KR19980021495A - 센서 없는 브러시리스 직류 모터 구동 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 브러시리스 직류 모터 구동 회로에 관한 것으로, 상용 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 제 1 정류기(20)와, 상기 제 1 정류기(20)로부터 인가된 직류 전압을 평활시키는 제 1 평활회로(25), 상기 브러시리스 직류 모터(1)에 흐르는 전류를 감지하여 과전류 감지 신호를 출력하는 과전류 감지부(30), 브러시리스 직류 모터(1)의 U, V, W상 코일에서 유기되는 역기전압을 감지하여 로터의 위치를 감지하는 로터 위치 감지부(35), 상기 과전류 감지 신호가 출력되지 않으면 상기 로터 위치 감지부(35)의 출력 및 외부로부터 입력된 속도 지령 신호에 따라 브러시리스 직류 모터(1)의 속도를 제어하기 위한 베이스 제어 신호(a, b, c, D, E, F)를 출력하는 제어부(40), 상용 교류 전압을 변압 및 정류하여 상기 제어부(40)를 구동시키기 위한 전압을 공급하는 전원 공급부(45) 및, 상기 베이스 제어 신호에 따라 상기 직류 모터(1)로 공급되는 직류 전압을 펄스폭 변조 제어하여 브러시리스 직류 모터(1)의 속도를 제어하는 인버터(50)를 포함하여 구성되어, 고전압용 브러시리스 직류 모터의 속도를 로터 위치 센서를 사용하지 않고 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 인버터부의 상단 전력 트랜지스터를 구동하기 위한 별도의 독립 전원을 사용하지 않으며, 복잡한 베이스 구동 회로를 사용하지 않아 컴팩트한 구조로 이루어지고, 과전류로부터 브러시리스 직류 모터를 보호할 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 백색 가전에 주로 사용되는 브러시리스(Brushless) 직류 모터를 구동시키는 회로에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 로터 위치 감지용 센서를 사용하지 않고도 브러시리스 직류 모터의 속도를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 인버터부의 상단 전력 트랜지스터를 구동하기 위한 별도의 독립 전원을 사용하지 않고, 증폭 및 절연용도로 사용하는 복잡한 베이스 구동 회로를 사용하지 않는 컴팩트한 브러시리스 직류 모터 구동 회로에 관한 것이다.
일반적으로 백색 가전에는 브러시리스 직류 모터(Brushless DC Motor)가 주로 사용 되는데, 상기 브러시리스 직류 모터에는 로터 위치 감지 센서가 있는 방식과 로터 위치 감지 센서가 없는 방식이 있다.
도1은 종래의 1실시예에 의한 브러시리스 직류 모터 구동 회로의 블록 구성도로서, 로터 위치 감지 센서를 사용한 방식의 직류 모터 구동 회로를 도시한 것이다.
상기와 같은 도1에 도시된 종래의 브러시리스 직류 모터 구동 회로는, 로터 위치 감지 센서(3)와, 제어부(5), 베이스 구동부(7), 제 1 정류기(9), 인버터(11), 제 2 정류기(13) 및, 스위치 모드 파워 서플라이(15)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 스위치 모드 파워 서플라이(15) 대신에 리니어 다운 트랜스포머(linear down transformer)를 사용한 파워 서플라이가 사용될 수도 있다.
상기 위치 감지 센서(3)는 브러시리스 직류 모터(1)의 로터 위치를 감지하여 제어부(5)로 출력하는 것으로, 일반적으로 홀 소자(Hall IC)나 포토 센서(Photo Sensor)가 사용된다.
그리고, 상기 제어부(5)는 상기 로터 위치 감지 센서(3)의 출력을 입력받아 마이콤 또는 전용 구동 소자에서 3상 바이폴라 전류 로직을 생성하는 한편, 입력된 속도 지령 신호에 따라 펄스폭 변조(PWM)제어로 형성된 속도 제어 신호와 믹싱하여 베이스 구동부(7)로 입력한다.
상기 베이스 구동부(7)는 상기 제어부(5)로부터 입력된 위치 및 속도 제어 신호에 따라 상기 인버터(11)의 전력 트랜지스터(도시하지 않음)를 턴온 또는 턴오프 시켜 상기 브러시리스 직류 모터(1)로 인가되는 전압을 PWM으로 제어하여 브러시리스 직류 모터(1)의 속도를 제어하도록 되어 있다.
그리고, 제 1 정류기(9)는 입력된 AC 220V의 상용 교류를 정류하여 직류를 인버터(11)로 인가하고, 인버터(11)는 상기 베이스 구동부(7)의 제어에 따라 상기 제 1 정류기(9)로부터 인가된 직류를 3상 교류로 변환시켜 브러시리스 직류 모터(1)에 공급한다.
이때, 상기 베이스 구동부(7)가 동작하기 위해서는 전원이 필요하게 되는데, 상기 제 2 정류기(13)가 외부로 인가된 AC 220V의 교류를 정류하여 직류를 스위칭 모드 파워 서플라이(15)로 인가하고, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이(15)가 상기 제 2 정류기(13)를 통해 인가된 직류를 변압 및 정류하여 상기 베이스 구동부(7)가 동작 하는데 필요한 전원을 인버터부의 전력 트랜지스터(상단 전력 트랜지스터 3개, 하단 전력트랜지스터 3개)로 공급한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 1실시예에 의한 브러시리스 직류 모터 구동 회로는 인버터(11)를 구동시키기 위한 별도의 베이스 구동부(7)를 구성 사용해야 하고, 상기 베이스 구동부(7)의 전원을 공급하기 위한 스위칭 모드 파워 서플라이(switching mode power supply : SMPS) 또는 리니어 트랜스포머(Linear Transformer)등을 사용하여야 함에 따라 회로가 복잡하며 제조 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
한편, 로터 위치 감지 센서가 없는 방식의 브러시리스 직류 모터 구동 회로는, AV나 OA 기기 등에 주로 사용되는 DC 50V 이하의 저압용이며, 제어 전원을 외부에서 별도로 공급받아야 하는 것이 일반적이므로, 역시 제조 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위한 것으로, 고전압용 브러시리스 직류 모터의 속도를 로터 위치 감지 센서를 사용하지 않고 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 인버터부의 전력 트랜지스터를 구동시키기 위한 별도의 전원이 필요 없으며, 증폭 및 절연 용도로 사용하는 복잡한 베이스 구동 회로를 사용하지 않아 컴팩트한 구조를 가지는 센서 없는 브러시리스 직류 모터 구동 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 없는 브러시리스 직류 모터 구동 회로는, 외부로부터 인가되는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 제 1 정류기와, 상기 제 1 정류기로부터 인가된 직류 전압을 평활시키는 제 1 평활회로, 상기 브러시리스 직류 모터에 흐르는 전류를 감지하여 과전류가 흐르면 과전류 감지 신호를 출력하는 과전류 감지부, 브러시리스 직류 모터의 U, V, W상의 코일에서 유기되는 역기전압을 감지하여 로터의 위치를 감지하는 로터 위치 감지부, 상기 과전류 감지부로부터 과전류 감지 신호가 입력되면 동작을 중단하고, 과전류 감지 신호가 입력되지 않으면 상기 로터 위치 감지부의 출력 및 외부로부터 입력된 속도 지령 신호에 따라 브러시리스 직류 모터의 속도를 제어하기 위한 베이스 제어 신호를 출력하는 제어부, 외부로부터 인가된 AC 220V의 전원을 변압 및 정류하여 상기 제어부를 구동시키기 위한 전압을 공급하는 전원 공급부 및, 상기 제어부에서 입력된 베이스 제어 신호에 따라 상기 제 1 정류기와 제 1 평활회로를 통해 브러시리스 직류 모터로 공급되는 직류 전압을 펄스폭 변조 제어하여 브러시리스 직류 모터의 속도를 제어하는 인버터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도1은 종래의 브러시리스 직류 모터 구동 회로의 블럭 구성도,
도2는 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터 구동 회로의 회로도,
도3은 도2에 도시된 삼각파 발생부(41)와, 비교기(42)의 출력 파형도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : 제 1 정류기 25 : 제 1 평활회로
30 : 과전류 감지부 31 : 전류 감지부
32 : 기준 전압 생성부 33 : 제 1 비교기
35 : 로터 위치 감지부 40 : 제어부
41 : 삼각파 생성부 42 : 제 2 비교기
43 : 마이콤 44 : 논리곱 게이트부
45 : 전원 공급부 46 : 제 1 감압부
47 : 제 2 정류기 48 : 제 2 평활회로
49 : 제 2 감압부 50 : 인버터
TR1, TR3, TR5 : PNP형 전력 트랜지스터
TR2, TR4, TR6 : NPN형 전력 트랜지스터
Q1∼Q3 : PNP형 전력 트랜지스터 구동용 NPN형 트랜지스터
comparator1, comparator2 : 컴퍼레이터 R1∼R25 : 저항
C1∼C2 : 캐패시터 D1∼D10 : 다이오드
ZD : 제너 다이오드 U1, U2 : 부정 논리합 게이트
U3∼U5 : 논리곱 게이트부 U6 : 서지 옵서버
Rs1 ; 션트 저항
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터 구동 회로의 회로도로서, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터 구동 회로는, 제 1 정류기(20)와, 제 1 평활회로(25), 과전류 감지부(30), 로터 위치 감지부(35), 제어부(40), 전원 공급부(45) 및, 인버터(50)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 제 1 정류기(20)는 외부로부터 인가되는 AC 220V의 상용 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 제 1 평활회로(25)로 인가하도록 되어 있다.
상기 제 1 평활회로(25)는 캐패시터(C1)와 방전용 저항(R1)으로 이루어져, 상기 제 1 정류기(20)로부터 인가된 직류 전압을 평활시켜 인버터(50)로 인가하도록 되어 있다.
상기 과전류 감지부(30)는 브러시리스 직류 모터(1)에 흐르는 전류를 감지하여 과전류가 흐르면 과전류 감지 신호를 출력하는 것으로, 상기 브러시리스 직류 모터(1)에 흐르는 전류를 감지하여 이 전류값에 비례하는 전압값을 출력하는 전류 감지부(31)와, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(32) 및, 상기 전류 감지부(31)에서 출력된 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하여 상기 전류 감지부(31)에서 인가된 전압값이 상기 기준 전압값보다 크면 과전류 감지 신호를 출력하는 제 1 비교기(33)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 전류 감지부(31)는 인버터(50)의 (-)단에 연결되어 인버터(50)를 통해 브러시리스 직류 모터(1)에 흐르는 전류값에 비례하는 전압값을 출력하는 션트 저항(Rs1)과, 상기 션트 저항(Rs1)을 통해 출력되는 전압을 안정화시키는 캐패시터(C2)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 기준 전압 생성부(32)는 상기 전원 공급부(45)로부터 인가된 전압(Vcc)을 분압하여 기준 전압을 생성하는 분압저항(R2, R3)으로 이루어져 있다.
상기 제 1 비교기(33)는 상기 전류 감지부(31)로부터 입력된 전압을 반전 단자로 입력받는 한편, 상기 분압 저항(R2, R3)을 통해 입력된 전압을 비반전 단자로 입력 받아 두 전압값을 비교하여 상기 전류 감지부(31)에서 인가된 전압이 상기 기준 전압 보다 크면‘로우’의 과전류 감지 신호를 출력하는 컴페레이터(OP-amp1)및 풀업저항(R4)으로 이루어져 있다.
상기 로터 위치 감지부(35)는 상기 브러시리스 직류 모터(1)로 인가되는 U, V, W상에 각각 연결된 다수개의 분압 저항(R5∼R10) 및, 안정화 캐패시터 (C3∼C8)로 이루어져, 마이콤에 적합하도록 전압을 분압하여 상기 브러시리스 직류 모터(1)로 인가되는 U, V, W상에서 3상 2여자 방식인 브러시리스 직류 모터의 휴지상태에 있는 1상의 코일에 유기되는 전압을 감지하여 로터 위치 감지 신호로 이용하도록 되어 있다.
그리고, 상기 제어부(40)는 상기 과전류 감지부(30)에서 과전류 감지 신호가 입력되지 않는 경우에 상기 로터 위치 감지부(35)로부터 입력된 로터 위치 감지 신호를 이용 3상 바이폴라 구동을 위한 전류 로직을 생성함과 더불어 외부로부터 입력된 속도 지령 신호와 삼각파 발생기(41)에서 생성된 삼각파(carrier frequency)를 비교하여 생성된 베이스 제어 신호(a, b, c, D, E, F)를 상기 인버터(50)로 입력하여 브러시리스 직류 모터(1)의 속도를 제어하도록 되어 있다.
상기 제어부(40)는 삼각파를 생성하는 삼각파 발생부(41)와, 상기 삼각파와 속도 지령 신호를 비교하여 상기 삼각파의 전압이 속도 지령 신호의 전압보다 작은 구간에서‘하이’를 가지는 펄스폭 변조 신호를 출력하는 제 2 비교기(42), 상기 과전류 감지부(30)로부터 과전류 감지 신호가 입력되면 동작하지 않고, 과전류 감지 신호가 입력되지 않으면 상기 로터 위치 감지부(35)로부터 입력된 로터 위치 감지 신호를 디코딩하여 상기 인버터(50)의 전력 트랜지스터(TR1∼TR6)를 제어하기 위한 3상 바이폴라 구동 방식의 6개 전류(轉流) 로직 신호(commutation logic signal : a, b, c, d, e, f)을 생성하여 출력하는 마이콤(43) 및, 상기 마이콤(43)에서 출력된 전류 로직 신호들중 상기 인버터(50)의 하단 아암의 NPN형 파워 트랜지스터(TR2, TR4, TR6)를 제어하기 위한 전류 로직 신호(d, e, f)와 상기 제 2 비교기(42)에서 출력된 펄스폭 변조 신호를 각각 논리곱하여 인버터부(50)의 하단 전력 트랜지스터(TR2, TR4, TR6)의 베이스를 속도 지령 신호에 비례하는 펄스폭 변조로 스위칭, 턴오시켜 모터로 공급되는 전압을 조정하여 속도를 제어하기 위한 베이스 제어 신호(D, E, F)를 출력하는 논리곱 게이트부(44)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 삼각파 발생부(41)는 다수개의 저항(R11, R12, R13)과, 다이오드(D1), 부정논리합 게이트(U1, U2)및, 캐패시터(C9)를 포함하여 구성되어진 일종의 무안정 바이브레이터로서, 삼각파를 생성하도록 되어 있다.
상기 제 2 비교기(42)는 컴퍼레이터(OP-amp2) 및 풀업 저항(R14)으로 이루어져, 상기 삼각파 발생부(41)에서 생성된 삼각파와 외부로부터 입력된 속도 지령 신호를 비교하여 상기 삼각파의 전압이 속도 지령 신호의 전압보다 작은 구간에서‘하이’를 가지는 펄스폭 변조 신호를 출력하도록 되어 있다.
상기 논리곱 게이트부(44)는 3개의 논리곱 게이트(U3, U4, U5)로 이루어져, 제 1 논리곱 게이트(U3)는 상기 마이콤(43)에서 출력된 3상 바이폴라 구동 방식의 제 4 전류 로직 신호(commutation logic signal : d)와 상기 제 2 비교기(42)에서 출력된 펄스폭 변조 신호를 논리곱하여 상기 인버터(50)의 NPN형 트랜지스터(TR2)의 베이스 제어 신호로 출력하도록 되어 있다.
그리고, 제 2 논리곱 게이트(U4)는 상기 마이콤(43)에서 출력된 3상 바이폴라 구동 방식의 제 5 전류 로직 신호(commutation logic signal : e)와 상기 제 2 비교기(42)에서 출력된 펄스폭 변조 신호를 논리곱하여 상기 인버터(50)의 NPN형 트랜지스터(TR4)의 베이스 제어 신호로 출력하도록 되어 있다.
그리고, 상기 제 3 논리곱 게이트(U5)는 상기 마이콤(43)에서 출력된 3상 바이폴라 구동 방식의 제 6 전류 로직 신호(commutation logic signal : f)와 상기 제 2 비교기(42)에서 출력된 펄스폭 변조 신호를 논리곱하여 상기 인버터(50)의 NPN형 트랜지스터(TR6)의 베이스 제어 신호로 출력하도록 되어 있다.
그리고, 상기 전원 공급부(45)는 외부로부터 인가된 AC 220V의 전원을 스위칭 모드 파워 서플라이 또는 리니어 다운 트랜스포머 등을 사용하지 않고 감압 및 정류하여 상기 제어부(40)를 구동시키기 위한 원하는 전압(Vcc)을 공급하도록 되어 있다.
상기 전원 공급부(45)는 제 1 감압부(46)와, 제 2 정류기(47), 제 2 평활회로(48), 제 2 감압부(49)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 제 1 감압부(46)는 캐패시터(C10)와 저항(R15) 및, 서지 옵서버(D6 : surge absorber)로 이루어져, 외부로부터 인가된 AC 220V의 교류 전압을 약 AC 10∼15V로 감압시키도록 되어 있다.
그리고, 상기 제 2 정류기(47)는 상기 AC 15V의 교류 전압을 정류하여 직류 전압을 출력하도록 되어 있고, 상기 제 2 평활회로(48)는 캐패시터(C11)와 저항(R16)으로 이루어져 상기 제 2 정류기(47)에서 입력된 직류 전압을 평활시켜 출력하도록 되어 있다.
또한, 상기 제 2 감압부(49)는 제너 다이오드(ZD) 및 캐패시터(C12)를 포함하여 구성되어, 상기 제 2 평활회로(48)를 통해 직류 전압을 입력받아 DC 5V의 직류 전압(Vcc)을 생성하여 상기 제어부(40)로 입력하도록 되어 있다.
상기 인버터부(50)는 상단 아암의 PNP형 전력 트랜지스터(TR1∼TR3)와, 하단 아암의 NPN형 전력 트랜지스터(TR4∼TR6), 다수개의 다이오드(D8∼D16), 다수개의 저항(R17∼R22) 및, 상기 PNP형 전력 트랜지스터 구동용 NPN형 트랜지스터(Q1∼Q3)를 포함하여 구성되어, 상기 제어부(40)에서 입력된 베이스 제어 신호(a, b, c, D, E, F)에 따라 브러시리스 직류 모터(1)로 공급되는 전압을 조정하여 브러시리스 직류 모터(1)의 속도를 제어하도록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터 구동 회로의 작용을 도3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
외부로부터 인가되는 AC 220V의 상용 교류 전압은 제 1 정류기(20)에서 정류되어 제 1 평활회로(25)로 인가되고, 제 1 평활회로(25)에서 평활되어 인버터(50)로 인가된다.
그리고, 상기 인버터(50)는 제어부(40)로부터 입력된 베이스 제어 신호(a, b, c, D, E, F)에 따라 상기 제 1 평활 회로(25)를 통해 입력된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환시켜 브러시리스 직류 모터(1)로 인가한다.
이때, 상기 제어부(40)는 과전류 감지부(30)로부터 과전력 감지신호가 입력되지 않으면 전압 감지부(35)에서 출력된 전압 감지 신호 및 외부로부터 입력된 속도 지령 신호에 따라 베이스 제어 신호(a, b, c, D, E, F)를 인버터(50)로 입력하여 브러시리스 직류 모터(1)로 공급되는 3상 교류 전압을 조정함으로써, 브러시리스 직류 모터(1)의 속도를 제어하는 것이다.
상기 과전류 감지부(30)는 브러시리스 직류 모터(1)에 흐르는 전류를 감지하여 과전류가 흐르면 과전류 감지 신호를 출력하게 되는데, 과전류 감지부(30)의 전류 감지부(31)가 상기 모터(1)에 흐르는 전류에 비례하는 전압값을 제 1 비교기(33)로 입력하고, 기준 전압 생성부(32)는 분압저항(R2, R3)을 사용하여 전원 공급부(45)로부터 인가된 전압(Vcc)을 분압함으로써, 기준 전압을 생성하여 제 1 비교기(33)로 입력한다.
그리고, 상기 제 1 비교기(33)는 상기 전류 감지부(1)로부터 입력된 전압과 상기 기준 전압을 비교하여 상기 전류 감지부(31)로부터 입력된 전압이 상기 기준 전압보다 크면 과전류 감지 신호를 제어부(40)의 마이콤(43)으로 입력한다.
즉, 인버터(50)의 (-)단에 연결된 션트 저항(Rs1)이 인버터(50)를 통해 모터(1)에 흐르는 전류값에 비례하는 전압값을 캐패시터(C2)로 입력하고, 상기 캐패시터(C2)가 상기 전류 감지용 저항(Rs1)에서 출력되는 전압을 안정화시켜 상기 컴퍼레이터(OP-amp1)의 반전단자로 입력한다.
그리고, 기준 전압 생성부(32)의 분압 저항(R2, R3)이 전원 공급부(45)로부터 인가된 DC 5V의 전압(Vcc)을 분압하여 기준 전압을 생성하고, 생성된 기준 전압을 컴퍼레이터(OP-amp1)의 반전 단자로 입력한다.
그리고, 상기 컴퍼레이터(OP-amp1)는 상기와 같이 전류 감지부(31)로부터 모터(1)에 흐르는 전류값에 비례하는 전압값과, 기준 전압 생성부(32)로부터 기준 전압을 각각 입력받아 두 전압값을 비교하여 상기 기준 전압이 상기 전류 감지부(31)에서 인가된 전압보다 작으면 '로우'의 과전류 감지 신호를 제어부(40)의 마이콤(43)으로 입력한다.
이때, 상기 과전류 감지 신호는 마이콤(43)의 인에이블 신호로 사용되는데, 상기 과전류 감지부(30)로부터 '로우'의 과전류 감지신호가 입력되면 동작을 중단하고, '로우'의 과전류 감지 신호가 입력되지 않으면 즉, '하이'신호가 입력되면 상기 로터 위치 감지부(35)로부터 입력된 로터 위치 감지 신호를 디코딩하여 상기 인버터(50)의 전력 트랜지스터(TR1 내지 TR6)를 제어하기 위한 3상 바이폴라 구동 방식의 6개 전류(轉流) 로직 신호(commutation logic signal : a, b, c, d, e, f)을 생성하여 전류 로직 신호중 일부(a, b, c)를 인버터(50)의 PNP형 전력 트랜지스터(TR1, TR3, TR5) 구동형 NPN형 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)의 베이스단으로 입력하고, 나머지 전류 로직 신호(d, e, f)를 논리곱 게이트부(44)로 입력한다.
이때, 상기 로터 위치 감지부(35)에서 출력된 로터 위치 감지 신호는 상기 모터(1)로 인가되는 U, V, W상의 역기전압(정확히는 3상 여자 방식인 브러시리스 모터에서 휴지상태인 1상에 유기되는 전압)을 감지한 신호이므로, 모터(1)의 로터 위치를 감지할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(40)의 제 2 비교기(42)는 삼각파 발생부(41)에서 생성된 삼각파와 외부로부터 입력된 속도 지령 신호를 비교하여 상기 삼각파의 전압이 속도 지령 신호의 전압보다 작은 구간에서 '하이'를 가지는 펄스폭 변조신호를 논리합 게이트부(44)로 입력한다.
그리고, 상기 마이콤(43)에서 출력된 전류 로직 신호중 인버터(50)의 하단 아암의 NPN형 전력 트랜지스터(TR2, TR4, TR6)의 베이스를 제어하기 위한 전류 로직 신호(d, e, f)는 논리곱 게이트부(44)로 입력된다.
그리고, 상기 논리곱 게이트부(44)의 제 1 논리곱 게이트(U3)는 상기 마이콤(43)에서 출력된 3상 바이폴라 구동 방식의 제 4 전류 로직 신호(d)와 제 2 비교기(42)에서 출력된 펄스폭 변조 신호를 논리곱하여 논리곱한 신호(D)를 상기 인버터(50)의 NPN형 전력 트랜지스터(TR2)의 베이스단으로 입력한다.
그리고, 제 2 논리곱 게이트(U4)는 상기 마이콤(43)에서 출력된 3상 바이폴라 구동방식의 제 5 전류 로직 신호(commutation logic signal : e)와 상기 제 2 비교기(42)에서 출력된 펄스폭 변조 신호를 논리곱하여 논리곱한 신호(E)를 상기 인버터(50)의 NPN형 트랜지스터(TR4)의 베이스단으로 입력한다.
그리고, 상기 제 3 논리곱 게이트(U5)는 상기 마이콤(43)에서 출력된 3상 바이폴라 구동 방식의 제 6 전류 로직 신호(commutation logic signal : f)와 상기 제 2 비교기(42)에서 출력된 펄스폭 변조 신호를 논리곱하여 논리곱한 신호(F)를 상기 인버터(50)의 NPN형 트랜지스터(TR6)의 베이스단으로 입력한다.
이때, 상기 제어부(40)를 구동시키기 위한 전압은 전원 공급부(45)부로부터 입력되는데, 상기 전원 공급부(45)의 상기 제 1 감압부(46)는 캐패시터(C10)와 저항(R15)및, 서지 옵서버(U6)로 이루어져, 상기 캐패시터(10)에서 외부로부터 인가된 AC 220V의 전원을 약 AC 15V로 전압 강하시킨 다음, 상기 서지 옵서버(U6)에서 서지가 제거되어 제 2 정류기(47)로 입력된다.
그리고, 상기 제 2 정류기(47)는 상기 제 1 감압부(46)를 통해 입력된 약 AC 15V의 교류 전압을 정류하여 제 2 평활회로(48)로 직류를 출력하고, 상기 제 2 평활회로(48)는 상기 제 2 정류기(47)로부터 입력된 직류 전압을 평활시켜 제 2 감압부(49)로 입력한다.
그리고, 상기 제 2 감압부(49)는 제너 다이오드(ZD) 및 캐패시터(C12)를 포함하여 구성되어, 상기 평활회로(48)를 통해 직류 전원을 입력받아 DC 5V의 전압(Vcc0을 생성하여 상기 제어부(50)로 제공한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 고전압용 브러시리스 직류 모터의 속도를 로터 위치 센서를 사용하지 않고 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 인버터부의 상단 전력 트랜지스터를 구동하기 위한 별도의 독립 전원을 사용하지 않으며, 복잡한 베이스 구동 회로를 사용하지 않아 컴팩트한 구조로 이루어지고, 과전류로부터 브러시리스 직류 모터를 보호할 수 있는 것이다.
Claims (6)
- 외부로부터 인가되는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 제 1 정류기(20)와; 상기 제 1 정류기(20)로부터 인가된 직류 전압을 평활시키는 제 1 평활회로(25); 브러시리스 직류 모터(1)의 U, V, W상의 코일에서 유기되는 역기전압을 감지하여 로터의 위치를 감지하는 로터 위치 감지부(35); 상기 로터 위치 감지부(35)의 출력 및 외부로부터 입력된 속도 지령 신호에 따라 브러시리스 직류 모터(1)의 속도를 제어하기 위한 베이스 제어신호(a, b, c, D, E, F)를 출력하는 제어부(40); 외부로부터 인가된 상용 교류 전압을 변압 및 정류하여 상기 제어부(40)를 구동시키기 위한 전압을 공급하는 전원 공급부(45) 및; 상기 제어부(40)에서 입력된 베이스 제어 신호에 따라 상기 제 1 정류기(20)와 제 1 평활회로(25)를 통해 브러시리스 직류 모터(1)로 공급되는 직류 전압을 펄스폭 변조 제어하여 브러시리스 직류 모터(1)의 속도를 제어하는 인버터(50)를 포함하여 구성된 브러시리스 직류 모터 구동 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인버터(50)가, 상단 아암의 PNP형 전력 트랜지스터(TR1, TR3, TR5)와; 하단 아암의 NPN형 전력 트랜지스터(TR2, TR4, TR6) 및; 상기 상단 암의 PNP형 전력 트랜지스터(TR1, TR3, TR5) 구동용 NPN형 트랜지스터(Q1∼Q3)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 구동 회로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제어부(40)가, 삼각파를 생성하는 삼각파 발생부(41)와; 상기 삼각파와 외부로부터 입력된 속도 지령 신호를 비교하여 상기 삼각파의 전압이 속도 지령 신호의 전압보다 작은 구간에서 '하이'를 가지는 펄스폭 변조 신호를 출력하는 제 2 비교기(42); 상기 로터 위치 감지부(35)로부터 입력된 로터 위치 감지 신호를 디코딩하여 상기 인버터(50)의 상기 PNP형 전력 트랜지스터(TR1, TR3, TR5) 구동용 NPN형 트랜지스터(Q1∼Q3) 및, 하단 아암의 NPN형 전력 트랜지스터(TR2, TR4, TR6)를 제어하기 위한 3상 바이폴라 구동 방식의 전류 로직 신호(a, b, c, d, e, f)을 생성하여 출력하는 마이콤(43) 및; 상기 마이콤(43)에서 출력된 전류 로직 신호들(a, b, c, d, e, f)중 상기 인버터(50)의 하단 아암의 NPN형 파워 트랜지스터(TR2, TR4, TR6)를 제어하기 위한 전류 로직 신호(d, e, f)와 상기 제 2 비교기(42)에서 출력된 펄스폭 변조 신호를 각각 논리곱하여 베이스 제어 신호(D, E, F)를 출력하는 논리곱 게이트부(44)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 구동 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전원 공급부(45)가, 외부로부터 인가된 AC 220V의 상용 교류 전압을 약 AC 15V로 감압하는 제 1 감압부(46)와; 상기 AC 15V의 교류 전압을 정류하여 직류 전압을 출력하는 제 2 정류기(47); 상기 제 2 정류기(47)에서 입력된 직류 전압을 평활시켜 출력하는 제 2 평활회로(48); 상기 제 2 평활회로(48)를 통해 직류 전압을 감압하여 DC 5V의 직류 전압(Vcc)을 생성하여 상기 제어부(40)에 제공하는 제 2 감압부(49)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 구동 회로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 브러시리스 직류 모터(1)에 흐르는 전류를 감지하여 과전류가 흐르면 과전류 감지 신호를 출력하여 상기 마이콤(43)의 동작을 중단시키는 과전류 감지부(30)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 구동 회로.
- 제 5 항에 있어서, 상기 과전류 감지부(30)가, 상기 브러시리스 직류 모터(1)에 흐르는 전류를 감지하여 이 전류값에 비례하는 전압값을 출력하는 전류 감지부(31)와; 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(32) 및; 상기 전류 감지부(31)에서 출력된 전압값과 상기 기준 전압값을 비교하여 상기 전류 감지부(31)에서 인가된 전압값이 상기 기준 전압값 보다 크면 과전류 감지 신호를 출력하는 제 1 비교기(33)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 구동 회로.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960040362A KR19980021495A (ko) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 센서 없는 브러시리스 직류 모터 구동 회로 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960040362A KR19980021495A (ko) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 센서 없는 브러시리스 직류 모터 구동 회로 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980021495A true KR19980021495A (ko) | 1998-06-25 |
Family
ID=66520436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960040362A KR19980021495A (ko) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 센서 없는 브러시리스 직류 모터 구동 회로 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19980021495A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030062619A (ko) * | 2002-01-18 | 2003-07-28 | 한종상 | 직류모터의 정속제어 회로 |
-
1996
- 1996-09-17 KR KR1019960040362A patent/KR19980021495A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030062619A (ko) * | 2002-01-18 | 2003-07-28 | 한종상 | 직류모터의 정속제어 회로 |
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