KR940001302B1 - 모터구동 전류리미터의 2단 제어회로 - Google Patents

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김형제
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금성일렉트론 주식회사
문정환
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Abstract

내용 없음.

Description

모터구동 전류리미터의 2단 제어회로
제1도는 종래의 모터구동회로도.
제2도는 본 발명 모터구동전류리미터의 2단제어회로도.
제3도는 (a)는 시간에 따른 역기전압의 파형도. (b)는 시간에 따른 모터의 최대제한전류의 파형도. (c)는 시간에 대한 모터의 회전수를 보인 도면.
제4도는 제2도의 전류리미터회로에 대한 상세회로도.
제5도는 역기전압과 기준전압의 관계를 보인 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 매트릭스회로 2 : 증폭기부
3 : 제어증폭기부 10 : 역기전압검출부
20 : 전류리미터회로 20A : 제어전압출력부
20B : 역기전압레벨비교부 20C : 전류싱크부
VE: 속도에러신호 A1-A3: 증폭기
LU,LV,LW: 모터코일 I1-I3: 전류원
본 발명은 브러쉬레스(Brushless)직류모터의 구동회로에 관한 것으로, 특히 기동시 모터의 회전속도에 따라 최대전류를 2단으로 제어하여 모터의 기동시간을 단축시키도록 한 모터구동전류리미터의 2단제어회로에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 종래의 브러쉬레스 직류모터의 구동회로는 제1도에 도시한 바와같이 회전자의 위치를 나타내는 홀(Hall)소자의 신호로부터 모터코일(Lu,LV,LW)의 전류방향을 결정하는 매트릭스(Matrix)회로(1)와, 상기 모터코일 (Lu,LV,LW)로 구동전류를 출력하는 증폭기부(2)와, 속도에러신호(VE) 및 전류리미터신호(V1)에 의해 구동되어 상기 매트릭스회로(1)에 제어전압을 인가하는 제어증폭기부(3)로 구성된다.
상기와 같이 구성한 종래의 회로는 모터의 회전자가 회전할 때마다 그 회전각에 대응하는 홀소자의 신호로부터 상기 회전자의 위치를 판별하고 그에따른 매트릭스회로(1)의 제어신호에 의해 증폭기부(2)를 통해 특정코일(Lu,LV,LW)로 특정방향의 전류를 흘려서 회전자의 회전방향 및 속도를 제어하게 되며 이때 만일 속도가 일정범위에서 벗어나면 그에따른 속도에러신호(VE)의 변화에 의해 제어증폭기(3)의 출력이 대응하여 변하게 되고 따라서 매트릭스회로(1) 및 증폭기부(2)를 통한 모터코일(Lu,LV,LW)의 전류제어로 회전자의 속도를 다시 정상화시킨다.
그러나 상기와 같은 방식으로 모터로 흐르는 전류를 제어할 경우에는 그 최대전류의 제한은 가능하지만 모터의 기동시 오버슈트(Over Shoot)가 발생하여 기동후 안정되기까지 많은 시간이 소요되는 결함이 있다.
따라서 상기와 같은 종래의 모터구동회로에 대한 결함을 감안하여 본 발명은 브러쉬레스 직류모터의 구동회로에 있어서 모터의 기동시 그 회전속도에 따라 상전류를 2단으로 제어하여 모터기동시 속도가 안정되는 시간이 감소되도록 창안한 것으로 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명의 회로도로서 이에 도시한 바와같이 매트릭스회로(1), 증폭기부(2), 모터코일(Lu,LV,LW) 및 제어증폭기(3)로 구성된 종래의 회로에 있어서 상기 모터코일(Lu,LV,LW)로 유도되는 역기전압을 검출하는 역기전압검출부(10)와, 상기 역기전압검출부(10)가 검출한 모터의 회전수에 따른 역기전압에 따라 상기 제어증폭기부(3)에 서로다른 제어전압을 인가하여 상전류를 전환하여 모터의 속도안정시간을 단축시키는 전류리미터회로(20)로 구성된다.
상기와 같이 구성한 본 발명에 대하여 그 동작 및 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 모터코일(Lu,LV,LW)의 각상에서 발생하는 역기전압(Eg)은 모터의 회전수에 비례하여 모터상수를 KE, 모터의 회전수를 N이라고 하면 Eg=KE·N의 관계가 성립하므로 역기전압검출회로(10)에 의해 모터의 역기전압을 검출하여 그 모터의 회전수를 판단하고 기동시 모터의 회전수가 증가하여 특정한 회전수에 따른 역기전압이 Eg=KE·N=V1(제3도 (a))이 되면 전류리미터회로(20)는 그 전압의 레벨에 따라서 모터에 대한 구동전류를 제3도 (b)와 같이 순간적으로 낮추어서 모터의 회전속도가 안정되는 시간을 줄이게 된다.
한편, 모터의 상코일(Lu,LV,LW)에서 발생되는 역기전압에 대하여 그 값이 일정치에 이르렀을때 모터로 흐르는 최대전류를 2단으로 제어하여 회전속도가 안정되는 시간을 단축시키는 전류리미터회로(20)는 제4도와 같으며 이의 구성을 설명하면 다음과 같다.
전류미터(Current Mirror)를 형성하는 트랜지스터(Q10,Q11)에 의해 전류원(I1)과 같은 크기의 전류를 저항(R10)으로 흘려서 모터에 대한 최대전류를 제한하는 제어전압출력부(20A)와, 트랜지스터(Q13),(Q14),(Q15)에 각기 인가되는 모터의 역기전압 (VU),(VV),(VW)을 트랜지스터(Q12)에 인가된 기준전압(Vref1)과 비교를 하고 그에따라 트랜지스터(Q16,Q17)가 온·오프될때 발생하는 제어신호를 외부에 인가하는 역기전압레벨비교부(20B)와, 상기 역기전압레벨비교부(20B)의 제어전압으로 구동되는 트랜지스터(Q20)에 의해 전류미러(Q18,Q19)를 온·오프시켜서 상기 제어전압출력부 (20A)를 구성하는 트랜지스터(Q10)의 콜렉터전류를 싱크(Sink)하는 전류싱크부(20C)로 구성된다.
상기와 같이 구성한 본 발명의 전류리미터회로에 대하여 그 동작 및 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
모터의 회전에 따라 모터코일(Lu,LV,LW)에 발생되는 역기전압(Vu,VV,VW)은 트랜지스터(Q13,Q14,Q15)에 베이스에 각기 인가되고 트랜지스터(Q12)의 베이스에는 저항(R11,R12)에 의한 기준전압(Vref1) 즉,
Figure kpo00001
의 전압이 인가되어 있으므로 비교기로 동작하는 트랜지스터(Q12-Q15)의 에미터에는 VE=Vref1+vbe12의 전압이 인가된다. 따라서 만일 역기전압(VU,VV,VW)이 상기의 기준전압(Vref1)보다 크면 트랜지스터(Q13-Q15)는 오프가 되고 이에따라 전류미러를 형성하는 트랜지스터(Q16,Q17)는 바이어스전류가 흐르지 않으므로 역시 오프상태가 되어 트랜지스터(Q12)를 통한 전류(I3)에 의해 트랜지스터(Q20,Q21)가 턴온된다.
그런데 트랜지스터(Q20)가 턴·온되면 전류(I2)가 전류미러를 형성하는 트랜지스터(Q18,Q19)로 흐르지 않게 되고 따라서 트랜지스터(Q10)의 콜렉터로 흐르는 전류에 대한 싱크전류(Sink Current)가 없으므로 저항(R1)에는 VR10=I1·R10의 전압이 발생하여 모터의 회전을 증가시키게 되며 만일 모터의 회전수가 증가하여 특정역기전압(Vu,VV,VW)이 기준전압(
Figure kpo00002
)보다 작게되면, 특정트랜지스터 (Q13, Q14,Q15)가 턴·온됨과 아울러 트랜지스터(Q16,Q17)가 구동하여 트랜지스터(Q20,Q21)에 대한 바이어스전류를 싱크(Sink)하므로 상기 트랜지스터(Q20,Q21)는 오프상태가 되며 이에따라 전류미러를 구성하는 트랜지스터(Q10)의 콜렉터전류(I1)에 대하여 트랜지스터(Q18)로 싱크전류(I2)가 흘러서 저항(R1)에는 VR10=(I1-I2)·R10의 전압이 발생되어 모터에 대한 최대전류를 2단으로 제어하게 된다.
이때 트랜지스터(Q21)가 오프상태가 되면 상기 트랜지스터(Q10)의 베이스에 인가되는 기준전압(Vref1)은
Figure kpo00003
가 되어 제5도에서와 같이 모터의 역기전압(Vu,VV,VW)에 대하여 히스테리시스(hysterisis)특성을 갖게되어 오동작을 방지하게 된다.
상기와 같이 본 발명은 모터에 대한 최대전류를 2가지 레벨로 만들어서 모터의 회전에 따른 역기전압의 크기를 검출하고 모터의 회전수가 증가하여 역기전압(Vu,VV,VW)이 일정레벨에 도달하면 상기 모터에 대한 구동전류의 최대치를 낮추어서 제3도 (c)에서와 같이 모터의 속도에 대한 오버슈트(Over Shoot)를 줄여서 짧은 시간안에 모터의 회전속도가 안정되게 하는 효과를 창출한다.

Claims (2)

  1. 회전자의 위치를 나타내는 홀(Hall)소자의 신호로부터 모터코일(Lu,LV,LW)의 전류방향을 제어하는 매트릭스회로(1)와, 상기 모터코일(Lu,LV,LW)로 구동전류를 출력하는 증폭기부(2)와, 속도에러신호(VE) 및 전류리미터신호(V1)에 의해 구동되어 상기 매트릭스회로(1)에 제어전압을 인가하는 제어증폭기부(3)로 구성된 브러쉬레스(Brushless)직류모터의 구동회로에 있어서, 모터의 회전자의 속도에 비례하여 모터코일(Lu,LV,LW)에 유도되는 역기전압을 검출하여 상기 회전자의 회전속도를 전기적신호로 변환하는 역기전압검출회로(10)와, 상기 역기전압검출회로(10)가 검출한 회전자의 회전속도에 따른 역기전압의 레벨에 따라 서로다른 두가지 레벨의 전압을 상기 제어증폭기부(3)에 인가하여 상기 매트릭스회로(1)를 통해 모터코일(Lu,LV,LW)로 흐르는 최대전류를 제한하여 모터속도의 오버슈트(Over Shoot)를 감소시키는 전류리미터회로(20)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 모터구동전류리미터의 2단제어회로.
  2. 제1항에 있어서, 전류리미터회로(20)는 모터의 역기전압(Vu,VV,VW)을 히스테리시스 특성을 갖는 기준전압(Vref1)과 비교를 하여 회전자의 속도에 따른 상기 역기전압(Vu,VV,VW)의 레벨에 따라 제어신호를 발생하는 역기전압레벨비교부(20B)와, 상기 역기전압레벨비교부(20B)의 제어신호에 따라 구동되어 전류미러동작에 의해 전류원(I2)의 크기에 해당하는 전류를 싱크(Sink)하는 전류싱크부(20C)와, 전류원(I1)에 대응하는 전류미러의 전류에 의해 전류리미트제어전압을 발생하여 상기 제어증폭기부(3)에 인가할때 상기 전류싱크부(20C)의 싱크전류에 따라 2가지 레벨의 제어전압을 발생하는 제어전압출력부(20A)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 모터구동전류리미터의 2단제어회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100759611B1 (ko) * 2005-08-31 2007-09-17 산요덴키가부시키가이샤 모터 속도 제어 회로
KR101245590B1 (ko) * 2010-07-09 2013-03-20 엘지전자 주식회사 식기 세척기의 배수펌프 및 그를 이용한 식기세척기의 운전방법

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