KR100292484B1 - 에스알모터의구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에스알 모터의 구동회로에 관한 것으로, 종래 에스알 모터는 동작원리의 특성상 소음이 심하다는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 하나의 스위칭 소자에 인가되는 외부신호를 소정시간 지연하여 다른 스위칭 소자를 제어하여 그 스위칭 소자간에 위치하는 권선에 흐르는 전류의 급격한 감소를 완화시켜 에스알 모터의 소음을 감소시키는 지연수단을 간단히 구형함으로써, 소음특성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

에스알 모터의 구동회로{DRIVING CIRCUIT FOR SR MOTOR}

본 발명은 에스알 모터의 구동회로에 관한 것으로, 특히 간단한 회로구성으로 에스알 모터의 턴오프동작을 제어하여 그 에스알 모터의 소음을 줄이는데 적당하도록 한 에스알 모터의 구동회로에 관한 것이다.

일반적으로, 에스알 모터(SWITCHED RELUCTANCE MOTOR)는 동일 출력의 가변속 모터중 가장 가격이 싼 장점이 있으나, 구동시 소음이 큰 문제점이 있다. 이와 같은 에스알 모터의 가장 큰 소음원은 턴오프시 전류의 급격한 변화이고, 이를 방지하기 위해 에스알 모터를 구동하는 실체인 권선의 양단에 스위칭 소자를 구비하고, 그 스위칭 소자의 온오프 동작을 제어하여 전류의 급격한 변화를 방지하였으며, 이와 같은 종래 에스알 모터의 구동회로를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 에스알 모터의 구동회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 입력되는 교류 전압을 평활하여 공급하는 DC링크 캐패시터(10)와, 상기 DC링크 캐패시터(10)의 일측단과 타측단에 그 일측단이 접속되며 입력되는 게이트 구동신호(S1,S2)에 따라 온/오프되는 스위칭 소자(SA,SA')와, 상기 스위칭 소자(SA,SA')의 사이에 연결되어, 그 스위칭 소자(SA,SA')의 온/오프 동작에 따라 토오크를 발생시키는 모터 권선(L1)과, 상기 권선(L1)의 일측단에 애노드가 접속되며, 캐소드가 상기 DC링크 캐패시터(10)와 스위칭 소자(SA)의 접속점에 접속된 다이오드(D2)와, 그 캐소드가 상기 권선(L1)의 타측단에 접속되고, 에노드가 상기 DC링크 캐패시터(10)와 스위칭 소자(SA')의 접속점에 접속된 다이오드(D1)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 종래 에스알 모터의 구동회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도2a 내지 도2c는 종래 에스알 모터의 구동회로의 동작을 설명하기 위한 신호흐름도이고, 도3은 권선(L1)에 흐르는 전류(IS)와 스위칭 소자(SA,SA')에 인가되는 게이트 구동신호(S1,S2)의 파형도로서, 이에 도시한 바와 같이 먼저, 게이트 구동신호(S1,S2)가 모두 고전위로 인가되는 구간에서는 상기 스위칭 소자(SA,SA')는 모두 턴온되어, 도2a에 도시한 바와 같이 DC링크 캐패시터(10)에 충전된 전압에 의한 전류가 권선(L1)을 통해 흐르게 되며, 이에 따라 토오크가 발생하여 에스알 모터의 회전자를 구동시키게 된다. 이와 같이 스위칭 소자(SA,SA')가 모두 도통되면 권선(L1)에 흐르는 전류(IS)는 포물선의 형태로 증가하게 된다.

그 다음, 상기 스위칭 소자(SA)에 인가되는 게이트 구동신호(S1)가 저전위로 인가되고, 스위칭 소자(SA')에 인가되는 게이트 구동신호(S2)가 고전위로 인가되는 구간에서는 상기 도2b에 도시한 바와 같은 전류의 흐름을 갖는다. 이때, 권선(L1)에 흐르는 전류(IS)는 감소하게 되나, 그 권선(L1)에 잔류하는 전류성분이 스위칭 소자(SA')와 다이오드(D2)를 통해 다시 권선(L1)에 흐르게 됨으로써, 그 감소율은 줄어든다. 즉 권선(L1)에 흐르는 전류(IS)는 서서히 줄어들게 되며 이에 따라 소음도 줄어들게 된다.

그 다음, 에스알 모터가 완전히 오프되는 구간에서는 상기 게이트 구동신호(S1,S2)가 모두 저전위로 인가되어, 상기 스위칭 소자(SA,SA')를 모두 턴오프 시키며, 이때의 전류흐름은 도2c에 도시한 바와 같이 권선(SA,SA')에 흐르는 전류는 다이오드(D1)를 통해 DC링크 캐패시터(10)의 일측단자로 흐르며, 다시 DC링크 캐패시터(10)에 의한 음의 전류가 다이오드(D2)를 통해 권선(L1)으로 인가되어 도3에 도시한 바와 같이 권선(L1)에 흐르는 전류(IS)는 급격한 감소를 보여 결국 흐르지 않게 되며, 이는 다음 동작까지 유지된다.

상기한 바와 같이 종래 에스알 모터의 구동회로는 인가되는 게이트 구동신호에 따라 에스알 모터가 구동하지 않는 구간에서 전류의 급격한 감소를 완화하는 구간을 갖음으로써 모터의 소음을 감소시켰으나, 게이트 구동신호라는 외부신호를 이용하여 그 게이트 구동신호에 오류가 발생한 경우 정상적인 동작을 할 수 없으며, 이에 따라 동작특성이 열화되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 에스알 모터의 구동회로에 흐르는 전류를 이용하여 스위칭 소자를 제어하여 안정적인 동작을 하는 에스알 모터의 구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 에스알 모터의 구동회로도.

도2a 내지 도2c는 종래 에스알 모터 구동회로의 동작설명을 위한 신호흐름도.

도3은 도1의 동작파형도.

도4는 본 발명 에스알 모터의 구동회로도.

도5는 도4의 동작파형도.

도6은 도5에 따른 도4의 신호흐름도.

도7은 본 발명 에스알 모터 구동회로의 다른 실시예도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:DC링크 캐패시터 D1~D3:다이오드

C1:캐패시터 R1~R3:저항

상기와 같은 목적은 입력되는 교류 전압을 평활하여 공급하는 DC링크 캐패시터와, 상기 DC링크 캐패시터의 일측단과 타측단에 각각의 일측단이 접속되며 제어신호 입력단에 인가되는 전압에 따라 도통제어되는 제 1 및 제 2스위칭 소자와, 상기 제 1 및 제 2스위칭 소자의 사이에 연결되어, 그 제 1 및 제 2스위칭 소자의 온/오프 동작에 따라 토오크를 발생시키는 권선과, 상기 권선의 일측단에 애노드가 접속되며, 캐소드가 상기 DC링크 캐패시터와 제 1스위칭 소자의 접속점에 접속된 제 1다이오드와, 그 캐소드가 상기 권선의 타측단에 접속되고, 애노드가 상기 DC링크 캐패시터와 제 2스위칭 소자의 접속점에 접속된 제 2다이오드로 구성되는 에스알 모터의 구동회로에 있어서, 상기 제 1스위칭 소자 또는 제 2스위칭 소자를 제어하는 전압이 고전위에서 저전위로 천이하면, 이를 소정시간 지연한 제어 전압을 제 2스위칭 소자 또는 제 1스위칭 소자에 인가하는 지연수단을 더 포함하여 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 발명 에스알 모터의 구동회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 도1에 도시한 종래 회로구성에 상호 직렬접속되어 상기 다이오드(D2)와 병렬접속된 저항(R1),(R2)과; 상기 저항(R1,R2)의 접속점에 그 캐소드가 접속되며, 그 애노드가 상기 스위칭 소자(SA)의 제어신호 입력단에 접속되는 다이오드(D3)와; 상기 다이오드(D3)와 병렬접속된 저항(R3)과; 상기 스위칭 소자(SA)의 제어신호 입력단에 일측이 접속되고, 타측이 다이오드(D3)의 애노드에 접속된 캐패시터(C1)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 에스알 모터의 구동회로의 동작을 설명한다.

도5는 본 발명 에스알 모터의 구동회로의 동작 파형도로서, 이에 도시한 바와 같이 먼저, 게이트 구동신호(S2)가 고전위로 인가되어, 스위칭 소자(SA')를 턴온시키면, DC링크 캐패시터(10)에 충전된 전압에 의한 전류가 도6과 같이 저항(R1,R2)과 스위칭 소자(SA')를 통해 흐르게 된다. 이때, 저항(R1,R2)의 접점측 전압은 그 저항(R1,R2)의 저항 값에 따른 분압이 되어, 캐패시터(C1)는 다이오드(D3)를 통해 충전되며 이에 따라 스위칭 소자(SA)는 턴온된다. 이는 스위칭 소자(SA)의 일측과 제어신호를 인가 받는 단자의 전압 차가 커서이며, 이와 같은 스위칭 소자(SA)로는 PNP형 바이폴라 트랜지스터를 사용한다.

상기 스위칭 소자(SA)가 턴온되면 권선(L1)에는 전류(IS)가 흐르게 되어 토오크를 발생시켜 에스알 모터를 구동시킨다.

그 다음, 상기 스위칭 소자(SA')에 인가되는 게이트 구동신호(S2)가 저전위로 입력되면, 상기 스위칭소자(SA')는 턴오프 되고, 이에 따라 상기 저항(R1,R2)의 접점인 노드(A)에는 고전위의 전압이 인가된다.

이때, 캐패시터(C1)은 저항(R1,R3)을 통하여 방전하게 되며, 이에 따라 노드(B)는 도5의 (c)와 같이 변하게 된다.

이와 같이 전압이 증가하는 초기상태에서는 상기 제어신호 입력단의 전압과 스위칭 소자(SA)의 일측단에 인가된 전압의 차가 커서 스위칭 소자는 턴온상태이며, 그 제어신호 입력단이 전압이 스위칭 소자(SA)의 일측단에 인가된 전압과 어느 정도 비슷해 지면, PNP바이폴라 트랜지스터의 특성에 의해 스위칭소자(SA)는 턴오프된다.

이와 같이 스위칭 소자(SA')가 턴오프 되고, 스위칭 소자(SA)가 턴온되어 있는 상태에서는 권선(L1)에 흐르는 전류(IS)는 서서히 감소하게 되며, 상기 스위칭 소자(SA)의 제어신호 입력단의 전압이 소정 전압 이상으로 증가하면 스위칭 소자(SA)는 턴오프 되고, 권선(L1)에 흐르는 전류(IS)는 급격히 감소하여 결국 전류의 흐름이 차단되어 에스알 모터를 구동시키지 않게 된다.

스위칭소자(SA)와 스위칭소자(SA')의 턴오프 사이의 지연시간은 캐패시터(C1), 저항(R1,R3)의 조합에 따른 시정수에 의해 정의되며 에스알 모터의 특성상 턴온구간이 길므로 캐패시터(C1)의 충전시간은 충분하다. 또한 이때의 캐패시터(C1), 저항(R1,R3)의 값은 지연의 정도를 결정하는 요소로서, 사용자가 원하는 지연정도에 적당한 크기의 비를 사용한다.

또한, 도7은 본 발명의 다른 실시예도로서, 이에 도시한 바와 같이 도1의 종래 구성에 있어서, 상호 직렬접속되어 상기 다이오드(D1)와 병렬접속된 저항(R1),(R2)과; 상기 저항(R1,R2)의 접속점에 그 애노드가 접속되며, 그 캐소드가 스위칭 소자(SA')의 제어신호 입력단에 접속되는 다이오드(D3)와; 상기 다이오드(D3)와 병렬접속된 저항(R3)과; 상기 스위칭 소자(SA')의 제어신호 입력단에 일측이 접속되고, 타측이 다이오드(D1)의 애노드에 접속된 캐패시터(C1)로 구성된다.

상기와 같은 구성의 에스알 모터의 구동회로 또한, 게이트 구동신호(S1)에 의해 스위칭 소자(SA)가 턴온되는 경우에 스위칭 소자(SA')를 턴온시켜 권선(L1)에 전류(IS)가 흐르게 하여 에스알 모터를 구동시키고, 그 스위칭 소자(SA)가 턴오프된 다음, 소정시간 후 상기 스위칭 소자(SA')를 턴오프 시켜 권선(L1)에 흐르는 전류(IS)가 급격히 감소하는 것을 완화하여 에스알 모터의 소음을 줄이게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 간단한 회로의 구성으로, 타 스위칭 소자의 동작을 지연하여 스위칭 소자의 동작을 제어하는 수단을 구비하여 외부의 신호에 의존하지않고 정확한 동작이 가능하도록 간단히 구현함으로써, 구동 특성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 입력되는 교류 전압을 평활하여 공급하는 DC링크 캐패시터와, 상기 DC링크 캐패시터의 일측단과 타측단에 각각의 일측단이 접속되며 제어신호 입력단에 인가되는 전압에 따라 도통제어되는 제 1 및 제 2스위칭 소자와, 상기 제 1 및 제 2스위칭 소자의 사이에 연결되어, 그 제 1 및 제 2스위칭 소자의 온/오프 동작에 따라 토오크를 발생시키는 권선과, 상기 권선의 일측단에 애노드가 접속되며, 캐소드가 상기 DC링크 캐패시터와 제 1스위칭 소자의 접속점에 접속된 제 1다이오드와, 그 캐소드가 상기 권선의 타측단에 접속되고, 애노드가 상기 DC링크 캐패시터와 제 2스위칭 소자의 접속점에 접속된 제 2다이오드로 구성되는 에스알 모터의 구동회로에 있어서, 상호 직렬접속되어 상기 제 1다이오드와 병렬접속된 제 1 및 제 2저항과; 상기 제 1 및 제 2저항의 접속점에 그 캐소드가 접속되며, 그 애노드가 상기 제 1스위칭 소자의 제어신호 입력단에 접속되는 제 3다이오드와; 상기 제 3다이오드와 병렬접속된 제 3저항과; 상기 제 1스위칭 소자의 제어신호 입력단에 일측이 접속되고, 타측이 제 1다이오드의 캐소드에 접속된 캐패시터를 구비하여 상기 제 1스위칭 소자 또는 제 2스위칭 소자를 제어하는 전압이 고전위에서 저전위로 천이하면, 이를 소정시간 지연한 제어 전압을 제 2스위칭 소자 또는 제 1스위칭 소자에 인가하는 지연수단을 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 에스알 모터의 구동회로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 지연수단은 상호 직렬접속되어 상기 제 2다이오드와 병렬접속된 제 1 및 제 2저항과; 상기 제 1 및 제 2저항의 접속점에 그 애노드가 접속되며, 그 캐소드가 제 2스위칭 소자의 제어신호 입력단에 접속되는 제 3다이오드와; 상기 제 3다이오드와 병렬접속된 제 3저항과; 상기 제 2스위칭 소자의 제어신호 입력단에 일측이 접속되고, 타측이 제 2다이오드의 애노드에 접속된 캐패시터로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 에스알 모터의 구동회로.

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