KR100443690B1 - 과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치 - Google Patents

과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 송풍방향 조절모터 제어장치의 과전압 방지회로에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 동작전압이 과전압 상태이면 상기 동작전압의 전달을 차단하는 과전압 방지부; 및 상기 동작 전압과 다수의 입력신호들로써, 송풍방향을 제어하는 모터의 회전을 조절하는 송풍방향 조절모터 구동부를 구비하며, 상기 과전압 방지부는, 상기 동작전압을 상기 구동부로 전달하는 스위칭 수단과, 상기 동작 전압을 센싱하여 과전압 상태이면, 상기 스위칭 수단의 상기 동작전압 전달을 차단을 제어하는 센싱수단으로 구성되는 것을 10특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치는, 송풍방향 조절모터 제어장치에 흐르는 과전압을 방지하여 내부회로를 보호하는 효과가 있다.

Description

과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치{Apparatus for controling airflow motor having circuit of preventing overvoltage}
본 발명은 차량의 과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치에 관한 것으로서, 사용자가 선택한 스위치 신호에 따라 송풍방향 조절 모터를 제어하고, 과전압을 방지하여 내부회로를 보호하는 과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 운전석을 이루는 대쉬보드에는 운전에 필요한 여러 장치들과 공조장치의 에어콘과 히터를 통해 냉각되거나 가열된 공기를 실내로 공급하도록 덕트로 연결된 그릴이라 불리는 송풍기가 구비된다. 이러한 송풍기는 덕트를 통해 공급되는 공기의 배출방향으로 손으로 조작하여 전후 및 좌우로 나오도록 조절할 수 있다.
즉, 자동차의 엔진룸에 설치된 공조장치는 외부의 공기를 블로워를 통해 히터 유닛으로 송풍시켜, 차내의 온도 조건에 따라 유입되는 공기가 히터유닛 내의 증발기 및 히터코어와 열교환되어 해당 방향의 벤틸레이터를 통해 차내로 공급되도록 구성되어 있다.
예컨데, 차내의 온도가 높을 경우에 인스트루먼트패널에 설치되어 있는 방출구 선택레버를 운전자의 얼굴 또는 발쪽으로 맞추고 에어콘 버튼과 풍량조절 스위치를 작동시키면, 외부의 공기는 히터유닛을 거치면서 증발기에 의해 열교환되어 차가워진 냉기상태로 전방측 방향의 벤틸레이터를 통해 차내로 공급되어진다.
아울러, 차내의 온도가 너무 낮거나 윈도우글라스에 습기가 차가운 경우에 방출구 선택레버를 윈도우 글라스쪽의 디프로스터쪽으로 맞추고 풍량조절 스위치를 작동시키게 되면, 외부의 공기가 히터유닛의 히터코어에 의해 가열되어 온도 상승된 온기상태로 상측 방향의 벤틸레이터를 통해 차내로 공급된다.
한편, 외부의 공기를 냉각시키거나 또는 가열시키는 증발기 또는 히터코어가 설치되어 있는 히터유닛은 차내쪽의 상측 및 전방측으로 각각 해당 벤틸레이터가 관통형성되어 있으며, 각 벤틸레이터에는 방출구 선택레버의 조작에 따라 각각 선택적으로 개폐 동작되는 해당 송풍조절도어가 설치된다.
종래의 이러한 송풍기는 공기의 배출 방향을 조절하기 위해 승객이 얼굴방향 또는 발방향 등 원하는 방향을 수동으로 일일이 조작해야 하는 불편이 따르는 문제점이 있어, 그 불편을 없애기 위해 개발된 것이 송풍방향 조절모터 제어장치이다.
그러나 종래의 송풍방향 조절모터 제어장치는 불특정한 이유로 순시적으로 또는 연속되게 과전압이 흘러서 내부회로를 손상하는 경우가 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 비정상적으로 발생된 과전압이 내부회로에 영향을 미치는 것을 방지하여 과전압에 대하여 안전성을 갖는 과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 과전압 방지회로와 송풍방향 조절모터 구동회로를 하나의 모듈로 실장시킴으로써 부품을 간소화시키는 송풍방향 조절모터 제어장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 에어컨 송풍장치의 전체적인 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송풍방향 조절모터 제어부의 내부 구성도.
도 3은 도 2의 방향 조절 제어장치의 내부의 상세 회로도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동작전압이 과전압 상태이면 상기 동작전압의 전달을 차단하는 과전압 방지부; 및 상기 동작 전압과 다수의 입력신호들로써, 송풍방향을 제어하는 모터의 회전을 조절하는 송풍방향 조절모터 구동부를 구비하며, 상기 과전압 방지부는, 상기 동작전압을 상기 구동부로 전달하는 스위칭 수단; 상기 동작 전압을 센싱하여 과전압 상태이면, 상기 스위칭 수단의 상기 동작전압 전달을 차단을 제어하는 센싱수단; 을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭 수단은 PNP 바이폴라 트랜지스터로 구성하는 것을 특징으로 하고, 상기 센싱수단은 상기 동작전압의 레벨에 따라 스위칭되는 제 1 스위칭부; 및 상기 제 1 스위칭부의 스위칭 상태에 따라 동작되어 상기 스위칭수단의 동작을 제어하는 제 2 스위칭부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 송풍장치의 전체적인 구성도로서, 송풍장치는 송풍방향 조절부(2), 송풍방향 선택 스위치(4), 바람발생부(6), 자동 실내온도조절부(8), 방향 제어 노즐(14), 창문과 발쪽 방향 송풍구(15), 앞쪽과 발쪽방향 송풍구(16), 앞쪽방향 송풍구(17), 발쪽방향 송풍구(18), 창문쪽방향 송풍구(19)로 구성된다.
한편, 송풍방향 조절부(2)는 송풍방향 조절 모터(12), 송풍방향 조절모터 제어부(10)로 구성되는데, 송풍방향 조절 모터(12)는 방향 제어 노즐(14)을 제어하며, 모터의 회전 방향에 따라 송풍 방향을 조절할 수 있고, 송풍방향 조절모터 제어부(10)는 송풍방향 조절 모터(12)의 회전여부, 회전방향 등을 제어한다.
송풍방향 선택 스위치(4)는 사용자가 원하는 방향으로 바람이 나오도록 방향을 선택할 수 있도록 조작이 가능하게 하고, 바람발생부(6)는 사용자가 차내 온도에 따라 온풍과 냉풍을 선택하면, 온풍과 냉풍을 선택적으로 발생시킨다.
자동 실내온도조절부(8)는 온도 감지용 센서를 구비하여 자동으로 차내의 실내온도를 조절할 수 있도록 하고, 방향 제어 노즐(14)은 송풍방향 조절부(2)의 송풍방향 조절모터(12)에 의해서 제어되는데, 송풍방향 조절모터(12)가 정회전을 하거나 역회전을 하는 것에 따라 창문과 발쪽 방향 송풍구(15), 앞쪽과 발쪽방향 송풍구(16), 앞쪽방향 송풍구(17), 발쪽방향 송풍구(18), 창문쪽방향 송풍구(19)를 통해 선택적으로 바람이 나오게 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송풍방향 조절모터 제어부의 내부 구성도이고, 도 3은 도 2의 송풍방향 조절모터 제어부의 내부 상세 회로도이다. 도 2와 도 3을 참조로 하여 송풍방향 조절모터 제어부를 설명하면, 송풍방향 조절모터 제어부(10)는 과전압 방지부(22)와 모터 구동부(20)로 구성되는데, 입력신호(VCC, GND, INPUT1, INPUT2)의해 제어되어 출력신호(OUTPUT1, OUTPUT2)가 송풍방향 조절모터(12)를 제어한다.
도 3에서 도시한 바와 같이, 과전압 방지부(22)는 전원전압(VCC)과 접지전압(GND)을 입력으로 하는데 일반적으로 정상적인 상황에서는 13.5V 전압을 초과하지 않으나 순간적으로 80V이상의 과전압이 흐르는 경우에 내부회로가 손상될 수 있으므로 내부 회로가 손상될 정도의 고전압이 인가되는 경우에 이를 즉시 차단하여 내부회로를 보호한다.
또한, 과전압 방지부(22)는 다수개의 저항(R1, R2, R3, R4 R5)과 다수개의 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)로 구성되는데, 임계전압이상의 전압이 공급되면 트랜지스터(Q1)이 턴온을 하여 트랜지스터(Q2)의 베이스(base)로 로우(LOW)전압이 공급되고, 임계전압 이하의 전압이 공급되는 경우에는 트랜지스터(Q2)의 베이스(base)로하이(HIGH)전압이 공급되어 트랜지스터(Q2)가 턴온된다.
즉, 트랜지스터(Q2)가 트랜지스터(Q1)의 상태에 따라 임계전압 이하의 전압이 공급되면 턴온을 하고 임계전압을 초과하면 차단된다. 여기서, 임계전압은 본 회로에서 저항(R1)과 저항(R2)의 비율 및 트랜지스터(Q1)의 증폭도로 결정되며, 17.5V ~ 19.0V 사이의 전압이다. 여기서 저항값은 R1=22K, R2=820Ω, R3=4.7K, R4=680Ω, R5=680Ω을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 트랜지스터(Q2)의 턴온 및 차단 상태에 따라 트랜지스터(Q2)가 턴온되면 트랜지스터(Q3)가 턴온되어 본 회로에 전압이 공급되고, 트랜지스터(Q2)가 차단되면 트랜지스터(Q3)도 차단되어 본 회로의 전압을 차단한다. 이때, 트랜지스터(Q3)는 PNP 타입의 트랜지스터를 사용하는데, NPN 타입의 트랜지스터가 입력전압에서 약 0.7V이하의 드랍이 발생하는 것에 비하여, PNP 타입의 트랜지스터는 입력전압에서 약 0.3V이하의 드랍이 발생되므로 전원전압(VCC)의 대부분이 내부 회로로 공급되게 한다. 여기서 트랜지스터(Q1, Q2)는 제품번호 2N5550S 또는 2N5551S를 사용하는 것이 바람직하다.
모터 구동부(20)는 입력부(24a, 24b)와 출력부(26)로 구성되어, 모터의 회전여부, 회전방향 등을 제어하여 모터를 구동한다.
이 모터 구동부(20)의 동작을 설명하기 위해 표1의 동작진리표를 참조하여 설명하고자 한다.
<표 1> 모터 동작 진리표
입력 출력 상태
INPUT1 INPUT2 OUTPUT1 OUTPUT2 모터 동작
0 0 0 0 정지
0 1 0 1 정회전
1 0 1 0 역회전
1 1 1 1 정지
입력부(24a, 24b)의 입력신호(INPUT1)가 로우신호이고, 입력신호(INPUT2)가 하이신호이면, 오피앰프(OP-AMP)(U1A, U1B)의 반전 입력에 네거티브(-) 전압이 공급되고, 오피앰프(OP-AMP)(U1A, U1B)의 출력은 반전된 하이 신호가 출력되어, 출력부(26)의 트랜지스터(Q4)는 턴오프되고 트랜지스터(Q5)가 턴온되어 출력신호(OUTPUT1)가 로우 신호로 출력된다.
반면, 오피앰프(OP-AMP)(U1C, U1D)의 반전 입력에 포지티브(+) 전압이 공급되고, 오피앰프(OP-AMP)(U1C, U1D)의 출력은 반전된 로우 신호가 출력되어, 출력부(26)의 트랜지스터(Q7)이 턴오프되고 트랜지스터(Q6)가 턴온되어, 출력신호(OUTPUT2)가 하이 신호로 출력된다.
이와같이, 출력신호(OUTPUT1)가 로우신호로 출력되고, 출력신호(OUTPUT2)가 하이신호로 출력되어 송풍방향 조절모터(12)가 정회전을 한다.
한편, 입력신호(INPUT1)가 하이신호이고, 입력신호(INPUT2)가 로우신호이면, 오피앰프(OP-AMP)(U1A, U1B)의 반전 입력에 포지티브(+) 전압이 공급되고, 오피앰프(OP-AMP)(U1A, U1B)의 출력은 반전된 로우 신호가 출력되어, 출력부(26)의 트랜지스터(Q4)가 턴온되어 출력신호(OUTPUT1)가 하이 신호로 출력된다.
반면, 오피앰프(OP-AMP)(U1C, U1D)의 반전 입력에 네거티브(-) 전압이 공급되고, 오피앰프(OP-AMP)(U1C, U1D)의 출력은 반전된 하이 신호가 출력되어, 출력부(26)의 트랜지스터(Q7)가 턴온되어, 출력신호(OUTPUT2)가 로우 신호로 출력된다.
이와같이, 출력신호(OUTPUT1)가 하이신호로 출력되고, 출력신호(OUTPUT2)가 로우신호로 입력되면 송풍방향 조절모터(12)가 역회전을 한다.
그런데, 입력신호(INPUT1, INPUT2)가 하이와 로우의 중간 상태로 입력되는 경우, 출력부(26)의 트랜지스터(Q4, Q5) 또는 트랜지스터(Q6, Q7)이 동시에 턴온되어 회로가 손상되는 경우가 발생되는데, 이때 입력부(24a, 24b)의 저항(R6, R7, R8, R9, R14, R15)을 통해 회로가 손상되는 것을 방지한다.
특히, 저항(R8, R9)은 기준전압 설정을 위한 것으로, 전원전압의 절반의 전압(VCC/2)을 하이와 로우의 경계전압으로 사용하며, 하이와 로우의 기준은 저항(R8, R9)의 비율로에서 R8 = R9 이므로 VCC/2가 된다.
그밖에, 입력신호(INPUT1, INPUT2)가 둘다 하이신호로 입력되면 출력신호(OUTPUT1, OUTPUT2)가 둘다 하이신호로 출력되어 송풍방향 조절모터(12)가 동작을 하지 않고, 입력신호(INPUT1, INPUT2)가 둘다 로우신호로 입력되는 경우, 출력신호(OUTPUT1, OUTPUT2)가 둘다 로우신호로 출력되어 송풍방향 조절모터(12)가 동작을 하지 않게 된다.
출력부(26)는 저항(R10, R11, R12, R13, R16, R17, R18, R19)과 두개의 PNP트랜지스터(Q4, Q6), 두개의 NPN 트랜지스터(Q5, Q7)로 구성되는데, 입력부(24a, 24b)의 오피앰프(OP-AMP)(U1A, U1B, U1C, U1D)에서 출력된 전압이 트랜지스터(Q4, Q5, Q6, Q7)의 베이스(BASE)단에 입력된다.
여기서, 실시예로 저항값은 R6=22K, R7=2.2K, R8=22K, R9=22K, R10=R11=R12=R13=R16=R17=R18=R19=1K, R14=22K, R15=2.2K를 사용하고, 트랜지스터(Q4, Q6)은 제품번호 2SB1260을, 트랜지스터(Q5, Q7)은 제품번호 2SD1890을 사용하는 것이 바람직하다.
이와같이 모터가 제어되면, 예를 들어, 모터가 정회전 3회시, 앞쪽방향 송풍구(17)를 통해 바람이 나오게 하고, 모터가 역회전 2회시, 발쪽방향 송풍구(18)를 통해 바람이 나오게 조절이 된다.
위와 같은 트랜지스터로 회로를 구성하면, VCC 전압의 대부분이 송풍방향 조절모터(12)에 걸리게 하여 토크(Torque) 저하를 현저히 하고, 도 3에 도시된 캐패시터(C1)는 송풍방향 조절모터(12)가 회전할 때 발생하는 펄스성 역 기전력을 흡수하여 출력부의 트랜지스터(Q4, Q5, Q6, Q7)의 손상을 방지한다.
한편, 송풍방향 조절모터 제어장치는 PCB형태의 하이브리드 모듈(hybrid Module)로 구현하여 송풍방향 조절모터 제어장치의 크기를 소형화하고 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량의 에어컨 뿐만아니라 차량의 온풍기 및 일반적으로 많이 사용되는 가정용 또는 기업용 에어컨 및 온풍기 등에서도 적용이 가능하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치는, 송풍방향 조절모터 제어장치에 흐르는 과전압을 방지하여 내부회로를 보호하는 효과가 있다.
또한, 과전압 방지부를 구동부와 하나의 모듈에 내장하여 송풍방향 조절모터 제어장치를 소형 경량화하고 원가를 절감함으로써, 차량의 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 동작전압이 과전압 상태이면 상기 동작전압의 전달을 차단하는 과전압 방지부; 및 상기 동작 전압과 다수의 입력신호들로써, 송풍방향을 제어하는 모터의 회전을 조절하는 송풍방향 조절모터 구동부를 구비하며,
    상기 과전압 방지부는, 상기 동작전압을 상기 구동부로 전달하는 스위칭 수단;
    상기 동작 전압을 센싱하여 과전압 상태이면, 상기 스위칭 수단의 상기 동작전압 전달을 차단을 제어하는 센싱수단;을 포함하는 과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은,
    PNP 바이폴라 트랜지스터로 구성하는 것을 특징으로 하는 과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱수단은,
    상기 동작전압의 레벨에 따라 스위칭되는 제 1 스위칭부; 및
    상기 제 1 스위칭부의 스위칭 상태에 따라 동작되어 상기 스위칭수단의 동작을 제어하는 제 2 스위칭부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 방지회로를 포함하는 송풍방향 조절모터 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 과전압 방지부와 상기 송풍방향 조절모터 구동부는 pcb형태의 하이브리드 모듈로 구현됨을 특징으로 하는 송풍방향 조절모터 제어장치.
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