KR20170064431A

KR20170064431A - Pwm method for controling bldc motors and device thereof

Info

Publication number: KR20170064431A
Application number: KR1020150170246A
Authority: KR
Inventors: 김상수
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-09
Also published as: KR102504096B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에는 BLDC 전동기 PWM 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다. BLDC 전동기 PWM 제어 장치는 BLDC 전동기 권선을 중심으로 각 권선의 전단에 연결되는 3개의 스위칭 소자를 포함하는 상단 스위치부와 후단에 연결되는 3개의 스위칭 소자를 포함하는 하단 스위치부를 구비하는 인버터부; 및 상기 인버터부의 상단 스위치부에 포함된 스위칭 소자와 하단 스위치부에 포함된 스위칭 소자를 동시에 on 또는 off 제어하는 PWM 신호를 상기 인버터부에 제공하는 PWM 제어부를 포함할 수 있다.An embodiment of the present invention relates to a BLDC motor PWM control apparatus and a method thereof. The BLDC motor PWM control device includes an inverter unit having a top switch unit including three switching devices connected to the front ends of the respective windings around a BLDC motor winding and a bottom switch unit including three switching devices connected to the rear stage; And a PWM control unit for providing the inverter unit with a PWM signal for controlling the switching unit included in the upper switch unit of the inverter unit and the switching unit included in the lower switch unit to be simultaneously turned on or off.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a BLDC motor PWM control device,

본 발명은 BLDC 전동기를 PWM 신호를 이용하여 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling a BLDC motor using a PWM signal.

최근 전동기의 소형화에 유리한 비엘디씨(BLDC : Brush-less DC) 전동기 사용이 보편화되었다. 이는 로봇산업의 발달로 인하여 정밀하고, 소형화된 전동기가 필요하게 되고, 이에 모터 및 드라이버를 소형화하고자 하는 경향에 따른다.Recently, the use of BLDC (Brushless DC) motors, which is favorable for miniaturization of electric motors, has become popular. Due to the development of the robot industry, a precise and miniaturized electric motor is required, and thus the motor and the driver tend to be miniaturized.

상기 BLDC 전동기는 직류 전동기와는 달리 브러쉬(brush)가 없어 브러쉬 마모로 인한 보수가 필요하지 않고, 회전자의 위치에 동기하여 고정자 권선에 이상적인 구형파 전류를 흘려주면 직류전동기와 마찬가지로 전류에 비례하여 일정한 토크를 발생하는 특징을 갖는다. 그래서 상기 BLDC 전동기는 소형전동기나 드라이버가 필요한 로봇 산업에서 사용이 증가하는 추세에 있으며, 근래의 하이브리드(hybrid) 자동차나 전기 자동차가 보급되면서 사용 영역을 넓혀가는 추세이다.Unlike a DC motor, the BLDC motor has no brushes and does not require maintenance due to brush wear. If an ideal square-wave current is supplied to the stator winding synchronously with the position of the rotor, And generates a torque. Therefore, the BLDC motor has been increasingly used in the robot industry requiring a small-sized motor or a driver, and has recently become widespread with the spread of hybrid or electric vehicles.

이와 같은 상기 BLDC 전동기는 현재까지 펄스 폭 변조(pulse width modulation, 이하 PWM이라 칭함) 기법에 의해 제어되고 있다. PWM 제어는 on 펄스(pulse)와 off 펄스의 듀티비(duty ratio)를 이용하여 BLDC에 전압을 가변적으로 인가할 수 있는 제어 방법이다.The BLDC motor is controlled by a pulse width modulation (PWM) technique. PWM control is a control method that can variably apply voltage to BLDC using the duty ratio of on pulse and off pulse.

BLDC 전동기를 PWM 제어를 하기 위하여, 복수의 스위칭 소자를 사용할 수 있다. 현실적인 스위칭 소자는 on 또는 off 될 때 전력을 소모하게 되고, 소모된 전력은 상기 스위칭 소자의 발열로 나타나게 된다. 따라서, 스위칭 소자의 발열은 스위칭 조사의 수명을 단축하거나 오동작을 유발할 수 있다.In order to perform PWM control of the BLDC motor, a plurality of switching elements can be used. A realistic switching element consumes power when turned on or off, and consumed power appears as a heat of the switching element. Therefore, the heat generation of the switching element may shorten the lifetime of the switching irradiation or may cause malfunction.

따라서, BLDC 전동기를 PWM 제어 하는 경우에 전력 소모를 줄일 수 있는 기술의 제공이 요구 된다.Therefore, it is required to provide a technology capable of reducing power consumption when PWM control of the BLDC motor is performed.

한국공개특허 제2015-0051002호Korea Patent Publication No. 2015-0051002

본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 기술적 과제는 BLDC 전동기를 PWM 방식으로 제어하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention provides a method and apparatus for controlling a BLDC motor using a PWM method.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.The technical objects of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 BLDC 전동기 PWM 제어 장치는 BLDC 전동기 권선을 중심으로 각 권선의 전단에 연결되는 3개의 스위칭 소자를 포함하는 상단 스위치부와 후단에 연결되는 3개의 스위칭 소자를 포함하는 하단 스위치부를 구비하는 인버터부; 및 상기 인버터부의 상단 스위치부에 포함된 스위칭 소자와 하단 스위치부에 포함된 스위칭 소자를 동시에 on 또는 off 제어하는 PWM 신호를 상기 인버터부에 제공하는 PWM 제어부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling a PWM of a motor of a BLDC motor, comprising: an upper switch unit including three switching elements connected to a front end of each winding around a BLDC motor winding; An inverter unit having a lower switch unit including a switching device; And a PWM control unit for providing the inverter unit with a PWM signal for controlling the switching unit included in the upper switch unit of the inverter unit and the switching unit included in the lower switch unit to be simultaneously turned on or off.

일 실시예에 따르면, 상기 PWM 제어부는,상기 상단 스위치에 포함된 스위칭 소자에 제1 PWM 신호를 제공하는 동안 상기 하단 스위치에 포함된 스위칭 소자에 제2 PWM 신호를 동시에 제공할 수 있으며, 상기 제1 PWM 신호의 on인 구간에는 상기 제2 PWM 신호는 off 이면, 상기 제1 PWM 신호가 off인 구간에는 상기 제2 PWM 신호는 on일 수 있다.According to an embodiment, the PWM control unit may simultaneously provide a second PWM signal to a switching element included in the lower switch while providing a first PWM signal to the switching element included in the upper switch, If the second PWM signal is off during the ON period of the first PWM signal, the second PWM signal may be on during the period when the first PWM signal is off.

일 실시예에 따르면, 상기 PWM 제어부는, 상기 상단 스위치에 포함된 스위칭 소자에 제1 PWM 신호 제공을 종료하여 상기 스위칭 소자를 off 전환할 때, 상기 후단 스위치에 포함된 스위칭 소자에 on 신호를 버퍼 시간 동안 제공할 수 있으며, 상기 버퍼 시간은 상기 BLDC 전동기 권선에 흐르는 전류의 크기에 따라 결정될 수 있다.According to an embodiment, when the PWM controller stops providing the first PWM signal to the switching element included in the upper switch and switches the switching element off, the PWM controller switches the on signal to the switching element included in the next- And the buffer time may be determined according to the magnitude of the current flowing in the BLDC motor winding.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 BLDC 전동기 PWM 제어 방법은, BLDC 전동기의 권선 전단에 연결된 상단 스위칭 소자에 제1 PWM 신호를 제공하는 단계; 상기 BLDC 전동기의 권선 후단에 연결된 하단 스위칭 소자에 상기 제1 PWM 신호와 on 또는 off 구간이 반전된 제2 PWM 신호를 제공하는 단계; 상기 상단 스위칭 소자에 상기 제1 PWM 신호를 제공을 종료하는 단계; 상기 BLDC 전동기 권선에 흐르는 전류의 크기를 측정하고, 상기 전류의 크기에 비례하여 버퍼 시간을 결정하는 단계; 및 상기 하단 스위칭 소자에 상기 버퍼 시간 동안 on 신호를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a PWM of a BLDC motor, the method comprising: providing a first PWM signal to a top switching element connected to a front end of a BLDC motor; Providing a second PWM signal having an inverted on or off period with the first PWM signal to a lower stage switching element connected to a winding end of the BLDC motor; Terminating providing the first PWM signal to the upper switching element; Measuring a magnitude of a current flowing through the BLDC motor winding and determining a buffer time in proportion to the magnitude of the current; And providing an on signal for the buffer time to the bottom switching element.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, BLDC 전동기를 PWM 방식으로 제어함에 있어서 인버터에서 소모되는 전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, when the BLDC motor is controlled by the PWM method, the power consumed by the inverter can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, BLDC 전동기 PWM 제어 장치의 구성도이다.
도 2와 도3은, 종래의 스위칭 소자가 on 되고 off되는 것에 따른 인버터부의 전류를 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 스위칭 소자에 제공되는 PWM 신호를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 스위칭 소자에 제공되는 PWM 신호를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실 실시예에 따른, 도 5의 PWM 신호가 제공 될 때의 전류 흐름을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, PWM 신호 제공에 따른 전력 소모를 나타낸 표이다.1 is a configuration diagram of a BLDC motor PWM control apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figs. 2 and 3 are diagrams showing currents in the inverter section when the conventional switching elements are turned on and off. Fig.
4 is a diagram showing a PWM signal provided to a conventional switching device.
5 is a diagram illustrating a PWM signal provided to a switching element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing current flow when the PWM signal of FIG. 5 is provided, according to an embodiment of the present invention.
7 is a table showing power consumption according to a PWM signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, BLDC 전동기 PWM 제어 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a BLDC motor PWM control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 전동기 PWM 제어 장치(10)는 전원부(40), 인버터부(50), PWM 제어부(70) 및 BLDC 전동기(80)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a BLDC motor PWM control apparatus 10 according to an embodiment of the present invention may include a power supply unit 40, an inverter unit 50, a PWM control unit 70, and a BLDC motor 80 .

전원부(40)는 인버터부(50)에 직류 전원을 공급할 수 있다. 전원부(40)는 전력의 소스(source)가 교류인 경우에 상기 교류를 직류로 변환하는 컨버터(converter)를 포함할 수 있다.The power supply unit 40 can supply DC power to the inverter unit 50. [ The power supply unit 40 may include a converter for converting the alternating current into direct current when the source of the electric power is alternating current.

인버터부(50)는 BLDC 전동기(80)의 권선을 중심으로 각 권선의 전단에 연결되는 3개의 스위칭 소자(110, 120, 130)를 포함하는 상단 스위치부와 후단에 연결되는 3개의 스위칭 소자(140, 150, 160)를 포함하는 하단 스위치부를 구비하는 인버터부를 포함할 수 있다.The inverter unit 50 includes an upper switch unit including three switching elements 110, 120, and 130 connected to the front ends of the respective windings around the windings of the BLDC motor 80, and three switching elements 140, 150, and 160. In this case,

예를 들어서, 상기 스위칭 소자는 트랜지스터(transistor)일 수 있다. 도 1을 포함하여 이하의 도면에서, 상기 스위칭 소자는 트랜지스터의 일종인 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Efect-Transistor)이 도시되어 있다. 상기 트랜지스터와 MOSFET은 스위칭 소자의 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.For example, the switching element may be a transistor. In the following drawings including FIG. 1, the switching device is a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Efect-Transistor) which is a kind of transistor. The transistor and the MOSFET are only examples of the switching element and are not limited thereto.

인버터부(50)는, 도1에 도시된 것과 같이, 상단 스위치부에 제1 스위칭 소자(110), 제2 스위칭 소자(120) 및 제3 스위칭 소자(130)가 구비될 수 있고, 하단 스위치부 제4 스위칭 소자(140), 제5 스위칭 소자(150) 및 제6 스위칭 소자(160)가 구비될 수 있다. 1, the inverter unit 50 may include a first switching device 110, a second switching device 120, and a third switching device 130 in a top switch unit, A fourth switching device 140, a fifth switching device 150, and a sixth switching device 160 may be provided.

설명의 편의를 위하여 스위칭 소자가 on 이 된다는 것은 상기 스위칭 소자가 도통된 상태를 의미하고, 스위칭 소자가 off 된다는 것은 상기 스위칭 소자가 전류를 차단하는 상태를 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스위칭 소자는 트랜지스터 일 수 있으며, 상기 트랜지스터의 게이트(gate) 단자에 전압 또는 전류가 인가된 상태를 on 상태, 전압 및 전류가 인가되지 않은 상태가 off 상태인 것으로 지칭된다. For convenience of explanation, turning on the switching element means that the switching element is conductive, and turning off the switching element means that the switching element cuts off the current. According to an embodiment of the present invention, the switching element may be a transistor, and a state where a voltage or a current is applied to a gate terminal of the transistor is an on state, a state where a voltage and a current are not applied is an off state .

본 발명의 일 실시예에 따른 인버터부(50)는 2상 구동 방식의 BLDC 전동기(80)에 전류를 공급할 있다. 이를 위하여, 인버터부(50)의 상단 스위치부에 포함된 하나의 스위칭 소자와 하단 스위치부에 포함된 하나의 스위칭 소자가 동시에 on 될 수 있다. 예를 들어서, 제1 스위칭 소자(110)와 제5 스위칭 소자(150)가 동시에 on 될 수 있다.The inverter unit 50 according to an embodiment of the present invention supplies current to a BLDC motor 80 of a two-phase driving system. To this end, one switching element included in the upper switch part of the inverter part 50 and one switching element included in the lower switch part can be turned on at the same time. For example, the first switching device 110 and the fifth switching device 150 can be turned on at the same time.

PWM 제어부(70)는 인버터부(50)에 PWM 신호를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른, PWM 제어부(70)는 인버터부(50)에 포함된 각 스위칭 소자에 PWM 신호를 제공하여 상기 각 스위칭 소자를 제어할 수 있다. The PWM control unit 70 can provide the PWM signal to the inverter unit 50. [ The PWM control unit 70 may control each switching element by providing a PWM signal to each switching element included in the inverter unit 50 according to an embodiment of the present invention.

예를 들어서, PWM 제어부(70)는 인버터부(50)에 포함된 각 MOSFET의 게이트 단자에 PWM 신호를 제공할 수 있다. 상기 PWM 신호가 하이(high)이면 상기 MOSFET은 on이 될 수 있다.For example, the PWM control unit 70 may provide the PWM signal to the gate terminal of each MOSFET included in the inverter unit 50. [ When the PWM signal is high, the MOSFET can be turned on.

본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 제어부(70)의 동작은 도 2 내지 도5를 참조한 설명에서 자세하게 다루기 때문에 설명의 중복을 피하기 위하여 생략한다.The operation of the PWM control unit 70 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5, and thus the description will be omitted in order to avoid duplication of description.

BLDC 전동기(80)는 브러시리스 직류 모터일 수 있다. BLDC 전동기(80)를 전기회로적으로 모델링 하면, 도1에 도시된 것과 같이, 저항부(170)와 인덕터부(180)로 나타낼 수 있다.The BLDC motor 80 may be a brushless DC motor. When the BLDC motor 80 is modeled by electric circuit, it can be expressed as a resistance portion 170 and an inductor portion 180 as shown in FIG.

도 2와 도3은, 종래의 스위칭 소자가 on 되고 off되는 것에 따른 인버터부의 전류를 도시한 도면이다.Figs. 2 and 3 are diagrams showing currents in the inverter section when the conventional switching elements are turned on and off. Fig.

도 2를 참조하면, 제1 스위칭 소자(110)와 제5 스위칭 소자(150)가 on된 상태의 전류 흐름이 도시되어 있다. 전류는 전원부(40), 제1 스위칭 소자(110), BLDC 전동기(80) 및 제5 스위칭 소자(150)를 순서대로 지나는 시계 방향으로 흐르게 된다.Referring to FIG. 2, the current flows in a state where the first switching device 110 and the fifth switching device 150 are turned on. The current flows clockwise through the power supply unit 40, the first switching device 110, the BLDC motor 80, and the fifth switching device 150 in this order.

도 3을 참조하면, 제1 스위칭 소자(110)가 off 되고 제5 스위칭 소자(150)가 on 된 상태의 전류 흐름이 도시되어 있다. 제1 스위칭 소자(110)가 off되면서, BLDC 전동기(80)에 전원부(40)로부터 전류가 공급되지 않지만, 인덕터부(180)에 축적된 에너지에 의해서 전류가 시계 방향으로 계속 흐르게 된다. 이때, 제5 스위칭 소자(150)를 지난 전류는 제4 스위칭 소자(140)의 다이오드쪽으로 흐르게 된다. 전류의 흐름 방향에서 제4 스위칭 소자(140)의 다이오드가 순방향이기 때문이다.Referring to FIG. 3, a current flow in a state where the first switching device 110 is off and the fifth switching device 150 is on is shown. The first switching device 110 is turned off and the current is not supplied from the power supply unit 40 to the BLDC motor 80 but the current continues to flow clockwise by the energy stored in the inductor unit 180. At this time, the current passing through the fifth switching device 150 flows toward the diode of the fourth switching device 140. This is because the diode of the fourth switching device 140 is forward in the current flow direction.

일반적으로 MOSFET에서 전력 소모는, 스위칭 소자가 on 또는 off 되는 구간에서 스위칭에 의한 전력 손실(Psw_Q), 스위칭 소자에 도통될 때의 전력 손실(Pcon_Q), 다이오드의 스위칭 손실(Psw_D) 및 다이오드의 도통 손실(Pcon_D)를 포함할 수 있다. In general, power consumption in a MOSFET is affected by power loss (Psw_Q) due to switching in a period when the switching element is on or off, power loss (Pcon_Q) when the switching element is turned on, diode switching loss (Psw_D) Loss (Pcon_D).

도 3과에 도시된 것과 같이, 다이오드에 도통 될 때의 손실이 MOSFET 전력 소모 중에서 제일 큰 부분을 차지한다. 따라서, 다이오드에 도통 되는 시간을 줄임으로써, MOSFET의 전체적인 전력 소모를 줄일 수 있다.As shown in FIG. 3 and FIG. 3, the loss when conducting to the diode occupies the largest portion of the MOSFET power consumption. Thus, by reducing the conduction time to the diode, the overall power consumption of the MOSFET can be reduced.

도 4는 종래의 스위칭 소자에 제공되는 PWM 신호를 도시한 도면이다.4 is a diagram showing a PWM signal provided to a conventional switching device.

도 4를 참조하면, 제1 스위칭 소자(110)에 제공되는 종래의 제1 PWM 신호(420)과 제4 스위칭 소자(140)에 제공되는 종래의 제2 PWM 신호(410)가 도시되어 있다. 종래에는, 종래의 제1 PWM 신호(420)가 on 되어 있는 동안 종래의 제2 PWM 신호(410)는 off되어 있다. 따라서, 종래의 제1 PWM 신호(420)가 on 되어 있을 때에는 도 2에 도시된 것과 같이 전류가 흐르다가, 종래의 제1 PWM 신호(420)가 off 되면 도 3에 도시된 것과 같이 전류가 흐르게 된다. 제1 스위칭 소자(110)에 종래의 제1 PWM 신호(420)가 제공되는 동안에 제5 스위칭 소자(150)에는 on 신호가 제공되며, 이는 설명의 편의를 위하여 도면에서 생략하였다.Referring to FIG. 4, a conventional first PWM signal 420 provided to the first switching device 110 and a conventional second PWM signal 410 provided to the fourth switching device 140 are shown. Conventionally, the conventional second PWM signal 410 is turned off while the conventional first PWM signal 420 is turned on. Therefore, when the conventional first PWM signal 420 is turned on, current flows as shown in FIG. 2. When the conventional first PWM signal 420 is turned off, current flows as shown in FIG. 3 do. The on signal is provided to the fifth switching device 150 while the first PWM signal 420 is provided to the first switching device 110, which is omitted in the drawings for convenience of explanation.

따라서, 도 4에 도시된 것과 같이 PWM 신호가 제공되면 제4 스위칭 소자의 다이오드에서 전력 소모가 발생하게 된다.Therefore, when the PWM signal is provided as shown in FIG. 4, power consumption occurs in the diode of the fourth switching device.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 스위칭 소자에 제공되는 PWM 신호를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 실 실시예에 따른, 도 5의 PWM 신호가 제공 될 때의 전류 흐름을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a PWM signal provided to a switching element according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing current flow when the PWM signal of FIG. 5 is provided, according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 스위칭 소자에 제1 PWM 신호(520)가 제공되는 동안 제4 스위칭 소자(140)에 제2 PWM 신호(510)가 제공될 수 있다. 제2 PWM 신호(510)는 제1 PWM 신호(520)가 on 구간일 때 동일한 타이밍에 off 구간을 가지며, 반대로 제1 PWM 신호(520)가 off 구간일 때 동일한 타이밍에 on 구간을 가진다. 즉, 제2 PWM 신호(510)는 제1 PWM 신호(520)를 반전한 PWM 신호(515)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, according to an embodiment of the present invention, a second PWM signal 510 may be provided to the fourth switching device 140 while the first PWM signal 520 is provided to the first switching device have. The second PWM signal 510 has an off interval at the same timing when the first PWM signal 520 is in an on interval and has an on interval at the same timing when the first PWM signal 520 is off interval. That is, the second PWM signal 510 may include a PWM signal 515 that inverts the first PWM signal 520.

제1 PWM 신호(520)가 제1 스위칭 소자(110)에 제공 될 때 제1 PWM 신호(520) 중에서 on 구간일 때에는 도 2와 같이 전류가 흐르게 된다. 설명의 편의를 위해서, 제1 스위칭 소자(110)에 제1 PWM 신호(520)가 제공될 때에, 제5 스위칭 소자(150)는 계속 on 상태이다.When the first PWM signal 520 is provided to the first switching device 110, the current flows as shown in FIG. 2 when the first PWM signal 520 is on period. For convenience of explanation, when the first PWM signal 520 is supplied to the first switching element 110, the fifth switching element 150 is kept on.

그러나 제1 PWM 신호(520)가 off 구간일 때 도 6에 도시된 것과 같이 전류가 흐를 수 있다. 제1 스위칭 소자(110)에 제1 PWM 신호(520)가 제공될 때 제4 스위칭 소자(140)에는 제2 PWM 신호(510)가 동시에 제공되고 있으며, 제1 PWM 신호(520)가 off 구간 일 때 제2 PWM 신호(510)는 on 구간이므로, 제4 스위칭 소자(140)는 스위치가 도통 상태가 되며 이에 따라 다이오드보다 스위치 쪽의 저항이 낮기 때문에 전류는 스위치 쪽으로 흐르게 될 수 있다.However, when the first PWM signal 520 is in the off period, a current can flow as shown in FIG. When the first PWM signal 520 is supplied to the first switching device 110, the second PWM signal 510 is simultaneously supplied to the fourth switching device 140, and the first PWM signal 520 is supplied to the off- The second PWM signal 510 is in the ON period, so that the fourth switch 140 is turned on and the current can flow to the switch because the resistance of the switch is lower than that of the diode.

도 6과 같이 전류가 흐르게 되면, 도 3과 갈이 전류가 흐릴 때에 비하여, 다이오드에 전류가 흐르지 않기 때문에, MOSFET의 전력 소모는 줄어들 수 있다.When a current flows as shown in FIG. 6, no current flows through the diode as compared with the case where the gal current flows in FIG. 3, so that power consumption of the MOSFET can be reduced.

제1 스위칭 소자(110)에 제1 PWM 신호(520) 제공이 종료되어 off 될 때, 제4 스위칭 소자(140)에는 버퍼 시간(310) 동안 on 신호가 추가적으로 제공될 수 있다. 버퍼 시간(310)은 제1 PWM 신호(520) 제공이 종료될 때 BLDC 전동기(80)에 흐르는 전류의 크기에 따라서 결정될 수 있다. BLDC 전동기(80)에 흐르는 전류는 저항부(170)에서 측정될 수 있지만 이에 한정되지 않는다.When the first PWM signal 520 is supplied to the first switching device 110 and is turned off, the fourth switching device 140 may be further provided with an on signal during the buffer time 310. The buffer time 310 may be determined according to the magnitude of the current flowing to the BLDC motor 80 when the first PWM signal 520 is provided. The current flowing in the BLDC electric motor 80 can be measured at the resistance portion 170, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 버퍼 시간(310)은 제1 PWM 신호(520) 제공이 종료될 때 BLDC 전동기(80)에 흐르는 전류의 크기에 비례할 수 있다. 상기 전류의 크기가 클수록 버퍼 시간(310)은 길어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the buffer time 310 may be proportional to the magnitude of the current flowing to the BLDC motor 80 when the first PWM signal 520 is provided. The larger the magnitude of the current, the longer the buffer time 310 may be.

제1 스위칭 소자(110)에 제1 PWM 신호(520) 제공이 종료될 때에, 버퍼 시간(310) 동안 제4 스위칭 소자(140)에 on 신호가 추가적으로 제공됨으로써, 도 6과 같은 전류 흐름을 좀 더 오래 유지할 수 있다. 따라서, MOSFET에서 소모되는 전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.When the first PWM signal 520 is supplied to the first switching element 110, an on signal is additionally provided to the fourth switching element 140 during the buffer time 310, You can stay longer. Therefore, the power consumed by the MOSFET can be reduced.

도 4와 도 5는, 설명의 편의를 위하여, 제1 스위칭 소자(110)와 제4 스위칭 소자(140)에 제공되는 PWM 신호를 나타내었지만, 다른 스위칭 소자의 조합에도 동일하게 적용될 수 있으므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.4 and 5 show the PWM signals provided to the first switching device 110 and the fourth switching device 140 for the sake of convenience of explanation. However, the same can be applied to combinations of other switching devices, The description will be omitted.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, PWM 신호 제공에 따른 전력 소모를 나타낸 표이다.7 is a table showing power consumption according to a PWM signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 MOSFET을 스위칭 소자로 사용하였을 때, 스위치와 다이오드의 소모 전력을 측정한 결과를 나타낸 테이블(table)이다.FIG. 7 is a table showing a result of measuring power consumption of a switch and a diode when a MOSFET is used as a switching device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

종래의 PWM 제어 방법 대비, 본 발명의 PWM 제어 방법에 의해서, 다이오드의 도통 전력 소모(Pcon_D)가 가장 많이 줄어들 수 있다. 본 발명의 PWM 제어 방법에서 제2 PWM 신호(510)에 의해서 제1 PWM 신호(520)가 off 구간일 때 on 신호를 제공함으로써 다이오드가 아닌 스위치 쪽으로 전류가 흐르게 함으로써 스위치 쪽의 전력 소모는 상승하지만, 다이오드 쪽의 전력 소모는 상기 상승 전력 보다 더 크게 감소시킬 수 있다.The conduction power consumption (Pcon_D) of the diode can be greatly reduced by the PWM control method of the present invention as compared with the conventional PWM control method. In the PWM control method of the present invention, by supplying the on signal when the first PWM signal 520 is in the off section due to the second PWM signal 510, current flows to the switch, not the diode, , The power consumption of the diode side can be reduced to a greater extent than the rising power.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

BLDC 전동기 PWM 제어 장치 10
전원부 40
인버터부 50
PWM 제어부 70
BLDC 전동기 80BLDC motor PWM control device 10
Power supply 40
Inverter section 50
PWM controller 70
BLDC motor 80

Claims

An inverter unit having an upper switch unit including three switching elements connected to the front ends of the respective windings around a BLDC motor winding, and a lower switch unit including three switching elements connected to the rear end; And
And a PWM control unit for providing a PWM signal for controlling the switching unit included in the upper switch unit of the inverter unit and the switching unit included in the lower switch unit,
BLDC motor PWM control device.

The method according to claim 1,
Wherein the PWM control unit comprises:
And simultaneously provides a second PWM signal to a switching element included in the lower switch while providing a first PWM signal to the switching element included in the upper switch,
The second PWM signal is on in a period in which the first PWM signal is on and the second PWM signal is on in a period when the first PWM signal is off,
BLDC motor PWM control device.

The method according to claim 1,
Wherein the PWM control unit comprises:
Wherein when the first PWM signal is provided to the switching element included in the top switch and the switching element is turned off, the on signal is provided to the switching element included in the rear stage switch for a buffer time,
Wherein the buffer time is determined according to a magnitude of a current flowing in the BLDC motor winding,
BLCD motor PWM control device.

The method of claim 3,
The buffer time may be,
The longer the time is, the larger the magnitude of the current flowing in the BLDC motor winding is,
BLDC motor PWM control device.

The method according to claim 1,
The switching device includes:
And a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Efect-Transistor)
BLDC motor PWM control device.

Providing a first PWM signal to a top switching element coupled to the front of the winding of the BLDC motor;
Providing a second PWM signal having an inverted on or off period with the first PWM signal to a lower stage switching element connected to a winding end of the BLDC motor;
Terminating providing the first PWM signal to the upper switching element;
Measuring a magnitude of a current flowing through the BLDC motor winding and determining a buffer time in proportion to the magnitude of the current; And
And providing an on signal for the buffer time to the bottom switching element.
BLDC motor PWM control method.