KR20040077811A - 부하에 대해 전기신호를 발생하는 전기 브리지를 구비한시스템과 이 시스템을 위한 제어장치 - Google Patents

부하에 대해 전기신호를 발생하는 전기 브리지를 구비한시스템과 이 시스템을 위한 제어장치 Download PDF

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switch signal
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KR10-2004-7011608A
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에이치 반비넨요하네스
에이치 데라람벨리에페터
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 부하(6)에 대해 PWM 출력 전압신호(4)를 발생하고, 제 1 절반부 브리지(12.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)를 구비하며, 제 1 절반부 브리지(12.1)가 제 1 스위치(14.1)와 제 2 스위치(14.2)의 직렬 접속을 구비하고, 제 2 절반부 브리지(12.2)가 제 3 스위치(14.3)와 제 4 스위치(14.4)의 직렬 접속을 구비하며, 제 1 절반부 브리지(12.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)는 제 1 레일(19.1)과 제 2 레일(19.2) 사이에 접속되어 제 1 및 제 2 절반부 브리지(12.1, 12.2) 양단에 DC 전압을 공급하고, 사용시에, 제 1 스위치(14.1)와 제 2 스위치(14.2)의 제 1 접점(18.1)과 제 3 스위치(14.3)와 제 4 스위치(14.4)의 제 2 접점(18.2) 사이에 부하(6)가 접속되며, 제 1 절반부 브리지(12.1)의 스위치들을 전환하기 위한 적어도 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)의 스위치들을 전환하기 위한 적어도 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)를 발생하는 제어장치(20)를 더 구비하고, 상기 제어장치(20)는, 서로에 대한 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들(22.1, 22.2)의 펄스폭들 및/또는 위상을 변화시켜 PWM 출력 전압신호(4)의 펄스폭을 변화시키도록 구성되며, 제로 PWM 출력 전압신호(4)를 발생하기 위해, 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)의 개별적인 펄스폭 및 위상과 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)의 개별적인 펄스폭 및 위상이 적어도 실질적으로 동일하도록, 제어장치(20)가 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)와 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)를 발생하도록 구성된 시스템(2)에 관한 것이다.

Description

부하에 대해 전기신호를 발생하는 전기 브리지를 구비한 시스템과 이 시스템을 위한 제어장치{SYSTEM COMPRISING AN ELECTRICAL BRIDGE FOR GENERATING AN ELECTRICAL SIGNAL FOR A LOAD AND A CONTROL UNIT FOR SUCH A SYSTEM}
본 발명은, 부하에 대해 PWM 출력 전압신호를 발생하고, 제 1 절반부 브리지(half bridge)와 제 2 절반부 브리지를 구비하며, 제 1 절반부 브리지가 제 1 스위치와 제 2 스위치의 직렬 접속을 구비하고, 제 2 절반부 브리지가 제 3 스위치와 제 4 스위치의 직렬 접속을 구비하며, 제 1 절반부 브리지와 제 2 절반부 브리지는 제 1 레일과 제 2 레일 사이에 접속되어 제 1 및 제 2 절반부 브리지 양단에 DC 전압을 공급하고, 사용시에, 제 1 스위치와 제 2 스위치의 제 1 접점과 제 3 스위치와 제 4 스위치의 제 2 접점 사이에 부하가 접속되며, 제 1 절반부 브리지의 스위치들을 전환하기 위한 적어도 제 1 PWM 스위치 신호와 제 2 절반부 브리지의 스위치들을 전환하기 위한 적어도 제 2 PWM 스위치 신호를 발생하는 제어장치를 더 구비하고, 상기 제어장치는, 서로에 대한 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들의 펄스폭들 및/또는 위상을 변화시켜 PWM 출력 전압신호의 펄스폭을 변화시키도록 구성된 시스템에 관한 것이다.
더구나, 본 발명은, 부호에 대해 PWM 출력 전압신호를 발생하는 시스템의 제어장치에 관한 것이다.
부하에 대한 PWM 출력 전압신호를 발생하는 상기한 시스템은, 실제로 공지되어 있으며, 예를 들면, 부하가 전기모터의 코일인 전기모터를 구동하는데 사용될 수 있다.
종래의 시스템의 제 1 모드에서는, 제 1 스위치가 제 1 PWM 스위치 신호에 의존하여 도전 상태와 비도전 상태 사이에서 전환되는 한편, 제 4 스위치가 도전 상태로 존재하고 제 2 및 제 3 스위치가 비도전 상태로 존재하도록, 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들이 발생된다. 이와 같은 제 1 모드에서는, 제 1 스위치가 도전 모드로 존재하면, 전류가 제 1 방향으로 부하를 통해 흐른다. 제어장치는, 예를 들면 제 1 스위치 신호를 사용하여 제 1 스위치를 전환함으로써, 전류를 제어할 수 있다. 제 1 PWM 스위치 신호가 "하이" 상태이면 제 1 스위치가 도전 상태로 존재하고, 제 1 PWM 스위치 신호가 "로우" 상태이면 제 1 스위치가 비도전 상태로 존재한다.
종래의 시스템의 제 2 모드에서는, 제 3 스위치가 제 2 PWM 스위치 신호에 의존하여 도전 상태와 비도전 상태 사이에서 전환되는 동안, 제 1 스위치와 제 4 스위치가 비도전 상태로 존재하고 제 2 스위치가 도전 상태로 존재하도록, 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들이 발생된다. 이와 같은 제 2 모드에서는, 제 3 스위치가 도전 상태에 있는 경우, 전류가 제 1 방향과 반대의 제 2 방향으로 부하를 통해 흐른다, 제어장치는 제 2 PWM 스위치 신호를 사용하여 제 3 스위치를 전환하여 전류를 제어할 수 있다. 제 2 PWM 스위치 신호가 "하이" 상태이면 제 3 스위치가 도전 상태로 존재하고, 제 2 PWM 스위치 신호가 "로우" 상태이면 제 1 스위치가 비도전상태로 존재한다.
이 종래의 시스템의 제 3 모드는 제 1 모드와 제 2 모드 사이의 또는 역으로의 전이 모드이다. 제 3 모드에서는, 모든 스위치들이 비도전 상태로 존재하여, 제 1 및 제 2 레일 사이의 단락이 방지되도록, 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호가 발생된다.
이 종래의 시스템의 문제점은, 제로 PWM 출력 전압신호를 발생하기 위해, 제어자치가 시스템을 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 전환한다는 것이다. 이 결과, 부하를 통과하는 전류가 PWM 출력 전압신호의 제로 교차점들에서 제로값이 아니다. 따라서, PWM 출력 전압신호의 제로 교차점 영역에서는, 전류의 평균값이 제로이지만, 전류 그 자체는 제로값이 아니다. 이와 같은 제로가 아닌 전류는 부하에서 열을 발생하게 되며, 이것은 부하를 손상시킬 수 있다.
절반부 브리지들로부터 부하를 단락시키는 추가적인 스위치들을 시스템에 설치하거나, 이 스위치들을 비도전 상태로 전환하는 것이 간단한 해결책인 것 같지만, 이것은 원치 않는 새로운 문제점을 일으킨다. 추가적인 스위치들은 고가의 시스템을 낳게 되며, 제로값의 PWM 출력 전압신호를 발생하기 위해 모든 스위치들을 오프로 전환시키는 것은 복잡한 제어장치를 낳게 된다.
결국, 본 발명의 목적은, 상기한 원치 않는 새로운 문제점들을 일으키지 않으면서 상기한 문제점을 해소함에 있다. 이를 위해, 부하에 대해 PWM 출력 전압신호를 발생하는 시스템을 제공하는데, 이 시스템은, 제로 PWM 출력 전압신호를 발생하기 위해, 제 1 PWM 스위치 신호의 개별적인 펄스폭 및 위상과 제 2 PWM 스위치신호의 개별적인 펄스폭 및 위상이 적어도 실질적으로 동일하도록, 제어장치가 제 1 PWM 스위치 신호와 제 2 PWM 스위치 신호를 발생하도록 구성된 것을 특징으로 한다. PWM 출력 전압신호의 제로 교차점들에서, 제 1 PWM 스위치 신호의 개별적인 펄스폭 및 위상이 제 2 PWM 스위치 신호의 개별적인 펄스폭 및 위상과 같으므로, 부하를 통과하는 전류가 제로가 된다. 그 결과, PWM 출력 전압신호의 상기한 제로 교차점 영역들에서 부하가 전기 에너지를 소모하지 않게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 시스템은 에너지를 절감하게 되며, 종래의 시스템보다 마모를 덜 겪게 된다.
본 발명에 따른 시스템의 이점은, 잡음정형(noise-shaping)을 제공한다는 것이다. 이것은 다음과 같이 설명할 수 있다. 각각의 제 1 스위치 신호와 제 2 스위치 신호는, 개별적인 스위치 시점들이 PWM 출력 전압신호의 상기한 제로 교차점 영역들 밖에서 서로 다른 PWM 신호들이다. 제 1 및 제 2 스위치 신호가 동일한 제 1 주파수를 가지면, 부하에 걸친 PWM 출력 전압신호가 제 1 주파수의 2배인 제 2 주파수를 갖는다. 이와 같은 주파수 2배 원리는 잡음정형의 기회를 제공하는데, 이때 고주파 잡음을 저역 필터를 사용하여 쉽게 필터링하여 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 바람직한 실시예는, 제어장치가 제어신호에 근거하여 제 1 PWM 스위치 신호와 제 2 PWM 스위치 신호를 발생하도록 구성되고, 개별적인 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들의 개별적인 듀티사이클들이 제어신호의 연속함수들인 것을 특징으로 한다. 이와 같은 바람직한 실시예에서는, 제 1 스위치 신호의 듀티사이클이 제어신호의 단조 상승함수이고, 제 2 스위치 신호의 듀티사이클이 제어신호의 단소 하강함수이거나, 제 1 스위치 신호의 듀티사이클이 제어함수의 단조 하강함수이고, 제 2 스위치신호의 듀티사이클이 제어신호의 단조 상승함수이다. 어느 쪽 방법에서도, PWM 출력 전압신호의 제로 교차점들에서는, 제 1 PWM 스위치 신호의 듀티사이클이 제 2 PWM 스위치 신호의 듀티사이클과 항상 동일하다. 따라서, PWM 출력 전압신호의 상기한 제로 교차점들에서는 불연속이 존재하지 않는다. 이것의 이점은, 시스템이 매우 높은 선형 특성을 갖는다는 것이다. 이것은, 제어 시스템이 PWM 출력 전압신호의 제로 교차점 영역들의 내부 및 외부 모두에서 동일하게 제 1 및 제 2 스위치 신호들을 발생할 수 있다는 사실에 기인한다.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서는, 제어장치가 제 3 PWM 스위치 신호와 제 4 PWM 스위치 신호를 발생하도록 더 구성되고, 제 1 PWM 스위치 신호와 제 3 PWM 스위치 신호는 서로에 대해 반전된 신호들이며, 제 2 PWM 스위치 신호와 제 4 PWM 스위치 신호는 서로에 대해 반전된 신호들이고, 사용시에, 제 1 PWM 스위치 신호는 제 1 스위치로 공급되며, 제 2 PWM 스위치 신호는 제 3 스위치로 공급되고, 제 3 PWM 스위치 신호는 제 2 스위치로 공급되며, 제 4 PWM 스위치 신호는 제 4 스위치로 공급된다. 제 1 스위치 신호와 제 3 스위치 신호가 서로에 대해 반전되므로, 제 1 절반부 브리지를 통한 제 1 레일과 제 2 레일 사이의 단락이 방지된다. 마찬가지로, 제 3 절반부 브리지를 통한 제 1 레일과 제 2 레일 사이의 단락이 방지된다.
본 발명에 따른 진보된 실시예는, 상기 시스템이 제 3 절반부 브리지와 제 4 절반부 브리지를 구비하고, 제 3 절반부 브리지는 제 5 스위치 및 제 6 스위치의 직렬 접속을 포함하며, 제 4 절반부 브리지는 제 7 스위치와 제 8 스위치의 직렬접속을 포함하고, 제 3 절반부 브리지와 제 4 절반부 브리지는 제 1 레일과 제 2 레일 사이에 접속되어 제 3 절반부 브리지와 제 4 절반부 브리지 양단에 DC 전압을 공급하며, 제 1 접점과 제 2 접점 사이에 전기모터의 제 1 모터 코일이 접속되고, 제 1 접점과 제 5 스위치 및 제 6 스위치의 제 3 접점 사이에 전기모터의 제 2 모터 코일이 접속되며, 제 1 접점과 제 7 스위치 및 제 8 스위치의 제 4 접점 사이에 전기모터의 제 3 모터 코일이 접속된 것을 특징으로 한다. 제어장치는, 제 1 절반부 브리지와 제 2 절반부 브리지에 대해서와 유사한 방법으로 제 3 절반부 브리지 및 제 2 절반부 브리지에 대해 스위치 신호들을 발생할 수 있다. 이 향상된 실시예는, 예를 들어 콤팩트 디스크 플레이어에의 응용에 특히 적합하다. 이와 같은 콤팩트 디스크 플레이어에서는, 콤팩트 디스크 플레이어의 레이저 유니트를 구동하는 모터가 존재한다. 제 1 모터 코일은 콤팩트 디스크 플레이어 내에서 콤팩트 디스크에 대해 레이저 유니트의 초점을 맞추는데 사용되고, 제 2 모터 코일은 콤팩트 디스크에 대해 반경방향으로 레이저 유니트를 이동시키는데 사용되며, 제 3 모터 코일은 콤팩트 디스크에 대해 레이저 유니트를 틸트시키는데 사용된다. 이와 같은 향상된 실시예에 따르면, 레이저 유니트의 3개의 모터 코일들과 본 발명의 시스템 사이에 단지 4개의 와이어 접점들만이 형성될 필요가 있다. 이들 4개의 와이어 접점들은 레이저 유니트에 대한 유용한 완충 시스템으로 사용될 수 있는 반면에, 6개의 와이어 접점들은 레이저 유니트에 대한 완충 시스템을 구현하는 것을 거의 불가능하게 할 것이다.
본 발명을 수행하는 특정한 실시예들의 예시를 위해 나타낸 다음의 첨부도면에서,
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 개략도를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 시스템의 제 1 실시예에 따른 제 1 및 제 2 스위치 신호와 이에 대응하는 PWM 출력 전압신호의 일례를 나타낸 개략도이며,
도 3a는 본 발명의 시스템의 제 2 실시예에 따른 제 1 및 제 2 스위치 신호와 이에 대응하는 PWM 출력 전압신호의 제 1 실시예를 나타낸 개략도이고,
도 3b는 본 발명의 시스템의 제 2 실시예에 따른 제 1 및 제 2 스위치 신호와 이에 대응하는 PWM 출력 전압신호의 제 2 실시예를 나타낸 개략도이며,
도 4는 콤팩트 디스크 플레이어에 응용하는데 적합한 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 1의 부하 6 양단에 PWM(Pulse Width Modulation) 출력 전압신호(4)를 발생하는 시스템(2)을 나타낸 것이다. 본 실시예에서는, PWM 출력 전압신호(4)가 제어신호(8)에 근거하여 발생된다. 이 시스템은 제 1 절반부 브리지(12.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)를 구비한다. 제 1 절반부 브리지(12.1)는 제 1 스위치(14.1) 및 제 2 스위치(14.2)의 직렬 접속을 구비하고, 제 2 절반부 브리지(12.2)는 제 3 스위치(14.3) 및 제 4 스위치(14.4)의 직렬 접속을 구비한다. 더구나, 이 시스템(2)은 이 시스템(2)의 전환동작 주에 단락을 방지하는 "프리휠 다이오드들"(16)을 구비한다.
이 시스템(2)은, 제 1 스위치(14.1) 및 제 2 스위치(14.2)의 제 1 접점(18.1)과 제 3 스위치(14.3) 및 제 4 스위치(14.4)의 제 2 접점(18.2)을 구비한다. 제 1 접점(18.1)은 제 1 절반부 브리지(12.1)의 제 1 출력으로 사용될 수 있으며, 제 2 접점(18.2)은 제 2 절반부 브리지(12.2)의 제 2 출력으로 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 부하(6)는 제 1 접점(18.1)과 제 2 접점(18.2)과 접속된다. 부하(6)는, 예를 들면 시스템(2)에 의해 제어될 수 있는 모터의 코일일 수 있다.
제 1 절반부 브리지(12.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)는 제 1 레일(19.1)과 제 2 레일(19.2) 사이에 접속되어, 제 1 절반부 브리지(12.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)의 양단에 DC 전압을 공급한다. 본 실시예에서, 제 1 레일(19.1)은 제 1 전압(V1)을 갖는 DC 전원이 접속되고, 제 2 레일(19.2)은 제 2 전압(V2)을 갖는 DC 전원과 접속된다. 제 1 스위치(14.1)는 제 1 접점(18.1)과 제 1 레일(19.1) 사이의 접속을 전환하는데 사용될 수 있으며, 제 2 스위치(14.2)는 제 1 점점(18.1)과 제 2 레일(19.2) 사이의 접속을 전환하는데 사용될 수 있다. 제 3 스위치(14.3)는 제 2 접점(18.2)과 제 1 레일(19.1) 사이의 접속을 전환하는데 사용될 수 있으며, 제 4 스위치(14.4)는 제 2 접점(18.2)과 제 2 레일(19.2) 사이의 접속을 전환하는데 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 스위치들은 바이폴라 트랜지스터이지만, MOSFET 등의 많은 대안이 존재한다.
이 시스템(2)은 스위치들을 전환하기 위한 PWM 스위치 신호들을 발생하는 제어장치(20)를 구비한다. 제어장치(20)는 제 1 절반부 브리지(12.1)에 대한 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)에 대한 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)를 발생할 수 있다. 제어장치(20)는, 서로에 대해 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들(12.1, 12.2)의 펄스폭들 및/또는 위상을 변화시켜, PWM 출력 전압신호(4)의 펄스폭을 변화시키도록 구성된다. 본 실시예에서는, 제 1 스위치(22.1)를 전환시키기 위해 제 1 스위치(14.1)에 제 1 스위치 신호(22.1)가 공급되고, 제 3 스위치(14.3)를 전환시키기 위해 제 3 스위치(14.3)에 제 2 스위치 신호(22.2)가 공급된다. 각각의 스위치 신호는, 대응하는 스위치가 도전 상태에 있는 하이 레벨(본 실시예에서는 값 1)에 위치하거나, 대응하는 스위치가 비도전 상태에 있는 로우 레벨(본 실시예에서는 값 0)에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 이들 스위치 신호(22.1, 22.2)는 제어신호(8)에 근거하여 발생된다. 특히, 이들 스위치는 PWM 출력 전압신호(4)가 입력신호(8)를 표시하도록 전환된다.
또한, 제어장치(20)는 스위치 14.2에 대해 스위치 신호 22.3을, 스위치 14.4에 대해 스위치 신호 22.4를 발생한다. 본 실시예에서는, 스위치 신호 22.3이 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)에 대해 반전되므로, 제 1 레일(19.1)과 제 2 레일(19.2) 사이에 있는 제 1 절반부 브리지(12.1)를 통한 단락이 방지된다. 더구나, PWM 스위치 신호 22.4가 스위치 신호 22.2에 대해 반전되어, 제 2 절반부 브리지(12.2)를 통한 단락을 방지한다.
도 2는 본 발명의 시스템의 제 1 실시예에 따른 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들(22.1, 22.2)과 이에 대응하는 PWM 출력 전압신호(4)의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 2는 5개의 좌표들 24.j(j=1,…,5)를 포함한다. 이들 좌표계의 각각의 횡축은 시간을 표시한다(모든 좌표계들은 동일한 치수로 임의의 단위로 표시된다).각각의 좌표계의 종축은 대응하는 신호의 크기를 표시한다.
좌표계 24.1은 구간 [M1, M2]에서 변화하는 제어신호(8)를 나타낸 것이다. 더구나, 좌표계 24.1에는 보조 신호 램프(ramp)신호(26)가 도시되어 있다.
좌표계 24.2는 제 1 스위치 신호(22.1)를 나타낸 것이다. 제 1 스위치 신호(22.1)는 제어신호(8)와 보조 램프신호(26)에 근거하여 제어장치에 의해 발생된다. 제어신호 8이 반전된 후, 보조신호(26)와 교차되어(좌표계 24.2를 참조) 제 1 교점들을 생성한다. 이들 제 1 교점들은 제 1 스위치 신호(22.1)의 스위칭 시점들을 규정한다. 스위치 신호 22.1은 로우 레벨 0(비도전 상태에 있는 스위치 14.1)과 하이 레벨 1(도전 상태에 있는 스위치 14.1) 사이에서 전환된다. 스위치 신호 22.1이 1이면, 제 1 접점(18.1)이 제 1 레일(19.1)의 제 1 전압(V1)으로 존재한다. 스위치 신호 22.1이 0이면, 제 1 접점(18.1)이 제 2 레일(19.2)의 제 2 전압(V2) 레벨에 존재하게 된다(이와 같은 경우에는, PWM 스위치 신호 22.2가 PWM 스위치 신호 22.1에 대해 반전되므로, 스위치 14.2에 대한 스위치 신호 22.2는 하이 레벨 1과 동일하다).
좌표계 24.3은 제 2 스위치 신호(22.2)를 나타낸 것이다. 제 2 스위치 신호(22.2)는 제어신호(8)를 보조신호(26)와 교차함으로써 제어장치(20)에 의해 발생되어, 제 2 교점들을 생성한다. 그후, 이들 제 2 교점들은 제 2 스위치 신호(22.2)의 스위칭 시점들을 규정한다. 스위치 신호 22.2는 0(비도전 상태에 있는 스위치 14.3)과 1(도전 상태에 있는 스위치 14.3) 사이에서 전환된다. 스위치 신호 22.2가1이면, 제 2 접점(18.2)이 제 1 레일(19.1)의 제 1 전압(V1)에 존재하게 된다. 스위치 신호 22.2가 0이면, 제 2 접점(18.2)이 제 2 레일(19.2)의 제 2 전압(V2)에 존재하게 된다(이와 같은 경우에는, 스위치 14.4에 대한 스위치 신호 22.4가 PWM 스위치 신호 22.2의 반전된 신호이다).
제어장치(20)는 시스템(2)에 스위치 신호들 22.i(i=1, …, 4)를 공급하여, 좌표계 24.4에 도시된 PWM 출력 전압신호(4)를 발생한다. 이 PWM 출력 전압신호는 상기한 제 1 전압(V1)과 상기한 제 2 전압(V2) 사이에서 변한다. 좌표계 24.4로부터, PWM 출력 전압신호(4)가 제로이면, 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)의 개별적인 펄스폭 및 위상과 제 2 PWM 스위치 신호(22.4)의 개별적인 펄스폭 및 위상이 적어도 실질적으로 동일하다는 것을 알 수 있다. PWM 출력 전압신호(4)는 부하(6)의 양단에 전류(27)를 생성한다. 이 전류(27)는 좌표계 24.5에 표시되어 있다. 좌표계 24.5로부터, 부하를 통과하는 전류(27)가 PWM 출력 전압신호(4)의 제로 교차점들에서 0이 된다는 것이 명백해진다. 따라서, 상기한 제로 교차점들에서는, 모터에서 열이 발생하지 않는다.
도 2에 도시된 본 발명의 중요한 국면은, PWM 출력 전압신호(4)의 주파수와 전류(27)가 PWM 스위치 신호들 22.1 및 22.2의 주파수에 비해 2배가 된다는 점이다. 이것은 매우 효율적인 잡음정형의 가능성을 제공한다.
본 발명의 또 다른 국면은, 본 발명에 따른 시스템(2)이 높은 선형성을 갖는다는 것이다. 이것은, PWM 출력 전압신호(4)의 제로 교차점들의 내부 및 외부에서다른 거동이 존재하지 않는다는 사실의 결과이다. 본 실시예에서는, 스위치 신호들 22.1, 22.2, 22.3 및 22.4의 듀티사이클들이 상기한 제로 교차점들에서 불연속을 갖지 않으면서 제어신호(8)의 단조함수가 된다.
도 2에 도시된 PWM 스위치 신호들 22.1 및 22.2를 기술하는 또 다른 방법은 다음과 같다. 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)와 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)의 듀티사이클들의 합이 적어도 기본적으로 100%이다. PWM 출력 전압신호(4)를 변경하기 위해, 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들(22.1, 22.2)의 듀티사이클들 및/또는 위상들이 서로에 대해 변하는데, 이때, 제로 PWM 출력 전압신호(4)를 발생하기 위해서는, 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들의 듀티사이클과 위상이 서로 동일하다.
도 3a는 본 발명에 따른 시스템의 제 2 실시예에 대한 제 1 예를 나타낸 것이다. 도 3a는, 제어신호(8), 제 1 스위치 신호(22.1), 제 2 스위치 신호(22.2) 및 PWM 출력 전압신호(4.1)를 각각 포함하는 4개의 개별적인 좌표계들 28.k(k=1,…, 4)를 포함한다. 스위치 신호들 22.1, 22.2는 제어신호(8)에 근거하여 제어장치(20)에 의해 발생된다. 제어신호(8)는 본 실시예에서는 직선이다. 좌표계 28.2 및 28.3은, (도 2의 상황과 마찬가지로) 스위치 신호들 22.1 및 22.2가 PWM 출력 전압신호(4)의 제로 교차점 근처의 영역에서(t=0에서) 동일하다는 것을 나타내고 있다. 그 결과, 입력신호(8)의 제로 교차점에서 부하(6)의 양단에 전류가 존재하지 않는다. 더구나, 도 3a에서, 스위치신호 22.1의 듀티사이클이 제어신호(8)의 단조함수라는 것을 알 수 있다.
도 3b는 본 발명에 따른 시스템의 제 2 실시예에 대한 제 2 예를 나타낸 것이다. 도 3b는, 제어신호(8), 제 1 스위치 신호(22.1), 제 2 스위치 신호(22.2) 및 PWM 출력 전압신호(4)를 각각 포함하는 4개의 개별적인 좌표계 30.k(k=1, …, 4)를 포함한다. 스위치 신호들 22.1 22.2는 제어신호(8)에 근거하여 제어장치(20)에 의해 발생된다. 본 실시예에서는 제어신호(8)가 사인 곡선이다. 좌표계 28.2 및 28.3은, (도 2의 상황과 유사하게) PWM 출력 전압신호(4)의 t=0에 위치한 제로 교차점 근처의 영역에서 스위치 신호들 22.1 및 22.2가 같다는 것을 나타내고 있다. 그 결과, PWM 출력 전압신호(4)의 제로 교차점에서 부하(6)의 양단에 전류가 존재하지 않는다. 더구나, 도 3b에서, 스위치 신호 22.1의 듀티사이클이 제어신호(8)에 의해 변조되는 것을 알 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서 스위치 신호들 22.1 및 22.2를 기술하는 또 다른 방법은 다음과 같다. 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)의 개별적인 펄스들의 중심이 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)의 개별적인 펄스들의 중심과 정렬된다. 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)는 50%의 고정된 듀티사이클을 갖는다. PWM 출력 전압신호(4)를 변화시키기 위해, 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)의 듀티사이클이 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)의 듀티사이클에 대해 변하며, 이때, 제로 PWM 출력 전압(4)을 발생하기 위해, 제 2 PWM 스위치 신호의 듀티사이클이 제 1 PWM 스위치 신호의 듀티사이클과 동일하다.
도 4는 본 발명의 시스템(2)의 일 실시예를 나타낸 것이다. 이 시스템(2)은 제 3 절반부 브리지(12.3)와 제 4 절반부 브리지(12.4)를 구비하고, 제 3 절반부 브리지(12.3)는 제 5 스위치(14.5)와 제 6 스위치(14.6)의 직렬 접속을 포함하며, 제 4 절반부 브리지(12.4)는 제 7 스위치(14.7)와 제 8 스위치(14.8)의 직렬 접속을 포함한다. 제 3 절반부 브리지(12.3)와 제 4 절반부 브리지(12.4)는 제 1 레일(19.1)과 제 2 레일(19.2) 사이에서 접속되어, 제 3 절반부 브리지(12.3)와 제 4 절반부 브리지(12.4)의 양단에 DC 전압을 공급한다. 더구나, 전기모터의 제 1 모터 코일(6.1)은 제 1 점점(18.1)과 제 2 접점(18.2) 사이에 접속되고, 전기모터의 제 2 모터 코일(16.2)은 제 1 점점(18.1)과 제 5 스위치(14.5) 및 제 6 스위치(14.6)의 제 3 접점(18.3) 사이에 접속되며, 모터의 제 3 모터 코일(6.3)은 제 1 접점(18.1)과 제 7 스위치(14.7) 및 제 8 스위치(14.8)의 제 4 접점(18.4) 사이에 접속된다. 상기한 3개의 모터 코일들은, 예를 들면, 콤팩트 디스크 플레이어에서 콤팩트 디스크에 대해 레이저 유니트를 조정(초점 이동, 틸트 회전, 및 반경방향의 이동)하는데 사용될 수 있다.
도 4에서 알 수 있는 것과 같이, 제 1 접점(18.1)은 공통 와이어(32)를 거쳐 코일 6.p의 제 1 접속부와 접속되고, 코일 6.p의 제 2 접점은 접점 18.(p+1)(p=1, 2, 3)에만 접속된다. 이에 따라, 제어장치(20)(도 4에는 미도시)가 모터 코일들 6.p(p=1, 2, 3)를 독립적으로 제어할 수 있다. 이것에 의해, 전기 브리지(10)와 코일들 사이에 단지 4개의 접속 와이어들이 사용될 필요가 있다. 이것은 와이어들이 레이저 유니트에 대한 완충 시스템으로 사용되는 간단한 구성을 가능하게 한다.
본 발명을 몇 개의 실시예에 따라 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서, 구체적으로 예시되고 기술된 것과 다른 방법으로 본 발명을 실시할 수도 있다는 점에 주목하기 바란다.

Claims (8)

  1. 부하(6)에 대해 PWM 출력 전압신호(4)를 발생하고, 제 1 절반부 브리지(12.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)를 구비하며, 제 1 절반부 브리지(12.1)가 제 1 스위치(14.1)와 제 2 스위치(14.2)의 직렬 접속을 구비하고, 제 2 절반부 브리지(12.2)가 제 3 스위치(14.3)와 제 4 스위치(14.4)의 직렬 접속을 구비하며, 제 1 절반부 브리지(12.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)는 제 1 레일(19.1)과 제 2 레일(19.2) 사이에 접속되어 제 1 및 제 2 절반부 브리지(12.1, 12.2) 양단에 DC 전압을 공급하고, 사용시에, 제 1 스위치(14.1)와 제 2 스위치(14.2)의 제 1 접점(18.1)과 제 3 스위치(14.3)와 제 4 스위치(14.4)의 제 2 접점(18.2) 사이에 부하(6)가 접속되며, 제 1 절반부 브리지(12.1)의 스위치들을 전환하기 위한 적어도 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)와 제 2 절반부 브리지(12.2)의 스위치들을 전환하기 위한 적어도 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)를 발생하는 제어장치(20)를 더 구비하고, 상기 제어장치(20)는, 서로에 대한 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들(22.1, 22.2)의 펄스폭들 및/또는 위상을 변화시켜 PWM 출력 전압신호(4)의 펄스폭을 변화시키도록 구성된 시스템에 있어서,
    제로 PWM 출력 전압신호(4)를 발생하기 위해, 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)의 개별적인 펄스폭 및 위상과 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)의 개별적인 펄스폭 및 위상이 적어도 실질적으로 동일하도록, 제어장치(20)가 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)와 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)를 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템(2).
  2. 제 1항에 있어서,
    제어장치가 제어신호(8)에 근거하여 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)와 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)를 발생하도록 구성되고, 개별적인 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들(221, 22,2)의 개별적인 듀티사이클들이 제어신호(8)의 연속함수들인 것을 특징으로 하는 시스템(2).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    제어장치(20)가 제 3 PWM 스위치 신호(22.3)와 제 4 PWM 스위치 신호(22.4)를 발생하도록 더 구성되고, 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)와 제 3 PWM 스위치 신호(22.3)는 서로에 대해 반전된 신호들이며, 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)와 제 4 PWM 스위치 신호(22.4)는 서로에 대해 반전된 신호들이고, 사용시에, 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)는 제 1 스위치(14.1)로 공급되며, 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)는 제 3 스위치(14.3)로 공급되고, 제 3 PWM 스위치 신호(22.3)는 제 2 스위치(14.2)로 공급되며, 제 4 PWM 스위치 신호(22.4)는 제 4 스위치(14.4)로 공급되는 것을 특징으로 하는 시스템(2).
  4. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 PWM 스위치 신호(22.1)와 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)의 듀티사이클들의 합이 적어도 기본적으로 100%이고, 사용시에, PWM 출력 전압신호(4)를 변화시키기 위해, 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들(22.1, 22.2)의 듀티사이클들 및/또는 위상들이 서로에 대해 변화되며, 제로 PWM 출력 전압신호(4)를 발생하기 위해, 제 1 및 제 2 PWM 스위치 신호들(22.1, 22.2)의 듀티사이클들과 위상들이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 시스템(2).
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 PWM 스위치 신호(22.1)의 개별적인 펄스들의 중심들이 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)의 개별적인 펄스들의 중심들과 정렬되고, 제 1 PWM 스위치 신호(22.1)는 고정된 제 1 듀티사이클을 가지며, 사용시에, PWM 출력 전압신호(4)를 변화시키기 위해, 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)의 듀티사이클이 고정된 제 1 듀티사이클에 대해 변화되고, 제로 PWM 출력 전압(8)을 발생하기 위해, 제 2 PWM 스위치 신호(22.2)의 듀티사이클이 고정된 제 1 듀티사이클과 동일한 것을 특징으로 하는 시스템(2).
  6. 제 5항에 있어서.
    고정된 제 1 듀티사이클은 50%인 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템(2)이 제 3 절반부 브리지(12.3)와 제 4 절반부 브리지(12.4)를 구비하고, 제 3 절반부 브리지(12.3)는 제 5 스위치(14.5) 및 제 6 스위치(14.6)의 직렬 접속을 포함하며, 제 4 절반부 브리지(12.4)는 제 7 스위치(14.7)와 제 8 스위치(14.8)의 직렬 접속을 포함하고, 제 3 절반부 브리지(12.3)와 제 4 절반부 브리지(12.4)는 제 1 레일(19.1)과 제 2 레일(19.2) 사이에 접속되어 제 3 절반부 브리지(12.3)와 제 4 절반부 브리지(12.4) 양단에 DC 전압을 공급하며, 제 1 접점(18.1)과 제 2 접점(18.2) 사이에 전기모터의 제 1 모터 코일(6.1)이 접속되고, 제 1 접점(18.1)과 제 5 스위치(14.5) 및 제 6 스위치(14.6)의 제 3 접점(18.3) 사이에 전기모터의 제 2 모터 코일(6.2)이 접속되며, 제 1 접점(18.1)과 제 7 스위치(14.7) 및 제 8 스위치(14.8)의 제 4 접점(18.4) 사이에 전기모터의 제 3 모터 코일(6.3)이 접속된 것을 특징으로 하는 시스템(2).
  8. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 기재된 시스템(2)의 제어장치.
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