KR102186721B1 - Overvoltage protection circuit in vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 과전압 보호 회로에 대한 것으로, 본 발명에 따르면 허용된 전압 이상의 과전압이 꾸준하게 입력 되더라도, 스위치들의 온/오프 동작을 통해 메인회로에 과전압이 공급되는 것을 차단하고, 제너다이오드를 통해 항상 일정 수준의 정전압이 공급되도록 할 수 있다.The present invention relates to an overvoltage protection circuit of a vehicle.According to the present invention, even if an overvoltage higher than the permitted voltage is continuously input, the supply of the overvoltage to the main circuit is blocked through the on/off operation of the switches, and always through a zener diode. A certain level of constant voltage can be supplied.
Description
본 발명은 차량에서의 과전압 보호 회로에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 차량의 각종 전자기기에 전원을 공급할 시 일정 수준의 전압이 안정적으로 공급되도록 하는 기술에 대한 것이다.The present invention relates to an overvoltage protection circuit in a vehicle, and more specifically, to a technology for stably supplying a predetermined level of voltage when power is supplied to various electronic devices of a vehicle.
차량에 설치되는 각종 전자기기는 배터리 또는 발전기로부터 전원을 공급 받아 작동한다. 또한 변속 제어장치(Transmission Control Unit, TCU), 브레이크 잠김 방지 장치(Anti-lock Braking System, ABS), 전자식 스로틀 제어장치(Electronic Throttle Controller, ETC), 엔진 제어장치(Engine Control Unit, ECU) 등도 전원 공급을 필요로 한다.Various electronic devices installed in the vehicle operate by receiving power from a battery or a generator. In addition, transmission control unit (TCU), anti-lock braking system (ABS), electronic throttle controller (ETC), engine control unit (ECU), etc. Needs supply.
하지만 차량에 설치된 전자기기들은 배터리 또는 발전기로부터 동작 전력을 공급받아야 하기 때문에, 상용 전원을 공급받는 기기들과는 달리 과도전압(Transient Voltage) 및 과전압(Over Voltage)에 노출될 우려가 많다.However, since electronic devices installed in a vehicle must receive operating power from a battery or a generator, there are many concerns that they are exposed to transient voltages and overvoltages, unlike devices that receive commercial power.
이를 해결하기 위해 도1에 도시된 바와 같은 보호 회로를 이용하기도 한다. 즉 발전기 또는 배터리의 전원 공급단과 메인회로(전원 공급이 필요한 부하를 말함) 사이에 다이오드, TVS 다이오드, 퓨즈 등의 보호 소자들을 배치한 것이다.In order to solve this problem, a protection circuit as shown in FIG. 1 is also used. That is, protection elements such as diodes, TVS diodes, and fuses are disposed between the power supply terminal of the generator or battery and the main circuit (referring to a load requiring power supply).
다이오드는 역전압을 방지하기 위한 것이고, TVS 다이오드(Transient Voltage Suppressors)는 순간적으로 높은 과도 전압이 입력되었을 시 이를 일정 전압으로 클램핑하기 위해 마련되며, 퓨즈는 과전류를 예방하기 위해 설치된다.Diodes are for preventing reverse voltage, and TVS diodes (Transient Voltage Suppressors) are provided to clamp a high transient voltage to a constant voltage when a high transient voltage is momentarily input, and a fuse is installed to prevent overcurrent.
하지만 도1에 도시된 종래의 보호 회로를 통해서는 TVS 다이오드를 통해 순간적으로 높게 입력되는 서지성 전압(과도 전압)의 유입은 차단시킬 수 있지만, 허용 전압보다 높은 과전압(Over Voltage)이 지속적으로 유입되는 것은 막아줄 수가 없다. 즉 TVS 다이오드의 클램핑 전압보다 높은 전압이 지속적으로 유입될 경우 TVS 다이오드 또는 역전압 차단을 위한 다이오드가 손상되면 메인회로 역시 보호해줄 수 없게 되는 것이다.However, through the conventional protection circuit shown in Fig. 1, the surge voltage (transient voltage) that is momentarily input high through the TVS diode can be blocked from flowing, but an overvoltage higher than the allowable voltage continuously flows. It cannot be prevented from becoming. That is, if a voltage higher than the clamping voltage of the TVS diode is continuously introduced, the main circuit cannot be protected if the TVS diode or the diode for blocking reverse voltage is damaged.
한편 과전압으로부터 메인회로를 보호하기 위한 종래기술로는 대한민국공개특허 제10-2016-0038648호(2016.04.07. '과전압 보호장치') 등이 있다.Meanwhile, as a conventional technology for protecting the main circuit from overvoltage, there is Korean Patent Publication No. 10-2016-0038648 (2016.04.07,'overvoltage protection device').
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 순간적으로 발생하는 서지성 전압(Transient Voltage)으로부터 메인회로를 보호하는 것은 물론, 허용 전압 이상의 과전압(Over Voltage)이 지속적으로 입력되더라도 일정 전압의 전원이 메인회로에 공급될 수 있도록 하는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and protects the main circuit from transient voltages that occur instantaneously, as well as continuously overvoltages above the allowable voltage. The purpose of this is to provide a technology that allows power of a certain voltage to be supplied to the main circuit even if it is input.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 과전압 보호 회로는, 온 오프 동작에 의해 전원 입력단에서 입력되는 전원이 제2스위치를 동작시키도록 제어하는 제1스위치; 상기 제1스위치의 온 오프 동작에 따라 전원 입력단에서 입력되는 전원이 공급되거나 해제되어 온 오프함으로써 제3스위치를 동작시키도록 제어하는 상기 제2스위치; 상기 제2스위치의 온 오프 동작에 따라 상기 전원 입력단의 전원이 전원 출력단으로 출력되도록 하거나 차단되도록 하는 상기 제3스위치; 및 상기 전원 출력단에 연결되어 상기 전원 입력단을 통해 입력되는 전원의 전압에 따라 전류의 흐름을 발생시켜 상기 제1스위치를 온 오프 시키는 제너다이오드;를 포함한다.The overvoltage protection circuit according to the present invention for achieving the above object includes: a first switch for controlling power input from a power input terminal to operate a second switch by an on-off operation; The second switch for controlling to operate a third switch by turning on or off power input from a power input terminal according to an on-off operation of the first switch; The third switch configured to allow power from the power input terminal to be output to a power output terminal or cut off according to an on-off operation of the second switch; And a zener diode connected to the power output terminal to generate a current flow according to a voltage of a power input through the power input terminal to turn on and off the first switch.
여기서, 상기 제1스위치는 n형 FET이 사용되고, 상기 제2스위치 및 제3스위치는 p형 FET이 사용되며, 상기 제1스위치의 게이트단은 상기 제너다이오드의 애노드단에 연결되고, 상기 제1스위치의 소스단은 접지단과 연결되며, 상기 제1스위치의 드레인단은 제1저항을 통해 상기 전원 입력단에 연결되고, 상기 제2스위치의 게이트단은 제2저항을 통해 상기 제1스위치의 드레인단에 연결되며, 상기 제2스위치의 소스단은 상기 전원 입력단에 연결되고, 상기 제2스위치의 드레인단은 제3저항을 통해 접지단에 연결되며, 상기 제3스위치의 게이트단은 상기 제2스위치의 드레인단에 연결되고, 상기 제3스위치의 소스단은 상기 전원 입력단에 연결되며, 상기 제3스위치의 드레인단은 상기 전원 출력단이자 상기 제너다이오드의 캐소드단에 연결되고, 상기 제너다이오드의 애노드단은 제4저항을 통해 접지단에 연결될 수 있다.Here, the first switch is an n-type FET is used, the second switch and the third switch is a p-type FET is used, the gate terminal of the first switch is connected to the anode terminal of the Zener diode, the first The source terminal of the switch is connected to the ground terminal, the drain terminal of the first switch is connected to the power input terminal through a first resistor, and the gate terminal of the second switch is connected to the drain terminal of the first switch through a second resistance. A source terminal of the second switch is connected to the power input terminal, a drain terminal of the second switch is connected to a ground terminal through a third resistor, and a gate terminal of the third switch is the second switch Is connected to the drain terminal of the third switch, the source terminal of the third switch is connected to the power input terminal, the drain terminal of the third switch is connected to the power output terminal and the cathode terminal of the Zener diode, and the anode terminal of the Zener diode May be connected to the ground terminal through the fourth resistor.
또한, 상기 전원 입력단에 설치되어 역전압 유입을 방지하는 다이오드;를 더 포함할 수 있다.In addition, a diode installed at the power input terminal to prevent reverse voltage inflow may be further included.
또, 상기 전원 출력단에 설치되어 과도전압 유입을 방지하는 TVS 다이오드;를 더 포함할 수 있다.Further, it may further include a TVS diode installed at the power output terminal to prevent the inflow of the transient voltage.
본 발명에 따른 과전압 보호 회로에 따르면, 제너다이오드와 복수개의 스위치로 구성된 과전압 보호부에 의해 과전압이 꾸준하게 입력되더라도 메인회로를 포함하는 부하 측에는 항상 일정한 수준의 전압(허용 전압 이하의 전압)이 공급되도록 함으로써, 차량에 탑재된 각종 전자기기를 과전압으로부터 보호해 줄 수가 있다.According to the overvoltage protection circuit according to the present invention, even if the overvoltage is continuously input by the overvoltage protection unit composed of a zener diode and a plurality of switches, a constant level of voltage (voltage below the allowable voltage) is always supplied to the load side including the main circuit. By doing so, it is possible to protect various electronic devices mounted on the vehicle from overvoltage.
도1은 종래의 과도전압 보호 회로를 설명하기 위한 도면.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 설명하기 위한 도면.
도3은 도2에 도시된 과전압 보호 회로에서 과전압이 입력되었을 시 출력되는 전압을 설명하기 위한 그래프.
도4는 도2에 도시된 과전압 보호 회로에서 입력 전압에 따른 출력 전압을 설명하기 위한 그래프.1 is a diagram for explaining a conventional transient voltage protection circuit.
2 is a view for explaining an overvoltage protection circuit according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph for explaining a voltage output when an overvoltage is input from the overvoltage protection circuit shown in FIG. 2;
4 is a graph for explaining an output voltage according to an input voltage in the overvoltage protection circuit shown in FIG. 2;
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, some configurations irrelevant to the gist of the invention will be omitted or compressed, but the omitted configuration is not necessarily a configuration unnecessary in the present invention, and will be combined and used by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs. I can.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 설명하기 위한 도면이다. 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로는 다이오드(D1), 과도전압 보호부 및 과전압 보호부(10)를 포함한다.2 is a diagram illustrating an overvoltage protection circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the overvoltage protection circuit according to the embodiment of the present invention includes a diode D1, an overvoltage protection unit, and an
다이오드(D1)는 애노드단이 전원 입력단에 연결 설치됨으로써 역전압을 방지하기 위해 마련된다. 또한 과도전압 보호부는 과전압 보호부(10)의 출력단과 접지단 사이에 설치된다. 이러한 과도전압 보호부는 TVS 다이오드(TVS)(Transient Voltage Suppressors)가 사용될 수 있으며, TVS 다이오드(TVS)에 의해 서지성 전압, 즉 과도전압(Transient Voltage)이 전원 입력단으로부터 입력될 시 일정 전압으로 클램핑하기 위해 마련된다. 물론 이하에서 설명하겠지만, TVS 다이오드(TVS) 전의 과전압 보호부(10)에서 일정 이상의 전압은 차단된 이후 출력되기 때문에 TVS 다이오드(TVS)에 지속적으로 전류가 흘러 소손되는 현상을 막아줄 수 있다.The diode D1 is provided to prevent reverse voltage by connecting the anode terminal to the power input terminal. In addition, the transient voltage protection unit is installed between the output terminal and the ground terminal of the
과전압 보호부(10)는 전원 입력단을 통해 과전압(Over Voltage)이 입력되더라도 일정 전압의 전원을 출력하여 메인회로(40) 측으로 허용치 이상의 높은 전압이 유입되는 것을 방지하기 위해 마련된다. 이러한 과전압 보호부(10)는 복수개의 스위치(Q1,Q2,Q3), 복수개의 저항(R1,R2,R3,R4) 및 제너다이오드(Z1)를 포함한다.The
먼저 제1스위치(Q1)는 과전압 입력 여부에 따라 온/오프되어 제2스위치(Q2)를 동작시키는 것으로 n형 FET이 사용될 수 있으며, 제2스위치(Q2)는 제1스위치(Q1)의 온/오프 여부에 따라 온/오프 되어 제3스위치(Q3)의 동작을 제어하기 위한 것으로 p형 FET이 사용될 수 있다. 또한 제3스위치(Q3)는 제2스위치(Q2)의 온/오프 여부에 따라 온/오프 되어 전원 입력단에서 입력되는 전원이 메인회로(40) 측으로 입력되도록 하거나 차단하기 위해 마련되며 p형 FET이 사용될 수 있다.First, the first switch Q1 is turned on/off depending on whether an overvoltage is input to operate the second switch Q2, and an n-type FET can be used, and the second switch Q2 is the on/off of the first switch Q1. The p-type FET may be used to control the operation of the third switch Q3 by turning on/off depending on whether or not it is turned off. In addition, the third switch (Q3) is provided to turn on/off depending on whether the second switch (Q2) is turned on or off, so that the power input from the power input terminal is input to the main circuit (40) or to cut off the p-type FET. Can be used.
한편 제너다이오드(Z1)는 과전압 검출을 위해 설치된다. 이러한 제1스위치(Q1), 제2스위치(Q2), 제3스위치(Q3), 제너다이오드(Z1) 및 저항들의 연결 구조를 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the Zener diode Z1 is installed to detect overvoltage. A connection structure of the first switch Q1, the second switch Q2, the third switch Q3, the zener diode Z1, and the resistors will be described as follows.
먼저 제1저항(R1)은 다이오드(D1)의 캐소드단과 제1스위치(Q1)의 드레인단 사이에 연결되고, 제1스위치(Q1)의 게이트단은 제너다이오드(Z1)의 애노드단에 연결되며, 제1스위치(Q1)의 소스단은 접지단에 연결된다.First, the first resistor R1 is connected between the cathode end of the diode D1 and the drain end of the first switch Q1, and the gate end of the first switch Q1 is connected to the anode end of the Zener diode Z1. , The source terminal of the first switch Q1 is connected to the ground terminal.
제2저항(R2)은 제1스위치(Q1)의 드레인단과 제2스위치(Q2)의 게이트단 사이에 연결되고, 제2스위치(Q2)의 소스단은 다이오드(D1)의 캐소드단에 연결되며, 제2스위치(Q2)의 드레인단은 제3저항(R3)을 통해 접지단에 연결된다.The second resistor R2 is connected between the drain terminal of the first switch Q1 and the gate terminal of the second switch Q2, and the source terminal of the second switch Q2 is connected to the cathode terminal of the diode D1. , The drain terminal of the second switch Q2 is connected to the ground terminal through a third resistor R3.
제3스위치(Q3)의 소스단은 다이오드(D1)의 캐소드단이자 제2스위치(Q2)의 소스단에 연결되고, 제3스위치(Q3)의 게이트단은 제2스위치(Q2)의 드레인단과 제3저항(R3) 사이에 연결되며, 제3스위치(Q3)의 드레인단은 제너다이오드(Z1)의 캐소드단과 연결된다. 또한 제3스위치(Q3)의 드레인단은 과전압 보호부(10)의 전원 출력단이며 제3스위치(Q3)의 드레인단을 통해 출력되는 전원은 전기적인 노이즈 제거를 위한 EMI 필터부(20), 전압 변환을 위한 DC-DC 컨버터(30)를 거친 후 메인회로(40)에 공급될 수 있다.The source terminal of the third switch Q3 is connected to the cathode terminal of the diode D1 and the source terminal of the second switch Q2, and the gate terminal of the third switch Q3 is connected to the drain terminal of the second switch Q2. It is connected between the third resistor R3, and the drain terminal of the third switch Q3 is connected to the cathode terminal of the Zener diode Z1. In addition, the drain terminal of the third switch Q3 is the power output terminal of the
제너다이오드(Z1)의 캐소드단은 제3스위치(Q3)의 드레인단과 연결되고, 제너다이오드(Z1)의 애노드단은 제4저항(R4)을 통해 접지단에 연결된다. 물론 앞서 설명한 바와 같이 제1스위치(Q1)의 게이트단은 제너다이오드(Z1)의 애노드단과 제4저항(R4) 사이에 연결된다.The cathode terminal of the Zener diode Z1 is connected to the drain terminal of the third switch Q3, and the anode terminal of the Zener diode Z1 is connected to the ground terminal through the fourth resistor R4. Of course, as described above, the gate terminal of the first switch Q1 is connected between the anode terminal of the zener diode Z1 and the fourth resistor R4.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위해 도2에 도시된 과전압 보호 회로는 정상 작동시 5V의 전원이 입력되고, 메인회로(40)(또는 DC-DC 컨버터(30))의 최대 허용 전압은 6V라고 가정한다. 이를 위해 제1저항(R1) 내지 제4저항(R4)은 각각 100㏀, 1㏀, 5㏀, 10㏀이 사용되고, 제너다이오드(Z1)는 제너 전압(항복 전압)이 5.1V인 것이 사용된다고 가정한다.The operation process of the overvoltage protection circuit according to the embodiment of the present invention described above will be described as follows. For convenience of explanation, it is assumed that the overvoltage protection circuit shown in FIG. 2 is supplied with a power of 5V during normal operation, and the maximum allowable voltage of the main circuit 40 (or DC-DC converter 30) is 6V. For this, it is said that the first resistor (R1) to the fourth resistor (R4) are each 100 ㏀, 1 ㏀, 5 ㏀, 10 ㏀, and the zener diode (Z1) has a zener voltage (breakdown voltage) of 5.1 V. I assume.
먼저 입력 전원이 정상일 때(Vin = 5V) 회로의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 최초 전원 입력이 없거나 입력 전원이 정상일 경우 제너다이오드(Z1) 양단에 걸리는 전압은 제너 전압 이하인 경우이다. 따라서 제너다이오드(Z1)와 제4저항(R4)을 통해서는 전류의 흐름이 없기 때문에 제1스위치(Q1)의 게이트단의 입력은 low가 되어 n형 FET인 제1스위치(Q1)는 off 상태가 된다.First, when the input power is normal (Vin = 5V), the operation process of the circuit will be described as follows. When there is no initial power input or when the input power is normal, the voltage across the Zener diode Z1 is less than the Zener voltage. Therefore, since there is no current flowing through the Zener diode (Z1) and the fourth resistor (R4), the input of the gate terminal of the first switch (Q1) is low, and the first switch (Q1), an n-type FET, is off. Becomes.
제1스위치(Q1)가 off 될 경우 제2스위치(Q2)의 게이트단은 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)을 통해 다이오드(D1)의 캐소드단과 연결된다. 따라서 제2스위치(Q2)의 게이트단에는 High 신호가 입력되어 p형 FET인 제2스위치(Q2)는 off가 된다.When the first switch Q1 is turned off, the gate terminal of the second switch Q2 is connected to the cathode terminal of the diode D1 through the first resistor R1 and the second resistor R2. Accordingly, a high signal is input to the gate terminal of the second switch Q2, and the second switch Q2, which is a p-type FET, is turned off.
제2스위치(Q2)가 off 될 경우 제3스위치(Q3)의 게이트단은 제3저항(R3)을 통해 접지단과 연결된다. 따라서 제3스위치(Q3)의 게이트단에는 low 신호가 입력되어 p형 FET인 제3스위치(Q3)는 ON이 된다. 즉 정상 전압이 입력될 경우(Vin = 5V) 제3스위치(Q3)가 온 상태를 유지함으로써, 출력 전압(Vout)은 입력 전압 그대로 유지되어 정상 전압(5V)이 EMI 필터부(20)를 거쳐 DC-DC 컨버터(30)에서 전압 변환된 후 메인회로(40)에 공급된다.When the second switch Q2 is turned off, the gate terminal of the third switch Q3 is connected to the ground terminal through a third resistor R3. Accordingly, a low signal is input to the gate terminal of the third switch Q3, and the third switch Q3, which is a p-type FET, is turned on. That is, when a normal voltage is input (Vin = 5V), the third switch Q3 is kept on, so that the output voltage Vout is maintained as the input voltage, so that the normal voltage 5V passes through the
한편 입력 전원으로 지속적인 과전압(Vin = 7V)이 입력될 경우의 회로 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 과전압 입력시 제너다이오드(Z1)의 양단에 걸리는 전압은 제너 전압 이상이기 때문에 제너다이오드(Z1)를 통해 전류 흐름이 발생한다. 따라서 제너다이오드(Z1)의 애노드단에 연결된 제1스위치(Q1)의 게이트단에는 High 신호가 입력되고, 이에 따라 제1스위치(Q1)는 ON 상태가 된다.Meanwhile, a circuit operation process when a continuous overvoltage (Vin = 7V) is inputted to the input power is described as follows. When an overvoltage is input, since the voltage across the Zener diode Z1 is greater than or equal to the Zener voltage, current flows through the Zener diode Z1. Accordingly, a high signal is input to the gate terminal of the first switch Q1 connected to the anode terminal of the zener diode Z1, and accordingly, the first switch Q1 is turned on.
제1스위치(Q1)가 ON 상태로 전환되면, 입력 전원은 제1저항(R1)을 통해 접지단으로 흐르기 때문에, 제2스위치(Q2)의 게이트단에는 low 신호가 입력된다. 따라서 제2스위치(Q2)는 ON 상태로 전환된다.When the first switch Q1 is switched to the ON state, since the input power flows to the ground terminal through the first resistor R1, a low signal is input to the gate terminal of the second switch Q2. Accordingly, the second switch Q2 is switched to the ON state.
제2스위치(Q2)가 ON 상태가 되면, 제3스위치(Q3)의 게이트단은 ON으로 스위칭된 제2스위치(Q2)를 통해 다이오드(D1)의 캐소드단과 연결된다. 따라서 제3스위치(Q3)의 게이트단에는 High 신호가 입력되며, 이에 따라 제3스위치(Q3)는 off 상태가 된다. 제3스위치(Q3)가 off 되면 과전압 보호부(10)로 입력된 입력 전원(Vin = 7V)이 메인회로(40) 측으로 출력되지 않는다. 따라서 메인회로(40)에 과전압이 입력되어 회로가 손상되는 현상을 방지할 수가 있다.When the second switch Q2 is turned on, the gate terminal of the third switch Q3 is connected to the cathode terminal of the diode D1 through the second switch Q2 switched ON. Accordingly, a high signal is input to the gate terminal of the third switch Q3, and accordingly, the third switch Q3 is turned off. When the third switch Q3 is turned off, the input power (Vin = 7V) input to the
여기서 제3스위치(Q3)가 off로 전환되면, 제너다이오드(Z1)의 캐소드단에 걸리는 전압도 사라지게 된다. 따라서 제너다이오드(Z1)의 양단으로 전류 흐름이 발생하지 않게 되며, 이에 따라 제1스위치(Q1)의 게이트단에는 low가 입력되어 제1스위치(Q1)가 off 되고, 제2스위치(Q2)의 게이트단에는 High가 입력되어 제2스위치(Q2)가 off 되며, 제3스위치(Q3)의 게이트단에는 low가 입력되어 제3스위치(Q3)는 다시 ON 상태가 된다.Here, when the third switch Q3 is turned off, the voltage applied to the cathode terminal of the zener diode Z1 also disappears. Therefore, current flow does not occur to both ends of the Zener diode Z1, and accordingly, low is input to the gate terminal of the first switch Q1, so that the first switch Q1 is turned off, and the second switch Q2 is High is input to the gate terminal to turn off the second switch Q2, and low is input to the gate terminal of the third switch Q3 to turn on the third switch Q3 again.
과전압이 입력되는 상태에서 제3스위치(Q3)가 다시 ON으로 전환되면, 제3스위치(Q3)의 드레인단으로 7V의 과전압이 출력되지만, 제너다이오드(Z1)에 제너 전압(항복 전압)이 걸림으로써, 메인회로(40)를 포함하는 부하에는 항상 일정한 전압이 공급된다.When the third switch (Q3) is turned ON again while the overvoltage is input, a 7V overvoltage is output to the drain terminal of the third switch (Q3), but the zener voltage (breakdown voltage) is stuck in the zener diode (Z1). Thus, a constant voltage is always supplied to the load including the
도3은 도2에 도시된 과전압 보호 회로에서 입력 전압(Vin)으로 과전압(예컨대 Vin>5.6V 이상)이 입력되었을 경우, 시간에 따른 출력 전압의 변화를 설명하기 위한 그래프이다. 여기서 입력 전압(Vin)은 과전압 보호부(10)에 입력되는 전압이고, 출력 전압(Vout)은 과전압 보호부(10)를 거쳐 EMI 필터부(20), DC-DC 컨버터(30) 및 메인회로(40)를 포함하는 부하로 공급되는 전압이다.FIG. 3 is a graph for explaining a change in an output voltage over time when an overvoltage (eg, Vin> 5.6V or more) is input as an input voltage Vin in the overvoltage protection circuit shown in FIG. 2. Here, the input voltage Vin is the voltage input to the
도3에 도시된 바와 같이 입력 전압이 과전압(예컨대 Vin>5.6V일 경우이며, 이는 제너다이오드(Z1)의 제너 전압 이상임)일 경우에는 제3스위치(Q3)가 온/오프를 반복하게 되고, 출력 전압(Vout)은 제너 전압 인근의 전압으로 항상 일정하게 공급된다. 즉 제3스위치(Q3)가 온인 상태에서 제너다이오드(Z1)의 항복전압 이상의 과전압이 입력 전압(Vin)으로 유입되면, 출력 전압(Vout)은 일시적으로 높은 전압으로 출력되지만, 곧바로 제3스위치(Q3)가 오프되면서 출력 전압(Vout)은 떨어지게 되고, 다시 제3스위치(Q3)가 온되면 증가하는 현상을 반복한다. 따라서 입력 전압(Vin)이 과전압으로 높게 입력되더라도, 출력 전압(Vout)은 도3의 확대도를 통해 확인할 수 있듯이 제너다이오드(Z1)의 항복전압 부근에서 오르고 내리고를 반복하면서 일정 전압으로 수렴하는 형태를 보이게 된다.As shown in Fig. 3, when the input voltage is overvoltage (for example, when Vin>5.6V, which is more than the Zener voltage of the zener diode Z1), the third switch Q3 repeats on/off, The output voltage Vout is always constantly supplied as a voltage near the Zener voltage. That is, when the overvoltage equal to or greater than the breakdown voltage of the zener diode Z1 flows into the input voltage Vin while the third switch Q3 is turned on, the output voltage Vout is temporarily output as a high voltage, but immediately the third switch ( As Q3) is turned off, the output voltage Vout falls, and when the third switch Q3 is turned on again, the phenomenon of increasing is repeated. Therefore, even if the input voltage Vin is input high due to overvoltage, the output voltage Vout repeats rising and falling near the breakdown voltage of the Zener diode Z1, and converges to a constant voltage, as can be seen through the enlarged view of FIG. Becomes visible.
여기서 제너다이오드(Z1)의 항복전압은 5.1V인 것을 사용하였지만, 제너다이오드(Z1)의 I-V 곡선의 특성상 과전압 보호부(10)의 출력 전압(Vin)은 대략 5.6V 부근으로 수렴하게 되며, 수렴되는 5.6V의 출력 전압(Vin)은 메인회로(40)나 DC-DC 컨버터(30)의 허용 전압 이내이다.Here, the breakdown voltage of the zener diode (Z1) is 5.1V, but due to the characteristic of the IV curve of the zener diode (Z1), the output voltage (Vin) of the
이상의 설명을 종합하여 입력 전압(Vin) 대비 출력 전압(Vout)의 형태를 도4를 통해 설명하면, 입력 전압(Vin)이 일정 전압 이하일 경우에는 제3스위치(Q3)가 항상 ON 상태이기 때문에, 입력 전압(Vin)이 거의 그대로 출력 전압(Vout)으로 공급되고, 입력 전압(Vin)이 일정 전압 이상이 되어 과전압이 유입되는 경우에는 제너다이오드의 항복 전압 부근의 전압으로 수렴된 전압이 출력 전압(Vout)으로 출력되는 것을 알 수 있다.By combining the above description, the shape of the output voltage Vout versus the input voltage Vin will be described with reference to FIG. 4. When the input voltage Vin is less than a certain voltage, the third switch Q3 is always ON. When the input voltage Vin is supplied as the output voltage Vout almost as it is, and an overvoltage is introduced due to the input voltage Vin being over a certain voltage, the voltage converged to the voltage near the breakdown voltage of the Zener diode is the output voltage ( Vout).
한편 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 회로는 과전류에 의한 회로 손상을 방지하기 위해 퓨즈를 더 포함할 수도 있다.Meanwhile, although not shown in the drawings, the overvoltage protection circuit according to an embodiment of the present invention may further include a fuse to prevent damage to the circuit due to overcurrent.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 과전압 보호 회로에 따르면, 제너다이오드(Z1)와 복수개의 스위치(Q1,Q2,Q3)로 구성된 과전압 보호부(10)에 의해 과전압이 꾸준하게 입력되더라도 메인회로(40)를 포함하는 부하 측에는 항상 일정한 수준의 전압(허용 전압 이하의 전압)이 공급되도록 함으로써, 차량에 탑재된 각종 전자기기를 과전압으로부터 보호해 줄 수가 있다.As described in detail above, according to the overvoltage protection circuit according to the present invention, even if the overvoltage is steadily inputted by the
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art with ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions will be seen as falling within the scope of the claims of the present invention.
D1 : 다이오드
TVS : TVS 다이오드
10 : 과전압 보호부
R1, R2, R3, R4 : 저항
Z1 : 제너다이오드
Q1, Q2, Q3 : 스위치
20 : EMI 필터부
30 : DC-DC 컨버터
40 : 메인회로D1: diode
TVS: TVS diode
10: overvoltage protection unit
R1, R2, R3, R4: resistance
Z1: Zener diode
Q1, Q2, Q3: switch
20: EMI filter unit
30: DC-DC converter
40: main circuit
Claims (4)
상기 제1스위치의 온 오프 동작에 따라 전원 입력단에서 입력되는 전원이 공급되거나 해제되어 온 오프함으로써 제3스위치를 동작시키도록 제어하는 상기 제2스위치;
상기 제2스위치의 온 오프 동작에 따라 상기 전원 입력단의 전원이 전원 출력단으로 출력되도록 하거나 차단되도록 하는 상기 제3스위치; 및
상기 전원 출력단에 연결되어 상기 전원 입력단을 통해 입력되는 전원의 전압에 따라 전류의 흐름을 발생시켜 상기 제1스위치를 온 오프 시키는 제너다이오드;를 포함하되,
상기 제1스위치는 n형 FET이 사용되고, 상기 제2스위치 및 제3스위치는 p형 FET이 사용되며,
상기 제1스위치의 게이트단은 상기 제너다이오드의 애노드단에 연결되고, 상기 제1스위치의 소스단은 접지단과 연결되며, 상기 제1스위치의 드레인단은 제1저항을 통해 상기 전원 입력단에 연결되고,
상기 제2스위치의 게이트단은 제2저항을 통해 상기 제1스위치의 드레인단에 연결되며, 상기 제2스위치의 소스단은 상기 전원 입력단에 연결되고, 상기 제2스위치의 드레인단은 제3저항을 통해 접지단에 연결되며,
상기 제3스위치의 게이트단은 상기 제2스위치의 드레인단에 연결되고, 상기 제3스위치의 소스단은 상기 전원 입력단에 연결되며, 상기 제3스위치의 드레인단은 상기 전원 출력단이자 상기 제너다이오드의 캐소드단에 연결되고,
상기 제너다이오드의 애노드단은 제4저항을 통해 접지단에 연결됨으로써,
상기 전원 입력단을 통해 상기 제너다이오드의 제너 전압 이하인 정상 전원이 입력될 경우, 상기 제너다이오드와 상기 제4저항을 통한 전류의 흐름이 없기 때문에 상기 제1스위치의 게이트단 입력이 low 신호가 되어 상기 제1스위치는 off 상태가 되고, 상기 제1스위치의 off에 따라 상기 제2스위치의 게이트단에는 High 신호가 입력되어 상기 제2스위치는 off가 되며, 상기 제2스위치의 off에 따라 상기 제3스위치의 게이트단에는 low 신호가 입력되어 상기 제3스위치가 ON 됨으로써, 상기 전원 입력단에서 입력되는 정상 전원이 상기 전원 출력단으로 출력되고,
상기 전원 입력단을 통해 상기 제너다이오드의 제너 전압 이상의 과전압이 입력되면, 상기 제너다이오드를 통해 전류의 흐름이 발생하여 상기 제1스위치의 게이트단에 High 신호가 입력됨으로써 상기 제1스위치가 ON 되고, 상기 제1스위치의 ON에 따라 상기 제2스위치의 게이트단에는 low 신호가 입력되어 상기 제2스위치는 ON 상태로 전환되며, 상기 제2스위치가 ON으로 전환됨에 따라 상기 제3스위치의 게이트단에는 High 신호가 입력되어 상기 제3스위치가 off 상태가 됨으로써, 상기 전원 입력단에서 입력되는 과전압이 상기 전원 출력단으로 출력되는 것이 차단되되,
상기 전원 입력단에 과전압이 입력되어 상기 제3스위치가 off로 전환되면 상기 제너다이오드의 캐소드단에 걸리는 전압이 사라지면서 상기 제3스위치가 다시 ON 상태로 전환되는 동작이 반복됨으로써, 상기 전원 출력단에는 상기 제너다이오드의 제너 전압 인근의 전압이 일정하게 공급되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 회로.
A first switch for controlling the power input from the power input terminal to operate the second switch by an on-off operation;
The second switch controlling to operate a third switch by turning on or off power input from a power input terminal according to an on-off operation of the first switch;
The third switch configured to allow power from the power input terminal to be output to a power output terminal or cut off according to an on-off operation of the second switch; And
A Zener diode connected to the power output terminal to generate a current flow according to a voltage of a power input through the power input terminal to turn on and off the first switch;
The first switch uses an n-type FET, the second switch and the third switch uses a p-type FET,
A gate terminal of the first switch is connected to an anode terminal of the Zener diode, a source terminal of the first switch is connected to a ground terminal, and a drain terminal of the first switch is connected to the power input terminal through a first resistor. ,
The gate terminal of the second switch is connected to the drain terminal of the first switch through a second resistor, the source terminal of the second switch is connected to the power input terminal, and the drain terminal of the second switch is a third resistor. Is connected to the ground terminal through
The gate terminal of the third switch is connected to the drain terminal of the second switch, the source terminal of the third switch is connected to the power input terminal, and the drain terminal of the third switch is the power output terminal and the Zener diode. Connected to the cathode end,
The anode terminal of the Zener diode is connected to the ground terminal through a fourth resistor,
When a normal power that is less than the Zener voltage of the Zener diode is input through the power input terminal, since there is no current flowing through the Zener diode and the fourth resistor, the input of the gate terminal of the first switch becomes a low signal. The first switch is turned off, and a high signal is input to the gate end of the second switch when the first switch is turned off, and the second switch is turned off, and the third switch is turned off when the second switch is turned off. A low signal is input to the gate terminal of and the third switch is turned on, so that normal power input from the power input terminal is output to the power output terminal,
When an overvoltage equal to or greater than the Zener voltage of the Zener diode is input through the power input terminal, a current flow occurs through the Zener diode and a High signal is input to the gate terminal of the first switch, thereby turning the first switch ON, and the When the first switch is turned on, a low signal is input to the gate end of the second switch, so that the second switch is turned on, and as the second switch is turned on, the gate end of the third switch is high. When a signal is input and the third switch is turned off, the overvoltage input from the power input terminal is blocked from being output to the power output terminal,
When an overvoltage is input to the power input terminal and the third switch is turned off, the voltage applied to the cathode terminal of the Zener diode disappears and the operation of turning the third switch back to the ON state is repeated, so that the power output terminal has the An overvoltage protection circuit, characterized in that a voltage near the Zener voltage of the Zener diode is constantly supplied.
상기 전원 입력단에 설치되어 역전압 유입을 방지하는 다이오드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 회로.
The method of claim 1,
And a diode installed at the power input terminal to prevent the reverse voltage from flowing into the overvoltage protection circuit.
상기 전원 출력단에 설치되어 과도전압 유입을 방지하는 TVS 다이오드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 회로.The method of claim 1,
And a TVS diode installed at the power output terminal to prevent inflow of an overvoltage.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102419950B1 (en) * | 2021-08-27 | 2022-07-13 | 주식회사 루프 | Apparatus for limiting vehicle output |
| WO2022164163A1 (en) * | 2021-01-28 | 2022-08-04 | 엘지이노텍 주식회사 | Overvoltage protection circuit |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102291916B1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-09-07 | 온키코리아 주식회사 | A remote control disable device for vehicle through overvoltage/overcurrent control |
| KR102689334B1 (en) * | 2023-11-17 | 2024-07-29 | 낙우산업(주) | Surge blocking device for protection of low-power electronic equipment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101702034B1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-02-02 | 심준보 | Circuit for removing counter electromotive force of electric circuit |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3003825B2 (en) * | 1993-02-16 | 2000-01-31 | ローム株式会社 | Surge voltage protection circuit |
| JP3899984B2 (en) * | 2002-04-09 | 2007-03-28 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | Overvoltage protection circuit |
| KR100618774B1 (en) * | 2005-01-28 | 2006-08-31 | 주식회사 팬택앤큐리텔 | Overvoltage protection device of mobile communication terminal |
| KR20160038648A (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 서울바이오시스 주식회사 | Overvoltage protection device |
-
2018
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101702034B1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-02-02 | 심준보 | Circuit for removing counter electromotive force of electric circuit |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022164163A1 (en) * | 2021-01-28 | 2022-08-04 | 엘지이노텍 주식회사 | Overvoltage protection circuit |
| EP4287428A4 (en) * | 2021-01-28 | 2025-02-05 | Lg Innotek Co Ltd | OVERVOLTAGE PROTECTION CIRCUIT |
| KR102419950B1 (en) * | 2021-08-27 | 2022-07-13 | 주식회사 루프 | Apparatus for limiting vehicle output |
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