用于电机的控制芯片、控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域,特别是涉及一种用于电机的控制芯片、控制系统以及控制方法。
背景技术
无刷电动机克服了有刷电机的结构复杂、噪声以及维修困难等缺点,以结构简单、运行可靠、高效节能、易于控制的优势得到广泛应用。反电动势的过零检测法是在直流无刷电动机稳态运行时,通过检测关断相反电动势的过零点来获得永磁转子的关键位置信号,从而控制绕组电流的切换,以实现电机的运转。
现有技术的电机的反电动势的过零检测方法,运用三个外置比较器分别检测电机的三个反电动势的过零点,需要外接三个比较器,导致成本高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种用于电机的控制芯片、控制系统及控制方法,能够通过较低成本有效地检测电机的反电动势的过零点。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种用于电机的控制芯片,其与电机耦接,包括:模拟比较器,具有第一输入端和第二输入端,第一输入端接收电机的参考电压,第二输入端轮流接收电机的至少一个反电动势中的一个反电动势,模拟比较器以轮询方式轮流将反电动势与参考电压进行比较,以产生至少一个比较结果,并根据至少一个比较结果控制电机工作;其中,控制芯片进一步包括开关组件,控制芯片控制开关组件以预设时间间隔轮流从电机接收电机的至少一个反电动势中的一个反电动势,以使模拟比较器的第二端子以预设时间间隔轮流接收反电动势。
为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是:提供一种用于电机的控制系统,其包括控制芯片、驱动电路以及电机,控制芯片通过驱动电路与电机连接,驱动电路用于驱动电机工作,控制芯片为上述的控制芯片。
为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是:提供一种用于电机的控制方法,其包括:从电机获取电机的参考电压;以轮询方式从电机轮流获取电机的至少一个反电动势;将至少一个反电动势与参考电压轮流进行比较;根据至少一个比较结果控制电机工作;其中,所述以轮询方式从所述电机轮流获取所述电机的至少一个反电动势的步骤包括:以预设时间间隔轮流从所述电机接收所述电机的至少一个反电动势中的一个反电动势。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明的内置模拟比较器能够以轮询方式轮流将反电动势与参考电压进行比较,以检测无刷电机的反电动势过零点,无需外置三个比较器,降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。其中:
图1是本发明一实施例的用于电机的控制芯片的示意图;
图2是本发明另一实施例的用于电机的控制芯片的示意图;
图3是本发明一实施例的用于电机的控制系统的示意图;
图4是本发明一实施例的用于电机的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参见图1所示,图1是本发明一实施例的用于电机的控制芯片的示意图。本实施例所揭示的用于电机的控制芯片11用于检测电机12的反电动势的过零点,电机12可为直流无刷电动机。
如图1所示,控制芯片11包括模拟比较器111,即控制芯片11内置模拟比较器111,模拟比较器111具有第一输入端1111、第二输入端1112以及输出端1113。模拟比较器111的第一输入端1111和第二输入端1112分别与电机12连接,第一输入端1111接收电机12的参考电压,例如,该参考电压是电机12的母线电压,其值可以为Vdd/2,或者也可以为(Va+Vb+Vc)/3,或其他合适的值;第二输入端1112轮流接收电机12的至少一个反电动势中的一个反电动势。模拟比较器111以轮询方式轮流将反电动势与电机12的参考电压进行比较,以产生至少一个比较结果,控制芯片11根据比较结果控制电机12工作。当任意一个反电动势与参考电压相等时,则判断过零点事件发生。
其中,至少一个反电动势包括第一反电动势、第二反电动势以及第三反电动势。模拟比较器111以预设时间间隔轮流切换至接收第一反电动势、第二反电动势以及第三反电动势以分别轮流与电机的参考电压进行比较,即第二输入端1112以预设时间间隔轮流接收第一反电动势、第二反电动势以及第三反电动势中的一个反电动势,例如第二输入端1112接收第一反电动势,在预设时间间隔后第二输入端1112接收第二反电动势,以此类推。需注意的是,图1中所述的第一输入端1111和第二输入端1112分别为模拟比较器111的反相输入端和同相输入端仅为说明目的,并不意味着是本发明的限制,根据不同的实施需要,第一和第二输入端可以互换。
控制芯片11进一步包括第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3,第一开关K1的一端、第二开关K2的一端以及第三开关K3的一端均与模拟比较器111的第二输入端1112连接,第一开关K1的另一端、第二开关K2的另一端以及第三开关K3的另一端分别与电机12的对应端子连接。第一开关K1的控制端、第二开关K2的控制端以及第三开关K3的控制端分别与控制芯片11连接,控制芯片11以预设时间间隔轮流控制第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3的其中一者接通,以使模拟比较器111从对应端子轮流接收对应的反电动势。
具体而言,电机12的对应端子包括端子121、端子122以及端子123,第一开关K1的另一端与端子121连接,第二开关K2的另一端与端子122连接,第三开关K3的另一端与端子123连接,电机12的端子121输出第一反电动势,电机12的端子122输出第二反电动势,电机12的端子123输出第三反电动势。
在本实施例的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3设置在控制芯片11的外部。在其他实施例中,控制芯片11可以内置第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3。
控制芯片11进一步包括至少一个存储模块112,至少一个存储模块112与模拟比较器111的输出端113连接,用于分别保存每次轮询对应的比较结果。
在另一实施例中,也可以仅用一个存储模块112来存储所有的比较结果,即将每次轮询对应的比较结果都存储起来。其中,至少一个存储模块112可为一个存储模块112,存储模块112用于保存模拟比较器111将第一反电动势与参考电压进行比较的第一比较结果、将第二反电动势与参考电压进行比较的第二比较结果以及将第三反电动势与参考电压进行比较的第三比较结果。
控制芯片11进一步包括霍尔检测模块113,霍尔检测模块113与至少一个存储模块112连接,从至少一个存储模块112分别获取每次轮询对应的比较结果,并根据至少一个比较结果检测至少一个反电动势是否有过零点,若是,则霍尔检测模块113产生中断信号。即,霍尔检测模块113与存储模块112连接,霍尔检测模块113从存储模块112获取第一比较结果、第二比较结果及/或第三比较结果,在霍尔检测模块113检测到第一比较结果、第二比较结果及/或第三比较结果的输出具有边沿跳变时,则霍尔检测模块113检测到第一反电动势、第二反电动势及/或第三反电动势具有过零点,并且产生中断信号。在一实施例中,当检测到过零点事件发生时,则触发中断并参考存储模块112中存储的轮询比较结果来控制电机12的运行。
当霍尔检测模块113检测到过零点时,霍尔检测模块113根据至少一个比较结果来检测出电机12当前的三相状态和运行速度,得到电机12下一次换相的时序和延时30度角的时间。即霍尔检测模块113根据第一比较结果、第二比较结果及/或第三比较结果检测出电机12当前的三相状态和运行速度,以得到电机12下一次换相的时序和延时30度角的时间;霍尔检测模块113可根据电机12下一次换相的时序和延时30度角的时间得出需要输出的PWM(脉冲宽度调制)波形。
控制芯片11进一步包括与霍尔检测模块113连接的电机控制模块114,用于根据中断信号产生控制信号,电机控制模块114通过驱动电路13与电机12连接,驱动电路13根据控制信号驱动电机12转动。具体地,电机控制模块114还可从霍尔检测模块113获取PWM波形,以根据中断信号和PWM波形产生控制信号,从而驱动驱动电路13来控制电机12的转动。
与现有技术相比较,本实施例所揭示的控制芯片11的模拟比较器111以预设时间间隔轮流切换至接收第一反电动势、第二反电动势以及第三反电动势其中一者以分别与参考电压进行比较,存储模块112用于保存每次轮询对应的比较结果,霍尔检测模块113根据至少一个比较结果检测至少一个反电动势是否有过零点,若是,则霍尔检测模块113产生中断信号,电机控制模块114根据中断信号产生控制信号,以使驱动电路13根据控制信号驱动电机12转动;本实施例模拟比较器111能够以预设时间间隔轮流切换至接收第一反电动势、第二反电动势以及第三反电动势其中之一以分别与电机的参考电压进行比较,无需外置三个比较器,大大降低了硬件的成本。此外,模拟比较器集成在IC芯片的内部,通过轮询功能以实现反电动势过零点的检测,当检测到过零点时,IC芯片可以产生内部中断来处理,由于使用硬件进行检测,不需要软件参与,因而有更高的实时性。
本发明还提供另一实施例的控制芯片,其与上述实施例所揭示的控制芯片11不同之处在于,如图2所示,控制芯片21包括开关复用器K,开关复用器K具有控制端、输出端和三个输入端,开关复用器K的控制端与控制芯片21连接,接收用于轮询的预设时间信号;开关复用器K的三个输入端根据预设时间信号轮流地接收电机22的第一反电动势、第二反电动势以及第三反电动势其中一者,开关复用器K的输出端输出相应的电动势至模拟比较器211的第二输入端2112,以分别与参考电压进行比较。
与上述实施例的控制芯片11相比较,本实施例采用开关复用器K代替第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3,能够节省成本。
本发明还提供一实施例用于电机的控制系统,如图3所示,控制系统30包括控制芯片31、驱动电路32以及电机33,控制芯片31通过驱动电路32与电机33连接,驱动电路32用于驱动电机33工作。控制芯片31进一步与电机33连接,用于轮流接收电机33的至少一个反电动势中的一个反电动势和参考电压。控制芯片31为上述实施例所揭示的控制芯片,在此不再赘述。
本发明还提供一实施例的用于电机的控制方法,本实施所揭示的控制方法应用于上述实施例所揭示的控制芯片。如图4所示,本实施例所揭示的控制方法包括以下步骤:
S1:从电机获取电机的参考电压;
S2:以轮询方式从电机轮流获取电机的至少一个反电动势;
S3:将至少一个反电动势与参考电压轮流进行比较;
S4:根据至少一个比较结果控制电机工作。
在步骤S2中,至少一个反电动势包括第一反电动势、第二反电动势以及第三反电动势。以预设时间间隔轮流切换至接收第一反电动势、第二反电动势以及第三反电动势其中一者,以分别与参考电压进行比较,并且保存至少一个比较结果。
在步骤S4中,若根据比较结果检测到至少一个反电动势存在过零点,则产生中断信号;并根据中断信号产生控制信号,用于控制电机工作。
当检测到所述至少一个反电动势存在过零点时,根据至少一个比较结果来检测出电机当前的三相状态和运行速度,得到电机下一次换相的时序和延时30度角的时间,以根据控制信号驱动电机转动。
本实施例所揭示的控制方法通过轮询方式从电机轮流获取电机的至少一个反电动势,并将至少一个反电动势与电机的参考电压轮流进行比较,无需外置三个比较器,降低成本。
以上所述仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。