用于根據(jù)電動(dòng)機(jī)的繞組中檢測到的零電流自動(dòng)調(diào)整向電動(dòng)機(jī)施加的驅(qū)動(dòng)信號的相位以及 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及電動(dòng)機(jī)控制電路，并且更具體地，涉及一種能夠提供自動(dòng)調(diào)整向電動(dòng)機(jī)施加的驅(qū)動(dòng)信號的相位，以及能夠檢測電動(dòng)機(jī)的繞組中的零電流的電動(dòng)機(jī)控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]用于控制和驅(qū)動(dòng)無刷直流(BLDC)電動(dòng)機(jī)的電路是已知的。在一些布置中，電路提供驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號的相位前移(phase advance)，所述相位前移與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)，或者與測量到的發(fā)動(dòng)機(jī)總電流相關(guān)。然而，這種電路僅能夠提供相位前移和旋轉(zhuǎn)速度之間的一種關(guān)系，或少數(shù)幾種關(guān)系。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)控制集成電路(IC)的外部部件和分箱可能被要求針對每個(gè)電動(dòng)機(jī)或每個(gè)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用而設(shè)定參數(shù)。
[0003]2009年9月15日頒發(fā)的美國專利7，590, 334,2010年6月29日頒發(fā)的美國專利7，747，146和2011年10月12日提交的美國專利申請13/271，723描述了一些已知的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所有這些文獻(xiàn)在此通過引用全文并入并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
[0004]當(dāng)在不同的應(yīng)用中使用時(shí)，BLDC電動(dòng)機(jī)能夠呈現(xiàn)不同的效率行為與速度。例如，相同的BLDC電動(dòng)機(jī)能夠在不同的應(yīng)用中與不同的風(fēng)扇葉片布置一起使用。不同類型的BLDC電動(dòng)機(jī)也能夠呈現(xiàn)不同的效率行為與速度。
[0005]發(fā)動(dòng)機(jī)噪音、振動(dòng)和效率受到各種特征所影響。一個(gè)這樣的特征是電流的相位，其出現(xiàn)在相對于發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)位置的發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中。特別是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度升高或降低時(shí)，電流的相位能夠分別滯后于或領(lǐng)先于發(fā)動(dòng)機(jī)的參考旋轉(zhuǎn)位置。此外，在高發(fā)動(dòng)機(jī)速度上，發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的電流能夠趨向滯后于發(fā)動(dòng)機(jī)的參考位置。
[0006]鑒于上述情況，期望提供一種電動(dòng)機(jī)控制電路和相關(guān)聯(lián)的方法，其能夠生成電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號具有根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組電流和發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)位置之間的檢測到的相位差來確定的自動(dòng)相位調(diào)整。
[0007]鑒于上述情況，還期望提供一種電動(dòng)機(jī)控制電路和相關(guān)聯(lián)的方法，其能夠例如通過檢測電流的過零來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的電流的相位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種電動(dòng)機(jī)控制電路和相關(guān)聯(lián)的方法，其能夠生成電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號具有根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組電流和發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)位置之間的檢測到的相位差來確定的自動(dòng)相位調(diào)整。
[0009]本發(fā)明還提供一種電動(dòng)機(jī)控制電路和相關(guān)聯(lián)的方法，其能夠例如通過檢測電流的過零來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的電流的相位。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種驅(qū)動(dòng)具有多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組的多相發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括:生成零電流信號，其指示通過所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的至少一個(gè)的電流的過零；生成位置參考信號，其指示發(fā)動(dòng)機(jī)的角旋轉(zhuǎn)的參考位置；比較所述零電流信號的相位與所述位置參考信號的相位，以生成相位比較信號；生成多個(gè)調(diào)制信號，每個(gè)調(diào)制信號具有與所述相位比較信號的值相關(guān)的相位；以及，根據(jù)所述多個(gè)調(diào)制信號來生成到所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組的多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號。
[0011 ] 在一些實(shí)施例中，上述方法能夠包括以下一個(gè)或多個(gè)方面。
[0012]在所述方法的一些實(shí)施例中，生成所述位置參考信號包括:
[0013]利用被設(shè)置為靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的霍爾傳感器生成霍爾傳感器信號。
[0014]在所述方法的一些實(shí)施例中，生成所述位置參考信號包括:
[0015]利用被耦合到所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的至少一個(gè)的反電動(dòng)勢(back EMF)模塊生成反EMF信號。
[0016]在所述方法的一些實(shí)施例中，生成所述位置參考信號包括:
[0017]在靠近實(shí)現(xiàn)參考位置的所述發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)間窗期間停止到所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的至少一個(gè)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號；以及
[0018]通過反電動(dòng)勢信號的過零來檢測所述時(shí)間窗期間的所述參考位置。
[0019]在所述方法的一些實(shí)施例中，生成所述多個(gè)調(diào)制信號包括:
[0020]提供查找表，對應(yīng)于所述多個(gè)調(diào)制信號中的至少一個(gè)的形狀的調(diào)制值被存儲(chǔ)在所述查找表中；
[0021]生成第一連續(xù)鋸齒斜波信號，其具有最小值和最大值以及最小值和最大值之間的多個(gè)值；
[0022]向第一連續(xù)鋸齒斜波信號加入與所述相位比較信號相關(guān)的值，以生成第二連續(xù)鋸齒斜波信號，所述第二連續(xù)鋸齒斜波信號具有最小值和最大值以及最小值和最大值之間的多個(gè)值，其中，第二連續(xù)鋸齒斜波信號的最小值和最大值與第一連續(xù)鋸齒斜波信號的最小值和最大值在時(shí)間上偏移一調(diào)整時(shí)間，其中，所述調(diào)整時(shí)間與所述相位比較信號相關(guān)；
[0023]使用經(jīng)調(diào)整的連續(xù)鋸齒斜波信號來順序地查找所述查找表中的值，以生成所述多個(gè)調(diào)制信號中的至少一個(gè)；以及
[0024]生成與所述多個(gè)調(diào)制信號中的至少一個(gè)具有預(yù)定相位關(guān)系的至少一個(gè)其他調(diào)制信號。
[0025]在所述方法的一些實(shí)施例中，生成所述零電流信號包括:
[0026]利用被耦合到電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)的多個(gè)半橋電路來生成所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號，每個(gè)半橋電路包括:
[0027]相應(yīng)的串聯(lián)耦合的第一晶體管和第二晶體管；
[0028]用于接收高電源電壓的相應(yīng)的電源高電壓節(jié)點(diǎn)；
[0029]用于接收低電源電壓的相應(yīng)的電源低電壓節(jié)點(diǎn)；以及
[0030]相應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn)，在所述相應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn)處生成所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號中的相應(yīng)的一個(gè)；
[0031]檢測穿過所述多個(gè)半橋電路中的至少一個(gè)的第一晶體管或第二晶體管中的至少一個(gè)的反向電流，其中，所述檢測包括以下至少一個(gè):
[0032]檢測輸出節(jié)點(diǎn)處的高于所述高電源電壓的電壓；或者
[0033]檢測輸出節(jié)點(diǎn)處的低于所述低電源電壓的電壓；以及
[0034]根據(jù)檢測所述反向電流生成零電流信號，所述零電流信號指示通過所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的至少一個(gè)的電流的過零。
[0035]在所述方法的一些實(shí)施例中，檢測所述反向電流包括:
[0036]通過僅在第一晶體管和第二晶體管都截止時(shí)的時(shí)間上對輸出節(jié)點(diǎn)處的電壓進(jìn)行采樣來檢測所述反向電流。
[0037]在所述方法的一些實(shí)施例中，所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號中的每一個(gè)包括:
[0038]相應(yīng)的多個(gè)脈沖寬度調(diào)制信號，多個(gè)脈沖寬度信號中的每一個(gè)具有高態(tài)，所述高態(tài)包括接近于所述高電源電壓的穩(wěn)態(tài)高值和高于較高電源電壓的瞬態(tài)高值，并且多個(gè)脈沖寬度信號中的每一個(gè)還具有低態(tài)，所述低態(tài)包括接近于所述低電源電壓的穩(wěn)態(tài)低值和低于較低電源電壓的瞬態(tài)低值。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于驅(qū)動(dòng)具有多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組的多相發(fā)動(dòng)機(jī)的電子電路包括電流測量模塊，所述電流測量模塊被配置為生成零電流信號，所述零電路信號指示通過所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的至少一個(gè)的電流的過零。所述電子電路還包括位置測量模塊，所述位置測量模塊被配置為生成位置參考信號，所述位置參考信號指示發(fā)動(dòng)機(jī)的角旋轉(zhuǎn)的參考位置。所述電子電路還包括調(diào)制信號生成模塊，所述調(diào)制信號生成模塊被配置為比較所述零電流信號的相位與所述位置參考信號的相位，以生成相位比較信號，并被配置為生成多個(gè)調(diào)制信號，每個(gè)調(diào)制信號具有與所述相位比較信號的值相關(guān)的相位。所述電子電路還包括驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路被配置為根據(jù)所述多個(gè)調(diào)制信號來生成到所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組的多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號。
[0040]在一些實(shí)施例中，上述電子電路能夠包括以下方面中的一個(gè)或多個(gè)。
[0041]在所述電子電路的一些實(shí)施例中，所述位置測量模塊還被配置為根據(jù)霍爾信號來生成位置信號，所述霍爾信號由被設(shè)置在靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的霍爾傳感器生成。
[0042]在所述電子電路的一些實(shí)施例中，所述位置測量模塊還被配置為根據(jù)在發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中生成的反EMF信號來生成位置信號。
[0043]在所述電子電路的一些實(shí)施例中，生成所述位置參考信號包括:
[0044]在靠近實(shí)現(xiàn)所述參考位置的發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)間窗期間停止到所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的至少一個(gè)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號；以及通過反EMF信號的過零來檢測所述時(shí)間窗期間的所述參考位置。
[0045]在所述電子電路的一些實(shí)施例中，所述調(diào)制信號生成模塊包括:
[0046]查找表，對應(yīng)于所述多個(gè)調(diào)制信號中的至少一個(gè)的形狀的調(diào)制值被存儲(chǔ)在所述查找表中；
[0047]鋸齒波發(fā)生器，其被配置為生成第一連續(xù)鋸齒斜波信號，所述第一連續(xù)鋸齒斜波信號具有最小值和最大值以及最小值和最大值之間的多個(gè)值；
[0048]定時(shí)/相位誤差檢測器，其被耦合為接收表示所述零電流信號的信號，被耦合為接收表示所述位置參考信號的信號，并且被配置為生成表示所述相位比較信號的信號；以及
[0049]求和模塊，其被配置為向所述第一連續(xù)鋸齒斜波信號加入與所述相位比較信號相關(guān)的值，以生成第二連續(xù)鋸齒斜波信號，所述第二連續(xù)鋸齒斜波信號具有最小值和最大值以及最小值和最大值之間的多個(gè)值，其中，第二連續(xù)鋸齒斜波信號的最小值和最大值與所述第一連續(xù)鋸齒斜波信號的最小值和最大值在時(shí)間上偏移一調(diào)整時(shí)間，其中，所述調(diào)整時(shí)間與所述相位比較信號相關(guān)，其中，經(jīng)調(diào)整的連續(xù)鋸齒斜波信號用于順序地查找所述查找表中的值，以生成所述多個(gè)調(diào)制信號中的至少一個(gè)，并且還用于生成與多個(gè)調(diào)制信號中的至少一個(gè)具有預(yù)定相位關(guān)系的至少一個(gè)其他調(diào)制信號。
[0050]在一些實(shí)施例中，所述電子電路還包括:
[0051]多個(gè)半橋電路，其被耦合到電動(dòng)機(jī)并且被配置為生成所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號，每個(gè)半橋電路包括:
[0052]相應(yīng)的串聯(lián)耦合的第一晶體管和第二晶體管；
[0053]用于接收高電源電壓的相應(yīng)的電源高電壓節(jié)點(diǎn)；
[0054]用于接收低電源電壓的相應(yīng)的電源低電壓節(jié)點(diǎn)；以及
[0055]相應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn)，在所述相應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn)處生成所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號中的相應(yīng)的一個(gè)；
[0056]至少一個(gè)比較器，其被配置為通過檢測以下中的至少一個(gè)來生成相應(yīng)的至少一個(gè)比較器輸出信號，所述至少一個(gè)比較器輸出信號指示通過所述多個(gè)半橋電路中的至少一個(gè)的第一晶體管或第二晶體管中的至少一個(gè)的反向電流:
[0057]在輸出節(jié)點(diǎn)處的高于所述高電源電壓的電壓；或
[0058]在輸出節(jié)點(diǎn)處的低于所述低電源電壓的電壓；以及
[0059]處理器，其被配置為根據(jù)至少一個(gè)比較器輸出信號來生成零電流信號，所述零電流信號指示通過所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)繞組中的至少一個(gè)的電流的過零。
[0060]在所述電子電路的一些實(shí)施例中，所述檢測包括:
[0061]僅在第一晶體管和第二晶體管都截止時(shí)的時(shí)間上通過對所述輸出節(jié)點(diǎn)處的電壓進(jìn)行采樣來檢測反向電流。
[0062]在所述電子電路的一些實(shí)施例中，所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號的每一個(gè)包括:
[0063]相應(yīng)的多個(gè)脈沖寬度調(diào)