KR100636795B1 - 브러시리스 ｄｃ 모터의 역기전력 검출 장치 및 이를이용한 브러시리스 ｄｃ 모터의 구동 장치 - Google Patents

브러시리스 ｄｃ 모터의 역기전력 검출 장치 및 이를이용한 브러시리스 ｄｃ 모터의 구동 장치 Download PDF

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이주
안준선
임종빈
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 잡음에 의한 영향을 최소화하여 검출 결과에 대한 신뢰성은 향상되고 저렴한 비용으로 구현가능한 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치 및 이를 이용한 브러시리스 DC 모터 구동 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 전압신호의 레벨을 기준으로 역기전력 검출 여부를 판단하면서, 전압 레벨이 기준치 이상인 경우 흐르는 전류량을 검사함에 의하여 잡음을 구분하여, 보다 정확하고 신뢰성 있는 역기전력 검출 결과를 얻을 수 있으며, 이렇게 검출된 역기전력 검출신호에 근거하여 브러시리스 DC 모터의 회전자 위치를 파악하여 최적의 효율을 낼 수 있도록 모터의 상 전압 전류(commutation) 시점을 제어할 수 있는 것이다.
브러시리스 DC 모터, 역기전력, 회전자, 제너다이오드, 포토커플러

Description

브러시리스 ＤＣ 모터의 역기전력 검출 장치 및 이를 이용한 브러시리스 ＤＣ 모터의 구동 장치{Device for detecting counter electromotive force of BLDC motor and BLDC motor operating apparatus}
도 1은 브러시리스 DC 모터의 일반적인 구동 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 상기 브러시리스 DC 모터 구동 장치에 구비된 인버터의 상세회로도이다.
도 3은 상기 도 2에 나타낸 인버터의 동작 상태 및 브러시리스 DC 모터의 상 전압을 나타낸 파형 도이다.
도 4는 종래의 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 회로 구성을 나타낸 회로도이다.
도 5는 종래의 역기전력 검출 회로의 동작상태를 나타내는 파형 도이다.
도 6은 본 발명에 의한 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치의 바람직한 실시 예를 나타낸 회로도이다.
도 7은 본 발명에 의한 브러시리스 DC 모터의 구동 장치를 나타낸 블록 도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110: 브러시리스 DC 모터 140: 인버터 구동회로부
150: 인버터부 160: 제어부
180: 역기전력 검출부 181: 1차 검출부
182: 2차 검출부 R1, R2: 저항
VR1: 가변저항 ZD: 제너 다이오드
P/C: 포토커플러
본 발명은 브러시리스 DC 모터(BLDCM; Brushless DC motor)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잡음에 의한 영향을 최소화하여 신뢰성을 향상시키고 저렴한 비용으로 구현가능한 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치 및 이를 이용한 브러시리스 DC 모터 구동 장치에 관한 것이다.
브러시리스 DC 모터는 브러시, 정류자 등의 기계적인 접촉 부를 없애고, 그대신 전자적인 정류기구를 이용하여 구동하는 직류 모터로서, 영구자석으로 이루어진 로터(rotor)와, 3상 또는 4상 코일을 구비하여 각 코일의 상 전압에 따라서 회전하는 회전자로 이루어진다.
이러한 브러시리스 DC 모터가 효율적으로 구동하기 위해서는, 회전자의 각 상의 전류(commutation)가 적절한 시점에 이루어져야 하며, 적절한 전류를 위해서는 회전자의 위치를 인식할 수 있어야 한다. 회전자의 위치 검출은 홀 센서나 리졸버 등과 같은 소자를 이용하여 이루어질 수 있으나, 이 경우 구동회로가 복잡해지기 때문에, 센서 없이 브러시리스 DC 모터를 구동하기 위한 구동 장치가 개발되었다.
도 1은 센서 없이 브러시리스 DC 모터를 구동하는 모터 구동 장치의 기본적인 구성을 나타낸 것이다.
상기 도 1을 참조하면, 브러시리스 DC 모터 구동 장치는, 전원부(20)를 통해 상용전원의 교류전압을 직류전압으로 변환시키고, 상기 직류전압을 인버터(50)에서 3상(혹은 4상) 전압으로 변환하여 브러시리스 DC 모터(10)의 코일(도시생략)들에 각각 인가한다. 상기 3상 전압에 의해 각 상에 흐르는 전류는 모터(10)의 각 코일에 자기장을 발생시키고, 이 자기장에 의해 모터(10)에 구비된 회전자(도시생략)가 회전한다.
상기와 같이 모터(10)가 회전할 경우, 모터(10)의 회전자에 구비된 코일에 역기전력이 발생하는데, 상기 역기전력감지부(80)는 이와 같이 상기 브러시리스 DC 모터(10)의 각 코일에서 발생하는 역기전력을 검출하여 제어부(60)로 인가하며, 상기 제어부(60)는 상기 역기전력 검출신호를 분석하여 모터(10)가 최적으로 동작하도록 인버터 구동회로부(40)를 제어하고, 상기 인버터 구동회로부(40)는 인버터부(50)를 스위칭 구동시켜 모터(10)로 인가되는 상 전압을 조절한다.
또한, 상기 제어부(60)는 과전류감지부(70)로부터 모터(10)로 인가되는 전류 값을 인가받고, 전압검지부(30)로부터 전압검지값을 입력받아, 지나치게 높은 전압 혹은 전류가 모터(10)에 인가될 경우, 모터(10)로 인가되는 전원을 차단시켜 안정적인 동작이 이루어지도록 한다.
상기에서 인버터 부(50)는 도 2에 도시된 바와 같이, +전원단에 연결되는 복수의 상위 스위치소자(SW1~SW3)와, 상기 상위 스위치소자(SW1~SW3) 각각과 -전원단사이에 구비되는 복수의 하위 스위치 소자(SW4~SW6)로 이루어지며, 상기 각 상위 스위치소자(SW1~SW3)와 하위 스위치 소자(SW4~SW6)의 접점은 상기 브러시리스DC 모터(10)의 각 코일(U,V,W)에 연결된다.
상기 인버터부(50)의 스위칭 동작과 그에 따른 브러시리스 DC 모터(10)의 동작은 도 3의 파형도와 같이 나타난다.
상기 인버터부(50)의 상위 스위치 소자(SW1~SW3)는 차례로 턴 온되고, 하위 스위치 소자(SW4~SW6)는 연결된 상위 스위치 소자(SW4~SW6)와 반대의 상태로 온/오프 동작하는데, 이때, 스위치 소자(SW1)가 턴온되면, 브러시리스 DC 모터(10)의 U 코일에 +전압이 인가되고, 상기 동작중, 스위치 소자(SW6)가 턴온되면서 W 코일에는 -전압이 인가된다. 이에, U코일과 W 코일 간에 반대 극성의 자기력이 발생하고, 상기 자기력의 상호 작용에 의하여 모터(10)가 60도 회전한다. 이어서, 상기 스위치 소자(SW1)는 오프되고, 스위치 소자(SW2)가 온되면서, W 코일에 발생한 자기력과 반대 극성의 자기력이 V 코일에 발생하고, 이 자기력에 의하여 모터(10)가 60도 더 회전한다. 마찬가지로, 스위치소자(SW2)가 온상태인 동안, 스위치 소자(SW6)가 오프되고, 스위치 소자(SW4)가 온되면서, U코일에 V 코일의 자기력과 반대 극성의 자기력이 발생하여, 모터(10)가 60도 더 회전한다. 다음으로, 상기 스위치소자(SW2)가 오프되면서, 스위치소자(SW3)가 온되어, U 코일과 W 코일에 반대 극성의 자기력이 발생하고, 이에 모터(10)가 60도 더 회전하고, 이어 상기 스위치 소자(SW4)가 오프되고 스위치 소자(SW5)가 온되어, U코일과 V 코일의 자기력에 의해 모터가 다시 60도 회전한다.
상술한 과정이 반복되어 이루어지면서, 회전자가 계속 회전하여 브러시리스모터(10)가 동작한다.
상기와 같이 모터(10)가 회전동작하는 경우, 상기 각 코일(U,V,W) 중에서 상전압이 인가되지 않은 코일에 역기전력이 발생하며, 제어부(60)는 상기 역기전력 검출부(80)를 통해 역기전력을 검출하여, 모터(10)의 복수 코일의 공통점의 제로 위상과 상기 역기전력이 교차할 때마다 나타나는 역기전력의 제로 교차점(zerocroopoint-EMF)을 인식하고, 상기 교차점을 기준으로 하여 모터(10)에 전류가 나타나도록 인버터부(50)를 구동시킨다.
더 구체적으로, 브러시리스 DC모터(10)는 역기전력이 클 때 모터의 토크가 가장 크게 된다. 따라서, 역기전력이 가장 큰 상의 코일에 전류를 흘러주어야 가장 효율적으로 모터를 구동할 수 있다. 이에 제어부(60)는 각 코일에서 검출된 역기전력 분포곡선의 제로 교차점(Zero Cross Point)에서 약 30°정도 위상이 뒤진 지점에서 전류(commutation)가 이루어지도록 인버터 구동회로부(60)를 제어한다.
결과적으로, 브러시리스 DC 모터(10)의 구동에 있어서 역기전력 검출은 중요한 요소 중 하나임을 알 수 있다.
도 4는 이러한 역기전력을 검출하는 종래의 구성을 나타낸 것으로서, 종래의 역기전력 검출장치는, 복수 비교기(81)의 비반전입력단을 저항(R1,R2)를 통해 각 코일의 전원단에 연결하고, 상기 비교기(81)의 반전입력단으로는 기준전압을 인가되도록 구성되었다. 즉, 종래의 역기전력 검출방식은 단순히 전압의 크기를 비교함으로써, 기준치 이상의 전압이 발생될 경우, 역기전력이 검출된 것으로 판단하였다.
그런데 상기 도 1과 같이 구성된 브러시리스 모터 구동 장치의 경우, 인버터부(50)의 스위칭 천이에 의하여 고주파 잡음이 발생하는데, 이렇게 발생한 잡음은 상기 역기전력 검출장치로 유입될 수 있으며, 이 경우, 종래의 역기전력 검출 장치는 단순히 전압 비교에 의해서 역기전력을 판단하기 때문에, 유입된 잡음을 역기전력으로 판단하여 역기전력 검출신호를 발생시킬 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 기준전압이상의 고주파 잡음이 발생할 경우, 종래의 역기전력 검출회로는 이를 구분하지 못하고, 역기전력 감지신호를 발생시키게 되며, 제어부(60)는 잘못된 역기전력 감지신호에 의해 3상 전압을 변화시키게 되어 모터 구동이 불안정해진다.
이를 해결하기 위하여, 스위칭 천이시 발생하는 고주파 잡음을 제거하는 잡음 제거 회로를 더 구비할 수 있으나, 이 경우, 잡음과 함께 정상적인 역기전력 신호까지 제거될 수 있으며, 이렇게 정상적인 역기전력 신호가 제거되는 경우, 브러시리스 DC 모터가 탈조되는 문제가 발생한다.
다른 방법으로, 상기 인버터부(50)를 구동시키는 PWM 신호를 지연시키고, 상 기 지연된 PWM 신호와 모터의 역기전력 검출신호를 논리 연산하여, 보정된 위치 검출 신호를 생성토록 하는 방법이 제안되었으나, 이는 PWM 지연부, 논리연산부가 더 구비되어야 하며, 이렇게 보정된 검출 신호를 기반으로 모터 전압을 제어하는 경우, 3상 전압의 변환시점이나 인가 시점이 조정되어야 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 잡음에 의한 영향을 최소화하여 신뢰성을 향상시키고 저렴한 비용으로 구현가능한 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치 및 이를 이용한 브러시리스 모터 구동 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 복수의 코일이 구비된 회전자와, 영구자석으로 이루어진 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치에 있어서, 상기 브러시리스 DC 모터의 코일의 전원인가 단에 연결되어, 입력 전압이 기준레벨 이상인지를 확인하는 1차 검출부; 및 상기 1차 검출부를 통해 브러시리스 DC 모터의 코일에 연결되어, 상기 1차 검출부에서 코일에 걸린 전압이 기준 레벨 이상으로 확인된 경우, 입력된 전류의 레벨을 확인하여, 기준 레벨 이상인 경우 역기전력 검출 신호를 출력하는 2차 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 코일이 구비된 회전자와, 영구자석으로 이루어진 브러시리스 DC 모터의 구동 장치에 있어서, 직류전압을 스위칭하여 상기 브러시리스모터의 각 코일에 교대로 전원 전류를 인가하는 인버터부; 상기 브러시리스 DC 모터의 코일의 전원인가 단에 연결되어, 입력 전압이 기준레벨 이상인지를 확인하는 1차 검출부와, 상기 1차 검출부를 통해 브러시리스 DC 모터의 코일에 연결되어, 상기 1차 검출부에서 코일에 걸린 전압이 기준 레벨 이상으로 확인된 경우, 입력된 전류의 레벨을 확인하여, 기준 레벨 이상인 경우 역기전력 검출 신호를 출력하는 2차 검출부로 이루어져, 상기 복수 코일 각각에서 역기전력의 발생을 검출하는 복수의 역기전력 검출부; 상기 복수의 역기전력 검출신호로부터 상기 브러시리스 DC 모터의 회전자 위치를 판단하고, 상기 회전자 위치에 동기하여 모터 구동 전원을 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 따라서 상기 인버터부를 스위칭 구동시키는 인버터 구동회로부를 포함함을 특징으로 하는 브러시리스 모터의 구동 장치를 제공한다.
상기 본 발명에 있어서, 역기전력 검출부의 1차 검출부는, 상기 코일의 전원라인에 역방향으로 연결되어, 역방향 인가전압이 기준레벨이 이상인 경우 도통 되어 전류를 2차 검출부로 인가하는 제너다이오드를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 검출부는 상기 코일에서 유입된 전압을 분압하여 상기 제너다이오드로 제공하는 분압회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차검출부는, 상기 1차 검출부의 제너다이오드의 애노드에 연결 되는 발광소자와, 상기 발광소자에서 발생한 빛에 의해 동작하여 소정의 전기신호를 출력하는 수광소자로 이루어지는 포토커플러를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 역기전력 검출 장치 및 브러시리스 DC 모터 구동 장치의 구성 및 작용에 대해서 설명한다.
도 6은 본 발명에 의한 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치의 바람직한 실시 예를 보인 회로도이다.
상기 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치는 크게, 상기 브러시리스 DC 모터(110)의 코일에 걸리는 전압의 레벨이 기준 값 이상인지를 확인하는 1차 검출부(181)와, 상기 1차 검출부(181)의 확인 결과 기준 전압 이상이 발생한 경우, 이로 인해 발생한 전류량을 검사하여, 기준 레벨 이상인 경우 역기전력 검출 신호를 출력하는 2차 검출부(182)를 포함한다.
즉, 본 발명에 의한 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치는, 전압을 기준으로 역기전력 발생을 판단하면서, 잡음신호의 에너지가 작은 점을 이용하여, 잡음을 걸러낸다. 따라서, 본 발명의 역기전력 검출 장치는 별도의 잡음 제거장치나 PWM 지연회로, 논리회로 등을 구비하지 않고도, 잡음을 강한 특성을 나타내며, 역기전력 검출 결과에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 1차검출부(181)는 인버터부(150)에서 브러시리스 DC 모터(110)의 코일로 전원 전류를 인가하는 전원 라인에 연결되는 제1저항(R1)과, 상기 제1저항(R1) 과 인버터부(150)의 DC Link(-) 사이에 연결되는 가변저항(VR1)과, 상기 제1저항(R1)과 가변저항(VR1)의 접점과 인버터부(150)의 DC Link(-)에 연결되는 캐패시터(C)와, 상기 제1저항(R1)과 가변저항(VR1)의 접점에 캐소드단이 연결되는 제너다이오드(ZD)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 2차 검출부(182)는 상기 제너다이오드(ZD)의 애노드단에 연결되는 제2저항(R2)과, 상기 제2저항(R2)과 인버터부(150)의 DC link(-) 사이에 발광소자(PD)가 연결되고, 수광소자(PT)의 양단으로 역기전력 검출신호를 출력하는 포토커플러(P/C)로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 1,2차 검출부(181,182)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 1차 검출부(181)는 기준 레벨 이상의 역방향 전압이 인가되는 경우 도통 되는 제너다이오드(ZD)를 이용한다. 즉, 상기 제너다이오드(ZD)는 항복전압 이하의 역방향 전압이 인가되는 동안은 오프상태로 되어 거의 전류가 흐르지 않다가, 항복전압 이상의 역방향 전압이 인가되면, 도통 되어 전류가 흐르는 특성이 있는 소자이다. 본 발명은 이러한 제너다이오드(ZD)의 특성을 이용하여, 1차 검출부(181)를 구현함으로써, 브러시리스 DC 모터(110)의 코일에서 발생하는 역기전력이 소정 레벨이상인 경우 도통 되어 2차 검출부(182)로 전류를 인가한다.
이때, 상기 1차 검출부(181)는 제너다이오드(ZD)에 적절 수준의 전압을 인가하기 위하여, 상기 코일에 걸린 전압을 분압하여 제너다이오드(ZD)로 제공하는 분 압회로를 더 포함할 수 있으며, 도 6에서, 분압회로는 상기 코일의 신호선에 연결되는 제1저항(R1)과, 상기 제1저항(R1)에 연결된 가변저항(VR1)이 해당된다.
상기 제1저항(R1)과 가변저항(VR1)은 브러시리스 모터(110)의 코일에 걸린 전압을 분압하고, 이중 상기 가변저항(VR1)에 걸린 전압이 제너다이오드(ZD)에 역방향으로 걸리게 된다. 상기 가변저항(VR1)의 전압은 상기 코일(110)에 걸리는 역기전력에 비례하여 증가하므로, 상기 제1저항(R1)과 가변저항(VR1)의 저항비를 조정함에 의해서 역기전력발생시 제너다이오드(ZD)가 도통 되도록 할 수 있다.
이어서, 상기 2차검출부(182)는 상기 제너다이오드(ZD)를 통해 전달된 전류에 의해 동작하는 발광소자(PD)와, 상기 발광소자(PD)에서 발생한 빛에 의해 동작하여 소정의 전기신호를 출력하는 수광소자(PT)로 이루어지는 포토커플러(P/C)로 구현된다.
상기 포토커플러(P/C)는 발광소자(PD)에 걸리는 전압이 일정 기준치 이상이 되고, 상기 발광소자(PD)로 흐르는 전류(IF)가 기준치 이상이 될 때 동작하여, 수광소자(PT)로부터 소정의 전기신호를 출력한다.
즉, 상기 포토커플러(P/C)에 의해서 제너다이오드(ZD)가 도통 된 후라도, 전류(IF)가 소정치 이상 될 때에만 역기전력 검출을 나타내는 전기신호가 발생한다. 따라서, 상기 모터(110)가 동작하여 일정 수준 이상의 역기전력이 발생한 경우, 제너다이오드(ZD)가 도통 되고, 이어 상기 역기전력에 의하여 포토커플러(P/C)의 발광소자(PD)에 소정 레벨이상의 전류 IF가 흐르게 되면, 역기전력 검출신호가 출력된 다. 반대로, 인버터부(150)의 스위칭 천이에 의해 발생한 잡음이 본 발명의 역기전력 검출 장치로 유입되는 경우, 일정 레벨 이하의 전압을 갖는 잡음은 1차 검출부(181)에서 차단되고, 기준 레벨 이상의 크기를 갖는 잡음이 유입되어 제너다이오드(ZD)가 도통 되더라도, 상기 발광소자(PD)에 흐르는 전류 IF가 기준 레벨 이상이 되지 않으며, 역기전력 검출신호가 출력되지 않는다. 앞서 설명한 바와 같이, 스위칭 천이에 의한 고주파 잡음의 경우, 에너지를 갖지 못하기 때문에 포토커플러(P/C)가 동작할 정도의 충분한 전류가 흐르지 못한다.
상술한 본 발명의 역기전력 검출 장치를 이용할 경우, 브러시리스 DC 모터(110)의 역기전력 발생 시점을 정확하게 검출할 수 있으며, 그 결과 최대의 토크를 발생시킬 수 있는 전류 시점을 정확히 판단할 수 있다. 그리고 이를 근거로 브러시리스 DC 모터(110)의 상 전압을 제어함으로써, 브러시리스 DC 모터(110)를 안정적으로 구동시키면서, 모터의 탈조를 방지할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 의한 역기전력 검출 장치를 이용하여 구현된 브러시리스 모터 구동 장치를 나타낸 블럭도이다. 상기 도 7은 브러시리스 DC 모터의 일부 구성만을 나타낸 것으로서, 상기 도시된 것 외에, 도 1에서 설명한 전원부, 과전류검지부, 전압검지부를 더 포함할 수 있는 것은 당연하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 브러시리스 DC 모터 구동 장치는, 직류전압을 스위칭하여 브러시리스 모터(110)의 각 코일에 교대로 전원 전류를 인가하는 인버터부(150)와, 상기 브러시리스 DC 모터(110)에 구비된 복수의 코일에 연결된 신호선에 각각 연결되어, 해당 코일에 발생한 전압이 기준레벨 이상인지를 비교하고, 각 코일에 걸린 전압이 기준 레벨 이상인 경우, 해당 코일에 인가된 전류의 레벨을 검사하여, 기준 레벨 이상인 경우 역기전력 검출 신호를 출력하는 복수의 역기전력 검출부(180)와, 상기 복수의 역기전력 검출부(180)의 출력 신호로부터 브러시리스 DC 모터(110)의 회전자 위치를 예측하여, 최적 효율로 구동하도록 상 전압의 전류 시점을 제어하는 제어부(160)와, 상기 제어부(160)의 제어신호에 따라서 지시된 시점에 전류가 이루어지도록 상기 인버터부(150)를 스위칭 구동시키는 인버터 구동회로부(140)를 포함한다.
상기 복수의 역기전력 검출부(180)는 연결된 코일만 서로 다를 뿐이며, 도 6에 도시된 바와 같이 각각 구성된다.
상기 브러시리스 DC 모터 구동 장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
상기 제어부(160)에서 동작 신호를 모터 구동회로부(140)로 인가하면, 이 신호에 의해 구동회로부(140)가 인버터부(150)의 스위칭 소자들을 각각 온/오프 스위칭 시키면, 브러시리스 DC 모터(110)의 각 코일에 도 3에 도시된 바와 같은 상 전압이 발생하고, 이에 모터(110)가 회전동작한다.
이와 같이 브러시리스 DC 모터(110)의 회전이 이루어지면, 상기 회전속도에 의하여 상 전압이 인가되지 않은 코일에 역기전력이 발생한다.
상기와 같이 역기전력이 발생하면, 해당 코일에 연결된 역기전력 검출부 (180)는 역기전력 검출신호를 제어부(160)로 인가하며, 상기 제어부(160)는 각 코일별 역기전력 검출신호에 근거하여, 회전자의 위치를 인식하고, 회전자의 위치에 동기하여 스위칭 제어신호를 출력한다. 상기 제어부(160)의 스위칭 제어신호는 구동회로부(140)로 인가되어 인버터부(150)의 스위칭 구동에 이용된다.
이때, 상기 인버터부(150)의 스위칭 동작에 의해 발생한 잡음이 상기 복수의 역기전력 검출부(180)로 유입될 수 있는데, 이러한 잡음이 유입되더라도 상기 역기전력 검출부(180)의 포토커플러(P/C)에 충분한 전류가 흐르지 않는 한, 상기 역기전력 검출부(180)는 역기전력 검출신호를 발생시키지 않는다. 따라서, 제어부(160)는 항상 정확한 역기전력 검출신호를 입력받아, 회전자 위치에 정확하게 동기하여 상 전압을 제어할 수 있게 된다.
상기 제어부(160)의 제어에 의한 인버터부(150)의 스위칭 동작 및 브러시리스 모터(160)의 상 전압 변화는 도 3에 도시된 파형 도와 동일하게 이루어지는 것으로, 상기 인버터부(150) 및 브러시리스 DC 모터(160)의 회전동작에 대한 중복 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치는 1차로 전압을 기준으로 하여 역기전력을 판별하고, 2차로 전류량을 판별하여 잡음 여부를 구분하여 역기전력 검출 신호를 출력함으로써, 잡음에 영향을 받지 않고 정확한 검출 결과를 얻을 수 있으며, 제너다이오드와 포토커플러등과 같은 저렴 한 소자로 구현가능한 것으로서, 단가를 절감시키는 효과가 있으며, 더하여, 이러한 역기전력 검출 장치를 이용하여 구현된 본 발명의 브러시리스 DC 모터 구동 장치는, 정확한 역기전력 검출 결과에 근거하여 브러시리스 DC 모터의 회전자 위치를 판단함으로서, 회전자 위치를 정확히 판단할 수 있으며, 제어 방법의 개선이나 변경 없이 브러시리스 DC 모터를 안정적으로 구동시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 복수의 코일이 구비된 회전자와, 영구자석으로 이루어진 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치에 있어서,
    상기 브러시리스 DC 모터에 구비된 각 상 코일의 전압이 기준레벨 이상인지를 확인하는 1차 검출부; 및
    상기 1차 검출부를 통해 브러시리스 DC 모터의 코일에 연결되어, 상기 1차 검출부에서 코일에 걸린 전압이 기준 레벨 이상으로 확인된 경우, 입력된 전류의 레벨을 확인하여, 기준 레벨 이상인 경우 역기전력 검출 신호를 출력하는 2차 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 검출부는 상기 코일의 전원라인에 역방향으로 연결되어, 역방향 인가전압이 기준레벨이 이상인 경우 도통 되어 전류를 2차 검출부로 인가하는 제너다이오드를 포함함을 특징으로 하는 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 1차 검출부는 상기 코일에서 유입된 전압을 분압하여 상기 제너다이오 드로 제공하는 분압회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 2차검출부는
    상기 제너다이오드의 애노드에 연결되는 발광소자와, 상기 발광소자에서 발생한 빛에 의해 동작하여 소정의 전기신호를 출력하는 수광소자로 이루어지는 포토커플러를 포함함을 특징으로 하는 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차검출부는 인버터부에서 브러시리스 DC 모터의 코일로 전원전류를 인가하는 전원라인에 연결되는 제1저항(R1)과, 상기 제1저항(R1)과 인버터부(150)의 DC Link(-)에 연결되는 가변저항(VR1)과, 상기 제1저항(R1)과 가변저항(VR1)의 접점과 인버터부(150)의 DC Link(-)에 연결되는 캐패시터(C)와, 상기 제1저항(R1)과 가변저항(VR1)의 접점에 캐소드단이 연결되는 제너다이오드(ZD)를 포함하고,
    상기 2차 검출부는 상기 제너다이오드(ZD)의 애노드단에 연결되는 제2저항(R2)과, 상기 제2저항(R2)과 인버터부의 DC link(-) 사이에 발광소자(PD)가 연결되고, 수광소자(PT)의 양단으로 역기전력 검출신호를 출력하는 포토커플러(P/C)를 포함함을 특징으로 하는 브러시리스 DC 모터의 역기전력 검출 장치.
  6. 복수의 코일이 구비된 회전자와, 영구자석으로 이루어진 브러시리스 DC 모터의 구동 장치에 있어서,
    직류전압을 스위칭하여 상기 브러시리스DC 모터의 각 코일에 교대로 전원 전류를 인가하는 인버터부;
    상기 브러시리스 DC 모터의 코일의 전원인가 단에 연결되어, 입력 전압이 기준레벨 이상인지를 확인하는 1차 검출부와, 상기 1차 검출부를 통해 브러시리스 DC 모터의 코일에 연결되어, 상기 1차 검출부에서 코일에 걸린 전압이 기준 레벨 이상으로 확인된 경우, 입력된 전류의 레벨을 확인하여, 기준 레벨 이상인 경우 역기전력 검출 신호를 출력하는 2차 검출부로 이루어져, 상기 복수 코일 각각에서 역기전력의 발생을 검출하는 복수의 역기전력 검출부;
    상기 복수의 역기전력 검출신호로부터 상기 브러시리스 DC 모터의 회전자 위치를 판단하고, 상기 회전자 위치에 동기하여 DC 모터 구동 전원을 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라서 상기 인버터부를 스위칭 구동시키는 인버터 구동회로부를 포함함을 특징으로 하는 브러시리스 모터의 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 역기전력 검출부의 1차 검출부는 상기 코일에 걸리는 전압이 기준레벨 이상인 경우 도통 되어 해당 코일에 인가된 전원 전류를 2차 검출부로 전달하는 제너다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 DC 모터의 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 역기전력 검출부의 1차 검출부는 상기 코일에 걸린 전압을 분압하여 제너다이오드로 제공하는 분압회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 DC 모터의 구동 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 역기전력 검출부의 2차검출부는, 상기 1차 검출부의 제너다이오드를 통해 전달된 전류에 의해 동작하는 발광소자와, 상기 발광소자에서 발생한 빛에 의해 동작하여 소정의 전기신호를 출력하는 수광소자로 이루어지는 포토커플러를 포함함을 특징으로 하는 브러시리스 DC 모터의 구동 장치.
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