KR200418574Y1

KR200418574Y1 - 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로

Info

Publication number: KR200418574Y1
Application number: KR2020060006887U
Authority: KR
Inventors: 조한준
Original assignee: 동아전기부품 주식회사
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2006-06-12

Abstract

블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로는 자동차용 공조 블로워모터 구속시 보호기능을 유지시키고 정상 복귀시 보호기능을 해제하기 위한 것이다. 본 고안은 블로워모터 구동 제어를 위한 제어소자로 내부 온도를 자체 감지하여 과열시 인가되는 전압을 차단시켜 블로워모터를 보호하는 FET모듈과, 블로워모터 구속시 FET모듈로 인가되는 제어신호를 접지로 방출시켜 FET모듈의 보호기능 작동을 유지하고 블로워모터 정상 복귀시 FET모듈을 리세트시켜 보호기능 작동을 해제하기 위한 보호작동제어수단으로 구성되며, 보호작동제어수단은 블로워모터 구속시 "턴-온(Turn-On)"되는 트랜지스터와, 트랜지스터가 턴-온 상태가 되면 도통되어 FET로 공급되는 일정전압을 접지로 방출시키는 복수개의 트랜지스터 혹은 SCR로 이루어진다. 따라서, 본 고안은 블로워모터가 구속되었을 때 FET 내부 온도 변화에 의해 "온(ON)/오프(OFF)" 반복되어 블로워모터에 전압이 인가되는 현상이 반복되어 발생하는 잡음을 방지할 수 있어, 블로워모터 보호 및 동작의 신뢰성을 향상시키는 효과를 제공한다.

자동차, 블로워모터, FET, 보호기능

Description

블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로{Circuit for maintenance and remove of blower motor protection function}

도 1은 기존의 FET모듈을 이용한 자동차용 블로워모터 구동장치를 나타낸 구성도,

도 2a-2b는 본 고안에 따른 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로의 일실시예를 나타내는 회로도,

도 3은 본 고안에 따른 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로의 다른 실시예를 나타내는 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 블로워모터 20 : 제어소자(FET모듈)

21 : 온도감지부 40A,40B : 보호작동제어수단

R1,R2 : 저항 Q1∼Q3 : 트랜지스터

SCR : 실리콘제어정류기

본 고안은 자동차용 블로워모터 구동 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 블로 워모터 구동 제어소자인 FET가 내부 온도 변화에 의해 "온(ON)/오프(OFF)"를 반복하게 됨에 따라 블로워모터에 전압이 인가되는 현상이 반복되면서 발생하는 잡음(Noise)을 해결할 수 있도록, 블로워모터 구속시 FET의 보호동작을 유지시키고 블로워모터 정상복귀시 FET의 보호동작을 해제시키는 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로에 관한 것이다.

자동차는 차량 내의 적정온도를 유지하기 위하여 고온이나 저온의 공기를 차량의 내부로 유입시켜 온도를 유지한다. 이와 같은 온도제어를 위한 공기 유입은 블로워 팬(Fan)에 의해 수행하게 되며, 이 팬(Fan)은 블로워모터(Blower Motor)에 의해 회전된다.

통상적으로, 블로워모터를 구동하기 위한 블로워모터 구동장치는 전기장 효과 트랜지스터(FET; Field Effect Transistor)소자를 이용한 선형 제어를 하고 있다. 즉, 배터리(Battery)의 전원에 의해 구동되는 블로워모터(Blower Motor)는 모스에프이티(MOSFET)의 게이트(Gate)단으로 입력되는 제어신호에 따라 제어된다.

그런데, FET 드레인과 소스 간에 걸리는 전압 강하는 열로 방출되는데 소자에 방열판을 부착하여 열 방출을 하게 되고, 이 방열판에 온도퓨즈(Thermal Fuse)를 부착하여 방열판 접촉부의 온도를 감지하고, 방열판의 방열 능력이상 온도가 상승하면 온도퓨즈가 융단되어 블로워모터 전원의 음(-)의 단자를 단락시켜 전원을 차단하므로써 블로워모터를 보호하는 구조를 가진다. 또한, 블로워모터가 구속되었을 때 블로워모터의 역기전력에 의해 전류가 허용전류 이상으로 상승하게 되는데, 이때에도 역시 방열판의 온도가 증가하여 온도퓨즈가 융단되도록 되어 있다.

하지만, 제어소자와 방열판의 부착에 문제가 발생하여 접촉이 안좋을 경우, 블로워모터가 정상적으로 동작하는 구간에서도 방열판의 온도는 상승하지 않고 제어소자 자체의 온도만 상승되는 구조를 갖게 되어, 온도퓨즈가 융단되기 이전에 제어소자 자체가 고장나는 문제를 가지고 있다. 또한, 온도퓨즈 융단시 제어소자인 FET모듈 전체를 교환해야 하는 단점이 있다.

그래서, 최근에는 방열판 대신 내부 온도감지 기능을 갖는 FET모듈을 사용하는 선행기술이 본 출원인에 의해 국내 선등록된 등록번호 제 383028(2005. 4.20)호의 "이상 진단기능을 구비한 자동차용 공조 블로워모터 구동 제어 장치"에 제시되었다. 이를 도 1에 도시하였다.

도 1을 보면, 배터리(Battery)의 전원에 의해 구동되는 블로워모터(Blower Motor)(10)는 제어소자(20)인 모스에프이티(MOFET)의 게이트(Gate)단으로 입력되는 제어신호에 따라 제어된다. 제어소자(20)는 온도감지부(21)가 내장된 FET모듈을 사용한다. FET모듈의 드레인은 블로워모터(10)와 연결되어 있고 제어신호가 게이트로 입력되어 MOSFET를 구동하게 된다.

제어소자(20)인 FET모듈 내부에 들어있는 온도감지부(21)는 소자 자체의 온도를 감지하여 감지된 온도가 제어소자(20) 동작 온도 이상으로 올라가면 FET 게이트의 전압을 차단하여 과열로 인한 제어소자(20)의 파손을 미연에 방지하며, 이로 인하여 블로워모터(10)도 보호하는 구조를 가진다. 즉, 블로워모터(10) 구속시 전기적으로 FET 게이트의 전압을 차단하고, 블로워모터(10) 구속이 해제되면 다시 게이트에 신호를 인가하여 정상적으로 동작되도록 한다.

그런데, 블로워모터(10)가 구속되었을 때 제어소자(20)는 전기적으로 FET모듈의 게이트신호를 접지레벨(Ground Level)로 스위치를 하지만, FET 내부 온도가 정상 동작 조건으로 내려가면 다시 "턴-온(Turn On)"을 시키고, 이에 따라 온도가 올라가면 다시 "턴-오프(Turn-Off)"를 반복적으로 수행하게 된다. 이러한 "온(ON)/오프(OFF)"의 반복에 의해 블로워모터(10)에 잡음이 발생할 우려가 있다. 즉, 블로워모터(10)가 구속되었을 때 FET가 내부 온도 변화에 의해 "온(ON)/오프(OFF)"를 반복하게 된다. 이에 따라 블로워모터(10)에 전압이 인가되는 현상이 반복되면서 블로워모터(10) 구동 토크에 발생하는 잡음이 생기게 된다.

이를 해결하기 위해, FET 구동신호를 발생시키는 히터콘트롤러(30)에 피드백라인(33)을 형성하여, FET로 인가되는 신호를 피드백라인(33)을 통해 히터콘트롤러(30)의 마이컴(31)으로 피드백받는다. 마이컴(31)은 피드백신호가 FET 게이트 인가전압이면 정상적인 동작으로 판단하여 블로워모터(10) 구동을 제어한다. 마이컴(31)은 피드백신호가 접지레벨이면 모터 구속으로 FET 보호기능이 동작했음을 판단하여, 블로워모터(10)의 "온(ON)/오프(OFF)" 반복을 방지하기 위해 FET 게이트로 인가되는 모터 구동 신호를 차단한다. 즉, 마이컴(31)은 모터 구동 신호 자체를 차단시켜 블로워모터(10)에 전압이 인가되는 현상이 반복되지 않도록 한다.

이처럼, 위의 선행기술에서는 모터 구속시 제어신호를 마이컴의 A/D포트로 피드백(Feedback) 받아서 마이컴에서 모터 구동 신호를 차단하여 모터를 보호한다.

본 고안의 목적은 마이컴 대신 블로워모터가 구속되었을 때 제어신호를 접지 로 방출시켜 FET 보호기능 동작이 유지되도록 하고, 블로워모터가 정상복귀되었을 때 FET를 리세트시켜 정상 동작하도록 하여 FET의 내부 온도 변화에 의한 블로워모터의 "온(ON)/오프(OFF)" 반복을 방지할 수 있도록 한 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로는, 자동차용 블로워모터 구동을 제어하는 장치에 있어서, 입력되는 제어신호에 따라 상기 블로워모터 구동을 제어하며, 내부 온도감지 기능을 수행하여 과열시 블로워모터 보호기능을 작동시키는 FET소자, 및 블로워모터 구속시 상기 FET의 보호기능 작동이 유지되도록 FET소자로 입력되는 제어신호를 모두 접지로 방출시키며, 블로워모터 정상 복귀시 FET의 보호기능 작동이 해제되도록 제어신호를 FET소자로 입력시키는 보호작동제어수단을 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 2a-2b는 본 고안이 적용된 블로워모터 구동장치를 보여준다.

도 2a에 보여진 블로워모터 구동장치는 블로워모터 구동 제어소자로 내부 온도감지 기능을 갖는 FET모듈(20)과, 블로워모터 구속시 FET모듈(20)로 인가되는 제어신호(Base SIG)를 차단하여 FET의 보호기능 작동을 유지시키기 위한 보호작동제어수단(40A)으로 구성된다. 여기서, FET모듈(20)은 ST사의 VNW50N04를 사용한다. 보호작동제어수단(40A)은 복수개의 저항(R1,R2), 저항들(R1,R2) 간의 전압차에 의 해 "턴-온(Turn-On)" 되는 pnp형 제 1트랜지스터(Q1), 제 1트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 각각 콜렉터와 베이스가 연결되어 제 1트랜지스터(Q1)가 턴-온 상태가 되면 도통되어 풍량조절부(미도시)에서 FET모듈(20)의 게이트로 공급되는 일정전압을 접지로 방출시키는 제 2 및 제 3트랜지스터(Q2,Q3)로 이루어진다.

도 2b에 보여진 블로워모터 구동장치는 도 2a와 동일하게 구성되며, 단지 복수개의 트랜지스터(Q2,Q3) 대신 동일하게 동작하는 실리콘제어정류기(SCR; silicon controlled rectifier)를 사용하여 보호작동제어수단(40B)을 구성한다.

이러한 구성을 갖는 도 2a-2b의 블로워모터 구동 장치에서 본 고안의 블로워모터 보호기능 작동 유지 및 해제 동작에 대해 구체적으로 설명한다.

차량의 배터리 전압이 FET모듈(20)로 공급되면 FET모듈(20)이 구동하게 되며 사용자 인터페이스부인 풍량조절부를 통해 조절되는 공급전압에 따라 FET모듈(20)은 블로워모터의 회전속도를 제어하게 된다.

한편, 자동차 세차 등으로 인하여 블로워모터가 얼거나 이물질이 끼워 모터가 회전하지 못하고 구속되면, FET모듈(20)은 전기적으로 게이트신호를 접지레벨(Ground Level)로 스위치를 하여 블로워모터 보호기능을 동작시킨다. 하지만, FET모듈(20)은 블로워모터가 구속상태이더라도 내부 온도 변화에 따라 스위치 절환을 반복하여 일으키므로, 블로워모터 보호기능 동작이 유지와 해제를 반복하게 된다.

그래서, 본 고안의 보호작동제어수단(40)은 블로워모터가 구속되었을 때 풍량조절부에서 FET모듈(20)의 게이트로 공급하는 일정전압의 제어신호(Base SIG)를 차단시켜 내부 온도 변화에 상관없이 FET의 보호기능 작동이 유지되도록 한다. 즉 , 정상적인 동작시 복수개의 저항(R1,R2) 값은 같지만 블로워모터가 구속되면 저항(R1)의 전압이 떨어져 저항들(R1,R2) 사이에 전압차가 생기게 된다. 이로 인하여, 제 1트랜지스터(Q1)가 "턴-온(Turn-On)"상태가 된다. 제 1트랜지스터(Q1)가 턴-온되면, 제 1트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 콜렉터가 연결된 pnp형 제 2트랜지스터(Q2)도 턴-온 상태가 되어 제어신호(Base SIG)가 FET모듈(20)로 공급되지 않고 에미터를 통해 제 3트랜지스터(Q3)의 콜렉터로 인가된다. 제 1 및 제 2트랜지스터(Q1,Q2)의 콜렉터에 베이스가 연결된 npn형 제 3트랜지스터(Q3)도 턴-온 상태가 되어 콜렉터로 인가된 제어신호(Base SIG)가 접지로 빠지게 된다. 이로 인하여, FET모듈(20)의 게이트로 인가되는 제어신호(Base SIG)를 차단시켜 FET가 구동하지 못하도록 하여 블로워모터가 구속되었을 때 FET 내부 온도 변화에 의해 블로워모터에 전압이 인가되는 현상이 반복되지 않도록 한다. 결과적으로, FET의 보호기능 작동이 유지된다고 할 수 있다.

블로워모터가 정상적인 동작시에, 사용자는 풍량조절부를 "0"단으로 하여 보호기능 작동을 해제시킨다. 즉, 풍량절부에서 FET모듈(20)의 게이트로 공급되는 일정전압(Base SIG)을 "0"으로 하면, 복수개 저항(R1,R2)의 값이 같아지게 되어 FET모듈(20)의 게이트로 제어신호(Base SIG)가 인가되어 FET를 리세트시킨다. 그런 다음, 일정전압의 제어신호(Base SIG)를 공급하여 FET모듈(20)을 구동시켜 FET의 보호기능 작동이 해제되도록 한다.

도 2a의 복수개 트랜지스터(Q2,Q3) 대신 그 위치에 도 2b에 보여진 바와 같이 실리콘제어정류기(SCR)를 연결하여도 동작은 동일하게 이루어진다. 즉, 블로워 모터 구속시 복수개 저항(R1,R2) 간의 전압차에 의해 제 1트랜지스터(Q1)가 턴-온상태가 되면 실리콘제어정류기(SCR)의 게이트에 전류가 흘러 도통상태가 된다. 실리콘제어정류기(SCR)가 도통상태에서, 풍량조절부에서 FET모듈(20)의 게이트로 공급되는 일정전압의 제어신호(Base SIG)는 모두 실리콘제어정류기(SCR)를 따라 접지로 빠지게 된다. 블로워모터가 정상 동작시에는 복수개 저항(R1,R2)의 값이 같아져 제 1트랜지스터(Q1)가 턴-오프 상태가 된다.

도 3은 본 고안에 따른 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로의 다른 실시예를 나타내는 회로도로, FET모듈(50)을 인피니온(INFINEON)사의 BTS244Z나 BTS282Z을 사용하여, 도 2a-2b의 보호작동제어수단(40)을 별도 구성하지 않도록 한다.

인피니온(INFINEON)사의 BTS244Z나 BTS282Z 등의 FET(50)는 블로워모터 구속시에 제어신호(Base SIG)를 내부의 접지레벨로 스위칭시키고, FET 내부 온도가 정상 동작 조건으로 내려가더라도 "턴-온(Turn-On)"되지 않고 그 상태를 유지하는 특성이 있다. 블로워모터가 정상적인 동작시 사용자가 풍량조절부를 "0"단으로 하여 FET모듈(50)이 리세트가 되어 보호기능 작동이 해제되면 정상 동작하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로는, 마이컴 등을 사용하지 않고 블로워모터 구속이나 정상적인 동작시 FET의 블로워모터 보호기능을 유지 및 해제시킬 수 있어 FET의 내부 온도 변화에 의해 블로워모터에 전압이 인가되는 현상이 반복되어 발생하는 잡음을 방지하는 효과를 갖는다.

Claims

자동차용 블로워모터 구동을 제어하는 장치에 있어서,

입력되는 제어신호에 따라 상기 블로워모터 구동을 제어하며, 내부 온도감지 기능을 수행하여 과열시 블로워모터 보호기능을 작동시키는 FET소자; 및

블로워모터 구속시 상기 FET의 보호기능 작동이 유지되도록 FET소자로 입력되는 제어신호를 모두 접지로 방출시키며, 블로워모터 정상 복귀시 FET의 보호기능 작동이 해제되도록 제어신호를 FET소자로 입력시키는 보호작동제어수단을 포함하는 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로.
제 1항에 있어서, 상기 FET소자는 인피니온(INFINEON)사의 BTS244Z나 BTS282Z를 사용하여, 상기 블로워모터 구속시 제어신호를 내부의 접지레벨로 스위칭시켜 소자 내부 온도 변화에 상관없이 그 상태를 유지토록 함을 특징으로 하는 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로.
제 1항에 있어서, 상기 보호작동제어수단은

복수개의 저항;

상기 블로워모터 구속시 상기 복수개의 저항 사이에 생기는 전압차에 의해 "턴-온(Turn-On)"되는 트랜지스터; 및

상기 트랜지스터가 턴-온 상태가 되면 도통되어 상기 FET소자로 입력되는 제 어신호를 모두 접지로 빠지게 하기 위한 복수개의 트랜지스터를 구비함을 특징으로 하는 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로.
제 1항에 있어서, 상기 보호작동제어수단은

복수개의 저항;

상기 블로워모터 구속시 상기 복수개의 저항 사이에 생기는 전압차에 의해 "턴-온(Turn-On)"되는 트랜지스터; 및

게이트에 상기 트랜지스터의 콜렉터가 연결되어 상기 트랜지스터가 턴-온 상태가 되면 도통되어 상기 FET소자로 입력되는 제어신호를 모두 접지로 빠지게 하기 위한 실리콘제어정류기(SCR)를 구비함을 특징으로 하는 블로워모터 보호기능 유지 및 해제회로.