KR101821327B1 - 암전류 저감이 가능한 입력 회로 - Google Patents

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전승민
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Abstract

본 발명은 암전류 저감이 가능한 입력 회로에 관한 것으로, 입력단에 일단이 연결된 풀업(pull-up) 저항, 풀업 저항의 다른 단과 배터리 사이의 연결을 단속하는 스위치부 및 풀업 저항의 다른 단과 스위치부 사이에 연결되고, 일반모드와 저전력모드에서 서로 다른 전류 경로가 형성되도록 하는 암전류 저감부를 포함하고, 암전류 저감부는 저전력모드에서의 전류 경로가 일반모드에서의 전류 경로 보다 높은 저항을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

암전류 저감이 가능한 입력 회로{INPUT CIRCUIT CAPABLE OF REDUCING DARK CURRENT}
본 발명은 배터리를 이용하는 시스템에 사용되는 입력 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부로부터 신호나 정보를 입력받기 위한 입력 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 차량과 같이 배터리를 이용하는 시스템의 경우, 동작이 정지되어 슬립모드나 저전력모드로 변환되면 배터리로부터 각종 장치(시동장치, 라디오 등)에 공급되는 전류의 흐름을 차단하지만, 즉각적인 시동을 위한 전류나 일부 컨트롤러 등에는 배터리 전류를 지속적으로 공급한다.
따라서 차량을 생산한 후에 고객에게 인도되기 전까지 소요되는 긴 시간 동안 또는 수출을 위해 긴 시간 동안 운송되는 경우나 차량을 장시간 사용하지 않는 경우에는 암전류로 인해 배터리의 전류가 완전히 소모되거나 배터리가 약해지는 발생할 수 있다.
이에 따라 암전류를 저감하기 위한 다양한 방법, 장치, 회로 구성 등에 대한 연구 및 개발이 지속되고 있다.
한편 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2013-0113746호(2013.10.16.)에 개시되어 있다.
본 발명은 저전력모드에서 암전류를 저감할 수 있는 입력 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 입력 회로는 입력단에 일단이 연결된 풀업(pull-up) 저항; 상기 풀업 저항의 다른 단과 배터리 사이의 연결을 단속하는 스위치부; 및 상기 풀업 저항의 상기 다른 단과 상기 스위치부 사이에 연결되고, 일반모드와 저전력모드에서 서로 다른 전류 경로가 형성되도록 하는 암전류 저감부를 포함하고, 상기 암전류 저감부는 상기 저전력모드에서의 전류 경로가 상기 일반모드에서의 전류 경로 보다 높은 저항을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 입력 회로는 상기 입력단과 출력단 사이에 연결된 보호용 저항; 및 상기 출력단에 연결된 전압 분배 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 출력단에 연결된 제어 유닛은 상기 입력단과 그라운드 사이에 연결된 외부 스위치 유닛의 개폐상태를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 제어 유닛이 상기 스위치부 및 상기 암전류 저감부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 스위치부에 의해, 상기 일반모드에서는 상기 풀업 저항의 상기 다른 단과 상기 배터리 사이가 지속적으로 연결되고, 상기 저전력모드에서는 상기 풀업 저항의 상기 다른 단과 상기 배터리 사이가 간헐적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 암전류 저감부는, 상기 일반모드에서는 클로즈(close)되고 상기 저전력모드에서는 오픈(open)되는 스위치 및 상기 스위치와 병렬로 연결된 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 입력 회로는 입력단에 일단이 연결된 풀다운(pull-down) 저항; 상기 풀다운 저항의 다른 단과 그라운드 사이의 연결을 단속하는 스위치부; 및 상기 풀다운 저항의 상기 다른 단과 상기 스위치부 사이에 연결되고, 일반모드와 저전력모드에서 서로 다른 전류 경로가 형성되도록 하는 암전류 저감부를 포함하고, 상기 암전류 저감부는 상기 저전력모드에서의 전류 경로가 상기 일반모드에서의 전류 경로 보다 높은 저항을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 입력 회로는 상기 입력단과 출력단 사이에 연결된 보호용 저항; 및 상기 출력단에 연결된 전압 분배 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 출력단에 연결된 제어 유닛은 상기 입력단과 배터리 사이에 연결된 외부 스위치 유닛의 개폐상태를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 스위치부에 의해, 상기 일반모드에서는 상기 풀다운 저항의 상기 다른 단과 상기 그라운드 사이가 지속적으로 연결되고, 상기 저전력모드에서는 상기 풀다운 저항의 상기 다른 단과 상기 그라운드 사이가 간헐적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 암전류 저감부는, 상기 일반모드에서는 클로즈(close)되고 상기 저전력모드에서는 오픈(open)되는 스위치 및 상기 스위치와 병렬로 연결된 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로는 저전력모드에서의 전류 경로가 일반모드에서의 전류 경로 보다 높은 저항을 갖도록 함으로써, 저전력모드에서 암전류를 저감할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로에서의 내부 스위치의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로의 효과를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로의 효과를 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에서 각 구성요소들이 연결된다함은 해당 구성요소들이 직접적으로 연결되는 것뿐만 아니라, 다른 구성요소(들)를 거쳐 연결되는 것 또한 포함하는 것으로 해석해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로에서의 내부 스위치의 동작을 설명하기 위한 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로의 효과를 설명하기 위한 예시도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로를 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 입력 회로는 배터리를 이용하는 시스템에 사용되는 것으로, 외부 스위치 유닛(20)의 개폐상태를 제어 유닛(100)이 검출할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이러한 입력 회로는, 예를 들어 차량에 탑재된 각종 ECU(10)의 내부에 구비되어, ECU(10) 내부의 제어 유닛(100)이 외부 스위치 유닛(20)의 개폐상태를 검출하도록 할 수 있다.
즉, 도 1에서 볼 수 있듯이, 입력 회로의 입력단(130, 140, 190이 연결되는 노드)은 외부 스위치 유닛(20)에 연결되고, 입력 회로의 출력단(140, 150이 연결되는 노드)은 제어 유닛(100)에 연결된다.
한편 도 1 내지 도 3은 입력 회로가 풀업(pull-up) 회로의 형태로 구성되는 경우의 예시이므로, 이러한 경우 외부 스위치 유닛(20)은 입력단과 그라운드 사이에 연결되는 것이 바람직하다.
이러한 외부 스위치 유닛(20)은, 예를 들어 차량의 스마트키 제어 모듈에 의해 개폐되는 스위치, 운전자의 시동 신호에 따라 개폐되는 스위치 등 차량의 시동이 오프(off)된 이후에도 응답이 필요한 장치에 관련된 스위치일 수 있다.
따라서 입력 회로가 구비된 ECU(10)는 저전력모드에서도 간헐적(주기적)으로 웨이크업(wake-up)하여 동작할 수 있다.
여기서 저전력모드는, 예를 들어 운전자가 차량에서 벗어난 경우에 동작하는 모드, 차량의 시동이 오프(off)된 이후에 동작하는 모드 등을 의미하며, 본원발명에서 일반모드(액티브모드)는 저전력모드가 아닌 상태를 의미한다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에 따른 입력 회로는 입력단에 일단이 연결된 풀업(pull-up) 저항(130), 풀업 저항의 다른 단과 배터리 사이의 연결을 단속하는 스위치부(T1), 풀업 저항(130)의 다른 단과 스위치부(T1) 사이에 연결되는 암전류 저감부(160, T2), 입력단과 출력단 사이에 연결된 보호용 저항(140) 및 출력단에 연결된 전압 분배 저항(150)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 스위치부(T1) 및 암전류 저감부(160, T2)의 동작은 제어 유닛(100)에 의해 제어될 수 있으며, 도 2를 참고하여 이를 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
스위치부(T1)는 Pin A(110)를 통해 입력되는 신호에 따라 개폐될 수 있으며, 제어 유닛(100)은, 일반모드에서는 지속적으로 ON(HIGH) 신호를 출력하여 스위치부(T1)가 클로즈(close) 상태에 있도록 하고, 저전력모드에서는 기본적으로 OFF(LOW) 신호를 출력하여(또는 신호를 출력하지 않음으로써) 스위치부(T1)가 오픈(open) 상태에 있도록 하되, 간헐적 또는 주기적으로 ON(HIGH) 신호를 출력(예: t1의 주기마다 t2의 시간동안 ON 신호를 출력)하여 스위치부(T1)가 간헐적 또는 주기적 클로즈(close) 상태가 되도록 할 수 있다.
다시 말해, 제어 유닛(100)은, 일반모드에서는 지속적으로 외부 스위치 유닛(20)의 상태를 검출할 수 있으나, 저전력모드에서는 간헐적으로만 외부 스위치 유닛(20)의 상태를 검출할 수 있다.
암전류 저감부(160, T2)는 스위치(T2) 및 이에 병렬로 연결된 암전류 저감 저항(160)으로 구성될 수 있다.
이러한 암전류 저감부(160, T2)의 동작은 Pin B(120)를 통해 입력되는 신호에 따라 제어되며, 제어 유닛(100)은, 일반모드에서는 지속적으로 ON(HIGH) 신호를 출력하고, 저전력모드에서는 지속적으로 OFF(LOW) 신호를 출력하거나 신호를 출력하지 않는 방식으로 동작한다.
이에 따라 스위치(T2)는, 일반모드에서는 클로즈(close) 상태가 되며, 저전력모드에서는 오픈(open) 상태가 된다. 즉, 암전류 저감부(160, T2)는 일반모드와 저전력모드에서 서로 다른 전류 경로가 형성되도록 하며, 이때 저전력모드에서의 전류 경로(Il)가 일반모드에서의 전류 경로(Ia) 보다 높은 저항을 갖게 된다.
한편 제어 유닛(100)은 외부 스위치 유닛(20)의 개폐에 따른 입력 회로의 입력단의 전압 변화를 이용하여 외부 스위치 유닛(20)의 개폐상태를 검출할 수 있다.
즉, 외부 스위치 유닛(20)이 오픈 상태일 때, 입력단의 전압은 풀업에 의한 전압이 되며, 이는 보호용 저항(140)과 전압 분배 저항(150)의 분압에 따라 출력단에 반영된다. 또한 외부 스위치 유닛(20)이 오픈 상태일 때, 입력단의 전압은 그라운드 상태가 되고, 이는 출력단에 반영된다.
따라서 제어 유닛(100)은 입력 회로의 입력단의 전압 변화가 반영되는 출력단의 전압 변화를 이용하여 외부 스위치 유닛(20)의 개폐상태를 검출할 수 있다.
상술한 구성으로 이루어지는 입력 회로의 암전류 저감 효과를 도 1 및 도 3의 비교를 통해 설명하면 다음과 같다.
상술한 것과 같이, 일반모드에서는 Ia 패스를 통해 전류가 흐르므로, 도 1에 도시된 입력 회로와 도 3에 도시된 입력 회로에 의한 결과(통전전류의 크기, 제어 유닛(100)에 입력되는 값 등)는 거의 동일하게 발생된다.
다만 저전력모드에서, 도 3과 비교하여 도 1에 따를 때에는 Il 패스를 통해 전류가 흐르므로, 전체 저항값이 증가하여 암전류를 줄일 수 있다.
이와 유사한 효과를 얻는 방법으로 풀업 저항(130)의 저항값을 증가시키는 것을 고려해볼 수 있으나, 풀업 저항(130)의 경우 산화피막 방지를 위한 통전 전류 확보에 따라 저항값을 증가시키는 것에 제한이 있으며, 통상적으로 1mA 이상의 통전 전류가 요구된다.
또한 전류의 크기를 줄이는 것이 아니라, t1 및 t2 값을 조정하여 전체적인 전력소모를 감소시키는 방안도 고려 가능하나, 스위치 인식 민감도나 제어 유닛(100)에서 신호를 인식하기 위한 최소 시간 등의 제약으로 인해 t1 및 t2 값 변경에 제한이 존재한다.
따라서 본 실시예에 따른 입력 회로는, 일반모드에서는 Ia 패스를 통해 전류가 흐르게 하여 요구되는 통전 전류를 확보할 수 있도록 하고, 저전력모드에서는 Il 패스를 통해 전류가 흐르게 하여 암전류를 저감할 수 있도록 한다.
한편 입력 회로는 스위치부(T1)와 배터리 사이에 연결된 배터리 프로텍터(180) 및 입력단에 연결된 ESD 프로텍터(190)를 더 포함할 수 있다. 여기서 배터리 프로텍터(180)나 ESD 프로텍터(190)는 다이오드 등으로 구성될 수 있으며, 이러한 배터리 프로텍터(180)나 ESD 프로텍터(190)의 구성은 본 발명의 기술분야에서 널리 알려진 내용에 해당하므로 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로를 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로의 효과를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 및 도 5는 입력 회로가 풀다운(pull-down) 회로의 형태로 구성되는 경우의 예시이므로, 이러한 경우 외부 스위치 유닛(20)은 입력단과 배터리 사이에 연결되는 것이 바람직하다.
도 4에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에 따른 입력 회로는 입력단에 일단이 연결된 풀다운(pull-down) 저항(130), 풀다운 저항의 다른 단과 그라운드 사이의 연결을 단속하는 스위치부(T1), 풀다운 저항(130)의 다른 단과 스위치부(T1) 사이에 연결되는 암전류 저감부(160, T2), 입력단과 출력단 사이에 연결된 보호용 저항(140) 및 출력단에 연결된 전압 분배 저항(150)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 스위치부(T1) 및 암전류 저감부(160, T2)의 동작은 제어 유닛(100)에 의해 제어될 수 있으며, 각각 도 2에 도시된 Pin A(110) 및 Pin B(120)를 통해 입력되는 신호에 따라 개폐될 수 있다. 즉, 본 실시예에서 스위치부(T1) 및 암전류 저감부(160, T2)의 동작은 상술한 도 1 내지 도 3의 설명에 따른 스위치부(T1) 및 암전류 저감부(160, T2)의 동작과 동일할 수 있다.
따라서 일반모드에서는 Ia 패스를 통해 전류가 흐르므로, 도 4에 도시된 입력 회로와 도 5에 도시된 입력 회로에 의한 결과(통전전류의 크기, 제어 유닛(100)에 입력되는 값 등)는 거의 동일하게 발생된다.
다만 저전력모드에서, 도 5와 비교하여 도 4를 따를 때에는 Il 패스를 통해 전류가 흐르므로, 풀다운 경로 상의 저항값이 증가하여 암전류를 줄일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 암전류 저감이 가능한 입력 회로는 전력모드에서의 전류 경로가 일반모드에서의 전류 경로 보다 높은 저항을 갖도록 함으로써, 저전력모드에서 암전류를 저감할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: ECU
20: 외부 스위치 유닛
100: 제어 유닛
110: Pin A
120: Pin B
130: 풀업/풀다운 저항
140: 보호용 저항
150: 전압 분배 저항
160: 암전류 저감 저항
170: 커넥터
180: 배터리 프로텍터
190: ESD 프로텍터

Claims (11)

  1. 입력단에 일단이 연결된 풀업(pull-up) 저항;
    상기 풀업 저항의 다른 단과 배터리 사이의 연결을 단속하는 스위치부; 및
    상기 풀업 저항의 상기 다른 단과 상기 스위치부 사이에 연결되고, 일반모드와 저전력모드에서 서로 다른 전류 경로가 형성되도록 하는 암전류 저감부를 포함하고,
    상기 암전류 저감부는 상기 저전력모드에서의 전류 경로가 상기 일반모드에서의 전류 경로 보다 높은 저항을 갖도록 하며,
    상기 스위치부에 의해, 상기 일반모드에서는 상기 풀업 저항의 상기 다른 단과 상기 배터리 사이가 지속적으로 연결되고, 상기 저전력모드에서는 상기 풀업 저항의 상기 다른 단과 상기 배터리 사이가 간헐적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 입력 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력단과 출력단 사이에 연결된 보호용 저항; 및
    상기 출력단에 연결된 전압 분배 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출력단에 연결된 제어 유닛은 상기 입력단과 그라운드 사이에 연결된 외부 스위치 유닛의 개폐상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 입력 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 유닛이 상기 스위치부 및 상기 암전류 저감부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 입력 회로.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 암전류 저감부는, 상기 일반모드에서는 클로즈(close)되고 상기 저전력모드에서는 오픈(open)되는 스위치 및 상기 스위치와 병렬로 연결된 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 회로.
  7. 입력단에 일단이 연결된 풀다운(pull-down) 저항;
    상기 풀다운 저항의 다른 단과 그라운드 사이의 연결을 단속하는 스위치부; 및
    상기 풀다운 저항의 상기 다른 단과 상기 스위치부 사이에 연결되고, 일반모드와 저전력모드에서 서로 다른 전류 경로가 형성되도록 하는 암전류 저감부를 포함하고,
    상기 암전류 저감부는 상기 저전력모드에서의 전류 경로가 상기 일반모드에서의 전류 경로 보다 높은 저항을 갖도록 하며,
    상기 스위치부에 의해, 상기 일반모드에서는 상기 풀다운 저항의 상기 다른 단과 상기 그라운드 사이가 지속적으로 연결되고, 상기 저전력모드에서는 상기 풀다운 저항의 상기 다른 단과 상기 그라운드 사이가 간헐적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 입력 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 입력단과 출력단 사이에 연결된 보호용 저항; 및
    상기 출력단에 연결된 전압 분배 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 출력단에 연결된 제어 유닛은 상기 입력단과 배터리 사이에 연결된 외부 스위치 유닛의 개폐상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 입력 회로.
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 암전류 저감부는, 상기 일반모드에서는 클로즈(close)되고 상기 저전력모드에서는 오픈(open)되는 스위치 및 상기 스위치와 병렬로 연결된 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 회로.
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