KR0137028B1

KR0137028B1 - 무 브럿시 직류 모우터를 제어시키기 위한 회로

Info

Publication number: KR0137028B1
Application number: KR1019890014902A
Authority: KR
Inventors: 로트 구스타브; 노올 게르드; 뵘 라이너
Original assignee: 롯테 비이스트; 프랑클 운트 킬히너 게엠베하 운트 코 카게 파브릭 휘어 엘렉트로모토렌 운트 엘렉트리쉐 아파라테
Priority date: 1988-10-29
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1998-06-15
Also published as: JP2728956B2; DE3836950C2; EP0366892B1; DE3836950C3; EP0366892A3; DE3836950A1; DE58906702D1; CN1042458A; CN1021098C; EP0366892A2; JPH02155491A; KR900007164A

Abstract

제어데이터의 확실한 전송을 이룩하기 위하여 무브럿시 직류모우터를 작동하기 위한 마이크로프로세서로 제어된 회로가 한편으로는 동력부를 직류적으로 분리부를 갖추고 있으며 그리고 다른 한편으로 높은 조작안전도에서 3개의 반-브릿지들(1,2,3)의 각각은 동작모줄(M1, M2, M3)과 결합되어 있으며; 각각의 동작모쥴(M1, M2, M3)은 논리회로(LA1, LB1)를 거쳐서 동작하여 질수 있는 2개의 변압기(

1,

2)를 포함하며 반-브릿지의 스윗칭 트랜지스터(TA 및 TB)는 각각 이들 변압기들의 하류에 배열되어 있으며 음의 보조 전압들이 2개의 별도의 2차 코일을 가지며 별도의 논리회로(LH)에 의하여 작동되어진 3차 변압기 (

Description

무 브럿시 직류 모우터를 제어시키기 위한 회로

제1도는 이 발명에 따르는 회로의 가장 중요한 모쥴(modules)의 부분적으로 개략표시된 회로도면이며,

제2도는 반 브릿지(half-bridge) 회로에 대한 제어모쥴들 포함하는 단순화된 회로도이며, 그리고

제3도는 반 브릿지 회로의 트랜니스터에 소속되어 있는 제어모쥴의 출력부에서의 전압특성을 나타내는 도면임.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2,3 : 반 브릿지L1,L2,L3 : 논리회로

GMI : 직류모우터M1,M2,M3 : 모쥴

이 발명은 3상의 코일을 가지는 무 브럿시 직류 모우터를 제어하기 위한, 특히 각각 2개의 스위칭 트랜지스터를 포함하는 반 브릿지에 의하여 소위 30°-정류 또는 60°- 정류의 형태이고 교번하고 있는 코일들에 직류전압이 구동회로를 거쳐서 인가되는 그러한 구동회로를 포함하는 공업용 재봉기를 구동하기 위한 마이크로 프로세서-제어된 회로에 관한 것이다. 회로배열의 주파수측은 제어측으로부터 직류 전기적으로 분리되어 있다.

전에는 통상적으로 다만 저출력의 구동장치에 대해서 그리고 비교적 적은 부하변동을 필요로 하는 실시예 등에 대해서만 사용되었던 무브럿시 직류-전류 모우터들이 오늘날에는 예를들면 특히 공업용 재봉기들의 경우에 나타나는 바와같이 신속한 전자적 제어로 인하여 역시 비교적 빈번한 부하변동을 가지는 높은 출력의 구동에 대하여도 적합함이 입증되었다. 예를들면 그러한 종류의 직류모우터는 EP-OS 제 81684호에 기재되어 졌다.

그러한 직류 모우터에서 제어부분과 고주파수 부분 사이의 분리는 통상적으로는 옵토커플러들(optocouplers)을 거쳐서 실현된다. 제어신호는 별도로 출력부 단계의 스위칭 트랜지스터에 직접 보내어진다. 이것은 준비된 마이크로 프로세서 제어를 가지는 출력단계의 자동봉새는 소프트웨어에 따라서 허용하게 하는 것이 가능하지 않으므로 과부하에 대한 특별한 안전 감시회로들을 필요로하게 만든다.

상기의 사실들로부터 출발하여 이 발명의 목적은 한편으로는 조업의 고도의 안전성하에 제어 데이터가 확실하게 이전되어질 수 있으며 다른 한편으로는 동력 부분의 직류전기적 분리가 이루어질 수 있도록 그렇게 전술한 종류의 회로배열를 형성하는 것을 기초로 하고 있다.

상기의 과제는 이 발명에 따라서, 하나의 제어모쥴이 3개의 반 브릿지의 각가에 속하여지며, 각각의 제어모쥴은 논리회로를 거쳐서 제어되어 질 수 있는 2개의 변압기를 포함하고 반 브릿지의 스윗칭 트랜지스터의 하나는 각각 변압기들의 하류에 배열되어 있으며, 2개의 별도의 2차 코일을 가지며 별도의 논리회로에 의하여 제어된 제3의 변압기를 거쳐서 2개의 부(負)의 보조전압이 생성되며, 그리고 상기의 보조전압의 도움으로 각각의 반 브릿지의 스위칭 트랜지스터들이 차단되어 질 수 있는 것에 의하여 해결된다.

이 발명에 따르는 상기의 배열에 의하여는 정류를 위한 스위치 정보가 역시 동력전달을 위하여 사용된 동일한 통로를 거쳐서 전송되며 그래서 이것에 의하여는 비교적 간단한 회로배열을 얻어질 뿐만 아니라 주어진 전압 분리의 경우에도 고장의 경우에 출력단계들의 확실한 차단이 이루어지는 것이 역시 보증된다.

유리하게는 반 브릿지에서는 스위칭 트랜지스터로서 휠트효과 트랜지스터(field-effect transistors)와 그리고 소위 설치된-게이트-트랜지스터(installed-gate-transistors)가 사용된다.

필요한 동력을 거의 가지지 않고 제어는 간단한 반면에 높은 스위칭 주파수가 처리되어 질 수 있도록 하는 그러한 속도를 가지고 높은 전류를 스위칭 할 수 있게 하는 것이 그러한 트랜지스터들의 잇점이다.

보조전압을 생성시키기 위하여 제3변압기의 2차 코일을 거쳐서 캐패시터들은 다이오드를 거쳐서 부하되며, 이것으로 인하여 첫 번째의 2개의 변압기의 하류에 배열된 트랜지스터들은 각각 하나의 캐패시터의 하류에 배열된 레지스터들을 거쳐서 편향되어지며 그리고 상기의 부의 전압들은 2개의 제1변압기의 2차 코일에 평행하거나 또는 각각의 브릿지회로의 양 스위칭 트랜지스터의 하나에 대한 출력부에 평행하게 놓여 있는 레지스터들에 도통된다.

그래서 아주 대칭인 회로배열이 이루어지며 그리고 첫 번째의 2개 변압기의 하류에 배열되어 있으며 하나의 반브릿지 회로의 2개의 스위칭 트랜지스터의 제어를 위한 역할을 하는 회로 브랜치드(circuit branches)의 제3변압기의 2개의 2차코일을 거쳐서 제어되어진다. 이것에 의해서는 차단상태에서의 절대적으로 확실한 상호고정(interlocking)이 이루어진다.

바람직하게는 1MHz의 크기의 주파수가 클록신호로서 사용된다. 약 500KHz의 범위로부터 시작하여 그러한 비교적 높은 주파수는 들을 수 있는 음향이 없게된다는 것으로 나타난다.

이 발명에 따라서 3상 코일을 가지는 무브럿시 직류모우터를 제어하기 위한, 특히 공업용 재봉기를 구동하기 위한 마이크로 프로세서-제어된 회로는 각각 2개씩의 스위칭 트랜지스터를 가지는 2개의 반브릿지 회로를 포함하는 구동회로를 포함하며, 이 구동회로는 고주파측과 제어측을 가지며, 회로의 고주파측은 교번적으로 소위 30°정류 또는 60°정류의 형태에 있는 코일들에 직류전압을 인가하기 위하여 제어측으로부터 분리된다. 이 회로는 역시 각각 스위칭 트랜지스터(TA) 및 (TB), 논리회로(LA1) 및 (LB1) 그리고 별도의 논리회로(LH)를 가지는 3개의 반 브릿지회로(1),(2),(3)을 포함한다. 이 회로는 역시 반-브릿지 회로(1),(2),(3)에 소속된 제어모쥴(M1)(M2)(M3)을 포함하며, 각각의 제어모쥴쥴(M1)(M2),(M3)을 포함하며, 각각의 제어모쥴(M1)(M2),(M3)은 논리회로(LA1),(LB1)에 의하여 제어된 2개의 변압기 (

1,

2)를 포함하며 변압기의 하류에는 반-브릿지 회로(1),(2),(3)의 스윗칭 트랜지스터(TA) 및 (TB)의 하나가 각각 배열되어 있다. 이 회로는 역시 별도의 논리회로(LH)에 의하여 제어되며 2개의 부의 보조전압(U21) 및 (U22)을 생성하기 위한 2개의 별도의 2차코일(13),(14)를 갖는 제 3변압(

3)를 포함하며 상기의 보조전압들에 의하여 봉쇄되어지는 각각의 반-브릿지회로(1),(2),(3)의 스윗칭 트랜지스터들을 포함한다.

이 발명의 더 좋은 이해를 위하여 이 발명의 다른 목적들과 함께, 첨부한 도면을 참조하여 다음에 기술되며 그리고 이의 범위는 첨부된 청구범위들에서 지적될 것이다.

제1도에는 3상 형상으로된 즉 3개의 코일 W2, W3 및 W4을 가지는 무브럿시의 직류모우터(GM1)가 계략적으로 나타내어져 있다. 상기의 코일들(W2),(W3) 및 (W4)은 반 브릿지회로(1),(2)(3)가 그들의 입력부들(4)내지(5)에서 인가된 높은 직류전압을 코일(W2) 및 (W3) 및 (W4)에로 통과하여 절환하는 것에 의하여 선택적으로 반 브릿지회로(1) 및 (2) 및 (3)을 거쳐 그자체가 일반적으로 공지된 30°-정류 내지 60°-정류의 달성을 위하여 절환되어진다. 따라서 다음에 전류는 코일(W2) 및 (W3),(W2) 및 (W4), (W3) 및 (W4)(60°정류) 혹은, 감소된 파형을 가지며 모멘트의 이용을 개선하기 위하여 코일(W2-W3-W4) 그리고 (W3-W2-W4) 그리고 (W4-W2-23)(30°정류)를 거쳐서 흐른다.

각각의 반-브릿지회로는 2개의 스위칭 트랜지스터(TA) 및 (TB)를 포함한다.

제어모쥴에 논리회로(L1),(L2),(L3)가 각각 그 상류에 배열되어 있는 그러한 제어모쥴(M1),(M2),(M3)은 반브릿지회로(1),(2),(3)의 제어를 위하여 사용된다.

논리회로(L1),(L2),(L3)는 각각 입력부 TA₁TB₁및 TA₂, TB₂및 TA₃, TB₃그리고 또 클록시그날(C_K)에 대한 입력부가 주어져 있다. 다만 제2도에서 보여진 마이크로 프로세서(6)의 논리 입력부(LO), 출력부 단계의 tls속 차단절환을 위한 에네이블-출력부(enable-input)(EN) 그리고 15볼트 전압공급을 위한 입력부 VCC 및 GND와 같은 추가적인 입력부들은 명료성을 위하여 표시되지 안했다.

제2도는 예를들면 논리회로(L1)를 포함하는 모쥴(M1)과 같이 논리회로를 포함하는 제어모듈의 하나를 나타낸다.

논리회로(L1)는 하나의 입력논리(L)와 그리고 또 제1변압기(

₁₎를 제어하기 위하여 사용되는 논리배열(LA₁)과, 제 2변압기(

2)를 제어하기 위한 제어논리(LB₁)와 그리고 보조전압의 발생을 위한 제3변압기(

3)를 제어하기 위한 논리배열(LA)을 포함한다.

시리즈 논리(series loic)(L)와 논리배열(LA₁)(LB₁) 및 (LH)은 예를 들면 유럽특허출원 EP-OS 제 81 684호에 기재된 바와같이 공지된 방법으로 마이크로 프로세서를 거쳐서 원하여진 정류를 실현시키기 위하여 앤드 게이트들(AND gates), 증폭기들 그리고 스위칭 단계들을 포함한다. 간단화를 위하여 이 회로부품들의 상세한 형성과 작업방식은 더 상세히는 기술되지 안했다.

기본적으로 논리배열(L1)과 출력 유니트를 포함하는 제어유니트와 기본적으로 반브릿지회로(1),(2),(3)을 포함하는 제어뉴티느와의 사이의 완전한 직류 전기적 분리(galvanic separation)는 3개의 변압기(

1,

2) 및 (

3)에 의하여 이루어 진다.

논리배열(LA₁)(LB₁) 및 (LH)의 출력부들은 각각 변압기(

1),(

2),(

3)의 1차코일(8),(9),(10)에 연결되어 있다.

변압기들(LA₁) 및 (LB₁)의 2차코일(11),(12)에게는 각각 동일하게 구성된 회로배열들이 연결되며, 이 회로배열들은 각각 반브릿지회로(1),(2) 및 (3)에 이르는 출력부(TA_G),(TA_S) 및 (TB_G),(TB_S)에 평행한 출력부 레지스터(R12) 및 (R22)를 갖는다.

2차 코일들(13)내지 (14)이 다이오드(D13) 내지 (D14)를 거쳐서 캐패시터(C13) 및 (C14)를 거쳐서 캐패시터(C13) 및 (C14)에 의하여 부하되는 것에 의하여 2개의 보조전압(U21) 및 (U22)이 제조되어지도록 그렇게 변압기(

3)는 2차코일(13) 및 (14)을 갖는다.

상기의 보조전압(U21) 및 (U22)이 레지스터(R15) 및 (R16)를 거쳐서 변압기(8) 내지(10)의 2차 코일들(11) 내지 (12)의 하류에 트랜지스터(T9) 및 (T12)를 편의(bias)시키기 위하여 사용되며 이 저항기들은 출력부 레지스터들(R12) 및 (R22)에 부전압을 공급하며 그리고 상기의 부전압은 반브릿지회로(1)를 차단할 수 있다.

예를들어서 이제 브릿지의 브랜치(TB)가 동작되어야한다면 스위칭신호는 입력부(TB)를 거쳐서 그리고 논리배열(L)에서 집적회로들(15),(16)에 의하여 형성된 연동회로(interlocking circuit)에 의하여 논리배열 (LB₁)의 집적회로(17)의 입력부에 인가된다. 클록신호(CK)가 인가되며 그리고 고주파수의 변압기(

2)를 거쳐서 출력부단계(T12)에 의하여 변압기(

2)의 2차측에 공급된다.

클럭신호(CK)는 고주파수 변압기(

2)를 통해서 그리고 이것을 거쳐서 그리고 출력단계(T12)에 의하여 절환되며 이것은 변압기(

2)의 2차측에 전달되어진다. 출력부 레지스터(R22)에 평행한 캐패시터(C10)에서의 전압은 제 1CK 주기안에 형성되며 트랜지스터(T10)를 통하여 절환된다. 상응하는 양의 전압(U10)은 출력부(TB_G)를 거쳐서 계속해서 반브릿지 회로(1)의 트랜지스터(TB)에 공급된다.

현재 이 발명의 우선적인 실시예이라고 고려되는 것을 기술해 왔으나 여러가지의 변화들과 수정들이 이 발명으로부터 떠나는 일이 없이 이 안에서 만들어질 수 있다는 것은 이 기술분야에서의 숙련된 이들에게는 명백하며 그러므로 이 발명의 진정한 사상과 범위내에 드는 모든 그러한 변화와 수정들을 카버하고자 목표하여 진다.

Claims

각각이 2개의 스위칭트랜지스터들을 가지는 반-브릿지회로들(1,2,3)에 의하여 소위 30°정류 또는 60°정류의 형태에서 코일들(W2,W3,W4)에 번갈아서 직류전압을 인가하기 위한 하나의 구동회로를 포함하며 상기 회로의 고주파수측은 제어측으로부터 직류전기적으로 분리되며, 특히 공업용 재봉기를 구동하기 위하야, 3상코일(W2,W3,W4)를 가지는 무브럿시의 직류모우터(GM1)을 작동시키기 위한 마이크로프로세서로 제어된 회로에 있어서, 동작모쥴(M1,M2,M3)는 3개의 반-브릿지들(1,2,3)의 각각과 결합되어 있으며, 각각의 동작모쥴(M1,M2,M3)은 논리회로 (LA₁,LB₁) 에 의하여 그리고 각각 반-브릿지(1,2,3)의 스위칭 트랜지스터들(TA 및 TB)의 하나가 배치되어 있는 곳인 각각의 변압기의 하류에 작동된 2개의 변압기(
1,
2)를 포함하며, 별도의 논리회로(LM)에 의하여 작동되고 2개의 부의 보조전압(U₂₁및 U₂₂)을 발생시키기 위하여 사용되며 그리고 각각의 반-브릿지회로(1,2,3)의 스위칭 트랜지스터(TA 및 TB)는 이들 보조전압에 의하여 차단되며, 이것에 의하여는 제3변압기(
3)의 2차코일(13,14)을 거쳐서 스위칭 트랜지스터(TA, TB)를 차단하기 위하여 캐패시터(C13 및 C14)가 다이오드(D13 및 D14)를 거쳐서 부하되며, 이것에 의하여는 첫 번째의 2개 변압기(
1 및
2)의 하류에 배치된 트랜지스터(T9 및 T12)가 캐패시터(C13 및 C14)의 하류에서 레지스터(R15 및 R16)를 거쳐서 편의되며 그리고 이들 부의 전압들은 첫 번째의 2개 변압기들(
1) 및 (
2)의 2차코일(11 및 12)에 그리고 각각 하나의 스윗칭 트랜지스터(TA 및 TB)에 평행한 레지스터(R12 및 R22)에 인가되는 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서, 스윗칭 트랜지스터들(TA,TB)은 휠드-효과 트랜지스터들 내지 설치된-게이트-트랜지스터들 인 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서, 제 3의 변압기(
3)의 2차코일들(13,14)을 거쳐서 스윗칭 트랜지스터들(TA,TB)의 차단을 위하여 다이오들(D13 또는 D14)을 거쳐서 캐패시터들(C13 또는 C14)이 부하되며, 여기서 양 제 1변압기(
1 또는
2)의 하류에 배열된 트랜지스터들(T9 도는 T12)이 캐패시터들(C13 또는 C14)의 하류에 배열된 레지스터들(R15 또는 R16)에 의하여 편의되며 그리고 상기의 부의 전압들은 양 제 1변압기(
1 또는
2)의 2차 코일들(11 또는 12)에 대하여 또는 각각 하나씩의 스윗칭 트랜지스터(TA 또는 TB)에 대하여 평행하게 놓여 있는 레지스터들(R12 또는 R22)에 인가되는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1항에 있어서, 클록신호는 1MHz의 크기등급의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 회로.