KR20210032193A - 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈 - Google Patents

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KR20210032193A
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김상현
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최순용
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Abstract

본 발명은 전동기에 전류를 공급하는 전력 반도체 회로부 및 상기 전력 반도체 회로부로부터 출력되는 전류를 감지하는 감지 회로부를 구비한 메탈 인쇄회로기판, 및 상기 전력 반도체 회로부 및 상기 감지 회로부의 대응되는 위치에 배치된 마이컴 및 게이트 드라이버 회로부를 구비한 제어 인쇄회로기판을 포함하며, 상기 메탈 인쇄회로기판의 신호라인과 전기적으로 연결되는 제 1 고정홀을 형성하고, 상기 제어 인쇄회로기판의 신호라인과 전기적으로 연결되는 제 2 고정홀을 형성하여, 상기 제 1 고정홀 및 상기 제 2 고정홀이 고정핀에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈{Motor Control Module Including Heterogeneous Printed Circuit Boards}
본 발명은 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판을 포함하는 전동기 제어 모듈에 관한 것이다.
전동기 제어 모듈은 메탈 인쇄회로기판, 제어 인쇄회로기판, 및 커넥터(connector)를 포함한다.
메탈 인쇄회로기판은 전동기의 회전 속도 및 회전 방향등을 제어하기 위한 전력 반도체 예를 들어, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 구현된 회로를 포함한다. 또한 메탈 인쇄회로기판은 전력 반도체가 전동기에 제공하는 전류 또는 전압을 감지하는 감지 회로를 포함한다. IGBT의 방열 성능을 높이기 위해 메탈 인쇄회로기판에 IGBT가 구현된다.
제어 인쇄회로기판은 외부에서 공급되는 전압 또는 전류를 분배하는 전원공급장치 예를 들어, SMPS(Switched Mode Power Supply), 외부로부터 입력되는 제어 신호에 기초하여 기설정된 프로그램 또는 알고리즘에 따라 전동기를 제어하기 위한 마이컴(Micom), 및 마이컴의 출력 신호를 전력 반도체에 전달하기 위한 게이트 드라이버(Gate Driver)를 포함한다.
커넥터는 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판을 전기적으로 연결한다.
메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판을 연결하는 커넥터는 다양한 형태로 제시되고 있다.
이와 관련하여, 한국 공개특허공보 제10-2018-0115477호(이하, 선행문헌)에는 서로 다른 인쇄회로기판들이 커넥터에 의해 연결된 구조를 개시하고 있다. 선행문헌에서는 인쇄회로기판을 피씨비로 명칭하였기에 이하에서는 인쇄회로기판을 피씨비로 명칭한다.
도 1은 선행문헌의 도31을 발췌한 것으로서, 도 1을 참조하면, 선행문헌은 상부의 대상 피씨비(21)와 하부의 대상 피씨비(21)를 전기적으로 연결하기 위하여 피씨비로 구현된 커넥터피씨비(10)를 이용한다.
커넥터피씨비(10)는 커넥터피씨비 본체(11) 및 커넥터피씨비 단자부(12)를 포함하고, 대상 피씨비(21)는 커넥터피씨비(21)와 결합되는 대상체결홀(22)을 포함한다.
상부의 대상 피씨비(21) 및 하부의 대상 피씨비(21) 각각의 대상 체결홀(22)과 커넥터피씨비(10)의 커넥터피씨비 단자부(12)가 결합되어, 상부의 대상 피씨비(21)와 하부의 대상 피씨비(21)가 전기적으로 연결된다.
상부의 대상 피씨비(21)와 하부의 대상 피씨비(21)가 커넥터피씨비(10)에 의해 전기적으로 연결되므로, 상부의 대상 피씨비(21)와 하부의 대상 피씨비(21)가 송수신하는 신호들은 모두 커넥터피씨비(10)를 통해 전달되어야 한다.
따라서, 상부 및 하부의 대상 피씨비(21)는 각각의 대상 체결홀(22)로 신호 라인들을 집약시켜야 하는 설계의 어려움이 있다.
또한 서로 다른 인쇄회로기판들을 서로 연결하기 위하여 커넥터의 사용이 불가피하므로, 비용이 증가하는 문제점이 있다. 더불어, 복수의 인쇄회로기판이 커넥터에 의해 연결된 구조로 전동기 제어에 사용될 경우 진동기의 진동에 취약한 문제점도 있다.
본 발명의 목적은 커넥터를 제거한 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 전체 사이즈 및 부피를 감소시킨 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 신호 라인 최적화가 가능한 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 전동기에 전류를 공급하는 전력 반도체 회로부 및 상기 전력 반도체 회로부로부터 출력되는 전류를 감지하는 감지 회로부를 구비한 메탈 인쇄회로기판 및 상기 전력 반도체 회로부 및 상기 감지 회로부에 대응되는 위치에 배치된 마이컴 및 게이트 드라이버 회로부를 구비한 제어 인쇄회로기판을 포함하며, 상기 메탈 인쇄회로기판의 신호 라인과 전기적으로 연결되는 제 1 고정홀 및 상기 제어 인쇄회로기판의 신호라인과 전기적으로 연결되는 제 2 고정홀을 형성하여, 상기 제 1 고정홀 및 상기 제 2 고정홀이 고정핀에 의해 전기적으로 연결됨으로써, 커넥터 없이 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판의 신호를 송수신하게 할 수 있다.
또한 본 발명은 메탈 인쇄회로기판에 배치되는 파워 라인과 전기적으로 연결되는 제 3 고정홀, 제어 인쇄회로기판에 배치되는 파워 라인과 전기적으로 연결되는 제 4 고정홀을 더 포함하고, 상기 제 3 고정홀 및 상기 제 4 고정홀이 고정핀에 의해 전기적으로 연결됨으로써, 커넥터 없이 메탈 인쇄회로기판으로 제어 인쇄회로기판이 전원을 공급하게 할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 제 1 고정홀이 상기 제 3 고정홀보다 상기 전력 반도체 회로부 및 상기 감지 회로부에 인접하도록 배치함으로써, 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판 사이의 신호 송수신 거리를 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 제 2 고정홀이 상기 제 4 고정홀보다 상기 마이컴 및 상기 게이트 드라이버 회로부에 인접하도록 배치함으로써, 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판 사이의 신호 송수신 거리를 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 제 3 고정홀과 상기 제 4 고정홀에 결합되는 이격 구조관 및 고정핀에 의해 전기적으로 연결됨으로써, 이격 구조관의 크기만큼 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판 사이의 이격 공간을 생성하여, 메탈 인쇄회로기판의 방열을 더욱 효율적으로 될 수 있다.
발명에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈은 커넥터를 제거하여 제품 비용을 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈은 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판의 고정 핀 또는 나사에 의해 고정되고, 고정 핀 또는 나서를 통해 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판이 전기적으로 연결되므로, 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판의 조립 시간을 줄일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈은 제어 인쇄회로기판을 관통하여 메탈 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되므로, 신호 전송 거리를 감소시켜 신호 전송 노이즈를 감소시킬 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래 이종 인쇄회로기판이 연결된 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈을 분리한 도면이다.
도 4는 인버터 하우징과 메탈 인쇄회로기판이 결합한 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2 내지 도 4에 도시된 메탈 인쇄회로기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 메탈 인쇄회로기판에 배치된 구성들의 연결관계를 간략히 도시한 도면이다.
도 7는 도 2 내지 도 4에 도시된 제어 인쇄회로기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 제어 인쇄회로기판에 배치된 구성들의 연결관계를 간략히 도시한 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈을 도 2 내지 도 9을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈을 분리한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈은 메탈 인쇄회로기판(200) 및 제어 인쇄회로기판(300)을 포함할 수 있다. 메탈 인쇄회로기판(200) 및 제어 인쇄회로기판(300)을 포함하는 전동기 제어 모듈은 인버터 하우징(Inverter Housing, 100)에 고정 핀 또는 나사에 의해 고정될 수 있다.
인버터 하우징(100)은 내부에 메탈 인쇄회로기판(200)을 고정하기 위한 제 1 고정홀들(110)을 포함할 수 있다.
메탈 인쇄회로기판(200)은 인버터 하우징(100)의 제 1 고정 홀들(110)에 대응되는 위치에 형성된 제 2 고정홀들(210)을 포함할 수 있다. 메탈 인쇄회로기판(200)은 메탈 인쇄회로기판(200)에 구성된 회로들로 전원을 공급하기 위한 파워 라인과 연결된 제 3 고정홀들(220)을 포함할 수 있다. 메탈 인쇄회로기판(200)에 구성된 회로들의 인접한 위치에 신호 전송을 위한 신호 라인과 연결되는 제 4 고정홀들(231)을 포함할 수 있다.
제어 인쇄회로기판(300)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 3 고정홀(220)의 대응되는 위치에 형성된 제 5 고정홀들(320)을 포함할 수 있다. 제어 인쇄회로기판(300)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 4 고정홀들(231)의 대응되는 위치에 형성된 제 6 고정홀들(310)을 포함할 수 있다. 이때, 제 5 고정홀들(320)은 제어 인쇄회로기판(300)의 파워 라인과 연결될 수 있고, 제 6 고정홀들(310)은 제어 인쇄회로기판(300)의 신호 라인과 연결될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈은 인버터 하우징(100)의 상부에 메탈 인쇄회로기판(200)이 배치되고, 메탈 인쇄회로기판(200)의 상부에 제어 인쇄회로기판(300)이 배치될 수 있다.
또한, 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 2 고정홀(210)을 관통하는 고정 핀(211)은 인버터 하우징(100)의 제 1 고정홀(110)과 결합될 수 있다. 따라서, 메탈 인쇄회로기판(200)은 인버터 하우징(100)에 고정될 수 있다.
메탈 인쇄회로기판(200)의 제 3 고정홀(220)은 이격 구조관(221)과 결합될 수 있다. 메탈 인쇄회로기판(200)과 결합된 이격 구조관(221)은 제어 인쇄회로기판(300)의 제 5 고정홀(320)을 관통하는 고정핀(321)과 결합될 수 있다. 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 4 고정홀(231)은 제어 인쇄회로기판(300)의 제 6 고정홀(310)을 관통하는 고정핀(311)과 결합될 수 있다. 따라서, 제어 인쇄회로기판(300)은 자신을 관통하는 고정핀들(311, 321)에 의해 메탈 인쇄회로기판(200)과 고정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이격 구조관(221)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 3 고정홀(220)에 삽입되는 부분이 다른 부분에 비해 크기가 작을 수 있다. 또한 이격 구조관(221)은 제어 인쇄회로기판(300)을 관통하는 고정핀(321)이 삽입될 수 있도록 내부가 빈 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 이격 구조관(221)이 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 3 고정홀(220)에 삽입되는 부분을 제외한 이격 구조관(221)의 나머지 부분의 높이가 메탈 인쇄회로기판(200)과 제어 인쇄회로기판(300) 사이의 이격 거리가 될 수 있다.
도 4는 인버터 하우징과 메탈 인쇄회로기판이 결합한 모습을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 메탈 인쇄회로기판(200)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 2 고정홀(210)을 관통한 고정핀(211)에 의해 인버터 하우징(100)과 고정될 수 있다. 또한, 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 3 고정홀(220)과 결합된 이격 구조관(221)에 의해 제어 인쇄회로기판(300)은 메탈 인쇄회로기판(200)과 이격되어 고정될 수 있다. 또한, 제어 인쇄회로기판(300)의 제 5 및 제 6 고정홀(320, 310)을 관통하는 고정핀(311, 321)에 의해, 제어 인쇄회로기판(300)은 메탈 인쇄회로기판(200)과 고정될 수 있다.
도 5는 도 2 내지 도 4에 도시된 메탈 인쇄회로기판을 설명하기 위한 도면이다.
메탈 인쇄회로기판(200)은 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 내지 제 4 고정홀(210, 220, 231), 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)를 포함할 수 있다.
제 2 고정홀(210)은 인버터 하우징(100)의 제 1 고정홀(110)의 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한 제 2 고정홀(210)은 도 2 내지 도 4에 도시된 고정핀(211)이 관통할 수 있도록 구성될 수 있다. 제 2 고정홀(210)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 신호 라인 및 파워 라인과 전기적으로 차단될 수 있다.
제 3 고정홀(220)은 메탈 인쇄회로기판(200)이 포함하는 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)가 배치된 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다. 제 3 고정홀(220)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 파워 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
제 4 고정홀(231)은 감지 회로부(230) 및 전력 회로부(240)가 배치된 영역에 인접하도록 형성될 수 있다. 이때, 제 4 고정홀(231)은 제 3 고정홀(220)에 비해 감지 회로부(230) 및 전력 회로부(240)에 인접하도록 형성될 수 있다. 제 4 고정홀(231)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 신호 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
감지 회로부(230)는 전력 반도체 회로부(240)의 출력 전류 또는 전압을 감지할 수 있다. 예를 들어, 감지 회로부(230)는 전력 반도체 회로부(240)가 전동기(미도시)에 제공하는 출력 전류를 감지할 수 있다. 또한 메탈 인쇄회로기판(200)에 배치된 감지 회로부(230)는 전력 반도체 회로부(240)의 출력 전류를 감지하여 제어 인쇄회로기판(300)에 배치된 마이컴(340)에 감지 결과를 제공할 수 있다.
전력 반도체 회로부(240)는 전동기(미도시)에 전류 또는 전압을 제공함으로써, 전동기의 회전 속도 및 회전 방향을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전력 반도체 회로부(240)는 전동기(미도시)에 3상 전류를 제공할 수 있으며 각 상의 전류 크기 및 방향을 변환할 수 있다. 전력 반도체 회로부(240)는 복수의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, 241)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전력 반도체 회로부(240)는 전동기에 3상 전류를 제공하기 위해 6개의 IGBT(241)로 구현될 수 있다.
도 6은 도 4의 메탈 인쇄회로기판에 배치된 구성들의 연결관계를 간략히 도시한 도면이다.
메탈 인쇄회로기판(200)은 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)를 포함할 수 있다.
전력 반도체 회로부(240)는 제어 인쇄회로기판(300)에 포함되는 게이트 드라이버 회로부(350)의 출력 신호들(U_Hg, V_Hg, W_Hg, U_Lg, V_Lg, W_Lg)에 기초하여 3상 전류(U, V, W)를 전동기(Motor)에 제공할 수 있다. 이때, 3상 전류는 U상 전류, V상 전류 및 W상 전류를 포함할 수 있다. 전력 반도체 회로부(240)는 6개의 IGBT로 구현될 수 있으며, 직렬로 연결된 한 쌍의 IGBT에 의해 한 상의 전류가 전동기(Motor)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 게이트 드라이버 회로부(350)의 U_Hg 및 U_Lg 출력 신호를 입력 받은 한 쌍의 IGBT로부터 U상 전류가 전동기(Motor)에 제공될 수 있다. 게이트 드라이버 회로부(350)의 V_Hg 및 V_Lg 출력 신호를 입력 받은 한 쌍의 IGBT로부터 U상 전류가 전동기(Motor)에 제공될 수 있다. 게이트 드라이버 회로부(350)의 W_Hg 및 W_Lg 출력 신호를 입력 받은 한 쌍의 IGBT로부터 W상 전류가 전동기(Motor)에 제공될 수 있다.
감지 회로부(230)는 게이트 드라이버 회로부(350)의 V_Lg 및 W_Lg 출력 신호를 제공 받은 IGBT와 연결되어, 전동기(Motro)로 제공되는 V상 전류 및 W상 전류의 전류양을 감지할 수 있다. 이때, 감지 회로부(230)은 V상 전류 및 W상 전류를 각각 감지할 수 있도록, 한 쌍의 전류 감지 회로(231)를 포함할 수 있다. 또한 감지 회로부(230)에서 감지된 결과는 제어 인쇄회로기판(300)의 마이컴(340)에 제공될 수 있다.
메탈 인쇄회로기판(200)에 포함되는 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)는 메탈 인쇄회로기판(200)이 포함하는 제 3 고정홀(220), 제 3 고정홀(220)에 결합되는 이격 구조관(221), 제어 인쇄회로기판(300)이 포함하는 제 5 고정홀(320) 및 제 5 고정홀(320)을 관통하여 이격 구조관(221)에 결합되는 고정핀(321)이 모두 전기적으로 연결되어 전원전압을 제공 받을 수 있다.
또한, 메탈 인쇄회로기판(200)에 포함되는 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)는 메탈 인쇄회로기판(200)이 포함하는 제 4 고정홀(231), 제어 인쇄회로기판(300)이 포함하는 제 6 고정홀(310) 및 제 6 고정홀(310)을 관통하여 제 4 고정홀(231)에 결합되는 고정핀(311)이 모두 전기적으로 연결되어, 제어 인쇄회로기판(300)의 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)와 신호를 송수신할 수 있다.
도 7는 도 2 내지 도 4에 도시된 제어 인쇄회로기판을 설명하기 위한 도면이다.
제어 인쇄회로기판(300)은 도 7에 도시된 바와 같이, 제 5 및 제 6 고정홀(320, 310), 전원 공급 장치(330, SMPS)), 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)를 포함할 수 있다.
제 5 고정홀(320)은 제어 인쇄회로기판(300)이 포함하는 전원 공급 장치(330), 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)가 배치된 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다. 제 5 고정홀(320)은 제어 인쇄회로기판(300)을 관통하도록 형성되고, 제어 인쇄회로기판(300)의 파워 라인과 전기적으로 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 더불어, 제 5 고정홀(320)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 3 고정홀(220)의 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
제 6 고정홀(310)은 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)가 배치된 영역에 인접하도록 형성될 수 있다. 이때, 제 6 고정홀(310)은 제 5 고정홀(320)에 비해 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)에 인접하도록 형성될 수 있다. 제 6 고정홀(310)은 제어 인쇄회로기판(300)의 신호 라인과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 6 고정홀(310)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 4 고정홀(231)의 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
전원 공급 장치(330)는 외부로부터 제공되는 전압 또는 전류를 변환하여 마이컴(340), 게이트 드라이버 회로부(350) 및 전력 반도체 회로부(240) 각각에 적합한 전압 또는 전류를 제공할 수 있다. 전원 공급 장치(330)는 SMPS(Switched Mode Power Supply)로 구현될 수 있다.
마이컴(340)은 전동기의 제어를 위한 기설정된 프로그램 또는 알고리즘에 따라 전동기를 제어하기 위한 신호들을 생성할 수 있다. 더불어, 마이컴(340)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 감지 회로부(230)의 출력에 기초로 기설정된 프로그램 또는 알고리즘에 따라 전동기를 제어하기 위한 신호들을 생성할 수 있다.
게이트 드라이버 회로부(350)는 마이컴(340)의 출력 신호를 증폭하여 메탈 인쇄회로기판(200)의 전력 반도체 회로부(240)에 전달할 수 있다. 이때, 마이컴(340)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 감지 회로부(230)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 게이트 드라이버 회로부(350)는 메탈 인쇄회로기판(200)의 전력 반도체 회로부(240)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 제어 인쇄회로기판(300)의 제 6 고정홀(310)을 관통하는 고정핀(311)이 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 4 고정홀(231)에 결합됨으로써, 마이컴(340)과 게이트 드라이버 회로부(350)는 메탈 인쇄회로기판(200의 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)와 전기적으로 연결되기 때문에, 최소 신호 전송 거리로 신호를 송수신하기 위하여 마이컴(340)과 게이트 드라이버 회로부(350)는 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)의 대응되는 위치에 배치된다.
도 8은 도 7의 제어 인쇄회로기판에 배치된 구성들의 연결관계를 간략히 도시한 도면이다.
제어 인쇄회로기판(300)는 전원 공급 장치(330), 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(330, SMPS)는 외부로부터 전압을 제공 받아 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)에 필요로 하는 전압을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 장치(330)는 3.3V의 전압을 마이컴(340)에 제공할 수 있다. 전원 공급 장치(330)는 15V의 전압을 게이트 드라이버 회로부(350)에 제공할 수 있다.
마이컴(340)은 외부로부터 제공되는 신호 예를 들어, 상위 제어기(400)로부터 제공되는 신호 및 감지 회로부(230)로부터 제공되는 감지 결과에 대한 신호를 기초로 기설정된 프로그램 또는 알고리즘에 따라 신호들을 생성하고, 생성된 신호를 게이트 드라이버 회로부(350)에 제공할 수 있다. 이때, 상위 제어기(400)는 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어 모듈의 외부에 배치되는 구성일 수 있고, 감지 회로부(230)는 메탈 인쇄회로기판(200)에 배치된 구성일 수 있다.
게이트 드라이버 회로부(350)는 마이컴(340)으로부터 제공되는 신호를 증폭하고, 증폭된 신호(UVW_Hg, UVW_Lg)를 메탈 인쇄회로기판(200)의 전력 반도체 회로부(240)에 전달할 수 있다.
제어 인쇄회로기판(300)의 제 6 고정홀(310)을 관통하는 고정핀(311)과 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 4 고정홀(231)이 결합함으로써, 제어 인쇄회로기판(300)에 배치된 마이컴(340) 및 게이트 드라이버(350)는 메탈 인쇄회로기판(200)의 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)가 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 메탈 인쇄회로기판(200)의 감지 회로부(230)는 제어 인쇄회로기판(300)의 마이컴(340)으로 감지 결과를 전기적 신호로서 전달할 수 있고, 제어 인쇄회로기판(300)의 게이트 드라이버 회로부(350)는 메탈 인쇄회로기판(200)의 전력 반도체 회로부(240)에 증폭된 신호를 전달할 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈은 제어 인쇄회로기판(300)의 모든 영역이 메탈 인쇄회로기판(200)의 상부에 겹치도록 배치될 수 있다. 이때, 제어 인쇄회로기판(300)은 이격 구조관(221)에 의해 메탈 인쇄회로기판(200)과 기설정된 거리만큼 이격되어 고정될 수 있다.
메탈 인쇄회로기판(200)의 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)의 상부에 제어 인쇄회로기판(300)의 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)가 배치될 수 있다. 또한, 제어 인쇄회로기판(300)의 마이컴(340) 및 게이트 회로부(350) 및 메탈 인쇄회로기판(200)의 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)의 위치를 고려하여, 메탈 인쇄회로기판(200)과 제어 인쇄회로기판(300)에 제 4 고정홀(231) 및 제 6 고정홀(310)을 형성할 수 있다. 메탈 인쇄회로기판(231)의 제 4 고정홀(231)은 제어 인쇄회로기판(300)의 제 6 고정홀(310)은 서로 대응되는 위치에 형성되며, 제 4 고정홀(231)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 감지부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)에 인접하게 위치되고, 제 6 고정홀(310)은 제어 인쇄회로기판(300)의 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)에 인접하게 위치될 수 있다. 이때, 메탈 인쇄회로기판(200)의 제 4 고정홀(231)은 메탈 인쇄회로기판(200)의 파워 라인과 연결되는 제 3 고정홀(220)보다 감지 회로부(230) 및 전력 반도체 회로부(240)에 인접하도록 배치될 수 있다. 또한 제어 인쇄회로기판(300)의 제 6 고정홀(310)은 제어 인쇄회로기판(300)의 파워 라인과 연결되는 제 5 고정홀(320)보다 마이컴(340) 및 게이트 드라이버 회로부(350)에 인접하도록 배치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이종 인쇄회로기판들을 포함하는 전동기 제어 모듈은 고정핀에 의해 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판이 고정되는 동시에 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판을 전기적으로 연결시켜, 커넥터 없이 전기적으로 연결된 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판을 포함하는 전동기 제어 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 메탈 인쇄회로기판에 배치되는 감지 회로부 및 전력 반도체 회로부의 대응되는 위치에 마이컴 및 게이트 드라이버 회로부를 제어 인쇄회로기판에 배치시키고, 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판이 포함하는 회로 배치 영역의 인접한 위치 각각에 고정홀을 형성함으로써, 메탈 인쇄회로기판의 감지 회로부 및 전력 반도체 회로부와 마이컴 및 게이트 드라이버 회로부가 최단 거리로 신호로 신호를 송수신할 수 있다.
또한 제어 인쇄회로기판은 이격 구조관에 의해 메탈 인쇄회로기판과 기설정된 거리만큼 이격되어 고정됨으로써, 메탈 인쇄회로기판에 발생하는 열에 의해 제어 인쇄회로기판의 회로들이 오동작 및 손상되는 것을 방지할 수 있고, 메탈 인쇄회로기판의 방열이 더욱 효율적으로 될 수 있다.
이상에서 상술한 메탈 인쇄회로기판과 제어 인쇄회로기판에 형성된 고정홀에 결합되는 고정핀은 전기적 신호가 전달될 수 있는 금속으로 형성될 수 있으며, 상술한 고정핀은 나사 등의 체결 구조물로 대체될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100: 인버터 하우징 200: 메탈 인쇄회로기판
300: 제어 인쇄회로기판 230: 감지 회로부
240: 전력 반도체 회로부 330: 전원 공급 장치
340: 마이컴 350: 게이트 드라이버 회로부

Claims (13)

  1. 전동기에 전류를 공급하는 전력 반도체 회로부 및 상기 전력 반도체 회로부로부터 출력되는 전류를 감지하는 감지 회로부를 구비한 메탈 인쇄회로기판; 및
    상기 전력 반도체 회로부 및 상기 감지 회로부의 대응되는 위치에 배치된 마이컴 및 게이트 드라이버 회로부를 구비한 제어 인쇄회로기판을 포함하며,
    상기 메탈 인쇄회로기판의 신호라인과 전기적으로 연결되는 제 1 고정홀을 형성하고, 상기 제어 인쇄회로기판의 신호라인과 전기적으로 연결되는 제 2 고정홀을 형성하여, 상기 제 1 고정홀 및 상기 제 2 고정홀이 고정핀에 의해 전기적으로 연결되는 전동기 제어 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메탈 인쇄회로기판은
    파워 라인에 전기적으로 연결되는 제 3 고정홀를 더 포함하는 전동기 제어 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 메탈 인쇄회로기판은
    상기 제 1 고정홀이 상기 제 2 고정홀보다 상기 감지 회로부 및 상기 전력 반도체 회로부에 인접하도록 배치되는 전동기 제어 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 인쇄회로기판은
    파워 라인에 전기적으로 연결되는 제 3 고정홀을 더 포함하는 전동기 제어 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메탈 인쇄회로기판은
    제 1 파워 라인에 전기적으로 연결되는 제 3 고정홀을 더 포함하고,
    상기 제어 인쇄회로기판은
    제 2 파워 라인에 전기적으로 연결되는 제 4 고정홀을 더 포함하며.
    상기 제 3 고정홀과 상기 제 4 고정홀은 대응되는 위치에 배치되는 전동기 제어 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 고정홀에 결합되는 이격 구조관을 더 포함하며.
    상기 제 4 고정홀을 관통하는 고정핀과 상기 이격 구조관이 결합되는 전동기 제어 모듈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 이격 구조관은
    상기 제 3 고정홀에 결합되는 부분이 나머지 부분보다 작은 사이즈인 전동기 제어 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이격 구조관은
    상기 제 3 고정홀과 결합되는 부분을 제외한 나머지 부분의 크기만큼 상기 메탈 인쇄회로기판과 상기 제어 인쇄회로기판을 이격시키는 전동기 제어 모듈.
  9. 제 1 고정홀을 포함하는 메탈 인쇄회로기판; 및
    제 2 고정홀을 포함하는 제어 인쇄회로기판을 포함하며,
    상기 제 1 고정홀 및 상기 제 2 고정홀은 제 1 고정핀에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 제 1 고정홀은 상기 메탈 인쇄회로기판이 배치되는 신호 라인에 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 고정홀은 상기 제어 인쇄회로기판에 배치되는 신호라인에 전기적으로 연결되는 전동기 제어 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 고정홀과 상기 제 2 고정홀은
    서로 대응되는 위치에 배치되는 전동기 제어 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 메탈 인쇄회로기판은
    상기 메탈 인쇄회로기판에 배치되는 파워 라인에 전기적으로 연결되는 제 3 고정홀을 더 포함하고,
    상기 제어 인쇄회로기판은
    상기 제어 인쇄회로기판에 배치되는 파워 라인에 전기적으로 연결되는 제 4 고정홀을 더 포함하며,
    상기 제 3 고정홀 및 상기 제 4 고정홀은 제 2 고정핀에 의해 전기적으로 연결되는 전동기 제어 모듈.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 메탈 인쇄회로기판에 배치되는 파워 라인에 전기적으로 연결되는 제 3 고정홀을 더 포함하고,
    상기 제어 인쇄회로기판은
    상기 제어 인쇄회로기판에 배치되는 파워 라인에 전기적으로 연결되는 제 4 고정홀을 더 포함하며,
    상기 제 3 고정홀에 결합되는 이격 구조관에 의해 상기 메탈 인쇄회로기판 및 상기 제어 인쇄회로기판은 기설정된 거리만큼 이격되는 전동기 제어 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이격 구조관은
    상기 제 4 고정홀을 관통하는 제 2 고정핀과 결합되는 전동기 제어 모듈.
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