KR100318365B1 - 모터구동회로의 과전류보호회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모터구동회로에서 사용되는 범용집적회로를 이용하여 간단하게 과전류로부터 회로를 보호하기 위하여 제어부의 출력에 의하여 입력전원이 스위칭되고, 입력전원에서의 전류가 감지되는 스위칭수단과, 상기 스위칭수단에서 감지된 전압이 인가되어 지연되고, 제어부의 신호가 제어되어서 과전류가 검출되도록 스위칭되는 제 1 지연부 및 상기 스위칭수단에서 감지된 전압이 인가되어 지연되고, 제어부의 신호가 제어되어서 단락전류가 검출되도록 스위칭되는 제 2 지연부로 구성되는 것이다.
Description
본 발명은 모터구동회로의 과전류보호회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발생되는 과전류가 방지되도록 구성되는 모터구동회로의 과전류보호회로에 관한 것이다.
일반적으로 전자회로에 안정된 전원을 공급하는 전원공급장치는 입력되는 전압이 출력측에서의 출력전압의 상태에 따라서 펄스폭 제어되도록 상기 출력전압이입력측으로 궤환되어 제어함으로써, 상기 출력전압의 상태에 따라서 제어된 입력전압은 다시 변압기를 통하여 출력부에서 정류되고 평활되어서 안정된 전압으로 출력된다. 상기와 같이 동작되는 전원공급장치에서, 입력되는 전압이 정격의 전압이 아닌 과전류 및 단락전류가 발생되는 경우에, 상기 과전류 및 단락전류에 의한 전원공급장치 회로의 손상을 방지하기 위하여 과전류 및 단락전류에 전원공급장치가 보호되도록 동작되는 과전류 보호회로(OVP; Over Current Protection) 및 단락 보호회로(SCP; Short Circuit Protection)가 구비되는데, 출력부 및 입력부에 과전류 및 단락이 감지되는 감지소자가 구비된다.
또한, 정밀모터에 있어서, 모터의 회전이 유발되도록 되는 구동회로는 모터에 전류를 공급하는 게이트절연 트랜지스터(IGBT; Insulated Gated Bipolar Transistor)인 스위칭부가 구동되도록 집적회로(IC)가 상기 스위칭부의 게이트에 제어신호를 인가함으로써, 모터가 구동되는데, 상기 게이트절연 트랜지스터는 턴-온되는 경우에 상대적으로 작은 전류가 흐르는 에미터가 구비되고, 상기 에미터에 저항을 연결하여 저항을 흐르는 전류가 감지되도록 구성된다.
제 1 도는 종래 기술에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로도이다.
종래 기술에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로는
제어부(10)의 제어신호에 의하여 입력전원(Vcc)이 스위칭되고, 입력전원(Vcc)에서의 전류가 감지되는 제 1 스위칭부(Q1)와, 상기 제어부(10)의 제어신호가 단락전류지연부(16)에 의하여 스위칭되는 제 2 스위칭부(Q2)와, 상기 제어부(10)의 제어신호가 과전류지연부(18)에 의하여 스위칭되는 제 3 스위칭부(Q3)와, 상기 제 1 스위칭부(Q1)에서 감지된 전류가 비교되어 단락전류가 검출되는 제 1 비교부(12)와, 상기 제 1 스위칭부(Q1)에서 감지된 전류가 비교되어 과전류가 검출되는 제 2 비교부(14)와, 상기 제 1 비교부(12)의 출력이 지연되는 단락전류지연부(16) 및 상기 제 2 비교부(14)의 출력이 지연되는 과전류지연부(18)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로는
제어부(10)의 제어신호에 의하여 입력전원(Vcc)이 스위칭되는 게이트 절연 트랜지스터인 제 1 스위칭부(Q1)는, 상기 입력전원(Vcc)으로부터 과전류 및 단락전류가 인가되면, 에미터에 연결된 제 1 비교부(12) 및 제 2 비교부(14)의 비반전단자로 각각 인가되어서 과전류 임계값 및 단락전류 임계값에 의하여 비교됨으로써 과전류 및 단락전류가 검출된다.
또한, 상기 제 1 비교부(12) 및 제 2 비교부(14)의 출력은 각각 단락전류지연부(16) 및 과전류지연부(18)를 통하여 소정시간 지연됨으로써, 잡음과 비교되는 출력신호가 지연되고, 단락전류지연부(16)의 출력에 의하여 제 2 스위칭부(Q2)가 턴-온되면, 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)에 의하여 저감된 제어부(10)의 제어신호가 제 1 스위칭부(Q1)의 게이트로 인가되어서 에미터 출력이 작아지도록 동작되며, 과전류지연부(18)의 출력에 의하여 제 3 스위칭부(Q3)가 턴-온되면, 제 1 스위칭부(Q1)는 바로 턴-오프되어서 과전류가 차단되도록 동작된다.
또한, 게이트 절연 트랜지스터(IGBT)로 구성되는 제 1 스위칭부(Q1)는 전류가 감지되도록 에미터가 더 구비되는 집적회로(IC)로 구성되어져야 상기 과전류 및 단락전류가 상기 더 구비되는 에미터에서 출력된다.
그러나, 상기와 같이 동작되는 종래 기술에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로는 전류가 감지되도록 에미터가 더 구비되는 집적회로로 구성되어야 하며, 상기 에미터에 과전류 및 단락전류가 비교되는 비교기가 구비되기 때문에 회로가 복잡하게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 발명의 주된 목적은 모터구동회로에서 사용되는 범용집적회로를 이용하여 간단하게 과전류가 보호되도록 구성되는 모터구동회로의 과전류보호회로를 제공하기 위함이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 제어부의 출력에 의하여 입력전원이 스위칭되고, 입력전원에서의 전류가 감지되는 스위칭수단과, 상기 스위칭수단에서 감지된 전압이 인가되어 지연되고, 제어부의 신호가 제어되어서 과전류가 검출되도록 스위칭되는 제 1 지연부 및 상기 스위칭수단에서 감지된 전압이 인가되어 지연되고, 제어부의 신호가 제어되어서 단락전류가 검출되도록 스위칭되는 제 2 지연부로 구성되는 것에 있다.
이하 첨부도면에 의하여 본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로의 바람직한 일실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제 2 도는 본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로도이고, 제 3 도는 제 2 도의 각부 파형도이다.
본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로는 제어부(10)의 출력에 의하여 입력전원(Vcc)이 스위칭소자(S1)에서 스위칭되고, 입력전원(Vcc)에서의 전류가감지되도록 감지저항(Rs)이 구비되는 스위칭수단(24)과, 상기 스위칭수단(24)에서 감지된 전압이 인가되어 지연되고, 제어부(10)의 신호가 제어되어서 과전류가 검출되도록 스위칭되는 제 1 지연부(20)와, 상기 스위칭수단(24)에서 감지된 전압이 인가되어 지연되고, 제어부(10)의 신호가 제어되어서 단락전류가 검출되도록 스위칭되는 제 2지연부(26)로 구성된다.
상기 제 1 지연부(20)는 스위칭수단(24)의 감지저항(Rs) 양단에 걸리는 전압에 의하여 감지된 전압이 인가되어 지연되는 제 1 적분부(20b)와, 상기 제 1 적분부(20b)의 출력에 의하여 스위칭되는 트랜지스터인 제 1 스위칭부(20a)로 구성된다.
상기 제 1 적분부(20b)는 스위칭수단(24)의 출력전압이 애노드로 연결되는 제 3 다이오드(D3)와, 상기 제 3 다이오드(D3) 캐소우드에 직렬로 연결되는 제 1 저항(R1) 및 상기 제 1 저항(R1)에 병렬로 연결되는 제 1 콘덴서(C1)로 구성된다.
상기 제 2 지연부(26)는 스위칭수단(24)의 감지저항(Rs) 양단에 걸리는 전압에 의하여 감지된 전압이 인가되어 지연되는 제 2 적분부(26b)와, 상기 제 2 적분부(26b)의 출력에 의하여 스위칭되는 트랜지스터인 제 2 스위칭부(26a)로 구성된다.
상기 제 2 적분부(26b)는 스위칭수단(24)의 출력전압이 애노드로 연결되는 제 2 다이오드(D2)와, 상기 제 2 다이오드(D2) 캐소우드에 직렬로 애노드가 연결되는 제 1 다이오드(D1)와, 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소우드에 직렬로 연결되는 제 2 저항(R2) 및 상기 제 2 저항(R2)에 병렬로 연결되는 제 2 콘덴서(C2)로 구성된다.
다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태에 대해서 설명한다.
제어부(10)의 제어에 의하여 스위칭수단(24)의 스위칭소자(S1)가 턴-온되면, 입력전원(Vcc)에 의한 전류(ic)가 스위칭소자(S1)의 드레인에서 소스를 통하여 감지저항(Rs)으로 흐르고, 이에 따라서 상기 감지저항(Rs)의 양단에는 상기 전류(ic)에 의한 감지전압이 발생된다.
상기 전류(ic)에 의한 감지전압은 제 1 적분부(20b)의 제 3 다이오드(D3)에서 다이오드의 순방향 전압강하에 의하여 전압강하되고, 제 1 저항(R1)과 제 1 콘덴서(C1)에 의하여 적분되면서 지연된다. 따라서, 상기와 같이 적분되면서 지연되는 상기 제 1 적분부(20b)의 출력에 의하여 바이폴라 트랜지스터인 제 1 스위칭부(20a)의 게이트가 제어되고, 제어부(10)의 신호가 제 1 스위칭부(20a)의 스위칭에 의하여 로우(Low)로 되며, 제 1 게이트저항(RG1)을 통하여 상기 스위칭수단(24)의 스위칭소자(S1)의 게이트로 상기 로우인 신호가 인가되기 때문에 스위칭소자(S1)는 턴-오프된다.
상기 적분되면서 시간이 지연되도록 되는 제 1 적분부(20b)는 바람직하게는 약 10마이크로 쌔컨드(㎲)로 되도록 상기 제 1 저항(R1) 및 제 1 콘덴서(C1)의 값이 설정되어서, 제 3 도에 도시된 과전류레벨(OC level)이 약 10마이크로 쌔컨드(㎲)(to) 이상 흐르면 제 1 스위칭부(20a)가 스위칭되어서 과전류가 차단되도록 스위칭소자(S1)가 턴-오프되는 것이다.
그리고, 상기 전류(ic)에 의한 감지전압은 제 2 적분부(26b)의 제 2 다이오드(D2) 및 제 1 다이오드(D1)에서 다이오드의 순방향 전압강하에 의하여 전압강하되고, 제 2 저항(R2)과 제 2 콘덴서(C2)에 의하여 적분되면서 지연된다.
따라서, 상기와 같이 적분되면서 지연되는 상기 제 2 적분부(26b)의 출력에 의하여 바이폴라 트랜지스터인 제 1 스위칭부(26a)의 게이트가 제어되고, 제어부(10)의 신호가 제 2 스위칭부(26a)의 턴-온되는 스위칭에 의하여 제 1 게이트저항(RG1)과 제 2 게이트저항(RG2)에서 배분되어서 상기 스위칭수단(24)의 스위칭소자(S1)의 게이트로 인가되기 때문에 제 1 게이트저항(RG1)과 제 2 게이트저항(RG2)에서 배분되어서 저감되는 게이트 전압(VGS)에 의하여 스위칭소자(S1)의 드레인과 소스를 흐르는 상기 전류(ic)는 저감된다.
상기 적분되면서 시간이 지연되도록 되는 제 2 적분부(26b)는 바람직하게는 약 4마이크로 쌔컨드(㎲)로 되도록 상기 제 2 저항(R2) 및 제 2 콘텐서(C2)의 값이 설정되어서, 제 3 도에 도시된 과전류레벨(OC level)이 약 10마이크로 쌔컨드(㎲)(to) 이상 흐르면 제 1 스위칭부(20a)가 스위칭되어서 단락전류가 상기 제 1 게이트저항(RG1)과 제 2 게이트저항(RG2)에서 배분되는 것에 의하여 저감되게 되고, 상기 과전류의 상태가 10마이크로 쌔컨드(㎲)가 지나서 약 4마이크로 쌔컨드(㎲)(ts) 이상 흐르면 단락전류레벨(SC level)로 되기 때문에, 이를 상기 제 2 지연부(26)에 의하여 상기 과전류에서 단락전류로 변경되는 것이 검출되어서 스위칭소자(S1)가 턴-오프되고, 회로가 보호된다.
따라서, 제 1 적분부(20b)의 제 3 다이오드(D3) 및 상기 제 2 적분부(26b)의 제 2 다이오드(D2), 제 1 다이오드(D1)에 의한 전압강하에 의한 차이에 의하여 과전류 및 단락전류가 검출되고, 저항(R1)(R2)과 콘덴서(C1)(C2)에 의하여 소정시간 지연되며, 상기 지연되는 시간에 의하여 스위칭소자가 턴-오프되기 때문에 회로가 과전류 및 단락전류에 의하여 보호된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로는 하나의 감지저항과 상기 감지저항에서의 전압이 다이오드의 순방향전압강하를 이용하여 과전류 및 단락전류검출에 사용되기 때문에 입력전압이 차단되도록 구성되어서 과전류보호회로가 간단하고 경제적으로 구성되는 특징을 지닌 것이다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.
제 1 도는 종래 기술에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로도,
제 2 도는 본 발명에 따른 모터구동회로의 과전류보호회로도,
제 3 도는 제 2 도의 각부 파형도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 제어부 20 : 제 1 지연부
24 : 스위칭수단 26 : 제 2 지연부
20a : 제 1 스위칭부 20b : 제 1 적분부
26a : 제 2 스위칭부 26b : 제 2 적분부
Claims (6)
- 제어부의 출력에 의하여 입력전원이 스위칭되고, 입력전원에서의 전류가 감지되는 스위칭수단;상기 스위칭수단에서 감지된 전압이 인가되어 지연되고, 제어부의 신호가 제어되어서 과전류가 검출되도록 스위칭되는 제 1 지연부; 및상기 스위칭수단에서 감지된 전압이 인가되어 지연되고, 제어부의 신호가 제어되어서 단락전류가 검출되도록 스위칭되는 제 2 지연부로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류보호회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 지연부는스위칭수단에서 감지된 전압이 인가되어 지연되는 제 1 적분부; 및상기 제 1 적분부의 출력에 의하여 스위칭되는 제 1 스위칭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류보호회로.
- 제 1 항에 있어서상기 제 2 지연부는스위칭수단에서 감지된 전압이 인가되어 지연되는 제 2 적분부; 및상기 제 2 적분부의 출력에 의하여 스위칭되는 제 2 스위칭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류보호회로.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 적분부는스위칭수단의 출력전압이 애노드로 연결되는 제 3 다이오드;상기 제 3 다이오드 캐소우드에 직렬로 연결되는 제 1 저항; 및상기 제 1 저항에 병렬로 연결되는 제 1 콘덴서로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류보호회로.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 2 적분부는스위칭수단의 출력전압이 애노드로 연결되는 제 2 다이오드;상기 제 2 다이오드 캐소우드에 직렬로 애노드가 연결되는 제 1 다이오드;상기 제 1 다이오드의 캐소우드에 직렬로 연결되는 제 2 저항; 및상기 제 2 저항에 병렬로 연결되는 제 2 콘덴서로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류보호회로.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 제 1 스위칭부 및 제 2 스위칭부는 바이폴라 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 모터구동회로의 과전류보호회로.
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