KR940003007B1 - Arrangement for controlling brushless dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
제1a, b, c, d도는 PWM 펄스 발생장치에 대한 본 발명의 회로 구성도.1a, b, c, d is a circuit diagram of the present invention for a PWM pulse generator.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : 마이크로 프로세스100: micro process
111,121,131,141,116,126,136,146 : 래치회로111,121,131,141,116,126,136,146: Latch circuit
151,161,156,166 : 비교기 180,185,190 : 업/다운 카운터151,161,156,166: Comparator 180,185,190: Up / Down Counter
195 : 스위치부 171,176 : 플립플롭195: switch unit 171,176: flip-flop
200 : 디코더회로 INT : 인버터200: decoder circuit INT: inverter
OR11-OR13, OR61-OR63,OR71: 오아게이트OR 11 -OR 13 , OR 61 -OR 63 , OR 71 : Oagate
본 발명은 모든 산업분야에서 광범위하게 사용되는 브러쉬리스(Brushless) DC모터의 속도 제어기에 이용할 수 있는 것으로, 특히 디지탈(Digital)회로 구성으로 간단하면서도 펄스의 주파수 및 충격비(Dutyratio)를 정확하고 안정하게 제어할 수 있도록 한 브러쉬리스 DC모터 제어용 PWM(Puise Width Modulation) 펄스 발생장치에 관한 것이다.The present invention can be used for the speed controller of a brushless DC motor widely used in all industrial fields. In particular, the digital circuit configuration is simple and the pulse frequency and impact ratio are precise and stable. The invention relates to a PWM (Puise Width Modulation) pulse generator for controlling a brushless DC motor.
종래에는 브러쉬리스 DC모터 속도제어기의 완전한 디지탈화를 실현하는데 핵심이 되는 PWM 펄스 발생회로가 아날로그 회로로 구성되어 있다.Conventionally, the PWM pulse generator circuit, which is the key to realizing the complete digitalization of the brushless DC motor speed controller, is composed of an analog circuit.
즉, 이와 같은 아날로그 회로 구성은 삼각파 펄스와 지령전압을 비교하여 PWM펄스를 발생시킬 수 있도록 구성되어 있으나, 이 방식으로 회로를 구성할 경우 중간 인터페이스(Interface)즉 D/A 변환기 및 각종 아날로그 IC(Integrated Circuit)등이 필요하여 회로구성이 복잡해지고 비용이 많이드는 결점이 있었고, 아울러 아날로그 IC의 이득(Gain) 및 오프셋(Offset)의 변화에 의해 PWM 펄스의 충격비 및 주파수가 변화하기 때문에 모터 제어시 성능이 저하되는 결점이 있었다.That is, such an analog circuit configuration is configured to generate a PWM pulse by comparing a triangular wave pulse and a command voltage, but when configuring the circuit in this manner, an intermediate interface (D / A converter) and various analog ICs ( The circuit configuration is complicated and expensive because an integrated circuit is required, and the motor control is performed because the impact ratio and frequency of the PWM pulse change by the gain and offset of the analog IC. There was a drawback of poor performance.
본 발명은 상기와 같은 결점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 디지탈 로직(Logic)에 의한 간단한 회로구성으로 중간 인터페이스의 개입 없이도 사용할 수 있도록 하였고, 기준 주파수에 의해 동작하는 카운터의 출력과 마이크로 프로세서로부터 인가되는 제어 데이타들을 비교함으로써 원하는 주파수 및 충격비를 가지는 정확한 PWM 펄스를 발생시켜 발생된 PWM 펄스에 의하여 3상 브러쉬리스 DC모터를 제어시킴으로써 모터 구동회로의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 것으로서, 이를 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above drawbacks, and can be used without intervention of an intermediate interface by a simple circuit configuration by digital logic, and is applied from a microprocessor and an output of a counter operated by a reference frequency. By comparing the control data to generate a precise PWM pulse having the desired frequency and impact ratio to control the three-phase brushless DC motor by the PWM pulse generated to improve the performance of the motor drive circuit, which is attached to the accompanying drawings Referring to the present invention in detail as follows.
제1a, b, c, d도는 OUT1- OUT6단자로 6개의 PWM 펄스를 발생시키기 위한 본 발명의 회로로서 전체구성요소를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 마이크로 프로세스(100)로부터 인가되는 제어신호에 따라 동작하여 모터 제어를 위한 데이타들을 일시 기억시키는 오아게이트(OR11-OR71), 디코더회로(200) 및 래치회로(111-116)(121-126)(131-136)(141-146)와, 펄스의 주파수 제어를 위해 스위치의 온,오프에 따라 카운터에 입력데이타를 인가하는 스위치부(195)와, 상기 스위치부(195)에 의해 설정된 데이타에서부터 기준 주파수 신호에 따라 카운팅을 행하는 업/다운 카운터(180)(185)(190)와, 상기 래치회로(131-136)(141-146) 및 업/다운 카운터(180)(185)(190)의 출력을 비교하는 비교기(151-156)(161-166)와, 상기 비교기 (151-156)(161-166)의 비교 출력신호와 업/다운 카운터(190)의 바로우(Borrow) 신호에 따라 동작하는 오아게이트(OR12-OR62) 및 플립플롭(171-176)과, 상기 플립플롭(171-176) 출력과 모터의 온,오프를 제어하기 위한 래치회로(141-146)와, 상기 래치회로(141-146)의 동작에 따라 PWM 펄스를 발생시키는 오아게이트(OR13-OR63)로 구성되어 있다.1a, b, c, and d are circuit diagrams of the present invention for generating six PWM pulses to the OUT 1 to OUT 6 terminals. First, an OA gate (OR 11 -OR 71 ), a
여기서 상기 스위치부(195)는 풀업용 저항(R1-R12)과 DIP 스위치(SW1)(SW2)를 연결해서 구성하였다.The
이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the effects of the present invention configured as described above in detail.
우선 제1a도의 디코더회로(200)에서는 마이크로 프로세스(100)에서 출력되는 어드레스버스의 신호를 입력받아서 6개의 칩 실렉트신호()중 한 개의 칩 실렉트신호()가 출력된다. 이 출력된 칩실렉트 신호가 제1b 및 c도 각각의 12개의 래치회로(111-116)(121-126)중 (b)도의 2개의 래치회로(111)(121)의 클럭단자(CK)에 입력되어 상기 래치회로(111)(121)가 동작하게 된다. 따라서 상기 마이크로 프로세스(100)의 데이타버스(D0-D7)(D8-D15)단자로부터 모터 제어를 위한 데이타들이 출력되어 8비트 래치회로(111)(121)의 입력단자(IN)로 각각 인가된다. 이때 상기 데이타버스(D0-D7)(D8-D11)를 통해서는 PWM 펄스의 충격비에 해당하는 데이타가 출력되며, 제1c도의 한쌍의 래치회로(116)(126)에서는 다른 데이타버스(D12, D13)를 통해 모터의 온, 오프 신호가 각각 출력된다.First, in the
상기 제1a도의 오아게이트(OR71)로부터 출력된 나머지 한 개의 칩 실렉트신호()는 (b) 및 (c)도의 12개의 래치회로(111-116)(121-126)를 동시에 다른 12개의 래치회로(131-136)(141-146)로 인가시키기 위해 사용된다.The other chip select signal output from the OR gate OR 71 of FIG. Are used to apply the twelve latch circuits 111-116 (121-126) in FIGS. (B) and (c) to the other twelve latch circuits 131-136 (141-146) at the same time.
아울러 상기 래치회로(111-116)(121-126)에 연결된 오아게이트(OR11-OR61)에는 로직회로를 동작시키기 위한 제어신호가 각각 인가된다. (b) 및 (c)도의 상기 오아게이트(OR11-OR61)의 일측(①) 입력단자에는 스트로브신호()와 판독/기록신호(R/)가 인가되고, 그의 오아게이트(OR11-OR61)의 타측(②) 입력단자에는 칩 실렉터신호()가 인가된다.In addition, a control signal for operating a logic circuit is applied to the orifices OR 11 to OR 61 connected to the
여기서 상기 오아게이트(OR11-OR61)는 다음단의 래치회로(111-116)(121-126)를 구동시키기 위한 것으로, 입력되는 제어신호에 따라 동작하여 상기 래치회로(111-116)(121-126)에 클럭펄스를 공급한다. 또한, 이 래치회로(111-116)(121-126)는 상기 클럭펄스에 따라 동작하여 데이타들을 일시 보관하였다가 다음단의 래치회로(131-136)(141-146)의 입력단자(IN)로 데이타를 출력한다.The oA gates OR 11 -OR 61 are used to drive the latch circuits 111-116 (121-126) of the next stage, and operate according to an input control signal to operate the latch circuits 111-116 ( Supply the clock pulse to the controller. The latch circuits 111-116 and 121-126 operate according to the clock pulse to temporarily store data, and then input terminals IN of the latch circuits 131-136 and 141-146 of the next stage. To print the data.
제1b 및 c도에서의 상기 래치회로(131-136)(141-146)는 앞단의 래치회로(111-116)(121-126)로 부터 받은 데이타(D0-D7)(D8-D11)를 일시 보관하였다가 칩 실렉터()로부터 클럭신호를 받아서 상기 데이타(D0-D7)(D8-D11) 를 다음단의 비교기(151-156)(161-166)의 입력단자(IN)로 출력한다. 한편, 상기 비교기(151-156)(161-166)의 다른 입력단자에는 제1d도에서의 서로 직렬 접속되어 있는 4비트 업/다운 카운터(180)(185)(190)의 출력데이타가 인가된다. 상기 업/다운 카운터(180)(185)(190)는 다운입력단자(DN)를 통해 인가되는 20MHZ의 기준 주파수신호에 따라 동작하여 스위치부(195)에 의해 설정된 입력 데이타에서부터 카운팅된 데이타를 출력한다.The latch circuits 131-136 and 141-146 in FIGS. 1b and c show data D 0 -D 7 (D 8- ) received from the latch circuits 111-116 and 121-126 of the preceding stage. the chip selector to D 11) was temporary storage ( The clock signal is received from the data signal D 0 -D 7 and outputs the data D 0 -D 7 (D 8 -D 11 ) to the input terminal IN of the next comparators 151-156 and 161-166. On the other hand, the output data of the 4-bit up / down
여기서 상기 스위치부(195)는 캐리펄스(Carry pulse)의 주파수를 조정하기 위한 것으로, DIP(Dual In-line Package) 스위치(SW1)(SW2)의 온, 오프 여부에 따라 상기 업/다운 카운터(180)(185)(190)의 카운팅 초기치가 달라지게 된다. 이때 스위치(S1) 온시에는 업/다운 카운터(180)의 입력단자(A)에 로우신호가 인가되고, 상기 스위치(S1) 오프시에는 하이신호가 인가되며, 업/다운 카운터(180)(185)(190)의 다른 입력단자에도 상기와 동일하게 초기치가 세팅(Setting) 된다.Here, the
따라서 제1c도의 상기 비교기(151-156)(161-166)에서는 상기 업/다운 카운터(180)(185)(190)로부터 출력되는 데이타와 펄스의 충격비를 변화시키기 위해 상기 제1a도의 마이크로 프로세스(100)에 의해 세팅된 데이타를 비교하여 비교신호를 출력한다. 이 카운팅 데이타가 상기 마이크로 프로세스(100)에 의한 세팅 데이타와 같아지면 상기 비교기(151-156)(161-166)의 단자(A=B)를 통해서는 로우신호가 출력되고, 오아게이트(OR12-OR62)에서도 로우신호가 출력되어 출력된 로우신호는 플립플롭(171-176)의 클리어 단자(CLR)로 인가된다. 이로인해 제1b 및 c도에서의 상기 플립플롭(171-176)이 리세트 되므로 오아게이트(OR13-OR63)의 일측(①) 입력단자에는 로우신호가 인가된다.Therefore, in the comparators 151-156 and 161-166 of FIG. 1C, the microprocessor of FIG. 1A is used to change the impact ratio of data and pulses output from the up /
따라서 래치회로(141)(146)의 출력 액티브단자(Act2)에 접속되어 있는 오아게이트(OR13-OR63)의 타측(②) 입력단자에는 상기 제1a도의 마이크로 프로세스(100)의 데이타버스(D12)(D13) 단자를 통해 출력된 모터의 온,오프 제어 데이타가 올 타임 온(All time on) 또는 올 타임 오프(All time off)시를 제외한 정상 동작 상태에서는 로우 상태가 인가되므로 상기 오아게이트(OR13-OR63)에서는 로우상태의 PWM 신호가 OUT1-OUT6로 출력된다.Therefore, the data bus of the
한편 전술된 바와 같아 상기 업/다운 카운터(180)(185)(190)가 다운(DOWN) 카운팅을 계속하다가 업/다운 카운터(190)의 바로우단자(Bo)를 통해 바로오(Borrow) 신호가 발생되면 플립플롭(171-176)의 클럭단자(CK)에 클럭펄스가 인가되므로 플립플롭(171-176)이 동작하게 된다. 이때 상기 플립플롭(171-176)에는 정상 동작시 래치회로(146)의 단자에서 출력된 로우신호가 인버터(INT)를 통해 반전된다. 이 반전된 하이신호는 액티브(Act1)로 되면서 플립플롭(171-176)의 데이타단자(D)로 입력되므로 그의 플립플롭(171-176)의 출력단자(Q)를 통해서는 하이신호가 출력된다. 이렇게 출력된 하이신호는 제1b 및 c도의 오아게이트(OR13-OR63)의 일측(①) 입력단자로 인가되어 상기 오아게이트(OR13-OR63)에서는 그의 타측(②) 입력단자의 신호와 관계없이 하이신호가 출력되어 OUT1-OUT6단자로 하이신호가 출력된다. 그리하여 출력된 하이신호 즉 PWM 펄스에 의해 3상 브러쉬리스 DC모터를 제어할 수 있는 것이다.Meanwhile, as described above, the up / down
이상에서와 같이 동작되는 본 발명에 의하면 브러쉬리스 DC모터 구동회로를 디지탈 로직회로로 구성할 경우 D/A 변환기를 필요로 하지 않으므로 회로구성이 간단해지는 효과가 있고, 또한 PWM 펄스의 주파수나 충격비를 종래의 방법보다 더욱 정확하고 안정하게 모터를 제어할 수 있으므로 성능이 우수한 모터 구동회로를 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.According to the present invention operated as described above, when the brushless DC motor driving circuit is configured as a digital logic circuit, a D / A converter is not required, so the circuit configuration is simplified, and the frequency and impact ratio of the PWM pulse are also reduced. Since the motor can be controlled more accurately and stably than the conventional method, there is an effect that can provide a motor driving circuit with excellent performance.
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Family Applications (1)
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KR910002097A (en) | 1991-01-31 |
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