KR100542917B1 - 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치 - Google Patents

자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치에 관한 것으로, 모스에프이티의 게이트신호에 따라 제어되는 자동차용 블로워모터에 있어서; 상기 블로워모터의 구속에 의한 모터전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압을 PWM신호에 비례하는 DC전압과 비교하여 상기 블로워모터가 정상상태일 때의 모터구속을 감시하는 1차전류비교수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압을 상기 블로워모터의 피크치 기준전압과 비교하여 상기 블로워모터가 피크상태일 때의 모터구속을 감시하는 2차전류비교수단과, 상기 1차 및 2차전류비교수단에 의해 감시된 모터구속신호에 따라 상기 모스에프이티의 게이트 입력신호를 제어하는 게이트신호제어수단으로 구성되어; 상기 블로워모터의 구속에 의한 과전류를 이중으로 감지하여 게이트 입력신호를 제어하므로 과전류로부터 구동회로 및 블로워모터를 정밀하게 보호하여 시스템이 안정된 특성을 갖도록 한다.
자동차, 블로워모터, 과전류, 보호, 노이즈

Description

자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치 {overcurrent protecting apparatus of blower motor for automobile}
도 1은 종래에 의한 자동차용 블로워모터 구동장치의 회로도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치의 제어블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치의 상세 회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 전류감지수단 20 : 필터수단
30 : 모터전압입력수단 40 : 기준전압입력수단
50 : 1차전류비교수단 60 : 2차전류비교수단
70 : 게이트신호제어수단 71 : 멀티바이브레이터
80 : 블로워모터 90 : 배터리
본 발명은 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치에 관한 것으로, 특히 블 로워모터의 구속(모터정지상태)에 의한 과전류를 이중으로 감지하여 모터를 정밀하게 보호하는 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에는 차내의 적정 온도를 유지하기 위하여 고온이나 저온의 공기를 차 내부로 유입시켜 온도를 제어한다. 이와 같은 온도제어를 위한 공기 유입은 블로워팬(FAN)에 의해 이루어지며, 이 팬은 블로워모터에 의해 회전한다.
상기 블로워모터(3)는 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리(1) 전원에 의해 구동되며 모스에프이티(Q1;MOSFET)의 게이트(Gate)단으로 입력되는 온/오프 제어신호에 따라 블로워모터(3)에 걸리는 전압이 조절되어 에어컨이나 히터를 연동시킨다.
이와 같이, 블로워모터(3)에 걸리는 전압의 조절을 위한 게이트 입력단의 전압신호 생성에 있어서 블로워모터(3)의 구속(모터정지상태)으로 인하여 과전류가 흐르면 모스에프이티(Q1)의 게이트 전극이 파괴되어 모스에프이티(Q1)의 파손 및 성능저하를 유발시킬 수 있으며, 블로워모터(3)와 구동회로패턴으로부터 발생될 수 있는 노이즈 전압에 의해 구동회로의 안정성 및 성능의 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 블로워모터의 구속에 의한 과전류를 이중으로 감지하여 블로워모터를 구동하는 모스에프이티의 게이트 입력신호를 제어하므로 과전류로부터 구동회로 및 블로워모터를 정밀하게 보호하는 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 블로워모터와 구동전원불안정 및 노이즈로 인한 과전류 보호회로의 오동작을 차단하는 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치는, 모스에프이티의 게이트신호에 따라 제어되는 자동차용 블로워모터에 있어서; 상기 블로워모터의 구속에 의한 모터전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압을 PWM신호에 비례하는 DC전압과 비교하여 상기 블로워모터가 정상상태일 때의 모터구속을 감시하는 1차전류비교수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압을 상기 블로워모터의 피크치 기준전압과 비교하여 상기 블로워모터가 피크상태일 때의 모터구속을 감시하는 2차전류비교수단과, 상기 1차 및 2차전류비교수단에 의해 감시된 모터구속신호에 따라 상기 모스에프이티의 게이트 입력신호를 제어하는 게이트신호제어수단으로 구성되어; 상기 블로워모터의 구속에 의한 과전류로부터 상기 블로워모터 및 구동회로를 보호하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트신호제어수단은 상기 1차전류비교수단으로부터 입력되는 정상상태의 모터구속신호 또는 상기 2차전류비교수단으로부터 입력되는 피크치의 모터구속신호에 따라 스위칭 동작하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 발생하는 트리거신호를 입력받아 게이트 입력신호를 0으로 만들어 상기 블로워모터를 일정시간동안 정지시키도록 일정폭의 펄스를 출력하는 멀티바이브레이터와, 상기 멀티바이브레이터의 딜레이타임을 조정하는 저항 및 캐패시터를 포함하여 구성되어 있고; 상기 일정시간은 선택적 제약을 받지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압에 포함된 노이즈 성분을 필터링하는 필터수단을 더 포함하며; 상기 필터수단은 저항 및 캐패시터로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치의 제어 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치의 상세 회로도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치는, 전류감지수단(10)과, 필터수단(20), 모터전압입력수단(30), 기준전압입력수단(40), 1차전류비교수단(50), 2차전류비교수단(60), 게이트신호제어수단(70) 및 블로워모터(80)로 구성되어 있다.
상기 전류감지수단(10)은 상기 블로워모터(80)의 구동 및 구속에 의한 전류를 감지하는 전류감지저항(R22,R23)과, 상기 전류감지저항(R22,R23)에 의해 감지된 모터전류의 전압을 증폭시키는 전압플로워(13;voltage follower)와, 상기 전압플로워(13)의 이득을 조정하는 저항(R3,R4)으로 구성되어 있다.
상기 필터수단(20)은 상기 전류감지수단(10)에 의해 감지된 모터전류의 전압에 포함된 노이즈 성분을 필터링하는 저항(R5,R6) 및 캐패시터(C3,C4)로 구성되어 있다.
상기 모터전압입력수단(30)은 도시되지 않은 마이컴으로부터 출력되는 PWM신호에 비례하는 모터전압을 입력하는 것으로, 마이컴으로부터 입력되는 PWM신호를 DC전압으로 변환시키는 DC전압입력부(31)와, 상기 DC전압입력부(31)로부터 입력되는 DC전압을 1:1 증폭 변화시키는 앰프(33)와, 상기 앰프(33)의 출력전압에 포함된 노이즈 성분을 필터링하는 저항(R7) 및 캐패시터(C6)와, 상기 앰프(33)의 비반전단자(+)에 접속된 캐패시터(C5)로 구성되어 있다.
상기 기준전압입력수단(40)은 상기 블로워모터(80)의 최대속도에 대한 기준전압을 입력하는 것으로, 배터리전압(Batt_16V)을 분압하는 분압저항(R10,R11)으로 구성되어 있다.
상기 1차전류비교수단(50)은 블로워모터(80)의 구동입력전압이 낮을 경우 동작상태가 1~99%상태일 때 상기 블로워모터(80)의 구속을 감시하는 것으로, 상기 전류감지수단(10)에 의해 감지된 모터전류의 전압신호를 반전단자(-)에서 입력받음과 동시에 상기 모터전압입력수단(30)으로부터 입력되는 모터전압신호를 비반전단자(+)에서 입력받아 이를 비교하는 제1비교기(51)와, 상기 제1비교기(51)의 출력전압신호에 포함된 전류성분을 제한하는 전류제한저항(R8)과, 상기 제1비교기(51)에 접속된 캐패시터(C7)로 구성되어 있다.
상기 2차전류비교수단(60)은 블로워모터(80)의 구동입력전압이 높을 경우 동작상태가 1~99%상태일 때 상기 블로워모터(80)의 구속을 감시하는 것으로, 상기 전류감지수단(10)에 의해 감지된 모터전류의 전압신호를 반전단자(-)에서 입력받음과 동시에 상기 기준전압입력수단(40)으로부터 입력되는 기준전압신호를 비반전단자(+)에서 입력받아 이를 비교하는 제2비교기(61)와, 상기 제2비교기(61)의 출력전압신호에 포함된 전류성분을 제한하는 전류제한저항(R9)과, 상기 제2비교기(61)에 접속된 캐패시터(C8)로 구성되어 있다.
상기 게이트신호제어수단(70)은 블로워모터(80)의 구속에 의한 과전류가 감지되었을 때 상기 블로워모터(80)를 구동하는 모스에프이티(FET1)의 게이트 입력신호를 제어하는 것으로, 상기 1차전류비교수단(50)으로부터 입력되는 중간 레벨의 전류에러신호 또는 2차전류비교수단(60)으로부터 입력되는 높은 레벨의 전류에러신호에 따라 턴온/턴오프 스위칭 동작하는 트랜지스터(Q3)와, 상기 트랜지스터(Q3)의 스위칭 동작에 따라 발생하는 트리거신호를 입력받아 일정폭의 펄스신호를 출력하는 멀티바이브레이터(71)와, 상기 멀티바이브레이터(71)에 트리거신호가 가해지면 상기 블로워모터(80)를 구동하는 게이트 입력신호를 0으로 만들어 블로워모터(80) 구동의 초기화를 위한 시간을 조절하는 저항(R13) 및 캐패시터(C10)와, 상기 멀티바이브레이터(71)의 시정수를 조정하는 저항(R12) 및 캐패시터(C9)와, 상기 멀티바이브레이터(71)의 펄스 출력(ERROR_S)에 포함된 전류성분을 제한하는 전류제한저항(R14)과, 역전류 방지용 다이오드(D1)와, 상기 멀티바이브레이터(71)의 펄스 출력(ERROR_S)에 따라 스위칭되는 트랜지스터(Q5)와, 상기 트랜지스터(Q5)의 에미터단자에 접속된 저항(R20)과, 상기 멀티바이브레이터(71)에 접속된 저항(R25)으로 구성되어 있다.
상기 블로워모터(80)는 배터리(90) 전원에 의해 구동되며 모스에프이티(FET1)의 게이트(Gate)단으로 입력되는 온/오프 제어신호에 따라 제어 되고, 상기 모스에프이티(FET1)의 게이트단에는 저항(R21), 캐패시터(C12) 및 제너다이오드(ZD2)의 영향으로 결합되는 전압의 합에 의해 제어가 수행된다.
한편, 상기 블로워모터(80)는 모스에프이티(FET1)의 게이트단으로 입력되는 상기 멀티바이브레이터(71)의 펄스 출력에 따라 구동 또는 정지된다.
이하, 상기와 같이 구성된 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치의 작용효과를 설명한다.
자동차용 배터리로부터 입력되는 DC전원(9~42V)이 전압레귤레이터(도시안됨)를 통해 일정레벨의 정전압(Vp:5V)으로 변환되어 블로워모터(80) 드라이버의 구동회로에 공급되면, 상기 블로워모터(80) 드라이버의 구동이 개시된다.
상기 블로워모터(80) 드라이버가 구동되면, 배터리(90) 전원에 의해 구동되는 블로워모터(80)에 연결된 모스에프이티(FET1)의 게이트단으로 입력되는 온/오프 제어신호에 따라 블로워모터(80)에 걸리는 전압이 조절되어 블로워모터(80)가 구동한다.
이때, 상기 블로워모터(80)에 연결된 전류감지저항(R22,R23)에서 블로워모터(80)의 구동 및 구속에 의한 전류를 감지하게 되는데, 본 발명의 실시예에서는 LPM회로의 구속시험시(모터정지상태) 과전류로 인한 구동회로 및 블로워모터(80)의 파손을 막아주는 회로를 구성하였다.
즉, 상기 전류감지저항(R22,R23)에서 블로워모터(80)의 구속으로 인한 모터전류(CURRENT_S)를 감지하면, 전류감지저항(R22,R23)에 의해 감지된 모터전류의 전압이 전압플로워(13)를 통해 저항(R3,R4)의 이득만큼 증폭되어 필터수단(20)으로 입력됨과 동시에 2차전류비교수단(60)의 제2비교기(61) 반전단자(-)에 입력된다.
따라서, 상기 필터수단(20)에서는 전압플로워(13)에서 증폭된 출력전압에 포함된 노이즈 성분을 저항(R5,R6) 및 캐패시터(C3,C4)를 통해 필터링하여 1차전류비교수단(50)의 제1비교기(51) 반전단자(-)에 입력한다.
한편, 마이컴(도시안됨)으로부터 출력되는 PWM신호가 DC전압입력부(31)를 통해 DC전압(INPUT_V)으로 변환되어 앰프(33)를 거쳐 제1비교기(51)의 비반전단자(+)에 입력된다.
이에 따라, 상기 제1비교기(51)에서는 반전단자(-)에 입력된 모터전류의 전압신호와 비반전단자(+)에 입력된 모터전압신호를 비교하여 블로워모터(80)의 동작상태가 저전압, 1~99%상태(Normal상태)일 때 블로워모터(80)의 구속을 감시한다.
그리고, 상기 2차전류비교수단(60)의 제2비교기(61)에서는 반전단자(-)에 입력된 모터전류의 출력전압신호를 기준전압입력수단(40)으로부터 입력되는 기준전압신호와 비교하여 블로워모터(80)의 동작상태가 고전압, 1~99%상태(피크에 올랐을 경우)일 때 블로워모터(80)의 구속을 감시한다.
따라서, 상기 제1비교기(51)에서 출력되는 중간 레벨의 전류에러신호(CURRENT_ERROR_S)가 전류제한저항(R8)을 통해 트랜지스터(Q3)의 베이스단자에 인가되거나 상기 제2비교기(61)에서 출력되는 높은 레벨의 전류에러신호가 전류제한저항(R9)을 통해 트랜지스터(Q3)의 에미터단자에 인가될 때 트랜지스터(Q3)가 턴온 동작한다.
상기 트랜지스터(Q3)가 턴온 동작함에 따라 멀티바이브레이터(71)의 입력단 자(A)에 트리거신호가 입력되면, 멀티바이브레이터(71)에서는 게이트 입력신호를 0으로 만들어 상기 블로워모터(80)를 일정시간동안(약, 1분이내) 정지시키기 위한 일정폭의 펄스를 만들어 출력단(Q)을 통해 출력한다.
상기 멀티바이브레이터(71)에서 출력되는 펄스(ERROR_S)는 전류제한저항(R14)을 통해 트랜지스터(Q5)의 베이스단자에 인가되어 상기 트랜지스터(Q5)가 스위칭됨에 따라 일정시간동안 블로워모터(80)를 구동하는 게이트 입력신호를 0으로 만들어 블로워모터(80) 구동을 일정시간동안 정지시킴으로서 블로워모터(80)의 구속으로 인한 과전류로부터 구동회로 및 블로워모터(80)를 이중으로 정밀하게 보호할 수 있다.
상기 블로워모터(80)를 일정시간동안 정지시키는 시정수는 저항(R12) 및 캐패시터(C9)에 의해 조정된다.
상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치에 의하면, 블로워모터의 구속 및 전압 변동 그리고 전원 노이즈에 의한 과전류를 이중으로 감지하여 블로워모터를 구동하는 게이트 입력신호를 제어하므로 비정상적인 과전류로부터 구동회로 및 블로워모터를 정밀하게 보호하여 시스템이 안정된 특성을 갖게 되며, 블로워모터에서 발생될 수 있는 노이즈 전압을 안정화시켜 노이즈로 인한 과전류 보호회로의 오동작을 차단하므로 회로의 안정성 및 성능의 신뢰성을 높일 수 있다는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 모스에프이티의 게이트신호에 따라 제어되는 자동차용 블로워모터에 있어서;
    상기 블로워모터의 구속에 의한 모터전류를 감지하는 전류감지수단과,
    상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압을 PWM신호에 비례하는 DC전압과 비교하여 상기 블로워모터가 정상상태일 때의 모터구속을 감시하는 1차전류비교수단과,
    상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압을 상기 블로워모터의 피크치 기준전압과 비교하여 상기 블로워모터가 피크상태일 때의 모터구속을 감시하는 2차전류비교수단과,
    상기 1차 및 2차전류비교수단에 의해 감시된 모터구속신호에 따라 상기 모스에프이티의 게이트 입력신호를 제어하는 게이트신호제어수단으로 구성되어
    상기 블로워모터의 구속에 의한 과전류로부터 상기 블로워모터 및 구동회로를 보호하는 것을 특징으로 하는 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 1차전류비교수단은 상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압 신호를 반전단자(-)에서 입력받음과 동시에 PWM신호가 변환된 DC전압신호를 비반전단자(+)에서 입력받아 이를 비교하는 제1비교기와, 상기 제1비교기의 출력전압신호에 포함된 전류성분을 제한하는 전류제한저항(R8)과, 상기 제1비교기에 접속된 캐패시터(C7)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 2차전류비교수단은 상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압신호를 반전단자(-)에서 입력받음과 동시에 상기 블로워모터의 피크치 기준전압신호를 비반전단자(+)에서 입력받아 이를 비교하는 제2비교기와, 상기 제2비교기의 출력전압신호에 포함된 전류성분을 제한하는 전류제한저항(R9)과, 상기 제2비교기에 접속된 캐패시터(C8)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트신호제어수단은 상기 1차전류비교수단으로부터 입력되는 정상상태의 모터구속신호 또는 상기 2차전류비교수단으로부터 입력되는 피크치의 모터구속신호에 따라 스위칭 동작하는 트랜지스터(Q3)와, 상기 트랜지스터(Q3)의 스위칭 동작에 따라 발생하는 트리거신호를 입력받아 게이트 입력신호를 0으로 만들어 상기 블로워모터를 일정시간동안 정지시키도록 일정폭의 펄스를 출력하는 멀티바이브레이터와, 상기 멀티바이브레이터의 시정수를 조정하는 저항(R12) 및 캐패시터(C9) 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전류감지수단에 의해 감지된 모터전류의 전압에 포함된 노이즈 성분을 필터링하는 필터수단을 더 포함하며;
    상기 필터수단은 저항(R5,R6) 및 캐패시터(C3,C4)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 일정시간은 약 1분이내인 것을 특징으로 하는 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치.
KR1020030065467A 2003-09-22 2003-09-22 자동차용 블로워모터의 과전류 보호장치 KR100542917B1 (ko)

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