1020150167202A KR 20150167202 A KR20150167202 A KR 20150167202A KR 101694247 B1 KR101694247 B1 KR 101694247B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transistor
electrically connected
electrode
battery
gate electrode
Prior art date
Application number
KR1020150167202A
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English (en)
Inventor
노영삼
Original Assignee
현대오트론 주식회사
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 현대오트론 주식회사 filed Critical 현대오트론 주식회사
Priority to KR1020150167202A priority Critical patent/KR101694247B1/ko
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Abstract

차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로 및 그 동작 방법이 제공된다. 상기 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로는 차량 제어기 내의 그라운드 전극과 배터리 커넥터 사이에 전기적으로 연결되는 제1 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극에 전기적으로 연결되는 제1 저항, 상기 그라운드 전극과 상기 배터리 커넥터 사이에 전기적으로 연결되고, 드레인 전극에 상기 제1 저항이 전기적으로 연결된 제2 트랜지스터, 및 상기 배터리 커넥터와 상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 전기적으로 연결된 제2 저항을 포함한다.

Description

차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로 및 그 동작 방법{Protection circuit for preventing a short between vehicle battery and ground and the operation method of thereof}
본 발명은 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로 및 그 동작 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 차량 제어기에 연결되어 사용되는 센서나 액츄에이터의 그라운드 핀에 배터리 전압이 단락되는 경우, 내부 회로를 보호하기 위한 보호 회로 및 그 보호 회로의 동작 방법에 관한 것이다.
자동차의 보조 또는 주 동력원으로 고전압 배터리의 전원을 모터에 전달하기 위해 배터리에서부터 부하(모터, 에어컨 등)까지 고전압 회로가 구성된다. 고전압 배터리의 주 역할은 배터리에서부터 모터까지 출력 전원을 공급하는 것이다.
고전압 회로는 배터리와 모터 사이의 전력 전달뿐만 아니라 DC 변환이나, 컴프레서, 또는 제어기 전원으로도 이용될 수 있다. 따라서, 배터리 전원 공급의 보조 회로 부분에 대한 보호 회로를 필요로 한다.
종래의 보호 회로는 모터 구동 회로와 부하 회로를 병렬로 연결하고, 양극 회로에 퓨즈를 설치함으로써 부하 회로를 보호하는 실시 형태가 있다. 즉, 모터 구동 회로를 제외한 보조 회로의 보호를 퓨즈를 이용하여 보호하는 구성을 포함한다.
또한, 예를 들어, 센서 그라운드 핀이 제어기 그라운드와 직접 연결된다면, 이 핀이 배터리 전압에 단락되는 경우 고전압 회로가 손상되어 제어기가 정상적으로 동작할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.
한국 공개 특허 제2011-0077385호 (2011.07.07. 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 감지된 정보를 이용하여 별도의 제어 동작을 수행할 필요 없이, 차량의 배터리 커넥터에 연결된 고전압 회로에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있는 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 제어를 위한 소프트웨어 리소스 할당이 필요하지 않고, 차량의 배터리 커넥터에 연결된 고전압 회로에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있는 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 감지된 정보를 이용하여 별도의 제어 동작을 수행할 필요 없고, 제어를 위한 소프트웨어 리소스 할당이 필요하지 않은, 차량의 배터리 커넥터에 연결된 고전압 회로에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있는 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양(Aspect)에 따른 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로는, 차량 제어기 내의 그라운드 전극과 배터리 커넥터 사이에 전기적으로 연결되는 제1 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극에 전기적으로 연결되는 제1 저항, 상기 그라운드 전극과 상기 배터리 커넥터 사이에 전기적으로 연결되고, 드레인 전극에 상기 제1 저항이 전기적으로 연결된 제2 트랜지스터, 및 상기 배터리 커넥터와 상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 전기적으로 연결된 제2 저항을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터이고, 상기 제2 트랜지스터는 PMOS 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 제2 저항과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에 전기적으로 연결된 제1 커패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 저항과 병렬로 연결된 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양(Aspect)에 따른 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로의 동작 방법은, 차량 제어기 내의 그라운드 전극과 배터리 커넥터 사이에 전기적으로 연결된 NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터를 포함하는 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로에 있어서, 상기 PMOS 트랜지스터의 게이트 전극에 배터리 전압이 인가되는 단계, 상기 PMOS 트랜지스터가 턴오프(turn-off)되는 단계, 상기 PMOS 트랜지스터의 드레인 전극에 연결된 상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극에 로우 레벨 전압이 인가되는 단계, 및 상기 NMOS 트랜지스터가 턴오프되어, 상기 그라운드 전극과 상기 배터리 커넥터가 전기적으로 절연되는 단계를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극에 상기 로우 레벨 전압이 인가되는 것은, 상기 PMOS 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 연결된 풀다운 저항을 이용할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 NMOS 트랜지스터의 드레인 전극이 상기 배터리 커넥터에 전기적으로 연결되고, 상기 PMOS 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 배터리 커넥터에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 PMOS 트랜지스터의 소오스 전극에는 구동 전원이 인가되고, 상기 배터리 전압은 상기 구동 전원의 전압보다 높을 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 PMOS 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 NMOS 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 PMOS 트랜지스터의 게이트 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 회로를 이용하여 능동적으로 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 제어를 위한 소프트웨어 리소스 할당이 불필요하고, 센서 등의 부하의 그라운드 커넥터 단이 배터리 전압에 단락이 되어도 제어기 회로를 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
하나의 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록, 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로는 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2), 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제3 저항(R3), 제4 저항(R4), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2) 등을 포함한다.
제1 트랜지스터(M1)는 예를 들어, NMOS 트랜지스터일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 트랜지스터(M1)는 소오스 전극이 그라운드 전극에 전기적으로 연결되고, 드레인 전극이 배터리 커넥터(CONNECTOR)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에는 제1 커패시터(C1)가 연결될 수 있다.
제1 커패시터(C1)는 서지(surge)성 노이즈 제거를 위해 이용될 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에는 제1 저항(R1)이 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 저항(R1)은 제3 저항(R3)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에는 제1 저항(R1), 제3 저항(R3), 제1 커패시터(C1)가 전기적으로 연결될 수 있다.
제3 저항(R3)은 제1 트랜지스터(M1)의 기본 동작 상태를 정의하기 위해 이용될 수 있다. 즉, 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2)가 턴온(turn-on)된 상태에서, 제1 저항(R1)과 제3 저항(R3)에 의해 전류가 분배되어 회로 내 적정 전류가 흐르게 된다.
제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극은 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극과 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전극 사이에 제1 저항(R1)과 제3 저항(R3)이 존재하게 된다.
또한, 제1 트랜지스터(M1)의 드레인 전극은 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 트랜지스터(M1)의 드레인 전극과 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극 사이에 제2 저항(R2)과 제4 저항(R4)이 존재하게 된다.
제2 트랜지스터(M2)는 예를 들어, PMOS 트랜지스터일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 트랜지스터(M2)는 소오스 전극이 구동 전원(VDD)에 전기적으로 연결되고, 드레인 전극이 제1 저항(R1) 및 제3 저항(R3)에 전기적으로 연결될 수 있다.
구동 전원(VDD)은 예를 들어, 3.3V 또는 5V일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 배터리 커넥터(CONNECTOR)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극과 배터리 커넥터(CONNECTOR) 사이에는 제2 저항(R2)이 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 저항(R2)에는 병렬로 제2 커패시터(C2)가 연결될 수 있다. 제2 저항(R2)은 배터리 커넥터(CONNECTOR)가 그라운드 전극에 단락 시, 제2 트랜지스터(M2)에 인가되는 게이트 전류를 제한하기 위해 이용될 수 있다.
그리고, 제2 커패시터(C2)는 배터리 커넥터(CONNECTOR)가 그라운드 전극에 단락 시, 제2 트랜지스터(M2)에 인가되는 초기 게이트 전압을 형성하기 위해 이용될 수 있다.
제4 저항(R4)은 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극에는 제2 저항(R2), 제4 저항(R4), 및 제2 커패시터(C2)가 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 제4 저항(R4)은 제2 트랜지스터(M2)의 초기 동작 상태를 정의하기 위해 이용될 수 있다. 배터리 커넥터(CONNECTOR)가 그라운드 전극에 단락 시, 제2 커패시터(C2)에 의해 제4 저항(R4)에 초기 전압이 인가되고, 이는 제2 트랜지스터(M2)의 초기 게이트 전압으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로는 당업자에게 이해되는 범위 내에서 적절하게 변형되어 이용될 수 있으며, 도 1에 도시된 회로에서 변경 설계되어 이용될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작에 대해 설명한다.
도 2를 참조하면, 배터리 커넥터(CONNECTOR)와 그라운드 전극이 단락되지 않은 정상 상태의 동작에 대해 나타나 있다.
우선, 정상 상태에서는, 제1 트랜지스터(M1)는 플로팅 상태라고 가정한다. 즉, 제1 트랜지스터(M1)의 드레인 전극이 플로팅 상태인 것으로 가정한다.
이 때, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극에 전기적으로 연결된 풀다운 저항(즉, 제2 저항(R2))과 제2 트랜지스터(M2)의 소오스 전극에 전기적으로 연결된 구동 전원(VDD)에 의해 제2 트랜지스터(M2)는 도통 상태이다. 즉, 제2 트랜지스터(M2)는 턴온된 상태이다(①).
제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전극은 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에는 도통된 제2 트랜지스터(M2)에 의해 하이 레벨(high-level) 전압이 인가된다(②). 제1 트랜지스터(M1)는 NMOS 트랜지스터이기 때문에, 하이 레벨 전압에 의해 도통된다.
따라서, 제1 트랜지스터(M1)도 턴온된 상태로 존재하고, 제1 트랜지스터(M1)의 드레인 전류가 제1 저항(R1)과 제3 저항(R3)을 따라 흐르게 된다(③). 이에 따라, 배터리 커넥터(CONNECTOR)와 그라운드 전극이 정상적으로 전기적 연결되는 상태가 된다.
도 3을 참조하면, 배터리 커넥터(CONNECTOR)와 그라운드 전극이 단락된 상태의 동작에 대해 나타나 있다.
우선, 배터리 커넥터(CONNECTOR)와 그라운드 전극이 단락된 상태가 발생하면, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극에 배터리 전압이 인가되고, 제2 트랜지스터(M2)의 소오스 전극에 연결된 구동 전원(VDD)보다 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전압이 더 높아지게 된다.
이에 따라, 도통되어 있던 제2 트랜지스터(M2)는 턴오프(turn-off) 상태가 된다. 따라서, 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전류는 제4 저항(R4) 쪽으로 흐르게 된다(①).
그리고, 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전극에 전기적으로 연결된 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에는 풀다운 저항(즉, 제1 저항(R1))에 의해 로우 레벨(low-level) 전압이 인가된다(②).
이에 따라, 제1 트랜지스터(M1)는 턴오프 상태로 전환된다. 제1 트랜지스터(M1)가 턴오프 상태로 전환되면, 제1 트랜지스터(M1)를 통한 드레인 전류가 흐르지 않게 되고, 배터리 커넥터(CONNECTOR)와 그라운드 전극은 서로 전기적으로 분리되어 절연된 상태가 된다.
배터리 커넥터(CONNECTOR)로부터 그라운드 전극으로 전류가 흐르지 않으면서, 배터리의 고전압이 회로 내로 인가되지 않는다. 배터리 커넥터(CONNECTOR)와 그라운드 전극 사이의 단락 현상이 해소되면, 보호 회로는 다시 정상 동작하게 된다.
이상에서 설명한 보호 회로는 현장 프로그래머블 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Array, FPGA)나 에이직(Application-Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있다. 그렇지만, 상기 보호 회로는 더 세분화된 구성요소에 의하여 구현될 수도 있으며, 복수의 구성요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 하나의 구성요소로 구현될 수도 있다.
이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 전압-전류 변화에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 배터리 커넥터(CONNECTOR)가 그라운드 전극에 단락되는 상황이 발생 시에, 배터리 커넥터(CONNECTOR)의 전압 레벨은 하이 레벨로 상승하게 된다.
이 때, 제1 트랜지스터(M1)에는 순간적으로 고전류가 흐르게 된다. 즉, 피크를 갖는 드레인 전류가 제1 트랜지스터(M1)에 흐르게 된다. 그리고, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전압 레벨이 하이 레벨로 상승하면서, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전압 레벨은 로우 레벨로 하강하게 된다.
즉, 제1 트랜지스터(M1)가 턴오프된 상태가 되며, 제1 트랜지스터(M1)가 턴오프 상태로 전환되면, 제1 트랜지스터(M1)를 통한 드레인 전류가 흐르지 않게 되고, 배터리 커넥터(CONNECTOR)와 그라운드 전극은 서로 전기적으로 분리되어 절연된 상태가 된다.
제1 트랜지스터(M1)의 턴오프 상태에 따라 배터리 커넥터(CONNECTOR)로부터 전류가 제1 저항(R1) 및 제3 저항(R3)을 통해 흐르기 때문에, 전류 분배에 의해 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전극에 연결된 노드의 전압 레벨이 약간 하강하게 된다.
종래에는, 센서 그라운드의 경우 제어기의 그라운드와 직접 연결되어 있어서, 센서 그라운드 핀에 배터리 전압이 단락되는 경우 제어기 손상이 발생하였다.
본 발명에 따르면, 감지된 정보를 이용하여 별도의 제어 동작을 수행할 필요 없이, 차량의 배터리 커넥터에 연결된 고전압 회로에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제어를 위한 소프트웨어 리소스 할당이 불필요하고, 센서 등의 부하의 그라운드 커넥터 단이 배터리 전압에 단락이 되어도 제어기 회로를 보호할 수 있다.
별도의 제어를 위한 구성요소 없이, 동작할 수 있기 때문에, 보호 회로의 구성 부품을 간소화할 수 있으며, 부품 실장 면적을 감소시켜 공간 활용도를 증가시킬 수 있다. 그리고, 제조 공정 비용을 감소시킬 수 있다.
지금까지, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 보호 회로에 관한 구성요소는 단일의 칩 형태로 구현될 수 있다. 또한, 위에서 설명한 구성요소들의 동작 상태에 관한 알고리즘 형태로 저장되어 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 구동 방법은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현된 컴퓨터 프로그램의 실행에 의하여 수행될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여, 제1 컴퓨팅 장치로부터 제2 컴퓨팅 장치에 전송되어 제2 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 제2 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다.
제1 컴퓨팅 장치 및 제2 컴퓨팅 장치는, 데스크탑(Desktop), 서버(Server) 또는 워크스테이션(Workstation) 등과 같은 고정식 컴퓨팅 장치, 스마트폰(Smart phone), 태블릿(Tablet), 패블릿(Phablet) 또는 랩탑(Laptop) 등과 같은 모바일 컴퓨팅 장치 및 스마트 와치(Smart watch), 스마트 안경(Smart glasses) 또는 스마트 밴드(Smart band) 등과 같은 웨어러블(Wearable) 컴퓨팅 장치를 모두 포함할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

Claims (13)

  1. 차량 제어기 내의 그라운드 전극과 배터리 커넥터 사이에 전기적으로 연결되는 제1 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극에 전기적으로 연결되는 제1 저항;
    상기 그라운드 전극과 상기 배터리 커넥터 사이에 전기적으로 연결되고, 드레인 전극에 상기 제1 저항이 전기적으로 연결된 제2 트랜지스터; 및
    상기 배터리 커넥터와 상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 전기적으로 연결된 제2 저항을 포함하는 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터이고, 상기 제2 트랜지스터는 PMOS 트랜지스터인 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 제2 저항과 전기적으로 연결된 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에 전기적으로 연결된 제1 커패시터를 더 포함하는 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 저항과 병렬로 연결된 제2 커패시터를 더 포함하는 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극과 전기적으로 연결된 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로.
  8. 차량 제어기 내의 그라운드 전극과 배터리 커넥터 사이에 전기적으로 연결된 NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터를 포함하는 배터리-그라운드 단락 방지 보호 회로에 있어서,
    상기 PMOS 트랜지스터의 게이트 전극에 배터리 전압이 인가되는 단계;
    상기 PMOS 트랜지스터가 턴오프(turn-off)되는 단계;
    상기 PMOS 트랜지스터의 드레인 전극에 연결된 상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극에 로우 레벨 전압이 인가되는 단계; 및
    상기 NMOS 트랜지스터가 턴오프되어, 상기 그라운드 전극과 상기 배터리 커넥터가 전기적으로 절연되는 단계를 포함하는 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극에 상기 로우 레벨 전압이 인가되는 것은,
    상기 PMOS 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 연결된 풀다운 저항을 이용하는 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 NMOS 트랜지스터의 드레인 전극이 상기 배터리 커넥터에 전기적으로 연결되고, 상기 PMOS 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 배터리 커넥터에 전기적으로 연결된 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 PMOS 트랜지스터의 소오스 전극에는 구동 전원이 인가되고, 상기 배터리 전압은 상기 구동 전원의 전압보다 높은 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 PMOS 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 NMOS 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 PMOS 트랜지스터의 게이트 전극과 전기적으로 연결된 차량용 배터리-그라운드 단락 방지 회로의 동작 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230040029A (ko) 2021-09-15 2023-03-22 주식회사 현대케피코 전자 제어 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537380A (ja) * 1991-07-31 1993-02-12 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 電流セル回路
JPH0590946A (ja) * 1991-09-27 1993-04-09 Nec Kansai Ltd 入力レベルシフト回路
KR20060022557A (ko) * 2004-09-07 2006-03-10 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩의 보호회로
WO2009145441A2 (ko) * 2008-03-31 2009-12-03 한양대학교 산학협력단 인버터 회로
KR20110077385A (ko) 2009-12-30 2011-07-07 현대모비스 주식회사 자동차 전장품의 전원 안정화 회로

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537380A (ja) * 1991-07-31 1993-02-12 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 電流セル回路
JPH0590946A (ja) * 1991-09-27 1993-04-09 Nec Kansai Ltd 入力レベルシフト回路
KR20060022557A (ko) * 2004-09-07 2006-03-10 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩의 보호회로
WO2009145441A2 (ko) * 2008-03-31 2009-12-03 한양대학교 산학협력단 인버터 회로
KR20110077385A (ko) 2009-12-30 2011-07-07 현대모비스 주식회사 자동차 전장품의 전원 안정화 회로

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230040029A (ko) 2021-09-15 2023-03-22 주식회사 현대케피코 전자 제어 장치

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