[논문]자동차용 ABS/TCS 인터페이스 시스템 IC의 설계

이성필; 김찬

문제 정의

본 연구에서는 개별소자로 구성된 ABS, TCS 시스템의 전기적 특성을 분석하고, 새로운 기능을 추가한 ABS, TCS 액티브 시스템의 인터페이스 IC 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 시뮬레이션 결과 기존의 전기적 특성을 만족했을 뿐 아니라, 추가된 보호회로 및 온도보상회로는 자동차의 악성 환경에서 도고 신뢰성을 갖는다는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 전술한 개별소자 시스템의 단점을 보완하기 위해 자동차용 ABS/TCS 인터페이스 집적회로를 설계하고 레이아웃을 작성한 후 시뮬레이션하였다. 각 개별소자의 전기적 특성을 분석하여 반도체 회로 블록설계의 기초자료로 사용하였고, 고 신뢰성을 위해 각종 안전장치 및 보호회로를 기존회로에 추가하였다.

제안 방법

레이아웃을 작성한 후 시뮬레이션하였다. 각 개별소자의 전기적 특성을 분석하여 반도체 회로 블록설계의 기초자료로 사용하였고, 고 신뢰성을 위해 각종 안전장치 및 보호회로를 기존회로에 추가하였다. 전체 시스템은 외부전압과 온도 변화를 보상하는 정전압회로, 비교회로, 브레이크 및 ABS 동작회로, UVLO(Under Voltage Lock-Out) 회로, 출력회로 및 출력보호회로로 구성하였으며, 자동차 환경에서의 노이즈 대책 회로를 추가하였다.
회로에서 가장 중요한 부분 중 하나가 출력 트랜지스터이다. 따라서 많은 전류에 의한 손실을 줄이기 위해 출력 트랜지스터의 컬렉터 부분과 패드간 거리를 짧게 하기위해 패턴 우측 중간 부분에 위치하도록 하였고, 대신 어셈블리 시 와이어 연결 위치를 패턴 가장자리에서 중심부로 옮겨 연결되도록 설계하였다. 출력 트랜지스터의 포화전압을 줄이기 위해 깊은 콜렉터 층을 추가하였고, 출력 트랜지스터 주위의 접지 전위를 안정화하기 위해 접지 금속과 분리 영역을 일정 간격으로 연결하였다.
브레이크 작동 시 낮은 주파수에서는 브레이크와 ABS 줄력이 동시에 나타났고, 높은 주파수에서는 브레이크 부분은 동작하지 않고 ABS부분만 동작하는 것을 알 수 있었다. 또한 UVLO 회로를 적용하여 노이즈 성분을 제거하였으며, 출력 회로의 과전류에 대한 방지 회로를 구현하여 원하지 않는 과전류가 흐를 때 이를 보호하도록 설계하였다.
그림 48은 최종 완성된 패턴 레이아웃으로서 전부 8 개의 패드를 가지고 있으며, 출력 패드 부분에는 전류가 많이 흐르기 때문에 일반 패드에 비해 2배 이상의 크기를 가지고 있다. 또한 접지부분에는 공통으로 출력 트랜지스터에 연결되어 있으므로 많은 전류를 흘려야 하기때문에 패드를 넓게 설계하였다. 회로에서 가장 중요한 부분 중 하나가 출력 트랜지스터이다.
브레이크와 ABS 입력은 동일한 선상에 있기 때문에 각각의 신호를 분리해서 처리할 필요가 있다. 여기에서는 주파수 또는 동일주파수의 듀티 효과를 이용하여 신호를 구분하도록 하였다. 그림 6에서 높은 주파수 또는 낮은 듀티 효과의 입력이 들어오게 되면, 입력 시간이 R15와 C?로 결정되는 시정수(t=RC)에 미치지 못하기 때문에 Qio과 Qa? 중에서 ABS 쪽인 Qao의 베이스로만 신호가 인가되고, 차동 증폭기로 구성된 다른 쪽 입력인 Q21 의 정전압과 비교되어 그 전압 이상에서만 출력신호가 나타난다.
전원 동작 시 약 10V에서 구동하도록 설계가 되어있으며, 동작상태에서 전원전압은 8V까지 떨어져도 동작이 가능하도록 하였다. Q찌의 이미터에 연결되어 있는 저항은 공급되는 전류값을 결정하도록 되어 있다.
각 개별소자의 전기적 특성을 분석하여 반도체 회로 블록설계의 기초자료로 사용하였고, 고 신뢰성을 위해 각종 안전장치 및 보호회로를 기존회로에 추가하였다. 전체 시스템은 외부전압과 온도 변화를 보상하는 정전압회로, 비교회로, 브레이크 및 ABS 동작회로, UVLO(Under Voltage Lock-Out) 회로, 출력회로 및 출력보호회로로 구성하였으며, 자동차 환경에서의 노이즈 대책 회로를 추가하였다.
정전압 회로를 구현하여 온도 변화가 심한 환경 속에서도 일정한 동작을 하였고, 3개의 비교기를 사용하여 기준 전압과 각각의 신호를 구분하여 처리하였다. 즉 입력전압이 10V-18V 까지 변화하더라도 4.
신호를 구분하여 처리하였다. 즉 입력전압이 10V-18V 까지 변화하더라도 4.7V를 유지하도록 하였으며, 출력전압은저항들의 비율로 결정하도록 하였다. 온도 보상회로를 추가하여 -20P에서 120P의 온도범위에서 일정한 출력전압을 나타내도록 설계하였으며, 시뮬레이션을 통해 안정된 출력을 나타냄을 확인하였다.
집적회로를 위해 제작된 각 패턴은 모두 11개로 구성하였으며, 전류 손실을 줄이기 위해 8개의 패드를 유효하게 배치하였다. 표 1은 브레드보드 시험 결과와 레이아웃을 설계한 후 시뮬레이션한 결과를 비교한 것으로 시뮬레이션 결과가 브레드보드 실험결과와 거의 일치하거나 우수한 결과를 가짐을 알 수 있었다.
따라서 많은 전류에 의한 손실을 줄이기 위해 출력 트랜지스터의 컬렉터 부분과 패드간 거리를 짧게 하기위해 패턴 우측 중간 부분에 위치하도록 하였고, 대신 어셈블리 시 와이어 연결 위치를 패턴 가장자리에서 중심부로 옮겨 연결되도록 설계하였다. 출력 트랜지스터의 포화전압을 줄이기 위해 깊은 콜렉터 층을 추가하였고, 출력 트랜지스터 주위의 접지 전위를 안정화하기 위해 접지 금속과 분리 영역을 일정 간격으로 연결하였다.

대상 데이터

자동차용 ABS/TCS 인터페이스 IC를 설계하기 위해 3개의 비교기를 사용하였다. 그림 6은 브레이크/ABS 비교기 회로를 나타낸 것이다.

성능/효과

온도 보상회로를 추가하여 -20P에서 120P의 온도범위에서 일정한 출력전압을 나타내도록 설계하였으며, 시뮬레이션을 통해 안정된 출력을 나타냄을 확인하였다. 브레이크 작동 시 낮은 주파수에서는 브레이크와 ABS 줄력이 동시에 나타났고, 높은 주파수에서는 브레이크 부분은 동작하지 않고 ABS부분만 동작하는 것을 알 수 있었다. 또한 UVLO 회로를 적용하여 노이즈 성분을 제거하였으며, 출력 회로의 과전류에 대한 방지 회로를 구현하여 원하지 않는 과전류가 흐를 때 이를 보호하도록 설계하였다.
시스템의 인터페이스 IC 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 시뮬레이션 결과 기존의 전기적 특성을 만족했을 뿐 아니라, 추가된 보호회로 및 온도보상회로는 자동차의 악성 환경에서 도고 신뢰성을 갖는다는 것을 알 수 있었다.
7V를 유지하도록 하였으며, 출력전압은저항들의 비율로 결정하도록 하였다. 온도 보상회로를 추가하여 -20P에서 120P의 온도범위에서 일정한 출력전압을 나타내도록 설계하였으며, 시뮬레이션을 통해 안정된 출력을 나타냄을 확인하였다. 브레이크 작동 시 낮은 주파수에서는 브레이크와 ABS 줄력이 동시에 나타났고, 높은 주파수에서는 브레이크 부분은 동작하지 않고 ABS부분만 동작하는 것을 알 수 있었다.
배치하였다. 표 1은 브레드보드 시험 결과와 레이아웃을 설계한 후 시뮬레이션한 결과를 비교한 것으로 시뮬레이션 결과가 브레드보드 실험결과와 거의 일치하거나 우수한 결과를 가짐을 알 수 있었다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

자동차용 ABS/TCS 인터페이스 시스템 IC의 설계
Design of an Interface System IC for Automobile ABS/TCS 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

자동차용 ABS/TCS 인터페이스 시스템 IC의 설계 Design of an Interface System IC for Automobile ABS/TCS 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

이성필 (19)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

자동차용 ABS/TCS 인터페이스 시스템 IC의 설계
Design of an Interface System IC for Automobile ABS/TCS 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper