KR20010036944A - 세탁기의 제동 제어 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 제동시 모터에 의해 발생하는 역기전력으로 인해 시스템에 과전압이 흐르는 경우 이를 방출시키기 위한 제동 제어 회로에 관한 것으로서,

종래에 시스템에 흐르는 과전압을 방출시키기 위해서 제동 저항을 구성했던 것과는 달리 상용(AC)전원을 인가받아 직류(DC)전원으로 변환하는 컨버터를 구성함에 있어 기존에 정류용 다이오드만 사용했던 것을 복수개의 다이오드에 각각 병렬로 트랜지스터들을 연결 구성하고, 트랜지스터들의 베이스를 마이콤에 의해 생성되는 신호들로 제어하여, 제동시 시스템에 흐르는 전압이 일정 전압 이상이 되면 복수개의 트랜지스터를 선택적으로 온/오프하도록 하여 시스템에 흐르는 과전압을 상용 전원쪽으로 흘려 보냄으로서 시스템에 일정 전압이상이 흐르지 않도록 하는 내용이다.

이러한 구성을 통해 종래 기술의 제동 저항을 제거할 수 있어 회로 구성이 간단해 지며, 세탁기가 대용량화 되어감에 따라 제동 저항의 용량도 커지기 때문에 제품의 원가를 낮추는데에도 크게 기여하는 효과를 제공하게 된다.

Description

세탁기의 제동 제어 회로 { Apparatus for breaking of Washing Machine }

본 발명은 세탁기의 제동 제어 회로에 관한 것으로서, 특히 제동 저항 사용없이 시스템에 흐르는 과전압을 방출시킬 수 있는 회로 구성에 관한 것이다.

오늘날 세탁기에 있어서는 동작에 따른 소음 방지도 중요하지만, 탈수 도중 세탁조의 불균형(Unbalence)에 의하거나 탈수 도중 도어(door)를 여는 경우 모터의 동작을 급하게 정지토록 하여 사용자의 안전을 도모하는 것이 무엇보다도 중요하다.

종래에도 상기와 같은 안전 문제를 해결하기 위해 여러가지 방안이 제시되었는데 종래 기술에 따른 세탁기의 제동 제어 방법에 대해 도1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

세탁기는 도 1에 도시된 바와 같이 외부에서 시스템으로 공급되는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 출력하는 정류부(1); 상기 정류부(1)를 통해 DC 전원이 공급되면 모터(M)를 구동 제어할 수 있도록 전압을 발생시키는 모터 구동부(2); 세탁기의 제동시 시스템에 흐르는 전압을 감지하여 감지 전압(Vdc)을 출력하는 전압 감지부 (3); 상기 전압 감지부(3)에서 감지된 감지 전압(Vdc)과 시스템에서 이미 정해진 기준 전압 (Vref)을 비교하는 전압 비교부(4); 상기 전압 비교부(4)의 비교 결과에 따라 제동 저항(R)의 온/오프를 결정하는 스위칭부(5); 상기 모터(M)의 회전 위치, 속도와 같은 동작 상태를 감지하는 센서(6); 상기 센서(6)로부터 제어 신호를 입력받아 상기 모터 구동부(2)를 논리적으로 제어하는 마이컴(7)으로 구성된다.

일반적으로, 세탁기의 행정은 세탁 행정, 헹굼 행정, 탈수 행정의 순으로 이루어지는데, 특히 탈수 행정시에 세탁기의 뚜껑이 갑자기 열리거나 세탁조의 불균형 상태로 인해 탈수 과정을 급격히 정지시켜야 할 경우가 발생하게 되면 시스템에서는 모터(M)를 급정지시키도록 되어 있다.

이때, 상기 모터(M)는 부정류자(Brushless Dc Motor)로서 정상적인 세탁 운전시 시스템측에서 보면 부하가 되므로 정류부(1)로부터 모터(M)측으로 전류가 방전되는 방향(I-)으로 흐르게 되지만, 고속 회전도중 모터(M)를 급정지 시키게 되면 모터(M) 자체가 발전기가 되어 모터(M)에서 발생되는 역기전력으로 인해 전류가 충전되는 방향(I+), 즉 전류가 모터(M)에서 정류부(1)쪽으로 흐르게 되어 정류부(1)의 전압 레벨이 급상승하게 된다.

이렇게 정류부(1)로 충전되는 역전류를 방전시키지 않으면 DC 전압 레벨이 무제한적으로 상승되어 시스템 내부 회로의 내압을 초과하게 되어 시스템 전체의 손상을 초래하게 된다. 따라서, 시스템에 흐르는 과전압을 방출시키기 위해 전압 감지부 (3), 전압 비교부(4), 스위칭부(5), 제동 저항(R)과 같은 제동 수단들이 필요하게 된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 세탁기의 제동 제어 회로의 동작을 도 1을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 외부에서 AC 전원이 공급되게 되면 정류부(1)에서 이를 DC 전압으로 변환하고, 모터 구동부(2)에서는 정류부(1)의 상기 변환된 DC 전압을 전달받아 모터(M)를 구동시키게 된다.

회전중인 모터(M)가 급정지하면 전압 감지부(3)에서는 정류부(1)와 모터(M)사이의 전압을 감지하는 동시에 그 감지 전압(Vdc)을 전압 비교부(4)에 전달하게 된다.

전압 비교부(4)는 시스템에서 이미 설정한 기준 전압(Vref)과 상기 전압 감지부(3)에서 감지된 감지 전압(Vdc)을 비교하여 그 비교 결과를 스위칭부(5)에 전달하게 된다.

스위칭부(5)에서는 전압 비교부(4)의 비교 결과가 감지 전압(Vdc)이 기준 전압 (Vref)을 초과한다고 판단된 경우에는 제동 저항(R)을 온 동작시키게 된다. 제동저항(R)이 동작되면 정류부(1)와 모터(M)사이에 흐르는 과전압이 상기 정류부(1)로 흐르지 않고 제동 저항(R)을 통과하게 되므로 시스템에 흐르는 필요 이상의 과전압이 열에너지 형태로 방출됨으로써 시스템을 일정 전압 레벨로 유지시킬 수 있다.

이때, 전압 감지부(3)는 지속적으로 시스템의 전압 레벨을 감지하게 되는데 정류부(1)와 모터(M)사이의 감지 전압이 시스템에서 이미 설정한 기준 전압 (Vref)이하라고 판단한 경우에 제동 저항(R)을 오프 동작시킴으로써 제동 저항 (R)으로는 더 이상 전류가 흐르지 않고 정류부(1)로만 전류를 흘리게 된다.

그러나, 상기에서 설명한 바와 같이 종래의 경우에는 시스템의 전압 레벨을 하드웨어적으로 제어하기 때문에 회로 설계가 복잡해지고, 모터(M)의 제동 저항(R)을 통해 모터(M)에서 정류부(1)로 충전되는 에너지를 열에너지로 방출시키는 원리를 이용하게 되므로 결국 세탁기의 용량이 대형화되면 이에 따라 제동 저항의 용량도 커지게 되므로 부품 설치가 복잡해 질 뿐만 아니라 제품 원가도 상승하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 세탁기의 제동시 시스템의 과전압을 방출시키는 제동 저항 대신에 컨버터의 구성을 바꾸고 마이콤에서 이를 제어하여 시스템에 과전압이 감지되면 컨버터를 통해 상용 전원쪽으로 과전압이 빠져 나가도록 설계하여, 제동 저항의 용량을 현저히 줄이거나 제동 저항을 제거할 수 있어 설치가 간편해지고, 제동시 시스템의 전압 레벨 안정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 제동 저항을 사용하지 않음으로써 제품 원가를 낮추는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 세탁기의 제동 회로 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도.

도 2는 본 발명에 따른 세탁기의 제동 회로 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도.

도 3은 본 발명에 따라 마이콤의 제어 신호가 컨버터에 인가되는 상세 회로도.

도 4는 도 2의 컨버터 제어를 위한 마이콤 제어 신호의 타이밍도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1..........정류부 10.........컨버터

2,40.......모터 구동부 20.........평활 회로부

3,30.......전압 감지부 5..........스위칭부

6,50.......센서 7,60.......마이콤

M..........모터 R..........제동 저항

Q1~Q10.....트랜지스터 D1~D10.....다이오드

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 세탁기의 제동 제어 회로의 특징은, 외부에서 공급되는 전압을 시스템에서 필요한 전압으로 변환해 주고, 제어신호에 따라 스위칭 역할을 하는 컨버터; 상기 컨버터부에서 변환된 전압을 안정되게 평활하는 평활 회로부; 상기 평활 회로부의 출력 전압을 입력으로 하여 모터를 구동하기 위한 전압을 발생시키는 모터 구동부; 상기 모터 구동부와 상기 평활 회로부 사이에 위치하여 시스템의 전압을 감지하기 위한 전압 감지부; 그리고 상기 전압 감지부와 상기 모터로부터 신호를 입력받아 상기 컨버터와 상기 모터 구동부의 동작을 제어하기 위해 신호를 출력하는 마이콤으로 구성한 것을 포함하는 점에 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 세탁기의 제동 회로의 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도이다.

먼저, 도2를 참조하면 본 발명은, 외부에서 공급되는 교류(AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환하고 외부 제어신호 입력시 스위칭 역할을 하기 위해 복수개의 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4)와 상기 복수개의 트랜지스터에 각각 병렬로 연결된 복수개의 다이오드(D1,D2,D3,D4)로 구성되는 컨버터(10), 컨버터(10)에서 변환된 전압을 안정되게 평활하는 평활 회로부(20), 평활 회로부(20)의 출력 전압을 입력으로하여 모터(M)을 구동하기 위한 전압을 발생시키기 위해 복수개의 트랜지스터(Q5,Q6,Q7,Q8,Q9,Q10)와 상기 복수개의 트랜지스터들과 각각 병렬로 연결된 복수개의 다이오드(D5,D6,D7,D8,D9,D10)로 구성된 모터 구동부(40), 상기 평활 회로부(20)와 상기 모터 구동부(40)사이에 연결되어 이미 설정되어 있는 기준전압(Vref)과 시스템에 흐르는 전압을 비교하여 비교 결과를 마이콤(60)으로 출력하기 위한 전압 감지부(30), 상기 전압 감지부(30)와 상기 모터(M)의 속도 및 위치를 감지하는 센서(50)로부터 출력되는 신호를 입력받아 상기 컨버터(10)와 상기 모터 구동부(40)을 제어하는 신호를 출력하는 마이콤(60)을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 세탁기의 제동 제어 회로에 의한 동작은 다음과 같다.

외부에서 상용 전원(AC)이 컨버터(10)에 입력되면 상기 컨버터(10)에서는 외부로부터 입력된 상용(AC) 전원을 직류(DC) 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압은 평활 회로부(20)에서 안정시키게 된다. 그후 안정된 직류전압은 모터 구동부(30)로 인가되고 상기 모터 구동부(40)는 마이콤(50)의 제어를 받아 평활 회로부(20)로부터 인가된 직류 전압을 모터 구동을 위한 구동 전압으로 바꾸고, 이렇게 바뀐 구동 전압에 의해 모터(M)는 구동된다.

탈수가 시작되면 시스템에 흐르는 전류는 평활 회로부쪽에서 모터쪽으로 흐르게 된다(도면에서 I- 로 표시). 종래 기술에서도 설명한 바와 같이 탈수 도중 세탁기의 문이 열리거나, 세탁조의 불균형 (Unbalence)이 감지되면 탈수 행정을 중단하고 모터(M)를 급정지 시키게 되는데, 이때 모터(M) 쪽에서 역기전력이 생기게 되어 상기 모터(M)에서 유기된 전압이 상기 평활 회로부(20)쪽으로 넘어와 평활 회로부(20)을 구성하고 있는 콘덴서에 충전되어 콘덴서 전압이 높아지게 된다. 이때 전류의 흐름은 상기 모터(M)쪽에서 상기 평활 회로부(20)쪽이 된다(도면에서는 I+ 로 표시). 이렇게 평활 회로부(20)내의 콘덴서의 전압이 높아지게 된다.

전압 감지부에서는 시스템에서 설정한 기준전압(Vref)과 시스템의(DC 링크 (Link)) 전압을 비교하여 결과를 마이콤(60)으로 인가하고, 상기 마이콤(60)에서는 전압 감지부(30)로부터 감지된 시스템(DC 링크(Link))의 전압이 기준 전압(Vref)보다 크다고 판단하면, 상기 컨버터부(10)를 구성하고 있는 복수개의 트랜지스터의 베이스단에 제어 신호를 입력한다.

상기와 같은 조건에서 상기 마이콤(60)이 상기 컨버터(10)를 제어하는 방법을 도 3과 도 4를 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 컨버터부(10)는 4개의 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4)와 이 트랜지스터들에 각각 병렬로 접속된 4개의 다이오드(D1,D2,D3,D4)로 구성되는데, 상기 전압 감지부(30)으로부터 과전압이 흐른다는 감지신호가 상기 마이컴(60)에 입력되면 마이컴(60)에서는 도 4와 같은 제어 신호를 출력하여 상기 컨버터(10)에 각 트랜지스터의 베이스에 입력하여 상기 컨버터(10)부를 제어하게 된다.

마이콤(60)에서 입력되는 제어 신호에 의해 컨버터(10)의 트랜지스터 Q1과 Q2 그리고 Q3와 Q4는 서로 상보적으로 동작하도록 되어 있다. 또한 트랜지스터 Q1과 Q4 그리고 Q2와 Q3는 동시에 동작되도록 제어된다.

전압 감지부(30)에서 시스템(DC 링크단)에 과전압이 걸리는 것이 감지되면, 마이콤(60)의 제어 신호를 입력받아 컨버터(10)를 구성하고 있는 트랜지스터들이 선택적으로 온/오프 동작함으로써 시스템의 과전압을 상용 전원쪽으로 흘려 보낼 수 있도록 되어 있다.

또한 상기 전압 감지부(30)에서 감지된 시스템(DC 링크단)의 전압이 기준전압(Vref) 이하일 경우에는 상기 컨버터(10)를 구성하고 있는 트랜지스터들을 모두 오프 시킴으로써 시스템의 전압이 상용 전원쪽으로 흐르는 것을 막고, 외부에서 공급되는 상용 전원을 직류(DC) 전압으로 변환하는 역할을 하도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 세탁기의 제동 제어 회로는 종래 시스템에 흐르는 과전압 방출을 위해 제동 저항을 사용하지 않고, 상용(AC) 전원을 인가받아 직류(DC) 전압으로 변환하는 컨버터를 구성함에 있어 기존에 정류용 다이오드만 사용했던 것과는 달리 복수개의 다이오드에 각각 병렬로 트랜지스터들을 연결 구성하고, 트랜지스터들의 베이스를 마이콤(60)에 의해 생성되는 신호들로 제어하여, 제동시 시스템(DC 링크단)에 흐르는 전압이 일정전압 이상이 되면 복수개의 트랜지스터를 선택적으로 온/오프하도록 하여 시스템에 흐르는 과전압을 상용 전원쪽으로 패스시킴으로서 시스템에 일정 전압 이상이 흐르지 않도록 하는 내용으로 종래 기술의 제동 저항을 제거할 수 있어 회로 구성이 간단해 질 뿐만 아니라 대용량 세탁기에서도 사용이 가능하다. 아울러 제품의 원가를 낮추는데도 크게 기여하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 외부에서 공급되는 전원을 시스템에서 필요한 전원으로 변환해주고, 제어신호에 따라 스위칭 역할을 하는 컨버터;

   상기 컨버터에서 변환된 전압을 안정되게 평활하는 평활 회로부;

   상기 평활 회로부의 출력전압을 입력으로하여 모터를 구동하기 위한 전압을 발생시키기 위한 모터 구동부;

   상기 모터 구동부와 상기 평활 회로부 사이에 위치하여 시스템의 전압을 감지하기 위한 전압 감지부;

   모터의 위치 및 속도를 감지하는 센서;그리고

   상기 전압 감지부와 상기 센서로부터 신호를 입력받아 상기 컨버터와 상기 모터 구동부를 제어하는 신호를 출력하는 마이콤으로 구성한것을 포함하는 세탁기의 제동 제어회로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 컨버터는 복수개의 트랜지스터와 상기 복수개의 트랜지스터에 각각 병렬로 연결된 복수개의 다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제동 제어 회로.
3. 제 2항에 있어서, 상기 컨버터는 전압 감지부로부터 입력되는 감지 전압값이 시스템에서 설정한 기준치 이상의 전압이면, 상기 시스템의 과전압이 시스템 외부전원쪽으로 흐를수 있도록 하기 위해 상기 마이콤의 제어 신호를 받아 상기 컨버터를 구성하고 있는 트랜지스터들을 선택적으로 온/오프 시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제동 제어 회로.