KR100281054B1 - 직류모터의 구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터구동회로에 관한 것으로서, 특히 직류전압을 검출하는 전압검출회로에 관한 것이다. 본 발명의 모터구동회로는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부와, 정류부에 연결되고 N1회의 회전수를 갖는 제1권선과 제1권선에 대향하고 권선의 감긴 방향이 동일하며 N2회의 회전수를 갖는 제2권선과 제1권선에 대향하는 제3권선을 포함하는 변압부와, 제2권선에 인가된 전원을 감지하는 전압감지부, 그리고 제3권선에 인가된 전원을 마이컴에 인가하는 마이컴전원부를 포함하여 구성된 것이 특징이다.

Description

직류모터의 구동회로

본 발명은 직류모터(DC Motor)에 관한 것으로, 특히 모터에 인가되는 전압을 감지하는 수단에 관한 것이다.

직류모터는 카세트테이프레코더 또는, 세탁기 등과 같은 가전제품에서 많이 사용되고 있다. 직류모터는 스테핑모터(stepping motor)에 비해 구동을 위한 제어회로가 복잡하다. BLDC모터와 그 구동회로의 개략적인 구조는 도 1에 나타낸 것과 같다.

전원부(20)는 SMPS(Switching Mode Power Supply) 등으로 구성되어 상용전원인 교류전압을 직류전압으로 변환시킨다. 스위칭소자구동부(40)는 전원부(20)에서 변환된 직류전압을 인가받고 마이콤(60)으로부터 모터구동로직신호를 인가받아 스위칭소자를 제어시키는 스위칭제어신호를 발생시킨다. 이러한 스위칭소자구동부(40)는 기능에 따라 여러가지 하드웨어적인 요소가 부가될 수 있다.

스위칭소자(50)는 스위칭제어신호에 따라 전원부(20)에서 인가받는 직류전압을 3상전압으로 변환시켜 모터(10)에 인가한다. 이 3상전압은 모터(10)의 권선(도면미도시)에 자기장을 발생시켜 모터의 회전자(도면미도시)가 회전하게 된다. 모터의 회전자가 회전함으로써 압축기(도면미도시)가 구동된다.

모터 회전자의 회전에 따라 권선에는 역기전력이 출력되는데, 역기전력 검지부(80)는 이러한 역기전력을 검출하여 마이콤(60)으로 인가한다. 이 역기전력의 검출에 따라 마이콤(60)은 모터가 정확하게 동작되도록 스위칭소자구동부(40)를 제어한다. 또, 마이콤(60)은 스위칭소자(50)로부터 전류를 검지하는 과전류검지부(70)로부터 모터에 인가되는 전류값을 인가받고, 전원부(20)의 전압을 검지하는 전압감지부(30)로부터 마이콤에 인가되는 전압을 검지하여 지나치게 높은 전압 혹은, 전류가 모터에 인가되면, 전원부의 전원을 차단시킴으로써, 모터의 안정적인 동작을 도모한다.

그런데, 도 1에 나타낸 모터제어회로는 다음과 같은 문제점이 있다. 도 2는 도 1의 모터제어회로에서 전압감지부(30)를 상세히 나타낸 회로도이다. 이 회로도에 나타낸 것과 같이 종래의 모터제어회로는 전압감지부가 인버터 양단 사이의 전압을 직접 검출하도록 되어 있다. 이 때, 인버터 양단 사이의 전압은 보통 상용전원인 교류전압을 평활한 직류전원인 경우가 대부분이다. 바로 이 직류전원의 전압이 높으므로, 종래의 모터제어회로는 전압감지부에서 소비하는 전력량이 높아진다는 문제점이 있다.

또, 모터와 전압감지부가 병렬로 연결되어 동일한 전압을 인가받는다. 따라서, 모터구동전원과 마이콤 사이가 절연되어 있지 않으면, 마이컴이나 모터에 인가되는 전류에 의해 잡음이 발생하거나 동작의 신뢰성에 문제가 생길 수 있다. 그로 인해 도 2에 나타낸 것과 같이 종래의 모터제어회로는 발광다이오드(31)를 응용한 포토카플러(32)로 마이컴과 전압검출부분(I-I')이 절연되어 있다.

이러한 절연방식을 적용하여 전압을 검출하면, 도 2의 회로는 소정의 레벨 이상 혹은, 소정의 레벨 이하의 전압만을 검출할 수 있다. 그러므로, 모터의 제어회로는 감지할 필요가 있는 전압의 범위에 따라 도 2의 포토카플러가 여러 개 설치되어야 한다. 따라서, 종래의 모터제어회로는 이러한 포토카플러에 의해 제조단가가 높아지는 단점이 있는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 모터제어회로에 비해 소비전력을 줄이고, 제조단가를 낮추는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 모터제어회로를 도시한 블록도.

도 2는 도 1의 모터제어회로에서 전압감지부를 상세히 도시한 회로도.

도 3은 본 발명의 모터구동회로를 도시한 회로도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 정류부 101 : 전파정류기

102, 320, 420 : 콘덴서 103 : 제어부

104 : 트랜지스터 200 : 변압부

201 : 제1권선 202 : 제2권선

203 : 제3권선 300 : 전압감지부

310, 410 : 다이오드 500 : 권선의 회전시작점

본 발명의 구동회로는 변압기를 이용하여 정류부의 전압을 낮춰 감지함으로써 전압감지부의 소비전력을 낮추는 것이 특징이다. 본 발명은 도 3에 나타낸 것과 같이 정류부(100)와 변압부(200) 및 전원감지부(300), 그리고 마이컴전원부(400)로 구성되어 있다. 이하 본 발명의 구성과 특징을 첨부된 도 3을 참조로 설명하도록 한다.

정류부는 일반 상용전원인 교류전압을 직류전압으로 정류하는 역할을 한다. 이 정류부(100)는 전파정류기(101)와 평활용 콘덴서(102)로 구성되고, SMPS의 1차측은 제어부(103) 및 트랜지스터(104)로 구성된다. 전파정류기(101)와 콘덴서(102)는 교류전압을 직류전압으로 정류한다. 제어부(103)는 SMPS의 동작을 제어하는 제어신호를 출력한다. 트랜지스터(104)의 베이스전극은 제어부에 연결되어 제어신호를 인가받고, 콜렉터전극은 변압부(200)의 제1권선(201)에 연결되며, 에미터전극은 정류부의 한쪽 단에 연결되어 있다. 정류부의 콘덴서(102)는 전파정류기(101)에 병렬로 연결되도록 설치된다.

변압부(200)는 N1회의 회전수를 갖는 제1권선(201)과 N2회의 회전수를 갖는 제2권선(202) 및 제3권선(203)으로 구성되어 있다. 제1권선(201)의 한쪽 단은 정류부의 전파정류기(101)에 연결되고, 나머지 단은 트랜지스터의 콜렉터전극에 연결되어 있다. 그리고, 제2권선(202)은 전압감지부(300)에 연결되고, 제3권선(203)은 마이컴전원부(400)에 연결되어 있다. 제3권선의 회전수는 제2권선과 동일하게 구성될 수도 있다.

이 때, 제2권선(202)은 제1권선(201)과 감긴방향과 동일하고, 그 감긴 회수는 N1이 N2보다 크도록 구성된다. 즉, 제1권선의 회전수(N1)가 제2권선 및 제3권선의 회전수(N2, N3)보다 크다는 것이다. 그래서, 정류부에서 정류된 전압이 감압되어 전압감지부에 인가되도록 한다.

전압감지부(300)는 변압부의 제2권선(202)에 연결되어 제2권선에 출력되는 전압을 감지한다. 그 감지결과는 마이컴(도면미도시)에 인가되어 비정상적인 저전압여부를 판단하게 된다. 이 전압감지부(300)는 다이오드(310)와 콘덴서(320)를 포함하여 구성되는데, 다이오드(310)는 제2권선의 감긴방향의 시작점(500)에 직렬로 연결되도록 설치되어 있고, 콘덴서(320)는 제2권선(202)에 병렬로 연결되도록 설치되어 있다.

마이컴전원부(400)는 변압부의 제3권선(203)에 연결되어 제3권선에 출력되는 전압을 마이컴(도면미도시)에 인가한다. 마이컴전원부는 도 3에 나타낸 것과 같이 전압감지부와 비슷하게 구성되나, 다이오드(410)가 제3권선(203)의 감긴 방향의 마지막점에 직렬로 연결되도록 설치된다. 그리고, 본 발명의 모터제어회로는 전압감지부와 마이컴전원부를 동일한 단자에 접지함으로써 정류부와 절연되도록 한다.

일반적인 RCC(Ringing Choke Converter)의 경우에는 정전압을 만드는 제 3 권선에서는 권선감기가 끝난 점에 다이오드를 부착한다. 이 때, 제 1 권선이 도통되었을 때(1차측 트랜지스터가 ON)에는 제 1 권선의 권선감기가 시작되는 점이 양(+)전극이 되고, 권선감기가 끝나는 점이 음(-)전극이 된다. 따라서, 제 3 권선도 권선감기가 시작되는 점이 양이 되고, 권선감기가 끝나는 점이 음이 된다. 이 때, 제 3 권선의 다이오드는 도통하지 않는다. 왜냐하면, 제 3 권선에 인가된 전압이 다이오드의 역방향으로 흐르기 때문이다.

그 후, 1차측 트랜지스터가 OFF 되어 제 1 권선에 역전압이 걸리게 되면, 권선감기가 시작되는 점이 음(-)전극이 되고, 권선감기가 끝나는 점이 양(+)전극이 된다. 따라서, 제 3 권선에도 그에 상응하는 역전압이 인가되어 제 3 권선에 연결된 다이오드가 도통된다. 이로 인해 제 3 권선에 연결된 정류 콘덴서에 전압이 충전된다.

이 때, 제 3 권선에는 제 1 권선에 인가된 전압과 동일한 위상을 가지고, 권선의 감긴 회수의 비에 따라 레벨이 조정된 전압이 인가된다. 즉, 제 1 권선이 도통되면, 제 2 권선도 도통되므로, 제 2 권선에 연결된 콘덴서에 전압이 충전된다. 그리고, 제 1 권선이 도통되지 않으면, 제 2 권선의 다이오드가 도통되지 않는다. 제 1 권선에는 상용전원을 평활한 전압이 인가되므로, 제 3 권선에는 제 1 권선과 제 3 권선의 감긴회수의 비에 해당하는 전압이 인가된다. 그에 의해 본 발명이 제 3 권선에서 전원전압의 레벨을 간접적으로 감지할 수 있는 것이다.

본 발명의 동작원리는 다음과 같다. 상용전원인 교류전압이 정류부(100)에서 직류전압으로 정류된다. 제어부(103)의 제어신호에 따라 트랜지스터(104)가 도통(turn on)되고, 트랜지스터가 도통되었을 때 반파정류기에서 정류된 직류전압이 변압부(200)의 제1권선(201)에 인가된다. 변압부는 제1권선의 회전수와 제2권선의 회전수의 비에 의해 감압된 전압을 전압감지부(300)에 인가한다. 동시에 변압부는 제1권선의 회전수와 제3권선의 회전수의 비와 권선의 인덕턴스, 동작주파수 등에 의해 변압된 전압을 마이컴전원부(400)에 인가한다. 이 전압감지부에 인가된 전압을 검출하여 변압기의 변압비를 고려하여 계산하면, 실제로 정류부에서 출력되는 전압의 레벨(level)을 구할 수 있다.

본 발명의 모터구동회로는 종래의 모터구동회로에 비해 전압감지부의 소비전력이 낮다. 그 이유는 본 발명이 정류부의 전압을 직접 검출하지 않고, 변압부를 통해 감압시켜 검출하기 때문이다. 그리고, 본 발명의 모터구동회로는 마이컴이 변압부에서 감압시킨 전압을 변압부의 변압비를 고려하여 정류부의 전압을 계산함으로써, 정류부의 전압을 간접적으로 구할 수 있다.

또, 본 발명의 모터구동회로는 전압감지부와 마이컴전원부의 접지가 동일한 단자에 의해 이루어지므로, 종래의 절연수단이었던 포토카플러가 필요없어 제조단가가 낮아지는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 모터의 구동회로에 있어서,

   교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부;

   전원단에 스위칭모드전원 중, 플라이백방식이 적용된 회로;

   상기 정류부에 연결되고 N1회의 회전수를 갖는 제1권선과, 상기 제1권선에 대향하고 회전방향이 동일하며 N2회의 회전수를 갖는 제2권선과, 상기 제1권선에 대향하며 회전방향이 반대인 제3권선을 포함하는 변압부;

   상기 제2권선에 인가된 전원을 감지하는 전압감지부; 그리고,

   상기 제3권선에 인가된 전원을 마이컴에 인가하는 마이컴전원부를 포함하여 구성된 모터의 구동회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정류부는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 전파정류기;

   제어신호가 출력되는 제어부;

   상기 제1권선과 전파정류기 사이에 제어부가 베이스전극에 연결되어 설치된 트랜지스터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 구동회로.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전압감지부는 상기 제2권선의 권선감기 시작점에 직렬로 연결된 다이오드; 그리고,

   상기 다이오드의 출력단자에 한쪽 전극이 연결되고 상기 제2권선에 병렬로 연결된 콘덴서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 구동회로.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 N1이 N2보다 큰 것을 특징으로 하는 모터의 구동회로.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전압감지부와 마이컴전원부가 동일한 단자에 접지된 것을 특징으로 하는 모터의 구동회로.