CN106452211A - 集成电路、电机驱动电路、电机组件及其应用设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供集成电路、电机驱动电路、电机组件及其应用设备。所述集成电路包括壳体、设于所述壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的若干引脚、以及设于所述半导体基片上的电子线路，所述电子线路包括整流器，其中，所述整流器中设有可控开关。

Description

集成电路、电机驱动电路、电机组件及其应用设备
技术领域
本发明涉及电机的驱动电路，尤其涉及适用于电机驱动电路的集成电路。
背景技术
同步电机在起动过程中，定子的电磁体产生交变磁场，相当于一个正转一个反转磁场的合成磁场，这磁场拖动永磁转子发生偏摆振荡，如果转子的偏摆振荡幅度不断增加，最终可使转子向某一方向的旋转迅速加速至与定子的交变磁场同步。传统同步电机，为确保起动，电机的起动转矩设置通常较大，导致电机在工作点上运行效率较低。另一方面，由于交流电起始通电的极性以及永磁转子停止位置不固定，无法保证转子每次起动都沿同一个方向定向旋转，因此，在风扇、水泵等应用中，受转子驱动的叶轮通常采用低效率的直型径向叶片，导致风扇、水泵等本身的运行效率也较低。
发明内容
一种电机驱动电路，包括与电机串联于外部交流电源两端之间的双向交流开关、与所述双向交流开关的控制端连接的开关控制电路；检测电路，用于检测所述电机的转子的磁场并输出相应的检测信号给所述开关控制电路的控制端；其中，所述双向交流开关、开关控制电路和检测电路中的至少两个或全部集成在单个集成电路中。
较佳的，还包括整流器，所述整流器中设有可控半导体开关。
较佳的，所述可控半导体开关为单向晶闸管或光敏半导体开关。
较佳的，所述整流器包括并联的两个整流支路，其中一个整流支路包括一对反向串联的可控半导体开关。
可选的，所述一对可控半导体开关为一对光敏半导体开关，所述驱动电路还包括分别与所述一对光敏半导体开关耦合的一对发光器，所述驱动电路还包括第一信号端子和第二信号端子，所述一对发光器并联于所述第一信号端子和第二信号端子之间。
可选的，所述驱动电路还包括第一信号端子、第二信号端子、以及并联于所述第一信号端子和第二信号端子之间的一对光电耦合器，所述一对可控半导体开关分别由所述一对光电耦合器控制。
可选的，所述一对可控半导体开关为一对单向晶闸管，所述驱动电路还包括连接所述一对单向晶闸管的阴极的第一信号端子和连接所述两个单向晶闸管的控制端的第二信号端子。
较佳的，还包括与所述整流器串联的降压器，所述整流器被配置为当电机出现特定异常时使所述降压器停止通电。
较佳的，所述整流器集成在所述集成电路中，所述集成电路设有用于控制所述可控半导体开关的外部引脚。
较佳的，所述整流器集成在所述集成电路中，所述集成电路设有分别连接所述第一信号端子和连接所述第二信号端子的外部引脚。
较佳的，所述开关控制电路被配置为，基于所述检测信号和所述交流电源的极性控制所述双向交流开关以预定方式在导通与截止状态之间切换。
较佳的，所述开关控制电路包括第一开关和第二开关；
所述第一开关连接在第一电流通路中，所述第一通路设置于所述双向交流开关的控制端与一较高电压之间；
所述第二开关连接在第二电流通路中，所述第二电流通路设置于所述双向交流开关的控制端与一较低电压之间。
较佳的，所述开关控制电路具有向所述双向交流开关的控制端流出电流的第一电流通路、及自所述双向交流开关的控制端流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述检测信号控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。
较佳的，所述开关控制电路被配置为仅在所述交流电源为正半周期且检测电路检测到转子磁场为预定的第一极性、或所述交流电源为负半周期且检测电路检测的转子磁场为与第一极性相反的第二极性时使所述可控双向交流开关导通。
一种电机组件，其特征在于，包括电机和上述的电机驱动电路。
较佳的，所述电机包括定子及转子，所述定子包括定子铁心及缠绕于所述定子铁芯上的单相绕组。
较佳的，所述电机为永磁无刷电机。
一种集成电路，包括壳体、设于所述壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的若干引脚、以及设于所述半导体基片上的电子线路，所述电子线路包括整流器，其中，所述整流器中设有可控开关。
较佳的，所述电子线路还包括开关控制电路、检测电路及双向交流开关中的部分或全部。
一种具有上述电机组件的应用设备。
较佳的，所述应用设备为泵、风扇、家用电器或者车辆。
附图说明
附图中：
图1示出依据本发明一实施例的单相永磁同步电机；
图2示出依据本发明一实施例的单相永磁同步电机的电路原理图；
图3示出图2中的集成电路的一种实现方式的电路框图；
图4示出图2中的集成电路的另一种实现方式的电路框图；
图5示出图2的电机电路的一种实施例；
图6示出图5中电机电路的波形图；
图7至图9B分别示出图2的电机电路的其他几种实施例；
图10示出依据本发明另一实施例的单相永磁同步电机的电路原理图；
图11示出图10中的集成电路的一种实现方式的电路框图；
图12示出依据本发明另一实施例的单相永磁同步电机的电路原理图；
图13所示为应用上述电机的水泵；
图14所示为应用上述电机的风机。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。
图1示出依据本发明一实施例的单相永磁同步电机。所述同步电机10包括定子和可相对定子旋转的转子11。定子具有定子铁心12及绕设于定子铁心12上的定子绕组16。定子铁心可由纯铁、铸铁、铸钢、电工钢、硅钢等软磁材料制成。转子11具有永磁铁，定子绕组16与一交流电源串联时转子11在稳态阶段以60f/p圈/分钟的转速恒速运行，其中f是所述交流电源的频率，p是转子的极对数。本实施例中，定子铁心12具有两相对的极部14。每一极部14具有极弧面15，转子11的外表面与极弧面15相对，两者之间形成基本均匀气隙13。本申请所称基本均匀的气隙，是指定子与转子之间大部分形成均匀气隙，只有较少部分为非均匀气隙。较佳的，定子极部的极弧面15上设内凹的起动槽17，极弧面15上除起动槽17以外的部分则与转子同心。上述配置可形成不均匀磁场，保证转子在静止时其极轴S1(示于图5)相对于定子极部14的中心轴S2倾斜一个角度，允许电机在驱动电路的作用下每次通电时转子可以具有起动转矩。其中转子的极轴S1指转子两个极性不同的磁极之间的分界线，定子极部14的中心轴S2指经过定子两个极部14中心的连线。本实施例中，定子和转子均具有两个磁极。可以理解的，在更多实施例中，定子和转子的磁极数也可以不相等，且具有更多磁极，例如四个、六个等。
图2示出依据本发明一实施例的单相永磁同步电机10的电路原理图。其中，电机的定子绕组16和一集成电路18串联于交流电源24两端。集成电路18中集成有电机的驱动电路，该驱动电路可使电机在每次通电时均沿着一固定方向起动。
图3示出集成电路18的一种实现方式。包括壳体19、自壳体19伸出的两个引脚21、以及封装于壳体内的驱动电路，所述驱动电路设于半导体基片上，包括用于检测电机的转子磁场极性的检测电路20、连接于两个引脚21之间的可控双向交流开关26、以及开关控制电路30，开关控制电路30被配置为依据检测电路20检测的转子磁场极性，控制可控双向交流开关26以预定方式在导通与截止状态之间切换。
较佳的，开关控制电路30被配置为仅在交流电源24为正半周期且检测电路20检测到转子磁场为第一极性、以及交流电源24为负半周期且检测电路20检测的转子磁场为与第一极性相反的第二极性时使可控双向交流开关26导通。该配置可使定子绕组16在电机起动阶段仅沿着一固定方向拖动转子。
图4示出集成电路18的另一种实现方式，与图3的区别主要在于，图4的集成电路还设有整流器28，与可控双向交流开关26并联于两个引脚21之间，可以产生直流电提供给检测电路20。本例中，检测电路20较佳的为磁传感器(也称为位置传感器)，集成电路靠近转子安装以使磁传感器能感知转子的磁场变化。可以理解，在更多实现方式中，检测电路20也可以不设磁传感器，而通过其他方式实现对转子的磁场变化的检测。本发明实施例中，通过将电机的驱动电路全部封装在集成电路中，可降低电路成本，并提高电路的可靠性。此外，电机可不使用印刷电路板，只需要将集成电路固定在适合的位置后通过导线与电机的线组及电源连接。
本发明实施例中，定子绕组16与交流电源24串联于两节点A、B之间。交流电源24较佳的可以是市电交流电源，具有例如50赫兹或60赫兹的固定频率，电流电压例如可以是110伏、220伏、230伏等。可控双向交流开关26与串联的定子绕组16和交流电源24并联于两节点A、B之间。可控双向交流开关26较佳的为三端双向晶闸管(TRIAC)，其两个阳极分别连接两个引脚21。可以理解，可控双向交流开关26也可例如由反向并联的两个单向晶闸管实现，并设置对应的控制电路以按照预定方式控制这两个单向晶闸管。整流器28与开关26并联于两个引脚21之间。整流器28将两个引脚21之间的交流电转换为低压直流电。检测电路20可由整流器28输出的低压直流电供电，用于检测同步电机10的永磁转子11的磁极位置，并输出相应信号。
开关控制电路30与整流器28、检测电路20和可控双向交流开关26连接，被配置为依据检测电路20检测的转子磁极位置信息和交流电源24的极性信息，控制可控双向交流开关26以预定方式在导通与截止状态之间切换，使定子绕组16在电机起动阶段仅沿着前述的固定起动方向拖动转子14旋转。本发明中，当可控双向交流开关26导通时，两个引脚21被短路，整流器28因无电流流过而不再耗电，因此能够较大幅度地提高电能利用效率。
图5示出图2中电机电路的一种实施例。其中，电机的定子绕组16与交流电源24串联于集成电路18的两个引脚21之间。两节点A、B分别与两个引脚21连接。三端双向晶闸管26的第一阳极T2和第二阳极T1分别连接两节点A、B。整流器28与三端双向晶闸管26并联于两节点A、B之间。整流器28将两节点A、B之间的交流电转换为低压直流电(较佳的为3伏到18伏之间)。转换电路28包括分别经第一电阻R1和第二电阻R2反向并接于两节点A、B之间的第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2。第一电阻R1与第一稳压二极管Z1的阴极的连接点形成整流器28的较高电压输出端C，第二电阻R2与第二稳压二极管Z2的阳极的连接点形成整流器28的较低电压输出端D。电压输出端C和D分别连接位置传感器20的正、负电源端子。开关控制电路30通过三个端子分别连接整流器28的较高电压输出端C、位置传感器20的输出端H1以及三端双向晶闸管26的控制极G。开关控制电路30包括第三电阻R3、第五二极管D5、以及串联于位置传感器20的输出端H1与可控双向交流开关26的控制极G之间的第四电阻R4和第六二极管D6。第六二极管D6的阳极连接可控双向交流开关的控制极G。第三电阻R3一端连接整流器28的较高电压输出端C，另一端连接第五二极管D5的阳极。第五二极管D5的阴极连接可控双向交流开关26的控制极G。
结合图6，对上述电路的工作原理进行描述。图6中Vac表示交流电源24的电压波形，Iac表示流过定子线圈16的电流波形。由于定子线圈16的电感性，电流波形Iac滞后于电压波形Vac。V1表示稳压二极管Z1两端的电压波形，V2表示稳压二极管Z2两端的电压波形，Vcd表示整流器28的两输出端C、D之间的电压波形，Ha表示位置传感器20的输出端H1的信号波形，Hb表示位置传感器20所检测的转子磁场。本例中，位置传感器20被正常供电的情况下，检测的转子磁场为北极(North)时其输出端H1输出逻辑高电平，检测到南极(South)时其输出端H1输出逻辑低电平。
位置传感器20检测的转子磁场Hb为North时，在交流电源的第一个正半周，从时间t0到t1电源电压逐渐增大，位置传感器20的输出端H1输出高电平，电流依次经过电阻R1、电阻R3、二极管D5、以及双向晶闸管26的控制极G和第二阳极T1。当流过控制极G与电极T1的驱动电流大于门极触发电流Ig时，双向晶闸管26导通。双向晶闸管26导通后将A、B两个节点短路，因此电机的定子线圈16中电流逐渐增大，直至有较大的正向电流流过，驱动转子14沿图3所示的顺时针方向转动。由于A、B两点被短路，在时间t1与t2之间，整流器28中无电流流过，因此电阻R1和R2不耗电，位置传感器20因无供电电压而停止输出。而双向晶闸管26由于流过其两个阳极T1和T2之间的电流足够大(高于其维持电流Ihold)，因此，在控制极G与第二阳极T1之间无驱动电流的情况下，双向晶闸管26仍保持导通。在交流电源的负半周，在时间点t3之后T1、T2之间的电流小于维持电流Ihold，双向晶闸管26关断，整流器28中开始有电流流过，位置传感器20的输出端H1重新输出高电平。因C点电位低于E点电位，双向晶闸管26的控制极G与第二阳极T1之间无驱动电流，因此双向晶闸管26保持关断。由于整流器28中电阻R1和R2的阻值远大于电机定子线圈16的电阻值，此时流过定子线圈16的电流值远小于时间段t1与t2之间流过定子线圈16的电流值，对转子14基本不产生驱动力，因此，转子14在惯性作用下继续沿顺时针方向转动。在交流电源的第二个正半周，与第一个正半周相同，电流依次经过电阻R1、电阻R3、二极管D5、以及双向晶闸管26的控制极G和第二阳极T1，双向晶闸管26重新导通，流过定子线圈16的电流继续驱动转子14沿顺时针方向转动，同样的，A、B两节点被短路因此电阻R1和R2不耗电；到电源负半周，双向晶闸管26的两个阳极T1、T2之间的电流小于维持电流Ihold时，双向晶闸管26再次关断，转子在惯性作用下继续沿顺时针方向转动。
时间点t4，位置传感器20所检测的转子磁场Hb由North变为South，此时交流电源仍在其正半周，且双向晶闸管26已经导通，将A、B两点短路，整流器28中无电流流过。交流电源进入负半周后，流过双向晶闸管26的两个阳极T1、T2的电流逐渐减小，在时间点t5，双向晶闸管26被关断。随后电流依次流过双向晶闸管26的第二阳极T1和控制极G、二极管D6、电阻R4、位置传感器20、电阻R2和定子线圈16。随着驱动电流逐渐增大，在时间点t6，双向晶闸管26重新导通，将A、B两个节点再次短路，电阻R1和R2不耗电，位置传感器20因无供电电压而停止输出。定子线圈16中有较大反向电流流过，由于此时转子磁场为South，因此转子14继续沿着顺时针方向被驱动。在时间点t5与t6之间，第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2导通，因此整流器28的两输出端C、D之间有电压输出。在时间点t7，交流电源再次进入正半周，双向晶闸管26电流过零关断，在这之后控制电路电压逐渐增加。随着电压逐渐增大，整流器28中开始有电流流过，位置传感器20的输出端H1输出为低电平，双向晶闸管26的控制极G与第二阳极T1之间无驱动电流，因此双向晶闸管26关断。由于流过定子线圈16的电流很小，因此对转子14基本不产生驱动力。在时间点t8，电源为正，位置传感器输出低电平，双向晶闸管26电流过零后维持关断状态，转子在惯性作用下继续沿顺时针方向转动。依据本发明，定子线圈通电后，转子只需旋转一圈即可加速至与定子磁场同步。
本发明实施例的电路可保证电机每次通电时沿固定方向启动。在风扇、水泵等应用中，可使受转子驱动的叶轮采用弯曲型叶片，从而提高风扇、水泵的效率。另外，本发明实施例利用三端双向晶闸管在导通后即使无驱动电流也可保持导通的特点，避免整流器28的电阻R1和R2在三端双向晶闸管导通后仍然耗电，因此能够较大幅度地提高电能利用效率。
图7示出图2中电机电路的另一种实施例。其中，电机的定子绕组16与交流电源24串联于集成电路18的两个引脚21之间。两节点A、B分别与两个引脚21连接。三端双向晶闸管26的第一阳极T2和第二阳极T1分别连接两节点A、B。整流器28与三端双向晶闸管26并联于两节点A、B之间。整流器28将两节点A、B之间的交流电转换为低压直流电，较佳的为3伏到18伏之间。整流器28包括串联于两节点A、B之间的第一电阻R1和全波整流桥。第一电阻R1可作为降压器，所述全波整流桥包括并联的两个整流支路，其中一个整流支路包括反向串联的第一二极管D1和第三二极管D3，另一个整流支路包括反向串联的第稳压二极管Z2和第四稳压二极管Z4，所述第一二极管D1的阴极和第三二极管D3的阴极的连接点形成整流器28的较高电压输出端C，第二稳压二极管Z2的阳极和第四稳压二极管Z4的阳极的连接点形成整流器28的较低电压输出端D。两个输出端C和D分别连接位置传感器20的电源正端和电源负端。开关控制电路30包括第三电阻R3、第四电阻R4、以及反向串联于位置传感器20的输出端H1与可控双向交流开关26的控制极G之间的第五二极管D5和第六二极管D6。第五二极管D5和第六二极管D6的阴极分别连接位置传感器的输出端H1和可控双向交流开关的控制极G。第三电阻R3一端连接整流器的较高电压输出端C，另一端连接第五二极管D5和第六二极管D6的阳极的连接点。第四电阻R4的两端分别连接第五二极管D5和第六二极管D6的阴极。
图8示出图2中电机电路的另一种实施例。与前一实施例区别之处在于，图8的整流器中由普通二极管D2和D4代替图7中的稳压二极管Z2和Z4。此外，图8中整流器28的两输出端C、D之间接有作为稳压器的稳压二极管Z7。
图9示出图2中电机电路的另一种实施例。其中，电机的定子绕组16与交流电源24串联于集成电路18的两个引脚21之间。两节点A、B分别与两个引脚21连接。三端双向晶闸管26的第一阳极T2和第二阳极T1分别连接两节点A、B。整流器28与三端双向晶闸管26并联于两节点A、B之间。整流器28将两节点A、B之间的交流电转换为低压直流电，较佳的为3伏到18伏之间。整流器28包括串联于两节点A、B之间的第一电阻R1和全波整流桥。第一电阻R1可作为降压器，所述全波整流桥包括并联的两个整流支路，其中一个整流支路包括反向串联的两个单向晶闸管S1和S3，另一个整流支路包括反向串联的第二二极管D2和第四二极管D4。两个单向晶闸管S1和S3的阴极的连接点形成整流器28的较高电压输出端C，第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阳极的连接点形成整流器28的较低电压输出端D。两个输出端C和D分别连接位置传感器20的正、负电源端子。开关控制电路30包括第三电阻R3、NPN三极管T6、以及串联于位置传感器20的输出端H1与可控双向交流开关26的控制极G之间的第四电阻R4和第五二极管D5。第五二极管D5的阴极连接位置传感器的输出端H1。第三电阻R3一端连接整流器的较高电压输出端C，另一端连接位置传感器的输出端H1。NPN三极管T6的基极连接位置传感器的输出端H1，发射极连接第五二极管D5的阳极，集电极连接整流器的较高电压输出端C。
本实施例中，可以通过两个端子SC1和SC2给两个开关S1和S3的控制端输入控制信号。当端子SC2输入的控制信号为高电平时，S1和S3导通，当端子SC2输入的控制信号为低电平时，S1和S3无驱动电流因而关断。依据这一配置，在电路正常工作情况下，可使端子SC2输入高电平使S1和S3按预定方式在导通和关断之间切换。当发生异常(例如电机堵转)需要停止电机时，可将端子SC2输入的控制信号由高电平变为低电平，使S1和S3保持关断，此时，双向晶闸管26、转换电路28、以及位置传感器20均断电，保证整个电路处于零耗电状态。同时避免异常情况下仍持续供电导致降压器过热。
可以理解，在其他实施例中，也可使用其他类型的可控半导体开关代替单向晶闸管S1和S3。
图9A示出图2中电机电路的另一种实施例。本实施例与图9的实施例的区别在于，图9A中，整流器包括两个光电耦合器，整流器的一个整流支路包括反向串联的二极管D2和D4，另一个整流支路包括反向串联的两个光敏半导体开关S1和S3，每个光敏半导体开关S1/S3与一个发光器D1/D3组成一个光电耦合器，两个光电耦合器的两个发光器D1和D3并联于两个端子SC1和SC2之间。当端子SC1和SC2之间有电流通过使发光器D1和D3通电发出光线时，光敏半导体开关S1和S3接受光线产生电流。依据这一配置，在电路正常工作情况下，可使端子SC1和SC2之间按预定方式通断电流，从而使两个开关S1和S3按预定方式在导通和关断之间切换。当发生异常(例如电机堵转)需要停止电机时，可使端子SC1和SC2之间无电流，使S1和S3保持关断。避免异常情况下仍持续供电导致降压器过热。本实施例中，光敏半导体开关S1和S3采用光敏单向晶闸管，可以理解，在其他实施例中，也可采用其他类型的光敏半导体开关。
图9B示出图2中电机电路的另一种实施例。本实施例与图9A的实施例的区别在于，图9B中，整流器包括两个光电耦合器，整流器的一个整流支路包括反向串联的二极管D2和D4，另一个整流支路包括反向串联的两个单向晶闸管S1和S3。两个单向晶闸管S1和S3的控制端分别与两个光电耦合器的光敏半导体开关O1和O3的电流输出端连接，每个光敏半导体开关O1/O3与一个发光器D1/D3组成一个光电耦合器，两个光电耦合器的两个发光器D1和D3并联于两个端子SC1和SC2之间。当端子SC1和SC2之间有电流通过使发光器D1和D3通电发出光线时，光敏半导体开关O1和O3接受光线产生电流，驱动开关S1和S3导通。依据这一配置，在电路正常工作情况下，可使端子SC1和SC2之间按预定方式通断电流，从而使两个开关S1和S3按预定方式在导通和关断之间切换。开关S1和S2两端各自并联滤波器以吸收浪涌电流，避免开关S1和S2在无触发信号时误导通。较佳的，所述滤波器包括串联在开关S1/S2两端的电阻和电容，当发生异常(例如电机堵转)需要停止电机时，可使端子SC1和SC2之间断电，使开关S1和S3保持关断，从而避免异常情况下仍持续供电导致降压器过热。本实施例中，光敏半导体开关O1和O3采用光敏单向晶闸管，可以理解，在其他实施例中，也可采用其他类型的光敏半导体开关。开关S1和S3采用单向晶闸管，可以理解，在其他实施例中，也可采用其他类型的可控半导体开关。本实施例中，光电耦合器可提供较大的驱动电流，因此允许整流器采用更大电流的开关S1和S2，由此使双向交流开关的控制端能够获得较高的驱动电流，从而允许采用具有更大额定电流的双向交流开关。
图10示出依据本发明另一实施例的单相永磁同步电机10的电路原理图。其中，电机的定子绕组16和一集成电路18串联于交流电源24两端。集成电路18中集成有电机的驱动电路，该驱动电路可使电机在每次通电时均沿着一固定方向起动。本发明中，将电机的驱动电路封装在集成电路中，可降低电路成本，并提高电路的可靠性。
本发明中，可视实际情况，将整流器、检测电路、开关控制电路、可控双向交流开关全部或部分集成在集成电路中，例如，可以如图3所示，在集成电路中仅集成检测电路、开关控制电路、可控双向交流开关，而将整流器设于集成电路外部。
再例如，还可以如图10和图11的实施例所示，将降压电路32与双向可控交流开关26设于集成电路之外，而在集成电路中集成整流器(可仅包括整流桥而不包括降压电阻或其他降压元件)、检测电路和开关控制电路。本实施例中，将低功率部分集成在集成电路中，而将作为高功率部分的降压电路32和双向可控交流开关26设在集成电路之外。在图12所示的另一实施例中，也可将降压电路32也集成在集成电路中，而将双向可控交流开关设于集成电路之外。当将图9、9A、9B中的整流器集成在集成电路中时，较佳的，集成电路可设有分别连接所述第一信号端子和连接所述第二信号端子的外部引脚，从而可以从集成电路外部输入信号控制两个半导体开关S1和S3。
图13所示为应用上述电机的水泵50，所述水泵50包括具有泵室52的泵壳54、与所述泵室相通的入口56和出口58、可旋转地设于所述泵室内的叶轮60、以及用于驱动所述叶轮的电机组件。图14所示为应用上述电机的风机，风机包括扇叶70，受电机输出轴直接或间接驱动。
本发明实施例的单相永磁同步电机可保证电机每次通电时沿固定方向启动旋转。在风机如排气扇、油烟机等和水泵如循环泵、排水泵等应用中，可允许受转子驱动的叶轮/风扇采用弯曲型叶片，从而提高风机、水泵的效率。
在另一个实施例的电机组件中，电机可以与双向交流开关串联在节点A和节点B之间，节点A和节点B可分别连接交流电源的两端。
本发明实施例中的电机组件可以用于但不限于泵、风扇、家用电器、车輌等设备中，所述家用电器例如可以是洗衣机、洗碗机、抽油烟机、排气扇等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。例如，本发明的驱动电路不仅适用于单相永磁同步电机，也适用于其他类型的永磁电机如单相直流无刷电机。

Claims (21)

1.一种电机驱动电路，包括：
与电机串联于外部交流电源两端之间的双向交流开关；
与所述双向交流开关的控制端连接的开关控制电路；及
检测电路，用于检测所述电机的转子的磁场并输出相应的检测信号给所述开关控制电路的控制端；
其中，所述双向交流开关、开关控制电路和检测电路中的至少两个或全部集成在单个集成电路中。
2.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，还包括整流器，所述整流器中设有可控半导体开关。
3.如权利要求2所述的电机驱动电路，其特征在于，所述可控半导体开关为单向晶闸管或光敏半导体开关。
4.如权利要求2所述的电机驱动电路，其特征在于，，所述整流器包括并联的两个整流支路，其中一个整流支路包括一对反向串联的可控半导体开关。
5.如权利要求4所述的电机驱动电路，其特征在于，所述一对可控半导体开关为一对光敏半导体开关，所述驱动电路还包括分别与所述一对光敏半导体开关耦合的一对发光器，所述驱动电路还包括第一信号端子和第二信号端子，所述一对发光器并联于所述第一信号端子和第二信号端子之间。
6.如权利要求4所述的电机驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括第一信号端子、第二信号端子、以及并联于所述第一信号端子和第二信号端子之间的一对光电耦合器，所述一对可控半导体开关分别由所述一对光电耦合器控制。
7.如权利要求4所述的电机驱动电路，其特征在于，所述一对可控半导体开关为一对单向晶闸管，所述驱动电路还包括连接所述一对单向晶闸管的阴极的第一信号端子和连接所述两个单向晶闸管的控制端的第二信号端子。
8.如权利要求2至7任一项所述的电机驱动电路，其特征在于，还包括与所述整流器串联的降压器，所述整流器被配置为当电机出现特定异常时使所述降压器停止通电。
9.如权利要求2至7任一项所述的电机驱动电路，其特征在于，所述整流器集成在所述集成电路中，所述集成电路设有用于控制所述可控半导体开关的外部引脚。
10.如权利要求5至7任一项所述的电机驱动电路，其特征在于，所述整流器集成在所述集成电路中，所述集成电路设有分别连接所述第一信号端子和连接所述第二信号端子的外部引脚。
11.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述开关控制电路被配置为，基于所述检测信号和所述交流电源的极性控制所述双向交流开关以预定方式在导通与截止状态之间切换。
12.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述开关控制电路包括第一开关和第二开关；
所述第一开关连接在第一电流通路中，所述第一通路设置于所述双向交流开关的控制端与一较高电压之间；
所述第二开关连接在第二电流通路中，所述第二电流通路设置于所述双向交流开关的控制端与一较低电压之间。
13.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述开关控制电路具有向所述双向交流开关的控制端流出电流的第一电流通路、及自所述双向交流开关的控制端流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述检测信号控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。
14.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述开关控制电路被配置为仅在所述交流电源为正半周期且检测电路检测到转子磁场为预定的第一极性、或所述交流电源为负半周期且检测电路检测的转子磁场为与第一极性相反的第二极性时使所述可控双向交流开关导通。
15.一种电机组件，其特征在于，包括电机和如权利要求1至14任意一项所述的电机驱动电路。
16.根据权利要求15所述的电机组件，其特征在于，所述电机包括定子及转子，所述定子包括定子铁心及缠绕于所述定子铁芯上的单相绕组。
17.根据权利要求15所述的电机组件，其特征在于，所述电机为永磁无刷电机。
18.一种集成电路，包括壳体、设于所述壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的若干引脚、以及设于所述半导体基片上的电子线路，所述电子线路包括整流器，其中，所述整流器中设有可控开关。
19.如权利要求18所述的集成电路，其特征在于，所述电子线路还包括开关控制电路、检测电路及双向交流开关中的部分或全部。
20.一种具有如权利要求15至17任意一项所述电机组件的应用设备。
21.根据权利要求20所述的应用设备，其特征在于，所述应用设备为泵、风扇、家用电器或者车辆。
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