KR950009125B1

KR950009125B1 - 진폭조절이 가능한 대칭파형 발생회로

Info

Publication number: KR950009125B1
Application number: KR1019920017926A
Authority: KR
Inventors: 김득수
Original assignee: 주식회사파워트론; 김득수
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1995-08-14
Also published as: KR940008215A

Abstract

내용 없음.

Description

진폭조절이 가능한 대칭파형 발생회로

제1도는 정현파-삼각파 펄스폭 변조제어 방식을 이용한 역변환기의 블록 다이어그램.

제2도는 정현파-삼각파 펄스폭 변조제어 방식의 타임차트.

제3도는 종래의 정현파 발생회로.

제4도는 본 발명의 회로를 나타낸 블록 다이어그램.

제5a도는 정현파 및 계단식 정현파 모형도, 제5b도는 삼각파 및 계단식 삼각파 모형도.

제6도는 계단식 정현파 레벨전압 발생회로.

제7도는 본 발명의 로직타임차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

U1 : BCD업다운카운터 U2 : 8CH 아날로그 멀티플렉서

U3 : 아날로그 스위치 4 : 계단식 정현파 레벨전압 발생회로

5 : 능동필터회로 6 : 리셋트 기립펄스 발생회로

본 발명의 직류전원을 교류로 변환하는 인버터(역변환기)의 펄스폭 변조(PWM) 제어회로에 있어서 신호파인 대칭파(대개의 경우 정현파를 사용함)의 진폭의 크기를 용이하게 조절할 수 있는 진폭조절이 가능한 정현파나 대형파와 같은 대칭파형의 발생회로에 관한 것이다.

직류전원을 교류로 변환하는 인버터(역교환기)의 제어 회로에 있어서 교류출력에 포함된 기본파 이외의 고주파(Harmonics)를 줄임과 동시에 정현파 필터의 소형화를 위하여 정현파-삼각파의 펄스폭 변조(이하 정현파 PWM이라함) 제어방식이 일반적으로 알려져 있다.(제1도 참조)

제2도는 (a)는 이러한 인버터(역변환기)의 주회로도이고, (b), (c), (d)는 인버터(역변환기)의 출력파형인 e를 얻기위한 타임챠트를 나타낸다. (b)도에 도시한 바와 같이 정현파-삼각파 펄스폭 변조(이하 정현파 PWM) 제어방식에 있어서, 180°의 위상차를 갖고 진폭이 동일한 2개의 신호파(정현파)와 반송파(삼각파)를 각각 비교기로 비교하여 그 양쪽의 비교신호로써 (c)도와 같이(Ea-o) 출력 및 (d)도와 같이 (Eb-o)를 얻게 되고 이를 차감[(Ea-o)-(Eb-o)=Ea-b]하여 얻은 출력(Ea-b)은 (e)도에 도시한 바와 같게 되는데 이와같이 하여 얻어진 출력파형 Ea-b는 여타의 어떤 PWM제어 방식보다 고조파의 함유량의 적게되므로 이러한 방식의 PWM제어방식이 흔히 사용되고 있는 것이다.

그런데 이러한 정현파 PWM제어방식에 있어서, DC전압(Ed)가 가감되더라도 교류출력(Ea-b)중의 포함된 기본파(대개 60㎐)의 크기를 일정하게 유지하기 위하여는 (e)도의 펄스폭을 가감하여야 하며 이를 위해서는 (b)도에서 e₁으로 표시된 신호파(정현파)의 진폭을 조절하므로써 비교기로서 (c)도, (d)도의 파형이 조절되도록 하여야 할 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 종래에는 아날로그 그 회로를 조합하여 정현파를 발생시키든가, 마이크로프로세서를 채택한 소프트웨어로서 처리하기도 하였으나 이러한 방법은 그 회로가 복잡하게 될뿐만 아니라 아날로그회로의 채택으로 환경조건에 따라 진폭 또는 주파수의 안정도가 떨어지는 단점이 있었으며, 크리스탈을 이용하여 쉽게 얻을 수 있는 수 ㎒를 분주하여 만든 구형파(대개 60㎐)와 동기시킬 수 있는 정현파를 쉽게 얻을 수 없었다. 더우기 이러한 방법으로는 정현파의 X축을 중심으로 진폭을 용이하게 조절할 수 없는 단점이 있었다.

또 제3도와 같이 종래의 회로에 의하여 소정의 진폭을 갖는 정현파를 형성하는 경우에는 사용되는 저항의 종류와 숫자가 많아 회로가 복잡하게 되고 또 저항값의 오차에 따라 상하 진폭이 다른 비대칭의 정현파가 형성되기도 하며 두개의 멀티플렉서의 ON저항(Ron)등의 특성차이에 의하여 정현파가 비대칭적으로 되는 단점을 나타내기도 하였다.

본 발명은 종래의 이러한 단점을 개선하여 정현파 PWM제어방식에 있어서 진폭의 크기를 용이하게 조정할 수 있는 진폭조절이 가능한 대칭파형(주로 정현파) 발생회로를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

제4도는 본 발명의 회로를 나타내는 블록다이어그램이다.

4개의 제어입력(A, B, C, Inh)을 갖는 8개 아날로그 멀티플렉서(U2)의 입력측에는 계단식 정현파 레벨전압 발생회로(4)를, 출력측에는 능동필터(5)를 연결하고, 제어입력측에는 BCD업다운카운터(U1)가 연결되며, 동 BCD업다운카운터(U1)에는 리셋트펄스, 클럭펄스 및 업다운(up-down) 신호 N㎐(통상 60㎐)의 구형파가 입력되도록 구성되어 있으며, 상기 계단식 정현파 레벨전압 발생회로(4)의 1출력에는 아날로그스위치(U3)가 연결되고 아날로그스위치(U3)출력은 8채널 아날로그 멀티플렉서(U2)의 출력과 공통으로 능동필터(5)에 연결되어 있다.

A, B, C, Inh의 4개의 제어입력을 갖는 멀티플렉서(U2) 및 아날로그 스위치(U3)의 출력을 지정하는 BCD업다운 카운터(U1)에 리셋트펄스, 클락펄스 및 업다운 신호인 N㎐(60㎐)의 구형파를 입력시키고, BCD업다운카운터(U1)의 출력 Q₁, Q₂, Q₃, Q₄를 상기 멀티플렉서(U2) 제어입력 A, B, C, Inh 및 아날로그스우치(U3)의 제어단자 C에 입력시켜 멀티플렉서(U3) 및 아날로그스위치(U3)의 출력을 지정하고 정현파 레벨전압 발생회로(4)에서 계단식 정현파의 각 레벨인 X₀, X₁, X₂, X₃, X₄......X₈을 만들어 상기 레벨전압 X₀∼X₇은 멀티플렉서(U2)의 입력단자에 입력시키고 레벨전압 X₈은 아날로그스위치(U3)에 입력시켜 이를 조합함으로써 만들어진 계단식 정현파를 공지의 능동필터 회로(5)에 통과시키면 왜율이 미소한 정현파가 출력되는데, 이때 BCD업다운 카운터(U1)의 리셋트단자 R에 동기되어야 할 신호에 동기되고 있는 클락 펄스를 인가하여 주면 N㎐(보통 60㎐)마다 BCD업다운카운터(U1)는 업에서 다운으로 다시 다운에서 업으로 반복카운트하므로 동기되어야 할 신호에 동기된 N㎐의 정현파가 발생되는 것이다.

이때 계단식 정현파 레벨전압 발생회로(4)의 제어입력 Vc를 조절함에 의하여 형성되는 계단식 정현파의 각 레벨이 증감되고, 따라서 N㎐의 정현파로 진폭이 조절되는 것이다. 정현파를 발생시키는 과정을 예를들어 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제5도 a는 발생시키고자하는 정현파 및 평화료하기 전의 계단식 정현파를 나타내고, 제6도는 상기 레벨전압 발생회로(4)의 구성을 나타낸다.

원하는 정현파의 중앙축의 크기가 Vref이고 진폭이 △V인 계단식 정현파에 있어서 t=t₀, t₁, t₂…t₇, t₈시간의 각단의 전압레벨을 Vx₀, Vx₁, Vx₂...Vx₇, Vx₈라하고 t_7', t_6'…t_6'…tt_2', t_1'의 전압레벨을 Vxt_7', Vx_6'......Vxt_2', Vx_1'라 할때 Vx=Vref+ΔV이고, Vx₀=Vref-ΔV이며 그 사이의 전압, 예로써 Vx₄, Vx₅, Vx₆, Vx₇, Vx₈은 각각 이 된다.

또, 정현파는 좌우대칭이므로 Vx_7', Vxt_5', Vx_5', Vx_4'는 각각,Vref가 될 것이다. 그러므로 각단의 전압레벨의 Vref로 부터의 증감값은 △V×sin가 되고, 이는 0.382×ΔV, 0.325×ΔV, 0.207×ΔV, 0.076×ΔV로 환산된다. 따라서, 제6도의 회로에서와 같이 각단 X₀-X₇사이의 저항값 Rx₀-Rx₇을 0.382 : 0.325 : 0.207 : 0.076의 비율 및 그 역순으로 결정하면 Rx₀=Rx₇, Rx₁=Rx₆, Rx₂=Rx₅, Rx₃=Rx₄가 되도록 각단의 전압 레벨을 설정한 계단식 정현파 레벨 전압 발생회로(4)를 구성할 수 있게된다.

이와같이 하여 구성된 계단식 정현파 레벨전압 발생회로(4)의 각 레벨전압은 8채널 아날로그 멀티플렉서(U2)의 입력단자(X₀-X₇)에 각각 입력되게 되는데 제7도의 로직타임차트에 보인 바와 같이 BCD업다운카운터(U1)의 CK(클락펄스입력) 단자에 얻고자 하는 정현파의 주파수 N㎐(통상 50/60L㎐임)의 16배인 16×N㎐의 클럭펄스 CK를, 공지의 동기회로 및 분주회로를 통해서 동기시키고자하는 신호와 동기되도록 발생시켜 인가하고 업다운 단자 up/down에는 클럭펄스를 공지의 분주회로로써 분주하여 만든 N㎐의 구형파를 인가하여, 또 리셋트 단자에서 공지의 리셋트 기립펄스 발생회로(6)를 통하여 N㎐구형파의 기립상승 시점에서 기립펄스를 만들어 인가하면, 이 시점에서 BCD업다운 카운터(U1)의 출력 Q₁∼Q₄는 리셋트되어 '0' '0' '0' '0'이 되고 클락펄스가 인가되어짐에 따라 '0' '0' '0' '0'에서 '0' '0' '0' '1'까지 업카운트하게 되므로 8채널 아날로그 멀티프렉서(U2) 출력 X는 X₀로부터 차례로 X₇까지 순차적으로 연결되고, Inh. 단자 즉 BCD업다운 카운터(U1)의 Q₄출력이 '1'되면 아날로그 스위치(U3)가 작동되어 아날로그스위치(U3)의 출력단자 OUT은 X₈에 연결되므로 계단형 정현파의 각 단의 레벨은 Vx₀, Vx₁∼Vx₈까지 즉 (Vref-ΔV)로 부터 (Vref+ΔV)까지 단계적으로 계단과 같이 상승된다. 그 이후 t₈시점('0' '0' '0' '1')에서 BCD업다운 카운터(U1)의 업다운 단자 입력에 인가되는 N㎐의 구형파가 반전되어 '0'으로 되면 카운터는 '0001'에서 '0000'까지 다운 카운트되고 8채널 아날로그 멀티플렉서(U2)의 X출력 및 아날로그스위치(U3)의 출력은 상술한 바와는 반대로 X₈으로부터 X₀로 차례로 연결되어 정현파의 각단의 레벨은 Vx₈에서 시작하여 Vx₇, Vx₆∼Vx₀까지 하강한다.

이와 같은 결과를 표시하면 제7도의 로직타임의 차트의 하단에 표시된 1주기(1Cycle)의 계단식 정현파를 얻을 수 있는바 이를 공지의 능동필터회로(5)에 통과시키면 왜율이 적은 정현파가 얻어지는 것이다. 여기에서 진폭이 ΔV인 계단식 정현파를 얻으려면, 상기와같이 각 단의 전압레벨을 설정한 계단식 정현파 전압레벨 발생회로(4)의 Rx₀∼Rx₇을 8채널 아날로그 멀티 플렉서(U2)의 입력 X₀∼X₇의 단자에 각각 연결하고 연산증폭기(U7)의 비반전입력에 저항 R₁를 통해 Vref, 반전입력에 Vc 즉 (Vref-ΔV)를 저항 R₂를 통해 연결하면 R₂, R₃가 같으므로 X₈즉 연산증폭기(U7)의 출력은 (Vref+ΔV)가 되어 진폭이 ΔV인 계단식 정현파가 출력되는 것이다.

따라서 진폭 제어입력인 Vc를 가감하면 각단의 저항값 Rx₀∼Rx₀에 의하여 ΔV가 분할 가감되므로 계단식 정현파 출력의 진폭을 용이하게 가감할 수 있고, 이에 따라 Vref에서 ΔV의 소정치가 가감된 정현파를 얻을 수 있는 것이다.

따라서, 진폭제어입력 Vc를 조정함에 의하여 간단하게 정현파의 진폭을 조정할 수 있는 것이다. 이러한 원리를 응용하면 제5도 b에 도시한 바와 같이 삼각파의 레벨전압도 형성할 수 있는바, 제6도의 각도 X₀∼X₇사이의 저항값 Rx₀∼Rx₇을 삼각파의 계단식 전압레벨에 부합되도록 결정하면 삼각파의 발생이 가능하고 진폭제어입력 Vc를 조정함으로서 삼각파의 진폭도 용이하게 조절할 수 있는 것이다. 더나아가 대형파등 어떠한 형태의 반파 대칭파형도 용이하게 발생시키고 동시에 이의 진폭도 조절이 가능하게 된다.

또, 이때 리셋트 펄스를 120°씩 쉬프트하여 인가하면 제7도에서 보는 바와 같이 상기 리셋트펄스에 동기되어 정현파가 120°씩 쉬프트되게 되므로 이를 이용하면 용이하게 인버터(역변환기)의 3상출력을 만들 수도 있는 것이다.

Claims

제어입력측에는 리셋트 펄스, 클락펄스 및 업다운(up-down) 신호인 구형파가 입력되는 BCD업다운카운터(U1)가, 4개의 제어입력(A, B, C, Inh)을 통해 8채널 아나로그 멀티플렉서(U2)에 연결되고, 분압저항(Rx₀∼Rx₇)을 가진 계단식 정현파 레벨전압 발생회로(4)의 출력(X₀∼X₇)은 상기 8채널 아날로그 멀티플렉서(U2)의 입력단에 연결되며, 상기 게단식 정현파 레벨전압 발생회로(4)의 1출력(X₈)과 상기 BCD업다운카운터(U1)의 출력(Q₄)은 아날로그스위치(U3)에 연결되며, 상기 아날로그스위치(U3)의 출력(out)과 상기 8채널 아날로그 멀티플렉서(U2)의 출력(X)은 공통으로 공지의 능동필터(5)에 연결되어 정현파를 출력하고, 상기 계단식 정현파 레벨전압 3발생회로(4)의 제어입력 Vc를 조절함으로서 그 진폭을 조절함을 특징으로 하는 진폭조절이 가능한 대칭파형 발생회로.
청구범위 제1항에 있어서, 계단식 정현파 레벨전압 발생회로(4)의 분압저항(Rx₀∼Rx₇)을, 얻고자하는 임의의 반팔 대칭파형의 각 계단의 전압레벨에 부합되도록 결정하여 반파 대칭파형을 출력하고, 제어입력 Vc를 조절함에 의하여 그 진폭을 조절함을 특징으로하는 진폭조절이 가능한 대칭파형 발생회로.