KR950008419B1

KR950008419B1 - 자려식 인버터 회로

Info

Publication number: KR950008419B1
Application number: KR1019920025666A
Authority: KR
Inventors: 안화식
Original assignee: 주식회사금성사; 이헌조
Priority date: 1992-12-26
Filing date: 1992-12-26
Publication date: 1995-07-28
Also published as: KR940017075A

Abstract

내용 없음.

Description

자려식 인버터 회로

제1도는 종래의 타려식 초음파 구동회로도.

제2도는 본 발명의 자려식 인버터 회로도.

제3도는 제2도의 시간지연 발생부(11)의 상세 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 오차 검출부 2 : 전압 제어 발진기

3 : 게이트 신호 발생부 4 : 인버터

5 : 부하 6 : 피크 검출부

7 : 레벨 검출부 8 : 비교부

9 : 단안정 멀티 바이브레이터 Vref : 기준전압

10 : 초음파 모터 11 : 시간지연 발생부

L1∼L4 : 공진코일

본 발명은 자려식 인버터 회로에 관한 것으로, 특히 인버터 내부에서 게이트 신호를 발생시켜서 구조를 간소화시키고 공진점이 변하더라도 이를 즉시 검출하여 공진 주파수가 설정치로 자동 복귀케 하는 자려식 인버터 회로에 관한 것이다.

초음파 모터는 압전 세라믹의 압전현상을 이용하는 것으로서 종래에는 타려식 인버터에 의해 초음파 모터의 공진 주파수를 결정하는 그 구동전원을 얻는다.

이러한 타려인 초음파 구동회로는 제1도에서 도시한 바와 같이, 기준전압(Vref)과 피이드백 전압과의 오차를 검출하는 오차 검출부(1)와, 상기 오차 검출부(1)에 의해 검출된 오차 전압에 대응 하는 주파수 신호를 발생시키는 전압제어 발진기(2)와, 발진 신호를 입력하여 후단의 인버터(4)를 구동하기 위한 게이트 신호를 발생시키는 게이트 신호 발생부(3)와, 게이트 신호에 따라서 부하(5)의 구동에 필요한 전원을 발생시키는 인버터(4)와, 상기 부하(5)에 출력되는 전압의 피크치를 검출하는 피크 검출부(6)와, 상기 피크 검출부(6)에 의해 검출된 부하 전압의 레벨을 검출하는 레벨 검출부(7)와, 부하 전압의 레벨을 기준전압과 비교하는 비교부(8)와, 상기 비교부(8)의 비교 결과에 따른 단안정 신호를 출력하는 단안정 멀티 바이브레이터(9)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 타려식 인버터 회로에 대하여 그 동작과 문제점을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 오차 검출부(1)는 기준전압(Vref)과 피이드백 회로를 통해 입력된 단안정 멀티 바이브레이터(9)의 출력신호의 차를 검출하여 그 차에 해당되는 전압을 전압제어 발진기(2)에 인가하여 발진 주파수를 조절한다.

상기 전압제어 발진기(2)는 입력 전압에 대응하는 주파수의 신호를 출력하며 이렇게 발생된 1KHz∼100KHz의 신호가 게이트 신호 발생부(3)에 인가되어 게이트 신호를 발생시키고 이 게이트 신호는 후단의 인버터(4)에 인가되어 부하(5)의 구동을 위한 전원을 발생시키게 된다.

이러한 타려식 인버터는 압전소자, 즉 초음파 모터의 공진 주파수를 미리 계산등을 통하 방법으로 알아내고 이러한 공진 주파수를 맞는 구동전원을 얻어내는데, 초음파 모터가 부하와 결합하여 공진 주파수가 변화할 경우에는 이러한 변화된 공진 주파수를 외부에서 인위적으로 조절하여 공진 주파수를 추종케 하였다.

상기 인버터(4)에 의해 발생된 구동전원의 주파수가 초음파 모터, 즉 압전소자의 공진 주파수가 아니면 압전소자에는 공진이 발생하지 않아 전류가 아주 적게 흐르게 된다.

부하(5)에 흐르는 전류를 피크 검출부(6)에서 전압으로 검출하고 이 피크 검출부(6) 전압의 크기가 공진시의 전압과 같은지 그 레벨을 레벨 검출부(7)에서 검출한 다음 이를 비교부(8)에서 공진시의 전압인 기준 전압(Vref)과 비교한다.

만일 비교부(8)에서 비교한 전압이 공진시의 전압과 같으면, 비교부(8)에서는 홀드(hold) 신호를 단안정 멀티 바이브레이터(9)에 인가한다.

이 단안정 멀티 바이브레이터(9)는 보다 더 큰 전압이 걸리기 전까지 그때의 전압을 유지하고 오차 검출부(1)에서 이 전압을 기준전압(Vref)과 비교를 하고 그 오차전압에 의해 전압제어 발진기(2)로부터 초음파 모터의 공진 주파수가 발생되게 한다.

이러한 초음파 모터 구동용 전원인 타려식 인버터는 다수의 단점을 가지고 있는데, 이는 게이트 신호를 외부 장치로부터 받고 있기 때문에 초음파 모터의 부하 변동시 빠르게 공진 주파수를 추종하기가 힘들고 매우 복잡하기 때문에 이를 구동하는데 많은 전원이 필요하다.

예를 들어, 상기 제1도의 인버터를 구동하기 위해서는 8개 정도의 독립된 전원이 필요하게 되며 제작시 비용이 많이 들고 복잡하기 때문에 고장이 발생하기 쉬운 문제점이 있게 된다.

이에 따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 타려식 인버터 회로에 따르는 결함을 해결하기 위하여, 인버터 내부에서 게이트 신호를 발생시켜서 구조를 간조화시키고 부하의 변동에 대하여 이를 인버터 자체에서 변압기와 압전체의 공진에 의해 공진 주파수를 추종케 하는 자려식 인버터 회로를 제공하는데 있다.

제2도는 본 발명에 따른 초음파 모터 구동 자려식 인버터에 대한 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 4개의 트랜지스터(Q1),(Q2),(Q3),(Q4)의 베이스가 각기 공진용 코일(L1),(L2),(L3),(L4)을 통하여 저항(R11,R12),(R21,R22),(R31,R32),(R41,R42)의 공통 접속점에 연결되고 트랜지스터(Q1,Q3)의 에미터가 저항(R13,R33)을 통해 초음파 모터(10)에 접속됨과 아울러 트랜지스터(Q2,Q4)의 콜렉터에 공통 접속된다.

한편, 상기 지연시간 발생부(11)는 제3도에 도시한 바와 같이, 그 입력단(ⓒ)이 저항(R3)을 통하여 콘덴서(C3) 및 연산 증폭기(OP1)의 비반전 단자(+)에 접속됨과 아울러 저항(R4)을 통해 앤드 게이트(AB1) 및 노아 게이트(NR1)의 일측 입력단에 접속되며 상기 연산 증폭기(OP1)의 반전단자(-)는 기준 전압원(Vref)과 연결되며 상기 연산 증폭기(OP1)의 출력단이 노아 게이트(NR1) 및 앤드 게이트(AD1)의 타측 입력단에 접속되고 상기 노아 게이트(NR1)와 앤드 게이트(AD1)으로부터 일측 출력단() 및 타측 출력단()이 인출된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 자려식 인버터 회로에 대하여 그 작용과 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 인버터 회로에 전원(Vcc)을 공급하면 저항(R11)을 통하여 트랜지스터(Q1)의 베이스에 구동 전원이 인가되며 이 신호에 의해 압전체 즉, 초음파 모터(10)에 전원이 공급되고 콘덴서(C11∼41)에 의해 결정되는 공진 주파수의 전류가 공진코일(L5) 및 상기 초음파모터(10)를 통해 흐르게 된다.

한편, 상기 코일(L5)에 흐르는 전류에 의한 역기 전력이 발생되어 공진 코일(L1∼L4)에 유기되면 지연 시간 발생부(11)기 이 신호를 검출하여 저항(R3)과 콘덴서(C3)로 구성되는 미분회로에서 미분하고 연산 증폭기(OP1)에서 기준 전압(Vref)과 비교를 하게 된다.

상기 연산 증폭기(OP1)의 출력신호는 입력단(ⓒ) 신호와 함께 엔드 게이트(AD1)와 노아 게이트(NR1)에 각기 입력되어 교번적인 값을 갖는 신호 즉, 노아 게이트(NR1)의 출력신호와 앤드 게이트(AND1)의 출력신호가 서로 다른 값을 가지면서 "하이레벨"과 "로우레벨"을 반복하는 신호를 발생시키게 된다.

이렇게 반복되는 신호는 트랜지스터(Q1,Q4),(Q2,Q3)를 교번적으로 온/오프시켜서 초음파 모터(10)가 계속 구동되게 하는데 이러한 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 회로의 동작 설명을 위하여 ⓒ입력단의 전압이 "하이레벨"인 경우를 가정하면,전위가 "로우",의 전위가 "하이"가 되어 트랜지스터(Q1,Q4)가 턴 오프되고 트랜지스터(Q2,Q3)가 턴온되어 초음파 모터(10)를 구동한다.

이때에는점의 전위가 "로우"이므로 콘덴서(C11,C41)에 충전된 전하가 방전을 하게 되고 코일(L5)로 흐르는 전류에 의해 공진코일(L1,L4)에는 이전과는 반대 방향의 전압이 유도되므로 ⓒ점의 전위가 "하이레벨"에서 다시 "로우레벨"로 떨어지게 된다.

이렇게 되면, 제3도의 지연시간 발생부(11)의 입력단(ⓒ)의 전위가 떨어져서 앤드 게이트(AD1)의 출력단() 전위가 먼저 "하이"에서 "로우"로 반전되고, 소정 시간이 경과된 뒤에 연산 증폭기(OP1)의 출력도 "로우"가 되므로 노아 게이트(NR)의 출력단() 전위가 "로우"에서 "하이"로 반전된다.

그러면, 트랜지스터(Q1,Q4)가 턴온되고 트랜지스터(Q2,Q3)가 턴오프되어 이전과는 반대의 전류에 의해 초음파 모터(10)가 구동되며 이러한 작용은 연속적으로 반복이 된다.

한편, 상기 초음파 모터(10)에 대한 공진 주파수는 공진코일(L1∼L4)과 콘덴서(C11∼C41)에 의해 결정되는데, 만일 상기 초음파 모터(10)의 부하를 걸어서 공진점이 변화하는 경우에는 코일(L5)로 흐르는 전류가 감소하게 되고 각 트랜지스터(Q1∼Q4)의 베이스에 연결된 공진 코일(L1∼L4)에 유기되는 전압이 변화하게 되며, 이러한 변화는 지연시간 발생부(11)에 의해 검출되어 상기한 과정에 의해 출력단(,)의 전위가 신속히 변화됨으로써 다시 정상적인 공진점을 찾아가게 한다.

이렇게 함으로써, 초음파 모터에 부하가 결합되어 공진 주파수가 변화하더라도 신속히 원래의 공진점을 추종시킬 수 있어서 이를 이용한 기기의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 비교적 간단한 구조로 안정상이 우수한 인버터 회로를 제공할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 자려식 인버터에 의해 정확한 공진 주파수로 초음파 모터를 구동할 수 있는 효과를 준다.

Claims

직렬저항(R11, R12, R21, R22), (R31, R32, R41, R42)이 전원단(Vcc)과 접지단(GND)에 각기 공통 접속되고 상기 저항(R11, R12), (R21, R22), (R31, R32), (R41, R42)의 각 공통 접속점이 공진코일(L1), (L2), (L3), (L4)을 통하여 콘덴서(C11), (C21), (C31), (C41)의 일측단자와 트랜지스터(Q1), (Q2), (Q3), (Q4)의 베이스에 각기 공통 접속되며 상기 트랜지스터(Q1), (Q3)의 콜렉터가 전원단(Vcc)에 공통 접속되고 그 에미터가 저항(R13), (R33)의 일측단자에 연결되며 상기 틀랜지스터(Q2), (Q4)의 에미터가 저항(R23), (R43)을 매개하여 콘덴서(C21), (C41)의 타측단자와 함께 접지단(GND)에 접속되고 상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터가 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터 저항(R13), 콘덴서(C11)의 타측단자 및 저항(R12,R21)의 공통 접속점과 함께 공진코일(L5)를 통하여 초음파 모터(10)의 일측 입력단에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터가 상기 트랜지스터(Q3)의 에미터 저항(R33), 콘덴서(C31)의 타측단자 및 저항(R32,R41)의 공통 접속점과 함께 상기 초음파 모터(10)의 타측 입력단에 접속되며 상기 저함(R11,R12)의 공통 접속점이 지연시간 발생부(11)의 입력단(ⓒ)에 접속되고 상기 지연시간 발생부(11)의 일측 출력단()이 트랜지스터(Q1,Q4)의 베이스에 연결되며 상기 지연시간 발생부(11)의 타측 출력단()이 트랜지스터(Q2,Q3)의 베이스에 연결된 것을 특징으로 하는 자려식 인버터 회로.
제1항에 있어서, 상기 지연시간 발생부(11)는 그 입력단(ⓒ)이 저항(R3)을 통하여 콘덴서(C3) 및 연산 증폭기(OP1)의 비반전단자(+)에 접속됨과 아울러 저항(R4)을 통해 앤드 게이트(AD1) 및 노아 게이트(NR1)의 일측 입력단에 접속되고 상기 연산 증폭기(OP1)의 반전단자(-)는 기준 전압원(Vref)과 연결되며 상기 연산 증폭기(OP1)의 출력단이 노아 게이트(NR1) 및 앤드 게이트(AD1)의 타측 입력단에 접속되고 상기 노아 게이트(NR1)와 앤드 게이트(AD1)으로부터 일측 출력단() 및 타측 출력단()이 인출된 것을 특징으로 하는 자려식 인버터 회로.