KR100685346B1

KR100685346B1 - motor control apparatus

Info

Publication number: KR100685346B1
Application number: KR1020040062255A
Authority: KR
Inventors: 유기성; 김진원; 박경철; 백용기
Original assignee: 주식회사 제철에프에이; 백용기
Priority date: 2004-08-07
Filing date: 2004-08-07
Publication date: 2007-02-22
Also published as: KR20060013609A

Abstract

본 발명에 따른 모터 드라이버는 PWM신호를 유입하여 드라이브하며, 2개의 NMOS 트랜지스터가 각각 캐스캐이드되어 구성된 2개의 출력단이 H-브릿지 드라이버의 하이사이드를 구성하는 제1, 제2NMOS 트랜지스터 게이트에 각각 접속된 제1, 제2드라이버와, DIRECTION 신호를 유입하여 드라이브하며 2개의 NMOS 트랜지스터로 각각 캐스캐이드되어 구성된 2개의 출력단이 상기 H-브릿지 드라이버의 로우사이드를 구성하는 제3, 제4NMOS 트랜지스터와 각각 접속된 제3, 제4드라이버와, 상기 H-브릿지 드라이버 하이사이드의 NMOS 트랜지스터 소스와 제1, 제2드라이버의 전원간에 각각 캐패시터가 접속되고, 제3, 제4드라이버의 전원에서 제1, 제2드라이버 전원측으로 다이오드가 각각 순방향으로 접속됨을 특징으로 한다. The motor driver according to the present invention induces and drives a PWM signal, and two output terminals each having two NMOS transistors cascaded are connected to the first and second NMOS transistor gates forming the high side of the H-bridge driver, respectively. The third and fourth NMOS transistors, each of which includes a first and a second driver and a DIRECTION signal and drives two output terminals formed by being cascaded by two NMOS transistors to form a low side of the H-bridge driver. A capacitor is connected between the connected third and fourth drivers, the NMOS transistor source of the H-bridge driver high side, and the power supplies of the first and second drivers, respectively, and the first and second power supplies of the third and fourth drivers. 2) The diodes are connected to the driver power supply in the forward direction, respectively.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 모터 구동시 역기전력이 발생하는 경우역기전력에 의해 상승된 전압을 캐패시터에 충전하여 제1드라이버의 전원전압을 상승시킴으로써 모터에 구동전압과 전류를 안정되게 공급하고 역기전력에 의한 드라이버의 손상이나 모터 회전의 정지나 속도의 변동을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, when the counter electromotive force is generated when the motor is driven, the capacitor is charged with the voltage raised by the counter electromotive force to increase the power supply voltage of the first driver, thereby stably supplying the driving voltage and the current to the motor and It is possible to prevent the driver from being damaged, stop the motor from rotating, or change the speed.

Description

Motor control apparatus

도 1은 종래의 모터 드라이버의 일예를 설명하기 위한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating an example of a conventional motor driver.

도 2는 종래의 모터 드라이버의 다른 예를 설명하기 위한 블록도이다. 2 is a block diagram for explaining another example of a conventional motor driver.

도 3은 본 발명에 따른 모터 드라이버를 설명하기 위한 대략적인 회로도이다. 3 is a schematic circuit diagram illustrating a motor driver according to the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 제1하이/로우 게이트 드라이버와 H-브릿지회로의 동작을 설명하기 위한 회로도이다. FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an operation of a first high / low gate driver and an H-bridge circuit shown in FIG. 3.

도 5는 도 3의 모터 드라이버를 적용한 모터 제어장치를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a motor control apparatus to which the motor driver of FIG. 3 is applied.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

600 ... 엔코더, 602 ... 카운터600 ... encoder, 602 ... counter

604 ... 롬, 606 ... 램604 ... Rome, 606 ... Ram

608 ... 선형 포텐시오미터, 610 ... 가감속구간 설정부608 ... linear potentiometer, 610 ... acceleration / deceleration section setting section

612 ... A/D변환부, 614 ... 마이컴 제어부612 ... A / D converter, 614 ... microcomputer control

616 ... PWM신호생성부, 618 ... DIRECTION신호생성부616 ... PWM signal generator, 618 ... DIRECTION signal generator

620 ... 하이/로우사이드 게이트 드라이버 620 ... high / lowside gate drivers

622 ... 모터 드라이버, 630 ... H-브릿지 드라이버, 622 ... motor driver, 630 ... H-bridge driver,

본 발명은 모터 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반적인 H-브릿지(Half-bridge) 모터 드라이버에서의 과부하시 발생하는 역기전력에 의한 드라이버 소자의 손상 방지와 안정된 모터속도를 유지하는 모터 제어장치에 관한 것이다. The present invention relates to a motor control device, and more particularly, to a motor control device that prevents damage to a driver element due to back electromotive force generated during overload in a general H-bridge motor driver and maintains a stable motor speed. It is about.

도 1의 통상의 H-브릿지 드라이버에 모터(114)의 구동신호를 단순히 인가하게 되면 회전 방향에 따라 모터에 하이 사이드의 NMOS 트랜지스터(100)및 로우 사이드의 NMOS 트랜지스터(118) 또는 NMOS 트랜지스터(112) 및 로우 사이드의 NMOS 트랜지스터(116)가 동시에 스위칭되어 통전된다. 따라서, 모터를 사이에 두고 트랜지스터간에 순간적으로 전기적 쇼트 상태가 발생되어 PWM 주파수를 수십 KHz로 높게 유지할 수 없었다. 또한, 모터(114)에 과부하가 걸려 발생되는 역기전력에 의해 하이 사이드의 MOS 트랜지스터가 열에 의한 파손되는 문제점이 있었다. When the driving signal of the motor 114 is simply applied to the conventional H-bridge driver of FIG. 1, the high-side NMOS transistor 100 and the low-side NMOS transistor 118 or the NMOS transistor 112 are applied to the motor according to the rotation direction. ) And the low side NMOS transistor 116 are simultaneously switched and energized. As a result, an electrical short condition occurred momentarily between the transistors across the motor, so that the PWM frequency could not be kept high at several tens of KHz. In addition, there is a problem that the high-side MOS transistor is damaged by heat due to the counter electromotive force generated by overloading the motor 114.

또한, 도 2는 종래의 H-브릿지 드라이버의 다른 예를 설명하기 위한 블록도로서, NMOS 트랜지스터(120, 122)로 이루어진 하이사이드의 게이트 제어신호(PWM0, PWM1)와 NMOS 트랜지스터(126, 128)로 이루어진 로우 사이드의 게이트 제어신호(EN0,EN1)를 미도시된 마이크로프로세서 등을 이용하여 서로 분리 제어하여 코어리 스 모터(124)를 구동하게 된다. 이러한 구동회로는 PWM 주파수를 수백 KHz까지 높일 수 있으나 게이팅 시점을 제어하기 위하여 부가적인 센서 예컨대, 홀센서 등을 부착하여 신호의 흐름을 제어해야 하기 때문에 회로가 복잡해지고, 모터에 따라서 다양한 실험을 통해 신호의 타이밍을 생성하여야 하는 문제점이 있다. 또한 하이 사이드의 NMOS 트랜지스터(120, 122)는 과부하에 의한 역기전력 발생시 과열에 의한 열화의 문제점이 있었다. FIG. 2 is a block diagram illustrating another example of a conventional H-bridge driver. The high-side gate control signals PWM0 and PWM1 of the NMOS transistors 120 and 122 and the NMOS transistors 126 and 128 are illustrated. The low-side gate control signals EN0 and EN1 are separated from each other by using a microprocessor or the like to drive the coreless motor 124. These driving circuits can increase the PWM frequency up to several hundred KHz, but the circuit becomes complicated because additional sensors such as Hall sensors must be attached to control the gating point, and the circuit becomes complicated. There is a problem in that the timing of the signal must be generated. In addition, the high-side NMOS transistors 120 and 122 have a problem of deterioration due to overheating when back EMF is generated due to overload.

본 발명의 기술적 과제는 모터에 순간적으로 과부하가 걸리는 경우 역기전력에 의해 모터에 실질적으로 인가되는 구동전압이 저하되어 드라이버 소자의 파손이나 모터 속도가 변동되는 것을 방지하는 모터 드라이버를 구비한 모터 제어장치를 제공하는 데 있다.The technical problem of the present invention is to provide a motor control apparatus having a motor driver that prevents damage to the driver element or fluctuations in the motor speed due to a decrease in the driving voltage applied to the motor by the counter electromotive force when the motor is momentarily overloaded. To provide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 드라이버는, Motor driver according to the present invention for achieving the above object,

PWM신호를 유입하여 드라이브하며, 2개의 NMOS 트랜지스터가 각각 캐스캐이드된 제1, 제2 드라이버와, DIRECTION 신호를 유입하여 드라이브하며, 2개의 NMOS 트랜지스터가 각각 캐스캐이드된 제3, 제4 드라이버를 구비하고, 상기 제1, 제2 드라이버의 출력단이 소스가 모터의 일단과 타단에 각각 접속된 H-브릿지 하이사이드의 제1, 제2NMOS 트랜지스터의 게이트에 각각 접속되며,, 상기 제3, 제4 드라이버의 출력신호를 게이트로 각각 유입하고, 상기 모터의 타단과 일단에 드레인이 각각 접속된 제3, 제4NMOS 트랜지스터를 구비하며, 제3, 제4NMOS 트랜지스터의 소스는 접지되고, 제3, 제4 드라이버의 드레인 전원측에서 각각 순방향으로 접속된 제1, 제2다이오드를 통하여 제2, 제1 드라이버의 드레인 전원에 접속되며, 제1, 제2드라이버의 드레인 전원과 소스는 각각 제1, 제2캐패시터로 접속되며, 제1, 제2드라이버의 소스는 각각 제1, 제2NMOS 트랜지스터의 소스와 접속됨을 특징으로 한다. ?Incoming and driving PWM signals, two NMOS transistors cascaded first and second drivers, and a DIRECTION signal inflow and driving, two NMOS transistors cascaded third and fourth drivers, respectively And the output terminals of the first and second drivers are respectively connected to gates of the first and second NMOS transistors of the H-bridge high side, the source of which is connected to one end and the other end of the motor, respectively. A third and fourth NMOS transistors each having an output signal of a fourth driver flowing into the gate and having drains connected to the other end and one end of the motor, respectively, the source of the third and fourth NMOS transistors being grounded; 4 are connected to the drain power of the second and first drivers through first and second diodes connected in the forward direction on the drain power supply side of the driver, respectively, and the drain power and the source of the first and second drivers are respectively Is connected to the second capacitor, first, the source of the second driver to each of the first, characterized in that the connection and the source of the transistor 2NMOS. ?

또한, 상기 DIRECTION신호를 소정시간 지연하는 지연부를 더 구비함을 특징으로 한다. The apparatus may further include a delay unit configured to delay the DIRECTION signal by a predetermined time.

또한, 본원 발명의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 상기 모터 드라이버를 적용한 제어장치는, In addition, the control device to which the motor driver for achieving the other technical problem of the present invention,

모터의 회전속도에 따라 생성된 펄스신호를 카운트하여 출력하는 엔코딩카운트부; 모터의 회전속도 및 위치서보 제어를 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리; 모터를 원하는 회전속도를 구동시키기 위한 PWM신호를 생성하는 PWM신호 생성부; 모터의 회전 방향을 제어하기 위한 DIRECTION신호 생성부; 상기 엔코딩카운트부의 출력신호에 따라 모터의 회전속도 및 방향을 제어하기 위한 상기 각 생성부를 제어하는 마이컴제어부; 상기 PWM신호 및 DIRECTION신호에 따라 모터를 구동하는 상기 모터 드라이버를 포함함을 특징으로 한다. An encoding counting unit for counting and outputting a pulse signal generated according to the rotational speed of the motor; A memory for storing a program and data for controlling the rotational speed and position servo of the motor; A PWM signal generator for generating a PWM signal for driving a desired rotational speed of the motor; A DIRECTION signal generator for controlling the rotation direction of the motor; A microcomputer control unit controlling each of the generation units for controlling the rotational speed and the direction of the motor according to the output signal of the encoding counting unit; And the motor driver for driving the motor according to the PWM signal and the DIRECTION signal.

또한, 상기 마이컴제어부에 대한 센싱 입력신호로서 모터 회전에 따른 거리에 비례한 신호를 출력하기 위한 선형 포텐시오미터를 더 포함함을 특징으로 한다.The apparatus may further include a linear potentiometer for outputting a signal proportional to a distance according to motor rotation as a sensing input signal to the microcomputer control unit.

또한, 상기 마이컴제어부에 대한 제어 입력신호로서 모터 회전의 가감속을 설정하기 위한 신호를 출력하기 위한 가변저항으로 이루어진 가감속 구간 설정부를 더 포함함을 특징으로 한다.The apparatus may further include an acceleration / deceleration section setting unit including a variable resistor for outputting a signal for setting acceleration / deceleration of motor rotation as a control input signal to the microcomputer control unit.

또한, 상기 모터의 서보 제어 정보를 외부 기기로 전송하기 위한 인터페이스부를 더 포함함을 특징으로 한다. The apparatus may further include an interface unit for transmitting the servo control information of the motor to an external device.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 모터 드라이버를 설명하기 위한 대략적인 회로도이다. 도 3에 도시된 드라이버는 PWM과 DIRECTION신호를 구동하기 위한 2개의 제1, 제2 하이/로우 사이드 게이트 드라이버(300, 320)와 하이/로우 사이드 게이트 드라이버(300, 320)로부터 출력된 신호에 따라 해당 방향과 회전 속도로 모터를 구동시키는 H-브릿지 드라이버(330)를 포함한다. 3 is a schematic circuit diagram illustrating a motor driver according to the present invention. The driver shown in FIG. 3 is connected to signals output from two first and second high / low side gate drivers 300 and 320 and high / low side gate drivers 300 and 320 for driving PWM and DIRECTION signals. H-bridge driver 330 to drive the motor according to the direction and rotation speed accordingly.

여기서, 제1, 제2 하이/로우 사이드 게이트 드라이버(300, 320)는 각각의 칩에 내장 될 수 있고 하나의 칩에 내장될 수 있다. Here, the first and second high / low side gate drivers 300 and 320 may be embedded in each chip and may be embedded in one chip.

제1, 제2 NMOS 트랜지스터(332, 334)의 드레인은 모터 구동전원(VMD)에 접속되고 게이트는 제1, 제2 하이/로우 사이드 게이트(300, 320)의 HO단자에 각각 접속되며 소스는 모터(340)의 일단과 타단에 각각 접속된다. 모터(340)의 일단과 접지사이에는 제3 NMOS 트랜지스터(336)가 접속되고, 제3NMOS 트랜지스터(336)의 게이트는 제2하이/로우 사이드 게이트(320)의 LO단자에 접속된다. 한편, 모터(340)의 타단과 접지사이에는 제4NMOS 트랜지스터(338)가 접속되고, 제4NMOS 트랜지스터(338)의 게이트는 제1하이/로우 사이드 게이트(300)의 LO단자에 접속된다. 모터(340)의 일단과 타단은 제1, 제2하이/로우 사이드 게이트 드라이버(300, 320)의 각각의 VS단자에 접속되며, 또한, VCC단자와 VS단자 사이에는 제1, 제2다이오드(302, 304)와 캐패시터(306, 308)가 각각 직렬로 접속된다. 또한 VB단자와 다이오드(304)의 캐소우드측과 접속된다. The drains of the first and second NMOS transistors 332 and 334 are connected to the motor driving power supply (VMD), and the gates are connected to the HO terminals of the first and second high / low side gates 300 and 320, respectively. It is connected to one end and the other end of the motor 340, respectively. The third NMOS transistor 336 is connected between one end of the motor 340 and the ground, and the gate of the third NMOS transistor 336 is connected to the LO terminal of the second high / low side gate 320. On the other hand, the fourth NMOS transistor 338 is connected between the other end of the motor 340 and the ground, and the gate of the fourth NMOS transistor 338 is connected to the LO terminal of the first high / low side gate 300. One end and the other end of the motor 340 are connected to the respective VS terminals of the first and second high / low side gate drivers 300 and 320, and between the VCC terminal and the VS terminal, the first and second diodes ( 302 and 304 and capacitors 306 and 308 are connected in series, respectively. It is also connected to the VB terminal and the cathode side of the diode 304.

도 4는 도 3에 도시된 제1하이/로우사이드 게이트 드라이버와 H-브릿지회로의 동작을 설명하기 위한 회로도이다. FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an operation of the first high / low side gate driver and the H-bridge circuit shown in FIG. 3.

도 4에 도시된 제1하이/로우 사이드 게이트(300)의 세부 회로는 범용 드라이버칩에 적용되는 통상적인 드라이버 회로의 일예로서 출력단을 제외하고는 다양한 설계 변경이 가능하다. 따라서, 칩 내부의 통상적인 회로부품에 대해서는 각각의 기능에 대해서만 간략히 기술하기로 한다.The detailed circuit of the first high / low side gate 300 illustrated in FIG. 4 is an example of a general driver circuit applied to a general purpose driver chip, and various design changes are possible except for an output terminal. Therefore, typical circuit components in the chip will be briefly described for each function only.

하이사이드 입력신호(HIN)와 Shut Down신호(SD), 로우사이드 입력신호(LIN)는 TTL 레벨의 신호로 신호 증폭단(400)에 입력되어 증폭된다. 모터(340)의 긴급 정지가 요구될 때 셧다운 신호(SD)가 하이레벨이 되어 플립플롭(402, 404)의 R입력단자의 신호의 레벨에 상관없이 플립플롭(402, 404)의 Q단자의 출력이 로우 레벨로 고정시켜 제1, 제4 NOMS 트랜지스터(332, 338)가 비활성상태로 되게 한다. The high side input signal HIN, the shut down signal SD, and the low side input signal LIN are input to the signal amplifier 400 as a TTL level signal and amplified. When the emergency stop of the motor 340 is required, the shutdown signal SD becomes high level and the Q terminal of the flip-flops 402 and 404 is irrespective of the level of the signal of the R input terminal of the flip-flops 402 and 404. The output is fixed at a low level causing the first and fourth NOMS transistors 332 and 338 to be inactive.

레벨시프터(406, 408)는 TTL 레벨의 신호를 MOS 구동레벨의 신호로 변환시키며, 펄스생성부(410)는 레벨 쉬프트된 신호를 VB와 VCC의 전압레벨 신호로 증폭하기 위하여 펄스로 재생성한다. The level shifters 406 and 408 convert the signals of the TTL level into the signals of the MOS driving level, and the pulse generator 410 regenerates the pulses to amplify the level shifted signals into voltage levels of VB and VCC.

UV(Under voltage)검출부(412, 414)는 게이트 드라이버의 공급전원(V_B, Vcc)이 소정의 값 이하의 전압으로 다운될 때 H-브릿지 드라이버(330)가 액티브 상태에 있는 경우라도 드라이버(330)의 손상을 방지하기 위해 구동을 일시 정지시키기 위 해 적용된다. 예컨대, Vcc나 VB가 8.6V이하에서는 게이트 전압이 낮아서 모터 과부하시 NMOS 트랜지스터가 파손되는 것을 방지하기 위하여 게이트 드라이버의 출력을 차단한다. The under voltage (UV) detectors 412 and 414 are configured to provide a driver even when the H-bridge driver 330 is in an active state when the supply voltages V _B and Vcc of the gate driver are lowered to a voltage below a predetermined value. 330 is applied to pause the drive to prevent damage. For example, when Vcc or VB is 8.6V or less, the gate voltage is low, so that the output of the gate driver is blocked to prevent the NMOS transistor from being damaged when the motor is overloaded.

지연부(416)는 H-브릿지 드라이버(330)의 하이/로우사이드에 있는 제1,제4NMOS 트랜지스터(332, 338)가 서로 동시에 온되는 경우 수 nsec 이하의 짧은 시간 동안 회로적으로 쇼트 상태가 되는 것을 방지하기 위하여 DIRECTION신호를 수 nsec 지연한다. The delay unit 416 may be short circuited for a short time of several nsec or less when the first and fourth NMOS transistors 332 and 338 on the high / low side of the H-bridge driver 330 are turned on at the same time. Delay the DIRECTION signal a few nsecs to prevent this from happening.

플립플롭(422)은 UV검출부(412)와 펄스 필터(514)를 신호를 내부의 미도시된 앤드 게이트로 유입하여 출력하며 출력신호는 제1드라이버(424)의 제5 NMOS 트랜지스터(428)의 게이트와 인버터(426)의 입력단에 접속된다. 제1드라이버(424)는 전원 VB와 모터(340)의 일단과 접속되는 VS단자간에는 제5, 제6NMOS 트랜지스터(428, 430)가 캐스캐이드로 접속되고, 인버터(426)의 입출력단이 각각 제5,제6 NMOS 트랜지스터(428, 430)의 게이트에 접속된다. The flip-flop 422 introduces a UV detector 412 and a pulse filter 514 into and outputs a signal into an AND gate, which is not shown therein, and an output signal of the fifth NMOS transistor 428 of the first driver 424. It is connected to the input terminal of the gate and inverter 426. In the first driver 424, the fifth and sixth NMOS transistors 428 and 430 are connected by cascade between the power supply VB and the VS terminal connected to one end of the motor 340, and the input and output terminals of the inverter 426 are respectively provided. And the gates of the fifth and sixth NMOS transistors 428 and 430.

전원 Vcc에 대한 저전압 여부를 검출하는 UV검출부(416)와 DIRECTION신호를 소정시간 지연하는 지연부(418)의 출력신호는 논리게이트(434)를 통하여 제3드라이버(432)를 구성하는 캐스캐이드된 제7, 제8NMOS 트랜지스터(436, 438)의 게이트에 접속된다. 제7NMOS 트랜지스터(436)의 드레인은 전원(Vcc)에 접속되며, 제8NMOS 트랜지스터(438)의 소스는 접지에 접속된다. 제3드라이버(432)의 출력단을 구성하는 제7,제8NMOS 트랜지스터(436, 438)의 소스와 드레인의 접점은 칩단자 LO를 통하여 제4NMOS 트랜지스터(338)의 게이트에 접속된다. 여기서, 레벨쉬프트된 DIRECITON 신호가 직접 제3 드라이버(432)의 입력단에 접속되도록 설계할 수도 있다. The output signal of the UV detector 416 that detects the low voltage to the power supply Vcc and the delay unit 418 that delays the DIRECTION signal for a predetermined time is a cascade configuring the third driver 432 through the logic gate 434. The gates of the seventh and eighth NMOS transistors 436 and 438. The drain of the seventh NMOS transistor 436 is connected to a power supply Vcc, and the source of the eighth NMOS transistor 438 is connected to ground. The source and drain contacts of the seventh and eighth NMOS transistors 436 and 438 forming the output terminal of the third driver 432 are connected to the gate of the fourth NMOS transistor 338 through the chip terminal LO. Here, the level shifted DIRECITON signal may be designed to be directly connected to the input terminal of the third driver 432.

모터(340)를 특정 방향으로 회전시키고자 하는 경우 단자 HIN에 PWM신호를 인가하고 PWM이 하이레벨인 상태에서 전원 VB의 전압이 정상인 경우에 제1드라이버(424)의 제5, 6NMOS 트랜지스터(428, 430)의 게이트에 각각 하이레벨과 로우레벨의 전압이 인가되어 HO단자에 하이레벨의 드라이브 전압이 출력된다. H-브릿지 드라이버의 제1NMOS 트랜지스터(332)의 게이트에 하이레벨의 전압이 인가되어 전원 VMD의 전압이 도통된 제1NMOS 트랜지스터(332)를 통하여 모터(340)의 일단에 인가된다. In order to rotate the motor 340 in a specific direction, when the PWM signal is applied to the terminal HIN and the voltage of the power supply VB is normal while the PWM is at the high level, the fifth and six NMOS transistors 428 of the first driver 424. The high and low voltages are applied to the gates of the second and second gates 430, respectively, and the high level drive voltages are output to the HO terminals. A high level voltage is applied to the gate of the first NMOS transistor 332 of the H-bridge driver so that the voltage of the power supply VMD is applied to one end of the motor 340 through the first NMOS transistor 332 that is conductive.

한편, 단자 LIN을 통하여 제2드라이버(432)의 제7NMOS 트랜지스터(436)의 게이트에 하이레벨의 DIRECTION신호가 인가되면 H-브릿지 드라이버(330)의 제4 NMOS 트랜지스터(338)의 게이트에 하이레벨이 인가되어 도통상태가 되어 모터(340)의 타단이 접지와 접속되게 된다. On the other hand, when the high level DIRECTION signal is applied to the gate of the seventh NMOS transistor 436 of the second driver 432 through the terminal LIN, the gate of the fourth NMOS transistor 338 of the H-bridge driver 330 is high level. This is applied to the conductive state is the other end of the motor 340 is connected to the ground.

따라서, 드라이브된 PWM의 신호가 모터(340)의 일단과 타단 간에 인가되어 모터(340)의 특정 방향으로 로터가 회전하게 된다. 이때, 모터(340)에 급격한 부하가 걸리거나 회전방향을 전환할 때 역기전력이 발생되면 통상의 드라이버에서는 제1NMOS 트랜지스터(332)의 게이트와 소스간에 걸리는 전압이 낮아진 만큼 모터(340)에 공급되는 전압이 비례하여 낮아지게 되지만, 도 3, 4의 회로도에서는 VB와 VS의 단자에 캐패시터(306)를 접속하고 전원 Vcc와 VB간에 다이오드(302)를 접속함으로써 역기전력에 의하여 상승된 전압만큼 캐패시터(306)가 충전되어 VB전압을 상승시켜, VB와 VS 양단간의 전압을 역기전력의 발생과 무관하게 일정하게 유지시킴으로써 결과적으로 모터(340) 양단에 공급되는 전압은 일정하게 유지된다. Accordingly, the driven PWM signal is applied between one end and the other end of the motor 340 so that the rotor rotates in a specific direction of the motor 340. At this time, if a reverse load is generated when the load is suddenly applied to the motor 340 or the rotation direction is changed, in the conventional driver, the voltage supplied to the motor 340 as the voltage applied between the gate and the source of the first NMOS transistor 332 is lowered. 3 and 4, the capacitor 306 is connected to the terminals of VB and VS by connecting the capacitor 306 to the terminals of VB and VS and the diode 302 is connected between the power supply Vcc and VB by the counter electromotive force. Is charged to raise the VB voltage, thereby maintaining a constant voltage between VB and VS regardless of generation of counter electromotive force, resulting in a constant voltage supplied across the motor 340.

즉, 모터(340)의 일단의 전압 즉 VS단자의 전압이 상승하게 되면 제1드라이버(424)의 출력단자의 전압도 역기전력에 의해 상승된 전압만큼 상승하게 되어 제1NMOS 트랜지스터(332)의 게이트에는 소스전압에 비하여 높은 하이레벨의 전압이 인가되어 모터(340)에 전원 VMD를 안정되게 공급된다. 따라서, 역기전력이 발생하는 경우에도 모터 회전속도에 영향을 주지 않게 된다.That is, when the voltage of one end of the motor 340, that is, the voltage of the VS terminal, rises, the voltage of the output terminal of the first driver 424 also rises by the voltage raised by the counter electromotive force, so that the gate of the first NMOS transistor 332 A voltage having a high level higher than that of the source voltage is applied to stably supply the power VMD to the motor 340. Therefore, even when the counter electromotive force is generated, it does not affect the motor rotation speed.

또한, 모터(340)를 다른 방향으로 회전시에도 대칭된 하이/로우 사이드 게이트 드라이버(300)에 PWM신호와 DIRECTION 신호가 인가되어 H-브릿지 드라이버의 제2, 3NMOS 트랜지스터(334, 336)가 도통되고 역기전력이 발생시에도 동일한 원리로서 안정되게 모터(340)를 회전시킬 수 있다. In addition, the PWM signal and the DIRECTION signal are applied to the symmetrical high / low side gate driver 300 even when the motor 340 is rotated in the other direction so that the second and third NMOS transistors 334 and 336 of the H-bridge driver become conductive. When the counter electromotive force is generated, the motor 340 can be stably rotated on the same principle.

도 5는 도 3의 드라이버를 적용한 모터 제어장치를 설명하기 위한 블록도이다FIG. 5 is a block diagram illustrating a motor control apparatus to which the driver of FIG. 3 is applied.

도 5에서, 모터 회전속도에 따라 펄스를 출력하는 엔코더(600)와, 엔코더의 펄스를 카운트하는 카운터(602)를 포함하는 엔코딩카운터부와, 또한, 모터(340)의 회전에 따른 직선이동거리를 아날로그 신호로 출력하는 선형 포텐시오미터(608)와, 가변저항기로 구성되어 모터 회전의 가감속을 제어하기 위한 레퍼런스값으로서의 가변저항값을 출력하는 가감속 구간 설정부(610)를 포함한다. In FIG. 5, an encoder counter outputting a pulse according to a motor rotation speed, an encoder counter including a counter 602 for counting pulses of the encoder, and a linear movement distance according to the rotation of the motor 340. It includes a linear potentiometer 608 for outputting an analog signal, and the acceleration and deceleration section setting unit 610 for outputting a variable resistance value as a reference value for controlling the acceleration and deceleration of the motor rotation.

또한, 제어신호에 따라 모터를 원하는 회전속도를 구동시키기 위한 PWM신호를 생성하는 PWM신호 생성부(616)와, 모터의 회전 방향을 제어하고, 이상 발생시 제어신호에 따라 비상 정지신호를 출력하는 DIRECTION신호 생성부(618)를 포함한다. In addition, a PWM signal generator 616 for generating a PWM signal for driving a desired rotational speed of the motor according to the control signal, and a DIRECTION for controlling the rotation direction of the motor and outputting an emergency stop signal according to the control signal when an abnormality occurs. And a signal generator 618.

상기 선형 포텐시오미터(608)와 가감속 구간 설정부(610)에서 출력되는 아날로그신호는 A/D 변환부(612)에서 각각 디지털 신호로 변환된다. The analog signals output from the linear potentiometer 608 and the acceleration / deceleration section setting unit 610 are converted into digital signals by the A / D converter 612, respectively.

또한, 모터 속도 및 위치 서보제어를 위한 프로그램을 저장하는 롬(604)과 임시 데이터를 저장하기 위한 램(606)과, 상기 롬(604)에 저장된 제어프로그램으로 동작되며, 상기 엔코딩카운터부와 포텐시오미터(608), 가감속 구간설정부(610)에서 출력되는 값에 따라 상술된 모터 드라이버에 모터 제어신호를 인가하기 위해 PWM 신호생성부(416)와 DIRECTION 신호생성부(418)를 제어하는 마이컴제어부(614)를 포함한다. 또한, 인터페이스부(624)를 구비하여 상기 모터의 서보 제어 정보를 외부 컴퓨터나 PLC 등의 외부기기로 전송한다. In addition, a ROM 604 for storing a program for motor speed and position servo control, a RAM 606 for storing temporary data, and a control program stored in the ROM 604 are operated. Controlling the PWM signal generator 416 and the DIRECTION signal generator 418 to apply the motor control signal to the above-described motor driver according to the value output from the clock 608, the acceleration and deceleration section setting section 610 The microcomputer control unit 614 is included. In addition, the interface unit 624 is provided to transmit servo control information of the motor to an external computer or an external device such as a PLC.

상술한 실시예에서는 NMOS 타입의 트랜지스터만 사용하였으나 PMOS 트랜지스터를 적용하여 구현할 수 있음은 당업자에게는 지극히 당연하다. In the above-described embodiment, only an NMOS type transistor is used, but it is only natural for a person skilled in the art to implement the PMOS transistor.

Claims

An encoding counting unit for counting and outputting a pulse signal generated according to the rotational speed of the motor;

A memory for storing a program and data for controlling the rotational speed and position servo of the motor;

A PWM signal generator for generating a PWM signal for driving a desired rotational speed of the motor;

A DIRECTION signal generator for controlling the rotation direction of the motor;

A microcomputer control unit controlling each of the generation units for controlling the rotational speed and the direction of the motor according to the output signal of the encoding counting unit; And

And a motor driver for driving the motor according to the PWM signal and the DIRECTION signal, wherein the motor driver induces and drives the PWM signal, the first and second drivers each of which two NMOS transistors are cascaded, and the DIRECTION signal. H-bridges having third and fourth drivers each of which is cascaded with two NMOS transistors, and output terminals of the first and second drivers are connected to one end and the other end of the motor, respectively. Third and fourth NMOSs connected to the gates of the first and second NMOS transistors on the high side, respectively, and output signals of the third and fourth drivers to the gates, respectively, and drains are connected to the other end and one end of the motor, respectively. A transistor, the source of the third and fourth NMOS transistors being grounded and connected through the first and second diodes forwardly connected at the drain power side of the third and fourth drivers, respectively. The drain power and the source of the first and second drivers are connected to the first and second capacitors, respectively, and the source of the first and second drivers are respectively connected to the first and second drivers. A motor control device connected to the source of a 2NMOS transistor.

The motor control apparatus according to claim 1, further comprising a delay unit for delaying the DIRECTION signal by a predetermined time.

delete

The motor control apparatus of claim 1, further comprising a linear potentiometer for outputting a signal proportional to a distance according to motor rotation as a sensing input signal to the microcomputer control unit.

The motor control apparatus according to claim 1, further comprising an acceleration / deceleration section setting unit made of a variable resistor for outputting a signal for setting acceleration / deceleration of motor rotation as a control input signal to the microcomputer control unit.

The motor control apparatus of claim 1, further comprising an interface unit for transmitting servo control information of the motor to an external device.