KR0113458Y1 - 2상 브러쉬레스 모터 제어회로 - Google Patents

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KR0113458Y1 KR92017494U KR920017494U KR0113458Y1 KR 0113458 Y1 KR0113458 Y1 KR 0113458Y1 KR 92017494 U KR92017494 U KR 92017494U KR 920017494 U KR920017494 U KR 920017494U KR 0113458 Y1 KR0113458 Y1 KR 0113458Y1
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Abstract

본 고안은 연소기기에 있어서 2상 브러쉬레스모터 제어회로에 관한 것으로, 브러쉬레스모터 내부가 온도상승함에 따라 팬모터의 회전수가 증가 방지와 아울러 비교기(OP3)의 출력이 하이/로우상태를 반복할 때 리플파형으로 인해 모터의 회전수 떨림현상을 방지하기 위한 것으로, 이러한 본 고안의 목적은 홀센서(2)의 출력을 마이콤(8)으로 감지하여 모터의 회전수(rpm)을 인식하고 이에 알맞는 제어신호를 출력하여 저항(R17)(R18)으로 분배한 후 스위칭부(10)을 제어하고 저항(R19) 콘덴서(C3)의 시정수를 크게한 후 그 출력을 저항(R20)(R21)으로 이득조절한 후 콘덴서(C4)로 평활하여 리플파형을 제거함으로써 모터의 회전수(rpm) 떨림을 방지하고 아울러 저항(R3)으로부터 궤환되는 전류를 없앰으로서 온도상승에 따른 회전수(rpm) 증가를 방지한다.

Description

2상 브러쉬레스 모터 제어회로
제 1 도는 종래 2상 브러쉬레스 모터 제어회로도.
제 2 도는 본 고안에 의한 2상 브러쉬레스 모터 제어회로 블럭 구성도.
제 3 도는 제 2 도의 각부 상세 회로도.
제 4 도는 제 2 도의 삼각파 발생부 출력 파형도.
제 5 도는 제 2 도의 각부 입,출력 파형도로서,
가)는 증폭부의 출력 파형도이고,
나)는 비교부의 출력 파형도이다.
제 6 도는 제 2 도의 마이콤 출력 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
8 : 마이콤 9 : 전압 분배부
10 : 스위칭부 11 : 기준전압 발행부
본 고안은 2상 브러쉬레스 모터 제어회로에 관한 것으로, 특히 홀 센서의 출력을 마이콤이 감시하여 펄스폭가변 제어신호로 회전수를 제어함과 동시에 모터 내부의 온도상승시 회전수를 정확하게 보정가능토록 한 2상 브러쉬레스 모터 제어회로에 관한 것이다.
종래의 2상 브러쉬레스 모터 제어회로는 첨부된 도면 제 1 도에 도시된 바와 같이 영구자석으로 된 모터회전자(100)와, 상기 모터회전자(100)에서 출력된 주파수의 위상을 검출하여 출력하는 홀센서(101)와, 상기 모터회전자(100) 및 홀센서(101)를 고정시키는 모터고정자(102)와, 상기 홀센서(101)에서 출력된 신호를 버퍼링하고 그 버퍼링된 값으로 스위치(SW1)(SW2)를 온/오프제어하고 시정수(R1*C1)(R2*C2)를 이용하여 삼각파를 발생하는 삼각파 발생부(103)와, 상기 삼각파 발생부(103)에서 출력된 전압을 증폭기(104a)(104b)로 각각 증폭하여 출력하는 증폭부(104)와, 상기 증폭부(104)에서 증폭되어 출력된 전압을 기준전위와 비교기(OP1)(OP2)로 각각 비교하여 그 결과 전압을 출력하는 비교부(105)와, 상기 비교부(105)에서 출력된 신호에 따라 스위치(SW3-SW6)를 각각 제어하여 모터(M)을 구동하는 모터구동부(106)와, 상기 모터구동부(106)의 스위치(SW4)(SW6)에서 출력되는 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환기(107)와, 상기 전류/전압 변환기(107)에서 출력된 전압과 외부에서 입력되는 기준접압을 비교하여 그결과 전압을 출력하는 비교기(OP3)와, 상기 비교기(OP3)에서 출력된 전압을 반전시켜 출력하는 인버터(INV)와, 상기 인버터(INV)에서 출력된 전압을 제어하여 상기 비교부(105)에 기준전압으로 인가하는 전압제어부(108)로 구성되었다.
이와같이 구성된 종래2상 브러쉬레스 모터 제어회로의 동작을 설명하면, 영구자석으로된 모터회전자(100)가 회전하면 주파수가 출력되고, 그 주파수에서 홀센서(101)는 위상을 검출하여 하이 또는 로우신호를 출력하게 된다.
이때 홀센서(101)의 출력이 하이신호가 되면 삼각파 발생부(103)는 버퍼(103a)로 버퍼링하여 하이 신호를 출력하여 스위치(SW1)를 온시키고, 아울러 인버터(103b)는 상기 홀센서(101)의 출력신호를 반전시켜 로우신호를 출력하여 스위치(SW2)를 오프시킨다.
이에따라 전압(Vcc1)은 시정수(R2*C2)에 의해 삼각파가 되어 증폭부(104)의 증폭기(104b)에 입력된다.
증폭기(104b)는 입력되는 전압을 증폭하여 삼각파 전압을 발생시켜 비교부(105)내의 비교기(OP2)의 비반전단사(+)에 입력하게 되고, 그리하면 비교기(OP2)는 반전단자(-)에 입력되는 기준전압과 비반전단자(+)에 입력되는 전압과를 비교한 후 그 결과값으로 모터구동부(106)의 스위치(SW4)(SW5)를 각각 온시킨다.
스위치(SW4) 및 스위치(SW5)가 온됨에 따라 전류는 L2에서 L1으로 흐르게 되며 이에따라 모터(M)가 반시계 방향으로 구동되고, 스위치(SW4)로 흐르는 전류는 저항(R3)릉 통해 전류/전압 변환기(107)에 입력된다.
전류/전압 변환기(107)는 입력되는 전류를 전압으로 변환시키고 그 변환된 전압을 비교기(OP3)에 입력하게 되며, 비교기(OP3)는 그 입력되는 전압과 기준전압(Vcc)과를 비교하고 그 결과값을 출력하여 인버터(INV)에 입력하게 된다.
그리하면 인버터(INV)는 입력되는 전압의 위상을 반전시켜 그 출력을 전압제어부(108)에 입력한다.
따라서 전압제어부(108)는 다이오드(D1)를 통해 반파정류되어 입력되는 전압을 제어하여 그 출력을 비교부(105)내의 비교기(OP1)(OP2)의 반전단자(-)에 기준전압으로 각각 입력하게 된다.
한편, 상기한 홀센서(101)의 출력이 로우신호가 되면 삼각파 발생부(103)는 버터(103a)로 버퍼링하여 그 출력은 로우신호가 되어 스위치(SW1)을 오프시키고, 아울러 홀센서(101)의 출력은 인버터(103b)를 통해 위상반전되어 하이신호가 되어 스위치(SW2)를 온 시키게 된다.
이에따라 전압(Vcc1)은 시정수(R1*C1)에 의해 삼각파가 되어 증폭부(104)의 증폭기(104a)에 입력된다.
증폭기(104a)는 입력되는 전압을 증폭하고 그 증폭된 전압을 비교부(105)내의 비교기(OP1)의 반전단자(+)에 입력하게 되고, 비교기(OP1)는 그 입력전압과 전압제어부(8)에서 얻어지는 기준전압과를 비교한 후 그 결과값을 출력하여 모터 구동부(106)의 스위치(SW3)(SW6)를 각각 온시킨다.
스위치(SW3)(SW6)가 온됨에 따라 전류는 L1에서 L2로 흐르게 되고 이에따라 모터(M)는 시계방향으로 구동되며 아울러 스위치(SW6)로 흐른 전류는 저항(R3)를 통해 전류/전압 변환기(107)에 입력된다.
전류/전압 변환기(107)는 입력되는 전류를 전압으로 변환하여 비교기(OP3)의 반전단자(-)에 입력하게 되고, 비교기(OP3)는 외부에서 입력되는 기준전압(Vcc)과 반전단자(-)에 입력되는 전압과를 비교하여 그 결과값을 인버터(INV)에 입력한다.
인버터(INV)는 입력되는 전압의 위상을 반전시킨후 전압 제어부(108)에 입력하게 되고, 전압 제어부(108)는 다이오드(D1)로 반파정류한 후 이를 제어하여 비교부(105)내의 비교기(OP1)(OP2)의 반전단자에 기준전압으로 각각 입력하게 된다.
이와같은 동작을 반복함으로써 모터(M)를 정회전 또는 역회전으로 구동시킨다.
그러나 이와같은 종래 2상 브러쉬레스 모터 제어회로는 브러쉬레스 모터는 내부 온도가 상승함에 따라 팬모터의 회전수가 증가하게 되는 데 이를 보상하는 기능이 없으며, 아울러 비교기(OP3)의 출력이 하이/로우상태를 반복할 때 발생되는 리플파형으로 인해 모터의 회전시 떨림현상이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서 본 고안은 상기와 같은 종래2상 브러쉬레스 모터 제어회로의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 홀센서의 출력을 마이콤이 감지하여 펄스폭 가변 제어신호로 모터의 회전수를 정확하게 제어하도록 2상 브러쉬래스 모터 제어회로를 제공하는데 있다.
본 고안의 다른 목적은 리플파형으로 인한 모터의 회전시 떨림 현상을 방지하도록 2상 브러쉬레스 모터 제어회로를 제공하는데 있다.
이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위한 기술적 수단은 홀센서의 출력으로 모터의 회전수를 감지하고 펄스폭 제어신호를 가변하여 모터의 회전수를 제어하는 마이콤과, 마이콤에서 출력된 펄스 전압을 분배하는 전압 분배부와, 상기 전압 분배부에서 출력된 전압의 위상을 반전시키는 스위칭부와, 상기 스위칭부에서 출력되는 전압을 평활하여 기준전압을 발행하는 기준전압 발생부로 이루어진다.
이하, 본 고안을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 2 도는 본 고안 2상 브러쉬레스(Brushless) 모터 제어회로 블럭구성도로서, 도시된 바와같이 영구자석으로 된 모터회전자(1)와, 상기 모터회전자(1)에서 출력된 주파수의 위상을 검출하여 출력하는 홀센서(2)와, 상기 홀센서(2) 및 모터회전자(1)를 고정시키는 모터고정자(3)와, 상기 홀센서(2)에서 출력된 신호를 버퍼(4a)로 버퍼링하고, 그 버퍼링된 값으로 스위치(SW1)(SW2)를 제어하고 시정수(R1*C1)(R2*C2)를 이용하여 삼각파를 발생하는 삼각파 발생부(4)와 상기 삼각파 발생부(4)에서 출력된 전압을 증폭기(5a)(5b)로 각각 증폭하여 출력하는 증폭부(5)와, 상기 증폭부(5)에서 출력된 전압을 비교기(OP1)(OP2)로 기준전압과 각각 비교하여 그 결과값을 출력하는 비교부(6)와, 상기 비교부(6)에서 출력된 전압에 따라 스위치(SW3-SW6)를 제어하여 팬모터(M)를 구동하는 모터 구동부(7)와, 상기 홀센서(2)의 출력을 감지하고 펄스폭 제어신호를 가변하여 모터 회전수를 제어하는 마이콤(8)과, 상기 마이콤(8)에서 출력된 펄스전압을 분배하여 출력하는 전압 분배부(9)와, 상기 전압 분배부(9)에서 출력된 전압의 위상을 반전시키는 스위칭부(10)와, 상기 스위칭(10)에서 출력된 전압을 평활시키고 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부(11)로 구성되었다.
이와같이 구성된 본 고안에 의한 2상 브러쉬레스 모터 제어회로의 작용, 효과를 첨부한 도면 제 3 도 내지 제 6 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 모터 회전자(1)에서 출력된 주파수로부터 홀센서(2)는 위상을 검출한 후 그에 따른 출력신호, 즉 하이/로우신호를 출력하여 삼각파 발생부(4) 및 마이콤(8)에 각각 입력한다.
이때 홀센서(2)의 출력이 하이신호이면 삼각파 발생부(4)내의 저항(R5)(R4)으로 분배된 전압 역시 하이가 되어 스위칭소자(Q1)가 턴-온 된다.
그리하면 저항(R1)을 통한 전압(Vcc1)은 턴-온된 스위칭소자(Q1)의 에미터로 흐르게 되며, 이에 콘덴서(C1)에 충전된 전압 역시 급속하게 방전된다.
아울러 홀센서(2)의 출력이 하이신호이면 삼각파 발생부(4)내의 저항(R6)을 통해 스위칭소자(Q2)도 턴-온 된다.
이에따라 저항(R7)을 통한 전압(Vcc1)은 턴-온된 스위칭소자(Q2)의 에미터로 흐르게 되고, 그에따라 스위칭소자(Q3)의 베이스 전위가 낮아져 스위칭소자(Q3)는 오프된다.
스위칭소자(Q3)가 오프됨에 따라 전압(Vcc1)은 저항(R2), 콘덴서(C2)의 시정수(R2*C2)에 의해 제 4 도와 같은 삼각파가 되고 이 삼각파는 증폭부(5)내의 증폭기(5b)에 입력된다.
증폭기(5b)는 저항(R10)(R11)으로 이득조절된 전압과 그 입력되는 삼각파 전압을 비교한 후 그 결과전압을 증폭하여 출력하게 되며, 이때 증폭되어 출력되는 전압의 파형은 제 5 도의 (가)와 같다.
그 증폭된 삼각파는 비교부(6)내의 비교기(OP2)의 비반전단자(+)에 입력된다.
아울러 홀센서(2)의 출력이 로우가 되면 이 로우신호는 삼각파 발생부(4)의 저항(R4)(R5)으로 분배된 후 스위칭소자(Q1) 베이스에 인가된다.
이에따라 스위칭소자(Q1)는 오프되며 전압(Vcc1)은 저항(R1), 콘덴서(C1)의 시정수에 의해 제 4 도와 같은 삼각파가 되어 증폭부(5)내의 증폭기(5a)의 비반전단자(+)에 입력된다.
아울러 홀센서(2)의 출력인 로우전위는 삼각파 발생부(4)의 저항(R6)를 통해 스위칭소자(Q2)를 오프시키게 된다.
스위칭소자(Q2)가 오프됨에 따라 저항(R7)를 통한 전압이 스위칭소자(Q3)의 베이스에 인가되어 스위칭소자(Q3)은 턴-온되며, 이에따라 저항(R2)을 통한 전압(Vcc1)은 스위칭소자(Q3)의 에미터로 흐르게 되고 콘덴서(C2)에 충전된 전압은 급속하게 방전을 하게 된다.
따라서 증폭부(6)에는 증폭기(6a)의 비반전단자(+)에 입력된 전압만이 저항(R8)(R9)으로 이득조절된 전압과 비교되고 그 결과값이 제 5 도의 (가)와 같이 증폭되어 비교부(6)내의 비교기(OP1)비반전단자(+)에 입력된다.
또한, 홀센서(2)의 출력, 즉 로우/하이의 반복된 출력신호는 마이콤(9)에 입력되고 마이콤(9)은 입력되는 전위에 따라 모터 회전수(rpm)를 인식하고 그에 따른 제어신호를 출력한다.
이때 마이콤(9)의 포트(P1)에서 출력되는 제어신호, 즉 펄스전압은 제 6 도에 도시한 바와같은 파형의 펄스전압이 출력되며 이 펄스전압은 전압 분배부(9)의 저항(R17)(R18)으로 분배된 후 스위칭부(10)의 스위칭소자(Q10)에 인가된다.
이에따라 스위칭소자(Q10)는 스위칭동작을 하게 되는데 제 6 도에 도시한 바와같이 주기(Ton)동안은 전압(Vcc3)을 스위칭소자(Q20)의 에미터로 흘리며 주기(Toff)동안 스위칭소자(Q10)는 오프된다.
스위칭소자(Q10)가 오프되는 동안 전압(Vcc3)은 콘덴서(C3)로 평활되고 저항(R20)(R21)으로 분해 된 후 콘덴서(C4)로 재평활되어 직류 전압속에 포함된 리플성분이 완전히 제거된 기준전압이 발생된다.
이 리플성분이 제거된 기준 전압은 비교부(6)내의 비교기(OP1)(OP2)의 반전단자(-)에 각각 인가되며, 이에따라 비교기(OP1)(OP2)는 전술한 입력전압과 이 기준전압을 비교하고 그 결과 전압으로 모터구동부(7)의 스위칭소자(Q5)를 스위칭하게 된다.
상기와 같은 동작을 종합하면 홀센서(2)의 출력이 하이인 동안에는 비교기(OP1)의 출력은 로우이고 비교기(OP2)의 출력은 하이가 되며, 홀센서(2)의 출력이 로우인 동안에는 비교기(OP1)의 출력은 하이이고 비교기(OP2)의 출력은 로우가 됨을 알 수 있다.
따라서 비교부(6)의 출력은 제 5 도의 (나)와 같은 파형을 주기로 출력된다.
이와같이 출력된 비교부(6)의 출력이 모터구동부(7)에 입력되어 모터(M)를 구동시키게 되는데, 홀센서(2)의 출력이 하이인 동안에는 비교기(OP1)의 출력은 로우이므로 스위칭소자(Q4)는 오프되고, 비교기(OP2)의 출력은 하이가 되어 모터구동부(7)의 스위칭소자(Q5)를 턴-온시킨다.
스위칭소자(Q5)가 턴-온되면 스위칭소자(Q8)도 온되어 스위칭소자(Q8)의 베이스 및 저항(R15)을 통해 전압은 스위칭소자(Q5)이 에미터로 흘러 스위칭소자(Q7)을 온시키게 된다.
이에따라 전류가 L2에서 L1로 흐르게 되어 모터(M)가 구동되며 그 전류는 스위칭소자(Q7)의 에미터를 통해 접지로 흐르게 된다.
아울러 홀센서(2)의 출력이 로우인 동안에는 비교기(OP2)의 출력은 로우이므로 스위칭소자(Q5)는 오프되고 아울러 비교기(OP1)의 출력은 하이가 되어 모터구동부(7)의 스위칭소자(Q4)를 턴-온시킨다.
스위칭소자(Q4)가 온되면 스위칭소자(Q6)도 온되어 전압은 스위칭소자(Q6)의 베이스 및 저항(R14)을 통해 스위칭소자(Q4)의 에미터로 흘러 스위칭소자(Q9)를 온시키게 된다.
이에따라 전류는 L1에서 L2로 흐르게 되어 모터(M)의 회전수(rpm)는 비교기(OP1)(OP2)의 반전단자(-)에 입력되는 기준전압에 의해 조절되며 이는 곧 기준전압이 낮으면 회전수(rpm)는 높아지게 되고 이와 역으로 기준전압이 높으면 회전수(rpm)는 낮아지게 됨을 알 수 있다.
또한 마이콤(8)에서 출력되는 펄스전압의 듀티비율(제 6 도 참조), 즉 듀티비율(Duty Ratio) = (Ton/T)*100(%), T = 일정(16.6m sec)를 1%씩 증가 또는 감소 시킴으로써 모터 회전수(rpm)의 정밀제어가 가능하다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 고안은 모터회전수(rpm)의 정밀제어가 가능하고, 모터구동시 리플전압을 제거함으로써 회전수(rpm)의 떨림현상이 방지되며, 아울러 콘덴서(C3)(C4)의 시정수가 크므로 모터의 초기구동시 과전류 보조회로가 필요없고 저항(R3)으로부터 궤한되는 신호가 없으므로 온도상승에 따른 회전수(rpm)증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 모터회전수(1)에서 출력된 주파수의 위상을 검출하는 홀센서(2)와, 상기 홀센서(2) 에서 출력된 신호로 스위치(SW1)(SW2)를 온/오프 제어하고 시정수(R1*C1)(R2*C2)를 이용하여 삼각파를 발생하는 삼각파 발생부(4)와, 상기 삼각파 발생부(4)에서 출력된 삼각파를 소정레벨로 증폭하는 증폭부(5)와, 상기 홀센서(2)에서 출력된 신호에 따라 모터 회전수를 판별하고, 펄스폭 가변 제어신호를 출력하여 모터 회전수를 조절하는 마이콤(8)과, 상기 마이콤(8)에서 출력되는 펄스폭 가변 제어신호인 펄스전압을 분배하는 전압 분배부(9)와, 상기 전압 분배부(9)에서 출력된 전압의 위상을 반전시키는 스위칭부(10)와, 상기 스위칭(10)에서 출력된 전압을 평활하여 리플성분이 제거된 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부(11)와, 상기 기준전압 발생부(11)에서 출력된 기준전압과 증폭부(5)내의 제 1, 제 2 증폭기(5a)(5b)에서 출력된 전압을 각각 비교하고 그 결과전압을 모터 구동부(7)에 인가하여 모터(M)를 구동하는 비교부(6)를 포함하여 된 것을 특징으로 한 2상 브러쉬레스 모터 제어회로.
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KR100473268B1 (ko) * 2002-07-03 2005-03-08 엘지전자 주식회사 온도감지를 이용한 냉각팬 속도 제어장치

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