KR20120039822A - Motor driving inverter for reducing electromagnetic noise and motor drive apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A motor driving inverter and a motor driving apparatus using the same are provided to prevent malfunction due to electromagnetic interference by reducing electromagnetic noise according to a high-speed switching operation of a power switching semiconductor device. CONSTITUTION: A switching device outputs driving voltage through an output connection point. A first capacitor performs a first electromagnetic noise reduction process by arranging an X-cap. A snubber circuit performs a second electromagnetic noise reduction process. The snubber circuit connects a resistor and a second capacitor in series. A third capacitor forms a Y-cap.

Description

전자파 노이즈를 저감하는 모터 구동용 인버터와 그를 이용한 모터 구동 장치{MOTOR DRIVING INVERTER FOR REDUCING ELECTROMAGNETIC NOISE AND MOTOR DRIVE APPARATUS USING THE SAME}Motor-driven inverter that reduces electromagnetic noise and motor-driven device using the same {MOTOR DRIVING INVERTER FOR REDUCING ELECTROMAGNETIC NOISE AND MOTOR DRIVE APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 전자파 노이즈를 저감하는 모터 구동용 인버터와 그를 이용한 모터 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자동차용 모터 구동 장치에서 인버터로부터 발생되는 라디오 주파수 대역(특히, AM 및 FM 주파수 대역)의 전자파 노이즈를 집중적으로 감소시키기 위해, 전원 양단에 연결된 X-cap을 형성하는 캐패시터를 기반으로 각 스위칭소자에 R-C 스너버 회로를 삽입하여 라디오 주파수 대역의 주파수를 감소시키고, 추가적으로 U,V,W상의 출력 접속점에 Y-cap을 형성하는 캐패시터를 연결하여 고주파 영역에 대한 전자파 노이즈도 감소시키기 위한, 전자파 노이즈를 저감하는 모터 구동용 인버터와 그를 이용한 모터 구동 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor drive inverter for reducing electromagnetic noise and a motor drive device using the same. More particularly, the present invention relates to a radio frequency band (especially AM and FM frequency bands) generated from an inverter in an automobile motor drive device. In order to reduce electromagnetic noise intensively, RC snubber circuits are inserted in each switching element based on a capacitor forming an X-cap connected to both ends of the power supply to reduce the frequency of the radio frequency band, and additionally, U, V, W phase The present invention relates to a motor drive inverter for reducing electromagnetic noise and a motor driving apparatus using the same for connecting a capacitor forming a Y-cap to an output connection point to reduce electromagnetic noise in a high frequency region.

최근 들어, 브러쉬레스 직류 모터((Brushless DC Motor)는 동기 모터의 구조에 직류모터와 유사한 전류 대 토크, 속도 대 전압의 특성을 가지며, 고효율, 높은 전력 밀도 때문에 가전용 기기로부터 산업용 기기에 이르기까지 활용분야가 점점 확대되고 있는 추세이다.In recent years, brushless DC motors have a current-to-torque, speed-to-voltage characteristic similar to that of DC motors in synchronous motor structures, and have high efficiency and high power density from home appliances to industrial equipment. The field of application is increasing.

브러쉬레스 직류 모터는 무정류자 모터(commutatorless motor)라고도 하며, 통상 직류 모터의 중요한 부품인 브러쉬와 정류자 대신 인버터를 구성하는 전력 스위칭 반도체 소자(예를 들어, 트랜지스터, FET, IGBT 등)에 의한 스위칭을 통해 고정자 권선에 흐르는 전류를 절환하여 토크를 발생시켜 구동한다. 이러한 브러쉬레스 직류 모터는 주로 3상(U상,W상,V상)으로 구동되어 단상에 비해 토크 제어가 용이하며 효율이 높고 소음이 거의 없다.Brushless DC motors are also referred to as commutatorless motors, and are usually switched by power switching semiconductor devices (e.g. transistors, FETs, IGBTs, etc.) that make up the inverter instead of brushes and commutators, which are important parts of the DC motor. It drives by generating torque by switching the current flowing through the stator windings. These brushless DC motors are mainly driven in three phases (U-phase, W-phase, V-phase), which makes torque control easier, higher efficiency, and less noise than single phase.

브러쉬레스 직류 모터는 3개의 코일을 전기적으로 120도의 위상차를 갖도록 권선한 스테이터(stator)를 영구자석이 부착된 로터(rotor)에 대향하여 배치하며, 스위칭 소자를 통해 각 상의 코일들에 선택적으로 전원을 인가함에 따라 자화되는 스테이터 코어와 영구자석 상호간에 작용하는 자기력에 의하여 로터를 회전시킨다. 이때, 브러쉬레스 직류 모터는 로터와 스테이터 간의 상대적인 위치를 검출하여 구동을 제어하며, 이를 위해 인버터를 통해 홀 센서(Hall sensor) 등의 위치인식장치로부터 확인된 로터와 스테이터 상호간의 위치정보에 의해 스테이터 코일에 적절한 전압을 인가한다.The brushless direct current motor arranges a stator winding three coils electrically with a phase difference of 120 degrees to face a rotor with permanent magnets, and selectively supplies power to the coils of each phase through a switching element. As the rotor is applied, the rotor is rotated by a magnetic force acting between the stator core and the permanent magnet being magnetized. At this time, the brushless DC motor detects the relative position between the rotor and the stator to control the driving. For this purpose, the brushless DC motor stator is based on the position information between the rotor and the stator, which is confirmed from a position recognition device such as a Hall sensor through an inverter. Apply the appropriate voltage to the coil.

일반적으로, 브러쉬레스 직류 모터를 구동하는 데 필요한 모터 구동 장치는, 6개의 전력 스위칭 반도체 소자를 이용한 전압형 인버터를 구비한다. 이때, 인버터는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 방식에 따라 주로 제어된다. 이러한 펄스 폭 변조 방식은 전압을 일정하게 유지하면서 전류를 펄스방식으로 인가하여 평균전류를 제어하는 것으로서, 펄스 폭의 비율을 제어하는 방식이다.Generally, the motor drive device required to drive a brushless DC motor includes a voltage inverter using six power switching semiconductor elements. In this case, the inverter is mainly controlled according to a pulse width modulation (PWM) scheme. The pulse width modulation method is a method of controlling an average current by applying a current in a pulse method while maintaining a constant voltage, and controlling a ratio of pulse widths.

전술한 바와 같이, 모터 구동 장치의 인버터는 전력 스위칭 반도체 소자의 고속 스위칭(ON/OFF)에 의한 펄스 폭 변조 방식을 실시하여 3상 구동 방식으로 모터를 제어한다. 이때, 인버터는 전력 스위칭 반도체 소자의 특성상 고속 스위칭 동작에 따라 수십 ㎒ 주파수 대역을 갖는 전자파 노이즈(noise)를 유발한다. 이러한 전자파 노이즈는 전력 스위칭 반도체 소자의 스위칭 동작시에 전압(또는 전류)의 시간당 변화율이 커질수록 커지는 특성이 있다.As described above, the inverter of the motor driving apparatus performs a pulse width modulation method by high speed switching (ON / OFF) of the power switching semiconductor element to control the motor in a three-phase driving method. In this case, the inverter causes electromagnetic noise having a frequency band of several tens of MHz according to the fast switching operation due to the characteristics of the power switching semiconductor device. The electromagnetic noise has a characteristic of increasing as the rate of change of the voltage (or current) increases during the switching operation of the power switching semiconductor device.

이에 따라, 종래에는 인버터 회로의 전원 양단에 적어도 하나의 캐패시터(capacitor)를 연결함으로써, 전력 스위칭 반도체 소자의 스위칭 동작에 의한 역기전력을 줄이고, 발생된 전자파 노이즈를 바이패스(by-pass)시켜 외부로 방출하여 전체적으로 전자파 노이즈 감소를 유도하였다. 이는 모터 구동 장치의 인버터 회로에서 전반적으로 전자파 노이즈의 폭이 크지 않을 때 전자파 노이즈를 감소시키는 보편적인 방식으로 적용할 수 있으나, 전자파 노이즈의 폭이 클 때 특정 주파수 대역[특히, 라디오 주파수 대역 - 즉, AM 주파수 대역(520㎑?1.8㎒) 및 FM 주파수 대역(78㎒?108㎒)]에 있어서 원하는 규제 기준에 적합하도록 전자파 노이즈를 감소시키지 못하였다.Accordingly, in the related art, at least one capacitor is connected to both ends of a power supply of an inverter circuit, thereby reducing back EMF due to a switching operation of a power switching semiconductor element, and bypassing the generated electromagnetic noise to the outside. Emission to induce electromagnetic noise reduction as a whole. This can be applied in a general way of reducing electromagnetic noise when the overall width of the electromagnetic noise is not large in the inverter circuit of the motor driving device. However, when the width of the electromagnetic noise is large, a specific frequency band [particularly, a radio frequency band- , AM frequency band (520 kHz to 1.8 MHz) and FM frequency band (78 MHz to 108 MHz), and electromagnetic noise was not reduced to meet the desired regulatory standards.

모터 구동 장치의 인버터로부터 발생된 전자파 노이즈는, 주변 전자기기에 영향을 미쳐 전자기기의 성능에 장애를 유발하는 원인이 된다. 더욱이, 자동차에서는 모터 구동 장치의 인버터로부터 발생된 전자파 노이즈를 억제하지 않을 경우에 전자기기의 오작동으로 인한 인명 및 재산상의 피해를 예상할 수 있다. 예를 들어, 자동차의 급발진 현상은 전자기기의 오동작으로 인한 대표적인 사례로 알려져 있다. 즉, 급발진 현상은 자동변속 자동차의 시동시나 정차 후 출발시 엔진의 회전속도가 급격히 상승하여 급가속되는 것으로서, 전자기기에 비정상적인 전기신호가 전달되어 가속 페달을 밟지 않아도 비정상적인 동력 전달이 유발되는 것으로 알려져 있다. 상기와 같은 이유로, 자동체 업계에서는 자동차에 전자파 노이즈 규제 기준을 엄격히 적용하고 있는 실정이다. Electromagnetic noise generated from the inverter of the motor drive device affects peripheral electronic devices and causes disturbances in the performance of the electronic devices. Furthermore, in automobiles, it is possible to anticipate damage to life and property due to malfunction of the electronic device when the electromagnetic noise generated from the inverter of the motor driving device is not suppressed. For example, a sudden start of a vehicle is known as a representative case due to malfunction of the electronic device. In other words, the rapid start phenomenon is a sudden acceleration due to the rapid increase in the rotational speed of the engine at the start of an automatic transmission vehicle or after the start of a stop. have. For the above reasons, the automotive industry has strictly applied electromagnetic noise regulation standards to automobiles.

최근의 자동차는 전자제어 기술의 발달로 인해 기계적 방식으로 동작되던 각종 장치들이 운전자의 편리성 및 운행의 안전성 등의 이유로 전기적인 방식으로 구동되고 있다.BACKGROUND ART Recently, various devices that were operated in a mechanical manner due to the development of electronic control technology are driven in an electric manner due to driver convenience and driving safety.

예를 들어, 최근의 자동차는 자동차의 운행 조건에 따라 자동차의 주행속도 및 토크를 변화시키는 변속 제어 장치(Transmission Control Unit: TCU), 운전자의 브레이크 페달 조작 이외에도 주행중인 자동차의 각종 운행 정보에 따라 자동차를 제동하는 브레이크 잠김 방지 장치(Anti-lock Braking System: ABS), 직접 연료 분사(Gasoline Direct Injector: GDI) 엔진에서 공연비 전환시 엔진 토크의 급변동을 억제하기 위해 자동차 운행정보에 따라 스로틀 밸브 개도율을 제어하는 전자식 스로틀 제어 장치(Electronic Throttle Controller: ETC) 등과 같이 전기적 제어 방식으로 구동되고 있다. 이때, TCU, ABS, ETC 등의 전자 제어 장치는, 캔(Controller Area Neteork: CAN) 통신 방식을 통해 엔진 제어 장치(Engine Control Unit: ECU)와 통신하여 자동차의 운행 정보 등을 제공받는다. 여기서, 캔 통신 방식은 하이 통신 라인 및 로우 통신 라인에 의해 자동차의 전자 제어 장치들 간에 디지털 직렬 통신을 제공하기 위한 차량용 네트워크 시스템을 나타낸다.For example, a recent automobile has a transmission control unit (TCU) that changes the driving speed and torque of the vehicle according to the driving conditions of the vehicle, and the vehicle according to various driving information of the driving vehicle in addition to the driver's brake pedal operation. Anti-lock Braking System (ABS) and Gasoline Direct Injector (GDI) engines for throttle An electronic throttle controller (ETC) for controlling the electric power is driven in an electrical control scheme. At this time, the electronic control devices such as TCU, ABS, ETC, etc., can communicate with the engine control unit (ECU) through the CAN (Controller Area Neteork (CAN)) communication scheme to receive the driving information of the vehicle. Here, the can communication scheme represents a vehicle network system for providing digital serial communication between electronic control devices of a vehicle by a high communication line and a low communication line.

전술한 바와 같이, 엔진 제어 장치(ECU)는 TCU, ABS, ETC 등의 전자 제어 장치를 캔 통신에 의한 전기적 통신을 통해 제어한다는 점에서 전자파 간섭으로부터 자유로울 수 없다. 특히, 캔 통신 방식은 88㎒ 내지 108㎒의 FM 주파수 대역의 전자파 노이즈에 매우 취약하기 때문에, 자동차에서는 FM 주파수 대역의 전자파 노이즈를 집중적으로 차단하도록 설계할 필요가 있다. 즉, 자동차는 운전자의 생명과 밀접한 관련이 있기 때문에 운전자의 안전을 담보할 수 있도록, 전자파 간섭에 의한 오동작 가능성을 사전에 방지해야 한다. As described above, the engine control unit ECU cannot be free from electromagnetic interference in that it controls electronic control devices such as TCU, ABS, ETC, and the like through electrical communication by can communication. In particular, since the can communication system is very vulnerable to electromagnetic noise in the FM frequency band of 88 MHz to 108 MHz, it is necessary to design a vehicle so as to intensively block the electromagnetic noise in the FM frequency band. That is, since the automobile is closely related to the driver's life, the possibility of malfunction due to electromagnetic interference should be prevented in advance so as to ensure the driver's safety.

아울러, 자동차는 운전자의 라디오 감청 환경을 제공할 수 있도록 인버터로부터 발생된 전자파 노이즈를 감소시켜 라디오 주파수 대역에 전자파 노이즈로 인한 영향없이 운전자로 하여금 쾌적한 라디오 청취가 가능한 환경을 제공해야 한다.In addition, the automobile should reduce the electromagnetic noise generated from the inverter to provide the driver's radio listening environment to provide a comfortable environment for the driver listening to the radio frequency band without the influence of electromagnetic noise.

이와 같은 이유로, 모터 구동 장치의 인버터는 전력 스위칭 반도체 소자의 고속 스위칭 동작에 따른 전자파 노이즈(특히, 라디오 주파수 대역의 전자파 노이즈)를 중점적으로 감소시켜 전자파 간섭에 의한 자동차 전자장치의 오작동을 방지할 뿐만 아니라, 운전자에게 쾌적한 라디오 청취 환경을 제공할 필요가 있다.For this reason, the inverter of the motor driving device mainly reduces electromagnetic noise (especially electromagnetic noise in the radio frequency band) due to the high-speed switching operation of the power switching semiconductor element, thereby preventing malfunction of the automotive electronic device due to electromagnetic interference. Rather, it is necessary to provide the driver with a comfortable radio listening environment.

따라서 상기와 같은 종래 기술은 자동차에서 전자기기에 영향을 미치는 라디오 주파수 대역의 전자파 노이즈를 중점적으로 관리할 필요가 있으나, 라디오 주파수 대역의 전자파 노이즈를 소정의 레벨 이하로 감소시키기 어려운 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.Therefore, the prior art as described above needs to manage the electromagnetic wave noise of the radio frequency band affecting the electronic device in the automobile, but there is a problem that it is difficult to reduce the electromagnetic wave noise of the radio frequency band below a predetermined level. It is an object of the present invention to solve the problem.

따라서 본 발명은 자동차용 모터 구동 장치에서 인버터로부터 발생되는 라디오 주파수 대역(특히, AM 및 FM 주파수 대역)의 전자파 노이즈를 집중적으로 감소시키기 위해, 전원 양단에 연결된 X-cap을 형성하는 캐패시터를 기반으로 각 스위칭소자에 R-C 스너버 회로를 삽입하여 라디오 주파수 대역의 주파수를 감소시키고, 추가적으로 U,V,W상의 출력 접속점에 Y-cap을 형성하는 캐패시터를 연결하여 고주파 영역에 대한 전자파 노이즈도 감소시키기 위한, 전자파 노이즈를 저감하는 모터 구동용 인버터와 그를 이용한 모터 구동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is based on a capacitor to form an X-cap connected to both ends of the power source in order to intensively reduce the electromagnetic noise of the radio frequency band (especially AM and FM frequency band) generated from the inverter in the motor drive device for automobiles Insertion of RC snubber circuit into each switching element reduces the frequency of radio frequency band and additionally connects capacitors forming Y-cap to output connection points on U, V, W to reduce electromagnetic noise in high frequency region. Another object is to provide a motor driving inverter for reducing electromagnetic noise and a motor driving device using the same.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자동차의 모터 구동용 인버터로서, 위상에 따른 구동전압을 제공하기 위한 적어도 하나의 구동회로를 포함하며, 상기 구동회로는, 상부 및 하부에 토템폴 구조로 상호 연결되는 출력 접속점을 통해 구동전압을 출력하기 위한 한 쌍의 스위칭소자; 상기 한 쌍의 스위칭소자의 전원 양단에 배치되어 X-cap을 구성하여 일차로 전자파 노이즈를 감소하기 위한 제1 캐패시터(capacitor); 상기 한 쌍의 스위칭소자 각각의 드레인과 소스 사이에 병렬 접속되어, 상기 제1 캐패시터에 의해 감소된 전자파 노이즈 레벨에 기초하여 이차로 전자파 노이즈를 감소시키기 위한 스너버(snubber) 회로;를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is a motor drive inverter of a vehicle, including at least one drive circuit for providing a driving voltage according to the phase, the drive circuit, the upper and lower interconnection to the totem pole structure A pair of switching elements for outputting a driving voltage through the output connection point; A first capacitor disposed at both ends of the power supply of the pair of switching elements to form an X-cap to primarily reduce electromagnetic noise; And a snubber circuit connected in parallel between the drain and the source of each of the pair of switching elements to reduce the electromagnetic noise secondarily based on the electromagnetic noise level reduced by the first capacitor.

상기 스너버 회로는, 저항과 제2 캐패시터를 직렬로 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The snubber circuit is formed by connecting a resistor and a second capacitor in series.

상기 구동회로는, 라디오 주파수 대역인 AM 주파수 대역 및 FM 주파수 대역의 전자파 노이즈를 감소시키는 것을 특징으로 한다.The driving circuit is characterized in that it reduces electromagnetic noise of AM frequency band and FM frequency band which are radio frequency bands.

상기 구동회로는, 상기 한 쌍의 스위칭소자의 출력 접속점과 접지 사이에 연결되어, 고주파 대역의 전자파 노이즈를 감소시키기 위한 Y-cap을 구성하는 제3 캐패시터;를 포함한다.The driving circuit may include a third capacitor connected between the output connection point of the pair of switching elements and the ground to form a Y-cap for reducing electromagnetic noise of a high frequency band.

한편, 본 발명은 모터 구동 장치로서, 마이컴, 로직부, 게이트 드라이버부, 인버터 및 모터;를 포함하며, 상기 인버터는, U상, V상, W상의 3상 구동전압을 제공하기 위해 3개의 구동회로를 병렬로 연결하며, 상기 구동회로는, 상부 및 하부에 토템폴 구조로 상호 연결되는 출력 접속점을 통해 구동전압을 출력하기 위한 한 쌍의 스위칭소자; 상기 한 쌍의 스위칭소자의 전원 양단에 배치되어 X-cap을 구성하여 일차적으로 전자파 노이즈를 감소하기 위한 제1 캐패시터; 상기 한 쌍의 스위칭소자 각각의 드레인과 소스 사이에 병렬 접속되어, 상기 제1 캐패시터에 의해 감소된 전자파 노이즈 레벨에 기초하여 이차적으로 전자파 노이즈를 감소시키기 위한 스너버 회로;를 포함한다.On the other hand, the present invention is a motor drive device, including a microcomputer, logic unit, gate driver unit, inverter and motor, wherein the inverter, three drive circuits to provide a three-phase drive voltage of the U phase, V phase, W phase The furnace circuit is connected in parallel, and the driving circuit includes a pair of switching elements for outputting a driving voltage through an output connection point interconnected in a totem pole structure at an upper portion and a lower portion; A first capacitor disposed at both ends of the power supply of the pair of switching elements to form an X-cap to primarily reduce electromagnetic noise; And a snubber circuit connected in parallel between the drain and the source of each of the pair of switching elements to secondly reduce the electromagnetic noise based on the electromagnetic noise level reduced by the first capacitor.

상기한 바와 같이, 본 발명은 전력 스위칭 반도체 소자의 고속 스위칭 동작에 따른 전자파 노이즈(특히, 라디오 주파수 대역의 전자파 노이즈)를 중점적으로 감소시켜 전자파 간섭에 의한 자동차 전자장치의 오작동을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention is to effectively reduce the electromagnetic noise (especially the electromagnetic wave noise of the radio frequency band) due to the high-speed switching operation of the power switching semiconductor device to prevent the malfunction of the automotive electronic device due to electromagnetic interference There is.

또한, 본 발명은 운전자에게 전자파 노이즈에 의한 영향이 감소된 라디오 청취 환경을 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of providing a driver with a radio listening environment is reduced the effect of electromagnetic noise.

특히, 본 발명은 라디오 주파수 대역 - 즉, AM 주파수 대역(520㎑?1.8㎒) 및 FM 주파수 대역(78㎒?108㎒)에 있어서 원하는 규제 기준에 적합하도록 전자파 노이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In particular, the present invention has the effect of reducing electromagnetic noise in a radio frequency band-that is, in the AM frequency band (520 Hz to 1.8 MHz) and the FM frequency band (78 MHz to 108 MHz) so as to meet desired regulatory standards. .

또한, 본 발명은 U상,V상,W상의 출력 접속점에 Y-cap을 구비하여 고주파 대역의 전자파 노이즈를 제거할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is provided with a Y-cap at the output connection point of the U-phase, V-phase, W-phase has the effect of removing the electromagnetic noise of the high frequency band.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 구동 장치에 대한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 인버터에 대한 회로도,
도 3a 및 도 3b는 스너버 회로에 의한 스위칭소자의 온오프시 시간에 따른 구동전압의 변화를 나타낸 그래프,
도 4a 및 도 4b는 스너버 회로에 대한 전자파 노이즈 감소를 나타낸 그래프,
도 5a 내지 도 5c는 FM 주파수 대역에 대한 전자파 노이즈 감소를 나타낸 그래프,
도 6a 및 도 6b는 Y-cap에 의한 전자파 노이즈 감소를 나타낸 그래프이다.
1 is a block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a circuit diagram of an inverter according to the present invention;
3A and 3B are graphs illustrating a change in driving voltage with time of on / off switching device by a snubber circuit;
4A and 4B are graphs showing electromagnetic noise reduction for snubber circuits,
5a to 5c are graphs showing electromagnetic noise reduction for an FM frequency band;
6A and 6B are graphs showing electromagnetic noise reduction by Y-cap.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 구동 장치에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 모터 구동 장치는 마이컴(10), 로직부(20), 게이트 드라이버부(30), 인버터(40)로 구성되어, 모터(50)에 구동 전원을 인가한다. 이때, 모터 구동 장치는 3상 구동 방식으로 모터(50)를 구동하는 경우를 예시한 것으로, 3쌍의 전력 스위칭 반도체 소자 즉, 3개의 상부 스위칭부[즉, 제1 스위칭부(41H), 제3 스위칭부(42H), 제5 스위칭부(43H)]와 3개의 하부 스위칭부[즉, 제2 스위칭부(41L), 제4 스위칭부(42L), 제6 스위칭부(43L)]에 대해 U상, V상, W상의 3상에 대한 토템폴(totem pole) 구조로 인버터(40)를 형성함으로써, 각 상의 출력 접속점(PU,PV,PW)으로부터 인버터 출력을 발생시켜 모터(50)의 3상 구동코일에 교대로 3상 구동 전압(즉, OUT1, OUT2, OUT3)을 인가한다. The motor driving apparatus shown in FIG. 1 includes a microcomputer 10, a logic unit 20, a gate driver unit 30, and an inverter 40 to apply driving power to the motor 50. At this time, the motor driving device is an example of driving the motor 50 in a three-phase driving method, three pairs of power switching semiconductor elements, that is, three upper switching units (that is, the first switching unit 41H, first) 3 switching section 42H, fifth switching section 43H] and three lower switching sections (ie, second switching section 41L, fourth switching section 42L, and sixth switching section 43L). By forming the inverter 40 in a totem pole structure for three phases of the U phase, V phase, and W phase, the motor 50 is generated by generating the inverter output from the output connection points P U , P V , P W of each phase. 3 phase driving voltages (ie, OUT1, OUT2, and OUT3) are alternately applied to the three-phase driving coils.

여기서, 상부 스위칭부(41H,42H,43H) 및 하부 스위칭부(41L,42L,43L)는 전력 스위칭 반도체소자의 일례로서 'FET'를 적용하는 경우를 설명하나, 이에 한정되지 않는다. Here, the upper switching parts 41H, 42H, 43H and the lower switching parts 41L, 42L, 43L will be described in the case where 'FET' is applied as an example of the power switching semiconductor device, but is not limited thereto.

부가적으로, 전력 스위칭 반도체소자로서 FET를 적용하는 경우에, 상부 스위칭부(41H,42H,43H)는 P 채널 소자를 사용하고 하부 스위칭부(41L,42L,43L)는 N 채널 소자를 사용하여 구동회로를 간단하게 조합할 수 있으나, P 채널 소자는 N 채널 소자에 비해 1.5~2.5배 고가이기 때문에, 통상적으로 상부 스위칭부(41H,42H,43H)의 경우에도 N 채널 소자를 사용한다.In addition, in the case of applying the FET as the power switching semiconductor element, the upper switching portions 41H, 42H, 43H use P channel elements and the lower switching portions 41L, 42L, 43L use N channel elements. Although the driving circuits can be easily combined, since the P-channel device is 1.5 to 2.5 times more expensive than the N-channel device, the N-channel device is generally used even in the case of the upper switching parts 41H, 42H, and 43H.

이하, 모터 구동 장치의 구성요소에 대해 설명한다.Hereinafter, the component of a motor drive apparatus is demonstrated.

먼저, 마이컴(10)은 펄스 폭 변조 신호(PWM)를 로직부(20)로 출력한다.First, the microcomputer 10 outputs the pulse width modulation signal PWM to the logic unit 20.

다음으로, 로직부(20)는 마이컴(10)으로부터 출력된 펄스 폭 변조 신호, 모터(50)의 위치인식장치(홀 센서 등)가 로터의 자석 극성을 검출한 3개의 검출 신호(HS)를 조합하여 게이트 제어신호(HIN,LIN)를 형성한다. 이때, 로직부(20)는 제1 게이트 드라이버(31) 내지 제3 게이트 드라이버(33) 각각으로 게이트 제어신호(HIN,LIN)를 출력한다. 또는, 로직부(20)는 모터(50)의 위치 인식장치(홀 센서 등)에서 인식된 로터의 자석 극성을 검출 신호(HS)와 원래 모터 구동 지령을 조합하여 마이컴(10)으로부터 출력된 펄스 폭 변조 신호(PWM)를 입력받아, 제1 게이트 드라이버(31) 내지 제3 게이트 드라이버(33) 각각에 게이트 제어신호(HIN,LIN)를 출력할 수도 있다.Next, the logic unit 20 outputs the pulse width modulation signal output from the microcomputer 10 and three detection signals HS at which the position recognition device (hall sensor, etc.) of the motor 50 detects the magnet polarity of the rotor. Are combined to form gate control signals HIN and LIN. At this time, the logic unit 20 outputs the gate control signals HIN and LIN to each of the first gate driver 31 to the third gate driver 33. Alternatively, the logic unit 20 may output a pulse output from the microcomputer 10 by combining the detection signal HS and the original motor driving command with the magnet polarity of the rotor recognized by the position recognition device (hall sensor, etc.) of the motor 50. The width modulation signal PWM may be input, and the gate control signals HIN and LIN may be output to each of the first gate driver 31 to the third gate driver 33.

다음으로, 게이트 드라이버부(30)는 로직부(20)로부터 출력되는 게이트 제어신호(HIN,LIN)를 인버터(40)의 상부 스위칭부(41H,42H,43H) 및 하부 스위칭부(41L,42L,43L)를 구동할 수 있는 각각의 드라이버 신호(UH-UL,VH-VL,WH-WL)로 변환하여 상부 스위칭부(41H,42H,43H) 및 하부 스위칭부(41L,42L,43L)의 게이트 단자로 인가한다.Next, the gate driver 30 transmits the gate control signals HIN and LIN output from the logic unit 20 to the upper switching units 41H, 42H and 43H and the lower switching units 41L and 42L of the inverter 40. To the driver signals UH-UL, VH-VL, and WH-WL capable of driving 43L, respectively, so that the upper and lower switching portions 41H, 42H, 43H and 41L, 42L, 43L Applied to the gate terminal.

다음으로, 인버터(40)는 상부 스위칭부(41H,42H,43H)와 하부 스위칭부(41L,42L,43L) 사이의 각 출력 접속점(PU,PV,PW)이 각각에 대응하는 모터(50)의 3상 구동코일에 각각 연결되어, 게이트 단자로 순차적 또는 선택적으로 인가되는 각각의 드라이버 신호(UH-UL,VH-VL,WH-WL)에 따라 각 출력 접속점(PU,PV,PW)을 통해 3상 구동전압을 모터(50)로 출력한다.Next, the inverter 40 includes a motor to which each output connection point P U , P V , P W between the upper switching parts 41H, 42H, 43H and the lower switching parts 41L, 42L, 43L corresponds, respectively. Each output connection point P U , P V connected to the three-phase driving coil of 50, in accordance with each driver signal UH-UL, VH-VL, WH-WL sequentially or selectively applied to the gate terminal. , P W ) outputs the three-phase driving voltage to the motor 50.

간략하게, 상부 스위칭부(41H,42H,43H)와 하부 스위칭부(41L,42L,43L)에 대한 동작을 설명한다. 먼저, 상부에 제1 스위칭부(41H)가 턴온되는 경우를 가정하면, 제1 스위칭부(41H)에 대응하는 하부에 제2 스위칭부(41L)는 턴오프 상태로 설정된다. 이로 인해, 제1 스위칭부(41H)의 게이트에 하이레벨 신호가 인가되어 턴온되면, 모터 구동전류는 제1 스위칭부(41H)를 통해 출력 접속점(PU)로부터 U상 코일(51)로 흐른다. 이때, U상 구동전압은 모터(50)에 인가된다. U상 코일(51)로 흐른 모터 구동전류는 제4 스위칭부(42L) 및 제6 스위칭부(43L) 중 하나를 턴온시켜 V상 코일(52) 및 W상 코일(53) 중 하나를 통해 접지로 흐른다. 마찬가지로, 제3 스위칭부(42H) 또는 제5 스위칭부(43H)가 턴온되는 경우에도 제1 스위칭부(41H)가 턴온되는 경우와 같이 적용된다.Briefly, operations of the upper switching parts 41H, 42H, 43H and the lower switching parts 41L, 42L, 43L will be described. First, assuming that the first switching unit 41H is turned on at the top, the second switching unit 41L is set to the turn-off state at the lower portion corresponding to the first switching unit 41H. Thus, when a high level signal is applied to the gate of the first switching unit 41H and turned on, the motor driving current flows from the output connection point P U to the U-phase coil 51 through the first switching unit 41H. . At this time, the U-phase driving voltage is applied to the motor 50. The motor driving current flowing to the U-phase coil 51 is grounded through one of the V-phase coil 52 and the W-phase coil 53 by turning on one of the fourth switching portion 42L and the sixth switching portion 43L. Flows into. Similarly, the same applies to the case where the first switching unit 41H is turned on even when the third switching unit 42H or the fifth switching unit 43H is turned on.

다음으로, 모터(50)는 3상 구동방식으로 구동이 이루어지도록 스테이터에 U상 코일(51), V상 코일(52), W상 코일(53)을 구비하며, 스타(star) Y결선 방식으로 연결된 BLDC 모터이다.Next, the motor 50 is provided with a U-phase coil 51, a V-phase coil 52, and a W-phase coil 53 on the stator so that driving is performed in a three-phase driving method. BLDC motor connected by

이하, 도 2를 참조하여 인버터(40)의 구조에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of the inverter 40 will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명에 따른 인버터에 대한 회로도이고, 도 3a 및 도 3b는 스너버 회로에 의한 스위칭소자의 온오프시 시간에 따른 구동전압의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a circuit diagram of an inverter according to the present invention, and FIGS. 3A and 3B are graphs illustrating a change in driving voltage with time of switching on and off of a switching device by a snubber circuit.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터(40)는, 3상 구동전압 즉, U상 구동전압(OUT1), V상 구동전압(OUT2) 및 W상 구동전압(OUT3)을 각각 생성하여 순차적으로 모터(50)의 코일(51,52,53)로 출력하기 위한 동일한 구조의 구동회로를 병렬로 배치한다. 이때, 각 구동회로는 상단이 서로 연결되어 전원전압(VDD)이 공통으로 인가되며, 하단이 서로 연결되어 접지된다.As shown in FIG. 2, the inverter 40 according to the present invention generates a three-phase driving voltage, that is, a U-phase driving voltage OUT1, a V-phase driving voltage OUT2, and a W-phase driving voltage OUT3, respectively. In order to sequentially output the drive circuit of the same structure for output to the coils (51, 52, 53) of the motor 50 in parallel. At this time, the upper end of each driving circuit is connected to each other, the power supply voltage (VDD) is commonly applied, the lower end is connected to each other and grounded.

이하 설명의 편의상, U상 구동전압(OUT1)을 출력하기 위한 구동회로를 "U상 구동회로(UC)", V상 구동전압(OUT2)을 출력하기 위한 구동회로를 "V상 구동회로(VC)", W상 구동전압(OUT3)을 출력하기 위한 구동회로를 "W상 구동회로(WC)"라 통칭하기로 한다.For convenience of description, the driving circuit for outputting the U-phase driving voltage OUT1 is referred to as the "U-phase driving circuit UC" and the driving circuit for outputting the V-phase driving voltage OUT2 is referred to as "V-phase driving circuit VC. ), And a driving circuit for outputting the W phase driving voltage OUT3 will be collectively referred to as "W phase driving circuit WC".

먼저, U상 구동회로(UC)에 대해 설명한다.First, the U-phase driving circuit UC will be described.

U상 구동회로(UC)는 상부에 제1 스위칭부(41H)와 하부에 제2 스위칭부(41L)를 전원전압(VDD)와 접지 사이에서 토템폴 구조로 연결하여, U상 구동전압(OUT1)에 대한 출력회로를 구성한다. 이때, U상 구동전압(OUT1)은 제1 스위칭부(41H)와 제2 스위칭부(41L) 사이의 출력 접속점(PU)을 통해 출력된다.The U-phase driving circuit UC connects the first switching unit 41H at the top and the second switching unit 41L at the bottom in a totem pole structure between the power supply voltage VDD and the ground, thereby driving the U-phase driving voltage OUT1. Configure the output circuit for. At this time, the U-phase driving voltage OUT1 is output through the output connection point P U between the first switching unit 41H and the second switching unit 41L.

구체적으로, 제1 스위칭부(41H)는 전력 스위칭 반도체소자로서 N형 FET로 이루어진 제1 스위칭소자(Q1), 제1 게이트 드라이버(31)의 출력에 대한 전류를 제한하기 위한 제1 저항(R1)를 포함하며, 특히, 제1 스위칭소자(Q1)의 드레인(drain)과 소스(source) 사이를 연결하여 라디오 주파수 대역의 전자파 노이즈를 감소시키기 위한 제1 스너버 회로(snubber, S1)를 포함한다.In detail, the first switching unit 41H is a power switching semiconductor element, and includes a first resistor R1 for limiting the current to the output of the first switching element Q1 and the first gate driver 31 made of an N-type FET. And a first snubber circuit S1 for reducing electromagnetic noise in a radio frequency band by connecting between a drain and a source of the first switching element Q1. do.

우선, 제1 스위칭소자(Q1)는 드레인과 소스 사이에 턴오프시에 모터(50)의 코일(51 내지 53)로부터 발생된 역기전력을 프리 휠링(free wheeling)시키기 위한 다이오드(D1)가 역방향으로 접속되어 있다. 이때, 제1 스위칭소자(Q1)는 드레인에 전원전압(VDD)이 연결된다.First, the first switching element Q1 has a diode D1 for free wheeling back EMF generated from the coils 51 to 53 of the motor 50 at the time of turning off between the drain and the source. Connected. In this case, the power source voltage VDD is connected to the drain of the first switching device Q1.

또한, 제1 저항(R1)은 제1 게이트 드라이버(31)의 출력과 제1 스위칭소자(Q1)의 게이트 사이에 연결된다.In addition, the first resistor R1 is connected between the output of the first gate driver 31 and the gate of the first switching element Q1.

또한, 제1 스너버 회로(S1)는 제1 스위칭소자(Q1)의 드레인과 소스 사이에 연결하여 제1 스위칭소자(Q1)과 병렬로 배치하며, 제7 저항(R7)과 제1 캐패시터(C1)를 직렬로 연결한 R-C 회로를 구성한다. 이때, 제1 스너버 회로(S1)는 제1 스위칭소자(Q1)의 온(on)/오프(off)시에 오버슈팅(overshooting)을 줄여 FM 주파수 대역의 전자파 노이즈를 감소시킨다(도 3a 및 도 3b 참조). 즉, 제1 스너버 회로(S1)는 제1 스위칭소자(Q1)의 온/오프시 시간변화에 따른 전압 상승률(dV/dt)을 줄임에 따라 피크(peak) 성분의 전자파 노이즈를 억제하여, 모터 구동 회로로부터 발생되는 전자파 노이즈를 감소시킨다.In addition, the first snubber circuit S1 is connected between the drain and the source of the first switching element Q1 and disposed in parallel with the first switching element Q1, and the seventh resistor R7 and the first capacitor Configure the RC circuit with C1) connected in series. At this time, the first snubber circuit S1 reduces overshooting when the first switching element Q1 is on / off to reduce electromagnetic noise of the FM frequency band (FIGS. 3A and 3B). 3b). That is, the first snubber circuit S1 suppresses the electromagnetic wave noise of the peak component by reducing the voltage rising rate dV / dt according to the time change when the first switching element Q1 is turned on or off. Reduces electromagnetic noise generated from the motor drive circuit.

한편, 제1 스위칭부(41H)의 하부에 배치된 제2 스위칭부(41L)는, 제2 스위칭소자(Q2), 제2 저항(R2)를 포함하며, 특히, 제2 스위칭소자(Q2)의 드레인과 소스 사이를 연결하는 제2 스너버 회로(S2)를 포함한다. 이때, 제2 스위칭소자(Q2)는 소스가 접지된다.On the other hand, the second switching unit 41L disposed below the first switching unit 41H includes a second switching element Q2 and a second resistor R2, and in particular, the second switching element Q2. The second snubber circuit (S2) for connecting between the drain and the source of the. At this time, the source of the second switching device Q2 is grounded.

이때, 제2 스위칭부(41L)는 제1 스위칭부(41H)와 동일한 구조를 가지며, 그에 따라 제1 스위칭부(41H)와 각 구성요소가 대응된다. 즉, 제2 스위칭부(41L)의 구성요소인 제2 스위칭소자(Q2), 제2 저항(R2) 및 제2 스너버 회로(S2)는, 제1 스위칭부(41H)의 구성요소인 제1 스위칭소자(Q1), 제1 저항(R1) 및 제1 스너버 회로(S1) 각각에 대해 대응한다. 이에 따라, 제2 스위칭부(41L)는 전술한 제1 스위칭부(41H)에 대한 설명을 통해 당업자에게 쉽게 이해될 수 있으므로 중첩되는 설명을 생략하기로 한다.At this time, the second switching unit 41L has the same structure as the first switching unit 41H, and thus the first switching unit 41H and each component correspond to each other. That is, the second switching element Q2, the second resistor R2, and the second snubber circuit S2, which are the components of the second switching unit 41L, are the first components of the first switching unit 41H. The first switching element Q1, the first resistor R1, and the first snubber circuit S1 respectively correspond to each other. Accordingly, since the second switching unit 41L may be easily understood by those skilled in the art through the description of the first switching unit 41H described above, the overlapping description will be omitted.

다만, 상부의 제1 스위칭부(41H)에서 제1 스위칭소자(Q1)의 소스와 하부의 제2 스위칭부(41L)에서 제2 스위칭소자(Q2)의 드레인 사이에 형성된 출력 접속점(PU)에서는, 제1 스위칭소자(Q1) 및 제2 스위칭소자(Q2)의 온/오프 스위칭 동작에 따라 0V로부터 전원전압(VDD)까지의 전압 변동이 이루어진다. 여기서, 5V에서 동작하는 제1 스위칭소자(Q1)를 턴온시키는 경우를 가정하면, 제1 스위칭소자(Q1)의 게이트를 출력 접속점(PU)보다 +5V가 되도록 제1 게이트 드라이버(31)의 게이트 신호(UH)가 발생되는 것이 요구된다.However, the output connection point P U formed between the source of the first switching element Q1 in the upper first switching part 41H and the drain of the second switching element Q2 in the lower second switching part 41L. In FIG. 3, the voltage fluctuations from 0 V to the power supply voltage VDD occur according to the on / off switching operations of the first switching element Q1 and the second switching element Q2. Here, assuming that the first switching device Q1 operating at 5V is turned on, the gate of the first switching device Q1 is set to be + 5V than the output connection point P U. It is required that the gate signal UH be generated.

또한, 제1 스위칭부(41H)와 제2 스위칭부(41L)의 전원 전압 양끝단에는 X-cap을 이루는 제7 캐패시터(C7)를 연결하여 전원전압(VDD)의 고주파 노이즈를 감소시킨다.In addition, a seventh capacitor C7 forming an X-cap is connected to both ends of the power supply voltages of the first switching unit 41H and the second switching unit 41L to reduce high frequency noise of the power supply voltage VDD.

이와 같이, U상 구동회로(UC)는 1차적으로 X-cap을 이루는 제7 캐패시터(C7)에 의한 전자파 노이즈 감소에 기초하여, 2차적으로 제1 스너버 회로(S1)에 의해 전자파 노이즈를 감소시키는 상호 작용을 통해 궁극적으로 150㎑?200㎒ 주파수 대역(특히, 라디오 주파수 대역 - 즉, AM 및 FM 주파수 대역)에 대한 전반적인 광대역 주파수 대역의 전자파 노이즈 감소를 유도한다(후술할 도 4a 내지 도 4c, 도 5a 내지 도 5c참조).As described above, the U-phase driving circuit UC is secondarily applied to the electromagnetic noise by the first snubber circuit S1 based on the reduction of the electromagnetic noise by the seventh capacitor C7 forming the X-cap. The reducing interaction ultimately leads to a reduction of electromagnetic noise in the overall broadband frequency band for the 150 kHz to 200 MHz frequency band (especially the radio frequency band-i.e. the AM and FM frequency bands) (Figs. 4c, see FIGS. 5a-5c).

또한, 제1 스위칭부(41H)와 제2 스위칭부(41L) 사이의 출력 접속점(PU)에는 Y-cap을 적용하여 제1 스위칭소자(Q1)와 제2 스위칭소자(Q2)의 온/오프시 지연 효과로 인한 200㎒?300㎒의 고주파 노이즈를 감소시키기 위해 전자파 노이즈를 그라운드로 흘려보낸다.In addition, the Y-cap is applied to the output connection point P U between the first switching unit 41H and the second switching unit 41L to turn on / off the first switching element Q1 and the second switching element Q2. In order to reduce the high-frequency noise of 200MHz to 300MHz due to the delay effect in the off state, electromagnetic noise is sent to the ground.

한편, V상 구동회로(VC) 및 W상 구동회로(WC)는 U상 구동회로(UC)와 동일한 구조를 가지며 각 구성요소가 대응하므로, V상 구동회로(VC) 및 W상 구동회로(WC)의 구체적인 설명은 전술한 U상 구동회로(UC)의 설명으로 갈음한다.On the other hand, the V-phase driving circuit VC and the W-phase driving circuit WC have the same structure as the U-phase driving circuit UC and each component corresponds to each other, so that the V-phase driving circuit VC and the W-phase driving circuit ( The detailed description of WC) is replaced with the above description of the U-phase driving circuit UC.

V상 구동회로(VC)는 상부에 제3 스위칭부(42H)와 하부에 제4 스위칭부(42L)를 포함하며, W상 구동회로(WC)는 상부에 제5 스위칭부(43H)와 하부에 제6 스위칭부(43L)를 포함한다. 이때, 제3 스위칭부(42H)와 제5 스위칭부(43H)는 제1 스위칭부(41H)에 대응하며, 제4 스위칭부(42L)와 제6 스위칭부(43L)는 제2 스위칭부(41L)에 대응한다. 즉, 제2 내지 제6 스위칭소자(Q2~Q6)는 제1 스위칭소자(Q1)에 대응한다. 제2 내지 제6 저항(R2~R6)은 제1 저항(R1)에 대응한다. 제2 내지 제6 스너버 회로(S2~S6)는 제1 스너버 회로(S1)에 대응한다.The V phase driving circuit VC includes a third switching unit 42H at the top and a fourth switching unit 42L at the bottom, and the W phase driving circuit WC is at the top of the fifth switching unit 43H and the bottom. It includes a sixth switching unit 43L. At this time, the third switching unit 42H and the fifth switching unit 43H correspond to the first switching unit 41H, and the fourth switching unit 42L and the sixth switching unit 43L are the second switching unit ( 41L). That is, the second to sixth switching elements Q2 to Q6 correspond to the first switching element Q1. The second to sixth resistors R2 to R6 correspond to the first resistor R1. The second to sixth snubber circuits S2 to S6 correspond to the first snubber circuit S1.

이는 자동차용 모터 구동 회로에서만 적용하는 것이 아니라, 통상의 모터 구동 회로에서도 전자파 노이즈 제거를 위해 적용될 수 있다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.It will be readily understood by those skilled in the art that the present invention can be applied not only to motor driving circuits for automobiles but also to remove electromagnetic noise in conventional motor driving circuits.

도 4a 내지 도 4c는 AM 주파수 대역에 대한 전자파 노이즈 감소를 나타낸 그래프이다. 도 4a는 X-cap의 캐패시터만 사용한 경우를 나타내고, 도 4b는 스너버 회로만 사용한 경우를 나타내며, 도 4c는 X-cap의 캐패시터 및 스너버 회로를 함께 사용하는 경우를 나타낸다.4A to 4C are graphs showing electromagnetic noise reduction for an AM frequency band. 4A illustrates a case where only the capacitor of the X-cap is used, FIG. 4B illustrates a case where only the snubber circuit is used, and FIG. 4C illustrates a case where the capacitor and the snubber circuit of the X-cap are used together.

도 4c의 X-cap의 캐패시터 및 스너버 회로를 함께 사용하는 경우에는, 도 4a의 X-cap의 캐패시터만 사용할 경우보다 150㎑ 영역 및 AM 영역(520㎑?1.8㎒)에서 전자파 노이즈가 3㏈정도 감소하였으며, 도 4b의 스너버 회로만 사용할 경우보다 150㎑ 영역 및 AM 영역(520㎑?1.8㎒)에서 전자파 노이즈가 1㏈정도 감소하였다.When the X-cap capacitor and snubber circuit of FIG. 4C are used together, the electromagnetic noise is 3 kHz in the 150 kHz region and the AM region (520 GHz to 1.8 MHz) than when only the X-cap capacitor of FIG. 4A is used. In the 150 kHz region and the AM region (520 kHz to 1.8 MHz), the electromagnetic noise was reduced by about 1 kHz compared to the case of using the snubber circuit of FIG. 4B alone.

도 4c와 같이 X-cap의 캐패시터 및 스너버 회로를 동시에 사용하는 경우에는, 자동차용 모터 구동 회로에서 AM 주파수 대역의 전자파를 감소시킨다.When the capacitor and the snubber circuit of the X-cap are used at the same time as in FIG. 4C, the electromagnetic wave of the AM frequency band is reduced in the motor drive circuit for automobiles.

도 5a 내지 도 5c는 FM 주파수 대역에 대한 전자파 노이즈 감소를 나타낸 그래프이다.5A to 5C are graphs showing electromagnetic noise reduction for an FM frequency band.

도 5a는 X-cap의 캐패시터만 사용한 경우를 나타내고, 도 5b는 스너버 회로만 사용한 경우를 나타내며, 도 5c는 X-cap의 캐패시터 및 스너버 회로를 함께 사용하는 경우를 나타낸다.5A shows a case where only the capacitor of the X-cap is used, FIG. 5B shows a case where only the snubber circuit is used, and FIG. 5C shows a case where the capacitor and the snubber circuit of the X-cap are used together.

도 5c의 X-cap의 캐패시터 및 스너버 회로를 함께 사용하는 경우에는, 도 5a의 X-cap의 캐패시터만 사용할 경우보다 FM 영역(76㎒?108㎒)에서 전자파 노이즈가 10㏈정도 감소하였으며, 도 5b의 스너버 회로만 사용할 경우보다 40㎒?75㎒ 영역 및 108㎒?200㎒ 영역에서 전자파 노이즈가 감소하였다.When the X-cap capacitor and snubber circuit of FIG. 5C are used together, electromagnetic noise is reduced by about 10 Hz in the FM region (76 MHz to 108 MHz) than when only the X-cap capacitor of FIG. 5A is used. Electromagnetic noise was reduced in the 40 MHz to 75 MHz region and the 108 MHz to 200 MHz region than the snubber circuit of FIG. 5B.

도 5c와 같이 X-cap의 캐패시터 및 스너버 회로를 동시에 사용하는 경우에는, 전자파 파형이 전반적으로 평탄화하였으며, 특히 자동차용 모터 구동 회로에서 중요시하는 FM 주파수 대역의 전자파를 감소시킨다.When using the capacitor and the snubber circuit of the X-cap at the same time as shown in Figure 5c, the electromagnetic wave waveform is generally flattened, especially in the FM frequency band that is important in the motor drive circuit for automobiles is reduced.

도 6a 및 도 6b는 Y-cap에 의한 전자파 노이즈 감소를 나타낸 그래프이다.6A and 6B are graphs showing electromagnetic noise reduction by Y-cap.

도 6a는 Y-cap의 삽입전을 나타내고, 도 6b는 Y-cap의 삽입후를 나타낸다. 도 6a 및 도 6b에서는 100W 모터에서 각 출력 접속점(PU,PV,PW)에 대해 0.001㎌ 캐패시터를 배치한 Y-cap의 전자파 노이즈 감소 효과를 확인할 수 있다.Figure 6a shows before the insertion of the Y-cap, Figure 6b shows after the insertion of the Y-cap. 6A and 6B, it can be seen that the electromagnetic noise reduction effect of the Y-cap in which a 0.001 kHz capacitor is disposed for each output connection point P U , P V , P W in a 100 W motor is shown.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, Y-cap은 전자파 노이즈를 감소시켜 전자파 노이즈 파형을 평탄화시키며, 특히 200㎒?300㎒의 고주파 대역에 대한 전자파 노이즈를 감소시킨다. As shown in Figs. 6A and 6B, Y-cap reduces electromagnetic noise to flatten the electromagnetic noise waveform, and in particular, reduces electromagnetic noise for a high frequency band of 200 MHz to 300 MHz.

여기서, 도 4a 내지 도 6b에 도시된 그래프는 EMC(Electromagnetic Compatibility) 테스트의 RE 테스트 파형을 나타낸다. 이때, 인버터(40)의 발생 전자파 노이즈의 최대값(ⓐ)은 규제 최대 전자파 노이즈(ⓒ)보다 낮고, 발생 전자파 노이즈의 평균값(ⓑ)은 규제 평균 전자파 노이즈(ⓓ)보다 낮아야 한다. 하지만, 자동차에서는 다양한 부품들이 전자파 노이즈를 발생하여 전자파 노이즈 중첩에 의해 내부 전자기기에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 규제 전자파 노이즈보다 상당히 낮은 전자파 노이즈 레벨로 관리된다.4A to 6B show a RE test waveform of an electromagnetic compatibility (EMC) test. At this time, the maximum value ⓐ of the generated electromagnetic noise of the inverter 40 should be lower than the regulated maximum electromagnetic noise ⓒ, and the average value ⓑ of the generated electromagnetic noise should be lower than the regulated average electromagnetic noise ⓓ. However, in automobiles, various components generate electromagnetic noise and can affect internal electronics by overlapping electromagnetic noise, so that the electromagnetic noise is managed at a significantly lower electromagnetic noise level than the regulated electromagnetic noise.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible by those who have the same.

10: 마이컴 20: 로직부
30: 게이트 드라이버 40: 인버터
41H~43H: 제1,3,5 스위칭부 41L~43L: 제2,4,6 스위칭부
S1~S6: 제1 내지 제6 스너버 회로 Q1~Q6: 제1 내지 제6 스위칭소자
R1~R12: 제1 내지 제12 저항 C1~C12: 제1 내지 제12 캐패시터
50: 모터
10: microcomputer 20: logic unit
30: gate driver 40: inverter
41H to 43H: first, third and fifth switching sections 41L to 43L: second, fourth and sixth switching sections
S1 to S6: first to sixth snubber circuits Q1 to Q6: first to sixth switching elements
R1 to R12: first to twelfth resistors C1 to C12: first to twelfth capacitors
50: motor

Claims (8)

자동차의 모터 구동용 인버터로서,
위상에 따른 구동전압을 제공하기 위한 적어도 하나의 구동회로를 포함하며,
상기 구동회로는,
상부 및 하부에 토템폴 구조로 상호 연결되는 출력 접속점을 통해 구동전압을 출력하기 위한 한 쌍의 스위칭소자;
상기 한 쌍의 스위칭소자의 전원 양단에 배치되어 X-cap을 구성하여 일차로 전자파 노이즈를 감소하기 위한 제1 캐패시터(capacitor);
상기 한 쌍의 스위칭소자 각각의 드레인과 소스 사이에 병렬 접속되어, 상기 제1 캐패시터에 의해 감소된 전자파 노이즈 레벨에 기초하여 이차로 전자파 노이즈를 감소시키기 위한 스너버(snubber) 회로;
를 포함하는 전자파 노이즈를 저감하는 모터 구동용 인버터.
As an inverter for driving motors of automobiles,
At least one driving circuit for providing a driving voltage according to the phase,
The drive circuit,
A pair of switching elements for outputting a driving voltage through an output connection point interconnected in a totem pole structure on top and bottom;
A first capacitor disposed at both ends of the power supply of the pair of switching elements to form an X-cap to primarily reduce electromagnetic noise;
A snubber circuit connected in parallel between the drain and the source of each of the pair of switching elements to reduce electromagnetic noise secondly based on the electromagnetic noise level reduced by the first capacitor;
Inverter for driving a motor to reduce electromagnetic noise comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 스너버 회로는, 저항과 제2 캐패시터를 직렬로 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자파 노이즈를 저감하는 모터 구동용 인버터.The motor drive inverter according to claim 1, wherein said snubber circuit is formed by connecting a resistor and a second capacitor in series. 제 1 항에 있어서, 상기 구동회로는, 라디오 주파수 대역인 AM 주파수 대역 및 FM 주파수 대역의 전자파 노이즈를 감소시키는 것을 특징으로 하는 전자파 노이즈를 저감하는 모터 구동용 인버터.The motor drive inverter according to claim 1, wherein the driving circuit reduces electromagnetic noise of AM and FM frequency bands which are radio frequency bands. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동회로는, 상기 한 쌍의 스위칭소자의 출력 접속점과 접지 사이에 연결되어, 고주파 대역의 전자파 노이즈를 감소시키기 위한 Y-cap을 구성하는 제3 캐패시터;를 포함하는 전자파 노이즈를 저감하는 모터 구동용 인버터.The driving circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the driving circuit is connected between the output connection point of the pair of switching elements and the ground to form a Y-cap for reducing electromagnetic noise in the high frequency band. Inverter for driving a motor to reduce electromagnetic noise, including a third capacitor. 모터 구동 장치로서,
마이컴, 로직부, 게이트 드라이버부, 인버터 및 모터;를 포함하며,
상기 인버터는,
U상, V상, W상의 3상 구동전압을 제공하기 위해 3개의 구동회로를 병렬로 연결하며,
상기 구동회로는,
상부 및 하부에 토템폴 구조로 상호 연결되는 출력 접속점을 통해 구동전압을 출력하기 위한 한 쌍의 스위칭소자;
상기 한 쌍의 스위칭소자의 전원 양단에 배치되어 X-cap을 구성하여 일차적으로 전자파 노이즈를 감소하기 위한 제1 캐패시터;
상기 한 쌍의 스위칭소자 각각의 드레인과 소스 사이에 병렬 접속되어, 상기 제1 캐패시터에 의해 감소된 전자파 노이즈 레벨에 기초하여 이차적으로 전자파 노이즈를 감소시키기 위한 스너버 회로;
를 포함하는 모터 구동 장치.
As a motor drive device,
It includes; microcomputer, logic unit, gate driver unit, inverter and motor,
The inverter,
Three drive circuits are connected in parallel to provide three-phase driving voltages for U, V, and W phases.
The drive circuit,
A pair of switching elements for outputting a driving voltage through an output connection point interconnected in a totem pole structure on top and bottom;
A first capacitor disposed at both ends of the power supply of the pair of switching elements to form an X-cap to primarily reduce electromagnetic noise;
A snubber circuit connected in parallel between the drain and the source of each of the pair of switching elements, and secondly reducing the electromagnetic noise based on the electromagnetic noise level reduced by the first capacitor;
Motor drive device comprising a.
제 5 항에 있어서, 상기 스너버 회로는, 저항과 제2 캐패시터를 직렬로 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The motor drive device according to claim 5, wherein the snubber circuit is formed by connecting a resistor and a second capacitor in series. 제 5 항에 있어서, 상기 구동회로는, 라디오 주파수 대역인 AM 주파수 대역 및 FM 주파수 대역의 전자파 노이즈를 감소시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.6. The motor driving apparatus according to claim 5, wherein the driving circuit reduces electromagnetic noise of AM frequency band and FM frequency band which are radio frequency bands. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동회로는, 상기 한 쌍의 스위칭소자의 출력 접속점과 접지 사이에 고주파 대역의 전자파 노이즈를 감소시키기 위한 Y-cap을 구성하는 제3 캐패시터;를 포함하는 모터 구동 장치.8. The third capacitor as claimed in any one of claims 5 to 7, wherein the driving circuit comprises a Y-cap for reducing electromagnetic noise in the high frequency band between the output connection point of the pair of switching elements and the ground. Motor drive device comprising;
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