KR102126356B1 - Power Supply and Its Charging Voltage Compensation Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 헤드 유닛에 구비되는 전원 장치로서, 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터와 외부 장치의 입력 커넥터가 케이블을 통해 전기적으로 연결되고, 상기 케이블을 통해 상기 외부 장치로 전원 전압을 공급하는 상기 전원 장치에 있어서, 상기 전원 전압을 상기 헤드 유닛의 출력 커넥터로 출력하는 전원부 및 상기 외부장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 검출하여, 상기 케이블에 의한 상기 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상한다.The present invention is a power supply device provided in a vehicle head unit, wherein the output connector of the vehicle head unit and the input connector of an external device are electrically connected through a cable, and the power supply device supplies a power voltage to the external device through the cable. In the above, by detecting the voltage appearing on the input connector of the external device and the power supply unit for outputting the power supply voltage to the output connector of the head unit, to compensate the voltage drop of the voltage appearing on the output connector of the vehicle head unit by the cable do.
Description
본 발명은 차량 헤드유닛과 외부기기를 연결하여 외부기기에 전원을 공급하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 차량용 USB(Universal Serial Bus) 케이블을 통해 연결된 외부기기에 충전전압을 공급하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a device and a method for supplying power to an external device by connecting a vehicle head unit and an external device, specifically, a device for supplying a charging voltage to an external device connected through a vehicle universal serial bus (USB) cable, and It's about the way.
차량의 표준형 AVN(Audio Video Navigation) 시스템에서의 USB(Universal Serial Bus)포트는 차량용 USB 케이블 및 사용자의 USB케이블로 차량 헤드유닛과 외부장치를 전기적으로 연결시킨다. The USB (Universal Serial Bus) port in the vehicle's standard audio video navigation (AVN) system electrically connects the vehicle head unit and external devices with a vehicle USB cable and a user's USB cable.
차량 헤드유닛과 전기적으로 연결된 외부장치는 차량 헤드유닛으로부터 USB 동작전원(VBUS≒5±0.25V))을 받아서 동작 및 충전을 수행한다.The external device electrically connected to the vehicle head unit receives the USB operating power (VBUS≒5±0.25V) from the vehicle head unit to perform operation and charging.
도 1은 종래기술에 따른 차량 헤드유닛의 전원부와 외부장치가 연결된 실시예를 나타낸 도면이다. 종래에는 차량 전원부의 USB 동작전원 설계 시, 헤드유닛으로부터 5V를 공급받을 수 있도록 하고 차량용 USB 케이블을 통하여 외부장치의 고속충전 및 일반충전 기능을 구현 하도록 한다.1 is a view showing an embodiment in which a power unit and an external device of a vehicle head unit according to the prior art are connected. Conventionally, when designing a USB operating power source of a vehicle power supply unit, 5 V can be supplied from a head unit and a high speed charging and general charging function of an external device is implemented through a vehicle USB cable.
표 1은 외부장치의 동작 및 충전을 위한 USB 동작전원 및 전류값을 기재한 표이다.Table 1 is a table that describes the USB operating power and current values for operation and charging of external devices.
USB VBUS MIN
USB VBUS MIN
4.75V
4.75V
USB VBUS MAX
USB VBUS MAX
5.25V
5.25V
USB 2.0 최대 허용전류
USB 2.0 maximum allowable current
500mA
500mA
USB 3.0 최대 허용전류
USB 3.0 maximum allowable current
900mA
900mA
USB VBUS 고속충전 최대전류
USB VBUS high speed charging maximum current
2100mA
2100mA
도 1에 도시된 DC-DC 컨버터부 출력전압(A 지점 전압)의 전압은 아래 아래와 같이 계산 될 수 있다. The voltage of the DC-DC converter output voltage (point A voltage) shown in FIG. 1 may be calculated as follows.
DC-DC 컨버터부 출력전압= 
= (1+100KΩ/100KΩ)*2.5V = 5V = (1+100KΩ/100KΩ)*2.5V = 5V
(단, DC-DC 컨버터 출력부에서 헤드 유닛 USB커넥터 단까지의 Process Control Block 패턴에 대한 영향 무시) (However, the effect on the process control block pattern from the DC-DC converter output to the head unit USB connector stage is ignored)
외부장치로 IPAD 를 고속 충전 할 경우, 표 1에 기재한 바와 같이 2100mA의 전류가 차량용 USB 케이블에 흐르게 된다. 이에 따라, 앞서 계산한 DC-DC 컨버터부 출력전압 (5V)로부터 실제 USB 전원 공급 포트(B 지점)의 전압은 아래와 같이 계산될 수 있다.When charging the IPAD at high speed with an external device, as shown in Table 1, a current of 2100mA flows through the vehicle USB cable. Accordingly, the voltage of the actual USB power supply port (point B) from the DC-DC converter output voltage (5V) previously calculated may be calculated as follows.
B지점 전압= A지점 전압 - (케이블저항) * 최대충전전류Point B voltage = Point A voltage-(cable resistance) * Maximum charging current
= 5 - (0.0842*2)*2.1 = 4.6472V = 5-(0.0842*2)*2.1 = 4.6472V
(이때, B 지점전압: 실제 USB 전원 공급 포트전압, A 지점전압: DC-DC 컨버터부 출력전압)(At this time, B point voltage: Actual USB power supply port voltage, A point voltage: DC-DC converter output voltage)
전술한 계산 과정에서 알 수 있듯이, 고속 충전을 할 경우 최대 충전전류(2.1A)에 의한 케이블의 전압강하로 인해, USB 최소 전압 스펙인 4.75 V를 만족시키지 못한다.As can be seen from the above calculation process, when charging at high speed, the voltage drop of the cable due to the maximum charging current (2.1A) does not satisfy the USB minimum voltage specification of 4.75 V.
고속 충전시, 전압강하 문제를 고려하여 차량 헤드유닛의 USB 동작전원 설계를 할 때, USB 동작전원 사양의 최대값에 가까운 5.2V를 출력하도록 할 수 있다.When designing the USB operation power of the vehicle head unit in consideration of the voltage drop problem during high-speed charging, it is possible to output 5.2V close to the maximum value of the USB operation power specification.
하지만, 고속 충전시, 전압강하 문제를 고려하여 대응설계를 할 경우, 외부장치 고속 충전 시 USB 동작전압의 최소 스펙(4.72V)을 만족 시킬 수 있으나, 고속 충전을 하지 않는 경우 동작전압의 최대스펙인 5.25V를 초과하게 될 가능성이 있다.However, if the corresponding design is considered in consideration of the voltage drop problem during high-speed charging, the minimum specification (4.72V) of the USB operating voltage can be satisfied when the external device is fast-charging, but the maximum specification of the operating voltage when not fast-charging There is a possibility of exceeding 5.25V.
예컨대, USB 장치의 동작 전류는 5mA 이므로, B지점 전압은 5.2V 로 계산되고, 표 1에 기재된 바와 같이, USB 동작 최대 스펙은 5.25V 이므로 최대 스펙 대비 약 50mV 의 마진이 발생한다. 이 경우, 마진 부족으로 인해 저항 편차 및 DC-DC 컨버터부의 출력 편차를 고려할 때 최대 스펙을 불만족시킬 가능성이 있다. For example, since the operating current of the USB device is 5mA, the B-point voltage is calculated as 5.2V, and as shown in Table 1, the maximum USB operating specification is 5.25V, so that a margin of about 50mV is generated compared to the maximum specification. In this case, the maximum specification may be unsatisfactory when considering the resistance deviation and the output deviation of the DC-DC converter due to the lack of margin.
동작전압의 최대 스펙을 초과하게 되면, USB 장치(예컨대, USB Memory Stick)가 연결되어 동작하는 경우 AVN 시스템에서 USB 연결을 통하여 구현되는 멀티미디어 기능에 문제를 일으킬 수 있다. When the maximum specification of the operating voltage is exceeded, when a USB device (for example, a USB Memory Stick) is connected and operated, a problem may occur in a multimedia function implemented through a USB connection in the AVN system.
즉, 종래에는 차량 헤드유닛을 통한 고속 충전 시 케이블의 임피던스와 고속 충전 전류로 인해 발생되는 케이블의 전압강하 때문에 동작전원을 만족시키지 못하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.That is, conventionally, there is a problem in that the operating power cannot be satisfied due to the voltage drop of the cable caused by the impedance of the cable and the fast charging current when fast charging through the vehicle head unit.
아울러, 고속 충전 및 일반 충전 시 전압강하를 보상할 수 있는 대응 설계로 동작전원을 공급할 경우, AVN시스템 개발 시 케이블의 종류 및 길이, 시스템의 편차에 따라 차량 헤드유닛의 출력전압 값을 지속적으로 튜닝 해야 하는 문제점을 가진다.
In addition, if the operating power is supplied with a corresponding design that can compensate for the voltage drop during high-speed charging and normal charging, the AVN system continuously tunes the output voltage value of the vehicle head unit according to the cable type, length, and system deviation. It has a problem to do.
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로, 차량용 USB케이블을 통하여 고속충전을 지원하기 위한 시스템에서 발생될 수 있는 전압강하를 능동적으로 제어하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised in the technical background as described above, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for actively controlling a voltage drop that may occur in a system for supporting high-speed charging through a vehicle USB cable.
아울러, 본 발명을 통해 외부장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 검출하여, 차량용 USB 케이블에 의해 강하되는 전압을 보상하는 전원장치 및 이의 충전전압보상 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to detect a voltage appearing on an input connector of an external device, and to provide a power supply device for compensating the voltage dropped by a vehicle USB cable and a method for compensating for the charging voltage thereof.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일면에 따른 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터와 외부 장치의 입력 커넥터를 전기적으로 연결하는, 케이블을 통해 상기 외부 장치로 전원 전압을 공급하는 상기 전원 장치에 있어서, 상기 전원 전압을 상기 헤드 유닛의 출력 커넥터로 출력하는 전원부 및 상기 외부장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 검출하여, 상기 케이블에 의한 상기 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상하는 전압 보상부를 포함하고, 상기 전압 보상부는 상기 외부장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압과 기준전압을 비교하는 비교부, 상기 비교부의 비교 결과값에 의해 스위칭 되는 스위칭부, 상기 스위칭부와 직렬 연결된 제1 저항, 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 제1 저항과 병렬 연결되는 제2 저항, 및 상기 전원부의 출력단과 제2 저항 사이에 연결된 제3 저항을 포함한다.In the power supply device for supplying a power supply voltage to the external device via a cable, which electrically connects the output connector of the vehicle head unit and the input connector of the external device according to an aspect of the present invention for solving the above-described problem, the A voltage compensator for detecting a voltage appearing at a power supply unit outputting a power supply voltage to the output connector of the head unit and an input connector of the external device, and compensating for a voltage drop of a voltage appearing at the output connector of the vehicle head unit by the cable. Including, the voltage compensator is a comparison unit comparing the voltage and the reference voltage appearing on the input connector of the external device, the switching unit is switched by the comparison result of the comparison unit, the first resistor connected in series with the switching unit, the switching A second resistor connected in parallel with the first resistor according to a negative switching operation, and a third resistor connected between the output terminal and the second resistor of the power supply unit.
전압 보상부는 상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 기준전압과 비교하여 상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압이 상기 기준전압 보다 작을 경우 보상신호를 출력하는 비교부 및 상기 비교부로부터 획득한 보상신호에 따라 스위칭되어 상기 전압 보상부와 상기 전원부를 연결하는 스위칭부를 포함한다.The voltage compensator compares a voltage appearing at the input connector of the external device with a reference voltage, and a comparator outputs a compensation signal when the voltage appearing at the input connector of the external device is less than the reference voltage and a compensation signal obtained from the comparator It includes a switching unit for switching according to the voltage compensation unit and the power supply unit.
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전원부는 상기 제1 및 제2 저항의 병렬 연결에 따라 형성된 병렬 저항과 제3 저항에 의해 분배된 전원전압을 피드백 받는 피드백 단자 및 상기 피드백 된 전원전압을 이용하여 상기 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상하는 DC-DC 컨버터를 포함한다.The power supply unit is a feedback terminal receiving feedback of a power supply voltage distributed by a parallel resistance and a third resistance formed according to the parallel connection of the first and second resistors, and a voltage displayed at the output connector of the head unit using the feedback power supply voltage. It includes a DC-DC converter to compensate for the voltage drop.
기준전압은 상기 전원부의 전압스펙 사이에 존재하는 값으로 조정되고, 비교부 입력단자의 입력값이다.The reference voltage is adjusted to a value existing between the voltage specifications of the power supply unit and is an input value of the input terminal of the comparison unit.
본 발명의 다른 일면에 따른 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터와 외부 장치의 입력 커넥터가 케이블을 통해 전기적으로 연결되는 경우의 충전 전압 보상 방법은 상기 차량 헤드 유닛에 입력되는 전원 전압을 상기 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터로 출력하는 단계, 상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 검출하는 단계, 검출된 상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압에 따라, 상기 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상하는 단계를 포함하고, 상기 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상하는 단계는 상기 외부 장치의 입력커넥터에 나타나는 전압을 기준전압과 비교하는 단계, 상기 비교 결과에 따라, 활성화 신호가 출력되면 저항의 병렬연결을 형성하는 단계 및 형성된 상기 저항의 병렬연결에 따라 전원전압이 분배되어, 피드백 받는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method of compensating for a charging voltage when an output connector of a vehicle head unit and an input connector of an external device are electrically connected through a cable outputs a power supply voltage input to the vehicle head unit as an output of the vehicle head unit Outputting to a connector, detecting a voltage appearing at an input connector of the external device, compensating for a voltage drop of a voltage appearing at the output connector of the head unit according to the detected voltage at the input connector of the external device Including, Compensating the voltage drop of the voltage appearing on the output connector of the vehicle head unit is comparing the voltage appearing on the input connector of the external device with a reference voltage, according to the comparison result, when the activation signal is output And forming a parallel connection of the resistors and distributing a power supply voltage according to the formed parallel connection of the resistors to receive feedback.
외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 검출하는 단계는 상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 기준전압과 비교하여 상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압이 상기 기준전압 보다 작을 경우 보상신호를 출력한다.The step of detecting the voltage appearing on the input connector of the external device compares the voltage appearing on the input connector of the external device with a reference voltage, and outputs a compensation signal when the voltage appearing on the input connector of the external device is less than the reference voltage.
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이상 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 차량용 USB 케이블에 의한 USB 동작전압 강하를 보상할 수 있도록 한다. According to the present invention as described above, it is possible to compensate the USB operating voltage drop by the vehicle USB cable.
아울러, 본 발명은 USB 동작 전압의 강하 및 상승분을 능동적으로 제어하여 충전장치의 설계능률을 향상시키는 이점을 제공한다.
In addition, the present invention provides an advantage of improving the design efficiency of the charging device by actively controlling the drop and rise of the USB operating voltage.
도 1은 종래기술에 따른 차량 전원부와 외부장치가 연결된 실시예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전원장치의 개괄적인 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원장치의 구체적인 회로도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전압보상과정을 나타낸 흐름도.1 is a view showing an embodiment in which a vehicle power supply unit and an external device are connected according to the prior art.
2 is a schematic configuration diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention.
3 is a detailed circuit diagram of a power supply according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a voltage compensation process according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. The scope of the invention is provided to a person having ease of understanding, and the present invention is defined by the claims. Meanwhile, the terms used in the present specification are for explaining the embodiments and are not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprises" or "comprising" means the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements other than the components, steps, operations and/or elements mentioned, or Addition is not excluded.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known configurations or functions may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전원장치의 개괄적인 구성도이다. 2 is a schematic configuration diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일면에 따른 차량 헤드유닛(100)에 구비되는 전원장치(200)는 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터(30)와 외부장치의 입력커넥터(40)가 케이블(150)을 통해 전기적으로 연결되면, 케이블(150)을 통해 외부장치(300)로 전원 전압을 공급한다. When the
여기서, 외부장치(300)는 이동통신 단말기, 디지털 방송 단말기, MP3(Mega Audio Layer-3), 플레이어, PMP(Portable multimedia player), 디지털 카메라(Digital Camera), 네비게이션(Navigation) 단말기, 개인 정보 단말기(PDA, Personal Digital Assistant), 스마트 폰(Smart phone), IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000) 단말기, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 단말기 및 UTMS(Universal Mobile Telecommunication Service) 단말기 등과 같은 정보통신기기 및 멀티미디어 기기를 포함한다. Here, the
도 2에 도시된 바와 같이, 전원장치(200)는 전원부(210) 및 전압 보상부(220)를 포함한다. 전원부(210)는 전원전압을 헤드유닛(100)의 출력 커넥터(30)로 출력한다. 전압 보상부(220)는 외부장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 검출하여 케이블(150)에 의한 차량 헤드유닛의 출력 커넥터(30)에 나타나는 전압의 전압강하를 보상한다.As illustrated in FIG. 2, the
구체적으로, 케이블(150)의 임피던스 성분으로 인해 외부장치의 입력커넥터(40)에 나타나는 전압이 헤드유닛(100)의 기준전압(4.75V)보다 낮게 되면, 전압 보상부(220)는 병렬저항을 형성하고, 형성된 병렬저항에 의해 전원부(210)로 입력되는 전압(VFB)이 분배된다.Specifically, when the voltage appearing on the
전원부(210)에서 출력되는 전압은 병렬저항에 의해 분배된 입력전압(VFB) 때문에 가변 되어, 헤드유닛의 출력 커넥터(30)에 나타나는 전압이 상승되고, 이에 따라 외부장치 입력커넥터(40)에 나타나는 전압이 보상된다. The voltage output from the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원장치의 구체적인 회로도이다. 이하, 도 3을 이용하여 전원장치의 동작과정에 대해 상세히 설명한다. 3 is a detailed circuit diagram of a power supply according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an operation process of the power supply device will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3에 도시된 바와 같이, 전원부(210)는 DC-DC 컨버터의 역할을 하는 PWM(Pulse Width Modulation) 컨트롤러(211), 인버터(212), 전원부 출력단(10), 피드백 단자(20), 전압입력소자(213) 및 비교소자(214)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the
전원부(210)로 입력전압(Vin)이 인가되면, PWM 컨트롤러(211)는 펄스 폭 변조를 통해, 인버터(212)로 스위칭 신호를 전달한다.When the input voltage Vin is applied to the
인버터(212)는 PWM 컨트롤러(211)로부터 출력된 펄스 폭 변조 신호에 의해 온/오프 스위칭 된다. 인버터(211)의 스위칭 동작에 의해, 입력전압(Vin)이 전원부 출력단(10)을 통해 헤드유닛의 출력 커넥터(30)로 전달된다.The
헤드유닛의 출력 커넥터(30)로 전달된 입력전압(Vin)은 차량용 USB 케이블(150)에 의해 전기적으로 연결되어, 외부장치의 입력커넥터(40)를 통해 외부장치(300)로 전달된다.The input voltage Vin transmitted to the
이때, 외부장치의 고속충전, 일반충전 및 기능수행에 필요한 전류와 차량용 USB 케이블(150)의 임피던스로 인한 전압강하가 발생된다.At this time, a voltage drop occurs due to the current required for high-speed charging, general charging and function performance of the external device and the impedance of the
여기서, 전압보상부(220)는 외부장치의 입력 커넥터(40)에 나타나는 전압을 검출하여 케이블(150)에 의한 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터(30)에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상한다. 이를 위해, 전압보상부(220)는 비교부(221), 스위칭부(222), 제1저항, 제2 저항, 제3 저항 및 한 개 이상의 레퍼런스 저항을 포함한다. Here, the
비교부(221)는 외부장치의 입력 커넥터(40)에 나타나는 전압을 기준전압과 비교하여, 외부 장치의 입력 커넥터(40)에 나타나는 전압이 기준전압보다 작을 경우, 논리값 하이(High) 를 출력한다. 여기서, 기준전압은 전원부(210)의 전압스펙 사이에 존재하는 값으로 레퍼런스 저항의 연결에 의해 조정될 수 있다. The
일실시예에서, 기준전압을 전원부(210)의 최소 스펙인 4.75V 로 설정하고, 비교부(221)의 비반전 입력으로 외부장치의 입력 커넥터(40)의 전압을 연결하여 구성할 수 있다. In one embodiment, the reference voltage may be set to 4.75V, which is the minimum specification of the
일실시예에서, 외부장치의 입력커넥터(40)에 나타나는 전압이 케이블의 저항(임피던스) 성분으로 인해 기준전압(4.75V) 보다 낮게 되면 비교부(221)는 하이신호(Logic 1)를 출력한다.In one embodiment, when the voltage appearing on the
스위칭부(222)는 비교부(221)로부터 획득한 논리값에 따라 스위칭되어, 전압보상부(220)와 전원부(210)를 연결한다. 구체적으로, 스위칭부(222)는 비교부(221)로부터 입력 받은 출력신호에 의해 활성화(Turn on) 되어, 제 1저항(R1)과 제 2저항(R2)를 병렬로 연결시킨다.The
제 1저항(R1)과 제 2저항(R2)의 병렬연결에 의해 형성된 병렬 저항과, 제 3저항에 의해 분배된 전원전압이 피드백단자(20)로 입력된다. The parallel resistor formed by the parallel connection of the first resistor R1 and the second resistor R2 and the power voltage distributed by the third resistor are input to the
즉, 외부장치 입력커넥터(40)에 나타나는 전압이 기준전압보다 작으면, 제 1저항(R1)과 제 2저항(R2)이 병렬 연결되어, 병렬저항을 형성함으로써, 저항값이 가변되어 피드백 단자(20)로 입력되는 전압(VFB)을 변화시킨다. That is, when the voltage appearing on the
도 3에 도시된 회로에서 알 수 있듯이, 저항값 가변에 의해 피드백 단자(20)로 입력되는 전압은 수학식 1과 같이 계산할 수 있다. As can be seen from the circuit shown in FIG. 3, the voltage input to the
[수학식 1][Equation 1]
병렬 저항이 형성되면, 피드백 단자(20)로 저항에 의해 분배된 전압이 입력된다. 피드백 단자(20)는 비교소자(214)의 입력단과 연결되어 있다.When a parallel resistor is formed, the voltage divided by the resistor is input to the
비교소자(214)는 병렬저항에 의해 분배된 피드백 전압과, 전압 입력소자(213)로부터 출력된 기준전압을 비교하여 비교 결과를 출력한다. 상기 비교 결과는 PWM 컨트롤러(211)의 입력신호가 되어, 인버터(212)를 제어한다.The
즉, 저항의 병렬 연결로 인해 분배된 피드백 전압이 전원부(210)으로 입력되면, PWM 컨트롤러(211)의 입력 신호가 변화하고, 입력 신호에 의한 PWM 컨트롤러(211)의 펄스 폭 변조에 의해 인버터(212)가 스위칭 되어, 전원부 출력단(10)에 출력되는 전원전압이 달라진다. 이로 인해, 헤드유닛(100)의 출력 커넥터(30)에 나타나는 전압이 상승되어 외부장치 입력커넥터(40)에 나타나는 전압이 보상된다. In other words, when the distributed feedback voltage is input to the
본 발명의 다른 일면에 따른 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터와 외부 장치의 입력 커넥터가 케이블을 통해 전기적으로 연결되는 경우의 충전 전압 보상 방법은 차량 헤드 유닛에 입력되는 전원 전압을 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터로 출력하는 단계, 외부장치의 입력커넥터에 나타나는 전압을 기준전압과 비교하는 단계 및 상기 비교 결과에 따라 검출된 외부장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압에 따라 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압강하를 보상하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method of compensating for a charging voltage when an output connector of a vehicle head unit and an input connector of an external device are electrically connected through a cable uses a power supply voltage input to the vehicle head unit as an output connector of the vehicle head unit. Outputting, comparing the voltage appearing on the input connector of the external device with the reference voltage, and compensating for the voltage drop of the voltage appearing on the output connector of the head unit according to the voltage appearing on the input connector of the external device detected according to the comparison result It includes the steps.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전압보상과정을 나타낸 흐름도이다. 이하, 도 3 및 도 4를 통해 충전 전압 보상 방법 및 회로동작과정에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.4 is a flowchart illustrating a voltage compensation process according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the charging voltage compensation method and the circuit operation process will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.
먼저 차량 헤드유닛의 출력 커넥터(30)와 외부 장치의 입력 커넥터(40)를 차량용 USB 케이블(150)을 통해 전기적으로 연결한다 (S410). First, the
여기서, 차량용 USB 케이블(150)은 차량 헤드유닛(100)과 외부장치(300)의 상호접속 (Interconnection)을 위하여, 차량 관련 주요 업체들에 의해 개발된 주변장치의 접속 표준에 따른다. 차량용 USB는 스마트기기, MP3 등과 같은 외부장치(300)가 접속되면 이를 자동으로 인식한다. Here, the
외부장치(300)와 차량 헤드유닛이 연결되면, 전원부(210)는 차량 헤드 유닛에 입력되는 전원 전압(Vin)을 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터(30)로 출력한다. When the
비교부(221)는 외부장치의 입력커넥터(40)에 나타나는 전압을 기준전압과 비교하고(S420), 비교결과에 따라 보상신호 또는 정상신호를 출력한다(S430). 구체적으로, 비교부(221)는 외부장치의 입력 커넥터(40)에 나타나는 전압이 기준전압 보다 작을 경우 논리값 1을 출력한다.The
활성화 신호가 출력되면, 제 1저항(R1)과 스위칭부가 직렬 연결되고, 제 1저항(R1)과 제2 저항(R2)이 병렬 연결되어, 제 1저항(R1)과 제 2저항(R2)의 병렬연결에 따른 수학식 2와 같은 병렬저항이 형성된다(S440). When the activation signal is output, the first resistor R1 and the switching unit are connected in series, and the first resistor R1 and the second resistor R2 are connected in parallel, so that the first resistor R1 and the second resistor R2 are connected. Parallel resistance as shown in Equation 2 according to the parallel connection of is formed (S440).
[수학식 2][Equation 2]
병렬 연결에 따라 형성된 병렬 저항에 의해 전원전압이 분배된다. 구체적으로, 피드백 단자(20)로 제 1저항(R1) 및 제 2저항(R2)의 병렬 연결에 따라 형성된 병렬 저항(R1//R2)과 제 3저항(R3)에 의해 전원전압이 분배된다(S450).The power supply voltage is distributed by the parallel resistor formed according to the parallel connection. Specifically, the power supply voltage is distributed by the parallel resistors R1//R2 and the third resistor R3 formed according to the parallel connection of the first resistor R1 and the second resistor R2 to the
도 3에 도시된 바와 같이, 병렬 저항(R1//R2)과 제 3저항(R3)은 직렬로 연결되므로, 수학식 1을 통해 분배된 전원전압을 얻을 수 있다. 3, since the parallel resistors R1//R2 and the third resistor R3 are connected in series, it is possible to obtain a distributed power voltage through Equation (1).
분배된 전원전압은 피드백 단자(20)로 입력되고, 피드백 된 전원전압을 이용하여 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터(30)에 나타나는 전압 강하를 보상한다 (S460).The distributed power voltage is input to the
즉, 저항의 병렬 연결로 피드백 전압을 분배하면 전원부(210)로부터 출력되는 전원전압이 능동적으로 가변되어 헤드유닛(100)의 출력 커넥터(30)에 나타나는 전압이 승압되어, 이에 따라 외부장치 입력커넥터(40)에 나타나는 전압이 보상된다.That is, when the feedback voltage is distributed through the parallel connection of the resistor, the power voltage output from the
이상 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 차량용 USB 케이블(150)에 의한 USB 동작전압 강하를 보상할 수 있도록 한다.According to the present invention as described above, it is possible to compensate for the USB operating voltage drop by the
아울러, 본 발명은 USB 동작 전압의 강하 및 상승분을 능동적으로 제어하여 충전장치의 설계능률을 향상시키는 이점을 제공한다.In addition, the present invention provides an advantage of improving the design efficiency of the charging device by actively controlling the drop and rise of the USB operating voltage.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention is indicated by the claims, which will be described later, rather than by the detailed description, and it should be construed that all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts are included in the scope of the present invention.
Claims (8)
상기 전원 전압을 상기 헤드 유닛의 출력 커넥터로 출력하는 전원부; 및
상기 외부장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 검출하여, 상기 케이블에 의한 상기 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상하는 전압 보상부를 포함하고,
상기 전압 보상부는
상기 외부장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압과 기준전압을 비교하는 비교부;
상기 비교부의 비교 결과값에 의해 스위칭 되는 스위칭부, 상기 스위칭부와 직렬 연결된 제1 저항;
상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 제1 저항과 병렬 연결되는 제2 저항; 및
상기 전원부의 출력단과 제2 저항 사이에 연결된 제3 저항
을 포함하는 전원 장치.
In the power supply for supplying a power supply voltage to the external device via a cable, which electrically connects the output connector of the vehicle head unit and the input connector of the external device,
A power supply unit outputting the power supply voltage to an output connector of the head unit; And
And a voltage compensator for detecting a voltage appearing at an input connector of the external device and compensating for a voltage drop of a voltage appearing at the output connector of the vehicle head unit by the cable,
The voltage compensator
A comparator for comparing a voltage appearing on an input connector of the external device with a reference voltage;
A switching unit switched by a comparison result value of the comparison unit, a first resistor connected in series with the switching unit;
A second resistor connected in parallel with the first resistor according to the switching operation of the switching unit; And
A third resistor connected between the output terminal of the power supply unit and a second resistor
Power supply comprising a.
상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 기준전압과 비교하여 상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압이 상기 기준전압 보다 작을 경우 보상신호를 출력하는 비교부; 및
상기 보상신호에 따라 스위칭되어 상기 전압 보상부와 상기 전원부를 연결하는 스위칭부
를 포함하는 것인 전원 장치.
The method of claim 1, wherein the voltage compensation unit
A comparator configured to compare a voltage appearing at the input connector of the external device with a reference voltage and output a compensation signal when the voltage appearing at the input connector of the external device is less than the reference voltage; And
A switching unit that is switched according to the compensation signal to connect the voltage compensation unit and the power supply unit
Power supply comprising a.
상기 제1 및 제2 저항의 병렬 연결에 따라 형성된 병렬 저항과 제3 저항에 의해 분배된 전원전압을 피드백 받는 피드백 단자; 및
상기 피드백 된 전원전압을 이용하여 상기 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상하는 컨트롤러
를 포함하는 것
인 전원 장치.
The method of claim 1, wherein the power supply unit,
A feedback terminal receiving feedback of a power supply voltage distributed by a parallel resistor and a third resistor formed according to the parallel connection of the first and second resistors; And
A controller that compensates the voltage drop of the voltage appearing on the output connector of the head unit using the feedback power supply voltage
Containing
Power supply.
상기 전원부의 전압스펙 사이에 존재하는 값으로 조정되고,
비교부 입력단자의 입력값인 것
인 전원 장치.
The method of claim 2, wherein the reference voltage
It is adjusted to a value existing between the voltage specifications of the power supply,
What is the input value of the input terminal of the comparator
Power supply.
상기 차량 헤드 유닛에 입력되는 전원 전압을 상기 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터로 출력하는 단계;
상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 검출하는 단계; 및
검출된 상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압에 따라, 상기 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상하는 단계
를 포함하고,
상기 차량 헤드 유닛의 출력 커넥터에 나타나는 전압의 전압 강하를 보상하는 단계는
상기 외부 장치의 입력커넥터에 나타나는 전압을 기준전압과 비교하는 단계;
상기 비교 결과에 따라, 활성화 신호가 출력되면 저항의 병렬연결을 형성하는 단계; 및
형성된 상기 저항의 병렬연결에 따라 전원전압이 분배되어, 피드백 받는 단계;
를 포함하는 것인 충전 전압 보상 방법.
As a charging voltage compensation method when the output connector of the vehicle head unit and the input connector of the external device are electrically connected through a cable,
Outputting a power voltage input to the vehicle head unit to an output connector of the vehicle head unit;
Detecting a voltage appearing at an input connector of the external device; And
Compensating the voltage drop of the voltage appearing on the output connector of the head unit according to the detected voltage on the input connector of the external device.
Including,
Compensating the voltage drop of the voltage appearing on the output connector of the vehicle head unit is
Comparing the voltage appearing on the input connector of the external device with a reference voltage;
Forming a parallel connection of a resistor when an activation signal is output according to the comparison result; And
Power voltage is distributed according to the parallel connection of the formed resistors to receive feedback;
Charging voltage compensation method comprising a.
상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압을 기준전압과 비교하여 상기 외부 장치의 입력 커넥터에 나타나는 전압이 상기 기준전압 보다 작을 경우 보상신호를 출력하는 단계
를 포함하는 것인 충전 전압 보상 방법.
The method of claim 6, wherein the step of detecting the voltage appearing on the input connector of the external device
Comparing the voltage appearing on the input connector of the external device with a reference voltage and outputting a compensation signal when the voltage appearing on the input connector of the external device is less than the reference voltage
Charging voltage compensation method comprising a.
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