KR100625683B1 - 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워모터 구동 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로에 관한 것으로, 블로워모터, 모스에프이티, TVS다이오드, 구속방지회로로 구성되어, 상기 블로워모터의 일측에 상기 모스에프이티의 드레인단이 연결되고 상기 블로워모터와 상기 모스에프이티 사이에 상기 TVS다이오드의 캐소드단이 연결되고 상기 TVS다이오드의 애노드단과 상기 모스에프이티의 게이트단에 상기 구속방지회로가 연결되어, 상기 모스에프이티의 드레인에 발생하는 피크전압을 이용하여 블로워모터의 구속을 방지하는 기능을 갖는 자동차용 블로워모터 구동장치에 있어서,

상기 TVS 다이오드의 애노드단과 상기 구속방지회로에 연결되어, 상기 모스에프이의 오프시 상기 모스에프이티의 드레인단에 발생되는 피크전압을 감지하여, 상기 구속방지회로를 제어하는 구속방지스위치와 상기 구속방지스위치와 상기 모스에프이티의 게이트단자에 연결되어 상기 게이트 단자로 흐르는 전류를 감지하여 상기 블로워모터의 구속상태를 판단하고 상기 구속방지스위치를 온/오프시키는 구속전류감지부로 이루어져, 자동차 블로워 모터의 구속 시 발생되는 모터 파손 및 구동 모듈의 파손을 막고 모터를 원활히 구동시키며, 기존 구동회로들이 가지고 있던 한계점인 모터 구속에 대한 자율적 보호 기능을 가지면서 차량에서 발생되는 노이즈에 강건성을 지니는 장점이 있다.

블로워모터, 구속, 모스에프이티, 구속방지스위치, 구속전류감지부

Description

모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로{ Car-Blower Motor Driving Circuit With Self Protection Function Against Motor Stall}

도 1은 종래에 의한 자동차용 블로워모터 구동장치의 회로도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로 및 전체 구동장치의 제어블록도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로 및 전체 구동장치의 상세 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 구속방지스위치 20 : 구속전류감지부

30 : 구속방지회로 40 : 모스에프이티

50 : TVS 다이오드 60 : 블로워모터

본 발명은 자동차의 에어블로어(Air-Blower) 조절을 위해 블로워 모터의 속 도 조절을 수행하는 모터의 구속 발생 시 자율적 보호 기능을 갖는 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 실내 온도의 제어를 위해 고온이나 저온의 공기를 차 내부로 유입시켜 온도를 제어를 수행한다. 이와 같은 온도제어를 위한 공기 유입은 블로워팬(FAN)에 의해 이루어지며, 이 팬은 블로워모터에 의해 회전한다. 상기 블로워모터는 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리전원에 의해 구동되며 모스에프이티(40)의 게이트(Gate)단으로 입력되는 전압 제어신호에 따라 블로워모터에 걸리는 전압이 조절되어 에어블로워(Air_Blower)의 양을 조절한다. 이와 같은 블로워 모터의 구동 회로에 있어서 모터의 구속이 발생하면 모터 및 구동회로 자체가 파손된다. 이와 같은 모터 구속시 파손을 막기 위한 몇 가지 방안들이 제안 되었다. 먼저 모터의 구속 시 구속 전류에 의한 모터의 파손을 막기 위하여

모스에프이티(40)의 드레인에 온도 퓨즈를 달아 모터 및 구동회로에 구속전류가 흐르면 온도 퓨즈가 절단되는 것이다. 이 방안은 한번 구속되어 퓨즈가 파손되면 다시 사용할 수 없는 문제점을 지니고 있다. 또 다른 방안은 모스에프이티의 드레인에 TVS다이오드(50)를 연결하여 드레인에 모터 구속 시 구속에 의한 피크 전압(Peak Voltage) 발생을 감지하여 모스에프이티(50)의 게이트 입력을 외부에서 오프 시켜 모터의 회전을 중단시키는 방법이다.

상기와 같이, 드레인에 발생하는 피크전압 만을 이용하여 모스에프이티의 입력 전압을 오프 시키는 방식은 블로워 모터가 구속되지 않은 상태에서 모터 및 기타 자동차 특성 등에 의해 발생되는 노이즈에 의해 모스에프이티가 오프 될 수 있 어 모터의 정상적인 동작의 수행에서 심각한 문제를 발생 시 킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자동차 블로워 모터의 구속 시 발생되는 모터 파손 및 구동 모듈의 파손을 막고 모터를 원활히 구동시키며, 기존 구동회로들이 가지고 있던 한계점인 모터 구속에 대한 자율적 보호 기능을 가지면서 차량에서 발생되는 노이즈에 강건성을 지니는 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로를 제공하는데 있다.

또한, 구속 시 모터의 구속방지(Motor Stall Protection)기능을 효율적으로 제어하여 블로워 모터 구동 장치의 성능에 대한 신뢰성을 향상 시키고 안정성을 확보하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로는,

블로워모터, 모스에프이티, TVS다이오드, 구속방지회로로 구성되어, 상기 블로워모터의 일측에 상기 모스에프이티의 드레인단이 연결되고 상기 블로워모터와 상기 모스에프이티 사이에 상기 TVS다이오드의 캐소드단이 연결되고 상기 TVS다이오드의 애노드단과 상기 모스에프이티의 게이트단에 상기 구속방지회로가 연결되어, 상기 모스에프이티의 드레인에 발생하는 피크전압을 이용하여 블로워모터의 구속을 방지하는 기능을 갖는 자동차용 블로워모터 구동장치에 있어서,

상기 TVS 다이오드의 애노드단과 상기 구속방지회로에 연결되어, 상기 모스에프이의 오프시 상기 모스에프이티의 드레인단에 발생되는 피크전압을 감지하여, 상기 구속방지회로를 제어하는 구속방지스위치와 상기 구속방지스위치와 상기 모스에프이티의 게이트단자에 연결되어 상기 게이트 단자로 흐르는 전류를 감지하여 상기 블로워모터의 구속상태를 판단하고 상기 구속방지스위치를 온/오프시키는 구속전류감지부로 구성된다.

또한, 상기 구속방지스위치는 상기 TVS 다이오드의 애노드에 이미터단자가 연결되고 컬렉터단자가 상기 구속방지회로에 연결되어 상기 모스에프이티의 드레인단에 피크전압이 발생되면 상기 구속방지회로에 전류를 인가하는 기능을 수행하는 PNP형 트랜지스터와 상기 PNP형 트랜지스터의 베이스단에 일측이 연결되고 타측이 상기 구속전류감지부에 연결되어 임피던스 매칭을통한 전류제어를 수행하는 제1저항으로 구성된다.

또한, 상기 구속전류감지부는 일측이 구동장치컨트롤러에 연결되고 타측이 모스에프이티의 게이트단과 연결된 제2저항과, 상기 제2저항의 양단에 베이스 및 이미터단자가 각각 연결되고 컬렉터단자가 상기 구속방지스위치에 연결되어, 제2저항의 전류흐름을 감지하여 상기 구속방지스위치를 온/오프 시키는 기능을 수행하는 NPN형 트랜지스터와, 상기 제2저항의 양단에 일측과 타측이 각각 연결된 콘덴서로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 의한 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로 및 전체 구동장치의 제어블록도이다.

구동장치컨트롤러(400)에서 신호가 인가되면 모스에프이티(500)가 온되어 블로워모터(60)가 정상적으로 구동하게 된다. 정상동작중에는 모스에프이티(500)의 게이트단자의 저항이 거의 무한대가 되어 전류가 거의 흐르지 않게 된다. 정상 동작 중 구속상태가 되면 모스에프이티(500)의 내부 센서에서 구속 전류에 의해 모스에프이티(500)에서 발생되는 온도를 감지하고 감지된 온도가 정해진 값 보다 크게 되면, 모스에프이티(500)의 게이트단의 저항값이 약 수 백[Ω]으로 낮아져 구속전류감지부(200)에서 구속전류가 흘러 구속방지스위치(100)를 온 시키며, 구속으로 인해 모스에프이티(500)의 드레인에 피크전압이 인가되면 구속방지회로(300) 내부의 콘덴서(C2)에 전압이 충전되어 블로워모터를 일정시간 오프시키게 된다.

한편, 비구속상태에서 모스에프이티(500)의 드레인단에 서지가 발생하는 경우, 즉, 자동차 시스템으로부터의 노이즈에 의해 의한 피크전압이 발생하는 경우에는 모스에프이티(500)의 게이트단 저항값은 무한대를 유지하므로 구속전류감지부(200)에 전류가 통하지 않아 구속방지스위치(100)를 온 시킬 수 없어 피크 전압이 발생하더라도 블로워 모터는 정상 동작하게 된다.

또한, 구속 상태에서는 모스에프이티(500)의 내부 온도가 상승하여 내부적으로 주기적인 오프가 발생 할 때마다 모터 전류가 순간 차단되고 모스에프이티(500)의 게이트로 전류가 흘러들어감에 따라 구속전류감지부(200)가 온되며, 모터의 순간적 정지에 의해 발생된 모스에프이티(500)의 드레인에 피크전압이 발생하여 모스 에프이티(500)의 게이트 단의 전압을 일정기간 오프 시킨다. 이와 같은 방법은 순간적인 열적 노이즈에 의해 모스에프이티(500)가 내부적으로 오프되면 구속방지 스위치(100)가 온 되므로 노이즈에 대해 강건성을 지니기 위해 일정한 연속의 모스에프이티(500)의 오프 신호가 구속전류감지부(200)에 입력 되었을 때만 구속방지 스위치(100)가 온 되도록 하였다.

도3은 본 발명의 일실시예에 의한 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로 및 전체 구동장치의 상세 회로도이다.

도3의 굵은점선부분은 본 발명의 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로를 나타낸 것이다.

구속방지스위치(10)는 이미터단자가 TVS 다이오드(50)의 애노드단에 연결되고 컬렉터단자가 구속방지회로(30)에 연결되어 모스에프이티(40)의 드레인단에 피크전압이 발생하면 상기 구속방지회로(30)에 전압을 인가하는 기능을 수행하는 PNP형 트랜지스터(TR1)와 상기 PNP형 트랜지스터(TR1)의 베이스단에 일측이 연결되고 타측이 구속전류감지부(20)에 연결되어 임피던스 매칭을통한 전류제어를 수행하는 제1저항(R1)으로 구성된다.

또한, 구속전류감지부(20)는 일측이 구동장치컨트롤러에 연결되고 타측이 모스에프이티(40)의 게이트단과 연결된 제2저항(R2)과, 상기 제2저항(R2)의 양단에 베이스 및 이미터단자가 각각 연결되고 컬렉터단자가 상기 구속전류감지부(20)의 제1저항(R1)과 연결되어 제2저항(R2)의 전류흐름을 감지하여 상기 구속방지스위치(10)를 온/오프 시키는 기능을 수행하는 NPN형 트랜지스터(TR2)와, 상기 제2저항(R2)의 양단에 일측과 타측이 각각 연결되어 일정 횟수의 피크전압 발생을 감지하여 트랜지스터(TR2)의 온 여부를 판단하는 콘덴서(C1)로 구성된다.

블로워모터가 정상적으로 동작하다가 모스에프이티(40)에 내장된 히트싱크에 의하여 과열이 감지되면 구속방지(Stall Protection)상태가 되고 모스에프이티(40)의 게이트단 저항은 약 100Ω으로 낮아져서 모스에프이티(40)에 전류가 유입되며, 구속전류감지부(20)내의 제2저항(R2)의 양단에 약 0.7V이상의 전압이 걸리면 상기 NPN형 트랜지스터(TR2)가 온상태가 되어, 구속방지스위치(10) 내부의 PNP형 트랜지스터(TR1)를 온시키게 된다. 따라서, 모터의 구속에 의해 모스에프이티(40)의 드레인단에 서지전압이 걸리게 되면 구속방지회로(30)내부의 콘덴서(C1)에 전압이 상승하여 구속방지회로(30)내부의 저항들(R3, R4) 및 콘덴서(C3)의 결합에 의한 시정수만큼 일정시간동안 모스에프이티(40)를 오프시켜 블로워모터의 동작을 정지시킨다.

한편, 구속상태에서는 모스에프이티(40)의 게이트단 전압이 주기적으로 상승하기 때문에 모스에프이티(40) 소자의 오동작이나 불량에 의한 불규칙적인 전압상승과는 구별된다. 따라서, 구속전류감지부(20)내의 콘덴서(C1)의 용량을 적절하게 채용하여, 일정횟수 이상의 게이트전압 상승이 발생되면 구속상태로 간주하여 상기에서 상술한 구속방지(Stall Protection)상태의 동작이 진행되고 일정횟수 미만일 때에는 비구속상태로 간주하게 된다.

또한, 모터가 비구속시에도 시스템에 의한 소음이나 자동차의 진동등에 의해 모스에프이티의 드레인단자에 피크전압이 발생하는 경우, 모스에프이티(40)의 게이트저항은 지속적으로 무한대상태가 유지되므로 구속전류감지부(20)의 저항(R1)양단에는 전압이 걸리지 않으며 NPN형 트랜지스터(TR2)가 오프상태가 되고, 구속방지스위치(10) 내부의 PNP형 트랜지스터(TR1)역시 오프상태가 유지된다. 따라서, 구속상태가 아닌 경우에 단순한 서지(Surge) 즉, 피크전압이 발생하더라도 NPN형 트랜지스터(TR2)가 오프상태로 유지되므로 구속방지회로(30)로의 전류유입을 차단하게 되어 블로워모터(60)는 정상적으로 동작하게 된다.

상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 자동차용 블로워모터 구속방지 제어회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능함은 물론이다.

상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로에 의하면, 자동차 블로워 모터의 구속 시 발생되는 모터 파손 및 구동 모듈의 파손을 막고 모터를 원활히 구동시키며, 기존 구동회로들이 가지고 있던 한계점인 모터 구속에 대한 자율적 보호 기능을 가지면서 차량에서 발생되는 노이즈에 강건성을 지니는 장점이 있다.

또한, 모터 구속 시 모터의 구속방지(Motor Stall Protection)기능을 효율적으로 제어하여 블로워 모터 구동 장치의 성능에 대한 신뢰성을 향상 시키고 안정성을 확보하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 블로워모터, 모스에프이티, TVS다이오드, 구속방지회로로 구성되어, 상기 블로워모터의 일측에 상기 모스에프이티의 드레인단이 연결되고 상기 블로워모터와 상기 모스에프이티 사이에 상기 TVS다이오드의 캐소드단이 연결되고 상기 TVS다이오드의 애노드단과 상기 모스에프이티의 게이트단에 상기 구속방지회로가 연결되어, 상기 모스에프이티의 드레인에 발생하는 피크전압을 이용하여 블로워모터의 구속을 방지하는 기능을 갖는 자동차용 블로워모터 구동장치에 있어서,

   상기 TVS 다이오드(50)의 애노드단과 상기 구속방지회로(30)에 연결되어, 상기 모스에프이티(40)의 오프시 상기 모스에프이티(40)의 드레인단에 발생되는 피크전압을 감지하여, 상기 구속방지회로(30)를 제어하는 구속방지스위치(10)와;

   상기 구속방지스위치(10)와 상기 모스에프이티(40)의 게이트단자에 연결되어 상기 게이트 단자로 흐르는 전류를 감지하여 상기 블로워모터의 구속상태를 판단하고 상기 구속방지스위치(10)를 온/오프시키는 구속전류감지부(20);

   로 이루어져 블로워모터의 구속 시 모터 및 구동회로 자체를 보호하고, 노이즈에 대해 강건함을 갖는 것을 특징으로 하며 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 구속방지스위치(10)는 상기 TVS 다이오드(50)의 애노드에 이미터단자가 연결되고 컬렉터단자가 상기 구속방지회로(30)에 연결되어 상기 모스에프이티(40)의 드레인단에 피크전압이 발생되면 상기 구속방지회로(30)에 전류를 인가하는 기능을 수행하는 PNP형 트랜지스터(TR1)와 상기 PNP형 트랜지스터(TR1)의 베이스단에 일측이 연결되고 타측이 상기 구속전류감지부(20)에 연결되어 임피던스 매칭을통한 전류제어를 수행하는 제1저항(R1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 구속전류감지부(20)는 일측이 구동장치컨트롤러에 연결되고 타측이 모스에프이티(40)의 게이트단과 연결된 제2저항(R2)과, 상기 제2저항(R2)의 양단에 베이스 및 이미터단자가 각각 연결되고 컬렉터단자가 상기 구속방지스위치(10)에 연결되어, 제2저항(R2)의 전류흐름을 감지하여 상기 구속방지스위치(10)를 온/오프 시키는 기능을 수행하는 NPN형 트랜지스터(TR2)와 상기 제2저항(R2)의 양단에 일측과 타측이 각각 연결되어 상기 모스에프이티(40)의 게이트전압의 상승을 감지하는 콘덴서(C1)로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워 모터 구동 회로.

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