KR20110022055A - 저 전력 제어 디바이스들을 이용하는 브레이크의 안전 제어 - Google Patents

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Abstract

제어 회로는 부하, 예컨대 엘리베이터 또는 에스컬레이터 브레이크(28)에 선택적으로 전원을 인가한다. 상기 제어 회로는 펄스 폭 변조(PWM) 제어기에 의하여 구동되는 반도체 스위치(40)와 직렬로 연결되는 제 1 권선을 갖는 변압기(12)를 포함한다. PWM 제어기로의 전력은 안전 릴레이 컨택트들(52A, 52B)을 통해 공급된다. 부하에 전원이 인가될 경우, 안전 릴레이 컨택트들은 폐쇄되고, PWM 제어기는 변압기를 통해 제 2 회로로 전력을 공급하기 위해 반도체 스위치를 구동시킨다. 제 2 회로(64)로의 명령 신호는 제 2 회로 내의 전력이 부하(12)에 가해지도록 한다. 안전 릴레이 컨택트들이 개방되는 경우, PWM 제어기는 턴 오프되고 제 2 회로 및 부하에는 더 이상 전력이 전달되지 않는다.

Description

저 전력 제어 디바이스들을 이용하는 브레이크의 안전 제어{SAFE CONTROL OF A BRAKE USING LOW POWER CONTROL DEVICES}
본 발명은 저 전력 안전 릴레이들을 이용하는 전자기 브레이크와 같은 전기 부하의 동작을 제어하는 제어 회로들에 관한 것이다.
통상적으로, 엘리베이터 시스템들은 엘리베이터 차체가 정차되는 경우 상기 엘리베이터 차체를 제 위치에서 유지시키고, 과속이나 과도한 가속 조건의 경우 긴급 제동을 제공하는 데 전자기 브레이크를 이용한다. 통상적인 엘리베이터 시스템은 쉬브를 회전시키기 위한 구동 샤프트(drive shaft)를 갖는 호이스트 모터(hoist motor), 상기 쉬브 위에서 연장되며 엘리베이터 차체와 평형추 사이에서 연장되는 케이블이나, 벨트나 또는 로프를 포함할 수 있다. 엘리베이터 브레이크는 쉬브 및 샤프트의 회전을 제어하기 위하여 상기 쉬브 또는 모터 구동 샤프트 상에 장착되거나 그에 인접하게 장착된다.
통상적으로, 엘리베이터 브레이크는 브레이크 코일을 통해 흐르는 전류가 존재하지 않는 경우 브레이크 패드 또는 슈(shoe)가 제동면(braking surface)에 대하여 가압되도록 편향되는 스프링인 전자기 브레이크이다. 브레이크 패드 또는 슈가 제동면과의 접촉에서 벗어나도록 이동시키기 위해 브레이크 코일을 통해 충분한 전류가 흐르는 경우에는, 브레이크가 해제되어 구동 샤프트의 회전 및 엘리베이터 차체의 움직임을 허여한다. 브레이크가 해제되도록 패드 또는 슈를 이동시키는 데 필요한 전류는 피크 전류(pick current) 또는 리프트 전류(lift current)라고 지칭된다. 일단 샤프트가 회전하고 있고 엘리베이터 차체가 이동하고 있으면, [홀드 전류(hold current)라고 언급되는] 브레이크 패드 또는 슈가 제동면과의 접촉에서 벗어나 유지되도록 하는데 필요한 전류의 양은 피크 전류 또는 리프트 전류보다 적다. 브레이크 코일에 인가되는 전력이 턴 오프(turn off)되는 경우에, 전자기 장은 붕괴되고, 브레이크 패드 또는 슈는 스프링에 의하여 그것의 후방부가 제동면과 접촉하도록 이동된다.
엘리베이터 시스템의 호이스트 구동 모터는 DC 전압을 AC 구동부로 전환시키는 인버터에 의하여 구동되는 유도 모터(induction motor)일 수 있다. 구동 제어부는 전자기 엘리베이터 브레이크에 전압을 가하거나 가해진 전압을 해제하는 브레이크 제어 회로 및 구동 모터 둘 모두의 동작을 제어할 수 있다. 엘리베이터 제어부는 엘리베이터 차체의 시동, 운행, 및 정차를 제어하며, 구동 모터와 엘리베이터 브레이크의 동작을 연동시키기 위해 구동 제어부로 신호들을 제공한다.
브레이크 회로 또한 DC 전력에 의해 급전되며, 전자기 브레이크로의 DC 전력의 전달을 제어하기 위해 릴레이(relay)들 또는 반도체 스위치들을 포함할 수 있다. 릴레이들 또는 반도체 스위치들은 구동 제어부로부터의 제어 신호들에 응답하여 브레이크에 전압을 가하고 전압을 해제할 수 있어야 하며, 또한 잠재적으로 비안정적인 조건이 발생될 때 엘리베이터 차체를 정차시키기 위하여 브레이크의 전압을 해제할 수 있어야 한다.
통상적으로, 엘리베이터 시스템들은 엘리베이터의 구동 모터 및 전원공급장치와 직렬로 연결되는 각각의 승강로 도어 상의 승강로 도어 컨택트(hoistway door contact)들을 포함하는 안전 체인을 이용한다. 피트 긴급 정차 스위치(pit emergency stop switch) 및 차체 검사 스위치의 최상부 또한 안전 체인에 연결될 수 있다. 단일 승강로 도어 컨택트의 개방은 전원공급장치와 구동 모터와 엘리베이터 브레이크 간의 연결을 끊고, 승강로 도어가 개방되어 있는 한은 엘리베이터 차체의 움직임을 방지한다.
소정 층에 정상적으로 정차해 있는 동안, 승강로 도어 및 엘리베이터 차체 도어들은 승객들이 엘리베이터 차체로 드나들 수 있도록 하기 위해 짧은 시간 동안 개방된다. 그 다음, 도어들이 다시 폐쇄되고, 안전 체인이 폐쇄되어 엘리베이터 브레이크가 해제되고 엘리베이터 차체가 승강로 내에서 다음 정차지점으로 이동할 수 있다.
엘리베이터 차체가 상기 승강로 도어에 인접한 위치에 있지 않을 때 승강로 도어가 수동으로 개방되는 경우(즉, 승강로 도어의 비정상적인 개방이 이행된 경우), 안전 시스템은 비정상적인 개방에 의하여 야기되는 래치 조건(latch condition)이 안전하게 처리될 때까지 엘리베이터의 정상적인 동작을 방지한다. 안전 시스템은 승강로 도어의 비정상적인 개방이 발생되는 경우에는 항시 사람(들)이 엘리베이터 승강로 들어갈 수 있다는 가정에서 동작된다. 승강로가 개방되어 있는 동안 승강로로 들어갈 수 있는 권한이 있는 사람이나 권한이 없는 사람의 부상 가능성을 방지하기 위하여, 엘리베이터 시스템은 특수한 시퀀스가 뒤따를 때까지 엘리베이터의 움직임을 방지하는 셧다운 조건(shutdown condition)으로 들어간다.
현재, 엘리베이터 브레이크들은 통상적으로 대형 릴레이 컨택트들이나 고가의 반도체 스위치들에 의하여 제어된다. 전원으로부터 브레이크 코일까지의 전체적인 에너지의 흐름은 이들 릴레이 컨택트들 또는 스위치들에 의하여 스위칭된다. 엘리베이터 시스템들의 요건들이 진화함에 따라, 보다 크고 보다 강력한 전자기 브레이크들이 요구된다. 이러한 보다 큰 브레이크들의 큰 인덕턴스 및 보다 큰 전력 수요들은 큰 전류를 스위칭할 수 있는 안전 릴레이 컨택트들을 필요로 한다. 이는 안전 릴레이들의 보다 짧은 동작 수명을 초래할 수 있다. 또한, 보다 큰 전자기 브레이크들에 필요한 안전 릴레이들의 특성들은 브레이크 제어의 다른 회로를 갖는 공통의 회로 보드 상에서의 안전 릴레이들의 장착을 어렵게 하며, 안전 릴레이들이 브레이크와 직렬로 연결되기 때문에 복잡한 배선을 갖는다.
제어 회로는, 예를 들어 엘리베이터 또는 에스컬레이터 시스템에서 이용되는 전자기 브레이크와 같은 전기 부하(electrical load)로의 전력의 전달을 제어한다. 상기 제어 회로는 전원으로부터의 전력을 수용하기 위한 입력 단자들, 및 전력을 상기 전기 부하로 전달하기 위한 출력 단자들을 포함한다. 제어 회로는 제 1 권선 및 제 2 권선을 갖는 변압기를 포함한다. 제 1 회로는 제 1 권선과 직렬의 반도체 스위치, 상기 반도체 스위치를 구동하는 펄스 폭 변조 제어기(pulse width modulation controller), 및 상기 펄스 폭 변조 제어기로의 전력을 제어하는 안전 릴레이들을 포함한다. 제 2 회로는 제 2 권선, 정류기, 및 전압 제한 회로(voltage limiting circuit)를 포함한다. 분리 회로(isolation circuitry)는 제 2 회로로부터 펄스 폭 변조 제어기로 피드백 신호를 제공하고, 안전 릴레이들이 펄스 폭 변조기로부터의 전력을 제거하는 경우 전기 부하 내의 전류를 신속히 소산시키기 위해 제 2 회로로 제어 신호를 제공한다.
도면은 엘리베이터/에스컬레이터 브레이크를 위한 안전 제어 회로의 개략도이다.
도면은 비조절(unregulated) DC 전압을 수용하고 전자기 브레이크(12)와 같은 전기 부하로 DC 전력을 공급하는 브레이크 제어 회로(10)를 나타내고 있다. 이 실시예에서, 브레이크(12)는 전원이 끊기는 경우 움직임을 방지하도록 편향되는 스프링이며, 전원이 인가되는 경우 엘리베이터 또는 에스컬레이터의 움직임을 허여하는 통상적인 엘리베이터 또는 에스컬레이터 브레이크이다.
디바이스 제어부(14)는 브레이크(12)에 전원을 인가하여 엘리베이터(또는 에스컬레이터)의 움직임을 개시하고 브레이크(12)의 전원을 끊어 엘리베이터를 제 위치에서 정차시키거나 유지시키기 위해, 브레이크 제어 회로(10)에 제어 입력들을 제공한다. 구동 제어부(14) 또한 엘리베이터 또는 에스컬레이터 구동 모터(도시 안됨)의 동작을 제어하기 위하여 구동 제어 신호들을 제공할 수 있다. 구동 제어부(14)는 안전 체인(15)이 폐쇄된 경우에만 브레이크(12) 및 구동 모터에 전원이 인가되도록 안전 체인(15)에 대해 응답한다. 대안적으로, 브레이크 제어 회로(10)는 안전 체인(15)에 대해 직접적으로 응답할 수도 있다.
브레이크 제어 회로(10)는 입력 단자들(20 및 22), 출력 단자들(24 및 26), 변압기(28), 제 1 회로(30), 제 2 회로(32) 및 분리 회로들(34 및 36)을 포함한다. 변압기(28) 및 분리 회로(34 및 36)는 제 1 회로(30)와 제 2 회로(32) 간의 전기적 분리와 구동 제어부(14)와 제 2 회로(32) 간의 전기적 분리를 제공한다.
제 1 회로(30)는 변압기(28)의 제 1 권선(38), 반도체 스위치(40), 안전 릴레이들(42A 및 42B), 펄스 폭 변조(PWM) 제어기(44), 픽 앤드 홀드 타이머(pick and hold timer; 46), 및 캐패시터(48)를 포함한다. 안전 릴레이(42A)는 릴레이 코일(58), 안전 릴레이 컨택트(52A)들, 및 수퍼바이징 컨택트(supervising contact; 54A)들을 포함한다. 이와 유사하게, 안전 릴레이(42B)는 릴레이 코일(50B), 안전 릴레이 컨택트들(52B), 및 수퍼바이징 컨택트들(54B)을 포함한다.
제 2 회로(32)는 제 2 권선(58), 정류기(60), 평활 캐패시터(smoothing capacitor; 62), 및 브레이크 턴 오프 전압 제한 회로(brake turn off voltage limiting circuit; 64)를 포함한다.
브레이크 제어 회로(10)와 구동 제어부(14) 둘 모두는 브레이크(12)의 제어와 관련되어 있다. 구동 제어부(14)는 분리 회로(36)를 통해 브레이크 턴 오프 전압 제한 회로(64)에 브레이크 리프트 명령 신호(brake lift command signal)를 제공한다. 브레이크(12)를 개방하기 위하여, 구동 제어부(14)는 브레이크 리프트 명령 신호가 브레이크 턴 오프 전압 제한 회로(64)로 하여금 제 2 회로(60)의 전력을 브레이크(12)에 인가해 브레이크(12)를 리프팅하거나 해제시키도록 한다. 브레이크(12)를 폐쇄시키기 위하여, 구동 제어부(14)는 브레이크 리프트 명령 신호가 브레이크 턴 오프 전압 제어 회로(64)로 하여금 브레이크(12)로의 전력을 제거하도록 한다.
브레이크(12)를 해제시키기 위하여, 브레이크 제어 회로(10)가 제 1 회로(30)로부터 제 2 회로(32)로 전력을 공급할 수 있도록 안전 체인(15)은 폐쇄되어야 한다. 안전 체인(15)이 폐쇄되는 경우, 구동 제어부(14)는 릴레이 코일들(50A 및 50B)에 전력을 제공한다[또는 코일들(50A 및 50B)에는 안전 체인(15)의 폐쇄에 의하여 직접적으로 에너지가 가해진다]. 정상적으로 개방된 안전 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)이 폐쇄되는 한편, 정상적으로 폐쇄된 수퍼바이징 컨택트들(54A 및 54B)가 개방되도록 코일들(50A 및 50B)에 에너지가 가해진다. 구동 제어부(14)는 수퍼바이징 컨택트들(54A 및 54B)을 포함하는 루프를 모니터링함으로써 안전 릴레이들(42A 및 42B)의 상태를 모니터링한다.
안전 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)이 폐쇄되면, 전류는 양의 입력 단자(20)로부터 컨택트들(52A 및 52B)을 통해 PWM 제어기(44), 픽 앤드 홀드 타이머(46), 및 캐패시터(48)로 흐른다. PWM 제어기(44)는 (예를 들어, MOSFET이나, IGBT나 또는 다른 전력 반도체 디바이스일 수 있는) 반도체 스위치(40)의 제어 전극으로 구동 펄스들을 제공하기 시작한다. 스위치(40)가 턴 온되는 경우, 전류는 입력 단자(20)로부터 제 1 권선(38) 및 스위치(40)를 통해 음의 입력 단자(22)로 흐른다. PWM 제어기(44)로부터의 구동 펄스가 종료되는 경우, 스위치(40)는 턴 오프되어 제 1 권선(38)을 통한 전류의 흐름을 차단한다.
변압기(28)는 고 주파수 스위칭 변압기이다. PWM 제어기(44)로부터의 펄스들이 스위치(40)를 턴 온하고 턴 오프함에 따라, 제 1 권선(38)에서 제 2 권선(58)으로 에너지가 전달된다. 제 2 권선(58)에서 유도되는 펄스화된 전류의 흐름은 정류기(60)에 의하여 정류되고 평활 캐패시터(62)에 의해 평활해져(smoothed) 브레이크 턴 오프 전압 제한 회로(64)의 입력부에 전압을 조성한다. 정류된 전압은 PWM 제어기(44)의 듀티 사이클(duty cycle)의 함수이다.
초기에, 전자기 브레이크(12)의 브레이크 코일이 브레이크 패드를 리프팅하거나 또는 슈가 제동면과의 결합에서 벗어나도록 하기 위해서는 보다 높은 전압 및 보다 큰 전류가 요구된다. 일단 패드 또는 슈가 리프팅되거나 픽킹(pick)되고 나면, 브레이크(12)로의 전류가 감소될 수 있다.
PWM 제어기(44)는 제 2 회로(32)에서의 정류된 전압의 전압 레벨을 나타내는 분리 회로(34)를 통한 전압 피드백 신호를 수신한다. 상기 전압 피드백을 기초로, PWM 제어기(44)는 IGBT(40)로 전달되는 구동 펄스들의 펄스 폭을 제어한다.
일단 브레이크가 리프팅되면, PWM 제어기(44)는 스위치(40)로의 구동 펄스들의 펄스 폭을 감소시킴으로써 제 2 전압을 감소시킬 수 있다. 바람직한 지지 전류 레벨을 생성하기 위하여 제 2 회로에서의 전압을 언제 줄일 것인지에 대한 결정은, 브레이크 턴 오프 전압 제한 회로(64)로부터 분리 회로(34)를 통해 PWM 제어기(44)로 공급되는 전류 피드백 신호에 의하여, 또는 픽 앤드 홀드 타이머(46)로부터의 제어 신호에 의하여 제공될 수 있다. 어느 한 경우에 있어, PWM 제어기(44)는 스위치(40)로의 구동 펄스들의 펄스 폭을 줄이고 제 2 회로(32)로부터의 전압 피드백을 계속해서 모니터링하여 제 2 전압을 원하는 지지 전류를 조정하는 레벨로 유지시킨다. 또 다른 실시예에서, 전류 피드백 신호는 별도의 분리 회로(34)보다 변압기(28) 상의 추가 권선을 통해 제공될 수 있다.
안전 체인(15)이 개방되는 경우, 릴레이 코일들(50A 및 50B)은 안전 체인(15)에 의하여 직접적으로 에너지가 해제되거나 또는 구동 제어부(14)를 통해 에너지가 해제된다. 결과적으로, 안전 컨택트들(52A 및 52B)이 개방되어 PWM 제어기(44)로의 전력을 제거한다. 스위치(40)로의 구동 펄스들의 생성이 중단되고, 더 이상 제 1 권선(38)을 통해서는 전류가 흐르지 않는다. 전력은 제 2 회로(32)로 더 이상 공급되지 않으며, 브레이크(12)는 에너지 해제되고 폐쇄된다. 따라서, 브레이크 제어 회로(10)는 안전 체인(15)이 개방되는 경우 긴급 정차를 제공한다.
엘리베이터의 정상적인 동작 동안, 호이스트 모터는 엘리베이터 차체가 그것이 정차할 층에 접근함에 따라 상기 엘리베이터 차체의 움직임을 감속시키도록 제어될 수 있다. 브레이크(12)의 에너지 해제는, 상기한 상황들에서 엘리베이터가 정차하기 조금 전이나 조금 후에 일어난다. 구동 제어부(14)는 브레이크 리프트 명령 신호를 제거하거나 또는 변경하여, 브레이크 턴 오프 전압 제한 회로(64)가 브레이크(12)로부터의 전력을 제거하도록 함으로써 브레이크(12)를 폐쇄시킨다. 승강로 및 엘리베이터 도어들이 개방되는 경우에는, 안전 체인(15)이 개방되어 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)이 개방되도록 하고 수퍼바이징 컨택트들(54A 및 54B)이 폐쇄되도록 한다. 안전 릴레이 컨택트들(52A 및 52B) 중 하나 또는 둘 모두가 개방되는 경우에는, PWM 제어기(44)로의 전력이 차단된다. 이는 스위치(40)로의 게이트 펄스들의 생성을 중단시키며, 제 1 권선(38)을 통한 전류의 흐름을 중단시킨다. 결과적으로, 변압기(28)를 통해 제 1 권선(38)으로부터 제 2 권선(58)으로 에너지가 더 이상 흐르지 않는다.
안전 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)이 개방되는 경우에는, 더 이상 제 2 회로(32)로 전력이 공급되지 않으며, 캐패시터(62)와 브레이크(12)의 코일 내에 저장되는 잔류 에너지만 남는다. 상기 에너지는 브레이크 턴 오프 전압 제한 회로(64)에서 소산된다.
엘리베이터 및 승강로 도어들이 폐쇄되는 경우에는, 안전 체인(15)이 폐쇄되며 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)이 폐쇄된다. 이는 제 1 회로(30)에 다시 에너지가 가해지고, 제 2 회로(32)로 다시 전력이 전달되도록 한다. 그 다음, 구동 제어부(14)는 분리 회로(36)를 통해 브레이크 턴 오프 전압 제한 회로(64)로 브레이크 리프트 명령 신호를 제공하여 브레이크(12)에 에너지를 공급하고 개방시킨다.
또한, 안전 릴레이들(42A 및 42B)은 긴급 정차가 필요한 경우에 스위칭될 수도 있다. 예를 들어, 과속이나 과도한 가속의 조건이 감지되는 경우, 상기 감지된 조건들에 응답해 안전 체인(15)이 개방되어 [직접적으로 또는 구동 제어부(14)를 통해] 릴레이 코일들(50A 및 50B)로의 전력을 제거한다. 브레이크 리프트 명령이 제거되자마자, 안전 컨택트들(52A 및 52B)이 개방되어 PWM 제어기(44)로부터의 전력을 제거하고 브레이크(12)의 에너지 해제를 유도한다.
이와 유사하게, 구동 제어부(14)로의 전력이 소실되거나 구동 제어부(14)에 오류가 있어 더 이상 브레이크 리프트 명령 신호를 제공할 수 없는 경우, 브레이크(12)는 전원이 끊기고(denergized) 폐쇄될 것이다. 또한, 구동 제어부(14)가 코일들(50A 및 50B)을 제어하는 경우에는, 전력 손실이나 다른 오류가, 안전 체인(15)이 계속 폐쇄되는 경우에도 안전 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)이 개방되도록 할 것이며, 이는 PWM 제어기(44)로 하여금 구동 스위치(40)를 정지시키게 한다. 그 결과, 브레이크(12)가 에너지 해제되며, 브레이크 패드나 슈가 제동면과 결합되어 샤프트의 회전과 엘리베이터 차체의 움직임을 중지시킨다.
또한, 브레이크 제어 회로(10)는 입력 단자들(20 및 22)로 공급되는 비조절된 DC 전압에 문제가 있는 경우 2중 안전 방식(failsafe manner)으로 동작된다. 그 경우에는, 변압기(28)를 통해 제 1 회로(30)로부터 제 2 회로(32)로 에너지가 전달되지 않는다. 제 2 회로(32) 내의 전기 에너지의 부재시에, 브레이크(12)는 에너지 해제되어 샤프트의 회전 및 엘리베이터 차체의 움직임을 중지시킨다.
브레이크 제어 회로(10)는 고 전력을 필요로 할 수도 있는 브레이크를 제어하는 데 저 전력 안전 릴레이들을 이용한다. 안전 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)은 양의 입력 단자(20)로부터 제 1 권선(38) 및 스위치(40)를 거쳐 음의 입력 단자(22)로 가는 메인 전류 경로에 있지 않는다. 그 대신, 안전 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)은 PWM 제어기(44), 픽 앤드 홀드 타이머(46), 및 캐패시터(48)로의 전력의 전달을 제어한다. 결과적으로, 안전 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)에 의하여 스위칭되는 전력의 양은 입력 단자들(20 및 22)로부터 출력 단자들(24 및 26)까지 브레이크 제어 회로(50)를 통과하는 총 전력보다 훨씬 더 작다.
안전 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)은 저 전력, 즉 변압기(28)를 통해 흐르는 전력보다 작은 PWM(44)으로의 전력만을 스위칭한다. 결과적으로, 그들은 훨씬 더 작고 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 상에 장착될 수 있다. 상대적으로, 저 전력 연결부들은 구동 제어부(14)로부터 브레이크 회로(10)까지 만들어지는데, 이는 상기 연결부들이 안전 릴레이 코일들(50A 및 50B)에 에너지를 가하고 수퍼바이징 컨택트들(54A 및 54B)을 포함하는 전류 루프를 모니터링하는 것만을 포함하기 때문이다. 이는 또한, 릴레이 컨택트들(52A 및 52B)을 통해 와이어링되어야만 하는 것은 아니기 때문에 브레이크(12)의 권선을 간소화시킨다.
명세서에서는 제어 회로(10)가 엘리베이터 브레이크에 에너지를 가하고 에너지를 해제시키는 것을 제어하는 것으로 기술되어 있으나, 상기 제어 회로(10)는 다른 응용예들에도 적용가능하거나 또는 부하로의 전력을 제어할 수 있다. 에스컬레이터 브레이크들에 대한 적용과 더불어, 제어 회로(10)는 모터들로의 전력 공급을 제어하기 위하여 엘리베이터 및 에스컬레이터 시스템들 내의 전력을 제어하는 데에도 이용될 수 있다. 또한, 제어 회로는 전기 부하들의 에너지 인가를 제어하기 위한 다른 시스템들에서도 이용될 수 있다. 유도성 부하들이 기술되었으나, 제어 회로는 용량성 부하들, 옴 부하들, 및 유도성 부하들로의 전력의 전달을 제어하는 데 이용될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 기술되었으나, 당업자라면 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는, 형태 및 세부사항에 있어서의 변경들의 가해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 제어 회로로서,
    전원으로부터 DC 전력을 수용하기 위한 입력 단자들;
    전기적으로 제어되는 부하와의 연결을 위한 출력 단자들;
    제 1 부분 및 제 2 부분을 갖는 변압기;
    제 1 회로 - 상기 제 1 회로는, 상기 입력 단자들 사이에서 상기 제 1 부분과 직렬로 연결되는 스위치;
    상기 제 1 부분으로부터 상기 제 2 부분으로 에너지가 흐르도록 하기 위해 상기 스위치를 제어하기 위한 펄스 폭 변조(pulse width modulation: PWM) 제어기;
    상기 PWM 제어기의 동작을 제어하기 위하여 상기 입력 단자들에 연결되며, 상기 입력 단자들로부터 상기 PWM 제어기로의 전력을 제어하기 위해 연결되는 안전 릴레이 컨택트(safety relay contact)들을 포함하는 안전 제어 회로를 포함함 - ; 및
    제 2 회로 - 상기 제 2 회로는, 상기 제 2 부분에 연결되는 정류기;
    상기 정류기와 상기 출력 단자들 사이에 연결되는 전압 제한 회로(voltage limiting circuit); 및
    상기 제 2 회로로부터 상기 PWM 제어기로 피드백 신호를 제공하고, 상기 전압 제한 회로로 명령 신호를 제공하여 상기 부하의 전원 인가(energization)를 제어하기 위한 분리 회로(isolation circuitry)를 포함함 - 을 포함하는 제어 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안전 제어 회로는 수퍼바이징 컨택트(supervising contact)들을 더 포함하는 제어 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 안전 릴레이 컨택트들은 정상적으로 개방되고, 상기 수퍼바이징 컨택트들은 정상적으로 폐쇄되는 제어 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 제한 회로는 상기 안전 릴레이 컨택트들이 폐쇄 상태에서 개방 상태로 스위칭되는 경우 상기 PWM 제어기의 턴 오프(turn off)에 응답하여 상기 제 2 회로 내의 에너지를 소산시키는 제어 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 PWM 제어기는 상기 안전 릴레이 컨택트들이 개방 상태에 있는 경우 전원이 끊기는(denergized) 제어 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    전원이 인가되는 경우 상기 PWM 제어기는 상기 스위치로 PWM 구동 펄스들을 제공하는 제어 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 PWM 제어기는 상기 피드백 신호에 응답하여 상기 PWM 구동 펄스들의 펄스 폭을 감소시키는 제어 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 피드백 신호는 상기 제 2 회로 내의 전압의 함수인 제어 회로.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 피드백 신호는 상기 제 2 회로 내의 전류의 함수인 제어 회로.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 회로는 상기 스위치에 제공되는 상기 PWM 구동 펄스들의 개시를 뒤따르는(following) 시간 간격 이후에 상기 PWM 제어기가 상기 PWM 구동 펄스들의 펄스 폭을 감소시키도록 하는 타이머를 더 포함하는 제어 회로.
  11. 브레이크 제어 회로로서,
    전원으로부터 DC 전력을 수용하기 위한 입력 단자들;
    전자기 브레이크와의 연결을 위한 출력 단자들;
    제 1 부분 및 제 2 부분을 갖는 변압기;
    상기 입력 단자들 사이에서 상기 제 1 부분과 직렬로 연결되는 반도체 스위치;
    상기 반도체 스위치에 펄스 폭 변조(PWM) 구동 펄스를 제공하기 위한 PWM 제어기;
    상기 PWM 제어기의 동작을 제어하기 위하여 상기 입력 단자들에 연결되는 안전 제어 회로 - 상기 안전 제어 회로는 상기 입력 단자들로부터 상기 PWM 제어기로의 전력을 제어하기 위하여 연결되는 안전 릴레이 컨택트들을 포함함 - ; 및
    명령 신호에 응답하여 상기 전자기 브레이크에 전원을 인가하고 전원을 끊기(de-energizing) 위해 상기 제 2 부분과 상기 출력 단자들 사이에 연결되는 제 2 회로 - 상기 제 2 회로는 상기 안전 제어 회로가 상기 PWM 제어기로의 전력을 제거하는 경우 상기 전자기 브레이크의 전원을 끊음 - 를 포함하는 브레이크 제어 회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 회로로부터 상기 PWM 제어기로 피드백 신호를 제공하기 위한 분리 회로를 더 포함하고,
    상기 PWM 제어기는 상기 피드백 신호에 응답하여 상기 PWM 구동 펄스들의 펄스 폭을 감소시키는 브레이크 제어 회로.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 회로는 정류기 및 상기 제 2 부분에 의하여 수용되는 에너지를 DC 전압으로 전환시키기 위한 평활 캐패시터를 포함하는 브레이크 제어 회로.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 회로는 상기 제 2 회로 내의 에너지를 선택적으로 소산시키기 위하여 상기 명령 신호에 응답하는 전압 제한 회로(voltage limiting circuit)를 더 포함하는 브레이크 제어 회로.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 명령 신호를 상기 제 2 회로로 제공하기 위한 구동 제어부를 더 포함하는 브레이크 제어 회로.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 구동 제어부는, 안전 체인이 폐쇄되는 경우에는 상기 안전 릴레이 컨택트들이 폐쇄되도록, 그리고 상기 안전 체인이 개방되는 경우에는 상기 안전 릴레이 컨택트들이 개방되도록 상기 안전 체인에 응답하는 브레이크 제어 회로.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 안전 제어 회로는 상기 구동 제어 회로에 의하여 모니터링되는 수퍼바이징 컨택트들을 더 포함하는 브레이크 제어 회로.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 안전 릴레이 컨택트들은 정상적으로 개방되고, 상기 수퍼바이징 컨택트들은 정상적으로 폐쇄되는 브레이크 제어 회로.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 PWM 제어기는 상기 피드백 신호에 응답하여 상기 PWM 구동 펄스들의 펄스 폭을 감소시키는 브레이크 제어 회로.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 회로는 상기 스위치에 제공되는 상기 PWM 구동 펄스들의 개시를 뒤따르는 시간 간격 이후에 상기 PWM 제어기가 상기 PWM 구동 펄스들의 펄스 폭을 감소시키도록 하는 타이머를 더 포함하는 브레이크 제어 회로.
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