KR100565023B1 - 직류 모터용 제어 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해 커패시터와 프리 휠링 다이오드가 병렬 연결된 클록 제어 직류 모터용 제어 회로에 관한 것이다. 플러스 모터 공급 전압과 전해 커패시터의 플러스 접점사이에 하나의 초크(L)를 연결시킴으로써, 그리고 프리 휠링 다이오드의 캐소드를 초크와 전해 커패시터(C) 사이에, 애노드를 직류 모터(2)의 마이너스 측에 연결시킴으로써, 스퓨리어스 방사를 현저히 감소시킨다.

전해 커패시터, 프리 휠링 다이오드, 클록 제어 직류 모터 제어 회로, 모터 공급 전압, 초크, 프리 휠링 다이오드, 직류 모터, 스퓨리어스 방사.

Description

직류 모터용 제어 회로{Control Circuit for a DC Motor}

본 발명은 전해 커패시터와 프리 휠링 다이오드가 병렬 연결된 클록식 직류 모터용 제어 회로에 관한 것이다.

이러한 제어 회로는 이미 잘 알려져 있다. 종래의 이러한 제어 회로에 있어서, 모터 공급 전압의 접속 리드에서 플러스 측과 마이너스 측에 인덕터가 초크 형태로, 클록킹에 의해 야기되는 전압 파형의 평활화를 위해 그리고 스퓨리어스 방사(spurious radiation)의 감소를 위해 놓인다. 상기 초크가 비교적 높은 전류와, 그와 결부된 출력 손실에 대해 설계되므로, 비교적 치수가 크며 따라서 그만큼 고가이다.

본 발명의 과제는 바람직한 회로 기술적인 조치를 통해 스퓨리어스 방사를 효과적으로 감소시키는 서두에 언급한 방식의 제어 회로를 제공하는 것이다.

상기 과제는 특허 청구 범위 제 1 항과 제 2 항의 특징에 의해 해결된다.

한편으로 포지티브 모터 공급 전압과 전해 커패시터의 플러스 단자 사이에 초크를 연결하고, 프리 휠링 다이오드의 캐소드를 초크와 전해 커패시터 사이에, 그리고 그 애노드를 직류 모터 네거티브 측에 연결한다.

다른 한편으로 네거티브 모터 공급 전압과 전해 커패시터의 마이너스 단자 사이에 초크를 연결하고, 프리 휠링 다이오드의 애노드를 초크와 전해 커패시터 사이에, 그리고 그 캐소드를 직류 모터의 포지티브 측에 연결한다.

프리 휠링 다이오드 및 전해 커패시터와 함께 초크의 배치는, 초크가 비교적 작은 전류, 예컨대 6A(30A의 종래 초크와는 달리)용으로 설계될 수 있으며, 따라서 치수가 훨씬 작아지고 비용이 절감된다는 장점을 가진다.

추가로 극성 반전 보호 장치(polarity reversal protection)를 설치하는 경우, 초크와 포지티브 공급 전압 사이에 극성 반전 보호 장치로서 역작동(inversely operated) n-채널 전력형-MOSFET를 연결하거나, 또는 대안적으로 초크와 네거티브 공급 전압 사이에 극성 반전 보호 장치로서 역작동 n-채널 전력형-MOSFET을 연결하는 방식으로 구성되는 회로 장치가 바람직한다.

이하, 도면을 참조하여 실시예로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 직류 모터용 제어 회로의 제 1 실시예.

도 2는 본 발명에 따른 직류 모터용 제어 회로의 제 2 실시예.

도 1은 예컨대 펄스폭 변조된 20KHz의 스위칭 주파수로 제어되는 직류 모터(2)용 제어 회로(1)를 도시한다. 이때 클록식 제어는 집적된 다이오드(D1)를 포함하는 파워-MOS-FET의 형태의 스위치(S1)를 통해 수행되며, 이 다이오드는 공급 전압 또는 배터리 전압(U_B)의 일반적인 극성에 대해 차단 방향으로 놓인다. 프리 휠링 다이오드(D2)의 애노드는 모터(2)의 네거티브 측에 연결된다.

공급 전압의 입력 및 출력 라인에, 본 회로에서 꼭 필요하지는 않지만 종래의 회로에 비해 현저히 작은 인덕터(L₁, L₂)가 놓이며, 상기 인덕터들은 클록 주파수에 의해 영향을 받은 전압 파형을 평활하게 하며 스퓨리어스 방사를 감소시킨다.

전해 커패시터(C)가 직류 모터(2)에 병렬 연결되며, 이 전해 커패시터의 플러스 단자는 추가 초크(L)와 스위칭 유닛(3) 형태의 극성 반전 보호 장치를 통해 포지티브 공급 전압과 연결되고, 반면에, 전해 커패시터의 마이너스 단자는 네거티브 공급 전압 라인과 연결된다. 프리 휠링 다이오드(D2)의 캐소드는 전해 커패시터(C)와 추가 초크(L) 사이에 연결된다. 배터리 전압(U_B)에 병렬로, 박막 커패시터로서 형성된 제 2 커패시터(C₁)가 설치된다.

스위칭 유닛(3)은 바람직하게 드레인-소스 구간에 다이오드(D3)가 병렬 연결된 역작동 n-채널 전력형-MOS-FET로서 형성되며, 그 애노드는 플러스 전위에, 그 캐소드는 추가 초크(L)에 연결된다. 추가 초크(L)와 스위칭 유닛(3) 사이의 연결점에 공급 전압 회로(5)를 통해 마이크로 컨트롤러(4)가 연결되며, 이 마이크로 컨트롤러의 다른 단자는 부트 스트랩 회로(6)를 통해 스위칭 유닛(3)의 포지티브 접속점에 연결된다. 마이크로 컨트롤러(4)는 특히 스위치(S1)를 제어하며 따라서 직류 모터(2)를 제어하는데 사용된다. 배터리 전압(U_B)의 극성이 잘못되었을 때,스위칭 유닛(3)을 사용하여 전해 커패시터(C) 내로의 전류 및 프리 휠링 다이오드(D2)를 통해 흐르는 전류를 차단하여 그들의 파손을 방지한다. 또한 마이크로 컨트롤러(4)의 전압 공급이 차단된다.

초크(L)를 상술한 것과 같이 배치함으로써, 상기 초크는 비교적 작은 전류(차량의 30 암페어 팬 모터의 경우 예컨대 6A)용으로 설계될 수 있으며, 따라서 치수가 매우 작게 유지될 수 있다. 동시에 초크(L₁, L₂)를 매우 작게 하거나 또는 생략할 수도 있다. 이로써 비용을 현저히 줄일 수 있다.

교류 성분이 추가 초크(L)에 의해 차단되기 때문에, 추가 초크(L)를 통해 직류 전류만이 흐른다.

도 2에 따른 제어 회로(1)의 대안적인 구성에서, 클록식 제어를 위한 스위치(S1)가 직류 모터(2)의 플러스 측에 연결된다(High-Side 스위치). 이때 네거티브의 모터 공급 전압과 전해 커패시터(C)의 마이너스 단자 사이에 초크(L)가 연결되며, 프리 휠링 다이오드(D2)의 애노드는 초크(L)와 전해 커패시터(C) 사이에, 그 캐소드는 직류 모터(2)의 포지티브 측과 연결된다. 극성 반전 보호 장치(3)는 역작동 n-채널 전력형-MOSFET로서 초크(L)와 네거티브 공급 전압 사이에 연결된다.

Claims (4)

1. 클록 방식(clocked manner)으로 구동되는 직류 모터용 제어 회로에 있어서,

   상기 모터와 병렬 접속된 전해 커패시터(electrolytic capacitor);

   포지티브 모터 공급 전압과 상기 전해 커패시터의 플러스 단자 사이에 결합된 초크;

   캐소드와 애노드를 포함하는 프리 휠링 다이오드(free-wheeling diode)로서, 상기 캐소드는 상기 초크와 상기 전해 커패시터 사이에 결합되고, 상기 애노드는 네거티브 모터 공급 전압에 결합되는 상기 프리 휠링 다이오드; 및

   극성 반전 보호 장치(polarity reversal protection device)를 포함하고,

   상기 극성 반전 보호 장치는 상기 초크와 상기 포지티브 모터 공급 전압 사이에 결합되는, 직류 모터용 제어 회로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 극성 반전 보호 장치는 역작동 n 채널 전력형(inversely operated n-channel power) MOSFET를 포함하는, 직류 모터용 제어 회로.
3. 클록 방식으로 구동되는 직류 모터용 제어 회로장치에 있어서,

   상기 모터와 병렬 접속된 전해 커패시터;

   네거티브 모터 공급 전압과 상기 전해 커패시터의 마이너스 단자 사이에 결합된 초크; 및

   캐소드와 애노드를 포함하는 프리 휠링 다이오드로서, 상기 애노드는 상기 초크와 상기 전해 커패시터 사이에 결합되고, 상기 캐소드는 포지티브 모터 공급 전압에 결합되는 상기 프리 휠링 다이오드를 포함하는, 직류 모터용 제어 회로장치.
4. 제 3항에 있어서,

   역작동 n 채널 전력형 MOSFET를 포함하고, 상기 초크와 상기 네거티브 모터 공급 전압 사이에 결합되는 극성 반전 보호 장치를 포함하는, 직류 모터용 제어 회로장치.

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