KR20160015075A - 모터 구동 장치 및 모터 시스템, 그의 보정 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 구동 장치 및 모터 시스템, 그의 보정 회로에 관한 것에 관한 것으로서, 본 발명의 일 구현예에 따른 모터 구동 장치는, 디지털 코드를 출력하는 제어부, 상기 디지털 코드를 아날로그 구동 신호로 변환하는 변환부 및 복수의 저항을 이용하여 상기 아날로그 구동 신호를 소정 비율로 변경시키는 보정부를 포함할 수 있다.

Description

모터 구동 장치 및 모터 시스템, 그의 보정 회로 {MULTI OUTPUT POWER SUPPLYING APPARATUS, AND OUTPUT CIRCUIT THEREOF}
본 발명은 모터 구동 장치 및 모터 시스템, 그의 보정 회로에 관한 것이다.
모터 제어 기술은 다양한 분야에서 적용되고 있다. 전통적인 모터 제어 분야 외에도, 오토 포커싱 제어가 요구되는 모바일 기기와 같은 분야에서도 모터 제어 기술이 적용되고 있다.
이러한 모터 제어 기술에서 잡음에 대한 보정은 정밀한 제어를 위한 필수적 기술 요소이다. 특히, 정밀한 제어가 요구되는 분야에서, 온도 또는 공정상의 오차에 의하여 저항 등의 소자에 잡음이 발생할 수 있으며, 이러한 잡음은 모터의 구동 오차를 유발하게 된다.
종래의 모터 제어 기술은, 출력단과 연결되는 센싱 저항을 이용하여 모터에 대한 피드백 제어를 수행하였다. 이러한 경우, 출력단에 인가되는 전류의 크기에 따라 저항의 크기가 결정되므로, 센싱 저항으로서 작은 크기의 저항이 사용되는 경우가 다수이다. 이러한 작은 크기의 센싱 저항은 온도 또는 공정 상의 오차에 의하여 큰 오차가 발생하게 되는 문제점이 있다.
이와 관련된 종래 기술로는 한국 공개특허공보 제2006-0007930호와, 일본 공개특허공보 제2001-273735호를 참조하여 이해할 수 있다.
한국 공개특허공보 제2006-0007930호 일본 공개특허공보 제2001-273735호
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 온도 변화 등의 외부적 환경의 변화가 발생하는 경우에도 안정적으로 모터를 구동할 수 있는 모터 구동 장치 및 모터 시스템, 그의 보정 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면은 모터 구동 장치의 일 실시예를 제안한다. 상기 모터 구동 장치는, 디지털 코드를 출력하는 제어부, 상기 디지털 코드를 아날로그 구동 신호로 변환하는 변환부 및 복수의 저항을 이용하여 상기 아날로그 구동 신호를 소정 비율로 변경시키는 보정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면은 모터 시스템의 일 실시예를 제안한다. 상기 모터 시스템은, 모터 장치 및 전류 출력 디지털-아날로그 변환을 이용하여 온도의 변화를 보상하여 상기 모터 장치를 구동시키는 모터 구동 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 기술적인 측면은 보정 회로의 일 실시예를 제안한다. 상기 보정 회로는 전류 출력 디지털-아날로그 변환기의 출력을 보정하는 보정 회로일 수 있다. 상기 보정 회로는, 복수의 저항을 이용하여, 전류 출력 디지털-아날로그 변환기에서 출력된 아날로그 구동 신호를 소정 비율로 변경시키는 보정 회로부 및 상기 보정 회로에서 출력된 아날로그 구동 신호를 증폭하는 미러 회로부를 포함할 수 있다.
상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 온도 변화 등의 외부적 환경의 변화가 발생하는 경우에도 안정적으로 모터를 구동할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 일 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 다른 일 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 3은 변환부의 일 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 4는 변환부의 다른 일 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 보정 회로의 일 실시예를 도시하는 회로도이다.
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.
도 1은 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 일 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 모터 구동 장치(100)는 아날로그 구동 신호를 모터 장치(200)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 모터 구동 장치(100)는 전류 출력 디지털-아날로그 변환을 이용하여 온도의 변화를 보상하여 모터 장치(200)를 구동시킬 수 있다.
모터 구동 장치(100)는 제어부(110), 변환부(120) 및 보정부(130)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 디지털 코드를 출력할 수 있다. 디지털 코드는 소정의 디지털 값으로서, 실시예에 따라 기 설정된 비트수로 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(110)는 외부로부터 목표값을 입력받고, 목표 값에 해당하는 위치로 모터 장치(200)를 이동시키도록 디지털 코드를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(110)는 모터 장치(200)의 현재 위치에 대한 제1 좌표를 유지하고, 외부로부터 입력된 목표 위치에 대한 제2 좌표와 제1 좌표의 차이에 해당하는 이동 거리를 결정할 수 있다. 제어부(110)는 결정된 이동 거리에 해당하는 디지털 코드를 출력할 수 있다.
변환부(120)는 디지털 코드를 아날로그 구동 신호로 변환할 수 있다. 변환부(120)의 다양한 실시예에 대해서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.
보정부(130)는 복수의 저항을 이용하여 변환부(120)에서 출력된 아날로그 구동 신호를 소정 비율로 변경시킬 수 있다.
일 실시예에서, 보정부(130)는 제1 및 제2 저항을 포함하고, 제1 저항에 대한 제2 저항의 저항비로 상기 아날로그 구동 신호를 감소시킬 수 있다. 보정부(130)는 저항간의 비율을 이용하여 아날로그 구동 신호를 변경시킬 수 있으므로, 온도의 변화나 공정상의 오차에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 즉, 종래 방식의 경우, 하나의 저항을 이용하므로 온도에 의한 영향 또는 공정 상의 오차에 의한 오차가 발생하게 된다. 그러나, 본 실시예의 경우, 온도에 의한 영향이 복수의 저항에 미치는 경우라도, 그 복수의 저항 간의 저항비를 이용하므로 그 온도에 의한 영향이 상쇄될 수 있다. 이는, 공정상의 오차에 있어서도 유사한 효과를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 다른 일 실시예를 도시하는 구성도이다. 도 2에 도시된 일 실시예는, 도 1에 도시된 일 실시예에서 미러부(140)를 더 포함하고 있다.
도 2를 참조하면, 미러부(140)는 보정부(130)에서 출력된 아날로그 구동 신호를 증폭할 수 있다. 보정부(130)는 온도 등의 오차를 보상하기 위하여 아날로그 구동 신호를 저항들간의 비율로서 변경하게 되므로, 미러부(140)는 모터 장치(200)의 구동에 요구되도록 아날로그 구동 신호를 증폭할 수 있다.
미러부(140)는 실시예에 따라 다양한 미러 회로를 이용하여 구현될 수 있다.
도 3은 변환부의 일 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 3을 참조하면, 변환부(120)는 클록 발생기(121) 및 전류 출력 디지털 아날로그 변환기(122)를 포함할 수 있다.
클록 발생기(121)는 소정의 단위 클록을 생성하여 전류 출력 디지털 아날로그 변환기(122)에 제공할 수 있다. 단위 클록은 디지털 값을 아날로그 값으로 변환하는 시간적인 기준으로서 사용될 수 있으므로, 클록 발생기(121)는 실시예에 따라 단위 클록의 주파수를 가변적으로 조절할 수 있다.
전류 출력 디지털-아날로그 변환기(122)는 입력된 디지털 코드에 대응되는 아날로그 구동 전류를 출력할 수 있다. 전류 출력 디지털-아날로그 변환기(122)를 사용하는 경우, 상술한 아날로그 구동 신호는 전류 신호, 즉, 아날로그 구동 전류가 된다.
도 4는 변환부의 다른 일 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 4에 도시된 변환부의 일 실시예는, 도 3에 도시된 변환부의 일 실시예에서 기준 전류 발생기(123)를 더 포함하고 있다.
기준 전류 발생기(123)는 기준 전압을 이용하여 기준 전류를 생성할 수 있다. 전류 출력 디지털-아날로그 변환기(122)는 기준 전류 발생기(123)에서 제공된 기준 전류를 이용하여 아날로그 구동 전류를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 기준 전압은 모터 구동 장치(100)에서 사용되는 전압과 상이한 소스일 수 있다. 기준 전압은 안정적인 소스에서 공급될 수 있으며, 이러한 경우, 기준 전압으로부터 생성되는 기준 전류는 온도 등에 대하여 안정적인 특성을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 보정 회로의 일 실시예를 도시하는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 보정 회로는 전류 출력 디지털-아날로그 변환기(120)의 출력을 보정할 수 있다. 보정 회로는 보정 회로부(130) 및 미러 회로부(140)를 포함할 수 있다. 여기에서, 보정 회로부(130)와 미러 회로부(140)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 상술한 보정부(130) 및 미러부(140)에 각각 대응 될 수 있다.
보정 회로부(130)는 복수의 저항을 이용하여, 전류 출력 디지털-아날로그 변환기(120)에서 출력된 아날로그 구동 신호를 소정 비율로 변경할 수 있다.
일 실시예에서, 보정 회로부(130)는 변환 회로(120)의 출력단과 연결된 제1 저항 R1, 보정 회로(130)의 출력단과 연결되는 제2 저항 R2 및, 제1 저항 및 상기 제2 저항과 각각 연결되는 증폭기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 보정 회로부(130)는 아날로그 구동 신호를 제1 저항에 대한 제2 저항의 저항비로 감소시킬 수 있다.
미러 회로부(140)는 보정 회로에서 출력된 아날로그 구동 신호를 증폭할 수 있다.
도 5에 도시된 전류 및 전압을 수식으로 표현하면 아래와 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001
[수학식 2]
Figure pat00002
[수학식 3]
Figure pat00003

여기서, R1<<R2이므로,
Figure pat00004
에서 n>=3 이상은 매우 작은 값을 가지므로
무시 할 수 있다.
T2와 T3, T5는 미러 전류(Current Mirror)를 형성하므로, 모두 같은 채널 폭(Channel Width)를 가지므로, I2와 I4, I5의 관계는 아래의 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
I2 = I4 = I5
또한 T4와 T6, T8는 미러 전류(Current Mirror)r를 형성하고, 서로 다른 채널 폭을 가지므로, IVCM과 I4, 또는 IVCM과 I5의 관계는 아래의 수학식 5와 같다.
[수학식 5]
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007

여기서 I6는 매우 작은 전류(수nA) 이므로 무시할 수 있다.
여기에서, IDAC가 100μA, R1는 3.6KΩ, R2는 12.5KΩ이고, IVCM은 19.3mA이라고 할 때, 전체 전류의 구동 비율 A는 194에 해당할 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 아래의 수학식 6과 같다.
[수학식 6]
Figure pat00008
즉, 미러 회로부(140)의 미러 트랜지스터들의 폭(width) 비율이 1;1이라고 하면, 미러 회로에 의하여 I2와 I4는 같다. 또한 미러 회로부(140)의 미러 트랜지스터와 최종 트랜지스터(T8)의 폭(width) 비율이 1:480 이라고 하면, 최종 구동 전류(IVCM) 대비 미러 회로부(140) 의 출력 전류(I2) 간의 비율은 480배가 된다. 여기서, 저항 R1에 대한 저항 R2의 비율이 0.45 라고 하면, 최종 구동 전류 대비 변환부(120) 출력 전류 간의 비율은 194배가 된다.
일 실시예에서, 저항 R1에 대한 저항 R2의 비율은 1 이하일 수 있다. 즉, 저항 R1과 저항 R2의 비율은, 변환부(120)의 최대 출력 전류에 대한 미러 회로부(140)의 최대 출력을 얻을 수 있도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 최대 IVCM이120mA, 변환부(120)의 최대 전류가 550uA, 트랜지스터 T1의 폭(Width)이 1um, 트랜지스터 T8 의 폭(Width)이 480 um이라고 가정하고 이에 수학식 6를 대입하면 R1/R2 값은 0.45가 됨을 알 수 있다. 여기서, 선형성을 가지도록 하기 위하여, R1은 트랜지스터 T1의 입력 전압 V1이 1.6V가 되도록 결정할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정될 것이다. 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.
100 : 모터 구동 장치
110 : 제어부
120 : 변환부
121 : 클록 발생기
122 : 전류 출력 디지털 아날로그 변환기
123 : 기준 전류 발생기
130 : 보정부
140 : 미러부
200 : 모터 장치

Claims (16)

  1. 디지털 코드를 출력하는 제어부;
    상기 디지털 코드를 아날로그 구동 신호로 변환하는 변환부; 및
    복수의 저항을 이용하여 상기 아날로그 구동 신호를 소정 비율로 변경시키는 보정부; 를 포함하는 모터 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변환부는
    상기 디지털 코드에 대응되는 아날로그 구동 전류를 상기 아날로그 구동 신호로서 출력하는 전류 출력 디지털-아날로그 변환기; 를 포함하는 모터 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 변환부는
    기준 전압을 이용하여 기준 전류를 생성하는 기준 전류 발생기; 를 더 포함하고,
    상기 기준 전류는 온도의 변화에 무관한 크기를 가지는 모터 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보정부는
    상기 아날로그 구동 신호를 제1 저항에 대한 제2 저항의 저항비로 감소시키는 모터 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보정부는
    상기 변환부의 출력단과 연결된 제1 저항;
    상기 보정부의 출력단과 연결되는 제2 저항; 및
    상기 제1 저항 및 상기 제2 저항과 각각 연결되는 증폭기; 를 포함하는 모터 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    외부에서 입력된 목표 값에 해당하는 위치로 모터를 이동시키도록 상기 디지털 코드를 결정하는 모터 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 모터 구동 장치는
    상기 보정부에서 출력된 아날로그 구동 신호를 증폭하는 미러부; 를 더 포함하는 모터 구동 장치.
  8. 모터 장치; 및
    전류 출력 디지털-아날로그 변환을 이용하여 온도의 변화를 보상하여 상기 모터 장치를 구동시키는 모터 구동 장치; 를 포함하는 모터 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 모터 구동 장치는
    디지털 코드를 출력하는 제어부;
    상기 디지털 코드를 아날로그 구동 신호로 변환하는 변환부; 및
    복수의 저항을 이용하여 상기 아날로그 구동 신호를 소정 비율로 변경시키는 보정부; 를 포함하는 모터 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 변환부는
    상기 디지털 코드에 대응되는 아날로그 구동 전류를 상기 아날로그 구동 신호로서 출력하는 전류 출력 디지털-아날로그 변환기; 를 포함하는 모터 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 변환부는
    기준 전압을 이용하여 기준 전류를 생성하는 기준 전류 발생기; 를 더 포함하고,
    상기 기준 전류는 온도의 변화에 무관한 크기를 가지는 모터 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 보정부는
    상기 아날로그 구동 신호를 제1 저항에 대한 제2 저항의 저항비로 감소시키는 모터 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 상기 보정부는
    상기 변환부의 출력단과 연결된 제1 저항;
    상기 보정부의 출력단과 연결되는 제2 저항; 및
    상기 제1 저항 및 상기 제2 저항과 각각 연결되는 증폭기; 를 포함하는 모터 시스템.
  14. 전류 출력 디지털-아날로그 변환기의 출력을 보정하는 보정 회로에 있어서,
    복수의 저항을 이용하여, 전류 출력 디지털-아날로그 변환기에서 출력된 아날로그 구동 신호를 소정 비율로 변경시키는 보정 회로부; 및
    상기 보정 회로에서 출력된 아날로그 구동 신호를 증폭하는 미러 회로부; 를 포함하는 보정 회로.
  15. 제14항에 있어서, 상기 보정 회로부는
    상기 아날로그 구동 신호를 제1 저항에 대한 제2 저항의 저항비로 감소시키는 보정 회로.
  16. 제14항에 있어서, 상기 보정 회로부는
    상기 변환 회로의 출력단과 연결된 제1 저항;
    상기 보정 회로의 출력단과 연결되는 제2 저항; 및
    상기 제1 저항 및 상기 제2 저항과 각각 연결되는 증폭기; 를 포함하는 보정 회로.
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