CN104485858A - 无刷无霍尔传感器直流电机控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，包括：MCU控制芯片、连接于所述MCU控制芯片的电源单元及驱动单元，所述驱动单元还连接于电源单元，通过所述驱动单元输出驱动波形信号给电机，所述控制电路还包括一峰值电流检测单元及反电动势检测单元，所述峰值电流检测单元分别连接于MCU控制芯片及电源单元，所述反电动势检测单元分别连接于MCU控制芯片及电源单元。本发明实现了电机迅速启动及平稳工作，而且成本低，性价比高、节能环保。

Description

无刷无霍尔传感器直流电机控制电路

技术领域

本发明涉及无刷直流电机控制技术领域，特别涉及一种无刷无霍尔传感器直流电机控制电路。

背景技术

随着电动工具的日益发展，无刷直流电机在很多领域都得到了广泛的应用，它具有调速性能好，体积小，效率高等优点。霍尔传感器对无刷直流电机的正常工作起十分重要的作用，它为电机提供基本的换相信息。但具有霍尔传感器的无刷电机成本高，且电机复杂性高。

现在已出现无刷无霍尔传感器的直流电机，但无刷无霍尔传感器直流电机控制系统中通常转子位置信号检测困难，而且当电机静止或转速较低时反电动势（BEMF）为零或很小，很难通过反电动势过零点检测来得到正确的位置信号，很容易造成电机失步及起动失败。

发明内容

本发明提出一种无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，实现了电机迅速启动及平稳工作，而且成本低，性价比高、节能环保。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，包括：MCU控制芯片、连接于所述MCU控制芯片的电源单元及驱动单元，所述驱动单元还连接于电源单元，通过所述驱动单元输出驱动波形信号给电机，所述控制电路还包括一峰值电流检测单元及反电动势检测单元，所述峰值电流检测单元分别连接于MCU控制芯片及电源单元，所述反电动势检测单元分别连接于MCU控制芯片及电源单元；

所述峰值电流检测单元用于采集无刷无霍尔传感器直流电机静止时的通电电流值并转化成电压信号，所述MCU控制芯片根据所述电压信号判断电机转子位置，以启动所述电机；所述反电动势检测单元用于对所述电机三相端电压信号进行滤波补偿，所述MCU控制芯片根据经过滤波补偿的三相端电压信号控制电机换相。

进一步地，在上述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路中，所述电源单元包括：恒流子单元、连接于所述恒流子单元的第一降压子单元及连接于所述第一降压子单元的第二降压子单元，所述恒流子单元连接有电池包，所述恒流子单元用于提供恒定电流输入至第一降压子单元，所述第一降压子单元根据输入恒定电流输出电压给所述驱动单元供电，所述第二降压子单元对第一降压子单元的输出电压进行降压调整，并输出电压给所述MCU控制芯片供电。

进一步地，在上述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路中，所述恒流子单元包括第一二极管、第一三极管、第二三极管、并联的第一电阻及第二电阻、第三电阻及第四电阻，所述第一二极管的阳极连接于电池包输出电压，所述并联的第一电阻及第二电阻一公共端连接于所述第一二极管的阴极，所述并联的第一电阻及第二电阻另一公共端连接于第一三极管的集电极，所述第一三极管的发射极连接于第二三极管的基极，所述第一三极管的基极连接于第二三极管的集电极，所述第三电阻连接于第一三极管的基极与第一二极管的阴极之间，所述第四电阻连接于第二三极管的基极与发射极之间。

进一步地，在上述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路中，所述第一降压子单元包括第一稳压管、第一电解电容及第一电容，所述第一稳压管的阴极及第一电解电容的正极均连接于第二三极管的发射极，所述第一稳压管的阳极及第一电解电容的负极均接地，所述第一电容连接于第一电解电容的正极与地之间。

进一步地，在上述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路中，所述第二降压子单元包括第三三极管、第二稳压管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电解电容、第二电容及第三电容，所述第三三极管的集电极连接于第一电解电容的正极，所述第三三极管的基极连接于第二稳压管的阴极，所述第二稳压管的阳极接地；所述第三三极管的基极还通过第二电容、第七电阻接地；所述第三三极管的发射极通过第六电阻及第七电阻接地；所述第二电解电容的正极连接于第三三极管的发射极，所述第二电解电容的负极接地；所述第三电容的一端连接于第二电解电容的正极，所述第三电容的另一端接地。

进一步地，在上述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路中，所述峰值电流检测单元包括第一运算放大器及第二运算放大器、第二二极管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻、采样电阻、放电电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容及第八电容；所述采样电阻连接于驱动单元与地之间，所述第一运算放大器的正相输入端通过第八电阻及采样电阻接地，所述第一运算放大器的反相输入端通过第九电阻接地，所述第一运算放大器的正相输入端还通过第四电容接地，所述第一运算放大器的反相输入端还通过第五电容接地，所述第一运算放大器的输出端通过第十二电阻连接于第二运算放大器的正相输入端，所述第一运算放大器的输出端还通过第十电阻及第五电容接地，所述第一运算放大器的输出端还通过第十一电阻连接于MCU控制芯片的均值电流端；所述第一运算放大器的电源输入端连接于+5V电源，所述第十一电阻还通过第六电容接地；

所述第二运算放大器的正相输入端还通过第七电容接地；所述第二运算放大器的反相输入端连接于所述第二二极管的阴极，所述第二运算放大器的输出端连接于第二二极管的阳极，所述第十三电阻一端连接于第二运算放大器的反相输入端，所述第十三电阻另一端连接于MCU控制芯片的峰值电流端，所述第十三电阻另一端还通过放电电阻连接于MCU控制芯片的放电端；所述第八电容连接于MCU控制芯片的峰值电流端与地之间。

进一步地，在上述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路中，所述反电动势检测单元包括第一比较器、第二比较器及第三比较器、第一滤波子单元、第二滤波子单元、第三滤波子单元、第四滤波子单元、第五滤波子单元、第六滤波子单元及第一滤波电阻、第二滤波电阻、第三滤波电阻、第四滤波电阻、第五滤波电阻及第六滤波电阻；所述第一滤波电阻、第二滤波电阻、第三滤波电阻、第四滤波电阻、第五滤波电阻及第六滤波电阻的阻值均相同；

所述第一滤波电阻一端连接于电机的U相端，所述第一滤波电阻另一端通过第二滤波电阻连接于电机的V相端；所述第三滤波电阻的一端连接于电机的V相端，所述第三滤波电阻的另一端通过第四滤波电阻连接于电机的W相端；所述第五滤波电阻的一端连接于电机的W相端，所述第五滤波电阻的另一端通过第六滤波电阻连接于电机的U相端；所述第一比较器的正相输入端通过第一滤波子单元连接于第一滤波电阻及第二滤波电阻的公共端，所述第一比较器的反相输入端通过第二滤波子单元连接于电机的W相端；所述第二比较器的正相输入端通过第三滤波子单元连接于第三滤波电阻及第四滤波电阻的公共端，所述第二比较器的反相输入端通过第四滤波子单元连接于电机的U相端；所述第三比较器的正相输入端通过第五滤波子单元连接于第五滤波电阻及第六滤波电阻的公共端，所述第三比较器的反相输入端通过第六滤波子单元连接于电机的V相端。

进一步地，在上述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路中，所述第一滤波子单元包括第一滤波电容及第七滤波电阻，所述第一滤波电容及第七滤波电阻均连接于所述第一比较器的正相输入端与地之间；所述第二滤波子单元包括第二滤波电容、第八滤波电阻及第九滤波电阻，所述第八滤波电阻连接于所述第一比较器的反相输入端与电机的W相端之间，所述第二滤波电容及第九滤波电阻均连接于所述第一比较器的反相输入端与地之间。

进一步地，在上述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路中，所述第三滤波子单元包括第三滤波电容及第十滤波电阻，所述第三滤波电容及第十滤波电阻均连接于所述第二比较器的正相输入端与地之间；所述第四滤波子单元包括第四滤波电容、第十一滤波电阻及第十二滤波电阻，所述第十一滤波电阻连接于第二比较器的反相输入端与电机的U相端之间，所述第四滤波电容及第十二滤波电阻均连接于第二比较器的反相输入端与地之间。

进一步地，在上述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路中，所述第五滤波子单元包括第五滤波电容及第十三滤波电阻，所述第五滤波电容及第十三滤波电阻均连接于第三比较器的正相输入端与地之间；所述第六滤波子单元包括第六滤波电容、第十四滤波电容及第十五滤波电容，所述第十四滤波电容连接于第三比较器的反相输入端与电机的V相端之间，所述第六滤波电容及第十五滤波电容均连接于第三比较器的反相输入端与地之间。

本发明通过峰值电流检测单元判断得到正确的电子转子位置信号，以及通过反电动势检测单元对所述电机三相端电压信号进行滤波补偿，使得所述MCU控制芯片根据经过滤波补偿的三相端电压信号更好地控制电机换相，实现了电机迅速启动及平稳工作，而且成本低，性价比高、节能环保。

附图说明

图1为本发明无刷无霍尔传感器直流电机控制电路的结构示意图；

图2为图1中MCU控制芯片的电路原理图；

图3为图1中电源单元的电路原理图；

图4为图1中驱动单元的电路原理图；

图5为图1中峰值电流检测单元的电路原理图；

图6为图1中反电动势检测单元的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，无刷无霍尔传感器直流电机控制电路包括：MCU控制芯片U1、连接于所述MCU控制芯片U1的电源单元2及驱动单元3，所述驱动单元3还连接于电源单元2，通过所述驱动单元3输出驱动波形信号给电机100，所述控制电路还包括一峰值电流检测单元4及反电动势检测单元5，所述峰值电流检测单元4分别连接于MCU控制芯片U1及电源单元2，所述反电动势检测单元5分别连接于MCU控制芯片U1及电源单元2；所述峰值电流检测单元4用于采集无刷无霍尔传感器直流电机100静止时的通电电流值并转化成电压信号，所述MCU控制芯片U1根据所述电压信号判断电机转子位置，以启动所述电机；所述反电动势检测单元5用于对所述电机三相端电压信号进行滤波补偿，所述MCU控制芯片U1根据经过滤波补偿的三相端电压信号控制电机100换相。

这样，通过峰值电流检测单元4判断得到正确的电子转子位置信号，以及通过反电动势检测单元5对所述电机三相端电压信号进行滤波补偿，使得所述MCU控制芯片U1根据经过滤波补偿的三相端电压信号更好地控制电机100换相，实现了电机迅速启动及平稳工作，而且成本低，性价比高、节能环保。

请参阅图2，所述MCU控制芯片U1为通用的MCU，所述MCU控制芯片U1采用5V供电，C22、C23为滤波电容。

请参阅图3，所述电源单元2包括：恒流子单元21、连接于所述恒流子单元21的第一降压子单元22及连接于所述第一降压子单元22的第二降压子单元23，所述恒流子单元21连接有电池包（BAT），用于提供恒定电流输入至第一降压子单元22，所述第一降压子单元22根据输入恒定电流输出电压给所述驱动单元3供电，所述第二降压子单元23对第一降压子单元22的输出电压进行降压调整，并输出电压给所述MCU控制芯片U1供电。

进一步，所述恒流子单元21包括第一二极管D1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、并联的第一电阻R1及第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4，所述第一二极管D1的阳极连接于电池包输出电压VBAT+（36V~60V），所述并联的第一电阻R1及第二电阻R2一公共端连接于所述第一二极管D1的阴极，所述并联的第一电阻R1及第二电阻R2另一公共端连接于第一三极管Q1的集电极，所述第一三极管Q1的发射极连接于第二三极管Q2的基极，所述第一三极管Q1的基极连接于第二三极管Q2的集电极，所述第三电阻R3连接于第一三极管Q1的基极与第一二极管D1的阴极之间，所述第四电阻R4连接于第二三极管Q2的基极与发射极之间。

所述第一降压子单元22包括第一稳压管Z1、第一电解电容C1’及第一电容C1，所述第一稳压管Z1的阴极及第一电解电容C1’的正极均连接于第二三极管Q2的发射极，所述第一稳压管Z1的阳极及第一电解电容C1’的负极均接地，所述第一电容C1连接于第一电解电容C1’的正极与地之间。

所述第二降压子单元23包括第三三极管Q3、第二稳压管Z2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电解电容C2’、第二电容C2及第三电容C3，所述第三三极管Q3的集电极连接于第一电解电容C1’的正极，所述第三三极管Q3的基极连接于第二稳压管Z2的阴极，所述第二稳压管Z2的阳极接地；所述第三三极管Q3的基极还通过第二电容C2、第七电阻R7接地；所述第三三极管Q3的发射极通过第六电阻R6及第七电阻R7接地；所述第二电解电容C2’的正极连接于第三三极管Q3的发射极，所述第二电解电容C2’的负极接地；所述第三电容C3的一端连接于第二电解电容C2’的正极，所述第三电容C3的另一端接地。

当所述第一二极管D1的阳极接通电池包（36V~60V）后，电流经过所述第一二极管D1、并联的第一电阻R1及第二电阻R2、第一三极管Q1、第四电阻R4给第一电解电容C1’及第二电解电容C2’充电；当电流经过所述第四电阻R4后，如果在所述第四电阻R4上的压降大于第二三极管Q2_Vbe，此时，所述第二三极管Q2导通，从而使得所述第一三极管Q1截止，流经所述第四电阻R4上的电流减少，从而使得第二三极管Q2又截止；如此反复，则通过第四电阻R4上的电流近似为：I=Q10_VBE/R7，从而输出恒定电流。

所述恒定电流输入至第一降压子单元22后，由第一稳压管Z1确定输出电压为+15V，以提供给所述驱动单元3供电。当所述第一降压子单元22的输出电压稳定为+15V，通过第六电阻R6及第七电阻R7分压将输出电压反馈至第二稳压管Z2，可控制第二稳压管Z2的导通与截止，从而控制第三三极管Q3的导通与截止，使得输出电压达到稳定。通过调整第六电阻R6及第七电阻R7的分压比可调整输出电压，本实施例中，所述第二降压子单元23输出电压为+5V，以给所述MCU控制芯片U1及运放供电。

请参阅图4，所述驱动单元3包括驱动芯片（IC）U2及三相桥式电路（MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），所述驱动芯片U2输入端连接于MCU控制芯片U1，所述驱动芯片U2输出端连接于所述三相桥式电路。

驱本实施例中，所述驱动芯片U2为三通道半桥栅极驱动IC，可用于高压、高速驱动MOS管Q101、Q102、Q103、Q104、Q105、Q106。所述驱动芯片U2输入端由MCU控制芯片U1提供，分别是UVW三相的高端和低端的逻辑输入，输出端可防止高端和低端同时开通。

所述驱动芯片U2的管脚HO1、管脚HO2及管脚HO3与管脚LO1、管脚LO2及管脚LO3分别接后端的三相桥式电路的MOS栅极，六个MOS做开关使用。将它们按照一定的频率和组合方式进行开关，便能驱动三相无刷电机转动。电机每转180°都要经过6次换相，每一相都有一个上管和一个下管导通。但同一对上管和下管不能同时导通，以防止电源短路。

六次换相MOS导通状态为：Q101+ Q104，Q101+Q6，Q103+ Q102，Q103+ Q106，Q105+ Q102，Q105+ Q104。在每相中，电流根据导通的MOS不同，按照不同的方向流过电机的不同的线圈，从而产生旋转磁动力，推动电机转动。

另外，大电流从下桥MOS的源极流出经过采样电阻到参考地(电池包负极)，将采样电阻上的电流反馈给峰值电流检测单元及电流反馈电路，以得到通电电流值。

所述峰值电流检测单元4包括第一运算放大器U1A及第二运算放大器U1B、第二二极管D2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12及第十三电阻R13、采样电阻RCS、放电电阻R、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7及第八电容C8；所述采样电阻RCS连接于驱动单元3与地之间，所述第一运算放大器U1A的正相输入端通过第八电阻R8及采样电阻RCS接地，所述第一运算放大器U1A的反相输入端通过第九电阻R9接地，所述第一运算放大器U1A的正相输入端还通过第四电容C4接地，所述第一运算放大器U1A的反相输入端还通过第五电容C5接地，所述第一运算放大器U1A的输出端通过第十二电阻R12连接于第二运算放大器U1B的正相输入端，所述第一运算放大器U1A的输出端还通过第十电阻R10及第五电容C5接地，所述第一运算放大器U1A的输出端还通过第十一电阻R11连接于MCU控制芯片U1的均值电流端（AVG_AD端）；所述第一运算放大器U1A的电源输入端VDD+连接于+5V电源，所述第十一电阻R11还通过第六电容C6接地；

所述第二运算放大器U1B的正相输入端还通过第七电容C7接地；所述第二运算放大器U1B的反相输入端连接于所述第二二极管D2的阴极，所述第二运算放大器U1B的输出端连接于第二二极管D2的阳极，所述第十三电阻R13一端连接于第二运算放大器U1B的反相输入端，所述第十三电阻R13另一端连接于MCU控制芯片U1的峰值电流端（Peak_AD端），所述第十三电阻R13另一端还通过放电电阻R连接于MCU控制芯片U1的放电端（Discharge端）；所述第八电容C8连接于MCU控制芯片U1的峰值电流端（Peak_AD端）与地之间。

所述峰值电流检测单元4还包括第九电容C9，所述第九电容C9连接于第一运算放大器U1A的电源输入端VDD+与地之间。

所述峰值电流检测单元4工作时，第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第四电容C4、第五电容C5及第一运算放大器U1A组成差分放大器，从而当电流流过采样电阻RCS后，在采样电阻RCS产生电压降Ui，通过第一运算放大器U1A放大后，T1出的输出电压Uo为：Uo = Ui*(R2+R3)/R2；

其中，所述第四电容C4、第五电容C5为pF级，用于消除高频噪声，那么Uo与Ui的电压峰值变化一致，从而在MCU控制芯片U1的均值电流端（AVG_AD端）可检测到电路的平均电流。

所述第十二电阻R12、第七电容C7、第二运算放大器U1B、第二二极管D2、第十三电阻R13及第八电容C8构成一个峰值保持线路。所述第十二电阻R12与第七电容C7组成一个低通滤波器，用于去除高频噪声，当T2的电压高于Uo，第二运算放大器U1B输出端为低电平，T2电压下降；反之则上升，所以T2端电压就等于Uo。

当Uo峰值出现时，通过第十三电阻R13对第八电容C8充电，保持峰值电压，所述MCU控制芯片U1通过峰值电流端（Peak_AD端）进行采样读取。当所述第八电容C8处于峰值保持阶段，所述MCU控制芯片U1的放电端（Discharge端）的属性设置为高阻状态，第八电容C8不放电；当所述MCU控制芯片U1的峰值电流端（Peak_AD端）读完峰值数据后，峰值电流端（Peak_AD端）端口设置为低电平，从而通过放电电阻R给第八电容C8放电，这样就实现了采集无刷无霍尔传感器直流电机100静止时的通电电流值。

所述反电动势检测单元5包括第一比较器U3A、第二比较器U3B及第三比较器U3C、第一滤波子单元、第二滤波子单元、第三滤波子单元、第四滤波子单元、第五滤波子单元、第六滤波子单元及第一滤波电阻R1’、第二滤波电阻R2’、第三滤波电阻R3’、第四滤波电阻R4’、第五滤波电阻R5’及第六滤波电阻R6’，所述第一滤波电阻R1’一端连接于电机的U相端，所述第一滤波电阻R1’另一端通过第二滤波电阻R2’连接于电机的V相端；所述第三滤波电阻R3’的一端连接于电机的V相端，所述第三滤波电阻R3’的另一端通过第四滤波电阻R4’连接于电机的W相端；所述第五滤波电阻R5’的一端连接于电机的W相端，所述第五滤波电阻R5’的另一端通过第六滤波电阻R6’连接于电机的U相端；所述第一比较器U3A的正相输入端通过第一滤波子单元连接于第一滤波电阻R1’及第二滤波电阻R2’的公共端，所述第一比较器U3A的反相输入端通过第二滤波子单元连接于电机的W相端；所述第二比较器U3B的正相输入端通过第三滤波子单元连接于第三滤波电阻R3’及第四滤波电阻R4’的公共端，所述第二比较器U3B的反相输入端通过第四滤波子单元连接于电机的U相端；所述第三比较器U3C的正相输入端通过第五滤波子单元连接于第五滤波电阻R5’及第六滤波电阻R6’的公共端，所述第三比较器U3C的反相输入端通过第六滤波子单元连接于电机的V相端。

其中，所述第一滤波子单元包括第一滤波电容C1”及第七滤波电阻R7’，所述第一滤波电容C1”及第七滤波电阻R7’均连接于所述第一比较器U3A的正相输入端与地之间；所述第二滤波子单元包括第二滤波电容C2”、第八滤波电阻R8’及第九滤波电阻R9’，所述第八滤波电阻R8’连接于所述第一比较器U3A的反相输入端与电机的W相端之间，所述第二滤波电容C2”及第九滤波电阻R9’均连接于所述第一比较器U3A的反相输入端与地之间。

所述第三滤波子单元包括第三滤波电容C3”及第十滤波电阻R10’，所述第三滤波电容C3”及第十滤波电阻R10’均连接于所述第二比较器U3B的正相输入端与地之间；所述第四滤波子单元包括第四滤波电容C4”、第十一滤波电阻R11’及第十二滤波电阻R12’，所述第十一滤波电阻R11’连接于第二比较器U3B的反相输入端与电机的U相端之间，所述第四滤波电容C4”及第十二滤波电阻R12’均连接于第二比较器U3B的反相输入端与地之间。

所述第五滤波子单元包括第五滤波电容C5”及第十三滤波电阻R13’，所述第五滤波电容C5”及第十三滤波电阻R13’均连接于第三比较器U3C的正相输入端与地之间；所述第六滤波子单元包括第六滤波电容C6”、第十四滤波电容R14’及第十五滤波电容R15’，所述第十四滤波电容R14’连接于第三比较器U3C的反相输入端与电机的V相端之间，所述第六滤波电容C6”及第十五滤波电容R15’均连接于第三比较器U3C的反相输入端与地之间。

所述第一比较器U3A的输出端还通过第十六滤波电容R16’及第七滤波电容C7”接地。所述第二比较器U3B的输出端还通过第十七滤波电阻R17’及第八滤波电容C8”接地。所述第三比较器U3C的输出端还通过第十八滤波电阻R18’及第九滤波电容C9”接地。

在所述反电动势检测单元5工作的输入端为电机的UVW三相端电压信号，其中，不仅含有反电动势，还有斩波信号。由于斩波信号会对反电动势形成严重干扰，使得反电动势过零点不明确，不便于检测。因此，可通过滤波消除高频干扰，但会导致相移，所以需要对相位进行修正。例如，所述第四滤波电容C4”、第十一滤波电阻R11’及第十二滤波电阻R12’形成低通滤波器，以对端电压信号进行滤波。

本实施例中，第一滤波电阻R1’、第二滤波电阻R2’、第三滤波电阻R3’、第四滤波电阻R4’、第五滤波电阻R5’及第六滤波电阻R6’的阻值均相同，即R4=R8=R18=R25=R29=R31，这样，电机的U、V、W三相端端电压衰减1/2后再经过滤波形成中心点电压信号分别输入到第一比较器U3A、第二比较器U3B及第三比较器U3C的正相输入端；电机的U、V、W三相端端电压信号经过滤波后，形成接近于三角波分别输入到第一比较器U3A、第二比较器U3B及第三比较器U3C的反相输入端，通过两个波形比较，将结果(PHASE_U/V/W)反馈至所述MCU控制芯片U1，从而可以获得两个反电动势过零点信号，从而控制电机的换相，实现了电机平稳工作。

本发明电机静止时，瞬间给电机一个通电电流，由于电机内的三个电感有差异，所以每个转子在不同位置所反馈出的电压峰值不一样。通过峰值电流检测单元4采集到该通电电流峰值转化成电压信号并发送给MCU控制芯片U1，所述MCU控制芯片U1根据所述电压信号判断电机转子位置，以启动所述电机；所述反电动势检测单元5用于对所述电机三相端电压信号进行滤波补偿，所述MCU控制芯片U1根据经过滤波补偿的三相端电压信号控制电机100换相。

本发明电机同步切换时，转子位置知道后，启动进入开环加速阶段，这一阶段速度比较低，反电动势不明显，主要通过软件调整启动PWM波占空比，PWM波周期等参数来实现电机的强制运转。当电机速度达到一定时，反电动势比较明显，切换到闭环加速阶段。

本发明电机闭环加速时，开环加速结束后，三相端电压信号比较完整，反电动势明显。这时端电压信号(U、V、W)经过反电动势检测线路后，将过零点信号脉冲(PHASE_U/V/W)反馈给处理器，处理器根据过零点信号，按照一定的频率和组合方式输出六个信号给到驱动IC来控制三相的上MOS管和下MOS管导通和闭合，从而控制电机的换相，使电流由不同方向流过电机内的不同电感，产生持续的磁动力，推动电机的持续转动。

相比于现有技术，本发明无刷无霍尔传感器直流电机控制电路通过采用恒流源配合降压线路，其成本低，性价比高；由于采用了恒流源，从而使得无论电池电压处于高或低，其耗电电流基本一致，解决了传统的降压线路最明显的缺点是电压高是耗电电流大，电压低时耗电电流小的问题，因此，本发明的无刷无霍尔传感器直流电机的一致性更好，更能节约电源。

本发明无刷无霍尔传感器直流电机控制电路能够控制电机迅速启动，马达由静止到启动过程中都不会出现反转。开环加速部分能够控制电机比较平稳，噪音较低。

综上，本发明无刷无霍尔传感器直流电机控制电路实现了电机迅速启动及平稳工作，而且成本低，性价比高、节能环保。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，包括：MCU控制芯片、连接于所述MCU控制芯片的电源单元及驱动单元，所述驱动单元还连接于电源单元，通过所述驱动单元输出驱动波形信号给电机，其特征在于，所述控制电路还包括一峰值电流检测单元及反电动势检测单元，所述峰值电流检测单元分别连接于MCU控制芯片及电源单元，所述反电动势检测单元分别连接于MCU控制芯片及电源单元；

所述峰值电流检测单元用于采集无刷无霍尔传感器直流电机静止时的通电电流值并转化成电压信号，所述MCU控制芯片根据所述电压信号判断电机转子位置，以启动所述电机；所述反电动势检测单元用于对所述电机三相端电压信号进行滤波补偿，所述MCU控制芯片根据经过滤波补偿的三相端电压信号控制电机换相。

2.根据权利要求1所述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，其特征在于，所述电源单元包括：恒流子单元、连接于所述恒流子单元的第一降压子单元及连接于所述第一降压子单元的第二降压子单元，所述恒流子单元连接有电池包，所述恒流子单元用于提供恒定电流输入至第一降压子单元，所述第一降压子单元根据输入恒定电流输出电压给所述驱动单元供电，所述第二降压子单元对第一降压子单元的输出电压进行降压调整，并输出电压给所述MCU控制芯片供电。

3.根据权利要求2所述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，其特征在于，所述恒流子单元包括第一二极管、第一三极管、第二三极管、并联的第一电阻及第二电阻、第三电阻及第四电阻，所述第一二极管的阳极连接于电池包输出电压，所述并联的第一电阻及第二电阻一公共端连接于所述第一二极管的阴极，所述并联的第一电阻及第二电阻另一公共端连接于第一三极管的集电极，所述第一三极管的发射极连接于第二三极管的基极，所述第一三极管的基极连接于第二三极管的集电极，所述第三电阻连接于第一三极管的基极与第一二极管的阴极之间，所述第四电阻连接于第二三极管的基极与发射极之间。

4.根据权利要求3所述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，其特征在于，所述第一降压子单元包括第一稳压管、第一电解电容及第一电容，所述第一稳压管的阴极及第一电解电容的正极均连接于第二三极管的发射极，所述第一稳压管的阳极及第一电解电容的负极均接地，所述第一电容连接于第一电解电容的正极与地之间。

5.根据权利要求4所述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，其特征在于，所述第二降压子单元包括第三三极管、第二稳压管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电解电容、第二电容及第三电容，所述第三三极管的集电极连接于第一电解电容的正极，所述第三三极管的基极连接于第二稳压管的阴极，所述第二稳压管的阳极接地；所述第三三极管的基极还通过第二电容、第七电阻接地；所述第三三极管的发射极通过第六电阻及第七电阻接地；所述第二电解电容的正极连接于第三三极管的发射极，所述第二电解电容的负极接地；所述第三电容的一端连接于第二电解电容的正极，所述第三电容的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，其特征在于，所述峰值电流检测单元包括第一运算放大器及第二运算放大器、第二二极管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻、采样电阻、放电电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容及第八电容；所述采样电阻连接于驱动单元与地之间，所述第一运算放大器的正相输入端通过第八电阻及采样电阻接地，所述第一运算放大器的反相输入端通过第九电阻接地，所述第一运算放大器的正相输入端还通过第四电容接地，所述第一运算放大器的反相输入端还通过第五电容接地，所述第一运算放大器的输出端通过第十二电阻连接于第二运算放大器的正相输入端，所述第一运算放大器的输出端还通过第十电阻及第五电容接地，所述第一运算放大器的输出端还通过第十一电阻连接于MCU控制芯片的均值电流端；所述第一运算放大器的电源输入端连接于+5V电源，所述第十一电阻还通过第六电容接地；

所述第二运算放大器的正相输入端还通过第七电容接地；所述第二运算放大器的反相输入端连接于所述第二二极管的阴极，所述第二运算放大器的输出端连接于第二二极管的阳极，所述第十三电阻一端连接于第二运算放大器的反相输入端，所述第十三电阻另一端连接于MCU控制芯片的峰值电流端，所述第十三电阻另一端还通过放电电阻连接于MCU控制芯片的放电端；所述第八电容连接于MCU控制芯片的峰值电流端与地之间。

7.根据权利要求1所述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，其特征在于，所述反电动势检测单元包括第一比较器、第二比较器及第三比较器、第一滤波子单元、第二滤波子单元、第三滤波子单元、第四滤波子单元、第五滤波子单元、第六滤波子单元及第一滤波电阻、第二滤波电阻、第三滤波电阻、第四滤波电阻、第五滤波电阻及第六滤波电阻；所述第一滤波电阻、第二滤波电阻、第三滤波电阻’、第四滤波电阻、第五滤波电阻及第六滤波电阻的阻值均相同；

所述第一滤波电阻一端连接于电机的U相端，所述第一滤波电阻另一端通过第二滤波电阻连接于电机的V相端；所述第三滤波电阻的一端连接于电机的V相端，所述第三滤波电阻的另一端通过第四滤波电阻连接于电机的W相端；所述第五滤波电阻的一端连接于电机的W相端，所述第五滤波电阻的另一端通过第六滤波电阻连接于电机的U相端；所述第一比较器的正相输入端通过第一滤波子单元连接于第一滤波电阻及第二滤波电阻的公共端，所述第一比较器的反相输入端通过第二滤波子单元连接于电机的W相端；所述第二比较器的正相输入端通过第三滤波子单元连接于第三滤波电阻及第四滤波电阻的公共端，所述第二比较器的反相输入端通过第四滤波子单元连接于电机的U相端；所述第三比较器的正相输入端通过第五滤波子单元连接于第五滤波电阻及第六滤波电阻的公共端，所述第三比较器的反相输入端通过第六滤波子单元连接于电机的V相端。

8. 根据权利要求7所述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，其特征在于，所述第一滤波子单元包括第一滤波电容及第七滤波电阻，所述第一滤波电容及第七滤波电阻均连接于所述第一比较器的正相输入端与地之间；所述第二滤波子单元包括第二滤波电容、第八滤波电阻及第九滤波电阻，所述第八滤波电阻连接于所述第一比较器的反相输入端与电机的W相端之间，所述第二滤波电容及第九滤波电阻均连接于所述第一比较器的反相输入端与地之间。

9. 根据权利要求8所述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，其特征在于，所述第三滤波子单元包括第三滤波电容及第十滤波电阻，所述第三滤波电容及第十滤波电阻均连接于所述第二比较器的正相输入端与地之间；所述第四滤波子单元包括第四滤波电容、第十一滤波电阻及第十二滤波电阻，所述第十一滤波电阻连接于第二比较器的反相输入端与电机的U相端之间，所述第四滤波电容及第十二滤波电阻均连接于第二比较器的反相输入端与地之间。

10.根据权利要求9所述的无刷无霍尔传感器直流电机控制电路，其特征在于，所述第五滤波子单元包括第五滤波电容及第十三滤波电阻，所述第五滤波电容及第十三滤波电阻均连接于第三比较器的正相输入端与地之间；所述第六滤波子单元包括第六滤波电容、第十四滤波电容及第十五滤波电容，所述第十四滤波电容连接于第三比较器的反相输入端与电机的V相端之间，所述第六滤波电容及第十五滤波电容均连接于第三比较器的反相输入端与地之间。