KR19980076208A - 센서레스 브러쉬레스 3상직류모터 구동회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센서레스/브러쉬레스 직류모터구동회로에 관한 것으로서, 특히 3상직류모터의 각 상과 중성점을 비교하여 각 상에 대해 3배의 주파수를 가진 런닝클럭신호을 발생하는 제 1 클럭발생수단과, 시동시 시동클럭신호을 발생하기 위한 제 2 클럭발생수단과, 초기에는 시동클럭을 선택하여 출력하다가 런닝클럭신호의 위상이 상기 시동클럭신호의 위상을 앞서기 시작하면 런닝클럭신호를 선택하여 출력하는 클럭선택수단을 포함한다. 또한 본 발명에서는 클럭선택수단에서 선택된 클럭신호를 이용하여 사다리꼴파형신호를 발생하는 제 1 신호발생수단과, 선택된 클럭신호를 이용하여 3상 계단파형신호를 발생하는 제 2 신호발생수단과, 사다리꼴파형신호와 상기 3상 계단파형신호를 입력하여 3상모터 구동신호를 발생하는 3상 홀모터구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 센서레스 브러쉬레스 3상직류모터의 구동회로에 관한 것으로서, 특히 회로구성을 간략하게 하면서 안정되게 구동할 수 있는 센서레스 브러쉬레스 3상직류모터의 구동회로에 관한 것이다.
기존의 홀센서를 사용한 브러쉬레스 직류모터는 홀에서 제공된 절대적 위치정보를 이용하여 정류(COMMUTATION)하여서 모터를 회전시킨다. 반면에 센서레스 브러쉬레스 모터의 경우는 3상 중 2상을 여자시킬 때 오프된 한 상에서 발생되는 역기전력을 중성점과 비교하는 제로크로스 검출기를 이용하여 이를 위치정보로 정류를 실행하게 된다.
이 경우에는 중성점과 비교된 역기전력은 정상적인 정류타임에 비해 전기적으로 위상이 30도 앞서게 되어 딜레이회로를 이용하여 30도 지연시켜서 정류에 사용하게 된다. 이와 같이 딜레이를 제공하더라도 출력단의 경우 하드 스위칭(HARD SWTCHING)을 하게 되어 토크리플이 커지고 스위칭시 모터의 각 상에서 V=L×di/dt에 해당하는 스파크전압이 발생하게 된다.
기존의 구동방식의 경우 정류딜레이를 위하여 3개의 딜레이용 캐패시터를 사용하고 출력단에 발생하는 스파크전압을 감소시키기 위해 스너버용으로 3개의 저항과 3개의 큰 캐패시터를 사용하였다. 이는 구동회로의 구성을 복잡하게 하고 안정된 구동을 해치는 문재점으로 지적되고 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 하나의 캐패시터를 이용하여 딜레이시키고 출력단의 소프트스위칭에 의해 복잡한 스너버구성을 제거함으로써 회로구성이 간단하면서도 안정된 구동이 가능한 센서레스 브러쉬레스 3상직류모터의 구동회로를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 회로는 상기 3상직류모터의 각 상과 중성점을 비교하여 각 상에 대해 3배의 주파수를 가진 런닝클럭신호을 발생하는 제 1 클럭발생수단; 시동시 시동클럭신호을 발생하기 위한 제 2 클럭발생수단; 초기에는 시동클럭을 선택하여 출력하다가 상기 런닝클럭신호의 위상이 상기 시동클럭신호의 위상을 앞서기 시작하면 런닝클럭신호를 선택하여 출력하는 클럭선택수단; 상기 클럭선택수단에서 선택된 클럭신호를 이용하여 사다리꼴파형신호를 발생하는 제 1 신호발생수단; 상기 선택된 클럭신호를 이용하여 3상 계단파형신호를 발생하는 제 2 신호발생수단; 및 상기 사다리꼴파형신호와 상기 3상 계단파형신호를 입력하여 3상모터 구동신호를 발생하는 3상 홀모터구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 센서레스 브러쉬레스 3상직류모터 구동회로의 구성을 나타낸 회로도.
도 2는 도 1의 각부의 신호파형도.
도 3은 3개의 홀입력신호와 각 상에 대한 사다리꼴파형신호와 3상계단파형신호의 차신호를 나타낸 파형도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 의한 센서레스 브러쉬레스 3상직류모터의 구동회로를 나타낸다. 도 1에서 구동회로는 상기 3상직류모터의 각 상(U, V, W)과 중성점(P)을 비교하여 각 상에 대해 3배의 주파수를 가진 런닝클럭신호을 발생하는 제 1 클럭발생수단(10)과, 시동시 시동클럭신호을 발생하기 위한 제 2 클럭발생수단(20)과, 초기에는 시동클럭신호을 선택하여 출력하다가 상기 런닝클럭신호의 위상이 상기 시동클럭신호의 위상을 앞서기 시작하면 런닝클럭신호를 선택하여 출력하는 클럭선택수단(30)과, 상기 클럭선택수단(30)에서 선택된 클럭신호를 이용하여 사다리꼴파형신호를 발생하는 제 1 신호발생수단(40)과, 상기 선택된 클럭신호를 이용하여 3상 계단파신호를 발생하는 제 2 신호발생수단(50)과, 상기 사다리꼴파형신호와 상기 3상 계단파형신호를 입력하여 3상모터 구동신호를 발생하는 3상 홀모터구동수단(60)을 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 제 1 신호발생수단(40)은 상기 선택된 클럭신호에 응답하여 클럭신호의 하이구간에서 캐패시터를 충전시키고 미리 정해진 상한레벨에서 충전상태를 유지하고, 상기 선택된 클럭신호의 로우구간에서 상기 캐패시터를 방전시키고 미리 정해진 하한레벨에서 방전상태를 유지하는 방식으로 사다리꼴파형신호를 생성하고 이 신호를 클럭신호의 엣지로부터 소정 시간 지연시켜서 도 2i에 도시된 바와 같이 지연된 사다리꼴파형신호(2i)를 발생한다.
상기 제 2 신호발생수단(50)은 시프트 레지스터(52) 및 계단파발생기(54)로 구성되고, 시프트 레지스터(52)에서는 상기 클럭신호(2a)에 응답하여 도 2b에 도시된 신호를 발생하고, 계단파 발생기(54)에서는 도 2c 내지 도 2e에 도시된 바와 같은 3상 구형파신호 중 한 쌍의 구형파신호의 위상을 비교하여 도 2f 내지 도 2h와 같은 3상 계단파형신호(2f, 2g, 2h)를 생성한다. 각 3상 계단파형신호들은 사다리꼴파형신호(2i)의 경사면의 제로크로싱점으로부터 30도 지연되어 포지티브 또는 네가티브 펄스폭을 가지는 계단파형신호이다.
상기 3상홀모터구동수단(60)은 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 사다리꼴파형신호와 3상 계단파형신호의 차신호에 의해 도 3c 내지 도 3e에 도시된 바와 같은 3상홀모터 구동신호(3c, 3d, 3e)를 생성하여 3상 출력단자(U, V, W)에 연결된 3상 모터(70)에 인가하게 된다.
U상 홀모터 구동신호(3c)는 도 3a에 도시된 홀입력신호의 차전압신호(Uh)의 제로크로싱점을 중심으로 ±30도 위상의 범위에서 소프트 스위칭됨을 알 수 있다. 이와 같은 소프트 스위칭구간은 지연된 사다리꼴파형신호(2i)의 경사면에 의해 얻어지게 된다. 상기 소프트스위칭구간은 차동증폭기의 ±4VT구간으로 설정된다.
V, W상 홀모터 구동신호(2d, 2e)도 상술한 U상 홀모터 구동신호(3c)와 동일한 방식으로 얻어진다.
U, V, W상 홀모터 구동신호(2c, 2d, 2e)는 제 1 클럭신호발생수단(10)에 인가된다. 제 1 클럭신호발생수단(10)에서는 비교기(U1, U2, U3)에서 입력된 3상 홀모터 구동신호를 3상모터(70)의 중성점신호를 각각 비교하고 그 결과 얻어진 구형파신호들을 한 쌍씩 낸드게이트(G1, G2, G3)에서 조합하고 각 낸드게이트의 출력신호를 낸드게이트(G4)에서 최종 조합함으로써 런닝클럭신호(2a)를 생성한다.
이상과 같이 본 발명에서는 3상모터의 각 상 구동신호가 제로 크로싱점을 중심으로 ±30도 위상의 범위에서 소프트 스위칭됨으로써 딜레이용 캐패시터 및 출력단 스위칭 노이즈를 흡수시키기 위한 스너버회로를 제거시킬 수 있으므로 부품절약으로 인한 코스트 절감의 효과를 얻을 수 있다.
Claims (5)
- 3상직류모터 구동회로에 있어서,상기 3상직류모터의 각 상과 중성점을 비교하여 각 상에 대해 3배의 주파수를 가진 런닝클럭신호을 발생하는 제 1 클럭발생수단;시동시 시동클럭신호을 발생하기 위한 제 2 클럭발생수단;초기에는 시동클럭을 선택하여 출력하다가 상기 런닝클럭신호의 위상이 상기 시동클럭신호의 위상을 앞서기 시작하면 런닝클럭신호를 선택하여 출력하는 클럭선택수단;상기 클럭선택수단에서 선택된 클럭신호를 이용하여 사다리꼴파형신호를 발생하는 제 1 신호발생수단;상기 선택된 클럭신호를 이용하여 3상 계단파신호를 발생하는 제 2 신호발생수단; 및상기 사다리꼴파신호와 상기 3상 계단파신호를 입력하여 3상모터 구동신호를 발생하는 3상 홀모터구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 센서레스/브러쉬레스 직류모터구동회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 신호발생수단은 상기 선택된 클럭신호의 하이구간에서 캐패시터를 충전시키고 상한레벨에서 충전상태를 유지하고, 상기 선택된 클럭신호의 로우구간에서 상기 캐패시터를 방전시키고 하한레벨에서 유지되는 것에 의해 사다리꼴파신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 센서레스/브러쉬레스 직류모터구동회로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 신호발생수단은 상기 사다리꼴파신호의 경사면의 제로크로싱점으로부터 30도 지연된 3상 계단파신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 센서레스/브러쉬레스 직류모터구동회로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 3상홀모터구동수단은 상기 사다리꼴파신호와 3상 게단파신호를 차신호에 의해 출력단을 소프트스위칭시키는 것을 특징으로 하는 센서레스/브러쉬레스 직류모터구동회로.
- 제 4 항에 있어서, 상기 소프트스위칭구간은 차동증폭기의 ±4VT구간으로 설정된 것을 특징으로 하는 센서레스/브러쉬레스 직류모터구동회로.
Priority Applications (1)
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| KR1019970012803A KR100257523B1 (ko) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | 센서레스 브러쉬레스 3상직류모터 구동회로 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019970012803A KR100257523B1 (ko) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | 센서레스 브러쉬레스 3상직류모터 구동회로 |
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Family Applications (1)
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1997
- 1997-04-08 KR KR1019970012803A patent/KR100257523B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR100257523B1 (ko) | 2000-06-01 |
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