KR20150049331A

KR20150049331A - 과전류 보호 회로 및 모터 구동 장치

Info

Publication number: KR20150049331A
Application number: KR1020130129742A
Authority: KR
Inventors: 이수웅
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-05-08
Also published as: US20150115852A1

Abstract

본 발명은 과전류 보호 회로 및 모터 구동 장치에 관한 것으로, 정상모드 이전의 시동모드에서, 상기 정상모드 전에 모터 인버터를 구동시키는 예비 구동부; 상기 모터 인버터의 구동에 따라 상기 모터 인버터와 모터를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압을 제공하는 전류 검출부; 및 상기 시동모드에서, 상기 전류 검출부에서 검출된 검출전압을 과전류의 기준전압으로써 설정하는 과전류 기준전압 설정부; 를 포함할 수 있다.

Description

과전류 보호 회로 및 모터 구동 장치{OVER-CURRENT PROTECTION CIRCUIT AND MOTOR DRIVER}

본 발명은 과전류 보호 회로 및 모터 구동 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 모터 구동 장치는 과전류 또는 온도 등으로부터 시스템을 보호하기 위해, 전류 셧다운(current Shut down) 또는 써멀 셧다운(thermal shut down) 등의 보호(protection) 회로를 포함할 수 있다.

기존의 모터 구동 장치는, 과전류를 판단하기 위해서, 전류를 검출한 검출 신호와 기준 신호를 비교하여, 검출신호가 기준 신호보다 크면 과전류로 판단할 수 있다. 이때, 과전류는 적용 시스템으로 허용된 최대전류 이상의 전류를 의미할 수 있다. 기존의 모터 구동 장치에서는, 과전류는 사전에 설정될 수 있다.

그런데, 과전류는 모터의 모델링 저항 및 파워 스위치의 온 저항 등에 따라 달라지므로, 과전류를 판단하기 위한 기준 신호가 고정되어 있는 경우에는, 모터의 교체시 변경되는 특성에 따라 과전류 기준이 달라지므로, 과전류를 정확하게 판단할 수 없는 문제점이 있다.

하기 선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1은, 반도체 모터 시동 장치에 관한 것으로, 정상 모드 이전의 시동(start-up) 모드에서, 과전류를 판단하기 위한 기준신호를 설정하는 기술적 사항을 개시하고 있지 않다.

일본 공개특허 제1994-113574호 공보

본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 정상 모드 이전의 시동(start-up) 모드에서, 과전류를 판단하기 위한 기준신호를 설정하여, 모터 교체시에도 과전류를 정확하게 판단할 수 있는 과전류 보호 회로 및 모터 구동 장치를 제공한다.

본 발명의 제1 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 정상모드 이전의 시동모드에서, 상기 정상모드 전에 모터 인버터를 구동시키는 예비 구동부; 상기 모터 인버터의 구동에 따라 상기 모터 인버터와 모터를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압을 제공하는 전류 검출부; 및 상기 시동모드에서, 상기 전류 검출부에서 검출된 검출전압중 최대 전류에 대응되는 검출전압을 과전류의 기준전압으로써 설정하는 과전류 기준전압 설정부; 를 포함하는 과전류 보호 회로를 제안한다.

본 발명의 제1 기술적인 측면에서, 상기 모드 식별 신호 생성부는, 상기 시동모드에서 하이레벨을 갖고, 상기 시동모드 이후의 상기 정상모드에서는 로우 레벨을 갖는 모드 식별 신호를 생성하도록 이루어질 수 있다.

상기 모드 식별 신호 생성부는, 파워온시 내부 레지스터의 리세트를 위한 파워 온 리세트(Power On Reset: POR) 신호를 이용하여 상기 모드 식별 신호를 생성하는 파워-온-리세트 회로부를 포함할 수 있다.

상기 예비 구동부는, 상기 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나와, 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키도록 이루어질 수 있다.

상기 예비 구동부는, 상기 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제1 스위치; 및 상기 시동모드에서 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제2 스위치; 를 포함할 수 잇다.

상기 과전류 기준전압 설정부는, 상기 검출 전압과 복수의 제1 내지 제n 기준 전압 각각을 비교하여 제1 내지 제N 비교 신호를 제공하고, 상기 제1 내지 제N 비교 신호는, 상기 검출 전압이 해당 기준전압보다 높으면 하이레벨을 갖고, 그렇지 않으면 로우레벨을 갖는 제1 내지 제N 비교기를 포함하는 비교부; 상기 제1 내지 제N 비교 신호를 디코딩하여 디지털 신호를 제공하는 디코더; 상기 디코더로부터의 디지털 신호에 따라 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부; 및 상기 기준전압 생성부로부터의 기준전압을 유지시키는 래치부; 를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 시동모드와 정상모드를 식별할 수 있는 모드 식별 신호를 생성하는 모드 신호 생성부; 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 정상모드 전에 모터 인버터를 구동시키는 예비 구동부; 상기 모터 인버터의 구동에 따라 상기 모터 인버터와 모터를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압을 제공하는 전류 검출부; 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 전류 검출부에서 검출된 검출전압을 과전류의 기준전압으로써 설정하는 과전류 기준전압 설정부; 및 상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 과전류의 기준전압과 상기 검출전압을 비교하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부; 를 포함하는 과전류 보호 회로를 제안한다.

본 발명의 제2 기술적인 측면에서, 상기 모드 식별 신호 생성부는, 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 하이레벨을 갖고, 상기 시동모드 이후의 상기 정상모드에서는 로우 레벨을 갖는 모드 식별 신호를 생성하도록 이루어질 수 있다.

상기 모드 식별 신호 생성부는 파워온시 내부 레지스터의 리세트를 위한 파워 온 리세트(Power On Reset: POR) 신호를 이용하여 상기 모드 식별 신호를 생성하는 파워-온-리세트 회로부를 포함할 수 있다.

상기 예비 구동부는, 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나와, 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키도록 이루어질 수 있다.

상기 예비 구동부는, 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제1 스위치; 및 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제2 스위치; 를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 시동모드와 정상모드를 식별할 수 있는 모드 식별 신호를 생성하는 모드 신호 생성부; 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 정상모드 전에 모터 인버터를 구동시키는 예비 구동부; 상기 모터 인버터의 구동에 따라 상기 모터 인버터와 모터를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압을 제공하는 전류 검출부; 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 전류 검출부에서 검출된 검출전압을 과전류의 기준전압으로써 설정하는 과전류 기준전압 설정부; 상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 과전류의 기준전압과 상기 검출전압을 비교하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부; 및 상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 모터 인버터를 제어하는 동안에, 상기 과전류 검출부에서 과전류 검출시 셧다운을 수행하는 제어부; 를 포함하는 모터 구동 장치를 제안한다.

본 발명의 제3 기술적인 측면에서, 상기 모드 식별 신호 생성부는, 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 하이레벨을 갖고, 상기 정상모드에서는 로우 레벨을 갖는 모드 식별 신호를 생성하도록 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 제4 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 파워온시 내부 레지스터의 리세트를 위한 파워 온 리세트(Power On Reset: POR) 신호를 이용하여, 시동모드와 정상모드를 식별할 수 있는 모드 식별 신호를 생성하는 모드 신호 생성부; 상기 모드 식별 신호에 따라 시동모드인 경우, 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나와, 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시켜 모터 인버터를 구동시키는 예비 구동부; 상기 모터 인버터의 구동에 따라 상기 모터 인버터와 모터를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압을 제공하는 전류 검출부; 상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 전류 검출부에서 검출된 검출전압을 과전류의 기준전압으로써 설정하는 과전류 기준전압 설정부; 상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 과전류의 기준전압과 상기 검출전압을 비교하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부; 및 상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 모터 인버터를 제어하는 동안에, 상기 과전류 검출부에서 과전류 검출시 셧다운을 수행하는 제어부; 를 포함하는 모터 구동 장치를 제안한다.

본 발명에 의하면, 정상 모드 이전의 시동(start-up) 모드에서, 과전류를 판단하기 위한 기준신호를 설정함으로써, 모터 교체시에도 과전류를 정확하게 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 보호 회로의 하나의 구현 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치의 하나의 구현 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모드 식별 신호 생성부의 하나의 구현 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 예비 구동부의 하나의 구현 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 예비 구동부의 다른 하나의 구현 예시도이다.
도 6은 도 4의 예비 구동부의 시동 모드에서의 동작 예시도이다.
도 7은 도 4의 예비 구동부의 정상 모드에서의 동작 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 기준전압 설정부의 하나의 구현 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 기준전압 설정부의 동작 설명도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 검출부의 하나의 구현 예시도이다.

이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.

그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 보호 회로의 하나의 구현 예시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치의 하나의 구현 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 보호 회로는, 예비 구동부(100), 전류 검출부(200) 및 과전류 기준전압 설정부(300)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 보호 회로는, 모드 신호 생성부(50) 및 과전류 검출부(400)를 더 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치는, 모드 신호 생성부(50), 예비 구동부(100), 전류 검출부(200), 과전류 기준전압 설정부(300) 및 과전류 검출부(400)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치는 제어부(500)를 더 포함할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 모드 신호 생성부(50)는, 시동모드와 정상모드를 식별할 수 있는 모드 식별 신호(SMI)를 생성할 수 있다. 여기서, 시동모드는 정상모드의 이전 모드로써, 전원전압의 공급 시작 시점(도 3의 T1)에서 모터가 정상적으로 구동되는 정상모드로의 진입 직전(도 3의 T2)까지를 의미한다.

예를 들어, 상기 모드 식별 신호 생성부(50)는, 상기 시동모드에서 하이레벨을 갖고, 상기 시동모드 이후의 상기 정상모드에서는 로우 레벨을 갖는 모드 식별 신호(SMI)를 생성할 수 있다.

여기서, 상기 모드 식별 신호(SMI)의 레벨은 적용 시스템의 환경에 따라 서로 반대로 될 수도 있다.

상기 예비 구동부(100)는 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따른 시동모드에서, 상기 정상모드 이전에 모터 인버터(10)를 구동시킬 수 있다.

예를 들어, 시동모드에서는 상기 모터 인버터(10)가 구동되지 않으므로 모터를 통해 흐르는 전류를 측정을 위해서 임시적으로 상기 모터 인버터(10)를 구동시킬 수 있다.

상기 전류 검출부(200)는 상기 모터 인버터(10)의 구동에 따라 상기 모터 인버터(10)와 모터(20)를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압(VS)을 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 전류 검출부(200)는, 상기 모터 인버터(10)와 접지 사이에 연결된 검출저항(RS)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 검출저항(RS)에 검출전류(IS)가 흐르면 검출전압(VS=RS*IS)을 검출할 수 있다.

상기 과전류 기준전압 설정부(300)는 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따른 시동모드에서, 상기 전류 검출부(200)에서 검출된 검출전압(VS)을 과전류의 기준전압(Vref)으로써 설정할 수 있다.

여기서, 상기 검출전압(VS)은 최대전류(ISmax)에 해당되는 전압이다. 이에 대해서는 하기에 설명할 것이다.

상기 과전류 검출부(400)는 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따른 정상모드에서, 상기 과전류의 기준전압(Vref)과 상기 검출전압(VS)을 비교하여 과전류를 검출할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 제어부(500)는 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따른 정상모드에서, 상기 모터 인버터(10)를 제어하는 동안에, 상기 과전류 검출부(400)에서 과전류 검출시 과전류 셧다운(over-current shut-down)을 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모드 식별 신호 생성부의 하나의 구현 예시도이다.

도 3을 참조하면, 상기 모드 식별 신호 생성부(50)는 파워-온-리세트(POR) 회로부(51)를 포함할 수 있다.

상기 파워-온-리세트(POR) 회로부(51)는, 파워온시 내부 레지스터의 리세트를 위한 파워 온 리세트(Power On Reset: POR) 신호를 이용하여 상기 모드 식별 신호(SMI)를 생성할 수 있다.

이때, 상기 파워 온 리세트(POR) 신호는, 전원전압(VDD)이 공급되는 시점(T0)에서 조금후의 시점(T1)에서 사전에 설정된 시간(T2)까지 하이레벨을 갖는다. 이에 따라 전원전압(VDD)이 공급되는 동안에, 상기 파워 온 리세트(POR) 신호가 하이레벨일 경우에는 시동모드로 인식될 수 있고, 로우레벨일 경우에는 정상모드로 인식될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 모터 인버터(10)는 3상 모터를 구동하는 경우, 3개의 하이 사이드 스위치 소자(SH1,SH2,SH3)와 3개의 로우 사이드 스위치 소자(SL1,SL2,SL3)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 3개의 하이 사이드 스위치 소자(SH1,SH2,SH3)는 하이 사이드 게이트 신호(GH1~GH3)에 의해 동작될 수 있고, 상기 3개의 로우 사이드 스위치 소자(SL1,SL2,SL3)는 로우 사이드 게이트 신호(GL1~GL3)에 의해 동작될 수 있다.

이 경우, 상기 예비 구동부(100)는, 상기 시동모드에서 상기 모터 인버터(10)의 하이 사이드 스위치 소자(SH1,SH2,SH3)중 하나와, 상기 모터 인버터(10)의 로우 사이드 스위치 소자(SL1,SL2,SL3)중 하나를 턴온시킬 수 있다. 이에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 예비 구동부의 하나의 구현 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 예비 구동부의 다른 하나의 구현 예시도이다.

도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 예비 구동부(100)는 상기 모터 인버터(10)의 임시 구동을 위해, 제1 스위치(110)와 제2 스위치(120)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 스위치(110)는, 상기 시동모드에서 상기 모터 인버터(10)의 하이 사이드 스위치 소자(SH1,SH2,SH3)중 하나를 턴온시킬 수 있다. 또한, 상기 제2 스위치(120)는, 상기 시동모드에서 상기 모터 인버터(10)의 로우 사이드 스위치 소자(SL1,SL2,SL3)중 하나를 턴온시킬 수 있다.

이와 같이, 하나의 하이 사이드 스위치 소자와 로우 사이드 스위치 소자가 온상태로 되면, 상기 모터 인버터에 전류가 흐른다.

하나의 예로써, 도 1. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제1 스위치(110)는, 상기 하이 사이드 스위치 소자(SH1,SH2,SH3)중 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1)를 턴온시킬 수 있고, 상기 제2 스위치(120)는, 상기 로우 사이드 스위치 소자(SL1,SL2,SL3)중 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)를 턴온시킬 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1)가 PMOS 트랜지스터이고, 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)가 NMOS 트랜지스터인 경우, 상기 제1 스위치(110)는 상기 PMOS 트랜지스터인 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1)의 게이트와 접지 사이에 연결될 수 있고, 상기 제2 스위치(120)는 NMOS 트랜지스터인 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)의 게이트와 전원전압(VDD)단 사이에 연결될 수 있다.

상기 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(120)는 반도체 스위치 소자로써, 예를들어, PMOS 트랜지스터 또는 NMOS 트랜지스터가 적용될 수 있으며, 이후 본 발명에서는 상기 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(120)를 하이레벨에서 온상태로 되는 NMOS 트랜지스터와 같은 하이 액티브 소자로 가정하여 설명한다.

도 5를 참조하면, 상기 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1)가 NMOS 트랜지스터이고, 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)가 NMOS 트랜지스터인 경우, 상기 제1 스위치(110)는 상기 PMOS 트랜지스터인 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1)의 게이트와 전원전압(VDD)단 사이에 연결될 수 있고, 상기 제2 스위치(120)는 NMOS 트랜지스터인 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)의 게이트와 전원전압(VDD)단 사이에 연결될 수 있다.

일 예로, 상기 시동모드에서 모드 식별 신호(SMI)가 하이레벨인 경우, 상기 제1 및 제2 스위치(110,120)가 온상태로 되고, 이어서, 상기 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1) 및 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)가 온상태로 될 수 있다.

도 6은 도 4의 예비 구동부의 시동 모드에서의 동작 예시도이고, 도 7은 도 4의 예비 구동부의 정상 모드에서의 동작 예시도이다.

도 6을 참조라면, 상기 예비 구동부(100)가 도 4와 같이 구현되는 경우, 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따라 시동모드인 경우에는, 상기 예비 구동부(100)의 제1 및 제2 스위치(110,120)는 온상태로 될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 스위치(110)를 통해 상기 PMOS 트랜지스터인 상기 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1)의 게이트에 접지전위가 인가되어 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1)가 온상태로 될 수 있다.

또한 상기 제2 스위치(120)를 통해 NMOS 트랜지스터인 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)의 게이트에 전원전압(VDD)이 인가되어 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)가 온상태로 될 수 있다.

이 경우, 상기 전원전압(VDD)에서 모터 인버터(10)의 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1), 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3) 및 모터(20)를 통한 후 접지로 검출전류(IS)가 흐를 수 있다. 이때 모터(20)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 저항(2R) 및 인덕턴스(2L) 및 역기전력전압(2Vbemf)로 모델링될 수 있다.

여기서, 전원전압(VDD)은 역기전력 전압(Vbemf)과, 전원전압(VDD)단과 접지 사이의 저항({Ron-SH1}+2R+{Ron-SL3}+RS) 및 검출전류(IS)에 의해 결정되는 전압을 더한 전압과 같으며, 이는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 1]

여기서, Ron-SH1은 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1)의 온저항이고, Ron-SL3은 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)의 온저항이고, 2R은 모터의 모델링 저항이며, RS는 검출저항이다.

한편, 모터의 모델링 인덕턴스는 직류전류에 대해서는 거의 무시할 정도의 저항을 가지므로, 상기 수학식 1에서는 생략될 수 있다.

상기 수학식 1에서, 상기 최대전류(ISmax)가 가장 많이 흐르는 상황은 역기전력 전압(Vbemf)이 아직 출력되지 않는 상태임을 알 수 있다. 예를 들어, 정상모드 이전인 모터의 초기 상태에 해당되는 시동모드에서 최대전류(ISmax)가 검출될 수 있다.

상기 최대전류(ISmax)는 하기 수학식 2와 같이 정리될 수 있다

[수학식 2]

도 7을 참조라면, 상기 예비 구동부(100)가 도 4와 같이 구현되는 경우, 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따라 정상모드인 경우에는, 상기 예비 구동부(100)의 제1 및 제2 스위치(110,120)는 오프상태로 될 수 있다.

이에 따라, 제1 하이 사이드 스위치 소자(SH1) 및 제3 로우 사이드 스위치 소자(SL3)는 정상모드에서 해당 게이트 신호(GH1,GL3)에 의해 동작될 수 있다.

예를 들어, 정상모드에서는 제어부(500)가 모터 인버터(10)에 하이 사이드 게이트 신호(GH1~GH3) 및 로우 사이트 게이트 신호(GL1~GL3)를 제공하여 상기 모터 인버터(10)를 제어할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 기준전압 설정부의 하나의 구현 예시도이다.

도 8을 참조하면, 상기 과전류 기준전압 설정부(300)는, 비교부(310), 디코더(320), 기준전압 생성부(330) 및 래치부(340)를 포함할 수 있다.

상기 비교부(310)는, 상기 검출 전압(VS)과 복수의 제1 내지 제n 기준 전압(Vref1~VrefN) 각각을 비교하여 제1 내지 제N 비교 신호(Scom1~ScomN)를 제공하는 제1 내지 제N 비교기(Com1~ComN)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제N 비교기(Com1~ComN) 각각은, 상기 검출 전압(VS)이 해당 기준전압보다 높으면 하이레벨을 갖고, 그렇지 않으면 로우레벨을 갖는 제1 내지 제N 비교 신호(Scom1~ScomN)를 제공할 수 있다.

상기 디코더(320)는, 상기 제1 내지 제N 비교 신호(Com1~ComN)를 디코딩하여 디지털 신호(SD)를 제공할 수 있다. 여기서, 상기 디코더(320)는 상기 제1 내지 제N 비교 신호(Com1~ComN)를 모두 표현할 수 있는 비트수를 갖는 디지털 신호(SD)를 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 디코더(320)는 상기 제1 내지 제N 비교 신호(Com1~ComN) 각각의 경우에 해당되는 비트값을 갖는 디지털 신호(SD)가 미리 설정된 매칭된 테이블을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 설명된다.

상기 기준전압 생성부(330)는, 상기 디코더(320)로부터의 디지털 신호(SD)에 따라 기준전압(Vref)을 생성할 수 있다.

예를 들어, 상기 기준전압 생성부(330)는 복수의 디지털 신호(SD)에 매칭된 복수의 기준전압(Vref) 테이블을 포함할 수 있고, 상기 검출되는 최대전류(ISmax는 시동모드에서의 IS와 같음)에 따라 서로 다르게 제공되는 디지털 신호(SD)에 매칭되는 기준전압(Vref)을 제공할 수 있다.

다른 한편, 상기 디코더(320) 및 기준전압 설정부(330)는 상기 모드 식별 신호(SMI)를 인에이블 신호로 제공받을 수 있으며, 이 경우, 상기 디코더(320) 및 기준전압 설정부(330)는 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따라 시동모드에서는 인에이블되고, 정상모드에서는 디스에이블될 수 있다.

상기 래치부(340)는, 상기 기준전압 생성부(330)로부터의 기준전압(Vref)을 유지시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 래치부(340)는 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따라 시동모드인 경우에는 상기 기준전압 생성부(330)로부터의 기준전압(Vref)을 제공받아서 기준전압(Vref)으로 제공할 수 있다.

이와 달리, 상기 래치부(340)는 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따라 정상모드인 경우에는 상기 기준전압 생성부(330)로부터의 기준전압(Vref)을 제공받지 않고, 이전의 기준전압(Vref)을 유지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 기준전압 설정부의 동작 설명도이다.

도 9를 참조하면, 상기 과전류 기준전압 설정부(300)의 비교부(310)는, 상기 검출전압(VS)과 제1 내지 제4 기준 전압(Vref1~Vref4) 각각을 비교하여 제1 내지 제4 비교 신호(Scom1~Scom4)를 제공하는 제1 내지 제4 비교기(com1~comN)를 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 제n 비교기(com1~com4) 각각은, 상기 검출전압(VS)이 해당 기준전압보다 높으면 하이레벨을 갖고, 그렇지 않으면 로우레벨을 갖는 제1 내지 제4 비교 신호(Scom1~Scom4)를 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 검출전압(VS)이 제1 기준전압(Vref1)(예,50mA에 해당되는 전압)보다 낮으면 상기 제1 내지 제4 비교기(com1~com4)가 모두 로우레벨의 제1 내지 제4 비교 신호(Scom1~Scom4)를 출력할 수 있다.

또는, 상기 검출전압(VS)이 제1 기준전압(Vref1)보다 높고 제2 기준전압(Vref2)(예,100mA에 해당되는 전압)보다 낮으면 상기 제1 비교기(com1)에 의해 제1 비교 신호(Scom1)만 하이레벨이 되고, 제2 내지 제4 비교 신호(Scom2~Scom4)는 로우레벨이 된다.

또는, 상기 검출전압(VS)이 제2 기준전압(Vref2)보다 높고 제3 기준전압(Vref3)(예,150mA에 해당되는 전압)보다 낮으면 상기 제1 및 제2 비교기(com1,com2)에 의해, 제1 및 제2 비교 신호(Scom1,Scom1)가 하이레벨이 되고, 제3 및 제4 비교 신호(Scom3,Scom4)는 로우레벨이 된다.

또는, 상기 검출전압(VS)이 제3 기준전압(Vref3)보다 높고 제4 기준전압(Vref4)(예,200mA에 해당되는 전압)보다 낮으면 상기 제1, 제2 및 제3 비교기(com1,com2,com3)에 의해, 제1-제3 비교 신호(Scom1-Scom3)는 하이레벨이 되고, 제4 비교 신호(Scom4)는 로우레벨이 된다.

그리고, 상기 검출전압(VS)이 제4 기준전압(Vref4)보다 높으면 상기 제1-4 비교기(com1-com4)에 의해, 제1-제4 비교 신호(Scom1-Scom4)가 모두 로우레벨이 된다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 검출부의 하나의 구현 예시도이다.

도 10을 참조하면, 상기 과전류 검출부(400)는 상기 모드 식별 신호(SMI)에 따른 정상모드에서, 검출전압(VS)을 입력받는 비반전 입력단, 과전류의 기준전압(Vref)을 입력받는 반전 입력단, 그리고 상기 과전류의 기준전압(Vref)과 상기 검출전압(VS)을 비교하고, 이 비교에 따른 신호를 출력하는 출력단을 갖는 연산 증폭기(410)를 포함할 수 있다.

상기 연산 증폭기(410)는, 상기 과전류의 기준전압(Vref)보다 상기 검출전압(VS)이 높으면 과전류 검출을 의미하는 하이레벨을 갖는 신호를 상기 제어부(500)에 제공할 수 있다.

10: 모터 인버터
20: 모터
50: 모드 식별 신호 생성부
51: 파워-온-리세트(POR) 회로부
100: 예비 구동부
110: 제1 스위치
120: 제2 스위치
200: 전류 검출부
300: 과전류 기준전압 설정부
310: 비교부
320: 디코더
330: 기준전압 생성부
340: 래치부
400: 과전류 검출부
500: 제어부

Claims

정상모드 이전의 시동모드에서, 상기 정상모드 전에 모터 인버터를 구동시키는 예비 구동부;
상기 모터 인버터의 구동에 따라 상기 모터 인버터와 모터를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압을 제공하는 전류 검출부; 및
상기 시동모드에서, 상기 전류 검출부에서 검출된 검출전압을 과전류의 기준전압으로써 설정하는 과전류 기준전압 설정부;
를 포함하는 과전류 보호 회로.
제1 항에 있어서, 상기 모드 식별 신호 생성부는,
상기 시동모드에서 하이레벨을 갖고, 상기 시동모드 이후의 상기 정상모드에서는 로우 레벨을 갖는 모드 식별 신호를 생성하는 과전류 보호 회로.
제1항에 있어서, 상기 모드 식별 신호 생성부는
파워온시 내부 레지스터의 리세트를 위한 파워 온 리세트(Power On Reset: POR) 신호를 이용하여 상기 모드 식별 신호를 생성하는 파워-온-리세트 회로부를 포함하는 과전류 보호 회로.
제1항에 있어서, 상기 예비 구동부는,
상기 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나와, 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 과전류 보호 회로.
제1항에 있어서, 상기 예비 구동부는,
상기 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제1 스위치; 및
상기 시동모드에서 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제2 스위치;
를 포함하는 과전류 보호 회로.
제1항에 있어서, 상기 과전류 기준전압 설정부는,
상기 검출 전압과 복수의 제1 내지 제n 기준 전압 각각을 비교하여 제1 내지 제N 비교 신호를 제공하고, 상기 제1 내지 제N 비교 신호는, 상기 검출 전압이 해당 기준전압보다 높으면 하이레벨을 갖고, 그렇지 않으면 로우레벨을 갖는 제1 내지 제N 비교기를 포함하는 비교부;
상기 제1 내지 제N 비교 신호를 디코딩하여 디지털 신호를 제공하는 디코더;
상기 디코더로부터의 디지털 신호에 따라 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부; 및
상기 기준전압 생성부로부터의 기준전압을 유지시키는 래치부;
를 포함하는 과전류 보호 회로.
시동모드와 정상모드를 식별할 수 있는 모드 식별 신호를 생성하는 모드 신호 생성부;
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 정상모드 전에 모터 인버터를 구동시키는 예비 구동부;
상기 모터 인버터의 구동에 따라 상기 모터 인버터와 모터를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압을 제공하는 전류 검출부;
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 전류 검출부에서 검출된 검출전압을 과전류의 기준전압으로써 설정하는 과전류 기준전압 설정부; 및
상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 과전류의 기준전압과 상기 검출전압을 비교하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부;
를 포함하는 과전류 보호 회로.
제7 항에 있어서, 상기 모드 식별 신호 생성부는,
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 하이레벨을 갖고, 상기 시동모드 이후의 상기 정상모드에서는 로우 레벨을 갖는 모드 식별 신호를 생성하는 과전류 보호 회로.
제7항에 있어서, 상기 모드 식별 신호 생성부는
파워온시 내부 레지스터의 리세트를 위한 파워 온 리세트(Power On Reset: POR) 신호를 이용하여 상기 모드 식별 신호를 생성하는 파워-온-리세트 회로부를 포함하는 과전류 보호 회로.
제7항에 있어서, 상기 예비 구동부는,
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나와, 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 과전류 보호 회로.
제7항에 있어서, 상기 예비 구동부는,
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제1 스위치; 및
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제2 스위치;
를 포함하는 과전류 보호 회로.
제7항에 있어서, 상기 과전류 기준전압 설정부는,
상기 검출 전압과 복수의 제1 내지 제n 기준 전압 각각을 비교하여 제1 내지 제N 비교 신호를 제공하고, 상기 제1 내지 제N 비교 신호는, 상기 검출 전압이 해당 기준전압보다 높으면 하이레벨을 갖고, 그렇지 않으면 로우레벨을 갖는 제1 내지 제N 비교기를 포함하는 비교부;
상기 제1 내지 제N 비교 신호를 디코딩하여 디지털 신호를 제공하는 디코더;
상기 디코더로부터의 디지털 신호에 따라 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부; 및
상기 기준전압 생성부로부터의 기준전압을 유지시키는 래치부;
를 포함하는 과전류 보호 회로.
시동모드와 정상모드를 식별할 수 있는 모드 식별 신호를 생성하는 모드 신호 생성부;
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 정상모드 전에 모터 인버터를 구동시키는 예비 구동부;
상기 모터 인버터의 구동에 따라 상기 모터 인버터와 모터를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압을 제공하는 전류 검출부;
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 전류 검출부에서 검출된 검출전압을 과전류의 기준전압으로써 설정하는 과전류 기준전압 설정부;
상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 과전류의 기준전압과 상기 검출전압을 비교하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부; 및
상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 모터 인버터를 제어하는 동안에, 상기 과전류 검출부에서 과전류 검출시 셧다운을 수행하는 제어부;
를 포함하는 모터 구동 장치.
제13 항에 있어서, 상기 모드 식별 신호 생성부는,
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 하이레벨을 갖고, 상기 정상모드에서는 로우 레벨을 갖는 모드 식별 신호를 생성하는 모터 구동 장치.
제13항에 있어서, 상기 모드 식별 신호 생성부는
파워온시 내부 레지스터의 리세트를 위한 파워 온 리세트(Power On Reset: POR) 신호를 이용하여 상기 모드 식별 신호를 생성하는 파워-온-리세트 회로부를 포함하는 모터 구동 장치.
제13항에 있어서, 상기 예비 구동부는,
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나와, 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 모터 구동 장치.
제13항에 있어서, 상기 예비 구동부는,
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제1 스위치; 및
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시키는 제2 스위치;
를 포함하는 모터 구동 장치.
제13항에 있어서, 상기 과전류 기준전압 설정부는,
상기 검출 전압과 복수의 제1 내지 제n 기준 전압 각각을 비교하여 제1 내지 제N 비교 신호를 제공하고, 상기 제1 내지 제N 비교 신호는, 상기 검출 전압이 해당 기준전압보다 높으면 하이레벨을 갖고, 그렇지 않으면 로우레벨을 갖는 제1 내지 제N 비교기를 포함하는 비교부;
상기 제1 내지 제N 비교 신호를 디코딩하여 디지털 신호를 제공하는 디코더;
상기 디코더로부터의 디지털 신호에 따라 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부; 및
상기 기준전압 생성부로부터의 기준전압을 유지시키는 래치부;
를 포함하는 모터 구동 장치.
파워온시 내부 레지스터의 리세트를 위한 파워 온 리세트(Power On Reset: POR) 신호를 이용하여, 시동모드와 정상모드를 식별할 수 있는 모드 식별 신호를 생성하는 모드 신호 생성부;
상기 모드 식별 신호에 따라 시동모드인 경우, 상기 모터 인버터의 하이 사이드 스위치 소자중 하나와, 상기 모터 인버터의 로우 사이드 스위치 소자중 하나를 턴온시켜 모터 인버터를 구동시키는 예비 구동부;
상기 모터 인버터의 구동에 따라 상기 모터 인버터와 모터를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출전압을 제공하는 전류 검출부;
상기 모드 식별 신호에 따른 시동모드에서, 상기 전류 검출부에서 검출된 검출전압을 과전류의 기준전압으로써 설정하는 과전류 기준전압 설정부;
상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 과전류의 기준전압과 상기 검출전압을 비교하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부; 및
상기 모드 식별 신호에 따른 정상모드에서, 상기 모터 인버터를 제어하는 동안에, 상기 과전류 검출부에서 과전류 검출시 셧다운을 수행하는 제어부;
를 포함하는 모터 구동 장치.
제19항에 있어서, 상기 과전류 기준전압 설정부는,
상기 검출 전압과 복수의 제1 내지 제n 기준 전압 각각을 비교하여 제1 내지 제N 비교 신호를 제공하고, 상기 제1 내지 제N 비교 신호는, 상기 검출 전압이 해당 기준전압보다 높으면 하이레벨을 갖고, 그렇지 않으면 로우레벨을 갖는 제1 내지 제N 비교기를 포함하는 비교부;
상기 제1 내지 제N 비교 신호를 디코딩하여 디지털 신호를 제공하는 디코더;
상기 디코더로부터의 디지털 신호에 따라 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부; 및
상기 기준전압 생성부로부터의 기준전압을 유지시키는 래치부;
를 포함하는 모터 구동 장치.