KR102635325B1 - 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량에 탑재되는 각종 반도체 및 전자부품의 안정적인 동작을 위해 온도와 같은 환경변화에 따른 특성 변화를 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 차량의 운행시 다양한 환경변화에 따라 각각의 소자별로 마이크로컨트롤러를 통해 별도의 제어가 수행되어야 하는 종래기술의 특성보상회로 및 방법들의 문제점 및 차량 운행시 환경변화에 따른 동작특성의 변화나 열화로 인해 다양한 동작오류가 발생할 수 있는 한계가 있었던 종래기술의 소프트웨어 정의 무선(Software Defined Radio ; SDR) 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치함으로써, 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있는 동시에, 마이크로프로세서와 같은 별도의 제어가 필요 없이 하드웨어 수준에서 자체적으로 보상이 이루어지는 것에 의해 하드웨어 정의 무선(Hardware Defined Radio ; HDR)의 구현이 가능하도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법이 제공된다.
Description
본 발명은 차량에 탑재되는 각종 반도체 및 전장부품의 안정적인 동작을 위해 환경변화에 따른 특성변화를 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 종래, 일반적으로, 각각의 부품이나 소자별로 특성보상회로가 적용됨으로 인해 차량의 운행시 온도, 습도, 진동 및 정전 방전(Electrostatic Discharge ; ESD) 등과 같은 척박한 환경에서의 다양한 동작에 대응하기 어렵고, 그로 인해 환경변화에 따라 성능의 열화뿐만 아니라 수시로 전송되는 데이터에 오류가 발생하게 되며, 이에, 각 소자별로 미리 정해진 보상성능을 벗어나는 환경이 만들어질 때마다 마이크로컨트롤러를 통해 별도의 제어가 수행되어야 본래의 성능을 유지 가능한 단점이 있었던 종래기술의 온도보상회로 및 방법의 문제점을 해결하기 위해, 온도를 포함하는 각종 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치함으로써, 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 일반적으로, 소프트웨어 정의 무선(Software Defined Radio ; SDR) 기술은 디지털 신호처리장치(Digital Signal Processor ; DSP)와 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 사용하여 소프트웨어적으로 무선 특성을 정의하는 것에 의해 소프트웨어 명령을 변경하여 단일의 하드웨어로 다양한 무선모드를 지원 가능한 장점이 있으나, 차량 운행과 같이 극심한 온도환경에서는 온도변화에 따른 동작특성의 변화나 열화로 인해 다양한 동작오류가 발생할 수 있는 한계가 있었던 종래기술의 SDR 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 온도를 포함하는 각종 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치함으로써, 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있는 동시에, 마이크로프로세서와 같은 별도의 제어가 필요 없이 하드웨어 수준에서 자체적으로 보상이 이루어지는 것에 의해 하드웨어 정의 무선(Hardware Defined Radio ; HDR)의 구현이 가능하도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법에 관한 것이다.
최근, 정보통신(Information Technology ; IT) 기술이 발전함에 따라, 예를 들면, 자율주행 차량이나 전기자동차 등과 같이, 자동차 분야에 있어서도 각종 IT 기술의 적용이 확대되면서 차량에 탑재되는 전자기기나 반도체 소자 등과 같은 전장부품의 수가 크게 증가하고 있다.
여기서, 이러한 차량용 반도체 및 전장부품은, 예를 들면, 한겨울이나 한여름에 실내 주차장에서 실외로 이동하는 경우 등과 같이, 차량에 탑재되는 특성상 급격한 환경변화에 노출되는 경우가 빈번하게 발생할 수 있으며, 이와 같이 온도 등의 동작환경이 변경되는 경우 그러한 변화가 정상적인 동작 범위를 벗어나게 되면 예기치 못한 오류나 오작동을 일으키게 된다.
따라서 각각의 부품들이 급격한 환경변화로 인한 오작동을 일으키지 않도록 환경변화에 따른 특성변화를 적절히 보상하는 것이 요구되나, 최근의 차량에는 수많은 전자기기 및 전장부품이 탑재되고 있으며, 각각의 부품들에 대한 최적의 동작환경 및 정상동작 범위는 서로 상이하므로, 이와 같이 서로 다른 동작환경을 일률적으로 제어하기는 어려운 문제가 있다.
이에, 종래에는, 각각의 반도체 및 전장부품에 대하여 각각의 부품이나 소자 단위로 온도보상 회로를 탑재하는 방식으로 온도에 따른 특성변화를 제어하도록 하고 있으나, 동일한 환경에서 특정 부품에는 정상범위인 경우라도 다른 부품이나 소자에는 정상범위 밖인 경우가 발생할 수 있으므로, 이와 같이 다양한 환경의 동작에 대응하기 위해, 종래에는, 정상 동작범위를 벗어나는 환경이 만들어질 때마다 마이크로컨트롤러를 통해 별도의 제어를 수행하여 해당 부품이 정상 동작하도록 하고 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 전자기기나 각종 소자의 온도에 따른 특성 변화를 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 종래기술의 예로는, 먼저, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1263481호에 제시된 바와 같은 "센서의 온도보상 방법 및 온도보상기능을 갖는 센서"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 등록특허공보 제10-1263481호는, 외부의 물리적인 입력신호를 감지하는 감지부; 감지부에서 입력된 물리적인 입력신호 값을 전기적인 신호로 변환하는 감지신호 처리부; 센서내부의 온도를 감지하는 온도센서; 및 온도센서에서 감지한 센서내부 온도정보에 따른 출력값 보상을 수행하는 보상처리부를 포함하고, 상기 보상처리부는, 센서내부 온도값에 대한 다항식으로 구성된 센서출력 보상값 산출식(보상모델)을 구하여 출력값 보상을 수행함으로써, 온도와 시간의 함수로 표현되는 보상모델을 적용하여 센서의 종류, 특성 등에 구애받지 않고 일반적으로 적용할 수 있도록 구성되는 센서의 온도보상 방법 및 온도보상기능을 갖는 센서에 관한 것이다.
또한, 상기한 바와 같이 전자기기나 각종 소자의 온도에 따른 특성 변화를 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-0971343호에 제시된 바와 같은 "온도보상 전류측정 장치를 이용한 배터리팩"이 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 등록특허공보 제10-0971343호는, 재충전 가능한 전지; 전지의 충전 또는 방전 전류가 흐르는 대전류 경로에 전기적으로 연결된 충전 스위칭 소자 및 방전 스위칭 소자; 전지의 대전류 경로에 전기적으로 연결된 도전체; 도전체의 주변에 설치되어 온도를 측정하는 온도센서; 및 전지와 전기적으로 연결되어 전압을 측정하고, 도전체의 두 지점에 전기적으로 연결되어 전압을 측정하며, 온도센서와 전기적으로 연결되어 도전체의 온도를 측정하고, 도전체에서 측정된 전압 및 온도를 입력신호로 하여 도전체에 흐르는 전류를 연산하며, 전지의 전압값과 도전체에 흐르는 전류값으로 전지의 충방전 용량 및 충방전 싸이클을 계산하고, 충방전 싸이클이 미리 결정된 특정 싸이클에 도달하였을 때 전지의 충전경로에 흐르는 충전 전류량이 낮추어 지도록 충전 스위칭 소자에 흐르는 전류량을 감소시키는 충방전 제어회로를 포함하여, 도전체의 전류가 흐르는 두 지점 사이의 전압과 온도를 측정하여 실제 전류 및 전하량을 정확히 계산함으로써 충전량을 정확하게 제어할 수 있도록 구성되는 온도보상 전류측정 장치를 이용한 배터리팩에 관한 것이다.
아울러, 상기한 바와 같이 전자기기나 각종 소자의 온도에 따른 특성 변화를 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 종래기술의 또 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2009-0049669호에 제시된 바와 같은 "차량용 엘이디 헤드램프 드라이버의 온도보상 회로"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 공개특허공보 제10-2009-0049669호는, 배터리 전원을 DC-DC 컨버터를 포함하는 제어부를 이용해 승압하여 다수의 LED가 직렬연결되어 구성된 LED 헤드램프에 공급하여 LED 헤드램프를 구동하는 회로에 있어서, LED 헤드램프와 연결되는 DC-DC 컨버터의 피드백핀에 제 1 저항이 연결되되, 제 1 저항에 서미스터 또는 열센서가 병렬 연결되어 LED 헤드램프의 온도 승강에 따른 제 1 저항의 전압을 감지하고 제어부에서 그 감지전압을 피드백핀의 기준전압과 비교하여 출력전압 또는 전류를 상승 또는 하강하도록 구성되어, 차량용 LED 헤드램프의 자체 발열에 의한 온도상승을 보상하여 급격한 광도 감소를 방지함으로써 운전자의 야간 안전운전에 기여할 수 있으며, 장기간 LED 헤드램프를 사용시에도 지속적인 발열 상승을 방지할 수 있어 LED 수명을 연장할 수 있도록 구성되는 차량용 엘이디 헤드램프 드라이버의 온도보상 회로에 관한 것이다.
상기한 바와 같이, 종래, 전자기기나 각종 소자의 온도에 따른 특성 변화를 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
즉, 일반적으로, 기존의 차량용 반도체 및 전장부품에서는, 성능을 요구하는 경우가 아닌 단순 On/Off 정도의 기능을 가지는 단위소자 부품에 온도보상회로를 적용하고 있으나, 이러한 단순동작 부품에서도 혹독한 자동차 환경에서는 반도체 및 전장부품의 동작오류가 나타나며, 차량의 특성상 하나의 부품에 오동작이 발생하면 해당 부품에만 부분적으로 문제되는 것이 아니라 연관되는 모든 전장부품에 문제를 일으킬 수 있고, 이는 차량 전체뿐만 아니라 탑승자의 안전문제와 직결되므로, 이와 같이 단위소자별로 온도보상회로를 통해 보상하는 것만으로는 안정적인 동작을 유지하는데 명확한 한계가 있다.
이에, 종래의 차량용 반도체 및 전장부품은, 상기한 바와 같이 각 부품의 동작환경이 정상동작 범위를 벗어나는 경우에 대비하여 마이크로프로세서(Microprocessor) 또는 마이크로컨트롤러(Micro Controller Unit ; MCU)를 이용하여 외부 명령 데이터를 통해 각 부품의 동작성능을 모니터링하고 안정적인 동작을 유지하도록 하고 있으나, 이러한 방식은 별도의 구성요소 및 제어처리가 요구됨으로 인해 전체적인 구성이 복잡해지고 비용이 증가하는 문제가 있다.
아울러, 상기한 바와 같이 별도의 제어처리를 수행하는 경우에도, 자동차와 같은 척박한 환경에서는 전자부품의 급격한 특성변화로 인해 성능열화가 발생하는 것뿐만 아니라, 각 부품에 대한 모니터링을 통해 데이터를 주고받는 과정과 제어 데이터를 전송하여 보상하는 과정에서 극도의 온/습도 환경 및 계속적인 극심한 진동 환경으로 인해 데이터가 유실되거나 오류가 발생할 수 있으며, 이러한 경우 잘못된 제어로 인해 부품이 비정상 동작하여 해당 차량에 심각한 동작오류를 일으키고 탑승자의 안전에 큰 위험을 초래할 수 있는 문제가 있다.
더욱이, 종래, 디지털 신호처리장치(Digital Signal Processor ; DSP) 및/또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 사용하여 소프트웨어적으로 무선 특성을 정의하는 것에 의해 단일의 하드웨어에서 소프트웨어 명령을 변경하는 것만으로 다양한 무선모드를 지원 가능한 장점을 가지는 소프트웨어 정의 무선(Software Defined Radio ; SDR) 기술이 제시된 바 있으나, 이러한 종래의 SDR 기술 또한 차량 운행과 같이 극심한 온도환경에서는 온도변화에 따른 동작특성의 변화나 열화로 인해 다양한 동작오류가 발생할 수 있는 한계가 있는 것이었다.
즉, 상기한 바와 같이, 차량용 반도체 및 전장부품은 온도(-40 ~ 150도), 습도(0 ~ 100%), 진동, 정전 방전(Electrostatic Discharge ; ESD) 등과 같은 척박한 환경변화에서 동작하며, 대표적으로 온도에 대하여 전기적 특성이 변화하여 성능이 열화 되는 것이 문제가 된다.
또한, 최근, 전기차나 자율주행 기술의 발달로 인해 차량의 운행시와 같이 급격히 변화하는 환경에서도 안정적으로 동작하는 반도체 및 전장부품에 대한 종류와 수요가 높아지고 있으며, 이에 따라 기존의 반도체 및 전장부품과는 다른 새로운 기술적 접근이 요구되나, 아직까지 그러한 기술은 제시된 바 없었다.
따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여는, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 차량의 운행시 급격한 환경변화에도 안정적으로 동작하고 본래의 성능을 유지할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 차량용 반도체 및 전장부품의 특성보상 방법을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 각각의 부품이나 소자별로 특성보상회로가 적용됨으로 인해 차량의 운행시 다양한 환경에서의 동작에 대응하기 어렵고, 그로 인해 환경변화에 따라 성능의 열화뿐만 아니라 수시로 전송되는 데이터에 오류가 발생하게 되며, 이에, 각 소자별로 미리 정해진 보상성능을 벗어나는 환경이 만들어질 때마다 마이크로컨트롤러를 통해 별도의 제어가 수행되어야 본래의 성능을 유지 가능한 단점이 있었던 종래기술의 온도보상회로 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치함으로써, 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법을 제시하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 차량 운행시 온도를 포함하는 환경변화에 따른 동작특성의 변화나 열화로 인해 다양한 동작오류가 발생할 수 있는 한계가 있었던 종래기술의 소프트웨어 정의 무선(Software Defined Radio ; SDR) 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치함으로써, 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있는 동시에, 마이크로프로세서와 같은 별도의 제어가 필요 없이 하드웨어 수준에서 자체적으로 보상이 이루어지는 것에 의해 하드웨어 정의 무선(Hardware Defined Radio ; HDR)의 구현이 가능하도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법을 제시하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자에 있어서, 온도를 포함하는 환경변화에 따라 변화하는 동작특성을 가지도록 이루어지고 외부로부터 입력신호가 입력되는 제 1 블록; 및 온도를 포함하는 환경변화에 따라 상기 제 1 블록의 특성변화와 상반되도록 변화하는 동작특성을 가지도록 이루어지고 상기 제 1 블록에 직렬 또는 병렬 연결되어 상기 입력신호에 대한 출력신호가 출력되는 제 2 블록을 포함하여 구성됨으로써, 환경변화에 따라 상기 제 1 블록과 상기 제 2 블록이 상호 보완적으로 동작하는 것에 의해 환경변화에 관계없이 항상 일정한 동작특성이 유지될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특성보상소자가 제공된다.
여기서, 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록은, 전압, 전류, 이득(gain), 주파수(frequency) 중 적어도 하나에 대하여 온도를 포함하는 환경변화에 따른 동작특성의 변화를 상호 보완하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록은, 증폭기, 혼합기, 발진기, 서미스터(thermistor) 및 버랙터(varactor)를 포함하는 다수의 전자소자들 중 적어도 하나를 포함하여 각각 구성되고, 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록이 동일하게 구성되거나, 또는, 서로 다른 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록은, 증폭기, 혼합기, 발진기, 서미스터(thermistor) 및 버랙터(varactor)를 포함하는 다수의 전자소자들 중 동일 또는 서로 다른 전자소자의 복수의 조합을 포함하는 복합블록으로 각각 구성되고, 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록이 동일하게 구성되거나, 또는, 서로 다른 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제 2 블록은, 상기 제 1 블록의 환경변화에 따른 동작특성 변화를 모니터링하기 위한 모니터링회로를 더 포함하여 구성되고, 상기 모니터링회로의 모니터링 값에 근거하여, 상기 제 1 블록의 환경변화에 따른 동작특성 변화량에 맞추어 상기 제 2 블록의 특성보상 동작이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 특성보상소자는 총 N(N은 양의 정수)개의 블록을 포함하여 구성되고, 상기 N개의 블록은 각자 N-1 블록의 환경변화에 따른 동작특성 변화를 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 특성보상소자는, 각각의 블록들이 직렬 또는 병렬 연결되어 이루어지는 특성보상회로를 다수 개 포함하여 구성되고, 미리 정해진 설정에 따라 각각의 특성보상회로를 선택적으로 적용하도록 구성됨으로써, 다양한 환경변화 범위에 대한 동작특성의 변화에 대응 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 특성보상소자는, 각각의 블록이 서로 다른 블록의 환경변화에 따른 동작특성 변화를 모니터링하기 위한 모니터링회로를 더 포함하여 구성되고, 상기 모니터링회로의 모니터링 값에 근거하여, 각 블록에 대한 보상여부 및 보상정도를 판단하고 판단결과에 따라 특성보상 동작이 각각 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 특성보상소자는, 상기 모니터링회로의 모니터링 값을 차량의 마이크로컨트롤러(Micro Controller Unit ; MCU)에도 함께 전달하여 상기 MCU에서 각 블록의 상태가 정상인지를 판단하고 대처하는 처리가 수행될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 특성보상소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 반도체 소자가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 특성보상소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전장부품이 제공된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상방법에 있어서, 차량용 반도체 및 전장부품의 특성보상을 위한 특성보상장치를 구현하여 탑재하는 단계; 및 상기 특성보상장치를 통하여 차량용 반도체 및 전장부품의 특성보상 처리가 수행되는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 상기 특성보상장치는, 상기에 기재된 특성보상소자를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 특성보상방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치하는 것에 의해 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법이 제공됨으로써, 각각의 부품이나 소자별로 특성보상회로가 적용됨으로 인해 차량의 운행시 다양한 환경에서의 동작에 대응하기 어렵고, 그로 인해 환경변화에 따라 성능의 열화뿐만 아니라 수시로 전송되는 데이터에 오류가 발생하게 되며, 이에, 각 소자별로 미리 정해진 보상성능을 벗어나는 환경이 만들어질 때마다 마이크로컨트롤러를 통해 별도의 제어가 수행되어야 본래의 성능을 유지 가능한 단점이 있었던 종래기술의 온도보상회로 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치하는 것에 의해 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법이 제공됨으로써, 차량 운행시 환경변화에 따른 동작특성의 변화나 열화로 인해 다양한 동작오류가 발생할 수 있는 한계가 있었던 종래기술의 소프트웨어 정의 무선(SDR) 장치 및 방법들의 문제점을 해결하는 동시에, 마이크로프로세서와 같은 별도의 제어가 필요 없이 하드웨어 수준에서 자체적으로 보상이 이루어지는 것에 의해 하드웨어 정의 무선(HDR)을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자를 이용한 특성보상방법의 일례로 온도에 따른 이득특성 변화에 대한 보상이 이루어지는 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자를이용한 특성보상방법의 일례로 온도에 따른 주파수 대역폭 특성변화에 대한 보상이 이루어지는 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자를 이용한 특성보상방법의 일례로 온도에 따른 출력레벨 변화에 대한 보상이 이루어지는 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 온도에 따른 특성변화가 선형이 아니고 곡선 특성을 가지는 경우에 대한 보상동작을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자의 제 1 블록과 제 2 블록의 구체적인 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자의 제 1 블록과 제 2 블록의 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자의 제 1 블록과 제 2 블록의 또 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자의 제 1 블록과 제 2 블록의 또 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 서미스터(thermistor)의 온도에 따른 저항의 특성변화를 나타내는 도면이다.
도 11은 기준저항(Rref)과 서미스터 저항(Rvar)이 병렬로 연결된 경우의 온도에 따른 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 기준저항(Rref)과 서미스터 저항(Rvar)이 직렬로 연결된 경우의 온도에 따른 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 기준저항(Rref)으로부터 출력전압이 얻어지는 경우의 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 서미스터 저항(Rvar)으로부터 출력전압이 얻어지는 경우의 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 다수의 직/병렬 온도보상회로를 구비하여 특성보상이 이루어지도록 구성되는 특성보상회로의 구현예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 16은 직/병렬 조합의 온도보상회로에서 출력전압을 얻는 조건에서 온도보상회로가 병렬형 보상회로로 구성된 경우와 직렬형 보상회로로 구성된 경우에 대하여 각각 온도에 따른 특성변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 17은 직/병렬 조합의 온도보상회로 대신에 Rext_ref 저항에서 출력전압을 얻는 조건에서 온도보상회로가 병렬형 보상회로인 경우와 직렬형 보상회로인 경우에 대하여 각각 온도에 따른 특성변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 18은 블록의 동작성능을 모니터링하여 특성보상이 이루어지는 과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 19는 각 블록이 서로 동작성능을 모니터링하여 특성보상이 이루어지는 과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자를 이용한 특성보상방법의 일례로 온도에 따른 이득특성 변화에 대한 보상이 이루어지는 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자를이용한 특성보상방법의 일례로 온도에 따른 주파수 대역폭 특성변화에 대한 보상이 이루어지는 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자를 이용한 특성보상방법의 일례로 온도에 따른 출력레벨 변화에 대한 보상이 이루어지는 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 온도에 따른 특성변화가 선형이 아니고 곡선 특성을 가지는 경우에 대한 보상동작을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자의 제 1 블록과 제 2 블록의 구체적인 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자의 제 1 블록과 제 2 블록의 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자의 제 1 블록과 제 2 블록의 또 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자의 제 1 블록과 제 2 블록의 또 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 서미스터(thermistor)의 온도에 따른 저항의 특성변화를 나타내는 도면이다.
도 11은 기준저항(Rref)과 서미스터 저항(Rvar)이 병렬로 연결된 경우의 온도에 따른 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 기준저항(Rref)과 서미스터 저항(Rvar)이 직렬로 연결된 경우의 온도에 따른 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 기준저항(Rref)으로부터 출력전압이 얻어지는 경우의 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 서미스터 저항(Rvar)으로부터 출력전압이 얻어지는 경우의 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 다수의 직/병렬 온도보상회로를 구비하여 특성보상이 이루어지도록 구성되는 특성보상회로의 구현예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 16은 직/병렬 조합의 온도보상회로에서 출력전압을 얻는 조건에서 온도보상회로가 병렬형 보상회로로 구성된 경우와 직렬형 보상회로로 구성된 경우에 대하여 각각 온도에 따른 특성변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 17은 직/병렬 조합의 온도보상회로 대신에 Rext_ref 저항에서 출력전압을 얻는 조건에서 온도보상회로가 병렬형 보상회로인 경우와 직렬형 보상회로인 경우에 대하여 각각 온도에 따른 특성변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 18은 블록의 동작성능을 모니터링하여 특성보상이 이루어지는 과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 19는 각 블록이 서로 동작성능을 모니터링하여 특성보상이 이루어지는 과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 각각의 부품이나 소자별로 특성보상회로가 적용됨으로 인해 차량의 운행시 다양한 환경에서의 동작에 대응하기 어렵고, 그로 인해 환경변화에 따라 성능의 열화뿐만 아니라 수시로 전송되는 데이터에 오류가 발생하게 되며, 이에, 각 소자별로 미리 정해진 보상성능을 벗어나는 환경이 만들어질 때마다 마이크로컨트롤러를 통해 별도의 제어가 수행되어야 본래의 성능을 유지 가능한 단점이 있었던 종래기술의 온도보상회로 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치함으로써, 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 차량 운행시 온도를 포함하는 환경변화에 따른 동작특성의 변화나 열화로 인해 다양한 동작오류가 발생할 수 있는 한계가 있었던 종래기술의 소프트웨어 정의 무선(Software Defined Radio ; SDR) 장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치함으로써, 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있는 동시에, 마이크로프로세서와 같은 별도의 제어가 필요 없이 하드웨어 수준에서 자체적으로 보상이 이루어지는 것에 의해 하드웨어 정의 무선(Hardware Defined Radio ; HDR)의 구현이 가능하도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법에 관한 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
더 상세하게는, 먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자(10)는, 크게 나누어, 온도를 포함하는 환경의 변화에 따라 특성이 변화하도록 동작하는 제 1 블록(11)과 제 2 블록(12)을 포함하여 구성되고, 이때, 제 1 블록(11)과 제 2 블록(11)의 환경에 따른 특성변화가 서로 상반되도록 구성됨으로써, 환경변화에 따라 각 블록이 상호 보완적으로 동작하여 별도의 모니터링이나 MCU에 의한 외부 제어가 필요 없이 자체적으로 특성보상이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 상기한 바와 같이 환경의 변화에 대한 특성변화가 서로 상반되는 제 1 블록(11)과 제 2 블록(12)을 연계하여 상호 보완적으로 동작하도록 하는 것에 의해, 자동차와 같이 다양한 환경 및 급격한 환경변화에도 각각의 전장부품들이 안정적인 성능을 유지하고 어떠한 환경에서도 정상동작이 가능하도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 먼저, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자(10)를 이용하여 온도에 따른 이득특성 변화에 대한 보상이 이루어지는 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 이득특성 보상의 경우, 제 1 블록(11)의 동작이 도 2a에 나타낸 바와 같이 온도에 따라서 이득이 감소하는 특성을 가지는 경우, 제 2 블록(12)은 도 2b에 나타낸 바와 같이 온도에 따라 이득이 제 1 블록(11)과 대칭적으로 증가하도록 설계함으로써, 제 1 블록(11)과 제 2 블록(12)이 함께 동작하는 조건에서는 어떤 온도에서도 도 2c에 나타낸 바와 같이 일정한 이득특성을 유지하도록 구성될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 1에 나타낸 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자(10)를 이용하여 온도에 따른 주파수 대역폭 특성변화에 대한 보상이 이루어지는 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 차량에 탑재되는 각종 반도체 및 전장부품의 동작에 있어서, 온도와 같은 환경변화에 따라 이득뿐만 아니라 주파수 대역폭 동작에 대한 특성 역시 변화하게 되며, 반도체 및 전장부품의 안정적인 동작을 위하여는 이러한 각각의 특성변화를 적절하게 보상해야 한다.
즉, 예를 들면, 도 3a에 나타낸 바와 같이 제 1 블록(11)의 주파수 대역폭 동작특성이 온도가 높아지면 낮은 주파수 대역의 이득이 높아지고 높은 주파수 대역의 이득은 낮아지는 동작특성을 가지는 경우, 제 2 블록(12)은, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 제 1 블록(11)과 반대로 온도가 높아질수록 높은 주파수 대역의 이득은 높아지고 낮은 주파수 대역의 이득은 낮아지도록 대칭적으로 설계하여, 온도에 따라서 제 1 블록(11)과 제 2 블록(12)의 주파수 대역폭 특성이 서로 보상되도록 동작하는 것에 의해 궁극적으로는 온도에 따른 변화 없이 일정한 주파수 대역폭 동작특성을 유지할 수 있도록 구성될 수 있다.
아울러, 도 4를 참조하면, 도 4는 도 1에 나타낸 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자(10)를 이용하여 온도에 따른 출력레벨 변화에 대한 보상이 이루어지는 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
일반적으로, 전장부품은 온도에 따라서 출력레벨이 변화하는 특성을 가지며, 온도가 높아짐에 따라서 P1dB 특성이 낮아지는 것에 의해 출력레벨이 작아지는 특성을 가지고, 최종 출력레벨은 최종단(출력단)의 P1dB 특성으로 결정된다.
따라서 온도변화에 의해 P1dB 특성이 낮아지고 이득도 줄어들었다면 온도에 의해 낮아진 최종단의 P1dB 특성이 개선되도록 하는 동시에, 이득이 낮아진 만큼 최종단에 입력되는 신호레벨을 올려서 입력되도록 해주어야 일정한 출력레벨을 얻을 수 있다.
즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 온도가 증가하면서 도 4a에 나타낸 바와 같이 제 2 블록(12)의 P1dB 특성이 낮아져서 출력레벨이 작아진다면 이득을 증가시키는 것만으로 출력레벨이 올라가지 않는다.
이러한 경우, 도 4b에 나타낸 바와 같이 제 2 블록(12)의 온도에 따른 P1dB 특성을 개선함과 동시에, 제 2 블록(12)에 입력되는 입력신호 레벨도 입력단의 제 1 블록(11)을 통해서 함께 증가시켜야 도 4c에 나타낸 바와 같이 온도에 따라서 일정한 출력레벨을 얻을 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 도 5는 온도에 따른 특성변화가 선형(Linear)이 아니고 곡선 특성을 가지는 경우에 대한 보상동작을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 실제로는, 각 블록의 온도에 대한 여러가지 특성이 선형적으로 변화하는 것이 아니라 곡선 형태로 감소하는 특성을 가지는 것이 일반적이다.
즉, 제 1 블록(11)의 특성이 온도에 대하여 도 5a처럼 곡선형태로 감소한다면 제 2 블록(12)은 제 1 블록(11)의 동작을 보상할 수 있는 반대의 곡선형태의 특성을 가지도록 설계함으로써, 전체적인 시스템 동작은 어떤 온도상태에서도 일정한 동작을 가질 수 있도록 구성될 수 있다.
이때, 제 2 블록(12)의 동작이 과도한 곡선 보상특성을 가지게 되면 이로 인해 도 5c에 나타낸 바와 같이 최종 특성에 과도보상이 나타날 수 있으므로, 적절한 곡선 특성을 나타내도록 설계되어야 한다.
여기서, 상기한 제 1 블록(11)의 전장회로와 제 2 블록(12)의 전장회로는, 상기한 바와 같이 온도에 따라 서로 상반되는 특성을 가지는 동일한 회로로 구성될 수도 있고, 또는, 서로 다른 회로를 이용하여 다양한 조합으로 구성될 수 있다.
즉, 도 6 내지 도9를 참조하면, 도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자(10)의 제 1 블록(11)과 제 2 블록(12)의 구체적인 구성예를 각각 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기한 제 1 블록(11)과 제 2 블록(12)은, 도 6에 나타낸 바와 같이 직렬 연결된 증폭기로 구성될 수도 있고, 도 7에 나타낸 바와 같이 증폭기와 혼합기, 발진기와 증폭기, 발진기와 혼합기로 구성될 수도 있으며, 또는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 기타 다른 장치로 이루어지는 블록회로로 구성될 수 있다.
또는, 상기한 제 1 블록(11)과 제 2 블록(12)은, 상기한 바와 같이 각각의 단위블록이 서로 보상하도록 동작하는 구성뿐만 아니라, 도 9에 나타낸 바와 같이, 복수의 단위블록을 포함하여 이루어지는 복합블록으로 구성되고, 각 복합블록의 온도에 따른 특성 변화가 상호보상 동작되도록 구성될 수 있다.
즉, 복수의 단위블록을 포함하는 복합블록으로 이루어지는 제 1 블록(11)의 환경변화에 따른 변화량에 대하여 마찬가지로 복수의 단위블록을 포함하는 복합블록으로 이루어지는 제 2 블록(12)이 환경변화에 따른 특성보상회로 동작을 가지도록 설계하거나, 반대로 제 2 블록(12)의 환경변화에 따른 변화량에 대하여 제 1 블록(11)이 환경변화에 따른 특성보상회로 동작을 가지도록 설계함으로써, 출력단에 연결되는 전장부품이 어떠한 환경에서도 정상적으로 동작하도록 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이, 제 1 블록(11)과 제 2 블록(12)의 구체적인 구성은 환경변화에 따라 각 블록간 특성변화가 상호 보상되도록 동작되는 것이면 그 세부적인 구성에 있어서 특별한 제약이 있는 것은 아니며, 당업자에 의해 필요에 따라 적절하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
계속해서, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자(10)를 이용하여 이득 및 레벨을 보상하는 방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
일반적으로, 정합의 범위 내에서 변화를 가지며 동작하는 전자부품의 블록들에 대한 이득 및 레벨은 증폭기의 드레인 전류를 제어하는 것에 의해 그 특성을 규정할 수 있고, 이때, 전류를 제어하는 방법은 게이트 전압을 제어하는 것이며, 게이트 전압은 외부의 저항회로에 의해 규정된다.
더 상세하게는, 도 10을 참조하면, 도 10은 서미스터(thermistor)의 온도에 따른 저항의 특성변화를 나타내는 도면이다.
여기서, 본 발명의 실시예에서는, 이해를 용이하게 하기 위해 온도에 따라서 저항값이 증가하는 서미스터(thermistor)를 사용하는 것으로 가정하여 본 발명을 설명하였으나, 반대의 경우에도, 즉, 온도에 따라 저항값이 작아지는 경우에도 동일한 방식으로 HDR 동작이 구현될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
즉, 서미스터(thermistor)는 온도에 따라 저항이 급격하게 변화하는 특성을 가지며, 이때, 도 10a에 나타낸 바와 같이 온도에 따라서 선형 특성이 아닌 곡선 특성을 가지고, 이러한 저항의 곡선 특성에서 만들어지는 전압 역시 도 10b에 나타낸 바와 같이 저항값의 변화에 따라서 곡선 특성을 가진다.
또한, 전장부품은 온도에 따라 선형(Linear) 동작을 가질 수도 있으나, 대부분의 경우 온도에 따라서 급격하게 동작하거나 또는 완만하게 동작하는 영역이 있으므로, 해당 온도에 따라서 이에 적합하게 급격하게 또는 완만하게 보상을 행할 필요가 있다.
이를 위해, 서미스터의 동작에 따른 전압값 규정을 Rref(기준저항)과 함께 병렬 또는 직렬로 규정하여 전체 저항값의 범위를 규정할 수 있다.
먼저, 도 11을 참조하면, 도 11은 기준저항(Rref)과 서미스터 저항(Rvar)이 병렬로 연결된 경우의 온도에 따른 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11a에 나타낸 바와 같이 Rref(기준저항)과 함께 Rvar(서미스터 저항)을 병렬로 규정한 경우, 도 11b에 나타낸 바와 같이 Rref의 값을 조정하여 변화영역을 조절 할 수 있다.
즉, 도 11b에 나타낸 바와 같이, Rref가 작은 값일수록 Rvar값의 변화량에 영향을 작게 받아 완만한 곡선을 나타내나, Rref가 클수록 Rvar 변화량을 그대로 반영하여 큰 저항값 곡선을 나타냄을 확인할 수 있다.
아울러, 도 12를 참조하면, 도 12는 기준저항(Rref)과 서미스터 저항(Rvar)이 직렬로 연결된 경우의 온도에 따른 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12a에 나타낸 바와 같이 Rref(기준저항)과 함께 Rvar(서미스터 저항)을 직렬로 규정한 경우, 도 12b에 나타낸 바와 같이 Rref의 값을 조정하여 변화영역을 조절 할 수 있다.
즉, 도 12b에 나타낸 바와 같이, Rref이 큰 값일수록 Rvar 값의 변화량에 영향을 작게 받아 완만한 곡선을 나타내나, Rref가 작을수록 Rvar의 변화량을 그대로 반영하여 큰 저항값 곡선을 가짐을 알 수 있다.
다음으로, 도 13을 참조하면, 도 13은 기준저항(Rref)으로부터 출력전압이 얻어지는 경우의 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, Rref에서 출력전압을 얻을 경우는 Rref의 값을 조정하여 변화영역을 조절할 수 있으며, 이때 얻어지는 출력전압은 온도에 따라서 감소하는 전압특성을 가진다.
또한, 이때의 전압곡선은 Rref가 큰 값일수록 Rvar 값의 변화량에 영향을 작게 받아 완만한 곡선을 나타내나, Rref가 작을수록 Rvar 변화량을 그대로 반영하여 큰 변화율을 가지는 전압값 곡선을 나타냄을 알 수 있다.
반면, 도 14를 참조하면, 도 14는 서미스터 저항(Rvar)으로부터 출력전압이 얻어지는 경우의 동작특성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14에 나타낸 바와 같이, Rvar에서 출력전압을 얻을 경우는 Rref의 값을 조정하여 변화 영역을 조절할 수 있으며, 이때 얻어지는 출력전압은 온도에 따라 증가하는 전압특성을 얻을 수 있다.
아울러, 이때의 전압곡선도, Rref가 큰 값일수록 Rvar 값의 변화량에 영향을 작게 받아 완만한 곡선을 나타내고, Rref가 작을수록 Rvar 변화량을 그대로 반영하여 큰 변화율을 가지는 전압값 곡선을 나타냄을 알 수 있다.
다음으로, 도 15를 참조하면, 도 15는 다수의 직/병렬 온도보상회로를 구비하여 온도보상이 이루어지는 경우를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 단일의 보상회로를 통하여 요구되는 특성곡선이 얻어지지 못할 경우는 상기한 바와 같은 직/병렬 온도보상회로를 다수개 사용하여 온도별 요구영역에 맞는 보상회로를 선택적으로 동작시키도록 구성될 수 있다,
여기서, 각각의 보상회로를 선택하기 위한 스위치도 온도에 따라 하드웨어적으로 선택되도록 설계하여 전체적으로 온도에 따라서 동작하는 HDR 설계를 구현할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 내용으로부터 온도에 따른 다양한 보상회로를 구현할 수 있으며, 즉, 이는, 제 1 블록(11)의 회로가 온도에 따라서 이득이 감소하도록 동작되는 회로라면 제 2 블록(12)의 회로는 온도에 따라서 제 1 블록(11)의 회로와 상반되도록 이득이 증가하는 회로로 설계될 수 있음을 의미한다.
아울러, 이러한 회로는 온도변화에 따라 변화하는 저항값을 가지게 하는 서미스터 저항(Rint_var)을 다시 직/병렬로 구현하여 외부의 기준저항 Rext_ref(외부 기준저항) 및 직/병렬 온도보상회로 내부의 기준저항 Rint_ref(내부 기준저항)과 함께 온도변화에 따른 전압변화량의 변화영역을 조절하여 규정할 수 있다(여기서, Rvar 값은 Rint_var와 Rint_ref로 만들어지는 값임).
또한, 도 16을 참조하면, 도 16은 직/병렬 조합의 온도보상회로에서 출력전압을 얻는 조건에서 온도보상회로가 병렬형 보상회로로 구성된 경우와 직렬형 보상회로로 구성된 경우에 대하여 각각 온도에 따른 특성변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 직/병렬 온도보상회로에서 얻어지는 전압은 온도가 증가함에 따라서 전압도 증가하여 보상하는 회로가 되며, Rext_ref 값에 의해 임의의 출력전압 곡선을 규정할 수 있다.
더 상세하게는, 먼저, 온도보상회로가 병렬형인 경우는 Rint_ref 값이 클수록 Rvar 값을 크게 변화시키며, Rext_ref 값의 크기에 의해서 출력전압 범위를 조절 할 수 있는 회로가 되고, Rext_ref 값이 작을수록 큰 변화의 출력전압을 얻을 수 있다.
또한, 직렬형인 경우는 Rint_ref 값이 작을수록 Rvar 값을 크게 변화시키며, Rext_ref 값의 크기에 의해서 출력전압 범위를 조절 할 수 있는 회로가 되고, Rext_ref 값이 작을수록 큰 변화의 출력전압을 얻을 수 있다.
계속해서, 도 17을 참조하면, 도 17은 직/병렬 조합의 온도보상회로 대신에 Rext_ref 저항에서 출력전압을 얻는 조건에서 온도보상회로가 병렬형 보상회로인 경우와 직렬형 보상회로인 경우에 대하여 각각 온도에 따른 특성변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 17에 나타낸 바와 같이, Rext_ref에서 얻어지는 전압은 온도가 증가함에 따라서 전압이 감소하는 회로가 되며, Rext_ref 값에 의해 임의의 출력전압 곡선을 규정할 수 있다.
더 상세하게는, 먼저, 온도보상회로가 병렬형인 경우는 Rint_ref 값이 클수록 Rvar 값을 크게 변화시키며, Rext_ref 값의 크기에 의해서 출력전압 범위를 조절 할 수 있는 회로가 되고, Rext_ref 값이 작을수록 큰 변화의 출력전압을 얻을 수 있다.
아울러, 직렬형인 경우는 Rint_ref 값이 작을수록 Rvar 값을 크게 변화시키며, Rext_ref 값의 크기에 의해서 출력전압 범위를 조절 할 수 있는 회로가 되고, Rext_ref 값이 작을수록 큰 변화의 출력전압을 얻을 수 있다.
다음으로, 각 블록의 동작성능 모니터링을 통한 특성보상 방법에 대하여 설명하면, 상기한 바와 같이 각 블록의 환경변화에 따른 동작특성이 상호 보상되도록 설계하여 각각 동작시키는 것에 의해 환경변화에 무관하게 정상 동작하도록 구성될 수 있으나, 이에 더하여, 특성보상회로를 가지는 각 블록의 변화량을 모니터링하여 특성이 변화된 만큼 특성보상회로를 동작시키는 것에 의해 환경변화에 무관하게 정상 동작하도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 도 18을 참조하면, 도 18은 블록의 동작성능을 모니터링하여 특성보상이 이루어지는 과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 특성보상된 모니터링회로(또는 특성보상 되지 않은 모니터링회로일수도 있음)를 가지는 제 2 블록(12)이 제 1 블록(11) 회로의 동작특성을 모니터링하면서 모니터링 결과(검출값)에 따라 제 2 블록(12)의 특성보상회로를 구동시키는 것에 의해 환경변화에 무관하게 안정적인 동작이 유지되도록 구성될 수 있다.
이때, 모니터링회로 역시 특성보상이 적용된 회로로 구성되어 환경변화에 따른 특성변화가 없이 일정한 동작이 유지되도록 구성될 필요가 있으며, 또는, 특성보상 기능이 없는 모니터링 회로일 경우는 이를 감안하여 환경변화에 대한 모니터링 값을 기반으로 제 2 블록(12)에서 특성보상회로가 적절하게 동작하도록 구성될 수 있다.
또는, 다른 방법으로, 각각의 블록이 상호 모니터링하면서 서로 특성보상회로를 동작시키도록 구성될 수도 있다.
즉, 도 19를 참조하면, 도 19는 각 블록이 서로 동작성능을 모니터링하여 특성보상이 이루어지는 과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 제 1 블록(11) 및 제 2 블록(12)이 각자 서로에 대하여 환경변화에 따른 중요 특성 및 성능 변화를 상호 모니터링하면서 각 블록이 서로에 대하여 보상정도를 판단하고 적절한 보상동작이 이루어지도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 제 1 블록(11)은 제 2 블록(12)의 특성을 모니터링하고 제 1 블록(11)의 특성보상회로를 규정하여 동작시키며, 제 2 블록(12)은 제 1 블록(11)의 특성을 모니터링 하고 제 2 블록(12)의 특성보상회로를 규정하여 동작시키도록 구성되는 것에 의해, 전체 시스템이 어떤 환경에서도 안정적으로 동작하여 항상 본래의 성능이 확보될 수 있다.
이때, 도 19에 나타낸 바와 같이, 각각의 모니터링 값이 차량의 마이크로컨트롤러에도 전달되도록 하여 제 1 블록(11) 및 제 2 블록(12)의 동작 및 상태가 정상인지를 차량의 마이크로컨트롤러에서 판단할 수 있도록 구성됨으로써, 제 1 블록(11)이나 제 2 블록(12) 중 어느 하나 또는 모두에 고장이나 이상발생시 이를 즉각적으로 파악하여 신속하고 적절하게 대처할 수 있도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 각 블록의 동작 변화에 대한 모니터링은, 예를 들면, 각 블록에 대하여 환경변화에 따른 전압이나 전류 또는 주파수 응답 등의 변화를 측정하여 미리 정해진 기준과 비교하는 등에 의해 수행될 수 있으며, 즉, 상기한 바와 같이 각 블록의 동작을 모니터링 하는 방법에 대한 보다 구체적인 내용은 종래기술의 내용을 참조하여 당업자에 의해 적절히 구성될 수 있는 내용이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 바와 같이 당업자가 종래기술의 문헌 등을 참조하여 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치하는 것에 의해 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법이 제공됨으로써, 각각의 부품이나 소자별로 특성보상회로가 적용됨으로 인해 차량의 운행시 다양한 환경에서의 동작에 대응하기 어렵고, 그로 인해 환경변화에 따라 성능의 열화뿐만 아니라 수시로 전송되는 데이터에 오류가 발생하게 되며, 이에, 각 소자별로 미리 정해진 보상성능을 벗어나는 환경이 만들어질 때마다 마이크로컨트롤러를 통해 별도의 제어가 수행되어야 본래의 성능을 유지 가능한 단점이 있었던 종래기술의 온도보상회로 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치하는 것에 의해 차량용 반도체 및 전장부품들이 혹독한 환경에서도 항상 일정한 성능을 유지할 수 있도록 구성되는 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법이 제공됨으로써, 차량 운행시 환경변화에 따른 동작특성의 변화나 열화로 인해 다양한 동작오류가 발생할 수 있는 한계가 있었던 종래기술의 소프트웨어 정의 무선(SDR) 장치 및 방법들의 문제점을 해결하는 동시에, 마이크로프로세서와 같은 별도의 제어가 필요 없이 하드웨어 수준에서 자체적으로 보상이 이루어지는 것에 의해 하드웨어 정의 무선(HDR)을 구현할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 특성보상소자
11. 제 1 블록
12. 제 2 블록
11. 제 1 블록
12. 제 2 블록
Claims (12)
- 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자에 있어서,
온도를 포함하는 환경변화에 따라 변화하는 동작특성을 가지도록 이루어지고 외부로부터 입력신호가 입력되는 제 1 블록; 및
온도를 포함하는 환경변화에 따라 상기 제 1 블록의 특성변화와 상반되도록 변화하는 동작특성을 가지도록 이루어지고 상기 제 1 블록에 직렬 또는 병렬 연결되어 상기 입력신호에 대한 출력신호가 출력되는 제 2 블록을 포함하여 구성되고,
상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록은,
증폭기, 혼합기, 발진기, 서미스터(thermistor) 및 버랙터(varactor)를 포함하여 온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 전압, 전류, 이득(gain) 및 주파수(frequency) 동작특성을 가지도록 구성되거나,
또는, 증폭기, 혼합기, 발진기, 서미스터(thermistor) 및 버랙터(varactor)를 포함하는 다수의 전자소자들 중 동일 또는 서로 다른 전자소자의 복수의 조합을 포함하는 복합블록으로 각각 구성되어 온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 전압, 전류, 이득(gain) 및 주파수(frequency) 동작특성을 가지도록 구성되고,
상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록이 동일하게 구성되거나 또는 서로 다른 회로로 구성되어 온도를 포함하는 환경변화에 따라 상기 제 1 블록과 상기 제 2 블록이 상호 보완적으로 동작하도록 구성됨으로써,
온도를 포함하는 환경변화에 따라 서로 상반되는 전압, 전류, 이득(gain) 및 주파수(frequency) 동작특성을 나타내는 각각의 하드웨어 블록을 서로 상호보완적으로 동작하도록 배치하는 것에 의해 별도의 모니터링이나 외부 제어가 필요 없이 자체적으로 전압, 전류, 이득(gain) 및 주파수(frequency) 동작특성에 대한 보상이 이루어질 수 있으므로, 각각의 전장부품들이 환경변화에 따른 성능변화 없이 항상 일정한 전압, 전류, 이득(gain) 및 주파수(frequency) 동작특성을 유지하고 정상동작이 가능한 동시에, 하드웨어 수준에서 자체적으로 보상이 이루어지는 것에 의해 하드웨어 정의 무선(Hardware Defined Radio ; HDR)의 구현이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특성보상소자.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2 블록은,
상기 제 1 블록의 환경변화에 따른 동작특성 변화를 모니터링하기 위한 모니터링회로를 더 포함하여 구성되고,
상기 모니터링회로의 모니터링 값에 근거하여, 상기 제 1 블록의 환경변화에 따른 동작특성 변화량에 맞추어 상기 제 2 블록의 특성보상 동작이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특성보상소자.
- 제 1항에 있어서,
상기 특성보상소자는 총 N(N은 양의 정수)개의 블록을 포함하여 구성되고,
상기 N개의 블록은 각자 N-1 블록의 환경변화에 따른 동작특성 변화를 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특성보상소자.
- 제 1항에 있어서,
상기 특성보상소자는,
각각의 블록들이 직렬 또는 병렬 연결되어 이루어지는 특성보상회로를 다수 개 포함하여 구성되고,
미리 정해진 설정에 따라 각각의 특성보상회로를 선택적으로 적용하도록 구성됨으로써, 다양한 환경변화 범위에 대한 동작특성의 변화에 대응 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특성보상소자.
- 제 7항에 있어서,
상기 특성보상소자는,
각각의 블록이 서로 다른 블록의 환경변화에 따른 동작특성 변화를 모니터링하기 위한 모니터링회로를 더 포함하여 구성되고,
상기 모니터링회로의 모니터링 값에 근거하여, 각 블록에 대한 보상여부 및 보상정도를 판단하고 판단결과에 따라 특성보상 동작이 각각 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특성보상소자.
- 제 8항에 있어서,
상기 특성보상소자는,
상기 모니터링회로의 모니터링 값을 차량의 마이크로컨트롤러(Micro Controller Unit ; MCU)에도 함께 전달하여 상기 MCU에서 각 블록의 상태가 정상인지를 판단하고 대처하는 처리가 수행될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특성보상소자.
- 청구항 1항, 청구항 5항 내지 청구항 9항 중 어느 한 항에 기재된 특성보상소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 반도체 소자.
- 청구항 1항, 청구항 5항 내지 청구항 9항 중 어느 한 항에 기재된 특성보상소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전장부품.
- 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상방법에 있어서,
차량용 반도체 및 전장부품의 특성보상을 위한 특성보상장치를 구현하여 탑재하는 단계; 및
상기 특성보상장치를 통하여 차량용 반도체 및 전장부품의 특성보상 처리가 수행되는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 상기 특성보상장치는,
청구항 1항, 청구항 5항 내지 청구항 9항 중 어느 한 항에 기재된 특성보상소자를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 특성보상방법.
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| KR1020210097831A KR102635325B1 (ko) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210097831A KR102635325B1 (ko) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법 |
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| KR1020210097831A KR102635325B1 (ko) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 차량용 반도체 및 전장부품의 동작 신뢰성 확보를 위한 특성보상소자 및 이를 이용한 특성보상방법 |
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| KR100971343B1 (ko) | 2007-09-28 | 2010-07-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 온도보상 전류측정 장치를 이용한 배터리팩 |
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