KR100463303B1

KR100463303B1 - 구동 회로

Info

Publication number: KR100463303B1
Application number: KR10-2000-0052305A
Authority: KR
Inventors: 무라이시게키
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2005-01-07
Also published as: TW527773B; US6469470B1; KR20010030265A; JP2001086793A

Abstract

본 발명은 정현파 전류에 의해 구동되는 모터 등의 구동 회로에 있어서, 회로 규모의 증대와 비용 상승을 초래하지 않고 정밀도가 높은 정현파 전류를 생성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

직렬로 접속한 복수의 저항 소자로 저항 회로(12)를 구성하고, 이 저항 회로(12)에서 저항 분할에 의해 발생시킨 복수단의 전압 중 스위치 회로(13)와 타이밍 회로(14)에서 소정의 전압을 선택하여 PWM 생성 비교기(16)로 출력함으로써, 정현파 전류를 만드는 데 필요한 기본 파형을 얻도록 하였다.

Description

구동 회로{DRIVING CIRCUIT}

본 발명은 모터의 구동 회로에 관한 것으로, 상세하게는 무브러시 모터나 유도 모터 등의 정현파 PWM 구동되는 모터의 구동 회로에 관한 것이다.

도 5는 종래의 정현파 PWM 구동되는 모터의 구동 회로도이다. 이 구동 회로(10)는 기준 클록을 발생하여 타이밍 회로(2)에 공급하는 기준 클록 발생 회로(1)와, 상기 기준 클록에 동기하여 소정의 ROM 어드레스를 지정하고, 대응하는 ROM 데이터를 독출하여 소정의 데이터 래치 회로(4)에 출력하는 타이밍 회로(2)와, ROM 어드레스와 ROM 데이터(0/1 데이터)를 대응시켜 기억하는 ROM(3)과, 독출된 ROM 데이터를 일시적으로 유지하는 데이터 래치 회로(4)와, DAC(디지털 아날로그 컨버터)(6)와, PWM 변조시의 반송 신호가 되는 삼각 파형을 발생하는 삼각파 발생 회로(6)와, PWM 생성 비교기(전압 비교 회로)(7)로 구성되어 있다. 데이터 래치 회로(4), DAC(5) 및 PWM 생성 비교기(7)는 UVW 3상의 각 위상마다 설치되어 있다.

상기 구동 회로(10)에 있어서, 타이밍 회로(2)는 기준 클록 발생 회로(1)로부터의 기준 클록에 동기하여 소정의 ROM 어드레스를 지정하고, 이 ROM 어드레스에 대응하는 ROM 데이터(전압치)를 ROM(3)으로부터 독출하여 각 위상마다의 소정의 타이밍으로 각 데이터 래치 회로(4)에 출력한다. 계속해서, DAC(5)에 의해 ROM 데이터를 아날로그 전압으로 변환하고, 정현파 전류를 만드는 데 필요한 기본 파형을 작성한 후, PWM 생성 비교기(7)에 의해 기본 파형과 삼각 파형을 이용하여 PWM 변조함으로써, 도시하지 않은 모터를 구동하기 위한 정현파 전류를 얻고 있었다.

상술한 바와 같이, 종래의 구동 회로(10)에서는 모터를 구동하기 위한 정현파 전류를 만드는 데 필요한 기본 파형을 작성하기 위해 ROM(3)으로부터 독출한 ROM 데이터를 DAC(5)에서 전압 변환한다고 하는 방법을 취하고 있었다. 그러나, 이러한 방법에서는 회로 규모가 커지고, 전용 IC로서 집적화한 경우에는 비용이 높아진다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 방법에서는, 정밀도가 높은 정현파 전류를 얻기 위해서는 분해능이 높은 고정밀도의 DAC가 필요해지고, 회로 규모의 증대와 비용 상승을 초래하는 원인이 되었다.

본 발명의 목적은 회로 규모의 증대와 비용 상승을 초래하지 않고 정밀도가 높은 정현파 전류를 생성할 수 있는 구동 회로를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 구동 회로도.

도 2는 2상 변조인 경우의 구동 파형도.

도 3은 종래예의 구동 회로의 면적 구성을 도시한 블록도.

도 4는 본 실시예의 구동 회로의 면적 구성을 도시한 블록도.

도 5는 종래의 정현파 PWM 구동되는 모터의 구동 회로도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

3 : ROM

4 : 데이터 래치 회로

5 : DAC(디지털 아날로그 컨버터)

11 : 기준 클록 발생 회로

12 : 저항 회로

13 : 스위치 회로

14 : 타이밍 회로

15 : 삼각파 발생 회로

16 : PWM 생성 비교기

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 저항 분할에 의해 복수단의 전압을 발생하는 저항 회로와, 상기 복수단의 전압 중 외부로부터 선택된 소정의 전압을 소정의 타이밍으로 출력하는 선택 회로를 구비한 전압 발생 회로와, 삼각파 파형을 발생하는 삼각파 발생 회로와, 상기 전압 발생 회로에서 발생한 기본 파형과 상기 삼각파 파형을 변조하여 정현파 전류를 생성하기 위한 단자 전압을 작성하는 변조 회로를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 단자 전압으로부터 상기 정현파 전류를 생성하는 출력 드라이브 회로와, 이 정현파 전류에 의해 구동되는 모터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 저항 회로가 직렬로 접속된 복수의 저항 소자로 구성되고, 상기 선택 회로는 외부로부터의 선택 신호에 의해 도통/비도통이 제어되는 복수의 스위치 소자로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 저항 회로에서 발생시킨 복수단의 전압 중 선택 회로에서 소정의 전압을 선택함으로써, 정현파 전류를 만드는 데 필요한 기본 파형을 얻을 수 있다. 이 때문에, 종래 실시예와 같이 ROM으로부터 독출한 ROM 데이터를 DAC에 의해 전압 변환하는 방법에 비하여 회로 규모를 줄일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 구동 회로의 실시예에 대해서 설명한다. 여기서는 정현파 PWM 구동되는 모터의 구동 회로를 예로 든다.

도 1은 이 실시예에 따른 모터의 구동 회로도이다. 이 구동 회로(100)는 기준 클록을 발생하여 타이밍 회로(14)에 공급하는 기준 클록 발생 회로(11)와, 정현파 전류를 만드는 데 필요한 기본 파형의 전압을 발생하는 저항 회로(12)와, 저항 회로(12)에서 발생하는 복수단의 전압 중 타이밍 회로(14)에서 선택된 소정의 전압을 출력하는 스위치 회로(13)와, 스위치 회로(13)를 제어하는 타이밍 회로(14)와, 변조시의 반송 신호가 되는 삼각 파형을 발생하는 삼각파 발생 회로(15)와, PWM 생성 비교기(전압 비교 회로: 16)로 구성되어 있다.

도 1에 있어서, PWM 생성 비교기(16)의 후단에는 모터 출력단으로서 도시하지 않은 출력 드라이브 회로와 정현파 PWM 구동되는 모터가 접속되어 있다.

상술한 구동 회로(100) 중 저항 회로(12), 스위치 회로(13) 및 타이밍회로(14)는 전압 발생 회로를 구성하고 있다. 다음에, 이들 각부에 대해서 설명한다.

저항 회로(12)는 직렬로 접속된 복수의 저항 소자로 구성되어 있고, 저항 분할에 의해 복수단의 전압을 발생하고 있다. 각 저항 소자의 접속점으로부터는 출력 신호선이 인출되어 있고, 이 출력 신호선의 도통을 적절하게 선택함으로써, 저항 분할된 복수단 중 소정의 전압을 취출할 수 있다. 저항 회로(12)를 구성하는 각 저항 소자의 저항치는 정현파 전류를 만드는 데 필요한 기본 파형이 생기도록 설정된다. 즉, 각 저항 소자의 저항치는 저항 분할에 의해 발생하는 복수단의 전압에 의해 필요로 하는 기본 파형의 각 구간마다의 전압를 얻을 수 있도록, 그 기본 파형을 바탕으로 미리 계산된 값으로 설정된다.

스위치 회로(13)는 타이밍 회로(14)로부터의 선택 신호에 의해 도통/비도통이 제어되는 복수의 스위치 소자로 구성되어 있다. 이 스위치 회로(13)에서는 UVW 3상의 각 위상마다 각각 여러 개의 스위치 소자가 할당되어 있다. 각 위상마다 할당된 스위치 소자는 저항 회로(12)의 각 저항 소자의 접속점으로부터 인출된 출력 신호선과 각각 병렬로 접속되어 있고, 저항 회로(12)에서 발생하는 복수단의 전압이 각 위상마다 독립하여 취출되도록 구성되어 있다.

타이밍 회로(14)는 기준 클록 발생 회로(11)로부터의 기준 클록에 동기하여 스위치 회로(13)의 소정의 스위치 소자에 대하여 도통 또는 비도통의 선택 신호를 출력한다. 이 타이밍 회로(14)로부터의 선택 신호에 의해 소정의 스위치 소자가 도통 또는 비도통 상태가 되고, PWM 생성 비교기(16)로는 저항 회로(12)에서 발생한 복수단의 전압 중 선택된 소정의 전압이 공급된다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 구동 회로(100)의 동작을 도 2에 도시된 구동 파형도를 참조하면서 설명한다. 도 2는 2상 변조의 예를 도시하고 있고, 알기 쉽게 하기 위해 삼각 파형의 주파수를 실제보다 작게 하고 있다.

타이밍 회로(14)는 기준 클록 발생 회로(11)로부터의 기준 클록에 동기하여 스위치 회로(13)의 소정의 스위치 소자에 대하여 도통 또는 비도통의 선택 신호를 출력한다. 이에 따라, 도통 상태가 된 스위치 소자를 통하여 저항 회로(12)에서 발생한 복수단의 전압 중 소정의 전압이 PWM 생성 비교기(16)로 출력된다. 이 결과, PWM 생성 비교기(16)로는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 기본 파형이 입력된다. 또한, PWM 생성 비교기(16)로는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 삼각 파형이 삼각파 발생 회로(15)로부터 입력된다.

PWM 생성 비교기(16)에서는, 도 2의 (a)와 같이, 스위치 회로(13)로부터 입력한 기본 파형과 삼각파 발생 회로(15)로부터 입력한 삼각 파형을 PWM 변조하고, 도시하지 않은 출력 드라이브 회로에 의해, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같은 모터 단자 전압(Vu, Vv, Vw)을 각 위상의 타이밍으로 출력한다. 이들 모터 단자 전압(Vu, Vv, Vw)이 출력됨으로써, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같은 모터선간 전압(Vuv, Vvw, Vwu)(도 2에서는 Vuv만을 도시함)이 된다. 이 결과, 도시하지 않은 모터는 모터선간 전압(Vuv, Vvw, Vwu)에 따라 얻어지는 정현파 전류에 의해 회전 구동된다.

이와 같이, 본 실시예에 도시된 모터의 구동 회로(100)에 있어서는, 저항 회로(12)에서 발생시킨 복수단의 전압 중 타이밍 회로(14)에서 소정의 전압을 선택하여 출력함으로써, 정현파 전류를 만드는 데 필요한 기본 파형을 얻도록 하고 있다. 이 때문에, 종래예와 같이 ROM으로부터 독출한 ROM 데이터를 DAC에 의해 전압 변환하는 방법에 비하여 회로 규모를 줄일 수 있다. 따라서, 전용 IC로서 집적화한 경우에도 비용 상승을 초래하지 않는다.

또한, 저항 회로(12)를 구성하는 저항 소자의 값을, 목적으로 하는 기본 파형을 바탕으로 계산한 값으로 설정하기만 하여도 정밀도가 높은 정현파 전류를 얻을 수 있다. 따라서, 종래 실시예와 같이 분해능이 높은 고정밀도의 DAC가 불필요하게 되므로, 회로 규모의 증대와 비용 상승을 초래하지 않고 정밀도가 높은 정현파 전류를 작성할 수 있다.

여기서, 종래예의 구동 회로와 본 실시예의 구동 회로의 회로 규모의 차이에 대해서 설명한다. 도 3은 종래예에 있어서의 구동 회로의 구성을 도시한 블록도, 도 4는 본 실시예의 구동 회로의 구성을 도시한 블록도이다. 또한, 도 3및 도 4는 모두 IC 칩 내의 면적 구성을 도시하고 있다.

도 3에 있어서, 입력 바이폴러 회로(101)에는 도 5의 기준 클록 발생 회로(1)와 도시하지 않은 홀 소자 등의 신호 입력 회로가, 타이밍 생성 논리 회로(102)에는 도 5의 타이밍 회로(2)가, DAC 회로(104)에는 도 5의 데이터 래치 회로(4)와 DAC(5)가, 출력 바이폴러 회로(105)에는 도 5의 PWM 생성 비교기(7)가, 출력단 회로(106)에는 도시하지 않은 출력 드라이브 회로가 포함되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래 실시예의 구동 회로에서는, 정현파 전류를만드는 데 필요한 기본 파형을 작성하기 위한 ROM(103) 및 DAC 회로(104)가 필요하고, 또한, 타이밍 생성 논리 회로(102)도 ROM(3)의 어드레스나 데이터를 취급하기 위해 크기가 큰 것으로 되어 있었다.

한편, 도 4에 있어서, 타이밍 생성 논리 회로(112)에는 도 1의 타이밍 회로(14)가 포함되고, 스위치와 저항 회로(113)에는 도 1의 저항 회로(12)와 스위치 회로(13)가 각각 포함되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 구동 회로에서는, 정현파 전류를 만드는 데 필요한 기본 파형을 규모가 작은 스위치와 저항 회로(113)로 작성할 수 있으므로, 규모가 큰 ROM(103) 및 DAC 회로(104)가 불필요하게 된다. 또한, 타이밍 생성 논리 회로(112)도 ROM(3) 어드레스나 데이터를 취급하는 일이 없기 때문에 가 작아진다. 따라서, 도 3에 비하여 회로 규모를 줄일 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 도시된 모터의 구동 회로는 종래 실시예와 같이 ROM으로부터 독출한 데이터를 DAC에 의해 전압 변환하는 방법에 비하여 회로 규모를 줄일 수 있기 때문에, 전용 IC로서 집적화한 경우에도 비용 상승을 초래하지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 구동 회로에서는, 저항 분할에 의해 복수단의 전압을 발생시키고, 이 중 소정의 전압을 선택하여 출력함으로써, 정현파 전류를 만드는 데 필요한 기본 파형을 얻도록 하고 있기 때문에, ROM이나 DAC 등의 회로가 불필하게 되어 회로 규모를 줄일 수 있다. 이 때문에, 전용 IC로서 집적화한 경우에도 회로 규모에 따른 비용 상승을 초래하지 않는다. 또한, 저항 분할하는 각 저항 소자의 값을, 목적으로 하는 기본 파형을 바탕으로 계산한 값으로 설정하기만 하는 것 만으로도 정밀도가 높은 정현파 전류를 얻을 수 있다.

따라서, 전용 IC로서 집적화된 경우에도 회로 규모에 따른 비용 상승을 초래하지 않고, 또한 회로 규모의 증대와 비용 상승을 초래하지 않고 정밀도가 높은 정현파 전류를 생성할 수 있다.

Claims

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직렬 접속된 복수의 저항 소자를 구비하고, 저항 분할에 의하여 복수의 전압을 출력하는 저항 회로와,

상기 복수의 전압을 제1 내지 제3의 출력 단자에 선택적으로 출력하는 스위치 회로와,

상기 스위치 회로를 제어하기 위한 선택 신호를 출력하는 타이밍 회로와,

삼각파를 주기적으로 출력하는 삼각파 발생 회로와,

일방의 입력 단자가 상기 제1의 출력 단자에 접속되고, 타방의 입력 단자에 상기 삼각파 발생 회로의 출력이 공급되는 제1의 비교기와,

일방의 입력 단자가 상기 제2의 출력 단자에 접속되고, 타방의 입력 단자에 상기 삼각파 발생 회로의 출력이 공급되는 제2의 비교기와,

일방의 입력 단자가 상기 제3의 출력 단자에 접속되고, 타방의 입력 단자에 상기 삼각파 발생 회로의 출력이 공급되는 제3의 비교기와,

상기 제1 내지 제3 비교기의 출력을 입력하고, 제1 내지 제3 모터의 선간 전압을 출력하는 출력 구동 회로를 구비하고,

상기 복수의 저항 소자의 저항 값은 상기 제1 내지 제3 모터의 선간 전압에 의해 정현파 전류가 얻어지는 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 구동 회로.