KR0128222Y1 - 직류전압 검출회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가변속 구동 장치에서 제어목적으로 직류전압을 절연시켜 검출하는 직류전압검출회로에 관한 것으로, 종래의 직류전압검출회로는 절연성과 정밀성이 좋은 경우 가격이 비싼 단점이 있었고, 경제적인 면을 보강한 종래의 회로는 스위칭 스파이크 때문에 직선성이 떨어지고 오프세트가 발생하는 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 샘플 엔드앤 홀드회로를 이용함으로써 검출의 직선성을 확보하고, 오프세트를 줄이도록 한 경제적인 직류전압검출회로를 고안한 것이다.

Description

직류 전압 검출 회로

제1도는 종래의 직류전압검출회로의 일예를 보인 회로도.

제2도는 종래의 직류전압검출회로의 또 다른 예를 보인 회로도.

제3도는 본 고안의 직류전압검출회로도.

제4도는 제3도에 대한 파형도.

제5도는 최근의 가변속 구동장치 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 펄스발생기 2 : 버퍼

3 : 옵토커플러 4 : 트랜지스터

5 : 트랜스부 6 : 정류부

7 : 샘플/홀드부 8 : 마이크로프로세서

9 : 아날로그멀티플렉서 10 : A/D 변환기

20 : 분리 증폭기 21 : 모듈레이터

22 : 트랜스 23 : 디모듈레이터

본 고안은 직류전압검출회로에 관한 것으로, 특히 가변속 구동 장치에서 제어목적으로 직류전압을 절연시켜 검출하는데 있어서 저가격이면서 절연 및 정밀성이 확보된 직류전압검출회로에 관한 것이다.

종래의 직류전압검출회로는 일반적으로 두가지가 있는데, 이를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 종래의 직류전압검출회로의 예를 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 분리증폭기(20)를 사용한 것으로, 직류 링크전압(V_dc)의 분압된 신호를 분리증폭기(20) 내의 모듈레이터(21)에서 고주파 신호를 모듈레이팅 하고, 상기 모듈레이팅된 신호는 분리증폭기(20)내의 절연 트랜스(22)를 통해 2차측으로 보내져서 분리증폭기(20)내의 디모듈레이터(23)에서 고주파 신호를 원래의 신호로 디모듈레이션 하여 직류(V_dc') 성분을 얻어 마이크로프로세서(8)로 출력한다.

또한, 제2도는 종래의 직류전압검출회로의 또 다른 예를 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 저항(R₁)(R₂)으로 직류링크전압(V_dc)을 분압하여 증폭기(Amp) 및 트랜지스터(Q₁)와 캐패시터(C₁)를 통과시켜 직류링크전압(V_dc)에 비례하는 전압원을 만들어 펄스발생기의 출력에 의해 구동되는 트랜지스터(Q₂)의 온, 오프에 따라 모듈레이션하여 트랜스(T₁)를 통해 2차측으로 보낸다.

2차측에서는 다이오드(D₂) 및 저항(R₄)을 통하여 정전압만을 정류하고, 필터를 통해 펄스발생기의 고주파 모듈레이터 성분을 제거한 직류(V_dc') 성분을 얻어 마이크로프로세서로 출력한다.

이와 같은 종래의 제1도 직류전압검출회로에 있어서는 1,2차측 절연이 되고 정확한 값이 검출되는 정밀성이 보장되지만 가격이 비싼 단점이 있었다.

그리고, 다른 실시예인 제2도에 도시된 종래의 직류전압검출회로는 경제적인 반면에 모듈레이션하여 트랜스를 거쳐 디모듈레이션하는 과정에서 스위칭지연 및 스위칭스파크 때문에 최종필터의 출력이 직류링크전압에 비례하는 직선성이 떨어지고, 오프세트(offset)가 발생하여 직류전압검출에 있어서는 정밀성이 떨어지는 문제점이 있었다.

종래의 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 본 고안은 종래의 경제적인 직류전압검출회로에서 모듈레이션-디모듈레이션 대신에 샘플앤드홀드를 이용함으로서 검출의 직선성을 확보하고, 오프세트를 줄이도록 한 직류전압검출회로를 안출한 것으로 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안의 직류전압검출회로로서 이에 도시한 바와 같이 드라이브 신호(V_d)와 샘플/홀드신호(V_s)를 발생하는 펄스발생기(1)와, 상기 펄스발생기(1)의 드라이브 신호(V_d)를 완충하는 버퍼(2)와, 상기 버퍼(2)의 출력신호에 따라 트랜지스터(4)를 구동시키는 옵토커플러(3)와, 상기 트랜지스터(4)의 온, 오프에 따라 입력되는 직류링크전압(V_dc)을 2차측으로 보내는 트랜스부(5)와, 상기 트랜스부(5)를 통해 2차측으로 전달된 신호를 정류하는 정류부(6)와 상기 정류부(6)의 출력신호를 상기 펄스발생기(1)의 샘플/홀드신호(V_s)에 따라 샘플하고 홀드하여 직류(V_dc') 성분을 마이크로프로세서(8)로 출력하는 샘플/홀드부(7)로 구성한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

펄스발생기(1)로 부터는 제4도의 (c)와 같은 드라이브 신호(V_d)가 출력될 시 출력되는 드라이브 신호(V_d)가 하이(H)상태라면, 이 신호(V_d)는 상기 버퍼(2)에서 완충되어 옵토커플러(3)를 오프시킴으로서, 트랜지스터(4)를 턴온시킨다. 따라서 트랜스부(5)의 1차측에 인가되는 제4도의 (e)와 같은 직류링크전압(V_dc)은 2차측에 제4도의 (a)와 같은 신호(V_a)로 유기되는데 초기에 스위칭 스파이크가 나타나고 일정시간이 지나면 직류링크전압(V_dc)과 같아지는 파형이 된다.

이 신호(V_a)는 다이오드(D₃)와 저항(R₆)으로 구성된 정류부(6)를 통해 제3도의 (b)와 같은 신호(V_b)로 정류된 후 샘플/홀드부(7)로 인가된다. 이에 따라 상기 샘플/홀드부(7)는 펄스발생기(1)로부터 제3도의 (d)와 같은 샘플/홀드신호(V_s)를 입력받아 상기 정류부의 출력신호(V_b)를 샘플하여 홀드하게 된다.

먼저, 샘플/홀드부(7)는 정류부(6)의 출력신호(V_b)가 스파이크가 없는 상태가 되었을 때 제4도의 (d)와 같이 샘플/홀드신호(V_s)의 일정시간(t₃-t₄)동안 상기 출력신호(V_b)의 값을 샘플하여 안정상태의 샘플값을 마이크로프로세서(8)로 출력하게 된다.

또, 펄스발생기(1)의 드라이브 신호(V_d)가 로우(L) 상태이면, 이 신호는 버퍼(2)를 통해 완충되어 옵토커플러(3)를 온 시킴으로써 트랜지스터(4)는 턴오프되고 트랜스부(5)의 트랜스(T₂)는 다이오드(D₂)와 제너다이오드(ZD₂)에 의해 리세트된다.

이때 샘플/홀드부(7)에서는 제4도의 (d)와 같이 일정시간(t₄-t₇)동안 이전의 안정상태에서 샘플한 일정값을 홀드하게 되고, 이 일정값으로 홀드된 신호를 이용함으로써 파형 레벨이 그대로 유지되어 오차가 적고 직선상의 보장된 제4도의 (f)와 같은 신호(V_dc')를 마이크로프로세서(8)에 출력하게 된다. 최근의 가변속 구동장치는 마이크로프로세서를 이용한 디지탈 제어방식이어서 입력데이타값을 알기 위하여 제5도와 같이 아날로그멀티플렉서(9), 샘플/홀드부(7), A/D 변환기(10)등이 수반되므로, 본 고안의 직류전압검출회로를 마이크로프로세서를 이용한 디지탈 제어의 피드백 장치로 이용할 수 있다.

즉, 마이크로프로세서(8)의 드라이브 신호(V_d)에 의해 옵토커플러(3), 트랜지스터(4) 및 트랜스부(5)를 순차적으로 구동하여 직류링크전압(V_dc)을 2차측으로 보내 정류부(6)를 통해 정류하고, 이를 마이크로프로세서(8)에 의해 선택제어되는 아날로그멀티플렉서(9)의 출력으로서 샘플/홀드부(7)에 출력시킨다.

샘플/홀드부(7)에서는 이 신호를 마이크로프로세서의 샘플/홀드신호(V_s)에 의해 샘플/홀드시켜 A./D 변환기(10)를 통해 마이크로프로세서(8)로 출력시킴으로써, 보다 경제적인 회로를 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 2차측으로 전달된 신호를 샘플하고 홀드하여 사용함으로서, 파형의 레벨이 그대로 유지되므로 직류링크전압(V_dc)과 출력신호(V_dc') 사이의 오차가 없어 직선성이 보장되며 오프세트가 작은 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 드라이브 신호(V_d)와 샘플/홀드신호(V_s)를 발생하는 펄스발생기(1)와, 상기 펄스발생기(1)의 드라이브 신호(V_d)를 완충하는 버퍼(2)와, 상기 버퍼(2)의 출력신호에 따라 트랜지스터(4)를 구동시키는 옵토커플러(3)와, 상기 트랜지스터(4)의 온, 오프에 따라 입력되는 직류링크전압(V_dc)을 2차측으로 보내는 트랜스부(5)와, 상기 트랜스부(5)를 통해 2차측으로 전달된 신호를 정류하는 정류부(6)와 상기 정류부(6)의 출력신호를 상기 펄스발생기(1)의 샘플/홀드신호(V_s)에 따라 샘플하고 홀드하여 직류(V_dc') 성분을 마이크로프로세서(8)로 출력하는 샘플/홀드부(7)로 구성하는 것을 특징으로 하는 직류전압검출회로.
2. 드라이브 신호(V_d)와 샘플/홀드신호(V_s)를 출력하여 직류링크전압을 검출하는 마이크로프로세서(8)와, 상기 마이크로프로세서(8)의 드라이브 신호(V_d)를 버퍼(2)를 통해 입력받아 트랜지스터(4)를 구동하는 옵토커플러(3)와, 상기 트랜지스터(4)의 온/오프에 따라 직류링크전압(V_dc)을 2차측으로 전달하는 트랜스부(5)와, 상기 트랜스부(5)의 2차측 전압을 정류하는 정류부(6)와, 상기 마이크로프로세서(8)의 제어를 받아 상기 정류부(6)의 출력신호를 멀티플렉싱하는 아날로그멀티플렉서(9)와, 상기 마이크로프로세서(8)의 샘플/홀드신호(V_s)에 상기 아날로그멀티플렉서(9)의 출력신호를 샘플링 및 홀드하는 샘플/홀드부(7)와, 상기 샘플/홀드부(7)의 아날로그 출력신호를 디지탈 신호로 변환하여 마이크로프로세서(8)로 출력하는 A/D 변환기(10)로 구성한 것을 특징으로 하는 직류전압검출회로.