KR0127526Y1 - 펄스 폭 변조방식을 이용하는 모터 컨트롤 회로의 트랜지스터 베이스 구동신호 제어회로 - Google Patents

펄스 폭 변조방식을 이용하는 모터 컨트롤 회로의 트랜지스터 베이스 구동신호 제어회로 Download PDF

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Description

펄스 폭 변조 방식을 이용하는 모터 컨트롤 회로의 트랜지스터 베이스 구동 신호 제어회로
제1도는 일반적인 PWM에 의한 직류 모터의 속도 제어회로도.
제2도는 제1도에 있어서 브릿지 회로의 상세도.
제3도는 본 고안의 트랜지스터 베이스 구동신호 제어회로도.
제4도는 본 고안에 의한 신호전달과정을 설명하기 위한 신호파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 포토커플러 10 : 신호전달 및 차단부
30 : 신호증폭부 40 : 트랜지스터 베이스 구동부
R1∼R15 : 저항 D1 : 다이오드
Q1 : FET(Field Effect Transistor) Q2∼Q6 : 트랜지스터
본 고안은 트랜지스터 베이스 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PWM(Pulse Width Modulation)신호를 이용하여 트랜지스터를 제어하는 분야(예를 들어 모터 콘트롤, 파워서플라이 등)에서 사용하는 트랜지스터 베이스 구동신호의 오동작을 제어하기 위한 펄스폭 변조 방식을 이용하는 모터 컨트를 회로의 트랜지스터 베이스 구동신호 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로 모터의 회전수를 제어하는 경우, 입력전력을 제어하여, 이에 따라 단위시간당의 전기 에너지를 변화시키는 것이지만, 이것에는 두 종류의 제어법이 있다.
하나는 저항 제어법이라고 하여, 전원과 모터 사이에 아날로그적인 전압조정 수단을 갖추고, 이에 따라 모터에 인가되는 전압을 제어하는 방법이다
이 경우, 전압억제수단으로서 트랜지스터, 저항 등을 사용하지만, 어느 것이나 여기서의 전압강하와 여기에 흐르는 전류로 전력손실을 발생시켜, 모터에 공급되는 전력을 세이브하는 것이다. 또 저항법이라 부르는 이유는, 제어소자로 전력손실을 일으켜, 주울열로서 소비시키기 때문이다.
이 방법은 모터에 주는 영향이 적고 스무스한 회전특성을 나타내지만, 반면 전원에서 본 전력효율은 대단히 나쁘고, 더구나 제어용 트랜지스터의 부담도 커져서 경제성이 떨어진다.
이에 대해 펄스제어법은, 듀티(duty, ON OFF의 타임의 비) 제어로 되어 있으므로, 오프 타임에서의 전력손실이 없고, 더구나 온 타임에서도 제어 트랜지스터가 완전히 포화하고 있으므로, 트랜지스터의 전력손실이 현저히 경감되어 경제적이다.
제1도는 일반적인 PWM에 의한 직류 모터의 속도 제어회로이고, 제2도는 브릿지 회로의 상세도로써, 도시한 바와같이 마이크로프로세서로부터 6비트의 펄스폭 변조 신호를 출력하면 방향신호와 함께 PWM 신호가 브릿지 회로에 전달되어 모터 회전을 제어하게 된다. 그리고 인코더 회로와 인코더 논리회로를 통한 피드백 신호를 전달받아 최초 명령의 전달에 따른 모터 회전이 이루어지고 있는지를 확인하여 최초 전달한 값에 일치하도록 제어신호를 출력한다.
상술한 바와같이, 종래의 트랜지스터 베이스 구동신호 회로는 통상 PWM 신호를 트랜지스터의 베이스에 인가하여 이 신호의 온, 오프에 의해 트랜지스터를 구동하도록 하였다.
그러나 이러한 PWM 신호는 매우 미약한 신호이기 때문에 외부에서 노이즈가 도래하거나 제어회로의 오동작으로 인한 비정상적인 상태가 되었을 경우에는 트랜지스터 베이스 드라이브 신호를 원하는 시점에서 차단하기 어렵게 되므로 시스템이 오동작되는 경우가 종종 발생하게 된다.
본 고안은 상기 시스템이 오동작되는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 트랜지스터의 베이스로 인가되는 PWM 신호가 비정상적일 경우 트랜지스터의 구동신호의 차단을 용이하게 할 수 있도록 하여 시스템이 오동작되는 것을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 입력측에 전원(VDc), PWM 신호 및 디저블(DISABLE) 신호가 연결된 포토커플러(10)와; 이 포토커플러(10)의 출력측에 연결되어 저항(R3∼R5), 콘덴서(Cl), 트랜지스터(Q2) 및 FET(Q1)로 이루어진 신호전달 및 차단부(20)와; 이 신호전달 및 차단부(20)의 출력 측에 연결되어 PWM 신호를 증폭하기 위해 저항(R8∼Rl5), 다이오드(Dl) 및 트랜지스터(Q3∼Q6)로 이루어진 신호증폭부(30)와; 신호증폭부(30)의 출력에 의해 구동되는 트랜지스터 베이스 구동부(40)로 달성된다
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 고안의 트랜지스터 베이스 구동신호 제어회로도로서, 포토커플러(10)의 입력측 단자(1, 4)에 제어전원(VDc)이 연결되고, 단자(2)에 PWM 신호가 입력되도록 연결되며, 단자(3)에 디저블(DISABLE) 신호가 입력되도록 연결된다. 그리고 신호전달 및 차단부(20)는 상기 포토커플러(10)의 출력측 단자(7)에 FET(Q1)의 게이트가 연결되고, 단자(6)에 트랜지스터(Q2)의 베이스가 연결되며, 단자(5)에 일측이 주전원(+V1)에 연결된 전원필터용 콘덴서(C1)에 연결되고, FET(Q1)의 드레인에 트랜지스터(Q2)의 콜렉터가 연결되도록 이루어진다. 신호증폭부(30)는 상기 신호전달 및 차단부(20)의 출력측에 트랜지스터(Q3)의 베이스가 연결되고 이 트랜지스터(Q3)의 콜렉터에 트랜지스터(Q5) 및 다이오드(Dl)를 통한 트랜지스터(Q4)의 각 베이스가 연결되며, 트랜지스터(Q4)의 에미터에 트랜지스터(Q6)의 베이스가 연결되고, 이 트랜지스터(Q6)의 콜렉터에 트랜지스터(Q5)의 에미터 및 트랜지스터 베이스 구동부(40)의 입력측이 연결되는 구성으로 이루어진다.
이와 같이 구성된 본 고안은 사용자가 모니터(도시생략)를 통해 트랜지스터 베이스 구동신호인 PWM 신호가 정상적으로 입력된다고 판단 할 경우, 이상상태 정지용 디저블신호는 로우상태가 입력된다.
제4도는 본 고안에 의한 트랜지스터 베이스 구동부(40)로 입력되는 신호전달 과정을 설명하기 위한 신호파형도로서, PWM 신호는 하이, 로우상태를 반복하면서 전달된다. 디저블 신호가 로우상태이고 PWM 신호가 하이 상태일 경우, 포토커플러(10)의 단자(6)는 로우상태가 되어 트랜지스터(Q2)는 오프상태가 되고, 단자(7)는 하이 상태가 되어 신호전달 및 차단부(20)의 FET(Q1)는 턴온된다. 이에 의해 신호증폭부(30)의 트랜지스터(Q3) 베이스는 로우신호가 인가되어 트랜지스터(Q3)는 턴 오프상태가 된다. 즉, 디저블 신호가 로우상태이고 PWM 신호가 하이상태이면 FET(Q1)는 온 상태가 되어 트랜지스터 베이스 구동부(40)의 제어전압(Vl)은 로우상태가 된다.
그러나 디저블 신호가 로우상태이고 PWM 신호가 로우상태가 되면, 포토커플러(10)의 단자(6)는 로우상태가 되어 트랜지스터(Q2)는 오프 상태가 되고, 단자(7)는 로우상태가 되어 신호전달 및 차단부(20)의 FET(Q1)는 턴오프된다. 이에 의해 신호증폭부(30)의 트랜지스터(Q3) 베이스는 하이신호가 인가되어 트랜지스터(Q3)는 턴온상태가 된다.
따라서 트랜지스터(Q5)는 턴온상태, 트랜지스터(Q4)는 턴오프상태, 트랜지스터(Q6)는 턴오프상태가 되어 트랜지스터 베이스 구동부(40)의 제어전압(Vl)은 하이상태가 된다.
즉, PWM 신호가 로우상태이면 제어전압(Vl)은 하이상태가 되어 트랜지스터 베이스 구동부(40)를 동작시키고 PWM 신호가 하이상태이면 제어전압(Vl)은 로우상태가 되어 트랜지스터 베이스 구동부(40)는 동작하지 않게 된다.
이와 같이 정상작동하는 도중에 외부에서 노이즈가 도래하거나 제어회로의 오동작으로 인한 트랜지스터 베이스 구동부(40)가 비정상적인 상태가 되면 사용자가 디저블신호를 통해 하이신호가 인가되도록 하면 포토커플러(10)의 단자(6)는 하이상태가 되어 트랜지스터(Q2)는 턴온상태가 되고, 이에 의해 신호증폭부(30)의 트랜지스터(Q3) 베이스는 로우신호가 인가되어 트랜지스터(Q3)는 턴오프상태가 된다. 즉, 디저블 신호가 하이상태가 인가되면 PWM 신호가 하이상태이건 로우상태이건 간에 트랜지스터 베이스 구동부(40)의 제어전압(Vl)은 로우상태가 된다.
상술한 바와 같이 본 고안은 노이즈나 제어회로의 오동작으로 인해 트랜지스터 베이스 구동부(40)가 비정상적인 상태가 되면 디저블신호를 통해 PWM 신호를 차단하도록 함으로써 비정상적인 PWM 신호발생시 트랜지스터 베이스 구동부를 보호할 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. PWM에 의한 모터 콘트롤 또는 파워 서플라이의 최종 출력단에 사용되어지는 트랜지스터 베이스 구동회로에 있어서, PWM 신호 및 디저블 신호 라인과 광 접속되어 하이 또는 로우 신호를 광전 변환하여 전달하는 포토 커플러(10)와, 디저블 신호가 로우 상태이면 PWM 신호를 출력하고 디저블 신호가 하이상태이면 PWM 신호를 차단하는 신호전달 및 차단부(20)와, 상기 신호전달 및 차단부의 출력단에 연결되어 PWM 신호를 증폭하는 신호 증폭부(30)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 펄스폭 변조 방식을 이용하는 모터 컨트롤 회로의 트랜지스터 베이스 구동신호 제어회로.
  2. 상기 포토 커플러 회로(10)는 PWM 광 접속라인 및, 디저블 광 접속라인을 갖는 것을 특징으로 하는 펄스 폭 변조 방식을 이용하는 모터 컨트롤 회로의 트랜지스터 베이스 구동신호 제어회로.
  3. 상기 신호전달 및 차단부(20)는 PWM 하이신호가 입력될 때 로우 신호로 변환 출력하고 로우 신호가 입력될 경우 하이신호로 변환 출력하는 제1 스위칭 수단(Q1)과, 상기 제1 스위칭 수단의 일측에 연결되어 디저블 신호가 로우일 경우 PWM 신호를 출력하고 디저블 신호가 하이일 경우 PWM 신호의 차단을 유도하는 제2 스위칭 수단(Q2)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 펄스 폭 변조 방식을 이용하는 모터 컨트롤 회로의 트랜지스터 베이스 구동신호 제어회로.
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