KR20070054359A - 전동모터용 시동회로 - Google Patents

전동모터용 시동회로 Download PDF

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KR20070054359A
KR20070054359A KR1020050112280A KR20050112280A KR20070054359A KR 20070054359 A KR20070054359 A KR 20070054359A KR 1020050112280 A KR1020050112280 A KR 1020050112280A KR 20050112280 A KR20050112280 A KR 20050112280A KR 20070054359 A KR20070054359 A KR 20070054359A
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조영창
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센서스앤드컨트롤스코리아 주식회사
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Abstract

본 발명은, 전동모터의 시동권선에 일시적으로 전력을 공급하여 초기 구동을 도모하는 전동모터용 시동회로에 관한 것으로, 특히 안정적인 시동의 제어가 가능하면서도 시동회로의 집적화가 용이한 전동모터용 시동회로에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 전동모터용 시동회로는, 서로 분리된 제 1 전원 입력부 및 제 2 전원 입력부와, 상기 제 1 전원 입력부로부터 전동모터의 시동권선에 인가되는 전원을 스위칭하기 위한 스위칭부와, 상기 제 1 전원 입력부로부터 인가된 교류전원을 정류하기 위한 정류부와, 상기 정류부에 의해 정류된 전원을 공급받아, 상기 스위칭부를 제어하기 위한 제어신호 발생부 및 상기 제 1 전원 입력부로부터 인가되는 전원의 변동에 따라 부하특성이 변동되는 상기 스위칭부의 영향을 받지 않도록, 상기 제 2 전원 입력부로부터 전원을 인가받아 상기 제어신호의 발생을 소정시간 동안 억제하기 위한 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전동모터, 주권선, 시동권선, 충전부, 제어신호 발생부, 정류부, 스위칭부

Description

전동모터용 시동회로{Starting circuit for electric motor}
도 1은 종래 기술에 따른 PTC 소자를 이용한 전동모터용 시동회로를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전동모터용 시동회로를 나타낸 회로도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 시동회로의 충전특성을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전동모터용 시동회로를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동모터용 시동회로를 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 시동회로의 충전특성을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동모터용 시동회로를 나타낸 회로도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20, 40, 70: 스위칭부 20a, 40a: 트라이액
70a: SCR 20b, 40b, 70b: 과전류 보호부
21, 41, 71: 제어신호 발생부 22, 42, 72: 충전부
31, 51: 충전특성곡선
본 발명은 시동권선에 일시적으로 전원을 공급하는 전동모터용 시동회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동모터의 시동시 안정적인 제어가 가능하면서도 집적화가 용이한 전동모터용 시동회로에 관한 것이다.
일반적으로, 냉장고, 냉동기, 공조기, 기밀 압축기, 세탁기, 펌프, 팬 등과 같은 가전제품과 일부 산업 응용기기에서 사용되는 전동모터는, 초기 구동시에는 시동권선에 전원을 일시적으로 공급시키고, 정상 구동시에는 시동권선에 인가되던 전원의 공급을 차단시키기 위한 시동기를 포함한다.
전동모터의 시동기로서 가장 널리 사용되는 것으로는 온도가 상승하면 전기저항이 급격히 커지는 PTC(Positive Temperature Coefficieny resistor) 소자가 있다. PTC 소자를 이용한 전동모터용 시동기는 다음의 도 1에 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, PTC(11)는 전동모터(10)의 시동권선(starting coil)에 직렬로 연결 설치된다. 이에, 전동모터(10)에 시동전류가 인가되면 PTC(11)의 전기저항이 커져 시동전류를 차단하게 된다. 그러나, PTC(11)를 사용하면 시동 후의 정상 구동시에도 소정의 전류가 PTC(11)를 통해 흐를 수 있으므로, 에너지 소모가 많게 된다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 한국등록특허 제 486663호에는 상기 PTC(11)를 대신하여 절전 기능과 함께 안정적인 동작이 가능하며 집적회로(integrated circuit)로 구성 가능한 전동모터용 시동회로를 개시하고 있다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 이러한 전동모터용 시동회로에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 전동모터용 시동회로를 나타낸 회로도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 시동회로의 충전특성을 설명하기 위한 도이다.
도시된 바와 같이 전동모터용 시동회로는, 전원부(12)로부터 전동모터(10)의 시동권선에 인가되는 전원을 스위칭하기 위한 스위칭부(20)와, 상기 전원부로부터 공급되는 교류전원을 전파정류하기 위해 브리지 다이오드(bridge diode)로 구성된 정류부(D1~D4)와, 정류부(D1~D4)에서 전파정류된 전원을 공급받아 상기 스위칭부(20)의 스위칭을 제어하는 제어신호 발생부(21), 및 제어신호의 발생을 일정시간 동안 억제하기 위한 충전부(210)를 포함하여 구성된다.
그러나, 이상과 같은 구성에 있어서는, 예컨대, 전원부(도 1의 12)로부터 각각 220V와, 220V+30%(286V), 및 220V-30%(154V)의 피크를 갖는 전원(30a 내지 30c)이 공급된다면, 트라이액(triac)(23)은 286V의 피크를 갖는 전원(30a)이 공급될 때 가장 먼저 오프-상태 항복전압(off-state breakdown voltage)에 도달하게 되어 그 부하특성 역시 가장 먼저 컷-오프(cut-off) 되고, 이와 유사하게 154V의 피크(peak)를 갖는 전원(30c)이 공급될 때 부하특성이 가장 늦게 컷-오프 되며, 220V의 피크를 갖는 전원(30b)이 공급될 때는 부하특성이 중간으로 컷-오프 된다.
따라서, 충전 커패시터(CD1)의 충전시간이 트라이액(110)에 입력되는 전압 크기에 반비례하여 모터(10)의 시동제어가 어려워지게 된다.
즉, 용량 다이오드(CD1)는, t1과 t2 시간 사이에 공급된 것과 같은 크기의 전원(31a 내지 31c)이 수 회 인가됨에 따라 충전되는데, 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이 전파정류된 286V(30a)의 전원이 공급될 경우, 용량 다이오드(CD1)에 인가되는 전원(31a)은 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이 가장 빨리 컷-오프 되어 그 충전량(31a)이 적어지게 되므로, 충전 시간이 가장 오래 걸리며, 그 결과 전동모터의 시동시간이 과도하게 길어진다는 문제점이 있었다. 반면, 154V(30c)의 전원이 공급될 경우에는 용량 다이오드(CD1)에 인가되는 전원(31c)이 가장 늦게 컷-오프 되어 그 충전량(31a)이 많아지게 되므로, 충전 시간이 가장 짧아지며, 그 결과 전동모터의 시동시간 역시 과도하게 짧아져 불완전한 시동이 이루어지게 된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 정상 입력전원보다 소정치 이상 높거나 낮은 전압이 공급되는 경우에도 전동모터의 시동을 안정적으로 제어가 가능하며, 집적화가 용이한 전동모터용 시동회로를 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동모터용 시동회로는, 서로 분리된 제 1 전원 입력부 및 제 2 전원 입력부와, 상기 제 1 전원 입력부로부터 전동모터의 시동권선에 인가되는 전원을 스위칭하기 위한 스위칭부와, 상기 제 1 전원 입력부로부터 인가된 교류전원을 정류하기 위한 정류부와, 상기 정류부에 의해 정류된 전원을 공급받아, 상기 스위칭부를 제어하기 위한 제어신호 발생부 및 상기 제 1 전원 입력부로부터 인가되는 전원의 변동에 따라 부하특성이 변동되는 상기 스위 칭부의 영향을 받지 않도록, 상기 제 2 전원 입력부로부터 전원을 인가받아 상기 제어신호의 발생을 소정시간 동안 억제하기 위한 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스위칭부는 교류전원이 입력되는 제 1 전원입력부 단자 사이에 접속되어 상기 교류전원을 제어하기 위한 트라이액 및 상기 트라이액의 일단에 접속되어 과도 전류 인가시 상기 트라이액의 단락으로 인한 상기 전동모터의 손상을 방지하기 위한 과전류 보호부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 스위칭부는 상기 교류전원을 전파정류하기 위한 브리지 다이오드로 구성된 정류부(D1"~D4")에 접속되어 상기 교류전원을 제어하기 위한 SCR 및 상기 SCR의 일단에 접속되어 과도 전류 인가시 상기 SCR의 단락으로 인한 상기 전동모터의 손상을 방지하기 위한 과전류 보호부를 포함하여 구성될 수도 있다.
과전류 보호부는 저항, 퓨즈, 및 다이오드 중 적어도 어느 하나 이상 포함하는 것이 바람직할 것이며, 상기 제어신호 발생부를 과전압으로부터 보호하기 위한 제너 다이오드를 더 포함하는 것이 바람직할 것이다.
상기 충전부는 충전용 커패시터와, 상기 제 2 전원 입력단자(T3, T2)로부터 전원을 입력받아 상기 충전용 커패시터의 충전 시간을 제어하기 위한 제 1 제너 다이오드와, 상기 제 1 제너 다이오드에 직렬 접속된 제 1 저항과, 상기 제 1 저항에 직렬 접속된 정류용 제 5 다이오드와, 상기 제 5 다이오드 및 충전용 커패시터에 병렬 접속된 전압분배용 제 2 저항과, 일단이 상기 제 5 다이오드의 캐소드 측에 연결되고 타단이 제어신호 발생부측 제 1 트랜지스터의 베이스단에 연결된 제 3 저 항 및 상기 제 3 저항에 병렬 연결된 제 4저항을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 충전부(72)는 충전용 용량 다이오드와, 상기 제 2 전원 입력단자(T3, T2)로부터 전원을 입력받아 상기 충전용 용량 다이오드의 충전 시간을 제어하기 위한 제 1 제너 다이오드와, 상기 제 1 제너 다이오드에 직렬 접속된 정류용 제 5 다이오드와, 상기 제 5 다이오드의 애노드측에 직렬 접속된 제 1 저항과, 일단이 상기 제 1 제너 다이오드의 애노드측에 접속되고 타단이 상기 제 1 트랜지스터의 베이스에 접속된 제 2 저항, 및 상기 제 2 저항에 병렬 접속된 제 3 저항을 포함하여 구성될 수도 있다.
그리고, 제어신호 발생부는, 상기 충전부로부터 출력된 신호가 베이스단으로 입력되고 전파정류된 상기 제 1 전원입력부 전원이 제 5저항을 통해 콜렉터단으로 입력되는 제 1 트랜지스터와, 상기 전파정류된 전원이 각각 제 5 저항과 제 6 저항을 통해 베이스단 및 콜렉터단으로 입력되는 증폭용 제 2 트랜지스터, 및 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단이 제 7 저항을 통해 베이스단과 접속되고 상기 전파정류된 전원이 제 9 저항을 통해 콜랙터단으로 입력되는 제 3 트랜지스터를 포함하여 구성된다.
단, 상기 제어신호 발생부는, 증폭용의 제 2 트랜지스터를 형성하지 않고, 상기 제 1 트랜지스터의 콜렉터단과 상기 제 3 트랜지스터의 베이스단을 직접 접속시켜 구성될 수도 있다.
또한, 상기 제어신호 발생부는, 상기 충전부로부터 출력된 신호가 베이스단으로 입력되고 전파정류된 상기 제 1 전원입력부(T1, T2) 전원이 제 4저항을 통해 콜렉터단으로 입력되는 제 1 트랜지스터와, 상기 전파정류된 전원이 각각 제 4저항과 제 5 저항을 통해 베이스단 및 콜렉터단으로 입력되는 제 3 트랜지스터를 포함하여 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동모터용 시동회로에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 전동모터용 시동회로를 설명하기 위한 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동모터용 시동회로를 나타낸 회로도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전동모터용 시동회로는 전원부(12)와, 정류부(D1'~D4')와, 스위칭부(40)와, 제어신호 발생부(41), 및 충전부(42)를 포함하여 구성된다.
전원부(도 4의 12)는 전동모터(10)용 시동권선에 전원을 공급하기 위한 것으로써, 서로 분리된 제 1 전원 입력부(T1 및 T2단자) 및 제 2 전원 입력부(T2 및 T3 단자)를 통해 상기 시동회로에 전원을 공급한다.
이때, 스위칭부(40) 및 제어신호 발생부(41)는 제 1 전원 입력부(T1 및 T2)를 통해 전원을 공급받는다. 즉, T1 단자와 T2단자를 통해 전원을 공급받는다. 그리고 충전부(42)는 제 2 전원 입력부(T2 및 T3)를 통해 전원을 공급받는다. 따라서, 스위칭부(40) 및 제어신호 발생부(41)와, 충전부(42)는 서로 다른 전원 입력부를 통해 개별적으로 전원을 공급받게 된다.
정류부(D1'~D4')는 브리지 다이오드로 구성되며 제어신호 발생부(41)에 공급되는 전원을 전파정류한다.
스위칭부(40)는 시동권선에 인가되는 전원을 스위칭하기 위한 것으로써, 트라이액(40a) 및 과전류 보호부(40b)를 포함하여 구성되며, 트라이액(40a)은 교류전원이 입력되는 제 1 전원 입력부(T1, T2) 사이에 접속되고, 과전류 보호부(40b)는 상기 트라이액(40a)의 일단에 직렬접속되어 과도 전류가 인가될 경우 트라이액(40a)이 단락되어 단상 유도 모터(10)가 손상되는 것을 방지한다.
과전류 보호부(40b)는 적어도 하나 이상의 저항(R9') 또는 다이오드(미도시), 또는 퓨즈(미도시)에 의해 구성될 수 있으며, 아울러 이들 저항, 다이오드, 및 퓨즈의 조합에 의해서도 구성될 수 있다. 한편, 이에 대한 구성은 비록 도시되어 있지는 않다 하더라도 당업자 수준에서 명확한 이해가 가능할 것이라 판단되나, 만약 더욱 자세한 설명을 요한다면 상술한 한국등록특허 제 486663호를 참조하면 될 것이다.
제어신호 발생부(41)는 트라이액(40a)의 게이트단(G)에 소정시간마다 제어신호(이하, '트리거(trigger)신호'라 함)를 인가하여 시동권선에 인가되는 전원을 스위칭한다.
이를 위해, 제어신호 발생부(41)는 충전부(42)의 제 3 및 제 4 저항(R3', R4')과 베이스단이 접속되고 전파정류된 전원이 제 5 저항(R5')을 통해 콜렉터단으로 입력되는 제 1 트랜지스터(Q1')와, 전파정류된 전원이 제 5 저항(R5') 및 제 6 저항(R6')을 통해 각각 베이스단 및 콜렉터단으로 입력되는 제 2 트랜지스터(Q2')와, 제 7 저항(R7')을 통해 상기 제 2 트랜지스터(Q2')의 에미터단과 베이스단이 접속되고 전파정류된 전원이 제 9 저항(R9')을 통해 콜렉터단으로 입력되는 제 3 트랜지스터(Q3')를 포함하여 구성된다.
이때, 제어신호 발생부(41)는 과전압으로부터 상기 제어신호 발생부(41)를 보호하기 위한 제 2 제너 다이오드(ZD2')를 더 포함하는 것이 바람직할 것이다.
한편, 충전부(42)는 제어신호 발생부(31)로부터 트라이액(40a)의 게이트단(G)에 인가되는 트리거 신호의 발생을 중지시켜 시동전원이 전동모터(10)의 시동권선에 소정시간 동안만 공급되도록 한다.
이를 위해, 충전부(42)는 제 2 전원 입력부(T2, T3)로부터 공급된 교류전원을 소정의 제너 정전압 크기 만큼 삭감하여 후술할 충전용 커패시터(C1')의 충전시간을 제어하는 제 1 제너 다이오드(ZD1')와, 제 1 제너 다이오드(ZD1')의 애노드 측에 직렬접속된 제 1 저항(R1')과, 상기 제 1 저항(R1')으로부터 분기되어 접속된 제 2 저항(R2')과, 애노드단이 상기 제 1 저항(R1')으로부터 분기되어 접속된 제 5 다이오드(D5')와, 제 5 다이오드(D5')의 캐소드단에 직렬 접속된 충전 커패시터(C1')와, 일단이 제 5 다이오드(D5')와 충전 커패시터(C1') 사이에 접속되고 타단이 제 1 트랜지스터(Q1')의 베이스단에 접속된 제 3 저항(R3'), 및 상기 제 3 저항(R3')에 병렬접속된 제 4 저항(R4')을 포함하여 구성된다.
이하, 상기한 바와 같은 전동모터용 시동회로의 동작을 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 시동회로의 충전특성을 설명하기 위한 도이다. 도 6을 도 5의 구성을 참조하여 설명하면, 먼저, 전동모터(10)의 시동을 위하여 전원부(12)로부터 전원이 인가되면, 제 1 전원 입력부(T1, T2)를 통해 인가된 교류 전원 이 브리지 다이오드로 구성된 정류부(D1'~D4')에 의해 전파정류된다.
전파정류된 전원은 제 5 저항(R5')을 통해 제 2 트랜지스터(Q2')의 베이스단으로 입력되어 제 2 트랜지스터(Q2)를 턴 온(turn-on) 시킨다. 따라서, 제 6 저항(R6')을 통해 제 2 트랜지스터(Q2')의 컬랙터단으로 입력된 전원이 에미터단을 통해 증폭 출력된다. 그리고, 증폭 출력된 전원이 제 7 저항(R7')을 통해 제 3 트랜지스터(Q3')의 베이스단으로 입력됨에 따라 당해 제 3 트랜지스터(Q3')를 턴 온 시킨다.
이에 따라, 트리거 신호가 제 3 트랜지스터(Q3')의 에미터단으로부터 트라이액(40a)의 게이트단(G)으로 입력되어 당해 트라이액(40a)은 턴 온 되고, 교류전원은 제 1 전원입력부(T1, T2)를 통해 시동권선에 공급된다. 따라서, 전동모터는 시동을 시작한다.
한편, 제 2 전원입력 단자(T3, T2) 통해 충전부(42)로 입력된 도 6의 (a)와 같은 교류전원(50a 내지 50c)은 제 1 제너 다이오드(ZD1')에 의해 제너 정전압 크기만큼 삭감되고, 제 5 다이오드(D5')에 의해 네거티브 전원이 삭감된 상태에서 충전용 커패시터(C1')에 인가된다.
이와 같은 충전 전원은 도 6의 (b) 및 (c)에 도시되어 있다. 도 6의 (b)는 충전용 커패시터(C1')에 인가되는 전원의 크기를 나타내기 위한 것이고, 도 6의 (c)는 설명의 편의를 위해 도 6의 (b)의 각 전원(51a 내지 51c)을 분리하여 도시한 것이다.
즉, 제 2 전원입력부(T2, T3)로부터 공급된 교류전원(50a 내지 50c)은, 제 1 제너 다이오드(ZD1') 및 제 5 다이오드(D5')에 의해 전압분배됨에 따라 소정 크기로 삭감되어 충전용 커패시터(C1')에 인가되고, 충전용 커패시터(C1')는 도 6의 (b) 또는 (c)와 같은 크기의 전압(51a 내지 51c)이 소정 횟수 반복적으로 인가됨에 따라 충전된다.
소정시간이 경과하여 충전이 완료된 후에는, 충전 전원이 제 3 저항(R3')을 통해 제 1 트랜지스터(Q1') 베이스 단으로 인가되어 제 1 트랜지스터(Q1')를 턴 온 시킨다.
따라서, 시동시 제 5 저항(R5')를 통해 제 2 트랜지스터(Q2')의 베이스단에 인가되던 전원이 제 1 트랜지스터(Q1')를 통해 흐르게 되어, 제 2 트랜지스터(Q2')를 턴 오프시키고, 나아가 제 3 트랜지스터(Q3) 및 트라이액(40a) 역시 턴 오프시킨다.
단, 이상과 같은 동작을 위해 제 1 트랜지스터(Q1')의 콜렉터 저항(R5')은 트라이액(40a)의 게이트단(G)에 연결된 제 10 저항(R10')보다 소정비율 이상 큰 값을 가져야 할 것이다. 예컨대, 제 1 트랜지스터(Q1')의 콜렉터 저항(혹은, 제 5 저항)(R5')값이 1MΩ이라면, 제 10 저항(R10') 값은 1KΩ으로하여 만약 1000V의 전압이 입력된다면 트라이액(40a)의 게이트단(G)에 분배되는 전압은 1V 정도가 되도록 함에 따라, 220V 상용전원의 경우에는 상기 트라이액(40a)을 턴 온 시키지 않도록 하여야 할 것이다.
이와 같이, 전동모터용 시동회로는 충전용 커패시터(C1')의 충전 및 방전 시간을 조정하여 양방향 스위칭 소자인 트라이액(40a)의 턴 온 혹은 턴 오프의 제어 가 가능하게 된다. 즉, 상기 충전용 커패시터(C1')가 충전 중에는 트라이액(40a)이 턴 온되어 시동권선에 전원이 공급되고, 충전용 커패시터(C1')가 방전 중에는 트라이액(40a)이 턴 오프되어 시동권선에 공급되던 전원이 차단됨에 따라 제어가 가능하게 된다.
이상에서는 트라이액(40a)을 사용한 스위칭에 대해 설명하였다. 그러나, 이하에서는 SCR(silicon controlled rectifier)을 이용한 스위칭 역시 가능함을 설명하도록 한다. 또한, 이하에서는 충전 소자로서 용량 다이오드를 일 예로 하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동모터용 시동회로를 나타낸 회로도이다.
도시된 바와 같이, 전동모터용 시동회로는 전원부와, 정류부(D1"~D4")와, 스위칭부(70)와, 제어신호 발생부(71), 및 충전부(72)를 포함하여 구성된다.
전원부는 서로 분리된 제 1 전원 입력부(T1 및 T2단자) 및 제 2 전원 입력부(T2 및 T3 단자)를 포함하며, 전술한 바와 같이 각각 스위칭부(70) 및 제어신호 발생부(71)와, 충전부(42)에 전원을 공급한다.
정류부(D1"~D4")는 브리지 다이오드로 구성되며 제어신호 발생부(71)에 공급되는 전원을 전파정류한다.
스위칭부(70)는 정류부(D1"~D4") 사이에 접속되어 시동권선에 인가되는 전원을 스위칭하는 SCR(70a), 및 SCR(70a)의 일단에 접속되어 과도 전류 인가시 상기 SCR(70a)의 단락으로 인한 전동모터의 손상을 방지하기 위한 과전류 보호부(70b)를 포함하여 구성된다. 과전류 보호부(70b)는 상술한 바와 같이, 저항, 퓨즈, 또는 다이오드 중 어느 하나 이상이 될 수 있다.
충전부(72)는 충전 소자인 용량 다이오드(CD1")와, 제 2 전원 입력단자(T3, T2)로부터 전원을 입력받아 용량 다이오드(CD1")의 충전 시간을 제어하기 위한 제 1 제너 다이오드(ZD1")와, 부극성의 전원을 삭감하여 충전용 용량 다이오드(CD1")의 방전을 방지하기 위한 제 5 다이오드(D5")와, 제 5 다이오드(D5")의 애노드측에 직렬 접속된 제 1 저항(R1")과, 일단이 제 1 제너 다이오드(ZD1")의 애노드측에 접속되고 타단이 제 1 트랜지스터(Q1")의 베이스에 접속된 제 2 저항(R2"), 및 상기 제 2 저항에 병렬 접속된 제 3 저항(R3")을 포함하여 구성된다.
그리고, 제어신호 발생부(71)는, 충전부(72)의 제 3 저항(R3")을 통해 출력된 신호가 베이스단으로 입력되고, 제 1 전원입력부(T1, T2)로부터 인가되는 전원이 제 4 저항(R4")을 통해 콜렉터단으로 입력되는 제 1 트랜지스터(Q1")와, 제 1 전원입력부(T1, T2)의 전원이 제 4 저항(R4")과 제 5 저항(R5")을 통해 각각 베이스단 및 콜렉터단으로 입력되는 제 3 트랜지스터(Q3")를 포함하여 구성된다. 이에 의하면, 트라이액(40a) 대신 동작 감도가 높은 SCR(70a)을 사용함에 따라 상술한 바와 같은 증폭용의 제 2 트랜지스터(Q2') 없이도 안정적인 동작이 가능하게 된다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 제 2 전원입력부(T2, T3)에 의해 개별적으로 공급된 전원으로 충전소자(C1', CD1")를 충전시킴에 따라 트라이액(40a) 혹은 SCR(70a)의 스위칭에 따른 영향을 받지 않게 된다.
또한, 충전 소자(C1', CD1")의 충전 시간을 제 1 제너 다이오드(ZD1', ZD1") 에 의해 조정하게 되므로, 종래 RC 시정수에 의해서만 충전시간을 조정하던 것에 비해 충전 소자(C1', CD1")의 대용량을 방지하고, 시동회로의 집적화를 용이하게 한다.
또한, 종래기술과는 반대로 인가되는 전원의 피크치가 클수록 충전 시간 역시 감소하여 시동권선에 인가되는 에너지를 동일하게 유지 가능하게 된다.
전압 시동시간 상태
종래기술 220V+30%(286v) 0.4초 불량
220V 0.2초 양호
220v-30%(154v) 0.1초 불량
본 발명 220V+30%(286v) 0.15초 양호
220v 0.22초 양호
220v-30%(154v) 0.57초 양호
예컨대, 상기 표 1에 나타난 바와 같이 286V의 전압이 인가된 경우, 종래에는 트라이액(20a)의 스위칭에 따라 부하특성이 영향을 받아 충전시간(혹은, 시동시간)이 0.4초 였으나 본 발명에 따르면 충전시간이 0.15초가 된다. 한편, 154V가 인가된 경우, 종래에는 충전시간이 0.1초 였으나, 본 발명에 따르면 0.57초가 된다. 따라서, 본 발명은 전압이 286V에서 154V로 약 2배 감소된 경우 그 충전시간이 약 4배 정도로 증가하여 전체 에너지량이 일정하게 유지 가능하게 된다.
또한, 종래 기술에 따르면, 286V의 고전압이 인가되는 경우에는 그 시동시간이 길어져 전체 시동회로에 과전류에 따른 충격이 가해질 수 있으며, 이와 반대로 154V의 저전압이 인가되는 경우에는 그 시동시간이 짧아져 충분한 시동이 이루어지지 않게 된다는 문제점이 있었으나, 본 발명에 따르면 286V의 고전압이 인가되는 경우에는 그 시동시간이 짧아져 시동회로에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 154V의 저전압이 인가되는 경우에는 그 시동시간이 길어져 충분한 시동이 이루어지도록 할 수 있게 된다.
이상 본 발명에 의한 전동모터용 시동회로에 대해 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상과 같은, 본 발명의 전동모터용 시동회로에 의하면, 제 2 전원 입력부로부터 개별적으로 공급된 전원에 의해 충전소자가 충전되어, 스위칭부의 스위칭에 따른 영향을 받지 않게 되므로 안정적인 시동 제어가 가능해 진다. 아울러, 제너 다이오드의 제너 정전압을 이용해 충전시간을 조정함에 따라 충전소자의 용량이 커지는 것을 방지하여 시동회로의 집적화가 용이하게 된다.

Claims (10)

  1. 서로 분리된 제 1 전원 입력부 및 제 2 전원 입력부와;
    상기 제 1 전원 입력부로부터 전동모터의 시동권선에 인가되는 전원을 스위칭하기 위한 스위칭부와;
    상기 제 1 전원 입력부로부터 인가된 교류전원을 정류하기 위한 정류부와;
    상기 정류부에 의해 정류된 전원을 공급받아, 상기 스위칭부를 제어하기 위한 제어신호 발생부; 및
    상기 제 1 전원 입력부로부터 인가되는 전원의 변동에 따라 부하특성이 변동되는 상기 스위칭부의 영향을 받지 않도록, 상기 제 2 전원 입력부로부터 전원을 인가받아 상기 제어신호의 발생을 소정시간 동안 억제하기 위한 충전부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동모터용 시동회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭부(40)는, 교류전원이 입력되는 제 1 전원입력부 단자(T1, T2) 사이에 접속되어 상기 교류전원을 제어하기 위한 트라이액(40a) 및 상기 트라이액(40a)의 일단에 접속되어 과도 전류 인가시 상기 트라이액(40a)의 단락으로 인한 상기 전동모터의 손상을 방지하기 위한 과전류 보호부(40b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동모터용 시동회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭부(70)는, 상기 교류전원을 전파정류하기 위한 브리지 다이오드로 구성된 정류부(D1"~D4")에 접속되어 상기 교류전원을 제어하기 위한 SCR(70a) 및 상기 SCR(70a)의 일단에 접속되어 과도 전류 인가시 상기 SCR(70a)의 단락으로 인한 상기 전동모터의 손상을 방지하기 위한 과전류 보호부(70b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동모터용 시동회로.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 과전류 보호부는 저항, 퓨즈, 및 다이오드 중 적어도 어느 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전동모터용 시동회로.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 충전부(42)는, 충전용 커패시터(C1')와, 상기 제 2 전원 입력단자(T3, T2)로부터 전원을 입력받아 상기 충전용 커패시터(C1')의 충전 시간을 제어하기 위한 제 1 제너 다이오드(ZD1')와, 상기 제 1 제너 다이오드(ZD1')에 직렬 접속된 제 1 저항(R1')과, 상기 제 1 저항(R1')에 직렬 접속된 정류용 제 5 다이오드(D5')와, 상기 제 5 다이오드(D5') 및 충전용 커패시터(C1')에 병렬 접속된 전압분배용 제 2 저항(R2')과, 일단이 상기 제 5 다이오드(D5')의 캐소드 측에 연결되고 타단이 제어신호 발생부(41) 제 1 트랜지스터(Q1')의 베이스단에 연결된 제 3 저항(R3') 및 상기 제 3 저항에 병렬 연결된 제 4저항(R4')을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 모터용 시동회로.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 충전부(72)는, 충전용 용량 다이오드(CD1")와, 상기 제 2 전원 입력단자(T3, T2)로부터 전원을 입력받아 상기 충전용 용량 다이오드(CD1")의 충전 시간을 제어하기 위한 제 1 제너 다이오드(ZD1")와, 상기 제 1 제너 다이오드에 직렬 접속된 정류용 제 5 다이오드(D5")와, 상기 제 5 다이오드(D5")의 애노드측에 직렬 접속된 제 1 저항(R1")과, 일단이 상기 제 1 제너 다이오드(ZD1")의 애노드측에 접속되고 타단이 상기 제 1 트랜지스터(Q1")의 베이스에 접속된 제 2 저항(R2"), 및 상기 제 2 저항에 병렬 접속된 제 3 저항(R3")을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동모터용 시동회로.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어신호 발생부(41)는, 상기 충전부(42)로부터 출력된 신호가 베이스단으로 입력되고 전파정류된 상기 제 1 전원입력부 전원이 제 5저항(R5')을 통해 콜렉터단으로 입력되는 제 1 트랜지스터(Q1')와, 상기 전파정류된 전원이 각각 제 5 저항(R5')과 제 6 저항(R6')을 통해 베이스단 및 콜렉터단으로 입력되는 증폭용 제 2 트랜지스터(Q2'), 및 상기 제 2 트랜지스터(Q2')의 에미터단이 제 7 저항(R7')을 통해 베이스단과 접속되고 상기 전파정류된 전원이 제 9 저항(R9')을 통해 콜랙터단으로 입력되는 제 3 트랜지스터(Q3')를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 모터용 시동회로.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제어신호 발생부(41)는 증폭용의 상기 제 2 트랜지스터(Q2')를 형성하지 않고, 상기 제 1 트랜지스터(Q1')의 콜렉터단과 상기 제 3 트랜지스터(Q3')의 베이스단을 직접 접속시켜 구성됨을 특징으로 하는 전동모터용 시동회로.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제어신호 발생부(71)는, 상기 충전부(72)로부터 출력된 신호가 베이스단으로 입력되고 전파정류된 상기 제 1 전원입력부(T1, T2) 전원이 제 4저항(R4")을 통해 콜렉터단으로 입력되는 제 1 트랜지스터(Q1")와, 상기 전파정류된 전원이 각각 제 4저항(R4")과 제 5 저항(R5")을 통해 베이스단 및 콜렉터단으로 입력되는 제 3 트랜지스터(Q3")를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동모터용 시동회로.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제어신호 발생부(41)를 과전압으로부터 보호하기 위한 제너 다이오드(ZD2')를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동모터용 시동회로.
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