KR102228008B1 - 로우사이드 드라이버의 보호 장치 및 이를 이용한 기생성분 동작 지연방법 - Google Patents

로우사이드 드라이버의 보호 장치 및 이를 이용한 기생성분 동작 지연방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 제어기의 로우사이드 드라이버의 보호 장치에 있어서, 상기 로우사이드 드라이버의 출력단의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 경우, 상기 로우사이드 드라이버의 출력단에 소정의 전압을 인가하여 상기 로우사이드 드라이버의 기생성분의 동작을 지연시키는 기생성분 동작 지연부를 포함한다.

Description

로우사이드 드라이버의 보호 장치 및 이를 이용한 기생성분 동작 지연방법{APPARATUS FOR PROTECTING LOW SIDE DRIVER AND DELAY METHOD OF PARASITIC COMPONENTS USING THE SAME}
본 발명은 차량 제어기의 로우사이드 드라이버에 관한 것으로, 일례로 로우사이드 드라이버의 보호 장치 및 이를 이용한 기생성분 동작 지연방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 전장시스템은 액츄에이터(부하) 구동 및 제어를 위해 로우사이드 드라이버(low-side driver) 회로가 적용되고 있다.
이러한 차량용 전장시스템은 로우사이드 드라이버 회로 출력에서 배터리 단락 고장(이하, StB: Short circuit to Battery), 그라운드 단락 고장(이하, StG: Short Circuit to Ground), 또는 부하 개방 고장(이하, OL: Open Load) 등이 발생하였을 경우를 검출하여 회로 및 시스템의 안정성을 높이고 있다.
차량용 전장시스템에서 전자제어유닛(Electronic Control Unit)과 부하(LOAD)를 포함하는 일반적인 형태의 로우사이드 드라이버 IC(Driver IC)의 구조는 도 1과 같이 나타날 수 있다.
도 1을 참고하면, 로우사이드 드라이버 IC(Driver ic)는 별도 기능 모듈(10: Other Functions), 부하(LOAD) 구동을 위한 제어 로직(20: Logic), StB, STG, OL을 검출하는 폴트 검출 모듈(30: Fault Detection), 드라이버 제어 모듈(40: Driver Control), 및 전류 제어 모듈(50: Current Control)을 포함할 수 있다.
부하(LOAD)의 한 쪽 단자는 자동차 배터리 전원(VBAT)에 연결되며, 부하(LOAD)의 다른 한 쪽 단자는 로우사이드 드라이버 IC(Driver IC)의 출력단(OUT) 또는 파워 모스펫(M1: Power MOSFET)의 드레인(Drain) 단자에 연결된다.
이러한 로우사이드 드라이버 IC의 경우, 차량 내 전기 와이어의 연결 문제가 발생하여 출력단(OUT)이 그라운드에 직접 연결되어 그라운드 단락 상태가 되는 경우, 시스템 오동작 문제와 과전류에 의한 차량 내 장치의 물리적 고장을 유발하는 문제 등이 발생하게 된다.
일반적으로 로우사이드 드라이버 IC(Driver ic)는 상기한 문제점 해소를 위해, 파워 모스펫(M1: Power MOSFET)의 온(On) 또는 오프(Off) 동작에 따라 출력단(OUT)의 전압 레벨 및 전류량이 변할 때 발생하는 션트저항(RSHUNT) 양단의 전위차를 통해 StG 고장을 검출할 수 있다.
그러나, 종래의 StG 고장 검출 기술은 차량의 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)의 그라운드 출력단(ECU_GND)에 차량의 샤시(차체) 그라운드(Chassis_GnD)가 정상적으로 연결되어 있을 경우에 대해서만 국한되어 있다.
예를 들어, 도 2와 같이 차량의 와이어 문제로 인해 전자제어유닛(Electronic Control Unit)의 그라운드단(ECU_GND)과 샤시 그라운드(Chassis_GND) 사이에 저항 성분(RSHIFT)이 존재하는 상태에서 드라이버 IC의 출력단(OUT)에 대한 StG 오류가 발생하게 되면, 드라이버 IC의 출력단(OUT)은 마이너스(-) 전압을 가지게 된다. 이러한 경우 StG 오류는 정상으로 검출될 수 있으나, 저항 성분(RSHIFT)의 저항값이 큰 경우 드라이버 IC의 출력단(OUT)이 더욱 낮은 마이너스(-) 전압을 가지게 되고, 결국에는 드라이버 IC 내부의 기생성분(Parasitic components)인 기생 BJT 및 기생 다이오드가 턴 온(Turn On)될 수 있는 조건이 발생할 수 있다.
기존에는 전자제어유닛의 동작을 위한 전류가 ECU 파워(ECU_PWR) 커넥터를 통해 제어기 내부로 인가되면, 전자제어유닛의 그라운드단(ECU_GND)으로 흘러나갔지만, 드라이버 IC 내부의 기생성분이 턴 온 되면 전자제어유닛 내부로 인가된 전류가 기생성분을 통해 전자제어유닛의 출력단(ECU_OUT)으로 흘러나가기 시작한다. 이때 저항 성분(RSHIFT)이 더욱 큰 값을 가져 기생성분을 통해 흘러나가는 전류량이 많아진다면, 드라이버 IC의 내부 기준전압 및 기준전류가 변동되어 드라이버 IC가 심각한 오동작을 일으킬 수 있으며, 최종적으로 드라이버 IC가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0057633호
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 비교적 간단한 회로를 추가함으로써 기생성분이 턴 온 되지 않도록 지연시킴으로써 고장으로부터 드라이버 IC를 보호하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로우사이드 드라이버의 보호 장치는, 차량 제어기의 로우사이드 드라이버의 보호 장치에 있어서, 상기 로우사이드 드라이버의 출력단의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 경우, 상기 로우사이드 드라이버의 출력단에 소정의 전압을 인가하여 상기 로우사이드 드라이버의 기생성분의 동작을 지연시키는 기생성분 동작 지연부를 포함한다.
상기 기생성분 동작 지연부는, 접지 전압이 입력되는 제1 입력단과, 상기 접지 전압이 강하되어 입력되는 제2 입력단을 구비하고, 상기 제1 입력단과 상기 제2 입력단의 전압을 비교하여 비교결과에 따라 적어도 두 개의 스위칭 동작 신호를 출력하는 제1 비교기를 포함할 수 있다.
상기 제1 비교기는, 상기 제1 입력단의 전압이 상기 제2 입력단의 전압보다 큰 경우 제1 스위칭 동작 신호를 출력하고, 상기 제2 입력단의 전압이 상기 제2 입력단의 전압보다 작은 경우 제2 스위칭 동작 신호를 출력할 수 있다.
상기 기생성분 동작 지연부는, 상기 제1 비교기의 출력 신호에 따라 상기 접지 전압이 입력되거나 또는 쇼트키 전압이 입력되는 정입력단과, 상기 제1 비교기의 출력 신호에 따라 상기 접지 전압이 강하되어 입력되는 부입력단을 구비하고, 상기 정입력단과 상기 부입력단의 전압을 비교하여 비교결과에 따라 게이트 전압을 출력하는 제2 비교기를 포함할 수 있다.
상기 제2 비교기는 상기 정입력단의 전압이 상기 부입력단의 전압보다 큰 경우 상기 게이트 전압을 출력함으로써 상기 로우사이드 드라이버의 파워스위치를 턴 온 구동할 수 있다.
접지와 상기 제2 비교기의 정입력단 사이에 연결되는 제1 쇼트키 다이오드와, 접지와 상기 로우사이드 드라이버의 출력단 사이에 연결되는 제2 쇼트키 다이오드를 포함할 수 있다.
접지와 상기 제2 비교기의 부입력단 사이에 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 쇼트키 다이오드와 상기 제2 비교기의 정입력단 사이에 연결되는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치는, 상기 제1 비교기의 제2 스위칭 동작 신호에 따라 턴 온 동작할 수 있다.
일단이 접지에 연결되고 타단이 상기 제1 스위치와 상기 제2 비교기의 부입력단 사이에 연결되는 제3 스위치, 일단이 접지에 연결되고 타단이 상기 제2 스위치와 상기 제2 비교기의 정입력단 사이에 연결되는 제4 스위치, 및 접지와 상기 제2 쇼트키 다이오드 사이에 연결되는 제5 스위치를 포함할 수 있다.
상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치, 및 상기 제5 스위치는, 상기 제1 비교기의 제1 스위칭 동작 신호에 따라 턴 온(Turn On) 동작할 수 있다.
상기 로우사이드 드라이버의 출력단에 연결되는 제1 저항, 제1 저항과 접지 사이에 연결되는 제2 저항, 및 일단이 상기 제1 저항과 상기 로우사이드 드라이버의 출력단 사이에 연결되고 타단이 상기 제2 스위치와 상기 제1 다이오드 사이에 연결되는 제3 저항(R3)을 포함할 수 있다.
접지와 상기 제1 비교기의 제2 입력단 사이에 연결되는 제4 저항, 상기 제4 저항과 상기 제2 쇼트키 다이오드의 사이에 연결되는 제5 저항, 및 접지와 상기 제2 쇼트키 다이오드의 사이에 연결되는 제6 저항을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로우사이드 드라이버의 보호 장치를 이용한 기생성분 동작 지연방법은, 차량 제어기의 로우사이드 드라이버의 보호 장치를 이용한 기생성분 동작 지연방법에 있어서, 접지 전압을 이용하여 상기 로우사이드 드라이버 출력단의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 지를 검출하는 검출 단계; 및 상기 로우사이드 드라이버 출력단의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 경우, 상기 로우사이드 드라이버 출력단의 전압의 증가를 지연시키기 위해 상기 로우사이드 드라이버의 파워스위치를 턴 온(Turn On)시키는 스위치 온 단계;를 포함한다.
상기 스위치 온 단계에서, 상기 파워스위치가 턴 온 되는 경우, 상기 로우사이드 드라이버 출력단에 바이패스 전류가 발생하여 상기 로우사이드 드라이버의 기생성분의 동작을 지연시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로우사이드 드라이버의 보호 장치 및 이를 이용한 기생성분 동작 지연방법에 의하면, 로우사이드 드라이버 IC의 출력단 전류(IOUT)가 수십 mA 수준만 되어도 기생성분이 턴 온(Turn On) 되어 로우사이드 드라이버 IC의 오동작을 발생시킬 수 있는 종래기술과 대비하여, 로우사이드 드라이버 IC의 출력단 전류(IOUT)가 수백 mA 및 수 A 수준까지 되더라도 기생성분이 턴 온(Turn On)되지 않게 함으로써 로우사이드 드라이버 IC의 오동작 발생 확률을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전자제어유닛의 드라이버 IC 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전자제어유닛의 드라이버 IC의 StG 고장에 따라 발생하는 문제점 설명을 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 장치가 적용된 로우사이드 드라이버 IC의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 보호 장치의 구성을 확대하여 보여주는 회로도이다.
도 5는 종래기술에 따른 로우사이드 드라이버의 출력 전압과 출력 전류 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 장치에 의해 개선된 로우사이드 드라이버의 출력 전압과 출력 전류 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 장치가 적용된 로우사이드 드라이버 IC의 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 도 3의 보호 장치의 세부 구성을 보여주는 회로도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 로우사이드 드라이버 IC는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 장치(100)가 적용됨으로써, 출력단(OUT)의 StG 고장이 발생하더라도, 기생성분의 턴 온 동작을 방지하는 보호 장치(100)를 통해 기생성분으로 인한 오동작이 미연에 방지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로우사이드 드라이버의 보호 장치(100)는, 두 개의 비교기(CP1, CP2)를 구비하는 기생성분 동작 지연부(110), 두 개의 쇼트키 다이오드(D1, D2), 및 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4, S5), 및 복수의 저항(R1, R2, R3, R4, R5, R6)을 포함한다.
기생성분 동작 지연부(110)는, 로우사이드 드라이버의 출력단(LSD output)의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 경우, 로우사이드 드라이버의 출력단(LSD output)에 소정의 전압을 인가하여 로우사이드 드라이버의 출력단(LSD output)의 음(-)의 전압에 의한 로우사이드 드라이버의 기생성분의 동작을 지연시킬 수 있다. 이를 위해 기생성분 동작 지연부(110)는 제1 비교기(CP1)와 제2 비교기(CP2)를 구비할 수 있다.
제1 비교기(CP1)는 접지 전압이 입력되는 제1 입력단(+)과, 내부 공급원 또는 강하된 접지 전압이 입력되는 제2 입력단(-)을 구비할 수 있다. 제1 비교기(CP1)는 내부 공급원(Internal Supply)에 연결되는 양전압단(VCC)과 음전압단(VSS)을 구비할 수 있다. 제1 비교기(CP1)는 제1 입력단과 제2 입력단의 전압을 비교할 수 있다. 비교기(CP1)는 비교결과를 출력하는 출력단을 포함할 수 있다. 제1 비교기(CP1)는 출력단을 통해 적어도 두 개의 스위칭 동작 신호를 출력할 수 있다. 두 개의 스위칭 동작 신호는 제1 스위칭 동작 신호(CMP_OB)와 제2 스위칭 동작 신호(CMP_O)를 포함할 수 있다. 제1 비교기(CP1)는 제1 입력단의 전압이 제2 입력단의 전압보다 작은 경우 제1 스위칭 동작 신호(CMP_OB)를 출력할 수 있다. 제1 비교기(CP1)는 제1 입력단의 전압이 제2 입력단의 전압보다 큰 경우 제2 스위칭 동작 신호(CMP_O)를 출력할 수 있다.
제1 스위칭 동작 신호(CMP_OB)는 후술할 제3, 제4, 제5 스위치(S3, S4, S5)의 턴 온(Turn On) 동작을 제어할 수 있다. 제2 스위칭 동작 신호(CMP_O)는 후술할 제1, 제2 스위치(S1, S2)의 턴 온(Turn On) 동작을 제어할 수 있다.
제2 비교기(CP2)는 제1 비교기(CP1)의 출력 신호에 따라 접지 전압이 입력되거나 또는 쇼트키 전압이 입력되는 정입력단(+)과, 제1 비교기(CP1)의 출력 신호에 따라 접지 전압 또는 저항 전압이 입력되는 부입력단(-)을 구비할 수 있다. 제2 비교기(CP2)는 제2 스위칭 동작 신호(CMP_O)가 입력되는 인에이블단(EN)을 구비할 수 있다. 제2 비교기(CP2)는 제2 스위칭 동작 신호(CMP_O)가 입력되면, 정입력단과 부입력단의 전압을 비교하여 비교결과에 따라 게이트 전압(gate voltage)을 출력할 수 있다. 제2 비교기(CP2)는 정입력단의 전압이 부입력단의 전압보다 큰 경우 게이트 전압을 출력할 수 있다. 게이트 전압은 로우사이드 드라이버의 파워스위치(M1)의 게이트단에 인가되어 턴 온(Turn On) 동작을 제어할 수 있다.
두 개의 쇼트키 다이오드는 접지와 제2 비교기(CP2)의 정입력단(+) 사이에 연결되는 제1 쇼트키 다이오드(D1)와, 제1 비교기(CP1), 제2 비교기(CP2), 또는 접지와 로우사이드 드라이버의 출력단(LSD output) 사이에 연결되는 제2 쇼트키 다이오드(D2)를 포함할 수 있다. 제1 쇼트키 다이오드(D1)와 제2 쇼트키 다이오드(D2) 각각은 쇼트키 전압 미만의 전압이 인가되면 전류 흐름을 차단하고 쇼트키 전압 이상의 전압이 인가되면 전류가 흐르도록 동작할 수 있다.
복수의 스위치는 접지와 제2 비교기(CP2)의 부입력단(-) 사이에 연결되는 제1 스위치(S1)와, 제1 쇼트키 다이오드(D1)와 제2 비교기(CP2)의 정입력단(+) 사이에 연결되는 제2 스위치(S2)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)는 제1 비교기(CP1)의 제2 스위칭 동작 신호에 따라 턴 온(Turn On) 동작할 수 있다.
또한, 복수의 스위치는 일단이 접지에 연결되고 타단이 제1 스위치(S1)와 제2 비교기(CP2)의 부입력단(-) 사이에 연결되는 제3 스위치(S3), 일단이 접지에 연결되고 타단이 제2 스위치(S2)와 제2 비교기(CP2)의 정입력단(+) 사이에 연결되는 제4 스위치(S4), 및 접지와 제2 쇼트키 다이오드(D2) 사이에 연결되는 제5 스위치(S5)를 포함할 수 있다.
제3 스위치(S3), 제4 스위치(S4), 및 제5 스위치(S5)는, 제1 비교기(CP1)의 제1 스위칭 동작 신호(CMP_OB)에 따라 턴 온(Turn On) 동작할 수 있다.
복수의 저항은 로우사이드 드라이버의 출력단(LSD output)에 연결되는 제1 저항(R1), 제1 저항(R1)과 접지 사이에 연결되는 제2 저항(R2), 및 일단이 제1 저항(R1)과 로우사이드 드라이버의 출력단(LSD output) 사이에 연결되고 타단이 제2 스위치(S2)와 제1 다이오드(D1) 사이에 연결되는 제3 저항(R3)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 저항(R2)은 접지 전압을 강하하여 제2 비교기(CP2)의 부입력단(-)에 전달할 수 있다.
또한, 복수의 저항은 접지와 제1 비교기(CP1)의 제2 입력단(-) 사이에 연결되는 제4 저항(R4), 제4 저항(R4)과 제2 쇼트키 다이오드(D2)의 사이에 연결되는 제5 저항(R5), 및 접지와 제2 쇼트키 다이오드(D2)의 사이에 연결되는 제6 저항(R6)을 포함할 수 있다. 여기서, 제4 저항(R4)은 접지 전압 강하하여 제1 비교기(CP1)의 제2 입력단(-)에 전달할 수 있다.
도 5는 종래기술에 따른 로우사이드 드라이버의 출력 전압과 출력 전류 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 3 및 5를 참고하면, 차량의 와이어 문제로 인해 전자제어유닛(Electronic control Unit)의 그라운드단(ECU_GND)과 차체(Chassis_GND) 사이에 비교적 높은 저항 성분(RSHIFT)이 존재하는 상태에서 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)에 StG 오류가 발생하는 경우, 로우사이드 드라이버의 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)에 마이너스(negative) 전압이 인가되는데, 이때 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)으로부터 전류가 흘러나오게 된다. 로우사이드 드라이버 IC 구조에서는 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)의 전압(VOUT) 및 전류(IOUT) 관계가 도 5와 같이 나타나게 된다. 이러한 로우사이드 드라이버의 출력단(OUT 또는 ECU_OUT) 전압(VOUT)이 기생전압(-VF_Par)에 도달하게 되면 로우사이드 드라이버 IC의 내부의 기판을 따라 매우 많은 양의 기생전류가 흘러나오기 시작한다. 여기서, 기생전압(-VF_Par)은 기생 다이오드 및 BJT 등의 기생성분들이 턴 온(Turn On)될 수 있는 전압을 말한다.
또한, 로우사이드 드라이버의 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)으로부터 흘러나오는 전류가 증가할수록 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)에서 먼 지점의 기판에 위치하는 기생성분이 동작하고 기생전류가 발생하게 된다. 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)으로부터 흘러나오는 전류가 증가하면서 로우사이드 드라이버 IC 내부의 기준전압 및 기준전류 생성 블록 영역의 기생성분까지 동작하게 되면 로우사이드 드라이버 IC는 심각한 오동작을 일으킬 수 있으며, 흘러나오는 전류가 너무 많아 기생성분들이 감당하지 못 할 정도가 된다면 로우사이드 드라이버 IC가 손상될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 장치가 적용된 로우사이드 드라이버의 출력 전압과 출력 전류 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 6을 참고하면, 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)의 전압(VOUT)이
Figure 112019111895694-pat00001
에 도달하게 되면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 장치(100)에 의해 파워스위치(M1)가 동작하여 바이패스 전류(Bypass current)가 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)에 흐르게 된다. 이때 파워스위치(M1)는 비교적 낮은 저항값을 가지는 하나의 저항(Ron)으로 동작하게 된다. 바이패스 전류(Bypass Current)는 출력 전류(IOUT)가 되어 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)의 전압(VOUT)이 마이너스 방향으로 증가하는 것을 지연시킬 수 있다. 기존에는 출력 전류(IOUT)가 수십 mA 수준만 되어도 기생성분이 턴 온(Turn On)되어 로우사이드 드라이버 IC의 오동작을 발생시키는 반면에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호 장치(100)는, 출력 전류(IOUT)가 수백 mA에서 수 A 수준이 되어도 기생성분의 동작 발생이 일어나지 않게 할 수 있으며, 로우사이드 드라이버 IC의 오동작 발생 확률을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하에서는, 상술한 구성으로 이루어진 로우사이드 드라이버의 보호 장치(100)를 이용한 기생성분의 동작 지연 방법을 설명한다. 또한, 로우사이드 드라이버 IC의 파워 스위치(M1)는 기본적으로 오프(Off)된 상태인 것으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로우사이드 드라이버의 보호 장치를 이용한 기생성분의 동작 지연 방법의 순서도이다.
도 3 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로우사이드 드라이버의 보호 장치를 이용한 기생성분의 동작 지연 방법은 검출 단계(S710)와 스위치 온 단계(S720)를 포함할 수 있다.
먼저 검출 단계(S710)에서, 보호 장치(100)는 접지 전압을 이용하여 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 지를 검출한다. 이는 보호 장치(100)의 제1 비교기(CP1)에 의해 가능하다. 제1 비교기(CP1)는 로우사이드 드라이버의 출력전압(VOUT)이 제2 쇼트키 다이오드(D2)의 제2 쇼트키 전압(VF_D2)보다 큰 경우, 제1 스위치(S1)와, 제2 스위치(S2)가 턴 오프(Turn Off)되도록 하고, 제3 스위치(S3), 제4 스위치(S4), 및 제5 스위치(S5)가 턴 온(Turn On)되도록 하는 제1 스위칭 동작 신호(CMP_OB)를 출력할 수 있다.
그런 다음 스위칭 온 단계(S720)에서, 제1 비교기(CP1)는 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 경우, 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)의 출력전압(VOUT)의 증가를 지연시키기 위해 로우사이드 드라이버의 파워스위치(M1)를 턴 온(Turn On)시킬 수 있다. 여기서 제1 비교기(CP1)는, 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)의 전압이 음(-)의 방향으로 증가함에 따라 제2 쇼트키 전압(VF_D2)보다 작아지는 경우, 제2 비교기(CP2)의 구동을 위한 제2 스위칭 동작 신호(CMP_O)를 출력할 수 있다. 이때 제2 쇼트키 다이오드(D2)는 턴 온(Turn On)되며, 제1 비교기(CP1)의 제2 스위칭 동작 신호(CMP_O)에 따라 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)가 턴 온(Turn On)되고, 제3 스위치, 제4 스위치, 제5 스위치(S5)가 턴 오프(Turn Off) 된다.
이후에 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)의 출력전압(VOUT)이
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에 도달하게 되면, 제1 쇼트키 다이오드(D1)가 턴 온(On) 동작하게 된다. 이때 제2 비교기(CP2)는 정입력단과 부입력단에 입력되는 전압 차이를 이용하여 게이트 전압을 생성하고, 생성된 게이트 전압을 파워스위치(M1)에 인가함으로써 바이패스 전류가 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)에 흐르도록 한다. 여기서, 게이트 전압은 로우사이드 드라이버의 드라이버 컨트롤(Driver control) 유닛의 출력과 충돌이 일어나지 않도록 비교적 큰 구동력을 가질 수 있다. 파워스위치(M1)가 턴 온 되는 경우, 로우사이드 드라이버 출력단(OUT 또는 ECU_OUT)에 바이패스 전류가 발생하여 로우사이드 드라이버의 기생성분의 동작을 지연시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로우사이드 드라이버의 보호 장치를 이용한 기생성분의 동작 지연 방법은 출력 전류(IOUT)가 수백 mA에서 수 A 수준이 되어도 기생성분의 동작 발생이 일어나지 않게 할 수 있으며, 로우사이드 드라이버 IC의 오동작 발생 확률을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
100: 로우사이드 드라이버의 보호 장치
110: 기생성분 동작 지연부
CP1, CP2: 제1, 제2 비교기
R1, R2, R3, R4, R5, R6: 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 저항
D1, D2: 제1, 제2 쇼트키 다이오드
S1, S2, S3, S4, S5: 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 스위치

Claims (14)

  1. 차량 제어기의 로우사이드 드라이버의 보호 장치에 있어서,
    상기 로우사이드 드라이버의 출력단의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 경우, 상기 로우사이드 드라이버의 출력단에 소정의 전압을 인가하여 상기 로우사이드 드라이버의 기생성분의 동작을 지연시키는 기생성분 동작 지연부를 포함하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기생성분 동작 지연부는,
    접지 전압이 입력되는 제1 입력단과, 상기 로우사이드 드라이버의 출력단의 전압에 따라 내부 공급원 또는 강하된 접지 전압이 입력되는 제2 입력단을 구비하고, 상기 제1 입력단과 상기 제2 입력단의 전압을 비교하여 비교결과에 따라 적어도 두 개의 스위칭 동작 신호를 출력하는 제1 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 비교기는,
    상기 제1 입력단의 전압이 상기 제2 입력단의 전압보다 작은 경우 제1 스위칭 동작 신호를 출력하고, 상기 제1 입력단의 전압이 상기 제2 입력단의 전압보다 큰 경우 제2 스위칭 동작 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기생성분 동작 지연부는,
    상기 제1 비교기의 출력 신호에 따라 접지 전압 또는 접지와의 사이에 연결되어 있는 제1 쇼트키 다이오드의 쇼트키 전압이 입력되는 정입력단과,
    상기 제1 비교기의 출력 신호에 따라 접지 전압 또는 상기 로우사이드 드라이버의 출력단과 접지 사이에 연결되어 있는 저항의 전압이 입력되는 부입력단을 구비하고,
    상기 정입력단과 상기 부입력단의 전압을 비교하여 비교결과에 따라 게이트 전압을 출력하는 제2 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 비교기는
    상기 정입력단의 전압이 상기 부입력단의 전압보다 큰 경우 상기 게이트 전압을 출력함으로써 상기 로우사이드 드라이버의 파워스위치를 턴 온 구동하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 비교기, 상기 제2 비교기 또는 접지와, 상기 로우사이드 드라이버의 출력단 사이에 연결되는 제2 쇼트키 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    접지와 상기 제2 비교기의 부입력단 사이에 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 쇼트키 다이오드와 상기 제2 비교기의 정입력단 사이에 연결되는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치는, 상기 제1 비교기의 제2 스위칭 동작 신호에 따라 턴 온 동작하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    일단이 접지에 연결되고 타단이 상기 제1 스위치와 상기 제2 비교기의 부입력단 사이에 연결되는 제3 스위치, 일단이 접지에 연결되고 타단이 상기 제2 스위치와 상기 제2 비교기의 정입력단 사이에 연결되는 제4 스위치, 및 접지와 상기 제2 쇼트키 다이오드 사이에 연결되는 제5 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치, 및 상기 제5 스위치는, 상기 제1 비교기의 제1 스위칭 동작 신호에 따라 턴 온(Turn On) 동작하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 로우사이드 드라이버의 출력단에 연결되는 제1 저항, 제1 저항과 접지 사이에 연결되는 제2 저항, 및 일단이 상기 제1 저항과 상기 로우사이드 드라이버의 출력단 사이에 연결되고 타단이 상기 제2 스위치와 상기 제1 쇼트키 다이오드 사이에 연결되는 제3 저항(R3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    접지와 상기 제1 비교기의 제2 입력단 사이에 연결되는 제4 저항, 상기 제4 저항과 상기 제2 쇼트키 다이오드의 사이에 연결되는 제5 저항, 및 접지와 상기 제2 쇼트키 다이오드의 사이에 연결되는 제6 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치.
  13. 차량 제어기의 로우사이드 드라이버의 보호 장치를 이용한 기생성분 동작 지연방법에 있어서,
    접지 전압을 이용하여 상기 로우사이드 드라이버 출력단의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 지를 검출하는 검출 단계; 및
    상기 로우사이드 드라이버 출력단의 전압이 음(-)의 방향으로 증가하는 경우, 상기 로우사이드 드라이버 출력단의 전압의 증가를 지연시키기 위해 상기 로우사이드 드라이버의 파워스위치를 턴 온(Turn On)시키는 스위치 온 단계;
    를 포함하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치를 이용한 기생성분 동작 지연방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스위치 온 단계에서,
    상기 파워스위치가 턴 온 되는 경우, 상기 로우사이드 드라이버 출력단에 바이패스 전류가 발생하여 상기 로우사이드 드라이버의 기생성분의 동작을 지연시키는 것을 특징으로 하는 로우사이드 드라이버의 보호 장치를 이용한 기생성분 동작 지연방법.
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