KR890004077Y1

KR890004077Y1 - 펄스폭변조파형을 이용한 모터속도 제어회로

Info

Publication number: KR890004077Y1
Application number: KR2019860011145U
Authority: KR
Inventors: 김창섭
Original assignee: 삼성전자주식회사; 한형수
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1989-06-17
Also published as: KR880003519U

Abstract

내용 없음.

Description

펄스폭변조파형을 이용한 모터속도 제어회로

제1도는 본 고안에 따른 블럭도.

제2도는 상기 제1도의 블럭도의 일실시예의 구체회로도.

제3도는 상기 제2도의 각 부분의 동작파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 이득조정 출력회로 20 : 펄스폭 변조회로

30 : 변조신호 합성회로 40 : 모터 회전방향 결정회로

50 : 모터 구동전압 출력회로

본 고안은 모터 속도 제어회로에 관한 것으로, 특히 사다리꼴의 변조파형의 진폭을 변화시키어 모터의 구동토우크(Torque)를 크게하여 모터의 열화현상을 방지하며 외부잡음에 의하여 회전방향에 영향을 받지 않는 펼스폭 변조(Pulse Width Modalation)파형을 이용한 모터 속도 제어회로에 관한 것이다.

종래의 펄스폭 변조파형을 이용한 모터 속도 제어회로에 있어서는 모터를 구동하기 위해 필요한 "턴온"의 듀티(Duty)비가 존재하고 있어서 적은 입력전압을 속도 지령전압으로 입력시킬때에는 모터에 걸리는 부하를 움직이는(구동하는)구동토우크의 부족으로 모터에 소음이 발생하고 열화현상이 발생하므로써 모터의 수명단축하는 문제가 되었다.

또한 잡음등이 포함되어 입력시에는 모터의 정·역회전을 결정하는 회로가 동시에 동작하는 문제가 발생되어 속도제어가 원활히 안되는 문제가 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 사다리꼴의 변조파형의 진폭을 변화시키어 적은 입력전압을 속도 지령전압으로 입력하여도 모터에 걸리는 부하를 움직이는 구동토우크가 크게한 펄스폭 변조파형을 이용한 모터 속도 제어회로를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 외부잡음이 혼합되어도 모터의 회전방향이 흔들리지 않게 하는 회로를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 속도 지령전압 및 타코 제네레이터 볼테지(Tacho Genarator Voltage)를 입력하여 이득을 조정하여 출력하는 이득조정 출력회로와, 사디리꼴의 변조파형을 발생 출력하는 펄스폭변조회로와, 상기 이득조정된 속도 지령전압과 사디리꼴의 변조신호를 입력하여 변조신호를 일정전압 레벨로 합성하여 출력하는 변조신호 합성회로와, 상기 변조신호 합성회로에서 출력하는 합성신호를 기준신호와 비교하여 모터 회전방향 결정신호를 출력하는 모터 회전방향 결정회로와, 상기 모터 회전방향 결정신호에 따라 모터의 정·역회전 구동신호 전압을 출력하는 모터 구동전압 출력회로로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안의 블럭도로서 속도 지령전압과 타코 제네레이터 볼테지를 입력하여 가산증폭 후 이득을 조정하여 출력하는 이득조정 출력회로(10)와, 사다리꼴의 펼스폭 변조신호를 출력하는 펄스폭 변조회로(20)와, 상기 이득조정회로(10)와 펄스폭 변조회로(20)에서 각각 출력되는 이득조정 신호 전압과 사디리꼴의 펄스폭 변조신호를 입력하여 변조신호를 일정전압이 레벨신호로 합성하여 출력하는 변조신호 합성회로(30)와, 상기 변조신호 합성회로(30)에서 출력되는 합성신호를 입력하여 기준전압과 비교하여 모터의 회전방향 결정신호를 입력하여 모터의 정.역회전 구동신호를 출력하는 모터 구동전압 출력회로(50)로 구성된다.

지금 소정 레벨의 속도 지령전압과 모터회전에 의한 발전전압이(타코 제네레이터 볼테지) 단자(100)과 (200)으로 각각 입력되면 이득조정 출력회로(10)는 입력된 신호전압을 가산증폭 후 이득을 조정하여 변조신호 합성회로(30)로 출력하며, 펄스폭 변조회로(20)는 사디리꼴의 펄스폭 변조신호를 발행하여 변조신호 합성회로(30)로 출력한다.

이때 상기 이득조정 출력회로(10)와 펄스폭 변조회로(20)에서 각각 출력되는 이득조정 전압과 사다리꼴의 펄스폭 변조신호를 입력한 변조신호 합성회로(30)는 일정레벨의 전압으로 사다리꼴의 펄스폭 변조신호와 이득조정 전압을 합성하여 모터 회전방향 결정회로(40)로 출력한다.

한편 모터 회전방향 결정회러(40)는 상기 변조신호 합성회로(30)로부터 출력되는 상기 합성신호를 소정 레벨의 기준전업과 비교하여 회전방향을 결정하여 모터 구동전압 출력회로(50)로 버퍼링 출력한다.

상기 모터 회전방향 결정회로(40)에서 출력되는 회전방향 결정신호를 입력한 모터 구동전압 출력회로(50)는 회전 방향 결정신호에 따라 모터의 정·역회전 구동전압을 출력한다.

제2도는 상기 제1도의 블럭도의 일실시예의 구체회로도로서, 저항(R1-R2)과 가변저항(VR1-VR4)과 연산증폭기(OP1)로 구성된 이득조정회로(10)와, 가변저항(VR4-VR8)과 캐패시터(C1)와 제너다이오드(ZD3-ZD4)와 연산증폭기(OP2-OP3)로 구성된 펄스폭 변조회로(20)와, 저항(R3-R10)과 캐패시터(C2-C3)와 제너다이오드(ZD3-ZD4)와 연산증폭기(OP4-OP5)로 구성된 변조신호 합성회로(30)와, 저항(R11-R14)과 캐패시터(C4-C7)와 비교기(OP6-OP7)와 배타적 논리합게이트(EXOR)와 앤드게이트(AND1-AND2)와 출력버퍼(BUF1-BUF4)로 구성된 모터 회전방향 결정회로(40)와, 저항(R15-R30)과 캐패시터(C8-C9)와 다이오드(D1-D4)와 트랜지스터(TR1-TR8)로 구성된 모터 구동전압 출력회로(50)로 구성된다.

또한 제3(a)도-제3(c)도는상기 제2도의 각 부분의 동작파형도이다.

상술한 구성과 도면에 의거 본 고안을 상세히 설명한다.

지금 단자(100)과 (200)로 모터의 회전속도를 지령하는 소정레벨의 속도 지령전압과 모터회전에 의한 타고제네레이터 볼테지를 입력되면, 상기 두 입력신호는 가변저항(VR1-VR2)을 통해 연산증폭기(OP1)의 반전단자(-)로 입력된다. 이때 상기 연산증폭기(OP1)는 비반전단자(+)에 접속된 저항(R1)에 의해 입력된 신호를 반전증폭하여 출력하며 출력된 신호는 저항(R2)과 가변저항(VR3)에 의해 (이때 가변저항(VR4)는 오프세트조정저항) 이득이 조정되어 저항 (R5-R6)을 통해 비교기인 연산증폭기(OP6-OP7)의 반전단자(-)와 비반전단자(+)로 각각 입력된다.

한편 가변저항(VR5)에 의한 오프세트 전압을 반전단자(-)로 입력한 연산증폭기(OP2)는 비반전단자(+)에 접속된 증폭조정 저항(VR6)에 의한 전압을 입력하여 히스테리히스 특성에 의한 전압을 제너다이오드(ZD1)의 애노우드(Anode)와 가변저항(VR7)을 통해 연산증폭기(OP3)의 반전단자(-)로 출력된다.

이때 반전단자(-)로 히스테리히스 전압을 입력한 연산증폭기(OP3)는 가변저항(VR8)의 조정에 의한 전압을 비반전단자(+)로 입력하고 출력신호를 궤환(Feedback)하는궤환캐패시터(Feedback Capacitor)(C1)의 출력을 반전단자(-)로 입력한다.

따라서 연산증폭기(OP3)는 적분기로서 동작을 행하여 반전단자(-)로 입력되는 히스테리히스 전압을 적분하여 삼각파를 발생하고 이신호를 가변저항(VR6)으로 출력한다.

상기 적분파형을 증폭 가변저항(VR6)을 통해 비반전단자로(+)로 입력한 연산증폭기(OP2)는 삼각파의 레벨에 따라 히스테리히스에 의한 방형파 전압을 출력한다.

또한편 상기 연산증폭기(OP2)의 출력을 애노우드로 입력한 제너다이오드(ZD1)와 상기 다이오드(ZD1)에 케소우드가 직렬로 접속된 제너다이오드(ZD2)는 연산증폭기(OP2)의 피이크 대피이크(Peak-to-Peak)의 신호를 제너전압을 클램핑(clamping)하여 가변저항(VR7)을 통해 클램프된 전압을 연산증폭기(OP3)의 반전단자(-)로 출력한다.

따라서 상기 연산증폭기(OP3)에서 출력되는 신호는 제3(a)도와 같이 사다리꼴의 파형의 출력되며, 상기제3(a)도의 파형은 가변저항(VR8)의 조정에 의해서 제3(a)도의 (1)의 파형은 (1')와 같이 조정되어 저항((R8-R9)을 통해 연산증폭기(OP6-OP7)의 반전단자(-)와 비반전단자(+)로 각각 출력된다.

한편 저항(R3)으로 입력되는 "하이" 전압+V는 캐패시터(C2)와 제너다이오드(ZD3)에 의해 일전전압의 "하이" 전압 +V로 되어 연산증폭기(OP4)의 비반전단자(+)로입력되어 버퍼링되며, 저항(R9)으로 입력되는 "로우" 전압-V는 캐패시터(C3)와 제너다이오드(ZD4)에 의해 일정전압의 "로우" 전압-V로 되어 연산증폭기(OP5)의 비반전단자(+)로 입력되어 버퍼링된다.

이때 상기 "하이"전압 +V를 입력한 연산증폭기(OP4)와 "로우"전압-V를 비반전단자(+)로 입력한 연산증폭기(OP5)는 볼테지 플로우(Voltage Follow)로서 입력전압을 저항(R4)을 통하여 연산증폭기 (OP6)반전단자로 출력하며, 저항(R10)을 통해 연산증폭기(OP7)이 비반전단자(+)로 출력한다.

따라서 비교기인 연산증폭기(OP6)반전단자(-)에는 속도 지령전압과, 사다리꼴의 변조신호와, "하이"전압 +V가 저항(R5)와(R4), (R8)을 통해 입력되어 제3(b)도의 (a)와 같이 합성(가산)되어 "0"V보다 높은 변조파형이 나타나고 속도 지령전압(입력전압)에 의해 +V보다 낮은 전압이 나타난다.

또 비교기인 연산증폭기(OP7)의 비반전단자(+)에는 속도지령 전압과, 사다리꼴의 변조신호와 "로우"전압-V가 저항(R6)과(R7),(R10)을 통해 입력되어 제3(b)도의(b)와 같이 합성 (가산)되어 "0"V보다 낮은 변조파형이 나타나며 속도 지령전압에 의해 "로울"전압 -V보다 높은 전압이 출력된다.

상기 제3(b)도의 (a)와 같은 합성신호를 비교신호로 입력한 연산증폭기(OP6)는 저항(R11)에 의한 신호를 비반전단자(+)로 입력 비교하여 제3(c)도의 (가)와 같은 신호를 배타적 논리합게이트(EXOR)와 앤드게이트(AND1)로 출력된다.

또한 제3(b)도의 (b)와 같은 합성신호를 비교신호로 입력한 연산증폭기(OP7)는 저항(R12)에 의한 신호를 반전단자(-)로 입력하여 두 신호를 비교하며 제3(c)도의 (나)와 같은 신호를 배타적 논리합게이트(EXOR)와 앤드게이트(AND2)로 출력한다.

따라서 배타적 논리합게이트(EXOR)는 제3(c)도의 (다)와 같이 "하이"상태 신호를 앤드게이트(AND1-AND2)로 출력한다.

이때 상기 배타적 논리합게이트(EXOR)은 두 입력이 같을때만 논리 "하이"를 출력함으로 외부 노이즈등에 의해 순간 변환회로 경우는 거의 없다.

상기 배타적 논리합게이트 (EXOR)에서 출력되는 "하이"신호를 입력한 앤드게이트(AND1)는 연산증폭기(OP6)에서 제3(c)도의 (가)와 같이 출력되는 신호를 입력하여 두 신호가 모두 "하이"일때 제3(c)도의 (라)와 같은 모터 정회전 신호를 버퍼게이트(BUF1-BUF2)로 출력한다.

또한 배타적 논리합게이트(EXOR)의 출력신호와 연산증폭기(OP7)의 출력신호 즉 제3(c)도의 (나)와 같이 출력되는 모터 역회전 신호를 입력한 앤드게이트(AND2)는 두 신호가 모두 "하이"일때 제3(c)도의 (마)와 같이 신호를 버퍼게이트(BUF3-BUF4)로 출력한다.

상기 버퍼게이트(BUF1)에서 출력되는 모터 정회전 신호는 다이오드(D1)와 저항(R15)을 통해 트랜지스터(Q1)를 "턴온"시키며 이로인해 저항(R16-R17)의 분압전압이 트랜지스터(Q2)를 "턴온"시키어 콜렉터단자를 통해 입력되는 모터 정회전신호 전압VCC은 트랜지스터(Q2)의 콜렉터-에미터와 저항(R18)을 통해 단자(F)로 출력된다.

또한 버퍼게이트(BUF2)에서 출력되는 모터 정회전신호는 다이오드(D2)와 저항(R19)을 통해 트랜지스터(Q3)를 "턴온" 시키며 이로 인해 트랜지스터(Q4)가 "턴온"되며 단자(M)를 통해 입력되는 모터(도시하지 않음)의 전원(Power)이 트랜지스터(Q4)의 콜렉터-에미터와 저항(R24)을 통해 모터의 전원단자(B)로 입력된다.

상기 단자(F)와 (B)는 통상의 모터 드라이브인 바이폴라 구동회로의 모터 정회전 구동단자에 접속되는것이 고, 단자(M)은 모터의 전원에 접속된 것이다.

따라서 앤드게이트(AND1)에서 정회전 신호인 제3(c)도의 라와 같은 펄스레벨의 신호가 출력되면 도시하지 않은 바이포라 구동회로로 정회전 신호전압을 출력하여 모터를 정회전 시킨다.

한편 앤드게이트(AND2)에서 출력되는 모터역회전 신호인 "하이"레벨의 신호를 완충 출력하는 버퍼게이트(BUF3)의 신호를 다이오드(D3)와 저항(R23)을 통해 입력한 트랜지스터 (Q5)는 "턴온"되며 이로인해 저항(R24-R25)에 의한 저항 분압이 트랜지스터(Q6)를 "턴온"시킨다.

상기 트랜지스터(Q6)의 "턴온"에 의해 모터 역회전신호 전압 VCC은 트랜지스터(Q6)의 콜렉터-에미터와 저항(R26)을 통해 단자(F')로 출력된다. 또 버퍼게이트(BUF4)의 출력은 다이오드(D4)와 저항(R27)에 의해 트랜지스터(Q7)를 "턴온"시키며 이로 인하여 트랜지스터(Q8)가 "턴온"되므로써 모터의 전원은 트랜지스터(Q8)의 콜렉터-에미터와 저항(R30)을 통해 모터의 전원단자(B')로 출력한다.

이때 상기한 (F')와(B')는 전술한 바이폴라 구동회로의 모터역회전 구동단자와 접속되는 단자이며, 단자(M')는 모터의 전원에 접속된 것이다.

따라서 앤드게이트(AND2)에서 역회전 신호인 제3(c)도의 마와 같은 펄스레벨의 신호가 출력되면 바이포라구동회로로 역회전신호전압이 입력되어 모터를 역회전 시킨다.

따라서 상술한 바와같이 본 고안은 사다리꼴이 변조파형의 진폭을 변화시키어 모터의 구동토우크를 크게 확보하고 외부 노이즈등에 의하여 모터의 회전방향이 흔들리지 않게 함으로서 적은 입력전압으로서도 구동토우크를 크게할 수 있는 동시에 모터의 열화현상을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims

속도 지령전압 및 타코제네레이터볼테지를 입력하여 증폭이득을 조정 후 속도 지령전압을 출력하는 이득 조정 출력회로(10)와, 모터 회전방향 결정신호에 따라 정·역회전 구동신호 전압을 출력하는 모터 구동전압 출력회로(50)를 구비한 펄스폭 변조파형을 이용한 모터속도 제어회로에 있어서, 소정 전압의 가변에 따라 사다리꼴의 변조파형을 발생 출력하는 펄스폭 변조회로(20)와, 속도조정 출력회로(10)와 상기 펄스폭 변조회로(20)의 각 출력단자에 접속되어 상기 속도 지령전압과 사디리꼴의 변조파형의 두 입력신호를 소정 제1, 제2레벨전압과 합성하여 제1, 제2합성신호를 출력하는 변조신호 합성회로(30)와, 상기 변조신호 합성회로(30)의 출력단자에 입력단자가 접속되어 상기 제1, 제2합성신호를 입력하여 각각의 기준전압과 비교출력하여 외부 잡음등으로 인한 모터의 회전방향의 오동작을 방지하는 동시에 위상이 반전된 정·역회전 구동전압을 상기 모터 구동회로(50)의 모터 정역회전 회전방향 결정신호 입력단자에 출력하는 회전방향 결정회로(40)로 구성함을 특징으로 하는 회로.