BLDC 모터 제어 기술(실용 모터제어 시리즈 2)

제1장 전동기란 무엇인가



1.1 전동기의 정의 및 분류 11

1. 전동기의 정의 11

[휴게실] 전류의 3대 작용 14

2. 전동기의 분류 15

3. 전동기에 관한 기술용어 정리 19

[휴게실] 전동기의 회전 방향 23

1.2 서보모터 및 서보제어 시스템 24

1. 서보모터의 정의 24

2. 서보제어와 피드백 제어 26

3. 전동기 서보제어에 필요한 액세서리 부품 28

[휴게실] 기어드 모터 36



제2장 BLDC 모터 관련 실용지식



2.1 BLDC 모터의 구조와 동작원리 39

1. 직류전동기의 구조와 동작원리 39

2. BLDC 모터의 구조와 동작원리 43

3. BLDC 모터에 대한 실용 지식 46

[휴게실] BLAC 모터(?) 52

2.2 BLDC 모터의 구동 및 제어 방법 53

1. 홀위치센서 구동방식과 센서리스 구동방식 53

2. 직류입력전압 제어방식과 인버터 PWM 제어방식 61

3. 전용 IC 사용방식과 MCU 직접 제어방식 64

2.3 BLDC 모터의 속도제어 70

1. BLDC 모터의 수학적 모델링 70

2. PWM 제어의 원리 및 응용 76

3. PI 제어의 원리 및 응용 79



제3장 BLDC 모터 제어 관련 실용지식



3.1 전력용 반도체 스위칭 소자의 사용 기술 89

1. 전력용 반도체 스위칭 소자의 종류 89

2. 다이오드 91

3. 바이폴라 트랜지스터 98

4. MOSFET 110

5. IGBT 125

6. MOSFET의 게이트 구동 방법 127

7. 전력용 반도체 스위칭 소자의 손실 129

3.2 전동기의 회전속도 측정 기술 135

1. 전동기 회전속도 측정 방법의 분류 135

2. 증분형 로터리 엔코더를 사용한 회전속도 측정 139

3.3 전류 측정 기술 147

1. 전류 측정 방법의 분류 147

2. 션트저항을 사용하는 방법 148

3. C/T를 사용하는 방법 151

4. 홀전류센서를 사용하는 방법 153



제4장 전용 IC를 사용하는

BLDC 모터 속도제어 기술



4.1 BLDC 모터 및 전용 IC 159

1. BLDC 모터 BL42S-24026N 159

2. BLDC 모터 제어 전용 IC 소자 LB11920 161

4.2 전용 IC를 사용한 단방향 속도제어 프로그램 166

1. 단방향 개루프 속도제어 프로그램 166

2. 단방향 회전속도 측정 프로그램 169

3. 단방향 제어의 실시간 그래픽 프로그램 171

4. 단방향 PI 제어 프로그램 177

4.3 전용 IC를 사용한 양방향 속도제어 프로그램 182

1. 양방향 개루프 속도제어 프로그램 182

2. 양방향 회전속도 측정 프로그램 186

3. 양방향 제어의 실시간 그래픽 프로그램 188

4. 양방향 PI 제어 프로그램 198



제5장 MCU가 직접 처리하는

BLDC 모터 속도제어 기술



5.1 OK-128BLDC 키트의 관련 회로 207

1. MCU가 직접 처리하는 BLDC 모터 제어회로 207

2. 센서리스 제어 관련 회로 212

5.2 MCU가 직접 처리하는 단방향 속도제어 프로그램 216

1. 단방향 개루프 속도제어 프로그램 216

2. 단방향 속도제어에서 전류 측정 프로그램 224

3. 단방향 제어의 실시간 그래픽 프로그램 228

4. 단방향 PI 제어 프로그램 235

5.3 MCU가 직접 처리하는 양방향 속도제어 프로그램 243

1. 양방향 개루프 속도제어 프로그램 243

2. 양방향 속도제어에서 전류 측정 프로그램 253

3. 양방향 제어의 실시간 그래픽 프로그램 259

4. 양방향 PI 제어 프로그램 268



제6장 OK-128BLDC 트레이닝 키트



6.1 OK-128BLDC 키트의 구조와 기능 279

1. OK-128BLDC 키트의 사양 및 개요 279

2. OK-128BLDC 키트의 하드웨어 구조 280

3. TFT-32A 보드의 하드웨어 구조 289

4. OK-128BLDC 키트의 조립 및 테스트 295

6.2 AVR ISP 다운로드 케이블 304

1. AVRISP mkII 다운로드 케이블 304

2. AVR Studio를 사용한 프로그램 다운로드 306

6.3 프로그램 개발환경의 구축 314

1. AVR Studio와 WinAVR의 설치 314

2. 예제 프로그램의 설치 320

3. C언어 프로그램의 작성 과정 320

6.4 WinAVR C컴파일러의 기능 정리 322

1. WinAVR의 주요 기능 요약 322

2. 기본적인 헤더파일 및 라이브러리 함수의 요약 334

3. OK-128BLDC 키트용 헤더파일 OK-128BLDC.h 355



[부록]LB11920의 데이터 시트 377

윤덕용 저자 윤덕용은

(1) 학력

1981. 2. 서울대학교 전기공학과 졸업

1983. 2. 서울대학교 대학원 전기공학과 졸업(공학석사)

1995. 2. 단국대학교 대학원 전기공학과 졸업(공학박사)



(2) 주요 경력

1982. 12.～1984. 5. 삼성전자(주) 종합연구소 근무

1984. 6. ～1985. 2. 한독(주) 컴퓨터기술연구소 근무

1985. 3. ～2006. 2. 국립 천안공업대학 전자계산기과/제어계측과 교수

2005. 3. ～현재 국립 공주대학교 천안공과대학 전기전자제어공학부 교수



(3) 저서

마이크로프로세서 응용실습 (1988, 자유아카데미)

16비트 마이크로프로세서 및 IBM PC 하드웨어 입문 (1991, 조원사)

마이크로프로세서 응용 -Z80 MASTER- (1998, Ohm사)

DSP 마스터 시리즈 ① - TMS320C31 마스터 (1998, Ohm사)

DSP 마스터 시리즈 ② - TMS320C32 마스터 (1999, Ohm사)

어셈블리와 C언어로 익히는 80C196KC 마스터(I) (2000, Ohm사)

어셈블리와 C언어로 익히는 80C196KC 마스터(II) (2000, Ohm사)

어셈블리와 C언어로 익히는 8051 마스터 (2001, Ohm사)

어셈블리와 C언어로 익히는 AT89S52 마스터 (2006, Ohm사)

프로세서 응용 시리즈 ① - LCD 모듈의 철저 활용 (2002, Ohm사)

프로세서 응용 시리즈 ② - LCD 모듈 활용 마스터 (2004, Ohm사)

프로세서 응용 시리즈 ③ - ATmega128을 활용한 졸업작품 만들기(I) (2005, Ohm사)

프로세서 응용 시리즈 ④ - 졸업작품 만들기(VII) TFT-LCD 모듈 활용 마스터 (2009, Ohm사)

AVR 마스터 시리즈 ① - AVR ATmega128 마스터 (2004, Ohm사)

AVR 마스터 시리즈 ② - AVR ATmega162 마스터 (2004, Ohm사)

AVR 마스터 시리즈 ③ - AVR ATmega8515 마스터 (2004, Ohm사)

고성능 AVR 정복 시리즈 ① - AVR ATmega128 정복 (2006, Ohm사)

고성능 AVR 정복 시리즈 ② - AVR ATmega1281/2561 정복 (2006, Ohm사)

고성능 AVR 정복 시리즈 ③ - AVR ATmega1280/2560 정복 (2006, Ohm사)

고성능 AVR 정복 시리즈 ④ - AVR ATxmega 패밀리 정복 (2010, Ohm사)

고성능 AVR 정복 시리즈 ⑤ - AVR ATmega128A 바이블 (2011, Ohm사)

ARM 시작하기 시리즈 ① - ARM7TDMI AT91SAM7S256으로 시작하기 (2007, Ohm사)

ARM 시작하기 시리즈 ② - ARM Cortex-M0 STM32F051 마스터 (2013, Ohm사)

실용 모터제어 시리즈 ① - 직류전동기 제어 기술 (2015, Ohm사)

실용 모터제어 시리즈 ② - BLDC 모터 제어 기술 (2015, Ohm사)

실용 모터제어 시리즈 ③ - 단상 유도전동기 제어 기술 (계획중)

실용 모터제어 시리즈 ④ - 벡터제어 인버터 설계 기술 (계획중)



(4) 주 관심 분야

벡터제어 인버터를 이용한 유도전동기 및 동기전동기 서보제어 시스템 설계

마이크로프로세서를 이용한 자동화 시스템 및 제어계측 시스템 설계

기타 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 및 DSP 응용 시스템 개발

마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러의 기초 및 응용분야 교육