KR100337914B1 - 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로 - Google Patents

벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로가 개시된다. 본 발명에 의한 후드 모터의 구동 제어회로는 정류회로부와, 후드모터 동작 제어부, 및 제어부의 제어신호에 따라 후드모터의 동작을 제어하는 구동회로부가 포함된다. 정류회로부는 교류전압을 후드모터에 인가하기 위해 직류전압으로 변환한다. 제어부는 마이크로컴퓨터로 구성되어 모터의 회전속도 선택에 따라 제어신호를 출력하며, 상기 제어신호는 스위칭레귤레이터를 포함하는 구동회로부에 입력된다. 스위칭레귤레이터는 마이크로컴퓨터의 제어신호 보다 높은 주파수의 제어신호를 모터에 인가하고, 스위칭레귤레이터의 제어신호에 따라 모터의 회전속도가 제어된다. 그리고, 모터에 인가되는 전류 패스상에 전류검출소자를 설치하여 모터의 정상 작동에 따른 전류의 변화를 감지한다. 과부하방지부는 상기 전류검출소자의 출력전압에 따라 스위칭 레귤레이터를 제어 과부하를 방지한다.이에 따라, 전자렌지의 후드 모터로 직류 모터를 사용하여 구동 속도를 제어할 수 있게 되므로써, 전자렌지의 제조단가을 낮추고 생산성을 높일 수 있으며, 직류 후드모터의 이상 작동시 회로를 자동차단함으로서 모터에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.

Description

벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로{Driving control circuit of a hood DC motor for a microwave oven over range}
본 발명은 전자렌지의 후드모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자렌지의 후드 모터의 회전속도를 제어하기 위한 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로, 벽걸이형 전자렌지는 OTR(Over The Range) 전자렌지라고도하며, 주로 가스렌지 상측에 설치되어 조리기능과 후드기능을 함께 수행한다. 여기서, 조리기능은 마이크로파를 이용한 전자렌지 고유의 조리기능을 말하며, 후드기능은 가스렌지 조리시에 발생하는 연기 등을 외부로 배출하여 실내공기를 환기시키는 기능을 말한다.
도 1은 일반적인 벽걸이형 전자렌지의 설치 도면이고, 도 2는 도 1의 벽걸이형 전자렌지의 내부를 간략하게 보인 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 벽걸이형 전자렌지 본체(10)는 조리실(11)을 구비한다. 조리실(11)의 저면에는후드램프(12)가 설치되고, 조리실(11)의 좌우 측면에는 배기덕트(14)가 설치된다. 또한, 조리실(11)의 후방의 중앙에는 후드모터(M)가 설치되고, 후드모터(16)의 좌우에 환기팬(18)이 설치된다. 가스렌지(30) 조리시에 발생하는 증기나 연기 등은 환기팬(18)의 회전에 의해 상기 배기덕트(14)로 흡입되고, 연결관(20) 및 배기통로(22)를 통하여 외부로 배출된다.
도 3은 도 2의 후드모터의 회전속도를 제어하기 위한 종래의 제어회로를 보인 도면이다. 도 3에서, 참조부호 330은 전원 온/오프 스위치를 나타내고, 332는 회전속도 선택 스위치를 나타낸다. 참조부호 C 및 M은 각각 캐퍼시터 및 후드모터를, 334는 온도센서를 나타낸다. 회전속도 선택 스위치(332)는 후드모터의 회전속도를 선택하기 위한 스위치이다. 참조부호 L 및 C는 각각 후드모터를 저속 및 고속으로 회전시킬 때 선택되는 접점을 나타낸다.
도 3의 종래 후드모터의 제어회로를 설명하면 다음과 같다. 즉, 전원 온/오프 스위치(330)가 온되고, 상기 회전속도 선택 스위치(332)가 접점(L)에 연결되면 후드모터(M)는 저속으로 회전된다. 또한, 상기 회전속도 선택 스위치(332)가 접점(H)에 연결되면 후드모터(M)는 고속으로 회전된다. 상기 캐퍼시터(C)는 후드모터의 초기 동작시 후드모터에 순간적으로 높은 기동전압를 공급한다. 온도센서(334)는 상기 후드모터의 코일의 온도를 감지하고, 감지된 온도에 따라서 다른 저항값을 갖는다. 후드모터(M)가 이물질의 삽입 등에 의하여 정상적으로 작동되지 않을 때, 상기 후드모터(M)의 코일의 온도는 상승한다. 후드모터 코일의 온도가 상승되면, 상기 온도센서(334)의 저항값이 높아진다. 이러한 온도센서(334)의높은 저항은 교류전압(AC)이 상기 후드모터(M)에 인가되는 것을 차단하여 후드모터(M)를 보호한다.
상술한 바와 같이, 후드모터의 회전속도를 제어하기 위한 종래의 제어회로는 교류모터와 온도센서를 사용함으로서 제조단가가 비싸고 생산성이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 전자렌지의 후드모터로서 직류모터를 사용하고, 상기 직류모터의 회전속도를 제어하기 위한 제어회로를 제공하는데 목적이 있다.
도 1은 일반적인 벽걸이형 전자렌지의 설치 도면.
도 2는 도 1의 벽걸이형 전자렌지의 내부를 간략하게 보인 도면.
도 3은 도 2의 후드모터의 구동을 제어하기 위한 종래의 제어회로를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 후드모터 구동 제어회로를 보인 도면.
도 5 및 도 6은 후드모터가 정상 작동을 할 때 도 4의 제어회로를 설명하기 위한 파형도.
도 7 및 도 8은 후드모터가 비정상 작동을 할 때 도 4의 제어회로를 설명하기 위한 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 전자렌지 본체 330 : 전원 온/오프 스위치
332 : 회전속도 선택 스위치 334 : 온도센서
400 : 후드모터 구동 제어회로
402 : 전파정류부 404 : 마이크로컴퓨터
406 : 스위칭 레귤레이터 C1 ~ C3 : 캐퍼시터
D : 다이오드 M : 직류 후드모터
R1 ~ R7 : 저항 TR1, TR2, TR3 : 트랜지스터
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로는, 후드모터(hood motor); 교류를 직류로 변환하여 상기 모터에 직류 공급하는 정류회로부; 상기 모터의 동작 제어하기 위한 제어신호를 출력하기 위한 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 구동회로수단;으로 구성하되, 상기 제어부는, 고속회전 또는 저속회전의 선택에 따라 듀티 사이클이 가변된 펄스폭 변조 제어신호를 발생하는 마이크로컴퓨터; 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클에 따라 온/오프 구동되어 펄스신호를 발생하는 트랜지스터; 펄스신호를 충전하여 직류전압 출력하는 캐패시터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 정류회로부는 상기 교류전압을 전파정류하는 전파정류부; 그리고 상기 전파정류부의 출력을 평활시키기 위한 캐퍼시터를 갖는다. 또한 상기 구동회로부는 스위칭 레귤레이터와, 구동펄스신호의 듀티사이클에 따라 온/오프 구동되어 상기 후드모터를 저속회전 또는 고속회전시키는 트랜지스터, 및 상기 모터의 전류 패스 상에 설치된 저항으로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 벽걸이형 직류 후드모터 회전속도 제어회로를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 후드모터 구동 제어회로를 보인 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 후드모터 구동 제어회로(400)는 후드모터(M)와, 정류회로부, 상기 모터 제어신호를 출력하는 제어부, 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 구동회로부를 포함한다.정류회로부는 교류전압(AC)을 전파정류하는 전파정류부(402)를 포함한다. 상기 전파정류부(402)의 출력단에는 병렬로 캐퍼시터(C1)가 연결된다. 상기 캐퍼시터(C1)는 상기 전파정류부(402)로부터 출력되는 전파정류 파형을 평활시켜 일정한 직류전압(DC)을 출력한다.상기 직류전압(DC)은 모터(M)에 인가된다. 상기 모터(M)와 병렬로 모터를 보호하기 위한 다이오드(D)가 연결된다.
한편, 모터(M)의 동작 제어 신호를 발생하는 제어부는, 마이크로컴퓨터(404)를 포함하여, 마이크로컴퓨터(404)는 사용자의 후드모터 회전속도 선택, 즉 저속회전 또는 고속회전, 에 따라 출력 포트(PWM)로부터 제 1 제어신호를 발생시킨다. 참조부호 GND는 접지포트를 나타낸다. 제어신호는 제 1 트랜지스터(TR1)에 인가되어 제 1 트랜지스터(TR1)을 온/오프시킨다.모터(M)의 구동을 제어하는 구동회로부는 스위칭 레귤레이터(406)를 포함하여 상기 제 1 트랜지스터(TR1)의 출력전압은 저항(R6)(R7)에서 분압되고 캐퍼시터(C3)에서 평활되어 스위칭 레귤레이터(406)의 제 1 포트(DTC)에 입력된다. 동작전원(Vcc)은 저항(R8)을 통하여 제 1 트랜지스터(TR1)에 공급된다. 상기 제 1 포트(DTC)에 입력되는 전압에 따라 상기 스위칭 레귤레이터(406)는 제 2 포트(OUT)를 통하여 제 2 제어신호를 출력한다. 상기 제 2 제어신호는 제 2 트랜지스터(TR2)를 온/오프제어한다. 상기 제 2 트랜지스터(TR2)가 온될 때 상기 캐퍼시터(C1)로부터의 전류는 모터(M), 제 2 트랜지스터(TR2), 그리고 저항(R1)을 거쳐 다시 상기 전파정류부(402)로 입력된다. 상기 스위칭 레귤레이터(406)는 입력전압이 일정전압 범위, 예를 들면, 0.7 V ~ 3 V, 에서는 정상적으로 동작하나, 상기 일정전압 범위를 벗어나는 전압이 입력되면 작동하지 않는 특성을 갖는다. 본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 스위칭 레귤레이터(406)의 특성을 이용한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 후드모터 구동 제어회로(400)는 모터(M)의 전류 패스 상에 설치되어 모터의 작동에 따른 전류의 변화를 감지하는 전류 검출 소자(이하 저항(R1)이라 칭한다.)와, 과부하 방지 회로(408)를 구비한다. 과부하 방지 회로(408)는 상기 저항(R1)의 양단의 전압에 따라 온/오프되어 상기 저항(R1)의 전압의 상기 스위칭 레귤레이터(406)로의 입력을 제어한다. 상기 저항(R1)의 양단의 전압은 저항(R2)(R3) 및 캐퍼시터(C3)를 거쳐 제 3 트랜지스터(TR3)에 인가되어 제 3 트랜지스터(TR3)를 온/오프시킨다. 상기 제 3 트랜지스터(TR3)가 온일 때 상기 저항(R1)의 양단에 걸린 전압은 저항(R4)(R5)에서 분압되고, 분압된 전압은 상기 스위칭 레귤레이터(406)로 입력된다.
도 5 및 도 6은 직류 후드모터가 정상 작동을 할 때 도 4의 제어회로를 설명하기 위한 파형도이다. 도 5는 도 4의 직류모터 회전속도 제어회로가 정상적으로 작동할 때 나타나는 파형을 보여준다. 먼저, 사용자가 저속회전을 선택했을 때를 설명하면 다음과 같다.
즉, 사용자가 저속회전을 선택하면, 마이크로컴퓨터(404)는 듀티 사이클이 작은 제 1 펄스 신호(도 5의 (A1))를 발생시킨다. 상기 제 1 펄스 신호의 주파수는 대략 4KHz이다. 상기 제 1 펄스 신호는 상기 제 1 트랜지스터(TR1)에 입력되어 상기 제 1 트랜지스터(TR1)를 온/오프시킨다. 상기 제 1 트랜지스터(TR1)의 온/오프에 따라 상기 제 1 트랜지스터(TR1)의 콜렉터로부터 출력되는 신호는 일정한 직류 전압(도 5의 (B1))이 되도록 상기 캐퍼시터(C3)에서 평활된다. 상기 직류전압은 비교적 고전압으로, 예를 들면 3 V 정도의 전압이다. 상기 직류전압은 상기 스위칭 레귤레이터(406)의 제 1 포트(DTC)에 입력된다. 이때, 상기 스위칭 레귤레이터(406)는 제 2 포트(OUT)를 통하여 높은 주파수, 예를 들면 20KHz, 의 제 2 펄스 신호를 발생시킨다(도 5의 (C1)). 상기 제 2 트랜지스터(TR2)는 상기 제 2 펄스 신호에 따라 온/오프된다. 또한, 저항(R1)에 걸리는 전압은 도 5의 (D1)에 도시된 바와 같이 저전압, 예를 들면 1 V 정도, 으로 되어 제 3 트랜지스터(TR3)는 작동을 하지 않는다. 또한, 도 5의 (A1)에 도시된 바와 같이 듀티 사이클이 작기 때문에, 상기 제 2 트랜지스터(TR2)가 온되는 시간이 짧아 상기 후드모터(M)는 저속으로 회전하게 된다.
다음, 사용자가 고속회전을 선택했을 때를 설명하면 다음과 같다.
즉, 사용자가 고속회전을 선택하면, 마이크로컴퓨터(404)는 듀티 사이클이 큰 제 3 펄스 신호(도 6의 (A2))를 발생시킨다. 상기 제 3 펄스 신호의 주파수는 상기와 같이 대략 4KHz이다. 상기 제 3 펄스 신호는 상기 제 1 트랜지스터(TR1)에 입력되어 상기 제 1 트랜지스터(TR1)을 온/오프시킨다. 상기 제 1 트랜지스터(TR1)의 온/오프에 따라 상기 제 1 트랜지스터(TR1)의 콜렉터로부터 출력되는 신호는 일정한 직류 전압(도 6의 (B2))이 되도록 상기 캐퍼시터(C3)에서 평활된다. 상기 직류전압은 비교적 저전압으로, 예를 들면 1 V 정도의 전압이다. 상기 직류전압은 상기 스위칭 레귤레이터(406)의 제 1 포트(DTC)에 입력된다. 이때, 상기 스위칭 레귤레이터(406)는 제 2 포트(OUT)를 통하여 높은 주파수, 예를 들면 상기와 같은 20KHz, 의 제 4 펄스 신호를 발생시킨다(도 6의 (C2)). 상기 제 2 트랜지스터(TR2)는 상기 제 4 펄스 신호에 따라 온/오프된다. 또한, 이때, 저항(R1)에 걸리는 전압은 도 6의 (D2)에 도시된 바와 같이 저전압으로 되어 제 3 트랜지스터(TR3)는 작동되지 않는다. 또한, 도 6의 (A2)에 도시된 바와 같이 듀티 사이클이 크기 때문에, 상기 제 2 트랜지스터(TR2)가 온되는 시간이 길어 상기 후드모터(M)는 고속으로 회전하게 된다.
도 7 및 도 8은 직류 후드모터가 비정상 작동을 할 때 도 4의 제어회로를 설명하기 위한 파형도이다.
도 7은 사용자가 저속회전을 선택했을 때의 도 4의 제어회로의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (A3)(B3)(C3)의 파형은 상술한 바와 같으므로 상세한 설명은 생략한다. 그러나, 이물질 등에 의하여 직류 후드모터(M)가 작동을 멈추는 경우와 같이, 직류 후드모터(M)의 이상 작동시 저항(R1)에 흐르는 전류는 증가하여 저항(R1) 양단에 걸리는 전압은 증가하게 된다(도 7의 (D3)). 이러한 저항(R1) 양단의 전압 증가는 과부하 방지회로(408)의 제 3 트랜지스터(TR3)를 온시킨다. 상기 제 3 트랜지스터(TR3)가 온 되면, 상기 저항(R1)의 양단에 걸린 전압은 저항(R4)(R5)에서 분압되고, 분압된 전압은 상기 스위칭 레귤레이터(406)의 제 1 포트(DTC)에 입력에 가해진다(도 7의 (E1)). 예를 들어, 상기 스위칭 레귤레이터(406)의 제 1 포트(DTC)에 가해지는 전압은 3 V 이상이 된다. 상기 스위칭 레귤레이터(406)의 특성에 따라 이러한 높은 전압의 입력은 상기 스위칭 레귤레이터(406)를 디스인에이블하게 한다. 따라서 상기 스위칭 레귤레이터(406)의 제 2 포트(OUT)의 출력은 없게 되고, 이에 따라 상기 제 2 트랜지스터(TR2)는 오프되어 제어회로에 전류가 흐르는 것을 차단한다. 따라서, 직류 후드모터(M)의 이상 작동에 따라 회로에 과부하가 걸리는 것을 방지한다.
도 8은 사용자가 고속회전을 선택했을 때의 도 4의 제어회로의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 이와 같은 경우에도, 도 8의 (D3)(E2)(F2)에 도시된 바와 같이, 사용자가 저속회전을 선택한 경우와 같은 작용을 얻을 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 후드 모터 구동 제어회로에 의하면, 직류모터를 사용하므로써 전자렌지의 제조단가를 낮추고 생산성을 높일 수 있으며, 직류 후드모터의 이상 작동시 회로를 자동차단함으로서 모터에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. 후드 모터;
    교류를 직류로 변환하여 상기 모터에 직류 전압을 공급하는 정류회로부;
    상기 모터의 동작 제어하기 위한 제어신호를 출력하기 위한 제어부;
    상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 구동회로부; 로 구성하되,
    상기 제어부는, 고속회전 또는 저속회전의 선택에 따라 듀티 사이클이 가변된 펄스폭 변조 제어신호를 발생하는 마이크로컴퓨터와; 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클에 따라 온/오프 구동되어 펄스신호를 발생하는 트랜지스터; 및 펄스신호를 충전하여 직류전압 출력하는 캐패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 정류회로부는,
    상기 교류전압을 전파정류하는 전파정류부; 그리고
    상기 전파정류부의 출력을 평활시키기 위한 캐퍼시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 구동회로부는,
    상기 제어수단의 제어신호에 따라 저속회전 또는 고속회전을 위해 듀티사이클이 가변된 구동펄스 신호를 출력하는 스위칭 레귤레이터와,
    상기 구동펄스 신호의 듀티사이클에 따라 온/오프 되어 상기 후드모터를 저속회전 또는 고속회전 시키는 트랜지스터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터의 전류 패스 상에 전류 검출 소자를 구비하여 상기 전류 검출 소자에서 출력된 신호에 따라 구동회로부의 과전압을 감지하여, 상기 모터의 작동을 정지시키는 과부하 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 과부하 방지부는,
    상기 전류 검출 소자의 출력전압에 따라 온/오프되는 트랜지스터; 그리고
    상기 트랜지스터가 온 상태일 때 상기 전류 검출 소자의 출력전압을 분압하고, 그 분압된 전압을 상기 구동회로부에 인가하는 다수의 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 벽걸이형 전자렌지의 직류 후드모터 회전속도 제어회로.
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