KR200454248Y1 - 스테핑 모터 제어 장치 - Google Patents

스테핑 모터 제어 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR200454248Y1
KR200454248Y1 KR2020090007200U KR20090007200U KR200454248Y1 KR 200454248 Y1 KR200454248 Y1 KR 200454248Y1 KR 2020090007200 U KR2020090007200 U KR 2020090007200U KR 20090007200 U KR20090007200 U KR 20090007200U KR 200454248 Y1 KR200454248 Y1 KR 200454248Y1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
phase
stepping motor
voltage
driving
Prior art date
Application number
KR2020090007200U
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100012376U (ko
Inventor
한길용
Original Assignee
한길용
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한길용 filed Critical 한길용
Priority to KR2020090007200U priority Critical patent/KR200454248Y1/ko
Publication of KR20100012376U publication Critical patent/KR20100012376U/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR200454248Y1 publication Critical patent/KR200454248Y1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/12—Control or stabilisation of current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/027—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an over-current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
    • H02P7/05—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of electronic switching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

본 고안은 복수의 상을 구비한 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치에 관한 것으로, 상기 스테핑 모터의 복수의 상에 구동 전류를 공급하는 모터 상 구동부와, 상기 스테핑 모터에 소정의 여자 패턴을 발생시키기 위해 상기 스테핑 모터의 각 상의 여자 신호를 생성하여 상기 모터 상 구동부로 출력하는 모터 상 제어부와, 상기 스테핑 모터의 회전시와 정지시에 각각 상기 모터 상 구동부에 흐르는 전류를 제한하기 위한 소정의 설정 전압을 출력하는 모터 전류 설정부와, 상기 모터 상 구동부에 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 검출 저항으로부터의 검출 전압과 상기 모터 전류 설정부에서 출력된 소정의 설정 전압을 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하여 출력하는 PWM 제어부와, 및 상용 전원을 전파 정류한 정류전압을 상기 PWM 제어부의 상기 펄스폭 변조 신호에 따라 상기 스테핑 모터의 구동 전압으로 공급하는 모터 구동 전압 공급부를 포함한다. 이에 의해, 스테핑 모터의 회전시와 정지시에 따라 구동 전류를 적절하게 제한함으로써 과도한 전류의 흐름을 방지할 수 있다.

Description

스테핑 모터 제어 장치{Stepping Motor Controlling Apparatus}
본 고안은 스테핑 모터 제어 장치에 관한 것으로, 특히 스테핑 모터의 회전시와 정지시에 따라 구동 전류를 적절하게 제한하고, 또한 스테핑 모터의 4상-5상 구동의 경우에도 정확한 회전 토크를 얻을 수 있는 스테핑 모터 제어 장치에 관한 것이다.
최근에 급속히 신장하고 있는 OA(Office Automation), FA(Factory Automation) 분야에서는 정밀 제어되는 모터의 채용이 필수적이다. 이러한 요구에 부합하여 DC 서보(DC servo) 모터나 스테핑 모터가 사용되고 있다. 이 중에서 스테핑 모터는 스테핑 모터에 제공되는 펄스만을 가지고도 정밀 제어가 가능하므로 그 이용이 증가하고 있다.
도 1은 종래의 5상을 구비한 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치를 도시한 개략적인 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모터 상 제어부(130)의 여자 패턴에 따라 모터 상 구동부(120)가 동작하면 스테핑 모터(110)의 각 권선에 전류가 흐른다. 이 모터 상 구동부(120)는 PWM 트랜지스터(140) 및 코일 L(142)를 통해 전원 E(160)에 접속되 고, 모터 상 구동부(120)에서의 온·오프 제어에 의해 스테핑 모터(110)의 모터 코일에 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 스테핑 모터(110)는 회전한다.
즉, 모터 상 제어부(130)는 펄스 입력을 수신받아, 펄스에 동기하여 모터 상 구동부(120)의 10개의 스위칭 소자들의 온·오프를 제어하여 스테핑 모터(110)의 권선에 흐르는 전류의 상을 바꾼다. 이 스테핑 모터(110)의 권선에 흐르는 전류는, 전류 검출 저항(152)에서 검출 전압으로 변환되어 전압 비교기(164)의 (+)입력단자에 공급된다. 이 전압 비교기(164)는 (+)입력단자에 공급되는 검출 전압과 목표 전류값에 해당하는 기준 전압 Vref와 비교하여 그 비교 결과를 출력한다. 펄스폭 제어 회로(156)는 전압 비교기(164)의 출력을 입력받아 검출 전압이 기준 전압보다 큰 경우에는 PWM 트랜지스터(140)의 온 시간을 짧게 하고, 검출 전압이 기준 전압보다 작은 경우에는 PWM 트랜지스터(140)의 온 시간을 길게 함으로써, 스테핑 모터(110)의 권선에 흐르는 전류를 일정하게 제어한다.
그러나 종래의 이러한 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치는 전압 비교기(164)의 기준 전압으로 일정 전압만을 이용함으로써, 스테핑 모터의 정지시에는 과도한 전류가 흐르게 되고, 또한 스테핑 모터의 4상-5상 구동의 경우 정확한 회전 토크를 얻을 수 없었다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 고안은 스테핑 모터의 회전시와 정지시에 따라 구동 전류를 적절하게 제한하고, 또한 스테핑 모터의 4상-5상 구동의 경우에도 정확한 회전 토크를 얻을 수 있는 스테핑 모터 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 고안은 스테핑 모터의 각 상의 권선을 각각의 가상 접지점에 연결하여 전기적으로 절연하는 스테핑 모터 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 복수의 상을 구비한 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치에 있어서, 상기 스테핑 모터의 복수의 상에 구동 전류를 공급하는 모터 상 구동부와, 상기 스테핑 모터에 소정의 여자 패턴을 발생시키기 위해 상기 스테핑 모터의 각 상의 여자 신호를 생성하여 상기 모터 상 구동부로 출력하는 모터 상 제어부와, 상기 스테핑 모터의 회전시와 정지시에 각각 상기 모터 상 구동부에 흐르는 전류를 제한하기 위한 소정의 설정 전압을 출력하는 모터 전류 설정부와, 상기 모터 상 구동부에 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 검출 저항으로부터의 검출 전압과 상기 모터 전류 설정부에서 출력된 소정의 설정 전압을 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하여 출력하는 PWM 제어부와, 및 상용 전원을 전파 정류한 정류전압을 상기 PWM 제어부의 상기 펄스폭 변조 신호에 따라 상기 스테핑 모터의 구동 전압으로 공급하는 모터 구동 전압 공급부를 제공한 다.
상기 모터 전류 설정부는 상기 스테핑 모터의 회전시와 정지시에 각각 다른 소정의 설정 전압을 출력하기 위하여, 제1 저항 소자와 제2 저항 소자에 직렬로 연결된 제1 트랜지스터가 병렬로 연결되고, 상기 스테핑 모터의 정지시에는 상기 제1 트랜지스터가 온되는 것이 바람직하다.
상기 모터 전류 설정부는 상기 제1 트랜지스터를 온시키기 위해 상기 모터 상 제어부에서 출력되는 정지 온 신호를 소정 시간 지연하는 단안정 멀티바이브레이터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 모터 전류 설정부는 상기 스테핑 모터가 4상-5상의 구동의 경우 4상 여자시와 5상 여자시에 대하여 각각 다른 소정의 설정 전압을 출력하는 것이 바람직하다.
상기 모터 전류 설정부는 상기 스테핑 모터의 4상 여자시와 5상 여자시에 각각 다른 소정의 설정 전압을 출력하기 위하여, 상기 제1 저항 소자와 상기 제2 저항 소자의 접속점에 연결되어 상기 PWM 제어부로 소정의 설정 전압을 제공하기 위한 제3 저항 소자와 제4 저항 소자에 직렬로 연결된 제2 트랜지스터가 병렬로 연결되고, 상기 스테핑 모터의 5상 여자시에는 상기 제2 트랜지스터가 온되는 것이 바람직하다.
상기 모터 상 구동부는 상기 스테핑 모터의 각 상의 권선을 가상 접지점에 각각 연결하고, 상기 모터 상 제어부의 여자 신호와 상부 스위칭 소자들의 각 게이트 단자를 전기적으로 절연하는 게이트 드라이버 IC들을 포함하는 것이 바람직하 다.
상기 게이트 드라이버 IC들의 각각에 별개로 상 구동 전압들을 공급하도록 변압기의 각 2차 코일로부터 상기 상 구동 전압들을 발생하는 상 구동 전압 발생부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 구성들에 의해, 본 고안은 스테핑 모터의 회전시와 정지시에 따라 구동 전류를 적절하게 제한함으로써 과도한 전류의 흐름을 방지할 수 있고, 또한 스테핑 모터의 4상-5상 구동의 경우에도 정확한 회전 토크를 얻을 수 있다.
또한, 본 고안은 스테핑 모터의 각 상의 권선을 각각의 가상 접지점에 연결하여 전기적으로 절연함으로써, 스위칭 소자들이 연쇄적으로 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 고안의 일실시예에 따른 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치를 첨부한 예시 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 5상을 구비한 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치를 도시한 개략적인 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스테핑 모터(210)를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치(200)는 모터 상 구동부(220), 모터 상 제어부(230), 모터 구동 전압 공급부(240), PWM 제어부(250), AC/DC 컨버터부(260), 모터 전류 설정부(270) 및 전 원 감지부(280)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스테핑 모터(210)는 5상을 구비하고 있다.
모터 상 구동부(220)는 스테핑 모터의 5상의 각 상을 제어하기 위해 구동 전류를 공급한다. 모터 상 구동부(220)는 스테핑 모터(210)의 권선들에 구동 전류를 공급하기 위해 FET로 이루어진 스위칭 소자 S1 내지 S10을 포함한다. 즉, 모터 상 구동부(220)는 모터 구동 전압 공급부(240)에 연결된 상부 스위칭 소자 S1, S3, S5, S7 및 S9와, 전류 검출 저항(252)에 연결된 하부 스위칭 소자 S2, S4, S6, S8 및 S10을 포함한다. 그리고 이들 스위칭 소자 S1 내지 S10의 온·오프에 의해 스테핑 모터(210)의 각 권선에의 전류가 제어된다.
모터 상 제어부(230)는 스테핑 모터(210)에 소정의 여자 패턴을 발생시키기 위해, 스테핑 모터(210)의 각 상의 여자 신호를 생성하여 모터 상 구동부(220)로 출력한다. 즉, 모터 상 제어부(230)는 펄스 입력을 수신하여 펄스에 동기하여 모터 상 구동부(220)의 각 스위칭 소자의 온·오프를 제어하기 위한 신호를 출력한다.
모터 구동 전압 공급부(240)는 모터 상 구동부(220)의 상단에 있는 스위칭 소자들 S1, S3, S5, S7 및 S9의 드레인 단자들에 모터 구동 전압을 공급하기 위해 평활 회로(264)에 의해 생성된 평활 전압(Vm)에의 연결을 제어한다. 모터 구동 전압 공급부(240)는 PWM 트랜지스터 Q1(242), 코일 L1(244), 콘덴서 C1(246) 및 다이오드 D1를 포함한다.
PWM 제어부(250)는 전류 검출 저항(252), 전압 비교기(254) 및 펄스폭 제어 회로(256)를 포함한다. 전류 검출 저항(252)은 모터 상 구동부(220)에 흐르는 전류 를 감지하고, 전압 비교기(254)는 이 전류 검출 저항(252)에 의한 검출 전압과 모터 전류 설정부(270)에 출력되는 목표 전류에 해당하는 기준 전압 Vref을 비교하여 그 결과를 출력한다. 펄스폭 제어회로는 전압 비교기(254)의 출력을 입력받아 검출 전압이 기준 전압 Vref보다 큰 경우에는 모터 구동 전압 공급부(240)에 공급되는 펄스폭의 온 시간을 짧게 하고, 검출 전압이 기준 전압 Vref보다 작은 경우에는 모터 구동 전압 공급부(240)에 공급되는 펄스폭의 온 시간을 길게 한다.
AC/DC 컨버터부(260)는 퓨즈(262), 평활 회로(264), DC 전압 생성 회로(266)를 포함한다. 상용 전원 AC는 퓨즈(262)를 거쳐 평활 회로(264)에 입력된다. 평활 회로(264)는 입력된 상용 전원 AC을 전파 정류하여 평활 전압(Vm)을 출력한다. DC 전압 생성 회로(266)는 이 평활 전압(Vm)을 변환하여 모터 상 구동부(220), 모터 상 제어부(230) 및 전원 감지부(280)에 전압을 공급한다. DC 전압 생성 회로(266)는 모터 상 제어부(230) 및 전원 감지부(280)에 5V(Vcc)을 생성하여 공급하며, 모터 상 구동부(220)에 12V 또는 24V을 생성하여 공급할 수 있다. 그리고 평활 회로(264)에서 정류된 평활 전압(Vm)은 DC 전압 생성 회로(266)에 공급될 뿐만 아니라 모터 구동 전압 공급부(240)에도 공급된다.
모터 전류 설정부(270)은 스테핑 모터(210)의 회전시와 정지시에 각각 모터 상 구동부(220)에 흐르는 전류를 제한하기 위한 소정의 설정 전압을 출력하며, 4-5상 구동의 경우 4상 구동시와 5상 구동시에 대하여 각각 다른 소정의 설정 전압을 출력한다.
전원 감지부(280)는 퓨즈(262)를 통과한 상용 전원 AC의 양단에 연결되어, 상용 전원 AC가 순간적인 정전에 의해 차단되더라도 소정의 시간 동안 트리거 신호를 연장하여 모터 상 제어부(230)로 출력하며, 상용 전원 AC가 소정의 시간 이상 차단되는 경우에는 동작 차단 신호를 출력한다. 한편, 전원 감지부(280)는 상용 전원과의 전기적인 절연을 위한 포토 커플러(미도시됨)와, 트리거 신호의 생성을 위한 단안정 멀티바이브레이터(미도시됨)를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 2에 도시된 본 고안의 일실시예에 따른 5상을 구비한 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치를 도시한 개략적인 회로도에 기초하여 스테핑 모터 제어 장치의 동작을 설명한다.
초기에 상용 전원 AC가 입력되면, 퓨즈(262)를 통과한 상용 전원 AC은 평활 회로(264)에서 전파 정류된다. 평활 전압이 소정의 전압 이상이 되면 DC 전압 생성 회로(266)가 동작하고 Vcc단자를 통해 모터 상 제어부(230) 및 전원 감지부(280)를 통해 5V 전압이 공급된다. 따라서 초기에 상용 전원 AC가 입력되면 초기 안정화에 요구되는 소정의 시간이 지난 후에 모터 상 제어부(230) 및 전원 감지부(280)가 동작하게 된다.
한편, 전원 감지부(280)에 동작 전압 5V가 공급되면, 전원 감지부(280)에서는 트리거 신호가 계속하여 출력되고 모터 상 제어부(230)는 트리거 신호가 입력되고 있는 동안 여자 패턴에 따른 여자 신호를 계속하여 모터 상 구동부(220)의 스위칭 소자들의 게이트 단자에 출력한다. 한편 펄스폭 제어 회로(256)에서 출력되는 펄스폭 변조 신호에 따라 모터 구동 전압 공급부(240)의 PWM 트랜지스터 Q1(242)는 온·오프된다. PWM 트랜지스터 Q1(242)가 온되면, 평활 전압 Vm이 콘덴서 C1(246)에 충전되고, 이 콘덴서 C1(246)의 충전 전압이 모터 상 구동부(220)의 상부 스위칭 소자 S1, S3, S5, S7 및 S9에 공급된다.
펄스폭 제어 회로(256)는 전류 검출 저항(252)으로부터 검출 전압이 소정의 설정 전압 Vs보다 작은 경우에는 PWM 트랜지스터 Q1(242)의 온 시간을 길게 하는 펄스폭 변조 신호를 출력하고, 전류 검출 저항(252)으로부터 검출 전압이 기준 전압 Vref보다 큰 경우에는 PWM 트랜지스터 Q1(242)의 온 시간을 짧게 하는 펄스폭 변조 신호를 출력한다. 이에 의한 스테핑 모터의 권선에 흐르는 전류는 일정하게 제어된다.
한편, 모터 전류 설정부(270)은 스테핑 모터(210)의 회전시와 정지시에 각각 모터 상 구동부(220)에 흐르는 전류를 제한하기 위한 소정의 설정 전압을 출력하고, 또한 4-5상 구동의 경우 4상 구동시와 5상 구동시에 대하여 각각 다른 소정의 설정 전압을 출력한다.
상용 전원 AC가 계속하여 정상적으로 입력되는 경우 모터 상 제어부(230)는 펄스 입력을 수신하여, 펄스에 동기하여 모터 상 구동부(220)의 10개의 FET의 온·오프를 제어하여 스테핑 모터(210)의 권선에 흐르는 전류의 상을 바꾼다. 이 스테핑 모터(210)의 권선에 흐르는 전류는, 전류 검출 저항(252)에서 검출 전압으로 변환되어 전압 비교기(254)의 (+)입력단자에 공급된다. 이 전압 비교기(254)는 (+)입력단자에 공급되는 검출 전압과, 목표 전류값에 해당하는 기준 전압과 비교하여 결과를 출력한다. 펄스폭 제어회로(256)는 전압 비교기(254)의 출력을 입력받아 검출 전압이 기준 전압보다 큰 경우에는 PWM 트랜지스터 Q1(242)의 온 시간을 짧게 하고, 검출 전압이 기준 전압보다 작은 경우에는 온 시간을 길게 함으로써, 스테핑 모터(110)의 권선에 흐르는 전류를 일정하게 제어한다.
한편, 순간적인 정전에 의해 상용 전원 AC가 순간적으로 차단되더라도 전원 감지부(280)는 소정의 시간 동안 트리거 신호를 연장하여 출력하므로, PWM 제어부(250)는 정상적으로 동작한다. 그러나 소정의 시간 이상 상용 전원 AC가 차단되는 경우에는 전원 감지부(280)는 동작 차단 신호를 PWM 제어부(250)에 출력하고 PWM 제어부(250)는 이 동작 차단 신호에 따라 모터 상 구동부(220)로의 여자 신호의 출력을 중단한다.
도 3은 도 2에 도시된 모터 전류 설정부의 상세 회로 및 관련 회로를 도시한 회로도이다. 도 4는 도 3의 단안정 멀티바이브레이터 IC의 동작 파형을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 모터 전류 설정부(270)은 단안정 멀티바이브레이터 IC(272)와, 스테핑 모터(210)의 정지시에 온되는 정지 트랜지스터 Q5(274)와, 스테핑 모터(210)의 4상-5상 구동의 경우 5상 여자시에 온되는 5상 트랜지스터 Q7(276)을 포함한다. 이하에서는 이들 구성들의 동작을 이해하기 위해 좀 더 상세하게 회로를 설명한다.
PWM 제어부(250)의 전압 비교기(254)의 비반전 단자에는 저항 R43를 통해 전류 검출 저항(252)이 연결되어 있으며, 전압 비교기(254)의 반전 단자에는 저항 R37을 통해 모터 전류 설정부(270)가 연결되어 있다.
모터 전류 설정부(270)의 단안정 멀티바이브레이터 IC(272)는 모터 상 제어부(230)의 CO 단자에 연결되어 있고, 그 단안정 멀티바이브레이터 IC(272)의 출력은 저항 R44를 통해 정지 트랜지스터 Q5(274)의 베이스에 연결되어 있다. 정지 트랜지스터 Q5(274)의 컬렉터에는 저항 R35가 연결되어 있으며, 저항 R35와 정지 트랜지스터 Q5(274)의 이미터에는 저항 R36이 병렬로 연결되어 있다. 여기서 저항 R35 및 저항 R36은 가변 저항일 수 있다. 또한, 병렬로 연결된 저항 R35와 저항 R36의 접속점은 저항 34를 통해 12V 전원에 연결되어 있다. 또한 병렬로 연결된 저항 R35와 저항 R36의 접속점에는 저항 R47이 연결되어, 이 저항 R47은 저항 R37가 연결되어 전압 비교기(254)의 반전 단자에 소정의 설정 전압을 공급하게 된다. 또한, 저항 R47의 양단에는 저항 R46과 이 저항 R46에 직렬로 연결된 5상 트랜지스터 Q7(276)이 병렬로 연결되어 있다. 이 5상 트랜지스터 Q7(276)의 베이스에는 저항 R50 및 저항 R51를 통해 모터 상 제어부(230)의 EM 단자가 연결되어 있다.
도 3에 도시된 모터 전류 설정부(270)의 구성들에 의해, 먼저 스테핑 모터(210)의 회전시와 정지시에 각각 전압 비교기(252)의 반전 단자에 공급되는 소정의 설정전압을 설명한다.
스테핑 모터(210)의 회전시에는 정지 트랜지스터 Q5(274) 및 5상 트랜지스터 Q7(276)이 오프되어 있으므로, 12V 전원은 저항 R34 및 저항 R36에 분배되고, 저항 R36의 양단 전압이 저항 R47 및 R37를 통해 전압 비교기(252)의 반전 단자에 공급된다.
한편, 스테핑 모터(210)의 정지시에는 모터 상 구동부(230)의 CO 단자로부터 도 4(a)에 도시된 펄스 신호가 출력되어 단안정 멀티바이브레이터 IC(272)의 반전 입력 단자에 공급된다. 한편 단안정 멀티바이브레이터 IC(272)의 출력 단자 Q의 출력 신호는 저항 R44를 통해 정지 트랜지스터 Q5(274)의 베이스에 연결된다.
도 4(a)의 펄스 신호가 단안정 멀티바이브레이터 IC(272)의 반전 입력 단자에 공급되면 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 소정의 시간, 즉 ta 이후에 단안정 멀티바이브레이터 IC(272)의 Q 단자에는 트리거 신호가 출력된다. 그리고 모터 상 구동부(230)의 CO 단자로부터 펄스 신호가 계속 출력되면 단안정 멀티바이브레이터 IC(272)의 Q 단자에는 트리거 신호가 연속적으로 이어진다. 또한, 모터 상 구동부(230)의 CO 단자로부터 도 4(a)의 펄스 신호가 차단되는 경우에도 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 소정의 시간 ta 동안 트리거 신호가 연장되어 출력된다. 이 소정의 시간은 저항 R45과 콘덴서 C30에 의해 정해지며, 40Hz 내지 80Hz의 범위가 바람직하다. 이 단안정 멀티바이브레이터 IC(274)로 인하여 스테핑 모터(210)의 회전으로부터 정지시로의 전환이나 스테핑 모터(210)의 정지로부터 회전시로의 전환이 과도하지 않고 자연스럽게 이루어진다.
단안정 멀티바이브레이터 IC(272)의 Q 단자로부터 트리거 신호가 출력되면 정지 트랜지스터 Q5(274)가 온된다. 이에 따라 저항 R35와 저항 R36이 병렬로 연결되고 저항 R35와 저항 R36의 접속점의 전압이 감소한다. 이 감소된 전압은 저항 R47 및 R37를 통해 전압 비교기(252)의 반전 단자에 공급된다.
이하에서는 도 3에 도시된 모터 전류 설정부(270)의 구성들에 의해, 4상-5상 구동의 경우 5상 여자시의 동작시에 온되는 5상 트랜지스터 Q7(276)의 동작에 따라 전압 비교기(252)의 반전 단자에 공급되는 소정의 설정전압을 설명한다.
도 5는 스테핑 모터의 4상-5상 구동의 경우 각 상의 권선에 흐르는 전류를 이해하기 쉽게 설명하는 도면이며, 도 6은 도 5의 도시된 스테핑 모터의 4상-5상 구동의 경우 토크 어긋남을 설명하는 도면이다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 5상 구동시에 총전류가 2I라고 가정한 경우 3상의 각 권선에는 2I/3의 전류가 흐르고, 2상의 각 권선에는 1I가 흐른다. 한편, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 5상 구동시에 총전류가 2I라고 가정한 경우 3상의 각 권선에는 2I/3의 전류가 흐르고, 2상의 각 권선에는 1I가 흐른다.
그러나 도 6에 도시된 바와 같이, 총전류를 2I로 제어하는 경우에는 4상 구동시와 5상 구동시에 토크 어긋남이 발생하게 된다. 그러나 종래에는 이 토크 어긋남이 크지 않아 무시하였으나, 토크에 대한 정밀 제어가 점점 요구되고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스테핑 모터(210)의 4상-5상 구동의 경우 4상 여자시에는 5상 트랜지스터 Q7(76)이 오프되어 있으며, 저항 R34와 저항 R36에 의해 분배된 전압이 저항 R47 및 저항 R37를 통해 전압 비교기(254)의 반전 단자에 입력된다. 그러나 5상 여자시에는 모터 상 제어부(230)의 EM 단자에 온신호가 출력되므로 5상 트랜지스터 Q7(76)가 온된다. 그러면 전압 비교기(254)의 반전 단자에는 4상 여자시보다 높은 소정의 설정 전압이 공급된다.
도 7은 도 2에 도시된 DC 전압 생성 회로와 모터 상 구동부를 상세하게 도시 한 회로도이다.
DC 전압 생성 회로(266)에서 제1 상 구동 전압 Vcc1은 트랜스 코일 TL1, 다이오드 D51, 콘덴서 C51 및 저항 R51에 의해 생성된다. 이 생성된 제1 상 구동 전압 Vcc1은 게이트 드라이버 IC1(241)의 전원 단자에 공급된다. 이 게이트 드라이버 IC1(241)는 모터 상 제어부(230)로부터 출력되는 여자 신호 SM1과 포토 커플러를 통해 전기적으로 절연되어 있고, 그 출력은 저항 R71을 통해 스위칭 소자 S1의 게이트 단자에 입력된다. 또한, 제1 상 구동 전압 Vcc1의 접지 단자, 게이트 드라이버 IC1(241)의 접지 단자 및 스위칭 소자 S1 및 S2의 사이의 접점 A가 전기적으로 연결되어 제1 상 구동 전압에 대한 가상 접지점을 형성한다.
또한, DC 전압 생성 회로(266)에서 제2 상 구동 전압 Vcc2은 트랜스 코일 TL2, 다이오드 D52, 콘덴서 C52 및 저항 R52에 의해 생성된다. 이 생성된 제2 상 구동 전압 Vcc2은 게이트 드라이버 IC2(242)의 전원 단자에 공급된다. 이 게이트 드라이버 IC2(242)는 모터 상 제어부(230)로부터 출력되는 여자 신호 SM3과 포토 커플러를 통해 전기적으로 절연되어 있고, 그 출력은 저항 R73를 통해 스위칭 소자 S3의 게이트 단자에 입력된다. 또한, 제2 상 구동 전압 Vcc2의 접지 단자, 게이트 드라이버 IC2(242)의 접지 단자 및 스위칭 소자 S3 및 S4의 사이의 접점 B가 전기적으로 연결되어 제2 상 구동 전압에 대한 가상 접지점을 형성한다.
도 7에는 5상 모두에 대해 도시되어 있지는 않지만, 도 2에 도시된 DC 전압 생성 회로(266)는 5개의 구동 전압을 각각 생성하며, 또한, 모터 상 구동부(220)도 5개의 게이트 드라이버 IC들을 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 상 구동 전압 및 제2 상 구동 전압에 대한 가상 접지점이 별도로 형성된다. 이에 의해, 스위칭 소자 S1 등이 단락되어도 다른 스위칭 소자 S3 등의 구동 전압에는 영향을 미치지 않게 되어 다른 스위칭 소자 S3 등의 연쇄적인 파괴를 방지할 수 있다.
본 고안에서는 5상을 구비한 스테핑 모터를 구동하는 스테핑 모터 제어 장치에 대하여 설명하였지만, 다른 개수의 상을 구비한 스테핑 모터의 제어 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 고안의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 고안과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 5상을 구비한 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치를 도시한 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 5상을 구비한 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치를 도시한 개략적인 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시된 모터 전류 설정부의 상세 회로 및 관련 회로를 도시한 회로도이다.
도 4는 도 3의 단안정 멀티바이브레이터의 동작 파형을 도시한 도면이다.
도 5는 스테핑 모터의 4상-5상 구동의 경우 각 상의 권선에 흐르는 전류를 이해하기 쉽게 설명하는 도면이다.
도 6은 도 5의 도시된 스테핑 모터의 4상-5상 구동의 경우 토크 어긋남을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 DC 전압 생성 회로와 모터 상 구동부를 상세하게 도시한 회로도이다.

Claims (7)

  1. 복수의 상을 구비한 스테핑 모터를 구동 제어하는 스테핑 모터 제어 장치에 있어서,
    상기 스테핑 모터의 복수의 상에 구동 전류를 공급하는 모터 상 구동부와,
    상기 스테핑 모터에 소정의 여자 패턴을 발생시키기 위해 상기 스테핑 모터의 각 상의 여자 신호를 생성하여 상기 모터 상 구동부로 출력하는 모터 상 제어부와,
    상기 스테핑 모터의 회전시와 정지시에 각각 상기 모터 상 구동부에 흐르는 전류를 제한하기 위한 소정의 설정 전압을 출력하는 모터 전류 설정부와,
    상기 모터 상 구동부에 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 검출 저항으로부터의 검출 전압과 상기 모터 전류 설정부에서 출력된 소정의 설정 전압을 비교하여 펄스폭 변조신호를 생성하여 출력하는 PWM 제어부와, 및
    상용 전원을 전파 정류한 정류전압을 상기 PWM 제어부의 상기 펄스폭 변조 신호에 따라 상기 스테핑 모터의 구동 전압으로 공급하는 모터 구동 전압 공급부를 포함하고,
    상기 모터 전류 설정부는 상기 스테핑 모터의 회전시와 정지시에 각각 다른 소정의 설정 전압을 출력하기 위하여, 제1 저항 소자와 제2 저항 소자에 직렬로 연결된 제1 트랜지스터가 병렬로 연결되고, 상기 스테핑 모터의 정지시에는 상기 제1 트랜지스터가 온되는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모터 전류 설정부는 상기 제1 트랜지스터를 온시키기 위해 상기 모터 상 제어부에서 출력되는 정지 온 신호를 소정 시간 지연하는 단안정 멀티바이브레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모터 전류 설정부는 상기 스테핑 모터가 4상-5상의 구동의 경우 4상 여자시와 5상 여자시에 대하여 각각 다른 소정의 설정 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모터 전류 설정부는 상기 스테핑 모터의 4상 여자시와 5상 여자시에 각각 다른 소정의 설정 전압을 출력하기 위하여, 상기 제1 저항 소자와 상기 제2 저항 소자의 접속점에 연결되어 상기 PWM 제어부로 소정의 설정 전압을 제공하기 위한 제3 저항 소자와 제4 저항 소자에 직렬로 연결된 제2 트랜지스터가 병렬로 연결되고, 상기 스테핑 모터의 5상 여자시에는 상기 제2 트랜지스터가 온되는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
  6. 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터 상 구동부는 상기 스테핑 모터의 각 상의 권선을 가상 접지점에 각각 연결하고, 상기 모터 상 제어부의 여자 신호와 상부 스위칭 소자들의 각 게이트 단자를 전기적으로 절연하는 게이트 드라이버 IC들을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버 IC들의 각각에 별개로 상 구동 전압들을 공급하도록 변압기의 각 2차 코일로부터 상기 상 구동 전압들을 발생하는 상 구동 전압 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
KR2020090007200U 2009-06-04 2009-06-04 스테핑 모터 제어 장치 KR200454248Y1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2020090007200U KR200454248Y1 (ko) 2009-06-04 2009-06-04 스테핑 모터 제어 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2020090007200U KR200454248Y1 (ko) 2009-06-04 2009-06-04 스테핑 모터 제어 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100012376U KR20100012376U (ko) 2010-12-14
KR200454248Y1 true KR200454248Y1 (ko) 2011-06-23

Family

ID=44205034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR2020090007200U KR200454248Y1 (ko) 2009-06-04 2009-06-04 스테핑 모터 제어 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR200454248Y1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967179A (en) 1974-05-30 1976-06-29 The Superior Electric Company Power supply for a stepping motor
US4295083A (en) * 1979-07-02 1981-10-13 The Superior Electric Company Pulsed energy stepping motor power control unit
US4433401A (en) 1979-09-18 1984-02-21 Seiko Instruments & Electronics Ltd. Electronic timepiece having a stepping motor and driving circuit compensated for power source variations

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967179A (en) 1974-05-30 1976-06-29 The Superior Electric Company Power supply for a stepping motor
US4295083A (en) * 1979-07-02 1981-10-13 The Superior Electric Company Pulsed energy stepping motor power control unit
US4433401A (en) 1979-09-18 1984-02-21 Seiko Instruments & Electronics Ltd. Electronic timepiece having a stepping motor and driving circuit compensated for power source variations

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100012376U (ko) 2010-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI629867B (zh) 流經低側場效電晶體之電流的感測系統及方法
CN102025308B (zh) 驱动器电路
US11038448B2 (en) Motor driving circuit and method thereof
JPH0349584A (ja) ブリッジインバータ用の制御装置及びブリッジインバータを制御する方法
JP5817641B2 (ja) インバータの暖機制御装置
US10978973B2 (en) Motor driving circuit and method thereof
JPH1080182A (ja) モータ駆動制御装置
US20110194317A1 (en) Stacked flyback converter with independent current loop control
CN109314472B (zh) 功率因数改善装置
KR20160007845A (ko) Bldc fan 모터의 드라이브 제어 시스템
JP2001008479A (ja) スイッチドリラクタンスモータの駆動装置及びその方法
JP2010226917A (ja) スイッチング電源装置
JP5106484B2 (ja) 可変電源装置とモータ駆動制御装置とそれらの保護回路動作方法
JP2009136061A (ja) スイッチトリラクタンスモータの制御装置
JP2016123202A (ja) 電力変換装置及び電力変換装置の制御方法
KR20040041201A (ko) 모터전원공급장치 및 모터전원공급방법
KR102552538B1 (ko) 전원보상을 이용한 브러시리스 직류모터 구동 방법 및 장치
JP2009273241A (ja) 電源装置
KR200454248Y1 (ko) 스테핑 모터 제어 장치
JP2012182874A (ja) モータ制御装置
KR101043742B1 (ko) 스테핑 모터 제어 장치
US9203329B2 (en) Motor drive control system
US11296625B2 (en) Control device and control method for synchronous electric motor
KR101341086B1 (ko) 출력전압 조절이 가능한 전압 자동 조정기
US11218085B2 (en) Power conversion device having an inverter circuit including current limitation circuits and a control circuit controlling same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
REGI Registration of establishment
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140616

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150616

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160615

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170616

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180718

Year of fee payment: 8

EXPY Expiration of term