CN101938239A - 用于启动无刷无传感器dc电机的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于启动无刷DC电机的方法。根据预定义的相位，将转子对准定子。对准之后，根据另一相位设置转子，跳过两相位，设置计时器为第一计数时间，以及根据第三相位将转子对准定子。然后，计时器重新启动，以及根据第四相位将转子对准定子。第一延迟之后，存储第一反电动势的值。当第一反电动势的值实质上等于相反极性的峰值幅度时，使计时器停止工作。更新计时器到第二计数时间，第二计时实质上等于第二计时器停止工作的时间。重复该进程，直到转子已经具有适于正常工作的位置和速率。

Description

用于启动无刷无传感器DC电机的方法
技术领域
本发明一般涉及一种无刷DC电机，以及更具体地，涉及一种无刷DC电机的启动。
背景技术
无刷直流(DC，Direct Current)电机用于各种应用，包括光盘驱动、光盘播放机、数字视频光盘播放机、扫描仪、打印机、绘图仪、汽车和航空行业使用的制动器等等。典型地，多相电机包括产生旋转磁场的固定的部分或定子以及其中由旋转磁场产生扭矩的非固定的部分或转子。扭矩使转子旋转，这然后又导致连接到转子的轴旋转。在启动时，需要检测无刷DC电机的转子的位置和转速。在具有传感器的无刷DC电机中，使用霍尔传感器(Hall sensor)可以检测和控制转子位置及其转速。然而，霍尔传感器的精度受到其工作环境的影响，这就降低了霍尔传感器提供的测量的精度。在无传感器无刷DC电机中，使用反电动势(BEMF，Back ElectroMotive Force)信号检测转子的位置。使用BEMF信号的缺点是，当转子动的很慢或者根本不动时BEMF信号变得非常小。
因此，有一种用于使用BEMF信号启动无传感器无刷DC电机的方法将是有利的。本方法的进一步的优点是实施起来是有成本效益的。
附图简述
阅读以下详细的描述，结合附图，，将更好地理解本发明，附图中相同的参考字符指示相同的元件，且其中：
图1是根据本发明的实施方式的无刷无传感器DC电机的示意图；
图2是用于启动根据本发明的实施方式的无刷无传感器DC电机的流程图；
图3是与用于启动无刷无传感器DC电机的图2的流程图相关联的一组电流图；
图4是与用于启动无刷无传感器DC电机的图3的一组电流图相关联的一组向量图；
图5是根据本发明的实施方式的用于转子到定子的对准(alignment)的电流波形；以及
图6是对于启动过程的对准和启动部分的BEMF信号与相位的关系曲线的图示。
详细描述
通常，本发明提供了一种用于使用十二相技术来启动无刷无传感器DC(BLDC)电机的方法。转子在对准相位中被对准到定子，其后是十二相启动序列，十二相启动序列优选地提供最大加速度和转矩。作为例子，转子可以包括星型或Y字形配置或者三角或三角形配置的电感器。根据本发明的一种实施方式，三相中的两相在电流模式操作下被交替通电。可选地，三相可以在电流模式操作下被通电。从而，在每个其他相位中，转子的电感器终端中的一个是浮置的。延迟之后，浮置终端中的一个上的BEMF峰值被捕获或者被保存，而其他相位在电流模式控制下。当BEMF信号以相反极性达到相同值时或者超过预定义的时间之后，发生下一步骤的换相(commutation)。
图1是根据本发明的一种实施方式的用于控制无刷无传感器DC电机的电机控制器10的示意图。电机控制器10包括无传感器控制电路12，其通过多个开关16、18、20、22、24和26耦合到无刷DC电机14。作为例子，开关16-26是场效应管。更特别地，无传感器控制电路12除其他以外还包括开关控制电路28、栅极驱动电路30、BEMF检测电路32、电流感测电路34。开关控制电路28具有用作控制电路12的输入29的输入以及连接栅极驱动电路30的输入的输出。耦合控制电路12的输入29，用于接收指示无刷DC电机14的期望速率的信号SPEED_IN。控制电路12还具有输入19，用于接收工作电压源VSUP。优选地，控制电路12包括无传感器控制电路系统和启动电路系统。栅极驱动电路30具有分别连接到N沟道场效应管16、18、20、22、24和26的栅极的输出36、38、40、42、44和46。输出36、38、40、42、44和46用作控制电路12的输出。场效应管16、20和24的漏极被共同耦合在一起并且耦合到控制电路12的输入19，用于接收工作电压源VSUP。场效应管18、22和26的源极被共同连接在一起并且连接到感测电阻48的一个端子。场效应管16的源极被连接到场效应管18的漏极以形成节点50，场效应管20的源极被连接到场效应管22的漏极以形成节点52，以及场效应管24的源极被连接到场效应管26的源极以形成节点54。虽然场效应管16、20和24描述为N沟道场效应管，但是这不是本发明的一个限制。例如，场效应管16、20和24也可以是P沟道场效应管。场效应管16、18、20、22、24和26被示出为与控制电路12独立的元件，而应被理解的是，它们可以与控制电路12单片集成。
无传感器控制电路12具有输入57、58和60以及输入62和64，输入57、58和60还用作BEMF检测电路32的输入，输入62和64还用作电流感测电路34的输入。BEMF检测电路32和电流感测电路34的输出被连接到开关控制电路28的相应的输入。输入62被连接到场效应管18、22和26的共同连接的源极并连接到感测电阻器48的一个端子，以及输入64被共同连接到感测电阻器48的另一端子并用于接收工作电压源，例如VSS。作为例子，工作电压源VSS是地。
根据本发明的一种实施方式，无刷DC电机14包括具有配置为星型或Y型的三相线圈或电感器U、V和W的定子。线圈U的一个端子被连接到节点50，线圈V的一个端子被连接到节点52，以及线圈W的一个端子被连接到节点54。线圈U、V和W的其他端子共同连接在一起以形成节点56。应指出的是，线圈和线圈配置的数目不局限于本发明。例如，线圈U、V和W可以被连接为三角配置。
图2是根据本发明的一种实施方式的用于启动无刷无传感器DC电机例如DC电机14的方法的流程图100。流程图100中示出的是对准步骤102、紧跟的启动步骤104，之后无刷无传感器电机进入正常的工作模式106。在描述流程图100的对准步骤102、启动步骤104以及正常的工作模式106之前，描述了根据本发明的一种实施方式的通过定子的线圈U、V和W的电流。
现参照图3，电机14使用对准步骤以电流模式被驱动，对准步骤之后是十二相预定义换相序列。相位可以标记为相位0、0A、1、1A、2、2A、3、3A、4、4A、5和5A。应指出的是，图3包括节点56和节点50、52和54，线圈U、V和W的端子分别连接到节点50、52和54。在相位0中，节点50被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个脉冲宽度调制(PWM)周期中的电流，节点52是开放的或浮置的，且节点54接地。这包括其中占空比是百分之零和百分之百的情况。在该配置中，电流I0从节点50通过节点56流向节点54，以及在节点52测量BEMF。
在相位0A中，节点50和52被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，以及节点54接地。在该配置中，电流I0A1从节点50流向节点56，电流I0A2从节点52流向节点56，以及电流I0ASUM从节点56流向节点54，其中电流I0ASUM是电流I0A1和电流I0A2之和。
在相位1中，节点50是开放的或浮置的，节点52被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，以及节点54接地。在该配置中，电流I1从节点52通过节点56流向节点54，以及在节点50测量BEMF。
在相位1A中，节点50和54接地，以及节点52被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流。在该配置中，电流I1ASUM从节点52流向节点56，电流I1A1从节点56流向节点54，以及电流I1A2从节点56流向节点50，其中电流I1ASUM是电流I1A1和电流I1A2之和。
在相位2中，节点50接地，节点52被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，节点54是开放的或浮置的。在该配置中，电流I2从节点52通过节点56流向节点50，以及在节点54测量BEMF。
在相位2A中，节点52和节点54被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，以及节点50接地。在该配置中，电流I2ASUM从节点56流向节点50，电流I2A1从节点52流向节点56，以及电流I2A2从节点54流向节点56，其中电流I2ASUM是电流I2A1和电流I2A2之和。
在相位3中，节点50接地，节点54被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，节点52是开放的或浮置的。在该配置中，电流I3从节点54通过节点56流向节点50，以及在节点52测量BEMF。
在相位3A中，节点50和节点52接地，节点54被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流。在该配置中，电流I3ASUM从节点54流向节点56，电流I3A1从节点56流向节点50，以及电流I3A2从节点56流向节点52，其中电流I3ASUM是电流I3A1和电流I3A2之和。
在相位4中，节点52接地，节点54被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，节点50是开放的或浮置的。在该配置中，电流I4从节点54通过节点56流向节点52，以及在节点50测量BEMF。
在相位4A中，节点50和节点54被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，以及节点52接地。在该配置中，电流I4ASUM从节点56流向节点52，电流I4A1从节点54流向节点56，以及电流I4A2从节点50流向节点56，其中电流I4ASUM是电流I4A1和电流I4A2之和。
在相位5中，节点50被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，节点52接地，且节点54是开放的或浮置的。在该配置中，电流I5从节点50通过节点56流向节点52，以及在节点54测量BEMF。
在相位5A中，节点52和节点54接地，以及节点50被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流。在该配置中，电流I5ASUM从节点50流向节点56，电流I5A1从节点56流向节点52，以及电流I5A2从节点56流向节点54，其中电流I5ASUM是电流I5A1和电流I5A2之和。
简要参照图4，示出了对于相位0、0A、1、1A、2、2A、3、3A、4、4A、5和5A的转子和定子之间的关系。在该配置中，标记为132的交叉影线部分表示转子的北极或者南极，以及标记为134的部分表示转子的南极或者北极。换言之，如果交叉影线标记部分132是北极，则交叉影线标记部分134是南极，或者如果交叉影线标记部分132是南极，则交叉影线标记部分134是北极。
再次参照图2中示出的流程图100，转子对准定子。如以上所描述的，在电机启动之前，转子相对于定子的位置是未知的。因此，在启动之前，转子和定子被对准到预定义的位置或者相位(由参考字符102表示)。对准包括从图3中所示的相位0、0A、1、1A、2、2A、3、3A、4、4A、5和5A中选择相位。优选地，预定义的位置是相位0A、1A、2A、3A、4A或者5A中的一个。选择相位之后，根据所选择的相位配置节点50、52和54，以及将电流应用到期望的节点一段时间thold，以将转子移动到期望的位置。例如，启动之前，通过将节点52和54接地并且在节点50应用电压一段时间thold，转子相对于定子的位置可以被移动，以对应于相位5A(图3中所示)的位置，其中电流已经具有降低转子振荡的波形。选择时间thold以使转子到达目标位置。图5中示出了合适的电流波形，其为电流与时间的关系曲线的图示，且可以用2n整形来实现，其中“n”为整数。在其中n为5的实施例中，应用PWM信号，以使第二电流脉冲的幅度(amplitude)是第一脉冲的幅度的两倍，第三电流脉冲的幅度是第一脉冲的幅度的四倍，第四电流脉冲的幅度是第一脉冲的幅度的八倍，第五电流脉冲的幅度是第一脉冲的幅度的十六倍，第六电流脉冲的幅度是第一脉冲的幅度的三十二倍，第七电流脉冲的幅度是第一脉冲的幅度的十六倍，第八电流脉冲的幅度是第一脉冲的幅度的八倍，第九电流脉冲的幅度是第一脉冲的幅度的四倍，第十电流脉冲的幅度是第一脉冲的幅度的两倍，第十一电流脉冲的幅度与第一脉冲的幅度相同。因此，根据2n幅度关系，其中“n”为整数，脉宽调制步进电流(pulse widthmodulated stepped current)具有一系列的离散值。
设定转子之后，根据下一相位应用电压一段时间或者其中一部分。根据图4所示的实施例，相位5A之后的下一相位是相位0。如果预定义的位置或者相位是相位0A，则下一相位将是相位1；如果预定义的位置或者相位是相位1A，则下一相位将是相位2；如果预定义的位置或者相位是相位2A，则下一相位将是相位3；如果预定义的位置或者相位是相位3A，则下一相位将是相位4；如果预定义的位置或者相位是相位4A，则下一相位将是相位5。因此，节点54接地，以及电压信号被应用到节点50。在对准步骤102的过程中，偏角(slipangle)是零度。应被理解的是，在对准过程中选择相位5A作为第一相位的优点是所有的线圈都在相位5A期间被供电，即在本实施方式中，它是六个最强相位之一。因此，相位5A提供了允许电机驱动大负载的更大的电流。由于在启动时负载的尺寸未知，因此需要使用能够提供最大功率的相位来启动电机。对准定子和转子之后，应用相位0。应指出的是，如果负载较小，则对准可以跳过相位5A在相位0开始。
再次参照图2以及在完成对准步骤102之后，通过设置变量TCNT到最大时间tMAX，设置计时器TNEW到实际上等于变量TCNT除以实数X的值的时间tNEW，以及跳过下两相位，即相位0A和1(如框110所示)，启动步骤104开始。应指出的是，所跳过的相位的数目不是本发明的限制。优选地，跳过至少一个相位。根据电机的类型和电机启动时的静载荷来选择最大时间tMAX。根据本发明的一种实施方式，将相位1A的配置应用到电机14，直到计时器TNEW的值(即时间tNEW)大于变量TCNT的值(如框112所示)。在相位1A的配置中，节点50和54接地，以及节点52被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流。在该配置中，电流I1ASUM从节点52流向节点56，电流I1A1从节点56流向节点54，以及电流I1A2从节点56流向节点50，其中电流I0ASUM是电流I1A1和电流I1A2之和。在2007年9月18日发布给Jan Plojhar等人的第7,271,993号美国专利中描述了用于控制电流的技术，并且其被受让于AMISemiconductor Belgium BVBA。第7,271,993号美国专利在此通过引用被全部并入。
当计时器TNEW的值(即时间tNEW)大于变量TCNT的值时，计时器TNEW被重置到例如零值，以及电机14换相到下一相位，即本实施方式的相位2(如框114所示)。如以上所描述的，在相位2中，节点50接地，节点52被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，节点54是开放的或浮置的。在该配置中，电流I2从节点52通过节点56流向节点50，以及延迟之后在节点54测量BEMF信号(如框116所示)。测量的BEMF信号和BEMF信号的幅度还被称为反向电动势值。根据本发明的一种实施方式，BEMF信号的测量延迟一段持续时间，该持续时间段等于变量TCNT的值除以实数。例如，变量TCNT的值可以除以四。应指出的是，变量TCNT的值所除以的数不是本发明的限制。例如，该数可以是二、三、四等等。根据一种实施方式，延迟之后，BEMF信号的最小或者最大幅度被捕获以及存储为值VPEAK(如框118所示)。应指出的是，捕获的BEMF信号是最小值还是最大值取决于BEMF信号的极性。可选地，取代存储BEMF信号的最小或者最大幅度，而是存储BEMF信号的最小或者最大幅度除以实数的商。虽然当该实数非常大时该商趋于零，然而该商具有某个小但仍有限的值。而在另一可选的实施方式中，如果BEMF信号的最小或者最大幅度较小，则最小或者最大幅度的值被捕获和存储为值VPEAK。应指出的是，在可选的实施方式中，最小或者最大幅度的可检测的量值随产品实现而变化。例如，如果使用工作在3.3伏特电源的八位模拟-数字转换器时，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约12.89毫伏。然而，如果使用十二位模拟-数字转换器，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约0.8毫伏。模拟-数字转换器的大小和供电轨(supply rail)不是本发明的限制。
当BEMF信号达到反相值-VPEAK或者-VPEAK/N时，其中N为实数，计时器TNEW被采样，计时器TNEW的采样值被存储为时间tNEW，以及变量TCNT的值被调整为时间tNEW(如框120所示)。
进程返回框112所示的步骤，以及根据本发明的一种实施方式，应用下一相位，即相位2A，直到计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值。当计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值时，计时器TNEW被重置到例如零值，以及电机14换相到下一相位，即本实施方式的相位3(如框114所示)。如以上所描述的，在相位3中，节点50接地，节点54被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，节点52是开放的或浮置的。在该配置中，电流I3从节点54通过节点56流向节点50，以及延迟之后，在节点52测量BEMF信号(如框116所示)。根据本发明的一种实施方式，BEMF信号的测量延迟一段持续时间，该持续时间等于变量TCNT的值除以实数。例如，变量TCNT的值除以四。然而，应指出的是，变量TCNT的值所除以的数不是本发明的限制。例如，该数可以是二、三、四等等。根据另一实施方式，延迟之后，BEMF信号的最小或者最大幅度被捕获以及存储为值VPEAK(如框118所示)。应指出的是，捕获的BEMF信号是最小值还是最大值取决于BEMF信号的极性。可选地，取代存储BEMF信号的最小或者最大幅度，而是存储BEMF信号的最小或者最大幅度除以实数的商。虽然当该实数非常大时该商趋于零，然而该商具有某个小但仍有限的值。而在另一可选的实施方式中，如果BEMF信号的最小或者最大幅度较小，则最小或者最大幅度的值被捕获和存储为值VPEAK。应指出的是，在可选的实施方式中，最小或者最大幅度的可检测的量值随产品实现而变化。例如，如果使用工作在3.3伏特电源的八位模拟-数字转换器时，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约12.89毫伏。然而，如果使用十二位模拟-数字转换器，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约0.8毫伏。模拟-数字转换器的大小和供电轨不是本发明的限制。
当BEMF信号达到反相值-VPEAK或者-VPEAK/N时，其中N为实数，计时器TNEW被采样，计时器TNEW的采样值被存储为时间tNEW，以及变量TCNT的值被调整为时间tNEW(如框120所示)。
进程返回框112所示的步骤，以及根据本发明的一种实施方式，应用下一相位，即相位3A，直到计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值。当计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值时，计时器TNEW被重置到例如零值，以及电机14换相到下一相位，即本实施方式的相位4(如框114所示)。如以上所描述的，在相位4中，节点52接地，节点54被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，节点50是开放的或浮置的。在该配置中，电流I4从节点54通过节点56流向节点52，以及延迟之后，在节点50测量BEMF信号(如框116所示)。根据本发明的一种实施方式，BEMF信号的测量延迟一段持续时间，该持续时间等于变量TCNT的值除以实数。例如，变量TCNT的值除以四。然而，应指出的是，变量TCNT的值所除以的数不是本发明的限制。例如，该数可以是二、三、四等等。根据另一实施方式，延迟之后，BEMF信号的最小或者最大幅度被捕获以及存储为值VPEAK(如框118所示)。应指出的是，捕获的BEMF信号是最小值还是最大值取决于BEMF信号的极性。可选地，取代存储BEMF信号的最小或者最大幅度，而是存储BEMF信号的最小或者最大幅度除以实数的商。虽然当该实数非常大时该商趋于零，然而该商具有某个小但仍有限的值。而在另一可选的实施方式中，如果BEMF信号的最小或者最大幅度较小，则最小或者最大幅度的值被捕获和存储为值VPEAK。应指出的是，在可选的实施方式中，最小或者最大幅度的可检测的量值随产品实现而变化。例如，如果使用工作在3.3伏特电源的八位模拟-数字转换器时，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约12.89毫伏。然而，如果使用十二位模拟-数字转换器，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约0.8毫伏。模拟-数字转换器的大小和供电轨不是本发明的限制。
当BEMF信号达到反相值-VPEAK或者-VPEAK/N时，其中N为实数，计时器TNEW被采样，计时器TNEW的采样值被存储为时间tNEW，以及变量TCNT的值被调整为时间tNEW(如框120所示)。
进程返回框112所示的步骤，以及根据本发明的一种实施方式，应用下一相位，即相位4A，直到计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值。当计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值时，计时器TNEW被重置到例如零值，以及电机14换相到下一相位，即本实施方式的相位5(如框114所示)。如以上所描述的，在相位5中，节点52接地，节点50被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，以及节点54是开放的或浮置的。在该配置中，电流I5从节点50通过节点56流向节点52，以及延迟之后，在节点54测量BEMF信号(如框116所示)。根据本发明的一种实施方式，BEMF信号的测量延迟一段持续时间，该持续时间等于变量TCNT的值除以实数。例如，变量TCNT的值除以四。然而，应指出的是，变量TCNT的值除以的数不是本发明的限制。例如，该数可以是二、三、四等等。根据另一实施方式，延迟之后，BEMF信号的最小或者最大幅度被捕获以及存储为值VPEAK(如框118所示)。应指出的是，捕获的BEMF信号是最小值还是最大值取决于BEMF信号的极性。可选地，取代存储BEMF信号的最小或者最大幅度，而是存储BEMF信号的最小或者最大幅度除以实数的商。虽然当该实数非常大时该商趋于零，然而该商具有某个小但仍有限的值。而在另一可选的实施方式中，如果BEMF信号的最小或者最大幅度较小，则最小或者最大幅度的值被捕获和存储为值VPEAK。应指出的是，在可选的实施方式中，最小或者最大幅度的可检测的量值随产品实现而变化。例如，如果使用工作在3.3伏特电源的八位模拟-数字转换器时，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约12.89毫伏。然而，如果使用十二位模拟-数字转换器，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约0.8毫伏。模拟-数字转换器的大小和供电轨不是本发明的限制。
当BEMF信号达到反相值-VPEAK或者-VPEAK/N时，其中N为实数，计时器TNEW被采样，计时器TNEW的采样值被存储为时间tNEW，以及变量TCNT的值被调整为时间tNEW(如框120所示)。
进程返回框112所示的步骤，以及根据本发明的一种实施方式，应用下一相位，即相位5A，直到计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值。当计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值时，计时器TNEW被重置到例如零值，以及电机14换相到下一相位，即本实施方式的相位0(如框114所示)。如以上所描述的，在相位0中，节点50被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，节点52是开放的或浮置的，以及节点54接地。在该配置中，电流I0从节点50通过节点56流向节点54，以及延迟之后，在节点52测量BEMF信号(如框116所示)。根据本发明的一种实施方式，BEMF信号的测量延迟一段持续时间，该持续时间等于变量TCNT的值除以实数。例如，变量TCNT的值除以四。然而，应指出的是，变量TCNT的值除以的数不是本发明的限制。例如，该数可以是二、三、四等等。根据另一实施方式，延迟之后，BEMF信号的最小或者最大幅度被捕获以及存储为值VPEAK(如框118所示)。应指出的是，捕获的BEMF信号是最小值还是最大值取决于BEMF信号的极性。可选地，取代存储BEMF信号的最小或者最大幅度，而是存储BEMF信号的最小或者最大幅度除以实数的商。虽然当该实数非常大时该商趋于零，然而该商具有某个小但仍有限的值。而在另一可选的实施方式中，如果BEMF信号的最小或者最大幅度较小，则最小或者最大幅度的值被捕获和存储为值VPEAK。应指出的是，在可选的实施方式中，最小或者最大幅度的可检测的量值随产品实现而变化。例如，如果使用工作在3.3伏特电源的八位模拟-数字转换器时，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约12.89毫伏。然而，如果使用十二位模拟-数字转换器，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约0.8毫伏。模拟-数字转换器的大小和供电轨不是本发明的限制。
当BEMF信号达到反相值-VPEAK或者-VPEAK/N时，其中N为实数，计时器TNEW被采样，计时器TNEW的采样值被存储为时间tNEW，以及变量TCNT的值被调整为时间tNEW(如框120所示)。
进程返回框112所示的步骤，以及根据本发明的一种实施方式，应用下一相位，即相位0A，直到计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值。当计时器TNEW的值，即时间tNEW，大于变量TCNT的值时，计时器TNEW被重置到例如零值，以及电机14换相到下一相位，即本实施方式的相位1(如框114所示)。如以上所描述的，在相位1中，节点50是开放的或浮置的，节点52被耦合用于接收电压信号，控制该电压信号的占空比以连续地调节每个PWM周期的电流，以及节点54接地。在该配置中，电流I1从节点52通过节点56流向节点54，以及延迟之后，在节点50测量BEMF信号(如框116所示)。根据本发明的一种实施方式，BEMF信号的测量延迟一段持续时间，该持续时间等于变量TCNT的值除以实数。例如，变量TCNT的值除以四。然而，应指出的是，变量TCNT的值所除以的数不是本发明的限制。例如，该数可以是二、三、四等等。根据另一实施方式，延迟之后，BEMF信号的最小或者最大幅度被捕获以及存储为值VPEAK(如框118所示)。应指出的是，捕获的BEMF信号是最小值还是最大值取决于BEMF信号的极性。可选地，取代存储BEMF信号的最小或者最大幅度，而是存储BEMF信号的最小或者最大幅度除以实数的商。虽然当该实数非常大时该商趋于零，然而该商具有某个小但仍有限的值。而在另一可选的实施方式中，如果BEMF信号的最小或者最大幅度较小，则最小或者最大幅度的值被捕获和存储为值VPEAK。应指出的是，在可选的实施方式中，最小或者最大幅度的可检测的量值随产品实现而变化。例如，如果使用工作在3.3伏特电源的八位模拟-数字转换器时，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约12.89毫伏。然而，如果使用十二位模拟-数字转换器，则最小或者最大幅度的可检测的量值可以是大约0.8毫伏。模拟-数字转换器的大小和供电轨不是本发明的限制。
当BEMF信号达到反相值-VPEAK或者-VPEAK/N时，其中N为实数，计时器TNEW被采样，计时器TNEW的采样值被存储为时间tNEW，以及变量TCNT的值被调整为时间tNEW(如框120所示)。
图6是用于启动进程的启动和对准部分的BEMF信号与相的关系曲线的图示152。图6示出了对准步骤、在启动步骤开始时的两个跳过的相位、被延迟隐藏的BEMF信号的部分以及包含峰值BEMF信号+VPEAK和-VPEAK的BEMF信号。应指出的是，在启动过程中，峰值BEMF信号+VPEAK和-VPEAK可以相同或者它们可以对于相位0、0A、1、1A、2、2A、3、3A、4、4A、5和5A中每一个有所不同。
进程返回框112所示的步骤，以及变量TCNT已经达到预定义的值tCNTUP后，进程进入正常的工作模式(参考字符106所示)。从启动模式到正常的工作模式的转换的技术是本领域的技术人员所已知的。
根据可选的实施方式，如果峰值电压(VPEAK或者-VPEAK)趋于零或者等于零，则换相看起来像过零(zero-crossing)换相。此外，电路可以被设计为BEMF信号的乒乓开关(toggle)，BEMF信号是峰值电压与除数的商，除数为实数。随着实数增大，商趋于零，导致换相看起来像过零换相。虽然换相看起来像过零换相，然而应理解的是，商可以具有有限值，并且因此该换相不是过零换相。
现在应理解的是，已经提供了一种用于启动无刷无传感器DC电机的方法。在对准相位中，通过使用步进PWM电流信号将定子放置到预定义的位置，将转子对准定子。对准之后，执行序列中的下一相位，之后跳过两相并且设置计时器到第一计数时间(count time)。然后，定子中的电感器中的两个电感器的两个端子通过耦合到相同的工作电压源(例如地或者电压信号)相互连接，而电压信号或者地被应用于另一电感器端子。计时器被重新启动，以及两个相互连接的电感器端子之一被断开，以使其浮置。延迟之后，为了使任意瞬态信号耗散，存储BEMF信号的峰值幅度。当BEMF信号变得等于峰值幅度的反相的一部分时，更新变量为计数时间，其实质上等于停止计时器的时间。
虽然本文中已经公开了具体的实施方式，但是并不意味着本发明局限于公开的实施方式。本领域的技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神的情况下可以进行修改和变更。这意味着，本发明包括落入所附权利要求的范围内的所有这些修改和变更。

Claims (10)

1.一种用于启动无刷直流电机的方法，该方法包括：
设置变量的值为第一时间；
设置计时器的值为第三时间；
生成从第一节点流向第二节点的第一总电流，直到所述第三时间大于所述第一时间，其中所述第一总电流的第一部分从所述第二节点流向第三节点，以及所述第一总电流的第二部分从所述第二节点流向第四节点；
生成从所述第一节点流向所述第二节点并流向所述第四节点的第二电流；
第一延迟之后，存储第一反电动势值；
在所述第一反电动势值实质上等于第一峰值幅度或者划分值之一的第二时间，通过采样所述计时器，生成第一采样值，所述划分值等于所述第一峰值幅度除以第一除数所得到的商；以及
将所述变量的所述值调整为所述第一采样值。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在设置所述计时器为所述第二时间之前对准转子和定子。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在设置所述计时器为第二计数时间之前对准所述转子和所述定子包括：
将所述转子和所述定子对准到预定义的第一位置一段第一维持时间；
将所述转子和所述定子对准到所述预定义的第一位置之后，将所述转子移动到第二位置并且在所述第二位置处保持所述转子一段第二维持时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其中将所述转子和所述定子对准到所述预定义的第一位置包括将脉宽调制步进电流应用到所述定子。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述脉宽调制步进电流具有2n幅度关系的一系列的离散值，其中n为整数。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括生成所述第一总电流一段第一持续时间。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
生成从所述第二节点流向所述第四节点的第二总电流，直到所述计时器的所述值大于所述变量的所述值，其中所述第二总电流包括从所述第一节点流向所述第二节点的第三电流部分以及从所述第三节点流向所述第二节点的第四电流部分；
生成从所述第三节点经由所述第二节点流向所述第四节点的第三电流；
在第二延迟之后，存储第二反电动势值；
在所述第二反电动势值实质上等于第二峰值幅度或者划分值之一的第四时间，通过采样所述计时器，生成第二采样值，所述划分值等于所述第二峰值幅度除以第二除数所得到的商；以及
将所述变量的所述值调整为所述第二采样值。
8.一种用于使用至少十二相位来启动无刷直流电机的方法，该方法包括：
将转子对准定子，其中所述定子包括第一、第二和第三电感器，所述第一、第二和第三电感器中的每一个具有第一和第二端子；
跳过所述至少十二相位中的至少一个相位；
设置变量的值为第一时间以及计时器的值为第二时间；
在第三相位中，将工作电压源应用到所述第一电感器和第三电感器的所述第一端子以及将第一电压信号应用到所述第二电感器中的所述第一端子；
当所述计时器的所述值大于所述变量的所述值时，在第四相位中从所述第三电感器的所述第一端子移除所述工作电压源；
在第一延迟之后，存储第一反电动势值；
在所述第一反电动势值实质上等于第一峰值幅度或者划分值之一的第二时间，通过采样所述计时器，生成第一采样值，所述划分值等于所述第一峰值幅度除以第一除数所得到的商；以及
将所述变量的所述值调整为所述第一采样值。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
在第五相位中，将所述工作电压源应用到所述第一电感器的所述第一端子，将第二电压信号应用到所述第二电感器的所述第一端子，以及将第三电压信号应用到所述第三电感器中的所述第一端子；
当所述计时器的所述值大于所述变量的所述值时，在第六相位中从所述第二电感器的所述第一端子移除所述第二电压信号；
在第二延迟之后，存储第二反电动势值；
在所述第二反电动势值实质上等于第二峰值幅度或者划分值之一的第四时间，通过采样所述计时器，生成第二采样值，所述划分值等于所述第二峰值幅度除以第二除数所得到的商；以及
将所述变量的所述值调整为所述第二采样值。
10.根据权利要求8所述的方法，其中跳过所述至少十二相位中的所述至少一个相位包括跳过所述第一相位和第二相位。
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