Unipolar, Bipolar 비교
Unipolar · Bipolar PWM
1. H Bridge 구조
NeoStudio에서는 Motor를 구동하기 위한 H Bridge 구조를 기준으로 Bipolar PWM과 Unipolar PWM을 비교한다.
Vdc Vdc
│ │
T1 T3
│ │
├────── Motor ──────┤
│ │
T2 T4
│ │
GND GND
Motor 양단의 전압차를 변경하여 전류와 Motor 동작을 제어하는 구조이다.
2. Bipolar PWM
NeoStudio에서는 Bipolar 방식에서 대각선 방향의 Switch를 하나의 Set로 제어한다고 기록한다.
- T1, T4
- T2, T3
Vdc Vdc
│ │
[T1] T3
│ │
├────── Motor ──────┤
│ │
T2 [T4]
│ │
GND GND
T1 + T4 ON
3. Bipolar의 반대 Switch Set
반대 방향으로 전압을 인가할 때는 T2와 T3를 하나의 Set로 사용한다.
Vdc Vdc
│ │
T1 [T3]
│ │
├────── Motor ──────┤
│ │
[T2] T4
│ │
GND GND
T2 + T3 ON
4. 동일 Leg의 동시 ON 금지
NeoStudio에서는 같은 Leg의 Upper Switch와 Lower Switch가 동시에 켜지면 Short가 발생한다고 기록한다.
반대쪽 Leg의 T3, T4도 같은 관계로 표시되어 있다.
5. Bipolar 출력 전압
Bipolar PWM에서는 Switch Set가 변경되면서 Motor 양단 전압의 방향도 변경된다.
Voltage
+ ┌───────┐ ┌───────┐
│ │ │ │
0 ──┘ └───────┘ └──── Time
│ │
- ────────┘ └────────
NeoStudio에는 Motor 양단의 V1과 V2의 차이를 이용한다는 메모가 있다.
6. Bipolar PWM의 전류 제어
NeoStudio에서는 Bipolar 방식에서 Switch의 ON/OFF 시간을 조절하여 Motor 전류를 제어하는 흐름으로 기록한다.
7. Unipolar PWM
두 번째 페이지에서는 Unipolar PWM의 H Bridge 동작을 정리한다.
Vdc Vdc
│ │
Q1 Q3
│ │
├────── Motor ──────┤
│ │
Q2 Q4
│ │
GND GND
8. Unipolar에서 한쪽 Switch 고정
NeoStudio에는 Unipolar 구동에서 Q3를 항상 ON 상태로 두는 예가 기록되어 있다.
반대쪽 Leg의 Q1과 Q2를 ON/OFF하면서 Motor 전압을 조절한다.
9. Q1 · Q2의 PWM 제어
Q1과 Q2는 서로 ON/OFF 상태를 바꾸면서 PWM을 형성하는 것으로 기록되어 있다.
Voltage
┌──────┐ ┌──────┐
│ │ │ │
───┘ └────────┘ └──── Time
↑ ↑
Q1 ON Q1 ON
Q1 OFF
Q2 ON
NeoStudio에서는 이 PWM의 평균전압을 Va*로 표시한다.
10. 평균전압
PWM의 ON/OFF 비율에 의해 평균전압을 조절하는 구조로 기록되어 있다.
11. Motor 전류와 전압차
NeoStudio에는 Motor 전류가 DC Link 전압 Vdc와 평균전압 Va*의 차이에 비례하는 방향으로 기록되어 있다.
12. 반대 방향 운전
NeoStudio에서는 반대 방향으로 운전할 때 고정하는 Switch를 반대쪽으로 변경하는 흐름을 기록한다.
Q3 대신 Q4를 사용하는 방향의 메모가 있다.
13. Upper Switch · Lower Switch
NeoStudio 마지막에는 H Bridge의 Switch를 위치에 따라 다음과 같이 구분한다.
- Upper Switch
- Lower Switch
Vdc
│
Upper Switch
│
Motor
│
Lower Switch
│
GND
14. Bipolar와 Unipolar 비교
| 구분 | Bipolar | Unipolar |
|---|---|---|
| H Bridge | 대각선 Switch를 Set로 제어 | 한쪽 Switch를 고정하고 다른 Leg를 PWM 제어 |
| Switch 예 | T1·T4 / T2·T3 | Q3 고정 ON, Q1·Q2 ON/OFF 예 |
| 제어 대상 | Motor 양단 전압의 방향 전환 | PWM 평균전압 조절 |
| 전류 제어 | PWM 시간 조절 | Vdc와 평균전압의 차를 조절 |
15. NeoStudio 전체 흐름
H Bridge
│
┌───────────┴───────────┐
▼ ▼
Bipolar Unipolar
│ │
대각선 Switch 한쪽 Switch
Set로 제어 고정 ON
│ │
T1 + T4 Q3 항상 ON
T2 + T3 │
│ Q1 / Q2 PWM
▼ │
Motor 전압 ▼
방향 변경 평균전압 Va*
│ │
└───────────┬───────────┘
▼
Motor 전류 제어
16. NeoStudio 핵심 정리
| 항목 | NeoStudio 내용 |
|---|---|
| 회로 | 4개의 Switch를 이용한 H Bridge |
| Bipolar | T1·T4, T2·T3를 Set로 제어 |
| 동시 ON 금지 | 같은 Leg의 Upper·Lower Switch 동시 ON → Short |
| Motor Voltage | V1 – V2 |
| PWM | 시간 비율을 조절하여 전류 제어 |
| Unipolar 예 | Q3 항상 ON |
| PWM Switch | Q1·Q2 ON/OFF |
| 평균전압 | Va* |
| 전류 관계 | Vdc – Va*에 비례하는 방향으로 기록 |
| Switch 위치 | Upper Switch / Lower Switch |