KR100197703B1 - 브러쉬레스 직류 모터 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로에 관한 것으로, 인버터(24)의 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6) 중 상단 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)를 구동시키기 위한 고압 트랜지스터(TR4,TR5,TR6)가 더 구비되어 있는 한편, 마이콤(30)에 의해 오프 콜렉터 방식으로 동작하여 상단 구동 출력(AT,BT,CT)을 출력하는 출력 트랜지스터(TR1,TR2,TR3)의 콜렉터단에 모터 전원 전압(Vm)을 정류한 직류가 집적 인가되도록 되어 있어, AC 220V의 가정용 상용 교류를 간단한 정류기를 이용하여 정류한 직류를 원칩 집적회로인 마이콤에서 그대로 사용할 수 있도록 하여 감압기 등을 제거하여 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 부품의 수를 줄이는 효과가 있는 것이다.

Description

브러쉬레스 직류 모터 구동 회로
본 발명은 백색 가전에 주로 사용되는 브러쉬레스 직류 모터(Brushless DC Motor)를 구동시키는 회로에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 브러쉬레스 직류 모터 제어용 원칩 집적 회로(one chip IC)를 이용하여 브러쉬레스 직류 모터를 구동시키는 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로에 관한 것이다.
제1도는 종래의 실시예 1에 의한 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로의 블록 구성도로서, 종래의 실시예 1에 의한 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로는, 속도 감지 센서(3)와, 제어부(5), 베이스 구동부(7), 제1정류기(9), 인버터(11), 제2정류기(13) 및, 스위치 모드 파워 서플라이(15)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 속도 감지 센서(3)는 브러쉬레스 직류 모터(1)의 회전 속도를 감지하여 제어부(5)로 출력하는 것으로, 일반적으로 엔코더(encoder)가 사용된다.
그리고, 상기 제어부(5)는 상기 속도 감지 센서(3)의 출력을 입력받는 한편, 입력된 속도 지령 신호에 따라 속도 제어 신호를 베이스 구동부(7)로 입력한다.
상기 베이스 구동부(7)는 상기 제어부(5)로부터 입력된 속도 제어 신호에 따라 상기 인버터(11)의 전력 트랜지스터(도시하지 않음)를 턴온 또는 턴오프시켜 상기 브러쉬레스 직류 모터(1)로 인가되는 3상 교류를 제어하여 브러쉬레스 직류 모터(1)의 속도를 제어하도록 되어 있다.
그리고, 제1정류기(9)는 입력된 AC 220V의 상용 교류를 정류하여 직류를 인버터(11)로 인가하고, 인버터(11)는 상기 베이스 구동부(7)의 제어에 따라 상기 제1정류기(9)로부터 인가된 직류를 3상 교류로 변환시켜 브러쉬레스 직류 모터(1)에 공급한다.
이때, 상기 베이스 구동부(7)가 동작하기 위해서는 전원이 필요하게 되는데, 상기 제2정류기(13)가 외부로 인가된 AC 220V의 교류를 정류하여 직류를 스위칭 모드파워 서플라이(15)로 인가하고, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이(15)가 상기 제2정류기(13)를 통해 인가된 직류를 변압 및 정류하여 상기 베이스 구동부(7)가 동작하는데 필요한 전원을 공급한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 실시예 1에 의한 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로는 인버터(11)를 구동시키기 위한 별도의 베이스 구동부(7)를 구성 사용해야하고, 상기 베이스 구동부(7)의 전원을 공급하기 위한 스위칭 파워 서플라이(switching mode power supply; SMPS) 또는 리니어 트랜스포머(Linear Transformer) 등을 사용하여야 함에 따라 제조 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
한편, 종래의 실시예 2에 의한 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로는 제2도에 도시된 바와 같이 도시할 수 있는 바, 원칩 집적 회로인 마이콤(30)이 상기 제1도에 도시된 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로의 제어부(5) 및 베이스 구동부(7)의 기능을 수행하는데, 상기 마이콤(30)은 MC33033을 사용한다.
즉, 제2도에 도시된 종래의 실시예 2에 의한 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로는, 정류기(20)와, 평활회로(22), 인버터(24), 브러쉬레스 직류 모터(26), 감지부(28) 및, 마이콤(30)을 포함하여 구성되어 있다.
상기 정류기(20)는 입력된 AC 220V의 상용 교류를 정류하여 평활회로(22)로 인가하고, 상기 평활회로(22)는 상기 정류기(20)에서 인가된 직류를 평활시켜 인버터(11)로 인가한다.
그리고, 상기 인버터(24)는 마이콤(30)에서 출력된 베이스 제어 신호(AT,BT,CT,AB,BB,CB)에 따라 상기 평활회로(22)로부터 인가된 직류를 3상 교류로 변환시켜 브러쉬레스 직류 모터(26)의 각 상에 연속적으로 인가하여 브러쉬레스 직류 모터(26)를 구동시킨다.
그리고, 상기 감지부(28)는 홀 집적회로(Hall IC)나, 포터 센서(Photo Sensor) 등을 이용하여 브러쉬레스 직류 모터(26)의 로터(rotor) 위치를 감지하여 로터 위치감지 신호(SA,SB,SC)를 마이콤(30)으로 입력하는데, 선택 핀(Select Pin)이 오픈(Open)된 경우에 제3a도의 (a)에 도시된 바와 같이 로터 위치 감지 신호(SA,SB,SC)를 마이콤(30)으로 입력하고, 선택 핀이 그라운드된 경우에 제3a도의 (b)에 도시된 바와 같이 로터 위치 감지 신호(SA,SB,SC)를 입력한다.
상기 마이콤(30)은 상기 감지부(28)의 로터 위치 감지 신호(SA,SB,SC)를 핀(4,5,6)을 통해 입력받아 내부의 로터 위치 디코더(Rotor Position Decoder)에 의해 8가지의 코드 조합으로 변환시켜 모터 구동 전류가 제3a도의 (e)와 같이 각 상에 연속적으로 인가되어 모터(26)가 구동되도록, 제3a도의 (c) 및 (d)와 같이 베이스 제어신호(AT,BT,CT,AB,BB,CB)를 각각 인버터(24)의 파워 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6)의 베이스단으로 출력한다.
그리고, 핀(7,8,9)에서 저항(R8)과 콘덴서(C3)의 값을 적절히 조합하여 반송 주파수를 만들고, 핀(9)에 속도 신호를 주어서 제3a도의 (d)에 도시된 하단 구동 출력(AB,BB,CB)을 펄스폭 변조하여 모터의 속도를 제어할 수 있는 것이다.
즉, 핀(7,8,9)에서 저항 (R8)과 콘덴서(C3)의 값을 적절히 조합하여 제3b도의 (a)와 같은 삼각파를 생성하는데, 가변 저항(RV)의 저항값 조정으로 기준 전압(Vref)을 조정하여 제3b도의 (b)에 도시된 바와 같은 펄스폭 변조 신호를 생성할 수 있는 것이다.
한편, 상기 마이콤(30)의 내부 논리 조합에 의해 핀(2,1,20)을 통한 출력(상단구동 출력; AT,BT,CT)은 트랜지스터(TR1,TR2,TR3)에 의한 오픈 콜렉터 방식으로 인버터(24)의 상단 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)의 베이스단으로 인가되는데, 모터전원(Vm; AC 220V의 상용 교류 전원)을 정류한 DC 220V가 직접 인버터(24)의 상단 전류r 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)의 베이스단으로 인가되면, 상기 상단 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)가 고압으로 인해 파괴되어 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로가 정상적으로 동작하지 못하게 되므로, 모터 전원(Vm)이 DC 40V 이하의 저압에서 사용할 수 밖에 없으면, 모터 전원(Vm)이 DC 40V 이상이면 상기 트랜지스터(TR1,TR2,TR3)로 인가되는 모터 전원(Vm)을 별도의 감압기를 사용하여 감압시켜 사용해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위한 것으로, AC 220V의 가정용 상용 교류를 간단한 정류기를 이용하여 정류한 직류를 원칩 집적회로인 마이콤에서 그대로 사용할 수 있도록 하여 감압기, 등을 제거하여 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 부품의 수를 줄일 수 있는 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로는, 원칩 집적 회로인 마이콤을 이용하여 인버터의 전력 트랜지스터를 제어하는 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로에 있어서, 상기 전력 트랜지스터 중 상단 전력 트랜지스터를 구동시키기 위한 고압용 트랜지스터가 더 구비되어 있는 한편, 마이콤에 의해 오프 콜렉터 방식으로 동작하여 상단구동 출력을 출력하는 출력 트랜지스터의 콜렉터단에 모터 전원 전압을 정류한 직류가 집적 인가되도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
제1도는 종래의 1실시예에 의한 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로의 블록 구성도.
제2도는 종래의 2실시예에 의한 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로의 회로도.
제3a도, 제3b도는 종래의 2실시예에 의한 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로의 파형도.
제4도는 본 발명에 따른 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로에서 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 정류기 22 : 평활회로
24 : 인버터 26 : 브러쉬레스 직류 모터
28 : 감지부 30 : 마이콤
TR1,TR2,TR3 : 출력 트랜지스터 TR4,TR5,TR6 : 고압용 트랜지스터
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제4도는 본 발명에 따른 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로의 회로도로서, 본 발명에 따른 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로는 제2도에 도시된 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로와 동일하며, 단지 인버터(24)에 상단 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3) 구동시키기 위한 고압용 트랜지스터(TR4,TR5,TR6)가 각각 구비되어 있는 한편, 마이콤(30)의 내부 논리 조합에 의해 핀(2,1,20)을 통한 출력에 따라 오픈 콜렉터 방식으로 동작하여 상단 구동 출력(AT,BT,CT)을 출력하는 출력 트랜지스터(TR1,TR2,TR3)의 콜렉터단에 모터 전원(Vm AC 220V의 상용 교류 전원)을 정류한 DC 220V의 직류가 인가되도록 되어 있다.
상기 고압용 트랜지스터(TR4,TR5,TR6)는 부품명 MMBT42를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 따른 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로는, 정류기(20)와, 평활회로(22), 인버터(24), 브러쉬레스 직류 모터(26), 감지부(28) 및, 마이콤(30)을 포함하여 구성되어 있다.
상기 정류기(20)는 입력된 AC 220V의 상용 교류를 정류하여 평활회로(22)로 인가하고, 상기 평활회로(22)는 상기 정류기(20)에서 인가된 직류를 평활시켜 인버터(11)로 인가하도록 되어 있다.
그리고, 상기 인버터(24)는 마이콤(30)에서 출력된 베이스 제어 신호(AT,BT,CT,AB,BB,CB)에 따라 상기 평활회로(22)로부터 인가된 직류를 3상 교류로 변환시켜 브러쉬레스 직류 모터(26)의 각 상에 연속적으로 인가하여 브러쉬레스 직류 모터(26)를 구동시키도록 되어 있다.
그리고, 상기 감지부(28)는 홀 집적회로(Hall IC)나, 포터 센서(Photo Sensor) 등을 이용하여 브러쉬레스 직류 모터(26)의 로터(rotor) 위치를 감지하여 로터 위치감지 신호(SA,SB,SC)를 마이콤(30)으로 입력하도록 되어 있다.
상기 마이콤(30)은 상기 감지부(28)의 로터 위치 감지 신호(SA,SB,SC)를 핀(4,5,6)을 통해 입력받아 내부의 로터 위치 디코더(Rotor Position Decoder)에 의해 8가지의 코드 조합으로 변환시켜 상기 인버터(24)가 모터 구동 전류를 모터(26)의 각상에 연속적으로 인가하여 되어 모터(26)가 구동되도록, 베이스 제어 신호(AT,BT,CT,AB,BB,CB)를 각각 인버터(24)의 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6)의 베이스단으로 출력하도록 되어 있다.
그리고, 상기 마이콤(30)의 내부 논리 조합에 의해 핀(2,1,20)을 통한 출력(상단구동 출력; AT,BT,CT)에 따라 오픈 콜렉터 방식으로 동작하는 출력 트랜지스터(TR1,TR2,TR3)의 콜렉터단에 모터 전원(Vm AC 220V의 상용 교류 전원)을 정류한 DC 220V의 직류가 인가되도록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로의 동작을 제3도의 파형도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 정류기(20)는 입력된 AC 220V의 상용 교류를 정류하여 평활회로(22)로 인가하고, 상기 평활회로(22)는 상기 정류기(20)에서 인가된 직류를 평활시켜 인버터(11)로 인가한다.
그리고, 상기 인버터(24)는 마이콤(30)에서 출력된 베이스 제어 신호(AT,BT,CT,AB,BB,CB)에 따라 상기 평활회로(22)로부터 인가된 직류를 3상 교류로 변환시켜 브러쉬레스 직류 모터(26)의 각 상에 연속적으로 인가하여 브러쉬레스 직류 모터(26)를 구동시킨다.
그리고, 상기 감지부(28)는 홀 집적회로(Hall IC)나, 포터 센서(Photo Sensor) 등을 이용하여 브러쉬레스 직류 모터(26)의 로터(rotor) 위치를 감지하여 로터 위치감지 신호(SA,SB,SC)를 마이콤(30)으로 입력하는데, 선택 핀(Select Pin)이 오픈(Open)된 경우에 제3a도의 (a)에 도시된 바와 같이 로터 위치 감지 신호(SA,SB,SC)를 마이콤(30)으로 입력하고, 선택 핀이 그라운드된 경우에 제3a도의 (b)에 도시된 바와 같이 로터 위치 감지 신호(SA,SB,SC)를 입력한다.
상기 마이콤(30)은 상기 감지부(28)의 로터 위치 감지 신호(SA,SB,SC)를 핀(4,5,6)을 통해 입력받아 내부의 로터 위치 디코더(Rotor Position Decoder)에 의해 8가지의 코드 조합으로 변환시켜 모터 구동 전류가 제3a도의 (e)와 같이 각 상에 연속적으로 인가되어 모터(26)가 구동되도록, 제3a도의 (c) 및 (d)와 같이 베이스 제어신호(AT,BT,CT,AB,BB,CB)를 각각 인버터(24)의 파워 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6)의 베이스단으로 출력한다.
그리고, 핀(7,8,9)에서 저항(R8)과 콘덴서(C3)의 값을 적절히 조합하여 반송 주파수를 만들고, 핀(9)에 속도 신호를 주어서 제3a도의 (d)에 도시된 하단 구동 출력(AB,BB,CB)을 펄스폭 변조하여 모터의 속도를 제어할 수 있는 것이다.
즉, 핀(7,8,9)에서 저항 (R8)과 콘덴서(C3)의 값을 적절히 조합하여 제3b도의 (a)와 같은 삼각파를 생성하는데, 가변 저항(RV)의 저항값 조정으로 기준 전압(Vref)을 조정하여 제3b도의 (b)에 도시된 바와 같은 펄스폭 변조 신호를 생성할 수 있는 것이다.
한편, 마이콤(30)의 내부 논리 조합에 의해 핀(2,1,20)을 통한 축력이 '로우'가 되면 출력 트랜지스터(TR1,TR2,TR3)가 '오프'되어 모터(26)의 전원 전압(Vm)이 그대로 인버터(24)의 상단 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)를 구동시키기 위한 고압용 트랜지스터(TR4,TR5,TR6)의 베이스단으로 인가되어 고압용 트랜지스터(TR4,TR5,TR6)가 '온'되고, 따라서 상단 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)가 각각 '온'된다.
이때, 상기 고압용 트랜지스터(TR1,TR2,TR3)는 MMBT42를 사용하므로, 마이콤(30)의 핀(2,1,20)에서 '로우'가 출력되어 MMBT42가 '오프'되어 DC 220V의 모터 전원전압(Vm)이 고압용 트랜지스터(TR4,TR5,TR6)로 유입되어도, MMBT42가 내압 300V 이상을 견딜 수 있기 때문에 DC 220V의 상용 전원 전압을 사용할 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 AC 220V의 가정용 상용 교류를 간단한 정류기를 이용하여 정류한 직류를 원칩 집적회로인 마이콤에서 그대로 사용할 수 있도록 하여 감압기 등을 제거하여 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 부품의 수를 줄이는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 원칩 집적 회로인 마이콤(30)을 이용하여 인버터(24)의 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6)를 제어하는 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로에 있어서, 상기 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6)중 상단 전력 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)를 구동시키기 위한 고압 트랜지스터(TR4,TR5,TR6)가 더 구비되어 있는 한편, 마이콤(30)에 의해 오프 콜렉터 방식으로 동작하여 상단 구동 출력(AT,BT,CT)을 출력하는 출력 트랜지스터(TR1,TR2,TR3)의 콜렉터단에 모터 전원 전압(Vm)을 정류한 직류가 집적 인가되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 브러쉬레스 직류 모터구동 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고압용 트랜지스터(TR4,TR5,TR6)가, 부품명 MMBT42인 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 브러쉬레스 직류 모터 구동 회로.
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