KR20180117382A - Apparatus and method for cirrent sensing of dc brushed motor using shunt resistance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터의 구동 전류 검출장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 션트 저항(Shunt Resistance)을 이용하는 모터 구동회로의 그라운드단 전류 검출을 안정화시키고 모터 전류의 방향 판단에 따른 검출 정확성을 높임으로써, 모터 전류를 피드백시켜 구동하는 피드백 전류 검출 제어방식의 응답성과 정확성을 향상시킬 수 있는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a drive current of a motor. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for detecting a drive current of a motor by stabilizing the ground-side current detection of a motor drive circuit using a shunt resistor, And more particularly, to an apparatus and method for detecting the current of a DC brush motor using a shunt resistor capable of improving the response and accuracy of a feedback current detection control system that feeds back the motor current.
통상적으로, DC 브러시드 모터 등의 전류를 피드백시켜 제어 및 구동하기 위해서는 구동 전류나 피드백 전류를 검출해야 한다. 특히, 모터 전류를 피드백시켜 구동하는 피드백 전류 검출 제어방식의 경우는 더욱 정확하고 안정화된 검출 회로나 장치들이 요구되고 있다. Normally, in order to control and drive the DC brush motor or the like by feeding back the current, a driving current or a feedback current must be detected. Particularly, in the case of a feedback current detection control system that feeds back the motor current, more accurate and stable detection circuits and devices are required.
종래에 모터 전류를 측정하기 위한 전류센서로는 크게 홀(hall)타입 전류센서와 션트저항 타입 전류센서가 공지되어 사용되고 있다. 이중, 홀(hall)타입 전류센서를 이용하는 방법은 전류에 의해 발생한 자기를 센싱하는 방법이기 때문에 외부 자계에 의한 교란을 받을 경우 션트 저항(Shunt Resistance)을 이용하는 방법에 비해 검출 정확성이 떨어져 응답성이 저하되고, 이에 그 구성 원가 또한 높아질 수밖에 없었다. Hall current type current sensors and shunt resistor type current sensors are conventionally known as current sensors for measuring motor current. Since the method using the Hall type current sensor is a method of sensing the magnetic field generated by the current, when the external magnetic field is disturbed, the detection accuracy is lower than the method using the shunt resistance, And the cost of the construction was also increased.
반면, 션트 저항을 이용하는 방식은 스위칭 주파수가 높아질 경우 스위칭 신호의 링징(Ringing) 현상이 일어나는 등 신호 오류가 있을 수 있기 때문에 안정된 시간을 확보한 후 검출하지 않으면 그 검출 정확도가 떨어지게 된다. On the other hand, in the method using the shunt resistor, if the switching frequency is high, there may be a signal error such as a ringing phenomenon of the switching signal.
구체적으로, 션트 저항 이용 방식으로는 션트 저항의 구성 위치에 따라 모터 신호의 로드 단에 션트 저항을 위치시키는 방법과 모터 구동회로의 그라운드 단에 션트 저항을 위치시켜 검출하는 방법이 있는데, 로드 단에 위치시키는 방법은 실제 모터 전류를 직접 측정하는 방법이기 때문에 그라운드 단에 위치시켜 검출하는 방식에 비해 검출 정확도가 떨어지기도 하며, 그 구성 단가가 증가되는 문제점이 있었다. 반면, 그라운드 단에 위치시켜 검출하는 방식은 실제 모터의 전류 값이 아닌 DC 링크 단을 측정하여 모터 전류의 절대값을 검출하기 때문에 스위칭 신호가 안정화될 때까지 충분한 시간을 갖춰야만 그 정확도를 다소 높일 수 있는 문제가 있었다.Specifically, there is a method of using a shunt resistor, a method of placing a shunt resistor at a load end of a motor signal in accordance with a configuration position of a shunt resistor, and a method of detecting a shunt resistor at a ground terminal of a motor drive circuit. Since the method of positioning the motor is a method of directly measuring the motor current, the detection accuracy is lower than that of the method of positioning the motor at the ground level. On the other hand, in the method of detecting by detecting at the ground terminal the absolute value of the motor current is measured by measuring the DC link terminal rather than the current value of the actual motor, sufficient time is required until the switching signal is stabilized, There was a problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 션트 저항을 이용하는 DC 브러시드 모터 구동회로의 그라운드단 전류 검출을 안정화시키고 모터 전류의 방향 판단에 따른 검출 정확성을 높임으로써, 모터 전류를 피드백시켜 구동하는 피드백 전류 검출 제어방식의 응답성과 정확성을 향상시킬 수 있는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a DC brushless motor driving circuit which stabilizes ground-side current detection of a DC brushed motor driving circuit using a shunt resistor, And an object of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting the current of a DC brushed motor using a shunt resistor capable of improving the response and accuracy of a feedback current detection control system.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other features and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, or may be obvious to those skilled in the art from the description and the claims.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치는 펄스 폭 제어신호 입력단과 펄스폭 제어신호의 반전 입력단에 각각 전기적으로 연결되어 펄스 폭 제어신호 및 반전된 펄스 폭 제어신호에 따라 내부 모터 구동 방향과 구동 속도를 조절하여 구동하는 모터 구동회로, 모터 구동회로의 그라운드 출력단에 직렬로 연결된 션트 저항(Shunt Resistance), 및 션트 저항의 양단 전류를 검출하고 모터 구동회로의 피드백 구동 전압과 상기 션트 저항의 전류 검출 값에 따라 내부 모터 구동 방향과 속도를 제어하는 모터 센싱 제어부를 포함하여 구성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a DC brushless motor current detection apparatus using a shunt resistor, the apparatus comprising: a pulse width control signal input terminal; and a pulse width control signal input terminal, A shunt resistor connected in series to the ground output terminal of the motor driving circuit, and a shunt resistor connected in parallel to the ground output terminal of the motor driving circuit, And a motor sensing control unit for controlling the internal motor driving direction and speed according to the feedback drive voltage of the motor drive circuit and the current detection value of the shunt resistor.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출방법은 펄스 폭 제어신호 입력단과 펄스폭 제어신호의 반전 입력단에 각각 전기적으로 연결된 모터 구동회로 구성으로 상기 펄스 폭 제어신호 및 반전된 펄스 폭 제어신호에 따라 내부 모터 구동 방향과 구동 속도를 조절하여 구동하는 단계, 모터 구동회로의 그라운드 출력단에 직렬로 연결된 션트 저항(Shunt Resistance)의 양단 전류를 검출하는 단계, 및 모터 센싱 제어부 구성으로 모터 구동회로에서 출력되는 피드백 구동 전압과 션트 저항의 전류 검출 값에 따라 상기 내부 모터의 구동 방향과 속도를 제어하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a current in a brushless DC motor using a shunt resistor, the method comprising: providing a motor driving circuit, which is electrically connected to a pulse width control signal input terminal and an inverting input terminal of a pulse width control signal, Controlling the internal motor driving direction and the driving speed in accordance with the pulse width control signal and the inverted pulse width control signal, driving the shunt resistor connected in series to the ground output terminal of the motor driving circuit, And controlling the driving direction and the speed of the internal motor according to the current detection value of the shunt resistor and the feedback driving voltage output from the motor driving circuit in the configuration of the motor sensing control unit.
상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치 및 방법으로는 션트 저항을 이용하는 DC 브러시드 모터 구동회로의 그라운드단 전류 검출을 안정화시키고 모터 전류의 방향 판단에 따른 검출 정확성을 높일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus and method for detecting a current in a DC brush motor using a shunt resistor, which stabilizes the ground-side current detection of a DC brushed motor driving circuit using a shunt resistor, It is possible to enhance the detection accuracy according to the determination of the direction of the current.
특히, DC 브러시드 모터 등의 모터 전류를 피드백시켜 구동하는 피드백 전류 검출 제어방식의 응답성과 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Particularly, there is an effect that the response and accuracy of the feedback current detection control system that drives the DC brush motor by feedback of the motor current can be improved.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.In addition, other features and advantages of the present invention may be newly understood through embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치를 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 구동회로의 전류 방향 및 모터 회전 방향에 따른 구동 파형을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 전류 검출장치의 검류 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 도 1에 도시된 전류 검출장치의 모터 구동을 위한 입출력 파형도이다.
도 5는 도 3의 방향 판단 과정에서 적용되는 모터 모델식을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a circuit diagram showing a current detecting device of a DC brush motor using a shunt resistor according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing driving waveforms according to the current direction and the motor rotation direction of the motor driving circuit shown in FIG.
3 is a flowchart for explaining a method of detecting a current of the current detecting device shown in FIG.
4 is an input / output waveform diagram for driving a motor of the current detecting device shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a motor model expression applied in the direction determination process of FIG.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.If any part is referred to as being "on" another part, it may be directly on the other part or may be accompanied by another part therebetween. In contrast, when a section is referred to as being "directly above" another section, no other section is involved.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second and third, etc. are used to describe various portions, components, regions, layers and / or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish any moiety, element, region, layer or section from another moiety, moiety, region, layer or section. Thus, a first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as a second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified and that the presence or absence of other features, regions, integers, steps, operations, elements, and / It does not exclude addition.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space such as "below "," above ", and the like may be used to more easily describe the relationship to other portions of a portion shown in the figures. These terms are intended to include other meanings or acts of the apparatus in use, as well as intended meanings in the drawings. For example, when inverting a device in the figures, certain portions that are described as being "below" other portions are described as being "above " other portions. Thus, an exemplary term "below" includes both up and down directions. The device can be rotated by 90 degrees or rotated at different angles, and terms indicating relative space are interpreted accordingly.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치를 구체적으로 나타낸 회로도이다. FIG. 1 is a circuit diagram showing a current detecting device of a DC brush motor using a shunt resistor according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치는 펄스 폭 제어신호(PWM) 입력단(10), 펄스폭 제어신호의 반전(PWMn) 입력단(20), 펄스 폭 제어신호(PWM) 및 반전된 펄스 폭 제어신호(PWMn)에 따라 내부 모터(M)를 구동하는 모터 구동회로(100), 모터 구동회로(100)의 그라운드 출력단에 직렬 연결된 션트 저항(30, Shunt Resistance, R), 및 션트 저항(30)의 양단 전류를 검출하고 모터 구동회로(100)의 피드백 구동 전압과 션트 저항(R)의 전류 검출 값에 따라 모터 구동 방향과 속도를 제어하는 모터 센싱 제어부(200)를 포함하여 구성된다. 1 includes a pulse width control
모터 구동회로(100)는 펄스 폭 제어신호(PWM) 입력단(10) 및 펄스폭 제어신호의 반전(PWMn) 입력단(20)에 각각 연결되어 있고, 펄스 폭 제어신호(PWM) 및 반전된 펄스 폭 제어신호(PWMn)를 각각 입력 받는다. 이에, 모터 구동회로(100)는 펄스 폭 제어신호(PWM) 및 반전된 펄스 폭 제어신호(PWMn)에 따라 내부 모터(M)의 구동 방향과 구동 속도를 조절하여 제어하게 된다.The
이를 위해, 모터 구동회로(100)는 복수의 스위칭 소자(AH, BL, BH, AL)의 스위칭 상태를 각각 변화시켜, 펄스 폭 제어신호(PWM) 및 반전된 펄스 폭 제어신호(PWMn) 각각을 교류 신호로 변환하여 부하를 내부 모터(M)로 공급하도록 구성된다. 여기서, 내부 모터(M)는 DC 브러시드 모터가 될 수 있다. To this end, the
본 실시 형태의 모터 구동회로(100)는 상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(AH, BH), 및 4개의 환류 다이오드(D1, D2, D3, D4), 및 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(BL, AL)를 구비하여 구성될 수 있다.The
모터 구동회로(100)는 상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(AH, BH)는 정극성 직류 모선과 접속되며, 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(BL, AL)는 그라운드 직류 모선과 접속된다.The two switching elements AH and BH constituting the upper arm of the
여기서, 상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(AH, BH) 및 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(BL, AL)는 와이드 밴드 갭 반도체를 이용한 스위칭 소자로서, SiC MOSFET(SiC: Silicon Carbide, 탄화규소), 또는 질화갈륨(GaN), 또는 다이아모드(C)를 주재료로 한 반도체로 형성된 스위칭 소자 등이 될 수 있다.Here, the two switching elements AH and BH constituting the upper arm and the two switching elements BL and AL constituting the lower arm are switching elements using a wide band gap semiconductor, and SiC MOSFETs (SiC: Silicon Carbide, A silicon carbide), a gallium nitride (GaN), or a diamond semiconductor (C) as a main material.
더욱 세부적으로 한정하자면 본 발명에서 상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(AH, BH) 및 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(BL, AL)의 스위칭 방법은 Complementary Bipolar Switching 방식으로 제어 및 구동할 경우로 제안될 수 있다. More specifically, in the present invention, the two switching elements AH and BH constituting the upper arm and the two switching elements BL and AL constituting the lower arm are controlled and driven by the complementary bipolar switching method Can be proposed.
션트 저항(30)은 그라운드 직류 모선과 모터(M)로부터의 전류가 유입하는 노드의 사이에 배치되어, 상기 모터(M)로부터의 전류가 흐르면 션트 저항(30) 양단의 전압차가 발생하여 양단의 전압차에 의해 상전류가 발생될 수 있도록 한다. The
모터 센싱 제어부(200)는 션트 저항(30)의 양단 전류를 검출하고, 모터 구동회로(100)의 피드백 구동 전압과 션트 저항(30)의 전류 검출 값에 따라 모터 구동 방향과 속도를 제어하는 모터 센싱 제어부(200)를 포함하여 구성된다. The motor
구체적으로, 모터 센싱 제어부(200)는 션트 저항(30) 양단의 전류를 검출하고, 양단의 전압차에 따른 상전류를 검출 값을 나타내는 전류 값 신호를 출력하도록 구성된다. 이때의 전류값 신호는 모터 센싱 제어부(200)의 제어나 모터 구동회로(100)를 과전류로부터 보호하기 위함 등의 목적으로 사용할 수 있다.Specifically, the motor
특히, 모터 센싱 제어부(200)는 내부 모터(M)의 구동 방향(모터 전류의 방향)과 함께 구동 속도에 따른 정확한 피드백 구동 전압과 션트 저항(30) 양단의 전압차에 따른 상전류 검출 값을 검출함으로써, 그라운드 단에서의 검출 단점을 보완하여 더욱 정확한 검출 결과를 도출할 수 있다.In particular, the motor
특히, 본 발명에서의 모터 센싱 제어부(200)는 션트 저항(30) 양단의 전압차에 따른 상전류 검출 값을 검출 시, 내부 모터(M) 제어에 따른 최종 출력인 피드백 구동 전압의 듀티 비(Duty Ratio)가 미리 설정된 기준 비율(예를 들어 50%) 이상이면 출력 파형 카운터의 피크(peak) 포인트에서 각각 상전류 값을 검출한다.In particular, the motor
그리고, 상전류 검출 값을 검출 시, 피드백 구동 전압의 듀티 비(Duty Ratio)가 미리 설정된 기준 비율(예를 들어 50%) 미만이면 출력 파형 카운터의 최소 값인 벨리(Velley) 포인트에서 각각 상전류를 검출한다.When the phase current detection value is detected, if the duty ratio of the feedback driving voltage is less than a preset reference ratio (for example, 50%), phase currents are detected at the minimum value of the output waveform counter at a Velley point .
이에, 본 발명에서의 모터 센싱 제어부(200)는 리닝(Ringing) 현상이 발생하는 기간에 상전류 값을 검출하는 타이밍을 최소화하여 검출된 상전류 검출 값은 모터 전압 방식에 의해 전류 방향을 판단하여 최소 전류값을 산출할 수 있도록 한다. 여기서, 듀티 비(Duty Ratio)는 전류가 흐르지 않은 시간에 대한 전류가 흐른 시간의 비가 될 수 있다.Accordingly, the motor
도 2는 도 1에 도시된 모터 구동회로의 전류 방향 및 모터 회전 방향에 따른 구동 파형을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing driving waveforms according to the current direction and the motor rotation direction of the motor driving circuit shown in FIG.
도 2(a)를 참조하면, 모터 구동회로(100)에서는 상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(AH, BH) 및 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자(BL, AL)가 Complementary Bipolar Switching 방식으로 제어 및 구동되는바, 상측 암을 구성하는 제 1 상측 스위칭 소자(AH)와 하측 암을 구성하는 제 1 하측 스위칭 소자(AL)의 스위칭 구동에 따라 내부 모터(M)가 정방향인 제 1 방향으로 회전 구동될 수 있다. 2 (a), in the
도 2(b)를 참조하면, 하측 암을 구성하는 제 2 하측 스위칭 소자(AL)와 상측 암을 구성하는 제 1 상측 스위칭 소자(BH)의 스위칭 구동에 따라 내부 모터(M)가 역방향인 제 2 방향으로 회전 구동될 수 있다. Referring to FIG. 2B, the switching operation of the second lower switching element AL constituting the lower arm and the first upper switching element BH constituting the upper arm causes the internal motor M to operate in the reverse direction And can be rotationally driven in two directions.
이때, 모터 센싱 제어부(200)는 션트 저항(30)의 양단 전류를 검출하고 모터 구동회로(100)의 피드백 구동 전압을 입력받아서 내부 모터(M)의 구동 방향(모터 전류의 방향)과 함께 구동 속도에 따른 정확한 피드백 구동 전압과 션트 저항(30) 양단의 전압차에 따른 상전류 검출 값을 검출함으로써, 그라운드 단에서의 검출 단점을 보완하여 더욱 정확한 검출 결과를 도출할 수 있다. At this time, the motor
도 3은 도 1에 도시된 전류 검출장치의 검류 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 그리고 도 4는 도 1에 도시된 전류 검출장치의 모터 구동을 위한 입출력 파형도이다. 3 is a flowchart for explaining a method of detecting a current of the current detecting device shown in FIG. And FIG. 4 is an input / output waveform diagram for driving the motor of the current detecting device shown in FIG.
상술한 바와 같이, 모터 구동회로(100)에서는 제 1 상측 스위칭 소자(AH) 및 제 1 하측 스위칭 소자(AL)의 스위칭 구동에 따라 내부 모터(M)가 정방향으로 회전 구동되고, 제 2 하측 스위칭 소자(AL)와 제 1 상측 스위칭 소자(BH)의 스위칭 구동에 따라 내부 모터(M)가 역방향인 제 2 방향으로 회전 구동되기 때문에, 모터 센싱 제어부(200)를 통해서는 모터 구동회로(100)의 피드백 구동 전압을 입력받아서 피드백 제어를 수행할 수 있다(S10).As described above, in the
이때, 모터 센싱 제어부(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 모터(M) 제어에 따른 최종 출력인 피드백 구동 전압의 듀티 비(Duty Ratio)가 미리 설정된 기준 비율(예를 들어 50%) 이상인지, 그 미만인지 검출 및 판단한다(S20). 3 and 4, when the duty ratio of the feedback drive voltage, which is the final output according to the control of the internal motor M, is lower than a preset reference ratio (for example, 50%) or less, and judges whether it is less than 50% (S20).
그리고 피드백 구동 전압의 듀티 비(Duty Ratio)가 미리 설정된 기준 비율(예를 들어 50%) 이상이면, 피크 구간(POS)내 출력 파형 카운터의 피크 포인트(PO)에서 각각 션트 저항(30)의 상전류 값을 검출한다(S30).If the duty ratio of the feedback drive voltage is equal to or greater than a predetermined reference ratio (for example, 50%), the phase current PO of the
반면, 션트 저항(R)의 상전류 검출 값을 검출시, 피드백 구동 전압의 듀티 비(Duty Ratio)가 미리 설정된 기준 비율(예를 들어 50%) 미만이면, 벨리(Velley) 구간(POS)내 출력 파형 카운터의 최소 값인 벨리 포인트(VO)에서 각각 션트 저항(30)의 상전류를 검출하게 된다(S40).On the other hand, when the phase current detection value of the shunt resistor R is detected, if the duty ratio of the feedback driving voltage is less than a preset reference ratio (for example, 50%), the output in the Velley section And the phase current of the
도 5는 도 3의 방향 판단 과정에서 적용되는 모터 모델식을 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a motor model expression applied in the direction determination process of FIG.
도 5를 참조하면, 이어서, S30 또는 S40에서 검출된 상전류 값의 절대값을 추출한다(S50). 예로서, 모터 센싱 제어부(200)는 내부 모터(M) 제어에 따른 최종 출력인 피드백 구동 전압 및 션트 저항(30)의 상전류 검출 값 중 적어도 하나의 값에 대한 절대 값을 추출한다.Referring to FIG. 5, the absolute value of the phase current value detected at S30 or S40 is extracted (S50). For example, the motor
이어서, 상전류의 절대값을 모터 모델식에 적용하여 내부 모터(M)의 회전 및 구동 방향을 판단한다(S60).Subsequently, the absolute value of the phase current is applied to the motor model equation to determine the rotation and driving direction of the internal motor M (S60).
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치 및 방법으로는 션트 저항을 이용하는 DC 브러시드 모터 구동회로의 그라운드단 전류 검출을 안정화시키고 모터 전류의 방향 판단에 따른 검출 정확성을 높일 수 있다. As described above, according to the apparatus and method for detecting the DC brush motor using the shunt resistor according to the present invention, it is possible to stabilize the ground-side current detection of the DC brushed motor driving circuit using the shunt resistor, It is possible to enhance the detection accuracy according to the present invention.
특히, DC 브러시드 모터 등의 모터 전류를 피드백시켜 구동하는 피드백 전류 검출 제어방식의 응답성과 정확성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.Particularly, it is expected that the response and accuracy of the feedback current detection control system that drives the DC brush motor by feedback of the motor current can be improved.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .
100: 모터 구동회로 200: 모터 센싱 제어부100: motor driving circuit 200: motor sensing control part
Claims (10)
상기 모터 구동회로의 그라운드 출력단에 직렬로 연결된 션트 저항(Shunt Resistance); 및
상기 션트 저항의 양단 전류를 검출하고 상기 모터 구동회로의 피드백 구동 전압과 상기 션트 저항의 전류 검출 값에 따라 상기 내부 모터 구동 방향과 속도를 제어하는 모터 센싱 제어부;를 포함하는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치. A motor driving circuit electrically connected to the pulse width control signal input terminal and the inverting input terminal of the pulse width control signal to adjust the driving direction and the driving speed of the internal motor according to the pulse width control signal and the inverted pulse width control signal;
A shunt resistor connected in series to a ground output terminal of the motor driving circuit; And
And a motor sensing control unit for detecting a current at both ends of the shunt resistor and controlling the internal motor driving direction and speed according to a feedback drive voltage of the motor drive circuit and a current detection value of the shunt resistor, Current detector of the motor.
상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자, 4개의 환류 다이오드, 및 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자를 구비하여 구성되되,
상기 상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자는 정극성 직류 모선과 접속되며, 상기 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자는 그라운드 직류 모선과 접속되어, 상기 펄스 폭 제어신호 및 상기 반전된 펄스 폭 제어신호 각각을 교류 신호로 변환하여 상기 내부 모터로 공급하도록 구성된 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치. The motor drive circuit according to claim 1,
Two switching elements constituting the upper arm, four reflux diodes, and two switching elements constituting the lower arm,
Two switching elements constituting the upper arm are connected to a positive DC bus line, two switching elements constituting the lower arm are connected to a ground DC bus, and the pulse width control signal and the inverted pulse width control signal And supplies the AC signal to the internal motor, wherein the shunt resistor is configured to supply the AC signal to the internal motor.
Complementary Bipolar Switching 방식으로 스위칭 및 구동될 수 있도록 구성되는바, 밴드 갭 반도체를 이용한 SiC MOSFET(SiC: Silicon Carbide, 탄화규소), 또는 질화갈륨(GaN), 또는 다이아모드(C)를 주재료로 한 반도체로 형성된 스위칭 소자인 것을 특징으로 하는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치. 3. The switching regulator according to claim 2, wherein the two switching elements constituting the upper arm and the two switching elements constituting the lower arm comprise:
(SiC), gallium nitride (GaN), or diamond mode (C) based bandgap semiconductors, which can be switched and driven by a complementary bipolar switching method. Wherein the switching element is a switching element formed by a shunt resistor.
상기 그라운드 직류 모선과 상기 내부 모터로부터의 전류가 유입하는 노드의 사이에 배치되어, 상기 내부 모터로부터의 전류가 흐르면 양단의 전압차가 발생하여 양단의 전압차에 의해 상전류가 발생될 수 있도록 하는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치. The shunt resistor according to claim 2,
A shunt resistor which is disposed between the ground direct current bus and a node to which a current flows from the internal motor and generates a voltage difference between both ends when a current flows from the internal motor, A DC brushless motor current detection device using a DC brushless motor.
상기 션트 저항 양단의 전압차에 따른 상전류 검출 값을 검출시, 상기 내부 모터 제어에 따른 최종 출력인 피드백 구동 전압의 듀티 비가 미리 설정된 기준 비율 이상이면 출력 파형 카운터의 피크 포인트에서 각각 상전류 값을 검출하며,
상기 피드백 구동 전압의 듀티 비가 상기 기준 비율 미만이면 출력 파형 카운터의 최소 값인 벨리 포인트에서 각각 상전류를 검출함으로써,
리닝(Ringing) 현상이 발생하는 기간에 상전류 값을 검출하는 타이밍을 최소화하는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치. The motor control device according to claim 2,
When the duty ratio of the feedback drive voltage, which is the final output according to the internal motor control, is equal to or greater than a predetermined reference ratio when detecting the phase current detection value according to the voltage difference across the shunt resistor, the phase current value is detected at the peak point of the output waveform counter, ,
When the duty ratio of the feedback driving voltage is less than the reference ratio, detecting phase currents at the minimum value of the output waveform counter,
A current detection device of a DC brushed motor using a shunt resistor that minimizes a timing for detecting a phase current value during a period in which a ringing phenomenon occurs.
상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자, 4개의 환류 다이오드, 및 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자를 구비하여 구성되되, 상기 상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자는 정극성 직류 모선과 접속되며, 상기 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자는 그라운드 직류 모선과 접속되어,
상기 상측 암을 구성하는 제 1 상측 스위칭 소자와 하측 암을 구성하는 제 1 하측 스위칭 소자의 스위칭 구동에 따라 상기 내부 모터가 정방향인 제 1 방향으로 회전 구동되도록 하고,
상기 하측 암을 구성하는 제 2 하측 스위칭 소자와 상측 암을 구성하는 제 1 상측 스위칭 소자의 스위칭 구동에 따라 상기 내부 모터가 역방향인 제 2 방향으로 회전 구동되도록 하며,
상기 모터 센싱 제어부는 상기 모터 구동회로의 피드백 구동 전압을 입력받아서 상기 내부 모터의 구동 방향(모터 전류의 방향)과 함께 구동 속도에 따른 피드백 구동 전압을 검출하는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출장치. The motor drive circuit according to claim 2,
Two switching elements constituting the upper arm, four reflux diodes, and two switching elements constituting the lower arm, wherein the two switching elements constituting the upper arm are connected to the positive DC bus, The two switching elements constituting the lower arm are connected to the ground direct current bus,
The internal motor is driven to rotate in the first direction in the forward direction in accordance with the switching operation of the first upper switching element constituting the upper arm and the first lower switching element constituting the lower arm,
The internal motor is driven to rotate in a second direction opposite to the first direction by the switching operation of the second lower switching element constituting the lower arm and the first upper switching element constituting the upper arm,
The motor sensing control unit receives a feedback driving voltage of the motor driving circuit and detects a feedback driving voltage corresponding to the driving speed together with the driving direction of the internal motor Detection device.
상기 모터 구동회로의 그라운드 출력단에 직렬로 연결된 션트 저항(Shunt Resistance)의 양단 전류를 검출하는 단계; 및
모터 센싱 제어부 구성으로 상기 모터 구동회로에서 출력되는 피드백 구동 전압과 상기 션트 저항의 전류 검출 값에 따라 상기 내부 모터의 구동 방향과 속도를 제어하는 단계;를 포함하는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출방법. Driving the internal motor driving direction and driving speed according to the pulse width control signal and the inverted pulse width control signal in a motor driving circuit configuration electrically connected to the pulse width control signal input terminal and the inverting input terminal of the pulse width control signal, respectively ;
Detecting a current at both ends of a shunt resistor connected in series to a ground output terminal of the motor driving circuit; And
And controlling the driving direction and the speed of the internal motor according to a feedback drive voltage output from the motor drive circuit and a current detection value of the shunt resistor in the configuration of the motor sensing control unit. Current detection method.
상기 내부 모터 구동 방향과 구동 속도를 조절하여 구동하는 단계에 있어서,
상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자, 4개의 환류 다이오드, 및 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자를 구비하여 구성된 상기 모터 구동회로 구조에서 상기 상측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자는 정극성 직류 모선과 접속되도록 하고,
상기 하측 암을 구성하는 2개의 스위칭 소자는 그라운드 직류 모선과 접속되도록 하여 상기 펄스 폭 제어신호 및 상기 반전된 펄스 폭 제어신호 각각을 교류 신호로 변환하여 상기 내부 모터로 공급하는 단계를 포함하는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출방법. 8. The method of claim 7,
In the step of driving by adjusting the internal motor driving direction and the driving speed,
The two switching elements constituting the upper arm in the motor driving circuit structure constituted by the two switching elements constituting the upper arm, the four reflux diodes and the two switching elements constituting the lower arm are connected to the positive polarity direct current bus Lt; / RTI >
And the two switching elements constituting the lower arm are connected to the ground direct current bus so that each of the pulse width control signal and the inverted pulse width control signal is converted into an AC signal and supplied to the internal motor, A method of detecting a current in a DC brushed motor using the method.
상기 내부 모터의 구동 방향과 속도를 제어하는 단계에 있어서,
상기 션트 저항 양단의 전압차에 따른 상전류 검출 값을 검출시, 상기 내부 모터 제어에 따른 최종 출력인 피드백 구동 전압의 듀티 비가 미리 설정된 기준 비율 이상이면 출력 파형 카운터의 피크 포인트에서 각각 상전류 값을 검출하며,
상기 피드백 구동 전압의 듀티 비가 상기 기준 비율 미만이면 출력 파형 카운터의 최소 값인 벨리 포인트에서 각각 상전류를 검출함으로써,
리닝(Ringing) 현상이 발생하는 기간에 상전류 값을 검출하는 타이밍을 최소화하는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출방법. 9. The method of claim 8,
Controlling the driving direction and speed of the internal motor,
When the duty ratio of the feedback drive voltage, which is the final output according to the internal motor control, is equal to or greater than a predetermined reference ratio when detecting the phase current detection value according to the voltage difference across the shunt resistor, the phase current value is detected at the peak point of the output waveform counter, ,
When the duty ratio of the feedback driving voltage is less than the reference ratio, detecting phase currents at the minimum value of the output waveform counter,
A method of detecting a current in a DC brushed motor using a shunt resistor that minimizes a timing for detecting a phase current value during a period in which a ringing phenomenon occurs.
상기 내부 모터의 구동 방향과 속도를 제어하는 단계에 있어서,
상기 상측 암을 구성하는 제 1 상측 스위칭 소자와 하측 암을 구성하는 제 1 하측 스위칭 소자의 스위칭 구동에 따라 상기 내부 모터가 정방향인 제 1 방향으로 회전 구동되도록 하는 단계;
상기 하측 암을 구성하는 제 2 하측 스위칭 소자와 상측 암을 구성하는 제 1 상측 스위칭 소자의 스위칭 구동에 따라 상기 내부 모터가 역방향인 제 2 방향으로 회전 구동되도록 하는 단계; 및
상기 모터 구동회로의 피드백 구동 전압을 입력받아서 상기 내부 모터의 구동 방향(모터 전류의 방향)과 함께 구동 속도에 따른 피드백 구동 전압을 검출하는 단계를 포함하는 션트 저항을 이용한 DC 브러시드 모터의 전류 검출방법.9. The method of claim 8,
Controlling the driving direction and speed of the internal motor,
Causing the internal motor to be rotationally driven in a forward direction in accordance with a switching drive of a first upper switching element constituting the upper arm and a first lower switching element constituting a lower arm;
Causing the internal motor to be rotationally driven in a second direction opposite to that of the second lower switching element constituting the lower arm and the first upper switching element constituting the upper arm; And
And detecting a feedback driving voltage corresponding to a driving speed together with a driving direction of the internal motor (direction of the motor current) by receiving a feedback driving voltage of the motor driving circuit, and detecting a current of the DC brush motor using the shunt resistor Way.
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