KR102664818B1 - 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템 및 오픈 고장 진단 방법 - Google Patents

프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템 및 오픈 고장 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 유도성 부하와 병렬 연결되어 환류 경로를 형성하는 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단하는 시스템 및 그 시스템을 이용한 오픈 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은, 상기 부하 및 상기 프리휠링 다이오드에 연결되며 온오프 동작하여 상기 부하에 구동 전류를 전달하는 FET; 및 상기 FET에 게이트 전압을 인가하여 온오프 제어하고 상기 구동 전류를 상기 부하에 인가하는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부는, 상기 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단하기 위해, 상기 구동 전류의 인가에 앞서, 상기 부하가 동작하지 않는 조건의 저전류인 테스트 전류를 상기 부하에 인가할 수 있다.

Description

프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템 및 오픈 고장 진단 방법{Freewheeling diode open fault diagnosis system and open fault diagnosis method}
본 발명은, 유도성 부하와 병렬 연결되어 환류 경로를 형성하는 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단하는 시스템 및 그 시스템을 이용한 오픈 고장 진단 방법에 관한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 유도성 부하가 포함된 회로에서 각각 스위칭 소자의 온 구동시와 오프 구동시의 전류 경로를 도시한 것이다.
인덕턴스 성분을 갖고 있는 유도성 부하(Solenoid, Injecter, valve 등)(1)를 동작시키기 위해 부하(1)에 연결된 스위칭 소자(5)를 온오프 구동할 때, 스위칭 소자(5)가 오프되면 부하(1)에 흐르는 전류가 계속 흐르려는 성질에 의해서 역기전력이 발생하게 되고 스파크 전압이 발생하게 된다.
따라서, 프리휠링 다이오드(freewheeling diode) 또는 플라이백 다이오드(flyback diode)라고도 불리는 다이오드 소자(3)를 부하(1)에 병렬 연결한다. 프리휠링 다이오드(3)는 상기 스위칭 소자(5)가 온(on) 구동하는 경우에는 역 바이어스 되어 차단되고,(도 1a 참조) 상기 스위칭 소자(5)가 오프(off) 구동하는 경우에는 역기전력에 의해 순방향으로 바이어스 되어 전류의 환류 경로를 형성하는데,(도 1b 참조) 이를 통해, 스파크 전압의 발생이 방지될 수 있다.
한편, 이러한 프리휠링 다이오드(3)는 파손, 조립 불량에 의해서 다이오드가 오픈되는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 상황이 발생할 경우에는 상술한 스파크 전압의 발생이 방지되지 못하고 발생한 스파크 전압은 열의 형태로 발산되어 회로와 연결된 다른 전자 부품까지 파손시킬 수 있다.
종래의 과전압 측정 회로에 의해서도 과전압 발생은 측정될 수 있지만 종래 과전압 측정 회로들은 스파크 전압이 발생한 이후 과전압을 감지하고 시스템을 정지하도록 구성된 것이 대부분으로, 이미 발생한 스파크 전압이 부품을 파손시키는 것을 막지는 못한다. 이는, 시스템의 보수, 부품 교체로 인한 경제적 손실을 야기하는 문제가 있다.
본 발명은, 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단할 수 있으면서도 부품 파손을 미연에 방지할 수 있는 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템 및 오픈 고장 진단 방법을 제공하는 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명 실시예인 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템은, 부하와 병렬 연결된 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단하는 시스템으로서, 상기 부하 및 상기 프리휠링 다이오드에 연결되며 온오프 동작하여 상기 부하에 구동 전류를 전달하는 FET; 및 상기 FET에 게이트 전압을 인가하여 온오프 제어하고 상기 구동 전류를 상기 부하에 인가하는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부는, 상기 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단하기 위해, 상기 구동 전류의 인가에 앞서, 상기 부하가 동작하지 않는 조건의 저전류인 테스트 전류를 상기 부하에 인가하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 FET의 드레인 단자에 연결되어 상기 드레인 단자의 전압이 기 설정된 기준 전압보다 큰 과전압인지 여부를 측정하는 과전압 측정부;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 과전압 측정부는, 상기 FET의 드레인 단자 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 비교기를 포함할 수 있다.
본 발명 실시예인 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템은, 상기 구동 전류와 상기 테스트 전류가 기 설정되어 있는 설정부; 및 상기 과전압 측정부의 측정 결과를 전달받아 상기 프리휠링 다이오드의 오픈 고장 여부를 진단하는 진단부;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 진단부는, 상기 테스트 전류가 인가된 상태에서 상기 과전압 측정부의 상기 측정 결과가 과전압이면 상기 프리휠링 다이오드를 오픈 고장으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 진단부는, 상기 테스트 전류가 인가된 상태에서 상기 과전압 측정부의 상기 측정 결과가 정상 전압이면 상기 프리휠링 다이오드를 정상으로 판단할 수 있다.
한편, 상기 구동부는, 상기 테스트 전류를 인가하는 동안 상기 FET를 선형 모드(linear mode)에서 동작하도록 제어할 수 있다.
본 발명 실시예인 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템은, 상기 FET의 소스 단자에 연결되어 상기 FET의 드레인 전류가 기 설정된 기준 전류보다 큰 과전류인지 여부를 측정하는 과전류 측정부를 더 포함하고, 상기 과전류 측정부는, 상기 FET의 소스 단자와 연결되는 션트 저항과 상기 션트 저항 양단의 전압을 증폭하는 증폭기를 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명 실시예인 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 방법은, 부하와 병렬 연결된 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단하는 방법으로서, 상기 부하 및 상기 프리휠링 다이오드에 연결되는 FET를 상기 부하가 동작하지 않는 조건에서 테스트 구동하는 단계; 상기 조건에서 상기 FET에 기 설정된 기준 전압보다 큰 과전압이 인가되는지 여부를 측정하는 과전압 측정 단계; 및 상기 과전압 측정 단계의 측정 결과에 따라 상기 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 판단하는 고장 판단 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 테스트 구동하는 단계는, 상기 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단하기 위해, 상기 부하가 동작하는 구동 전류를 인가하기에 앞서, 상기 부하가 동작하지 않는 조건의 저전류인 테스트 전류를 상기 부하에 인가할 수 있다.
또한, 상기 테스트 구동하는 단계는, 상기 테스트 전류를 인가하는 동안 상기 FET를 선형 모드(linear mode)에서 동작하도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 과전압 측정 단계는, 비교기가 상기 FET의 드레인 단자의 전압과 기 설정된 기준 전압을 비교하여 상기 드레인 단자의 전압이 더 큰 경우 과전압으로 측정할 수 있다.
아울러, 상기 고장 판단 단계는, 상기 측정 결과가 과전압이면 상기 프리휠링 다이오드를 오픈 고장으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 고장 판단 단계는, 상기 측정 결과가 정상 전압이면 상기 프리휠링 다이오드를 정상으로 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 부하가 동작하는 구동 전류의 인가에 앞서, 부하가 동작하지 않는 조건의 저전류인 테스트 전류를 먼저 인가하여 테스트 구동을 수행함으로써 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단할 수 있으면서도 부품 파손을 미연에 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 유도성 부하가 포함된 회로에서 각각 스위칭 소자의 온 구동시와 오프 구동시의 전류 경로를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 유도성 부하가 포함된 회로에서 각각 프리휠링 다이오드가 정상 동작하는 경우와 오픈 고장이 발생한 경우의 전압, 전류 파형을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템의 시스템 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명 시스템의 적용시 각각 프리휠링 다이오드가 정상 동작하는 경우와 오픈 고장이 발생한 경우의 전압, 전류 파형을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 유도성 부하가 포함된 회로에서 각각 프리휠링 다이오드가 정상 동작하는 경우와 오픈 고장이 발생한 경우의 전압, 전류 파형을 도시한 것이다.
도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, FET 제어 신호는 스위칭 소자(5)인 FET(field effect transistor)의 온오프 신호이다. 출력 전압은 FET(5)의 드레인 단자 전압이고 출력 전류(부하)는 부하(1)에 흐르는 전류이며, 다이오드 전류는 프리휠링 다이오드(3)에 흐르는 전류이고 FET 전류는 FET(5)의 드레인 전류이다.
도 2a와 같이 프리휠링 다이오드(3)가 정상인 경우에는 FET(5)의 오프 직후 출력 전압은 배터리 전압과 프리휠링 다이오드의 Vf전압(순방향 전압)을 합한 전압이 측정된다.
출력 전류는 FET(5)이 온 구동하는 동안에는 부하(예를 들어, 솔레노이드 밸브)(1)가 작동하는 시점에서 변곡점이 생기고 피크를 찍은 후, FET(5)가 오프 구동하면 프리휠링 다이오드(3)로 전류가 흐르면서 서서히 방전된다.
도 2b와 같이 프리휠링 다이오드(3)가 오픈된 경우에는 FET(5)의 오프 직후 스파크 전압이 발생한다. 이는, 출력 전압의 파형에서 알 수 있다. 한편, 고전압 스파크는 하기 수학식 1에 의해 유도성 부하의 인덕턴스(L)와 전류(i)의 변화율의 곱으로 결정된다.
[수학식 1]
즉, 부하를 통한 전류변화가 빠를수록 전압 스파크의 값이 높아진다.
프리휠링 다이오드(3)는 오픈 즉, 개방되어 전류가 흐르지 않으며, 프리휠링 다이오드(3)가 정상인 경우와는 달리 환류 경로가 없이 역기전력이 방전되는 경로가 FET 뿐이므로 출력 전류는 급격하게 방전된다.
한편, 고전압 스파크에 의해 FET(5)에 매우 큰 전압이 순간적으로 인가될 수 있고 결국에는 FET(5)의 허용 파워를 넘어서서 FET(5)이 파손될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템의 시스템 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템의 시스템은, FET(100) 및 구동부(200)를 포함할 수 있다.
FET(100)는 종래의 스위칭 소자로서 부하(10) 및 프리휠링 다이오드(30)에 연결되며 온오프 동작하여 부하(10)에 구동 전류를 전달하는 구성이다. 보다 구체적으로, FET(100)는 N채널 모스펫(MOSFET)일 수 있다. 이때, 드레인 단자는 프리휠링 다이오드(30)의 애노드 및 부하에 연결되고 게이트 단자는 후술할 구동부(200)에 연결될 수 있다.
구동부(200)는, FET(100)에 게이트 전압을 인가하여 온오프 제어하고 구동 전류를 부하(10)에 인가하는 구성이다. 구동부(200)는 후술할 제어부(500)로부터 신호를 수신하여 상기 신호에 따라 FET(100)를 온 또는 오프로 제어할 수 있다.
구동부(200)는 프리휠링 다이오드(30)의 오픈 고장을 진단하기 위해, 부하(10)가 작동하는 구동 전류를 인가하기에 앞서, 먼저 테스트 전류를 부하(10) 인가할 수 있다. 이때, 테스트 전류는 부하(10)가 동작하지 않는 조건의 저전류로 정의된다. 즉, 테스트 전류는 구동 전류보다 작은 값을 가진다. 테스트 전류의 인가에 대해서는 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템은, 제어부(500)를 더 포함할 수 있다.
제어부(500)는 CPU, MCU, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하여 동작을 수행할 수 있는 각종 컨트롤러 중 임의의 것일 수 있다. 제어부(500)는 구동부(200)가 FET(100)를 구동하기 위한 전류를 설정하거나 FET(100)에 인가되는 과전압 또는 과전류를 진단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템은, 과전압 측정부(300)를 더 포함할 수 있다.
과전압 측정부(300)는 입력측이 프리휠링 다이오드(30)와 FET(100)의 사이에 연결되고 출력측이 제어부(500)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 과전압 측정부(300)는 FET(100)의 드레인 단자에 연결되어 드레인 단자의 전압이 기 설정된 기준 전압보다 큰 과전압인지 여부를 측정할 수 있다. 이를 위해, 과전압 측정부(300)는 FET의 드레인 단자 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 비교기(310)를 포함하여 구성될 수 있다. 비교기(310)의 입력 단자가 각각 드레인 단자와 기준 전압(320, Vref)에 연결되고 출력 단자가 제어부(500)에 연결된다.
제어부(500)의 세부 구성에 대해 살펴보면, 제어부(500)는 구동 전류와 테스트 전류가 기 설정되어 있는 설정부(510) 및 과전압 측정부(300)의 측정 결과를 전달받아 프리휠링 다이오드(30)의 오픈 고장 여부를 진단하는 진단부(520) 포함할 수 있다.
이때, 설정부(510)에 기 설정된 테스트 전류는 구동부(200)에 전달되어 구동부(200)에 의해 FET(100)이 구동되는 것이며, 과전압 측정부(300) 또는 후술할 과전류 측정부(400)의 측정 결과는 진단부(520)로 전달되어 과전압 또는 과전류 및 프리휠링 다이오드(30)의 오픈 고장 여부가 진단되는 것이다.
진단부(520)는, 부하(10)에 테스트 전류가 인가된 상태에서 과전압 측정부(300)의 측정 결과가 과전압이면 프리휠링 다이오드(30)를 오픈 고장으로 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 구동부(200)는 부하(10)가 동작하지 않는(예를 들어, 부하가 솔레노이드 밸브인 경우 밸브가 동작하지 않는) 테스트 전류를 FET(100)을 통해 부하(10)에 인가한다.
구동부(200)는 테스트 전류를 인가하는 동안 FET(100)를 선형 모드(linear mode)에서 동작하도록 제어할 수 있다. 선형 모드는 FET(100)가 온 되고 채널이 형성되어 드레인과 소스사이에 전류가 흐르는 것을 허용한다. 이때, FET(100)는 소스와 드레인 전압과 관련된 게이트 전압에 의하여 제어되는 저항처럼 동작한다. 설정부(510)에는 FET(100)을 선형 모드에서 동작시킬 수 있는 적절한 테스트 전류, 게이트 전압, 드레인 전압 및 소스 전압의 관계가 기 설정되어 있을 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이 과전압 측정부(300)는 FET(100)의 드레인 전압과 기준 전압을 비교할 수 있고 드레인 전압이 기준 전압보다 더 큰 경우에는 비교기(310)에서 출력되는 측정 결과가 과전압이 된다. 이는 비교기(310)의 하이(high) 출력으로 구현될 수 있다.
상기 과전압 측정 결과를 전달받은 진단부(520)는 프리휠링 다이오드(30)가 오픈된 것으로 판단하고 고장 신호를 생성할 수 있다. 생성된 고장 신호는 구동부(200)로 전달될 수 있고 구동부(200)는 부하(10)에 더 이상 전류가 인가되지 않도록 FET(100)의 구동을 정지할 수 있다. FET(100)의 구동을 정지한다는 것은 FET(100)을 오프시키는 것으로서, 게이트-소스 전압이 문턱 전압보다 작도록 게이트 전압을 인가하여 구현할 수 있다. 이로써, 시스템 정지 및 보수가 가능하다.
진단부(520)는, 부하(10)에 테스트 전류가 인가된 상태에서 과전압 측정부(300)의 측정 결과가 정상 전압이면 프리휠링 다이오드(30)를 정상으로 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 드레인 전압이 기준 전압보다 작은 경우에는 비교기(310)에서 출력되는 측정 결과가 정상 전압이 된다. 이는 비교기(310)의 로우(low) 출력으로 구현될 수 있다.
상기 정상 전압 측정 결과를 전달받은 진단부(520)는 프리휠링 다이오드(30)가 정상인 것으로 판단하고 정상 신호를 생성할 수 있다. 생성된 정상 신호는 구동부(200)로 전달될 수 있고 구동부(200)는 FET(100)에 구동 전류를 인가할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 구동 전류는 테스트 전류보다 큰 전류로서 부하(10)가 동작하는(예를 들어, 부하가 솔레노이드 밸브인 경우 밸브가 동작하는) 조건의 전류이다. 이로써, 부하(10)는 정상 동작될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템은, 과전류 측정부(400)를 더 포함할 수 있다.
과전류 측정부(400)는, FET(100)의 소스 단자에 연결되어 FET(100)의 드레인 전류가 기 설정된 기준 전류보다 큰 과전류인지 여부를 측정할 수 있다. 이를 위해, 과전류 측정부(400)는, FET(100)의 소스 단자와 연결되는 션트 저항(410)과, 션트 저항(410) 양단의 전압을 증폭하는 증폭기(420)를 포함하여 구성될 수 있다.
이로써, 션트 저항(410)에 흐르는 전류는 전압으로 변환되어 증폭되고 증폭된 값이 제어부(500)에 전달되어 상기 값에 의해 FET(100)의 드레인 전류가 과전류인지 여부가 판단될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명 시스템의 적용시 각각 프리휠링 다이오드가 정상 동작하는 경우와 오픈 고장이 발생한 경우의 전압, 전류 파형을 도시한 것이다.
도 4a와 도 4b는 부하(10)에 테스트 전류를 인가한 경우를 도시한 것으로서, 도 4a와 도 4b를 참조하면, FET 제어 신호는 FET(100)의 온오프 신호이다. 출력 전압은 FET(100)의 드레인 단자 전압이고 출력 전류(부하)는 부하(10)에 흐르는 전류이며, 다이오드 전류는 프리휠링 다이오드(30)에 흐르는 전류이고 FET 전류는 FET(100)의 드레인 전류이다.
도 4a와 같이 프리휠링 다이오드(30)가 정상인 경우, 테스트 전류로 저전류를 인가하였으므로 부하(10)는 동작하지 않는다. 프리휠링 다이오드(30)가 정상이므로 출력 전압에 배터리 전압과 프리휠링 다이오드(30)의 Vf전압(순방향 전압)을 합한 전압이 측정되고 이 전압은 과전압이 아니므로 과전압 측정부(300)의 측정 결과도 정상 전압으로 측정된다. 또한, FET(100)이 오프된 후에는 FET 전류가 흐르지 않는다.
도 4b와 같이 프리휠링 다이오드(30)가 오픈된 경우, 마찬가지로 테스트 전류로 저전류를 인가하였으므로 부하(10)는 동작하지 않는다. 프리휠링 다이오드(30)가 오픈되었으므로 출력 전압에 스파크 전압이 발생하고 과전압 측정부(300)의 측정 결과가 과전압으로 측정된다. 다만, 부하(10)에 인가한 전류가 저전류이므로 FET(100)이 허용할 수 있는 파워만이 발생하여 FET(100)이 파손되지는 않는다. 다시 말해, FET(100)을 오프하였을 때 과전압 발생에 의해 FET(100)에 전류가 흐르는 점은 도 2b의 경우와 동일하나 저전류 테스트 구동으로 인해 FET(100)의 파손은 방지되는 것이다.
즉, 부하(10)가 동작하지 않는 저전류로 먼저 테스트 구동을 수행함으로써 과전압 측정과 프리휠링 다이오드의 오픈 고장은 진단할 수 있으면서도 FET의 파손은 방지되는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 방법은, 테스트 구동 단계(S100), 과전압 측정 단계(S200) 및 고장 판단 단계(S300)를 포함할 수 있다. 상기 단계들은 상술한 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템의 각 구성에 의해 수행될 수 있다.
테스트 구동 단계(S100)는, 부하(10) 및 프리휠링 다이오드(30)에 연결되는 FET(100)를 부하(10)가 동작하지 않는 조건에서 구동하는 단계이다.
보다 구체적으로, 본 단계(S100)에서는 프리휠링 다이오드(30)의 오픈 고장을 진단하기 위해, 부하(10)가 동작하는 구동 전류를 인가하기에 앞서, 부하(10)가 동작하지 않는 조건의 저전류인 테스트 전류를 부하(10)에 인가할 수 있다. 테스트 전류가 인가되는 동안 FET(100)는 선형 모드에서 동작하도록 제어될 수 있다.
다음으로, 과전압 측정 단계(S200)는, 상기 테스트 전류가 인가되는 조건에서 FET(100)에 기 설정된 기준 전압보다 큰 과전압이 인가되는지 여부를 측정하는 단계이다.
보다 구체적으로, 본 단계(S200)에서는 비교기(310)가 FET(100)의 드레인 단자의 전압과 기 설정된 기준 전압을 비교하여 드레인 단자의 전압이 더 큰 경우 과전압으로 측정할 수 있다. 물론, 상기 기 설정된 기준 전압이 더 큰 경우에는 정상 전압으로 측정될 수 있다.
다음으로, 고장 판단 단계(S300)는, 과전압 측정 단계(S200)의 측정 결과에 따라 프리휠링 다이오드(30)의 오픈 고장을 판단하는 단계이다.
보다 구체적으로, 본 단계(S300)에서 비교기(310)로부터의 측정 결과가 정상 전압이면 프리휠링 다이오드(30)는 정상으로 판단된다.(S310) 이때는, 부하(10)에 상기 테스트 전류보다 크고 부하(10)가 동작할 수 있는 구동 전류를 인가하여 부하(10)를 정상 동작시킬 수 있다.(S400)
또한, 본 단계(S300)에서 비교기(310)로부터의 측정 결과가 과전압이면 프리휠링 다이오드(30)가 오픈 고장으로 판단된다.(S320) 이때는, FET(100)을 오프하고 시스템이 구동을 정지할 수 있다. 이후, 필요에 따라 부하(30)의 교체와 같은 시스템의 보수가 진행될 수 있다.(S500)
한편, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 방법에 대한 더욱 자세한 설명은 상술한 프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템에 대한 설명으로 갈음할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 부하가 동작하는 구동 전류의 인가에 앞서, 부하가 동작하지 않는 조건의 저전류인 테스트 전류를 먼저 인가하여 테스트 구동을 수행함으로써 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단할 수 있으면서도 부품 파손을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1, 10: 유도성 부하
3, 30: 프리휠링 다이오드
5, 100: FET
200: 구동부
300: 과전압 측정부
310: 비교기
320: 기준 전압
400: 과전류 측정부
410: 션트 저항
420: 증폭기
500: 제어부
510: 설정부
520: 진단부

Claims (14)

  1. 부하와 병렬 연결된 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단하는 시스템으로서,
    상기 부하 및 상기 프리휠링 다이오드에 연결되며 온오프 동작하여 상기 부하에 구동 전류를 전달하는 FET;
    상기 FET에 게이트 전압을 인가하여 온오프 제어하고 상기 구동 전류를 상기 부하에 인가하는 구동부;
    상기 FET의 소스 단자에 연결되어 상기 FET의 드레인 전류가 기 설정된 기준 전류보다 큰 과전류인지 여부를 측정하는 과전류 측정부;
    상기 구동 전류와 상기 테스트 전류가 기 설정되어 있는 설정부; 및
    상기 프리휠링 다이오드의 오픈 고장 여부를 진단하는 진단부;
    를 포함하며,
    상기 구동부는,
    상기 프리휠링 다이오드의 오픈 고장을 진단하기 위해, 상기 구동 전류의 인가에 앞서, 상기 부하가 동작하지 않는 조건의 저전류인 테스트 전류를 상기 부하에 인가하되,
    상기 과전류 측정부의 측정 결과는 진단부로 전달되어 과전류 및 프리휠링 다이오드의 오픈 고장 여부가 진단되는
    프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 FET의 드레인 단자에 연결되어 상기 드레인 단자의 전압이 기 설정된 기준 전압보다 큰 과전압인지 여부를 측정하는 과전압 측정부;를 더 포함하는,
    프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 과전압 측정부는,
    상기 FET의 드레인 단자 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 비교기를 포함하는,
    프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진단부는,
    상기 테스트 전류가 인가된 상태에서 상기 과전압 측정부의 상기 측정 결과가 과전압이면 상기 프리휠링 다이오드를 오픈 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는,
    프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 진단부는,
    상기 테스트 전류가 인가된 상태에서 상기 과전압 측정부의 상기 측정 결과가 정상 전압이면 상기 프리휠링 다이오드를 정상으로 판단하는 것을 특징으로 하는,
    프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 테스트 전류를 인가하는 동안 상기 FET를 선형 모드(linear mode)에서 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 과전류 측정부는, 상기 FET의 소스 단자와 연결되는 션트 저항과 상기 션트 저항 양단의 전압을 증폭하는 증폭기를 포함하는,
    프리휠링 다이오드 오픈 고장 진단 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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