KR100233985B1 - 모터구동회로의 과전류 방지회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터구동회로 내의 단락으로부터 모터구동회로가 보호되도록 하기 위하여 신호입력부와, 상기 신호입력부의 출력에 의하여 회로의 단락이 방지되도록 제어되는 단락방지부와, 상기 단락방지부의 출력에 의하여 제어되는 구동부 및 상기 구동부의 제어에 의하여 구동되는 모터로 구성되어 회로단락으로부터 구동회로가 보호되는 것이다.

Description

모터구동회로의 과전류 방지회로
제1도는 종래 기술에 따른 모터 구동회로도.
제2도는 본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류 방지회로도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 제어부 10a : 상측구동부
10b : 하측구동부 20 : 신호입력부
23 : 단락방지부 25 : 구동부
op1 : 제 1 스위칭부 op2 : 제 2 스위칭부
op3 : 제 3 스위칭부 op4 : 제 4 스위칭부
op5 : 제 5 스위칭부 op6 : 제 6 스위칭부
본 발명은 모터구동회로의 과전류 방지회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터구동회로에서 제어신호 중첩 또는 외부노이즈에 의한 과전류가 방지되도록 단락방지회로가 구비되는 모터구동회로의 과전류 방지회로에 관한 것이다.
제 1 도는 종래 기술에 따른 모터 구동회로도이다. 종래 기술에 따른 모터구동회로는 입력전원(Vdc)이 인가되어 제어부(10)에 의하여 각각의 트랜지스터의 베이스가 제어되도록 상측구동부(High Side Arm)(10a) 및 하측구동부(Low Side Arm) (10b)가 구성되며, 서로 직렬로 연결되어 상기 각각의 상측구동부(10a)와 하측구동부(10b) 사이에서 출력이 모터(15)에 입력되도록 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 모터 구동회로는, 마이크로 컴퓨터에 의하여 제어되는 제어부(10)는 모터(15)를 구성하는 로터(Rotor)와 스테이터(Stator)의 코어에 권선되어 있는 코일에 전원을 공급하여 모터(15)가 모터(15)가 회전되도록 하기 위하여 하프브리지(Half Bridge) 회로로서 트랜지스터로 구성되는 상측구동부(10a)와 하측구동부(10b)가 서로 번갈아 구동되게 된다.
즉, 상측구동부(10a)를 구성하는 트랜지스터(Q1a)(Q2a)(Q3a)의 베이스와 하측구동부(10b)를 구성하는 트랜지스터(Q1b)(Q2b)(Q3b)의 베이스에 전원(Vin)이 공급되는데, 모터(15)의 상(Phase) 제어를 위하여 상기 전원(Vin) 플러스(+)측에서 상기 상측구동부(10a)의 트랜지스터(Q1a)(Q2a)(Q3a)와 하측구동부(10b)의 트랜지스터(Q1b)(Q2b)(Q3b)가 각각 서로 연결되는 접점(a, b, c)을 경유하여 모터(15)에 공급되고, 상기 모터(15)에서 출력된 전원(Vin)은 상기 경유된 접점이 아닌 다른 접점(a, b, c)을 통하여 다시 전원(vin)의 마이너스(-) 측으로 흐르게 된다.
따라서, 서로 직렬로 연결된 트랜지스터(Q1a)(Q1b), (Q2a)(Q2b), (Q3a) (Q3b)가 동시에 구동되면, 모터(15)로 전원(Vin)이 인가되지 않고, 전원(Vin) 플러스(+)측에서 트랜지스터를 통하여 전원(Vin)이 마이너스(-) 측으로 흐르게 되어서 모터(15)가 구동될 수 없기 때문에, 다른 상의 구동을 위하여 서로 직렬로 연결되지 않는 다른 트랜지스터를 이용하여 회로를 구성될 수 있도록 제어부에 의하여 제어됨으로써 모터(15)의 상 제어가 되고, 이에 따라서 모터(15)는 회전을 하게 되는 것이다.
그러나 상기와 같이 동작되는 회로에서 서로 각각 연결된 상측구동부(10a)를 구성하는 트랜지스터(Q1a)(Q2a)(Q3a)와 하측구동부(10b)를 구성하는 트랜지스터(Q1b)(Q2b)(Q3b)가 동시에 턴-온되는 경우 또는 외부에서 발생되는 잡음에 따라서, 실제 적용에서는 제어신호발생의 미세한 시간차이에 의하여 상측구동부(10a)와 하측구동부(10b)의 회로가 동시에 턴-온되어 서로 단락(Short)되는 경우가 발생되는데, 이러한 경우에 모터를 구동하는 상기 회로에 치명적인 고장을 초래하게 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 발명의 주된 목적은 모터구동회로 내의 단락으로부터 모터구동회로가 보호되는 모터구동회로의 과전류 방지회로를 제공하기 위함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 특징은, 신호입력부와, 상기 신호입력부의 출력에 의하여 회로의 단락이 방지되도록 제어되는 단락방지부와, 상기 단락방지부의 출력에 의하여 제어되는 구동부 및 상기 구동부의 제어에 의하여 구동되는 모터로 구성되어 회로단락으로부터 구동회로가 보호되는 것에 있다.
이하 첨부도면에 의하여 본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류 방지회로의 바람직한 일실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제 2 도는 본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류 방지회로도이다.
본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류 방지회로는 3개의 상이 구동될 수 있도록 동일한 3개의 과전류 방지회로가 병렬로 모터(M)에 연결되어 구성되지만, 여기서는 상세한 설명을 위하여 하나의 상만이 선택되어 설명된다.
본 발명의 모터구동회로의 과전류 방지회로는 신호입력부(20)와, 상기 신호입력부(20)의 출력에 의하여 회로의 단락이 방지되도록 제어되는 단락방지부(23)와, 상기 단락방지부(23)의 출력에 의하여 제어되는 구동부(25) 및 상기 구동부(25)의 제어에 의하여 구동되는 모터(M)로 구성된다.
상기 신호입력부(20)는 전원(Va)이 저항(R5)(R5')을 통하여 입력단의 일단으로 인가되고, 상기 입력단의 타단에는 모터가 구동되도록 각상을 제어하는 제어신호(S1)(S2)가 연결되며, 출력단에서는 다른 전원(Vb)이 저항(R1)(R1')을 통하여 콜렉터로 연결되고, 상기 콜렉터에서 출력되는 포토커플러(Photo Coupler)인 제 1 및 제 2 스위칭부(op1)(op2)로 구성된다.
상기 단락방지부(23)는 상기 신호입력부(20)의 제 1 스위칭부(op1)의 출력에 병렬로 연결되고, 출력은 제 4 스위칭부(op4)의 입력과 병렬로 연결되는 포토커플러인 제 3 스위칭부(op3)와, 상기 신호입력부(20)의 제 2 스위칭부(op2)의 출력에 병렬로 연결되고, 출력은 제 3 스위칭부(op3)의 입력에 병렬로 연결되는 포토커플러인 제 4 스위칭부(op4)로 구성된다.
상시 구동부(25)는 상기 제 3 스위칭부(op3)의 출력에 의하여 게이트가 제어되도록 전계효과 트랜지스터 또는 게이트절연 바이폴라 트랜지스터(IGBT)로 되는 제 5 스위칭부(op5)와, 상기 제 4 스위칭부(op4)의 출력에 의하여 게이트가 제어되도록 전계효과 트랜지스터 또는 게이트절연 바이폴라 트랜지스터로 되는 제 6 스위칭부(op6)로 구성되고, 상기 직렬로 연결된 제 5 및 제 6 스위칭부(op5)(op6)의 사이에서 모터(M)로 출력된다.
상기와 같이 구성되어서 하나의 상이 제어되게 되며, 실제의 적용에서는 상기와 같은 동일한 구성이 2개가 상기의 회로와 병렬로 더 구성되어서 모터(M)가 구동된다.
다음과 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태에 대해서 설명한다.
신호입력부(20)의 제 1 스위칭부(op1)의 입력단으로 모터구동신호인 펄스(Pulse)로 되는 제어신호(S1)가 로우(Low)로 인가되면, 전원(Va)이 저항(R5)을 통하여 입력되어 제 1 스위칭부(op1)가 턴-오프되기 때문에, 출력이 전원(Vb)에 의하여 하이(High)가 되는 상기 제 1 스위칭부(op1)의 출력에서 저항(R2)을 통하여 연결되는 제 5 스위칭부(op5)의 게이트는 하이가 되어 턴-온되고, 주전원(P)에서 인가되는 전압에 의한 전류(i2)가 상기 턴-온된 제 5 스위칭부(op5)의 드레인과 소스를 통하여 모터(M)로 흐르게 된다.
상기의 모터(M)로 흐르는 전류(i2)는 도시되지 않은 다른 두 개 상을 구동하기 위한 회로 중에서 제어신호에 의하여 선택된 하나의 회로를 통하여 접지(N)로 흐르게 되어서 모터(M)의 하나의 상이 선택되고, 이와 같은 상선택이 제어신호에 의하여 연속적으로 선택됨에 따라서 모터(M)는 회전되게 된다.
또한, 상기 제 1 스위칭부(op1)의 출력이 하이가 되면, 단락방지부(23)의 제 3 스위칭부(op3)의 입력에 저항(R3)을 통하여 하이가 인가되어서 턴-온되고, 이에 따라서 저항(R3')을 통하여 제 4 스위칭부(op4)의 입력에는 로우가 인가되며, 결국 구동부(25)의 제 6 스위칭부(op6)는 게이트에 저항(R2)을 통하여 로우가 안가되기 때문에 턴-오프된다.
상기와 같이 단락방지부(23)를 구성하는 제 3 및 제 4 스위칭부(op3)(op4)의 반대되는 동작에 의하여 상기 단락방지부(23)의 후단에 구성된 구동부(25)의 제 5 및 제 6 스위칭부(op5)(op6)는 서로 동시에 턴-온되지 않도록 동작된다.
한편, 신호입력부(20)의 제 2 스위칭부(op2)의 입력단으로 펄스로 되는 제어신호(S2)가 제 1 스위칭부(op1)로 인가되는 제 1 신호(S1)와 동시에 로우로 되는 경우에 있어서, 상기 신호입력부(20)의 제 1 및 제 2 스위칭부(op1)(op2)의 출력이 동시에 하이로 된다면, 구동부(25)의 제 5 및 제 6 스위칭부(op5)(op6)가 턴-온되게 되지만, 실제적으로는 제 3 스위칭부(op3)의 출력을 제 4 스위칭부(op4)의 입력으로 그리고, 제 4 스위칭부(op4)의 출력이 제 3 스위칭부(op3)의 입력으로 됨으로써, 제 3 및 제 4 스위칭부(op3)(op4) 중에서 하나가 턴-온되어서 제 3 및 제 4 스위칭부(op3)(op4) 중에서 하나의 출력만이 하이로 되기 때문에, 구동부(25)의 제 5 및 제 6 스위칭부(op5)(op6)가 동시에 턴-온되지 않게 된다.
또한, 전원(Va)(Vb)을 통하여 외부에서 인가되는 잡음에 의하여 구동부(25)의 제 5 및 제 6 스위칭부(op5)(op6)의 게이트에 동시에 하이가 인가되는 경우에도 상기와 같이 단락방지부(23)의 동작에 의하여 구동부(25)의 제 5 및 제 6 스위칭부(op5)(op6)가 동시에 턴-온되지 않게 된다.
따라서, 제어신호(S1)(S2)가 동시에 로우로 인가되는 경우에도, 단락방지부(23)의 교대로 동작되는 제 3 및 제 4 스위칭부(op3)(op4) 동작에 의하여서, 동시에 턴-온되는 경우에, 구동부(25)의 직렬로 연결된 제 5 스위칭부(op5) 및 제 6 스위칭부(op6)를 통하여 전류(i1)가 직접 흐르게 되는 회로단락(Arm Short)이 방지되도록 동작되는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류 방지회로는 상세한 설명을 위하여 하나의 상만이 선택되어 설명되지만, 모터를 구성하는 다수의 상이 제어되도록 각 상에 과전류 방지회로가 적용되는 것은 본 발명에 의하여 자명하게 되는 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류 방지회로는 포토커플러로 구성되는 신호입력부와 단락방지부가 구비됨으로써, 모터구동회로에서 발생되는 신호 중첩 및 외부잡음에 의한 회로의 단락이 방지되는 특징이 있는 것이다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims (4)

  1. 신호입력부 ; 상기 신호입력부의 출력에 의하여 회로의 단락이 방지되도록 제어되는 단락방지부 ; 상기 단락방지부의 출력에 의하여 제어되는 구동부 ; 및 상기 구동부의 제어에 의하여 구동되는 모터로 구성되어 단락으로부터 구동회로가 보호되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류 방지회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신호입력부는 전원이 저항을 통하여 입력단의 일단으로 인가되고, 상기 입력단의 타단에는 제어신호가 연결되며, 출력단에서 다른 전원이 저항을 통하여 콜렉터로 연결되고, 상기 콜렉터에서 출력되도록 제 1 및 제 2 스위칭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류 방지회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단락방지부는 상기 신호입력부의 제 1 스위칭부의 출력에 병렬로 연결되고, 출력은 제 4 스위칭부의 입력과 병렬로 연결되는 제 3 스위칭부 ; 상기 신호입력부의 제 2 스위칭부의 출력에 병렬로 연결되고, 출력은 제 3 스위칭부의 입력에 병렬로 연결되는 제 4 스위칭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류 방지회로.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제 1, 2, 3, 4 스위칭부는 포토커플러로 되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류 방지회로.
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