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KR101801970B1 - 모터구동회로 - Google Patents

모터구동회로 Download PDF

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KR101801970B1
KR101801970B1 KR1020150179574A KR20150179574A KR101801970B1 KR 101801970 B1 KR101801970 B1 KR 101801970B1 KR 1020150179574 A KR1020150179574 A KR 1020150179574A KR 20150179574 A KR20150179574 A KR 20150179574A KR 101801970 B1 KR101801970 B1 KR 101801970B1
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이진우
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    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
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Abstract

본 발명의 모터구동회로는 전원과 적어도 하나의 모터들 사이에 마련된 복수의 스위치들; 및 스위치들의 연결 상태에 따라 온/오프(ON/OFF)되며, 온/오프(ON/OFF)에 따라 전원과 복수의 스위치들 사이를 연결하는 제1 스위칭소자를 포함할 수 있다.

Description

모터구동회로 {Motor driving circuit}
본 발명은 방전현상에 의한 탄화막 형성을 방지하는 모터구동회로에 관한 것이다.
오늘날 자동화가 점점 더 가속됨에 따라 모터구동회로는 더욱 광범위한 분야에 적용되고 있다. 최근에 기업들은 차량용 시트에 모터구동회로를 적용함으로써 승객이 시트조작을 더욱 편리하게 할 수 있도록 마련하고 있다. 이렇게 모터 구동 회로의 사용범위가 점점 더 늘어남에 따라 모터구동회로에서 발생하는 문제점을 해결하기 위한 연구가 많이 진행되어왔다.
기존의 모터구동회로에서 직접구동 파워스위치를 적용하는 경우, 스위치 접점에서의 방전현상으로 인해 탄화막이 형성되어 스위치의 내구성에 문제가 발생하였다. 종래에는 이를 해결하기 위해 릴레이 또는 IPS(Intelligent Power Switch) IC를 사용하였다.
하지만, 시트의 조작 방향이 늘어남에 따라 모터의 수도 증가하기 때문에, 종래기술을 적용할 경우에 릴레이 또는 IPS IC도 많이 적용시켜야하는 문제점이 생겼다. 이로 인해 모터구동회로의 제작비용이 상승하고, 부피가 커진다는 문제점이 발생하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1996-0009361 U
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 하나의 릴레이를 이용하여 스위치 온(ON)시 발생하는 탄화현상을 방지하는 모터구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터구동회로는 전원과 적어도 하나의 모터들 사이에 마련된 복수의 스위치들; 및 상기 스위치들의 연결 상태에 따라 온/오프(ON/OFF)되며, 상기 온/오프(ON/OFF)에 따라 전원과 상기 복수의 스위치들 사이를 연결하는 제1 스위칭소자를 포함할 수 있다.
상기 복수의 스위치들은 제1 전원라인 또는 제2 전원라인을 통해 상기 전원과 연결되며, 상기 제1 전원라인은 저항을 포함하고, 상기 제2 전원라인은 상기 제1 스위칭소자를 포함할 수 있다.
상기 스위치들의 연결 상태에 따라 상기 제1 스위칭소자와 동시에 온/오프(ON/OFF)되며, 상기 온/오프(ON/OFF)에 따라 복수의 스위치들과 접지 사이를 연결하는 제2 스위칭소자를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자의 일단은 상기 전원에 연결되고, 타단은 제3 스위칭소자에 연결될 수 있다.
상기 제3 스위칭소자의 게이트 단은 상기 복수의 스위치들 연결 상태에 따라 턴-온되며, 상기 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자는 상기 제3 스위칭소자의 게이트 단이 턴-온되면 온(ON)될 수 있다.
상기 복수의 스위치들 중 두 개는 하나의 모터의 양단에 병렬로 연결될 수 있다.
상기 모터는 상기 모터에 연결된 스위치들의 연결 상태에 따라 상기 스위치들 중 하나를 통해 상기 전원과 직렬로 연결될 수 있다.
상기 스위치들 중 어느 하나만을 통해 상기 전원과 모터가 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 모터에 연결된 스위치들 중 어느 하나를 통해 상기 모터와 상기 전원이 직렬연결되고, 상기 제1 스위칭소자가 온(ON) 상태인 경우, 상기 모터는 상기 제2 전원라인을 통해 공급된 전류에 의해 구동될 수 있다.
상기 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자가 오프(OFF) 상태인 경우, 상기 제3 스위칭소자의 게이트 단이 턴-온되며, 상기 모터에는 전류가 흐르지 않을 수 있다.
상기 제2 스위칭소자 온(ON)되면, 전류는 전원으로부터 순차적으로 상기 제1 스위칭소자, 하나의 모터 양단에 연결된 스위치들 중 어느 하나, 모터, 상기 하나의 모터 양단에 연결된 스위치들 중 다른 하나 및 상기 제2 스위칭소자를 통해 접지로 흐르는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자는 하나의 소자로 구비가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 모터구동회로는 하나의 릴레이를 적용함으로써 릴레이를 위한 패키지 공간이 줄어들어 소형화된 모터구동회로 패키지를 구현할 수 있다.
또한, 하나의 릴레이만으로 구동함으로써 기존에 스위치마다 릴레이를 적용하는 기술에 비해 릴레이 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동회로를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치가 온(ON)상태일 때의 전류흐름을 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자가 온(ON)될 때의 전류흐름을 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자가 온(ON)될 때의 전류흐름을 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자가 하나의 소자일 경우의 모터구동회로를 도시한 회로도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터구동회로에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동회로를 도시한 회로도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치가 온(ON)상태일 때의 전류흐름을 도시한 회로도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자가 온(ON)될 때의 전류흐름을 도시한 회로도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자가 온(ON)될 때의 전류흐름을 도시한 회로도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자가 하나의 소자일 경우의 모터구동회로를 도시한 회로도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명은 전원(10)과 적어도 하나의 모터들(20) 사이에 마련된 복수의 스위치들(30); 및 상기 스위치들(30)의 연결 상태에 따라 온/오프(ON/OFF)되며, 상기 온/오프(ON/OFF)에 따라 전원(10)과 상기 복수의 스위치들(30) 사이를 연결하는 제1 스위칭소자(40)를 포함할 수 있다.
즉, 사용자에 의해 스위치(30)가 온(ON) 상태로 조작된 경우 스위치(30)와 연결된 제1 스위칭소자(40)는 온(ON)된다. 반면, 스위치(30)가 오프(OFF) 상태로 조작된 경우 제1 스위칭소자(40)는 오프(OFF)된다.
여기서, 스위치들(30)은 3개의 단자로 구성되는데 하나의 단자는 모터(20)측, 하나의 단자는 전원(10)측, 나머지 하나의 단자는 접지(70)측에 연결되도록 마련될 수 있다.
종래에는 스위치들(30)의 개수마다 스위칭소자를 적용하여 방전현상에 의한 스위치의 탄화막 생성을 방지하였지만, 이러한 경우 적용되는 모터(20)와 스위치의 수가 증가함에 따라 모터구동회로의 부피와 비용이 증가하는 문제점이 발생하였다. 따라서 본 발명은 최소한의 스위칭소자를 적용하여 스위치들(30)의 방전현상을 방지함으로써, 모터구동회로의 소형화 및 원가 감소를 실현할 수 있다.
이러한 복수의 스위치(30)들은 제1 전원라인(33) 또는 제2 전원라인(43)을 통해 상기 전원(10)과 연결되며, 상기 제1 전원라인(33)은 저항(35)을 포함하고, 상기 제2 전원라인(43)은 상기 제1 스위칭소자(40)를 포함할 수 있다.
즉, 스위치(30)들의 전원(10)측에 연결된 단자가 제1 전원라인(33) 또는 제2 전원라인(43)을 통해 전원(10)과 연결된다. 이때, 제1 전원라인(33)에는 저항(35)이 연결됨으로써, 제1 전원라인(33)을 통한다면 스위치(30)에는 전원(10)으로부터 저항(35)을 거친 소전류가 공급된다. 반면 제2 전원라인(43)에는 제1 스위칭소자(40)만 연결되기 때문에, 제2 전원라인(43)을 통한다면 스위치(30)에는 전원(10)으로부터 대전류가 공급된다.
또한, 본 발명은 스위치들(30)의 연결 상태에 따라 상기 제1 스위칭소자(40)와 동시에 온/오프(ON/OFF)되며, 상기 온/오프(ON/OFF)에 따라 복수의 스위치들(30)과 접지(70) 사이를 연결하는 제2 스위칭소자(50)를 더 포함할 수 있다.
즉, 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)는 동시에 온/오프(ON/OFF)된다. 여기서, 제2 스위칭소자(50)는 스위치(30)의 접지(70)측에 연결되는 단자와 연결된다.
본 발명에서 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)는 내부에 릴레이와 스위치를 포함하도록 구성되는데, 내부의 릴레이에 전류가 흐르면 스위치가 닫히면서 온(ON)되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)의 일단은 상기 전원(10)에 연결되고, 타단은 제3 스위칭소자(80)에 연결될 수 있다. 상기 제3 스위칭소자(80)의 게이트 단은 상기 복수의 스위치들(30) 연결 상태에 따라 턴-온되며, 상기 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)는 상기 제3 스위칭소자(80)의 게이트 단이 턴-온되면 온(ON)될 수 있다.
구체적으로 제3 스위칭소자(80)는 일단에 연결된 스위치(30)로부터 소전류를 인가받을 시 게이트 단을 턴-온하여, 타단에 연결된 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)가 전원(10)에 의해 온(ON)되도록 한다. 즉, 제3 스위칭소자(80)의 게이트 단은 스위치(30)가 온(ON) 상태일 때 턴-온되어 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)를 온(ON)한다. 반면, 스위치(30)가 오프(OFF) 상태인 경우에는 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)가 오프(OFF) 상태를 유지한다.
한편, 본 발명은 상기 복수의 스위치들(30) 중 두 개는 하나의 모터(20)의 양단에 병렬로 연결되고, 상기 모터(20)는 상기 모터(20)에 연결된 스위치(30)들의 연결 상태에 따라 상기 스위치(30)들 중 하나를 통해 상기 전원(10)과 직렬로 연결되며, 상기 스위치(30)들 중 어느 하나만을 통해 상기 전원(10)과 모터(20)가 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 모터(20)의 양단에 각각 연결된 스위치(30)들 중 어느 하나가 온(ON)상태일 때, 모터(20)는 온(ON)된 일단의 스위치(30)를 통해 전원(10)과 직렬로 연결된다.
본 발명은 상기 모터(20)에 연결된 스위치들(30) 중 어느 하나를 통해 상기 모터(20)와 상기 전원(10)이 직렬연결되고, 상기 제1 스위칭소자(40)가 온(ON) 상태인 경우, 상기 모터(20)는 상기 제2 전원라인(43)을 통해 공급된 전류에 의해 구동될 수 있다.
예를 들어, 모터(20)에 연결된 스위치(30)들 중 어느 하나가 온(ON) 상태가 되어 모터(20)와 전원(10)이 직렬로 연결되면 제1 스위칭소자(40)가 온(ON)됨으로써 제2 전원라인(43)이 연결된다. 제2 전원라인(43)이 연결됨으로써 모터(20)가 전원(10)으로부터 대전류를 인가받아 구동하게 된다.
반면, 상기 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)가 오프(OFF) 상태인 경우, 상기 제3 스위칭소자(80)의 게이트 단이 턴-온되며, 상기 모터(20)에는 전류가 흐르지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서 모터(20)의 양단에는 스위치(30)와 더불어 저항이 각각 하나씩 연결되는데, 모터(20)에 연결된 스위치(30)들 중 어느 하나가 온(ON) 상태이고 제1 스위칭소자(40)가 오프(OFF) 상태인 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 전원(10)으로부터 온(ON) 상태의 스위치(30)로 인가된 소전류는 모터(20)가 아닌 저항 측으로 흘러 제3 스위칭소자(80)에 공급된 후 접지로 흐른다. 이에 의해 제3 스위칭소자(80)의 게이트 단이 턴-온되며, 모터(20)에는 전류가 흐르지 않는다.
위와 같이 트랜지스터(80)의 게이트단이 턴-온되면, 도 3의 화살표와 같이 전류가 흘러 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)를 온(ON)시키게 된다. 구체적으로, 전원(10)으로부터 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50) 내부의 릴레이, 제3 스위칭소자(80) 및 접지(70)로 전류가 흐름으로 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)가 온(ON)된다.
또한, 상기 제2 스위칭소자(50)가 온(ON)되면, 도 4와 같이 전류는 전원(10)으로부터 순차적으로 상기 제1 스위칭소자(40), 하나의 모터(20) 양단에 연결된 스위치들(30) 중 어느 하나, 모터(20), 상기 하나의 모터(20) 양단에 연결된 스위치들(30) 중 다른 하나 및 상기 제2 스위칭소자(50)를 통해 접지(70)로 흐르는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 구성에서는 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)가 각각의 릴레이와 스위치를 구성하도록 기술되었다. 이 경우 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)는 SPST(Single Pole Single Throw)타입의 스위칭소자를 적용할 수 있다.
또한, 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)는 하나의 소자(60)로 구비가능한 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 제1 스위칭소자(40)와 제2 스위칭소자(50)는 DPDT(Double Pole Double Throw)타입의 스위칭소자(60)로 적용될 수 있다. 이 경우 모터구동회로에 적용되는 스위칭소자의 수를 감소시킴으로써 간단한 회로를 구성시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 모터구동회로는 하나의 릴레이를 적용함으로써 릴레이를 위한 패키지 공간이 줄어들어 소형화된 모터구동회로 패키지를 구현할 수 있다.
또한, 하나의 릴레이만으로 구동함으로써 기존에 스위치마다 릴레이를 적용하는 기술에 비해 릴레이 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 전원 20 : 모터
30 : 스위치 33 : 제1 전원라인
35 : 저항 40 : 제1 스위칭소자
43 : 제2 전원라인 50 : 제2 스위칭소자
70 : 접지 80 : 제3 스위칭소자

Claims (12)

  1. 제1접점이 전원과 연결되고, 제3접점이 다수의 모터 중 어느 하나의 일단 또는 타단에 연결되되, 하나의 모터 양단에 각각 하나씩 연결되도록 마련된 복수의 스위치들;
    상기 스위치들의 연결 상태에 따라 온/오프(ON/OFF)되며, 상기 온/오프(ON/OFF)에 따라 전원과 상기 복수의 스위치들의 제1접점 사이를 연결하는 제1 스위칭소자;
    상기 스위치들의 연결 상태에 따라 상기 제1 스위칭소자와 동시에 온/오프(ON/OFF)되며, 상기 온/오프(ON/OFF)에 따라 상기 복수의 스위치들의 제2접점과 접지 사이를 연결하는 제2 스위칭소자;를 포함하고,
    상기 복수의 스위치들의 제1접점은 저항을 포함하는 제1 전원라인 또는 상기 제1 스위칭소자를 포함하는 제2 전원라인을 통해 상기 전원과 연결되며,
    상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자의 코일 일단은 상기 전원에 연결되고, 코일 타단은 제3 스위칭소자의 컬렉터에 연결되며,
    상기 제3 스위칭소자의 이미터는 접지와 연결되고,
    상기 복수의 스위치들 중 하나가 제1접점과 제3접점이 연결되도록 작동하고 상기 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자가 오프(OFF) 상태인 경우, 상기 전원의 전류가 모터가 아닌 상기 제3 스위칭소자의 베이스로 흘러 상기 제3 스위칭소자의 컬렉터와 이미터가 연결되도록 턴-온시키며,
    상기 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자는 상기 제3 스위칭소자가 턴-온되면 온(ON)되고,
    상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자가 온(ON)되면, 전류는 전원으로부터 순차적으로 상기 제1 스위칭소자, 하나의 모터 양단에 연결된 스위치들 중 어느 하나, 모터, 상기 하나의 모터 양단에 연결된 스위치들 중 다른 하나 및 상기 제2 스위칭소자를 통해 접지로 흐르는 것을 특징으로 하는 모터구동회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모터는 상기 모터에 연결된 스위치들의 연결 상태에 따라 상기 스위치들 중 하나를 통해 상기 전원과 직렬로 연결되는 모터구동회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위치들 중 어느 하나만을 통해 상기 전원과 모터가 연결되는 것을 특징으로 하는 모터구동회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모터에 연결된 스위치들 중 어느 하나를 통해 상기 모터와 상기 전원이 직렬연결되고,
    상기 제1 스위칭소자가 온(ON) 상태인 경우, 상기 모터는 상기 제2 전원라인을 통해 공급된 전류에 의해 구동되는 모터구동회로.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자는 하나의 소자로 구비가능한 것을 특징으로 하는 모터구동회로.
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