KR20140073141A

KR20140073141A - 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터

Info

Publication number: KR20140073141A
Application number: KR1020120140923A
Authority: KR
Inventors: 고주열
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-06-16
Also published as: KR101422942B1; JP5668947B2; JP2014117134A; US20140159624A1

Abstract

본 발명은 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터에 관한 것으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 모터 구동 제어 장치는, 역기전력 검출부, 오프셋 보정부 및 제어부를 포함한다. 상기 역기전력 검출부는 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출한다. 상기 오프셋 보정부는 상기 역기전력 검출부에 오프셋 딜레이가 존재하는지 판단하고, 상기 오프셋 딜레이가 존재하면 이를 보정한다. 상기 제어부는 상기 오프셋 보정부에 의하여 오프셋 딜레이가 보정된 역기전력을 이용하여 상기 모터 장치의 구동을 제어한다.

Description

모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터 {APPARATUS AND METHOD FOR MOTOR DRIVE CONTROL, AND MOTOR USING THE SAME}

본 발명은 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터에 관한 것이다.

모터 기술의 발전에 따라, 폭넓은 기술 분야에서 다양한 크기의 모터들이 사용되고 있다.

일반적으로, 모터는 영구자석과, 인가 전류에 따라 극성을 바꾸는 코일을 이용하여 회전자(Rotor)를 회전시켜 구동된다. 최초의 모터의 형태는 회전자에 코일을 구비한 브러시 타입의 모터가 존재하였으나, 모터의 구동에 의하여 브러시가 마모되거나 스파크가 발생하는 등의 문제점이 있다.

이로 인하여, 최근에는 다양한 형태의 브러시리스 모터의 사용이 범용적으로 이루어지고 있다. 브러시리스 모터는 브러시, 정류자 등의 기계적인 접촉 부를 없애고, 그대신 전자적인 정류기구를 이용하여 구동하는 직류 모터로서, 영구자석으로 이루어진 로터(rotor)와, 복수의 상에 대응되는 코일을 구비하여 각 코일의 상 전압에 의하여 발생하는 자기력에 의해 회전하는 회전자를 포함할 수 있다.

이러한 브러시리스 모터가 효율적으로 구동하기 위해서는, 고정자의 각 코일의 커뮤테이션(전류, commutation)이 적절한 시점에 이루어져야 하며, 적절한 커뮤테이션(전류, commutation)을 위해서는 회전자의 위치를 인식할 수 있어야 한다.

회전자의 위치 검출을 위하여, 종래에는 홀 센서나 리졸버 등과 같은 소자를 이용하였으나, 이 경우 구동회로가 복잡해지는 한계성이 있다.

이를 보완하기 위하여, 센서를 대체하여 역기전력(BEMF, Back-Electro Motive Force)를 이용하여, 상의 위치를 파악하여 브러시리스 모터를 구동하는 기술이 널리 사용되고 있다.

종래의 역기전력을 검출하는 회로는 비교기를 필수적으로 이용하게 된다. 즉, 역기전력을 검출하는 회로에는 상전압과 중성점 전압을 비교하는 비교기가 필수적으로 사용된다.

그러나, 이러한 비교기는, 제작 공정 상의 영향 등으로 인하여 오프셋 딜레이를 가지고 있다. 또한, 이러한 오프셋 딜레이는 일정하게 발생하는 것이 아니라, 각 비교기마다 상이하게 결정된다.

이로 인하여, 종래의 모터 제어 방식에서는, 이러한 비교기에 의한 오프셋 딜레이를 보정하지 못하는 한계성이 있었다.

하기의 선행기술문헌들은 이러한 모터 기술에 관한 것이나, 상술한 문제점을 해결하지 못하는 한계성을 가지고 있다.

한국 공개특허공보 제2007-0079857호 한국 공개특허공보 제2006-0089482호

본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 일정한 기울기를 가지는 기준 전압을 이용하여 비교기의 오프셋 딜레이를 검출하고 이를 능동적으로 보정함으로써, 오프셋 딜레이가 보정된 역기전력을 이용하여 보다 정확하게 모터 장치를 제어할 수 있는 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 기술적인 측면은 모터 구동 제어 장치를 제안한다. 상기 모터 구동 제어 장치는 역기전력 검출부, 오프셋 보정부 및 제어부를 포함한다. 상기 역기전력 검출부는 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출한다. 상기 오프셋 보정부는 상기 역기전력 검출부에 오프셋 딜레이가 존재하는지 판단하고, 상기 오프셋 딜레이가 존재하면 이를 보정한다. 상기 제어부는 상기 오프셋 보정부에 의하여 오프셋 딜레이가 보정된 역기전력을 이용하여 상기 모터 장치의 구동을 제어한다.

일 실시예예서, 상기 역기전력 검출부는, 제1 신호 및 제2 신호를 입력받고 상기 제1 및 제2 신호를 비교하여 출력하는 비교기를 포함할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 오프셋 보정부는, 상기 비교기에 의하여 발생하는 오프셋 딜레이를 보정할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 오프셋 보정부는, 일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성하여 상기 제1 신호로 제공하는 기준 전압 생성기를 포함할 수 있고, 상기 제2 신호는 기 설정된 값을 유지하는 참조 전압일 수 있다.

일 실시예예서, 상기 오프셋 보정부는, 기준 전압 생성기 및 오프셋 제어기를 포함할 수 있다. 상기 기준 전압 생성기는 일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성하여 상기 제1 신호로 제공할 수 있다. 상기 오프셋 제어기는 시간에 대한 상기 비교기의 출력 변화를 이용하여 상기 비교기의 오프셋 딜레이를 검출할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 오프셋 보정부는, 상기 비교기의 입력단에 연결되는 가변 저항기를 더 포함할 수 있고, 상기 오프셋 제어기는 검출된 상기 오프셋 딜레이에 따라 상기 가변 저항기의 저항값을 변경시킬 수 있다.

일 실시예예서, 상기 가변 저항기는, 상기 제1 신호가 입력되는 제1 입력단에 연결되는 제1 가변 저항기 및 상기 제2 신호가 입력되는 제2 입력단에 연결되는 제2 가변 저항기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 오프셋 보정부는, 상기 기준 전압 또는 상기 모터 장치의 상 전압 중 어느 하나를 상기 제1 신호로서 입력받도록 스위칭하는 스위치기를 더 포함할 수 있고, 상기 오프셋 제어기는 상기 오프셋 딜레이의 보정이 완료되면, 상기 상 전압을 상기 제1 신호로서 입력받도록 상기 스위치기를 제어할 수 있다.

본 발명의 제2 기술적인 측면은 모터를 제안한다. 상기 모터는 모터 장치 및 모터 구동 제어 장치를 포함한다. 상기 모터 장치는 구동 제어 신호에 따라 회전 동작을 수행한다. 상기 모터 구동 제어 장치는 상기 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출하기 위한 비교기의 오프셋 딜레이를 보정하고, 상기 오프셋 딜레이가 보정된 비교기로부터 출력된 상기 역기전력을 이용하여 상기 구동 제어 신호를 생성할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 모터 구동 제어 장치는 역기전력 검출부, 오프셋 보정부 및 제어부를 포함할 수 있다. 상기 역기전력 검출부는 상기 비교기를 이용하여 상기 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출할 수 있다. 상기 오프셋 보정부는 상기 비교기의 오프셋 딜레이를 산출하고, 상기 오프셋 딜레이가 존재하면 이를 보정할 수 있다. 상기 제어부는 상기 오프셋 보정부에 의하여 오프셋 딜레이가 보정된 역기전력을 이용하여 상기 모터 장치의 구동을 제어할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 오프셋 보정부는 기준 전압 생성기 및 오프셋 제어기를 포함할 수 있다. 상기 기준 전압 생성기는 일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성하여 상기 비교기에 제공할 수 있다. 상기 오프셋 제어기는 시간에 대한 상기 비교기의 출력 변화를 이용하여 상기 비교기의 오프셋 딜레이를 검출할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 오프셋 보정부는, 상기 기준 전압 또는 상기 모터 장치의 상 전압 중 어느 하나를 상기 비교기에 입력되도록 스위칭하는 스위치기를 더 포함할 수 있고, 상기 오프셋 제어기는 상기 오프셋 딜레이의 보정이 완료되면, 상기 상 전압을 비교기에 입력되도록 상기 스위치기를 제어할 수 있다.

본 발명의 제3 기술적인 측면은 모터 구동 제어 방법을 제안한다. 상기 모터 구동 제어 방법은 모터 장치의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치에서 수행된다. 상기 모터 구동 제어 방법은, 일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성하는 단계, 기 설정된 값을 유지하는 참조 전압과 상기 기준 전압을 입력받는 비교기의 출력을 이용하여 상기 비교기의 오프셋 딜레이를 판단하는 단계 및 만약 상기 오프셋 딜레이가 존재하면, 상기 비교기의 상기 오프셋 딜레이를 보정하는 단계를 포함한다.

일 실시예예서, 상기 모터 구동 제어 방법은, 상기 딜레이가 보정된 비교기로부터 상기 모터 장치에 대한 역기전력을 검출하고, 검출된 역기전력을 이용하여 상기 모터 장치의 구동 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 오프셋 딜레이를 판단하는 단계는, 기 설정된 값을 유지하는 참조 전압과 상기 기준 전압을 입력받는 비교기의 출력을 검출하는 단계 및 소정의 단위 기준 시간에 대한, 상기 출력의 변화를 이용하여 상기 오프셋 딜레이를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 기준 전압은 기 설정된 제1 전압까지 일정한 기울기를 가지며 증가하는 전압이고, 상기 참조 전압은 상기 제1 전압의 1/2에 해당할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 출력의 변화를 이용하여 상기 오프셋 딜레이를 판단하는 단계는, 상기 비교기의 출력값이 변경되는 제1 시점과, 상기 기준 전압이 상기 제1 전압에 도달하는 제2 시점을 비교하는 단계 및 상기 제1 시점이 상기 제2 시점의 1/2값에 해당하지 않으면, 상기 오프셋 딜레이가 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 오프셋 딜레이를 보정하는 단계는, 상기 비교기의 입력단에 연결된 가변 저항의 저항값을 변경하여, 상기 오프셋 딜레이를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 일정한 기울기를 가지는 기준 전압을 이용하여 비교기의 오프셋 딜레이를 검출하고 이를 능동적으로 보정함으로써, 오프셋 딜레이가 보정된 역기전력을 이용하여 보다 정확하게 모터 장치를 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 모터 구동 제어 장치의 일 예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 역기전력 검출부의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 3의 오프셋 보정부의 일 실시예를 설명하기 위한 세부 구성도이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 오프셋 보정부에 의한 오프셋 보정을 설명하기 위한 참고 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 모터 제어 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호가 사용될 것이며, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위하여 브러시리스 모터를 기준으로 본 발명을 설명한다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 것이므로, 본 발명의 권리범위가 반드시 브러시리스 모터로 한정되지 아니함은 명확하다.

또한, 이하에서는, 모터 자체는 모터 장치(20, 200)로 칭하고, 모터 장치(20, 200)를 구동하기 위한 모터 구동 제어 장치(10, 100)와 모터 장치(20, 200)를 포함하여 모터라 칭하여 설명한다.

도 1은 모터 구동 제어 장치의 일 예를 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 도 1의 과전류 검출부의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 모터 구동 제어 장치(10)는, 전원 공급부(11), 구동 신호 생성부(12), 인버터부(130), 역기전력 검출부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.

전원 공급부(110)는 모터 구동 제어 장치(100)의 각 구성요소에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(110)는 상용전원의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 공급할 수 있다. 도시된 예에서, 점선으로 표기된 부분은, 전원 공급부(110)에서 소정의 전원이 공급되는 것을 의미하는 것이다.

구동 신호 생성부(120)는 인버터부(130)에 구동 제어 신호를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 구동 제어 신호는 펄스 폭 변조 신호(PWM, Pulse Width Modulation) 일 수 있다. 이러한 경우, 구동 신호 생성부(120)는 소정의 기준 파형(예컨대, 삼각파)에 가변적인 직류 레벨을 적용하여 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 조절할 수 있다.

인버터부(130)는 모터 장치(200)가 동작하도록 할 수 있다. 예를 들어, 인버터부(130)는 구동 제어 신호에 따라 직류 전압을 복수 상(예컨대, 3상 내지 4상) 전압으로 변환하여 모터 장치(200)의 코일(상기 복수의 상에 대응)들에 각각 인가함으로써, 모터 장치(200)의 회전자가 동작하도록 할 수 있다.

역기전력 검출부(140)는 모터 장치(200)의 역기전력을 검출할 수 있다. 모터 장치(200)가 회전할 경우, 회전자에 구비된 코일에 역기전력이 발생한다. 더 상세히 설명하면, 복수의 코일 중에서 상 전압이 인가되지 않은 코일에 역기전력이 발생하게 되고, 역기전력 검출부(140)는 이와 같이 모터 장치(200)의 각 코일에서 발생하는 역기전력을 검출하여 제어부(150)에 제공할 수 있다.

제어부(150)는 역기전력 검출부(140)에서 제공되는 역기전력을 이용하여 구동 제어 신호를 생성하도록 구동 신호 생성부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 역기전력의 영 교차(Zero-Crossing) 시점에 상 전환을 수행하도록 구동 신호 생성부(120)를 제어할 수 있다.

모터 장치(200)는 구동 제어 신호에 따라 회전 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 인버터부(130)로부터 제공되는 구동 전류에 의하여, 모터 장치(200)의 각 코일에 자기장을 발생시킬 수 있다. 이러한 코일들에서 발생하는 자기장에 의해 모터 장치(200)에 구비된 회전자가 회전할 수 있다.

도 2는 도 1의 역기전력 검출부의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.

도 2에 도시된 모터 장치(200)는, 3상 코일을 구비하고 3상 코일의 중성점으로부터 직접 전압을 취득할 수 있는 예에 관한 것이다. 그러나, 실시예에 따라, 직접 중성점 전압을 취득하지 않고, 3상 코일로부터 가상 중성점 전압을 취득할 수도 있다.

일 예에서, 역기전력 검출부(14)는 검출된 극 전압과 중성점 전압 각각에 대하여, 저항과 캐피시터로 구성된 저역 통과 필터를 통과시키고 이를 비교기(14-1)를 이용하여 비교함으로써 역기전력을 검출함을 알 수 있다. 이러한 저역 통과 필터는 구동 제어 신호를 필터링하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 저역 통과 필터는 필수적 구성이 아니며, 실시예에 따라, 역기전력 검출부(14)는 저역 통과 필터를 포함하지 않도록 구성될 수도 있다.

그러나, 이러한 역기전력 검출부(14)의 경우, 비교기(14-1)에 의하여 발생하는 오프셋 딜레이를 보정할 수 없는 문제가 있다. 즉, 비교기(14-1)는 오프셋 전압에 의하여, 출력값의 상(phase)이 늦춰지거나 또는 빨라지는 딜레이(오프셋 딜레이)가 발생하게 되나, 도시된 예에서는 이러한 오프셋 딜레이를 보정할 수 없는 문제가 있다.

이하에서는, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 이하에서 설명할, 본 발명의 다양한 실시예들은, 비교기 자체에 의하여 발생하는 오프셋 딜레이를 보정할 수 있는 실시예에 관한 것들이다.

후술할 본 발명의 다양한 실시예들에 대한 설명 중에서, 도 1 내지 도 2를 참조하여 상술한 내용과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다. 그러나, 당업자는 상술한 설명으로부터 본 발명의 구체적인 내용을 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.

도 3을 참조하면, 모터 구동 제어 장치(100)는 전원 공급부(110), 구동 신호 생성부(120), 인버터부(130), 역기전력 검출부(140), 제어부(150) 및 오프셋 보정부(160)를 포함할 수 있다.

전원 공급부(110)는 모터 구동 제어 장치(100)의 각 구성 요소에 전원을 공급할 수 있다.

구동 신호 생성부(120)는 제어부(150)의 제어에 따라, 모터 장치(200)의 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 소정의 듀티비를 가지는 펄스 폭 변조 신호(이하, PWM 신호)를 생성하여 인버터부(130)에 제공하여, 모터 장치(200)를 구동하도록 할 수 있다.

인버터부(130)는 모터 장치(200)의 복수의 상 각각에, 구동 제어 신호에 따른 구동 전류를 제공할 수 있다.

역기전력 검출부(140)는 모터 장치(200)에서 발생되는 역기전력을 검출할 수 있다.

일 실시예에서, 역기전력 검출부(140)는 비교기를 포함할 수 있다. 비교기는 제1 신호 및 제2 신호를 입력받고, 제1 및 제2 신호를 비교하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 상 전압과 중성점 전압을 제1 및 제2 신호로 입력받고 이들을 비교하여 역기전력을 출력할 수 있다.

일 실시예에서, 역기전력 검출부(140)는 모터 장치(200)의 복수의 상에 각각 연결된 비교기를 이용하여 역기전력을 검출할 수 있다.

일 실시예에서, 역기전력 검출부(140)는 현재 동작 중이지 않은 상에 연결된 비교기를 이용하여, 역기전력을 검출할 수 있다. 이는, 현재 구동 전류가 제공되는 상에 의하여 회전자가 회전하는 경우, 현재 동작 중이지 않은 상에 역기전력이 유도되기 때문이다.

제어부(150)는 오프셋 보정부(160)에 의하여 오프셋 딜레이가 보정된 역기전력을 역기전력 검출부(140)로부터 제공받을 수 있다. 제어부(150)는 제공받은 역기전력을 이용하여 구동 제어 신호를 생성하도록 구동 신호 생성부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 역기전력의 영 교차(Zero-Crossing) 시점에 상 전환을 수행하도록 구동 신호 생성부(120)를 제어할 수 있다.

오프셋 보정부(160)는 역기전력 검출부(140)에 오프셋 딜레이가 존재하는지 판단하고, 오프셋 딜레이가 존재하면 이를 보정할 수 있다. 예를 들어, 비교기를 포함하는 역기전력 검출부(140)의 일 실시예에서, 오프셋 보정부(160)는 역기전력 검출부(140)에 포함된 비교기의 오프셋 딜레이를 보정할 수 있다.

이하에서는, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 오프셋 보정부의 일 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 4는 도 3의 오프셋 보정부의 일 실시예를 설명하기 위한 세부 구성도이고, 도 5 및 도 6은 도 3의 오프셋 보정부에 의한 오프셋 보정을 설명하기 위한 참고 그래프이다.

도 3 내지 도 6을 참조하여, 오프셋 보정부의 일 실시예에 대하여 보다 상세히 설명하면, 오프셋 보정부(160)는 기준 전압 생성기(161) 및 오프셋 제어기(163)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 오프셋 보정부(160)는 카운터기(162), 가변 저항기(164, 165) 및 스위치기(166) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

기준 전압 생성기(161)는 일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성할 수 있다. 기준 전압 생성기(161)는 생성한 기준 전압을 비교기(141)의 입력 신호(이하, 제1 신호)로 제공할 수 있다. 기준 전압은 일정한 기울기를 가지고 있으며, 이는 비교기(141)의 오프셋 딜레이를 검출하는 데 사용된다.

여기에서, 비교기(141)는 역기전력 검출부(140)에 포함된 구성요소이다. 따라서, 비교기(141)의 출력은 역기전력이 될 수 있다. 또한, 비교기(141)는 참조 전압을 또 다른 입력 신호(이하, 제2 신호)로 입력 받을 수 있다. 여기에서, 참조 전압은 기 설정된 특정한 값을 유지하는 신호일 수 있다.

카운터기(162)는 일정한 단위 시간을 반복적으로 생성할 수 있다. 카운터기(162)는 생성된 단위 시간을 오프셋 제어기(163)에 제공할 수 있다.

오프셋 제어기(163)는 시간에 대한 비교기(141)의 출력 변화를 이용하여, 비교기(141)의 오프셋 딜레이를 검출할 수 있다. 또한, 오프셋 제어기(163)는 검출된 오프셋 딜레이에 따라, 가변 저항기의 저항값을 변경시켜, 오프셋 딜레이를 보정할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 오프셋 제어기(163)에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 5는 오프셋 보정부에 의하여 오프셋 보정이 수행되지 전의 일 예를 도시하고 있고, 도 6은 오프셋 보정부에 의하여 오프셋 보정이 수행된 후의 일 예를 도시하는 그래프이다.

도 5에 도시된, 기준 전압(510)과 참조 전압(Vdc/2)은 비교기(141)의 두 입력단으로 각각 입력된다. 따라서, 비교기 출력 그래프에서 보듯이, 기준 전압(510)이 참조 전압(Vdc) 보다 커지는 경우, 비교기(141)는 출력값으로 1을 가질 수 있다.

또한, 카운터기(162)는 일정한 단위 시간을 반복적으로 생성하고 있으며, 이러한 단위 시간을 기준으로 첫번째 그래프를 살펴보면, 기준 전압(510)이 Vdc에 도달하는데 단위 시간의 6주기가 필요한 반면에, 비교기(141)의 출력이 변화하는 시점은 단위 시간의 4주기 시점임을 알 수 있다. 참조 신호가 Vdc/2임을 고려하면, 1 단위 시간만큼의 딜레이가 발생함을 나타내고 있다. 이는, 비교기(141) 자체의 오프셋 전압에 의한 딜레이로서, 도시된 바와 같이 기준 전압(510)이 가지는 소정의 t축(또는 V축) 절편이 이러한 오프셋 전압이 될 수 있다.

따라서, 오프셋 제어기(163)는 상술한 설명과 같은 동작을 수행하여 오프셋 딜레이를 판단할 수 있다. 즉, 오프셋 제어기(163)는 카운터기(162)의 출력을 기준으로, 비교기(141)의 출력이 변화하는 시점을 확인하고, 카운터기(162)의 출력, 즉, 단위 시간을 기준으로 딜레이가 발생하였는지 판단할 수 있다.

딜레이가 있는 것으로 판단되면, 오프셋 제어기(163)는 딜레이를 보정하도록 가변 저항기의 저항값을 가변하도록 제어할 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 예로 설명하면, 오프셋 제어기(163)는 참조 전압(Vdc/2)와 연결된 제2 가변 저항기(165)의 저항 성분을 가변함으로서, 즉, 도 5의 그래프에서 참조 전압(Vdc/2)을 t축으로 이동시킴으로서 오프셋 딜레이를 보정할 수 있는 것이다. (이는 실시예에 따라, 기준 전압 510의 기울기를 변경하는 방안으로서 수행될 수 있음도 자명하다)

도 6은 오프셋 제어기(163)에 의하여 오프셋 딜레이가 보정된 파형 및 비교기의 출력을 도시하고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 오프셋 제어기(163)에 의하여 제2 가변 저항기(166)의 저항을 가변 시킴으로서, 비교기(141)에 입력되는 참조 전압은 ' Vdc/2-a '으로 변경되었음을 알 수 있다. 따라서, 비교기(141)의 출력의 변화도 정확하게 보정됨을 알 수 있으며, 이러한 보정에 의하여 오프셋 딜레이가 보정되었음을 알 수 있다.

일 실시예에서, 오프셋 제어기(163)는 오프셋 딜레이의 보정이 완료되면, 비교기(141)의 입력으로서 상 전압이 입력되도록 스위치기(166)를 제어할 수 있다. 즉, 오프셋 딜레이의 보정이 이루어지기 전에는 기준 전압을 비교기(141)의 입력으로 입력하고, 오프셋 딜레이의 보정이 이루어진 후에는 역기전력을 검출하기 위하여 비교기(141)의 입력을 상 전압으로 전환하도록 할 수 있는 것이다. 이를 위하여, 오프셋 보정부(160)는 기준 전압과 상 전압 중 어느 하나를 선택적으로 연결할 수 있는 스위치기(166)를 포함할 수 있고, 오프셋 제어기(163)는 오프셋 딜레이의 보정 여부에 따라 스위치기(166)가 스위칭 되도록 스위칭 제어 신호를 제공할 수 있다.

가변 저항기는 비교기(141)의 입력단에 연결된다. 가변 저항기는 오프셋 제어기(163)의 제어에 따라 저항값을 가변하여, 오프셋 딜레이를 보정할 수 있다.

일 실시예에서, 가변 저항기는 비교기(141)의 양 입력단에 각각 구비될 수 있다. 예를 들어, 가변 저항기는, 기준 전압 또는 상 전압이 입력되는 비교기(141)의 제1 입력단에 연결되는 제1 가변 저항기(164) 및 참조 전압이 입력되는 비교기(141)의 제2 입력단에 연결되는 제2 가변 저항기(165)를 포함할 수 있다. 이러한 일 실시예의 경우, 오프셋 제어기(163)는 오프셋 딜레이가 + 또는 - 인지에 따라, 제1 가변 저항기(164) 또는 제2 가변 저항기(165) 중 적어도 하나의 저항값을 가변하도록 제어함으로써, 오프셋 딜레이를 보정할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 및 제2 가변 저항기(164, 165)는 사다리(ladder) 구조로 구성될 수 있다. 예를 들어, 사다리(ladder) 구조는 직렬 연결된 복수의 저항과, 상기 복수의 저항에 각각 병렬 연결된 복수의 스위치를 포함할 수 있다. 여기에서, 복수의 스위치는 오프셋 제어기(163)의 스위칭 제어 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여, 저항값을 가변적으로 설정할 수 있다.

스위치기(166)는 비교기(141)의 일 입력단과 연결되고, 기준 전압 또는 모터 장치(200)의 상 전압 중 어느 하나를 비교기(141)의 입력단에 입력되도록 스위칭할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 모터 제어 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서는, 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예를 설명한다. 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예는 도 3 내지 도 6를 참조하여 상술한 모터 구동 제어 장치(100)에서 수행되므로, 상술한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.

도 7을 참조하면, 모터 구동 제어 장치(100)는 일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성할 수 있다(S710).

모터 구동 제어 장치(100)는 기 설정된 값을 유지하는 참조 전압과 상기 기준 전압을 비교기를 통하여 비교하고, 이러한 비교기의 출력을 이용하여 비교기의 오프셋 딜레이를 판단할 수 있다(S720).

만약 오프셋 딜레이가 존재하면(S730, 예), 모터 구동 제어 장치(100)는 비교기의 오프셋 딜레이를 보정할 수 있다(S740).

일 실시예에서, 모터 구동 제어 장치(100)는 오프셋 딜레이가 보정된 비교기를 이용하여 역기전력을 검출할 수 있다(S750). 더 상세히 설명하면, 모터 구동 제어 장치(100)는 딜레이가 보정된 비교기로부터 모터 장치에 대한 역기전력을 검출하고, 검출된 역기전력을 이용하여 모터 장치의 구동 제어 신호를 생성할 수 있다.

S720에 대한 일 실시예에서, 모터 구동 제어 장치(100)는, 기 설정된 값을 유지하는 참조 전압과 기준 전압을 입력받는 비교기의 출력을 검출한 후, 소정의 단위 기준 시간에 대한 비교기의 출력 변화를 이용하여 오프셋 딜레이를 판단할 수 있다.

여기에서, 기준 전압은 기 설정된 값(제1 전압)까지 일정한 기울기를 가지며 증가하는 전압이고, 참조 전압은 상기 기 설정된 값(제1 전압)의 1/2에 해당할 수 있다. 모터 구동 제어 장치(100)는 비교기의 출력값이 변경되는 제1 시점과, 기준 전압이 제1 전압에 도달하는 제2 시점을 비교하고, 제1 시점이 제2 시점의 1/2값에 해당하지 않으면, 오프셋 딜레이가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

S740에 대한 일 실시예에서, 모터 구동 제어 장치(100)는, 비교기의 입력단에 연결된 가변 저항의 저항값을 변경하여, 오프셋 딜레이를 보정할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

10, 100 : 모터 구동 제어 장치
11, 110 : 전원 공급부
12, 120 : 구동 신호 생성부
13, 130 : 인버터부
14, 140 : 역기전력 검출부
141 : 비교기
15, 150 : 제어부
160 : 오프셋 보정부
161 : 기준 전압 생성기
162 : 카운터기
163 : 오프셋 제어기
164 : 제1 가변 저항기
165 : 제2 가변 저항기
166 : 스위치기
200 : 모터 장치

Claims

모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부; 및
상기 역기전력 검출부에 오프셋 딜레이가 존재하는지 판단하고, 상기 오프셋 딜레이가 존재하면 이를 보정하는 오프셋 보정부; 및
상기 오프셋 보정부에 의하여 오프셋 딜레이가 보정된 역기전력을 이용하여 상기 모터 장치의 구동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 역기전력 검출부는
제1 신호 및 제2 신호를 입력받고, 상기 제1 및 제2 신호를 비교하여 출력하는 비교기; 를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 오프셋 보정부는
상기 비교기에 의하여 발생하는 오프셋 딜레이를 보정하는 모터 구동 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 오프셋 보정부는
일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성하여 상기 제1 신호로 제공하는 기준 전압 생성기; 를 포함하고,
상기 제2 신호는 기 설정된 값을 유지하는 참조 전압인 모터 구동 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 오프셋 보정부는
일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성하여 상기 제1 신호로 제공하는 기준 전압 생성기; 및
시간에 대한 상기 비교기의 출력 변화를 이용하여 상기 비교기의 오프셋 딜레이를 검출하는 오프셋 제어기; 를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 오프셋 보정부는
상기 비교기의 입력단에 연결되는 가변 저항기; 를 더 포함하고,
상기 오프셋 제어기는 검출된 상기 오프셋 딜레이에 따라 상기 가변 저항기의 저항값을 변경시키는 모터 구동 제어 장치.
제6항에 있어서, 상기 가변 저항기는
상기 제1 신호가 입력되는 제1 입력단에 연결되는 제1 가변 저항기; 및
상기 제2 신호가 입력되는 제2 입력단에 연결되는 제2 가변 저항기; 중 적어도 하나를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 오프셋 보정부는
상기 기준 전압 또는 상기 모터 장치의 상 전압 중 어느 하나를 상기 제1 신호로서 입력받도록 스위칭하는 스위치기; 를 더 포함하고,
상기 오프셋 제어기는
상기 오프셋 딜레이의 보정이 완료되면, 상기 상 전압을 상기 제1 신호로서 입력받도록 상기 스위치기를 제어하는 모터 구동 제어 장치.
구동 제어 신호에 따라 회전 동작을 수행하는 모터 장치; 및
상기 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출하기 위한 비교기의 오프셋 딜레이를 보정하고, 상기 오프셋 딜레이가 보정된 비교기로부터 출력된 상기 역기전력을 이용하여 상기 구동 제어 신호를 생성하는 모터 구동 제어 장치; 를 포함하는 모터.
제9항에 있어서, 상기 모터 구동 제어 장치는
상기 비교기를 이용하여 상기 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부; 및
상기 비교기의 오프셋 딜레이를 산출하고, 상기 오프셋 딜레이가 존재하면 이를 보정하는 오프셋 보정부; 및
상기 오프셋 보정부에 의하여 오프셋 딜레이가 보정된 역기전력을 이용하여 상기 모터 장치의 구동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 모터.
제10항에 있어서, 상기 오프셋 보정부는
일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성하여 상기 비교기에 제공하는 기준 전압 생성기;
시간에 대한 상기 비교기의 출력 변화를 이용하여 상기 비교기의 오프셋 딜레이를 검출하는 오프셋 제어기; 를 포함하는 모터.
제11항에 있어서, 상기 오프셋 보정부는
상기 비교기의 입력단에 연결되는 가변 저항기; 를 더 포함하고,
상기 오프셋 제어기는 검출된 상기 오프셋 딜레이에 따라 상기 가변 저항기의 저항값을 변경시키는 모터.
제11항에 있어서, 상기 오프셋 보정부는
상기 기준 전압 또는 상기 모터 장치의 상 전압 중 어느 하나를 상기 비교기에 입력되도록 스위칭하는 스위치기; 를 더 포함하고,
상기 오프셋 제어기는
상기 오프셋 딜레이의 보정이 완료되면, 상기 상 전압을 비교기에 입력되도록 상기 스위치기를 제어하는 모터.
모터 장치의 구동을 제어하는 모터 구동 장치에서 수행되는 모터 구동 제어 방법에 있어서,
일정한 기울기를 가지는 선형의 기준 전압을 생성하는 단계;
기 설정된 값을 유지하는 참조 전압과 상기 기준 전압을 입력받는 비교기의 출력을 이용하여 상기 비교기의 오프셋 딜레이를 판단하는 단계; 및
만약 상기 오프셋 딜레이가 존재하면, 상기 비교기의 상기 오프셋 딜레이를 보정하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
제14항에 있어서, 상기 모터 구동 제어 방법은
상기 딜레이가 보정된 비교기로부터 상기 모터 장치에 대한 역기전력을 검출하고, 검출된 역기전력을 이용하여 상기 모터 장치의 구동 제어 신호를 생성하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
제14항에 있어서, 상기 오프셋 딜레이를 판단하는 단계는
기 설정된 값을 유지하는 참조 전압과 상기 기준 전압을 입력받는 비교기의 출력을 검출하는 단계; 및
소정의 단위 기준 시간에 대한, 상기 출력의 변화를 이용하여 상기 오프셋 딜레이를 판단하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 기준 전압은 기 설정된 제1 전압까지 일정한 기울기를 가지며 증가하는 전압이고,
상기 참조 전압은 상기 제1 전압의 1/2에 해당하는 모터 구동 제어 방법.
제17항에 있어서, 상기 출력의 변화를 이용하여 상기 오프셋 딜레이를 판단하는 단계는
상기 비교기의 출력값이 변경되는 제1 시점과, 상기 기준 전압이 상기 제1 전압에 도달하는 제2 시점을 비교하는 단계; 및
상기 제1 시점이 상기 제2 시점의 1/2값에 해당하지 않으면, 상기 오프셋 딜레이가 존재하는 것으로 판단하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
제14항에 있어서, 상기 오프셋 딜레이를 보정하는 단계는
상기 비교기의 입력단에 연결된 가변 저항의 저항값을 변경하여, 상기 오프셋 딜레이를 보정하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.