CN109217740A - 同步开关信号的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及同步开关信号的系统和方法。根据一个实施例，一种方法包括：生成时钟信号；基于时钟信号生成开关信号；生成同步信号，其具有与开关信号的预定相位相对应的边沿过渡；将同步信号传输至主控制器；基于传输的同步信号接收来自主控制器的频率调整命令；以及基于频率调整命令来调整时钟信号的频率。

Description

同步开关信号的系统和方法
本申请要求2017年7月7日提交的美国临时申请第62/529,898 号的权益，其全部内容通过引证结合入本文。
技术领域
本公开总体上涉及电子电路和系统，具体地，涉及同步开关信号 的系统和方法。
背景技术
驱动电路可用于控制生成功率的设备(诸如开关模式电源)，并 且可用于控制消耗功率的设备(诸如电机)。电机驱动器可具有控制 器，该控制器生成脉宽调制信号，用于为电机的不同相位产生驱动器 开关的驱动信号。脉宽调制信号可以指定用于电机的驱动参数。脉宽 调制信号可以部分地基于部件的内部振荡器来生成。在控制中具有一 个电机的情况下，这种布置是合适的。
在采用电机或电机绕组的冗余的应用中，其中多个脉宽调制信号 用于指定冗余绕组或电机的驱动参数，如果脉宽调制信号不同步，则 会产生扭矩波动、振动、噪声、粗糙度等。在一些情况下，基于脉宽 调制信号的多个驱动部件的内部振荡器可具有制造公差，这会使得两 个不同的振荡器具有不同的频率。
需要同步模块和功能的内部定时的方式，使得相应的脉宽调制信 号也同步，从而同步冗余电机系统的控制。
发明内容
根据一个实施例，一种方法包括：生成时钟信号；基于时钟信号 生成开关信号；生成同步信号，同步信号具有与开关信号的预定相位 相对应的边沿过渡；将同步信号传输至主控制器；基于传输的同步信 号从主控制器接收频率调整命令；以及基于频率调整命令调整时钟信 号的频率。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优势，现在结合附图进行以下描述， 其中：
图1示出了示例性电机控制系统的框图；
图2示出了示例性电机驱动信号的框图；
图3A示出了示例性电机驱动系统的细节图，以及图3B示出了图 3A的电机驱动系统的操作的波形图；
图4A至图4E示出了示例性主定时单元的框图和对应波形图；
图5A和图5B示出了示例性的真实性检查方法的框图；
图6A、图6B和图7示出了示例性电机控制电路；
图8示出了示例性本地时钟发生器；
图9示出了根据一个实施例的集成电路；以及
图10示出了可用于实施示例性控制电路的处理系统。
不同附图中的对应数字和符号一般表示对应的部分，除非另有指 定。绘制附图以清楚地示出优选实施例的相关方面，并且不需要按比 例绘制。为了更清楚地理解特定实施例，指示相同结构、材料或处理 步骤的变型的字母可遵循图号。
具体实施方式
下面详细讨论所呈现优选实施例的制造和使用。然而，应该理解， 本发明提供了许多可在各种具体条件下具体化的发明概念。所讨论的 具体实施例仅仅是制造和使用本发明的具体方式，而不用于限制本发 明的范围。
现在将参照具体上下文(用于控制至少一个电机的系统和方法) 中的优选实施例来描述本发明。本发明还可应用于利用同步时钟的其 他电路。
在本发明的实施例中，通过监控由从电机控制器生成的同步信号 并且通过调整从电机控制器中的本地时钟的频率，多个电机的PWM 电机控制信号通过主控制器来同步。本地时钟频率的控制可以与 PWM电机控制信号的控制无关地来执行。主控制器和每个从电机控 制器可以独立地对电机控制系统的操作执行真实性检查，并且在检测 的系统故障的情况下关闭电机。例如，如果在预定时间周期内没有接 收到期望的命令信号，则从控制器可以感测系统故障。类似地，如果 在预定时间周期内没有从从电机控制器接收到同步信号，则主控制器 可以感测系统故障。如果主控制器或从电机控制器确定已经发生系统 故障，则主控制器或从电机控制器可以关闭电机。在一些实施例中， PWM电机控制信号的同步有利地导致多个电机的非重叠驱动电流。
在本发明的实施例中，其它电路和系统的定时可以与PWM电机 控制信号的定时同步。例如，这样的电路和系统可以包括被配置为测 量电机的转子位置、DC链路电压或电机电流的测量单元。在各个实 施例中，同步测量的能力可以提供减少或最小化由于测量值之间的相 移所引起的测量误差，和/或最小化或减少无效测量的发生的能力。这 种测量单元可以位于从电机控制器、主控制器中，或者可以在系统的 其他部分中被划分。在一些实施例中，测量单元的操作可以被主设备、 从设备或者主设备和从设备的组合来直接控制。
图1示出了示例性三相电机驱动控制器电路100。例如，电路100 可用于操作汽车中的电动助力转向系统。电路100包括多个模块，包 括电源IC 101、控制器102、预驱动器IC103和电子功率开关105(诸 如场效应晶体管(FET))。功率开关105是用于逐相位地控制三相 电机104的功率的高侧和低侧开关，每个相位具有一个高侧和一个低 侧开关。预驱动器IC 103内部具有多个逻辑块，诸如包含串行外围接 口(SPI)总线接口的数字核心块、输入控制逻辑和诊断功能。电流 感测块通过预驱动器IC 103将来自电机的反馈信息提供回控制器 102。配置寄存器允许预驱动器IC 103中的可配置设置的配置。数字 核心为三个相位中的每一个产生两个PWM信号(用于高侧和低侧开 关)，通过三个半桥驱动器、用于每个半桥驱动器的高侧(HS)和低 侧(“LS”)驱动器的方式，提供共计六个PWM开关信号。本领域 普通技术人员应理解，其他连接和功能可存在于图1的图中。
在电路100中，控制器102基于来自预驱动IC 103的电流感测电 路107的反馈，经由脉宽调制信号PWM_H和PWM_L为电机的每个 相位提供电机控制。控制器102还可以操作为用于SPI总线的总线主 控器。在操作中，控制器102接收确定操作电机104的期望速度和方向的输入。PWM信号所基于的输入例如可以是告知控制器102加速 电机、减速电机、停止电机、反转电机的方向、将电机的速度设置为 特定速度和方向等的输入。例如，在图1的系统中，可以根据方向盘 轴上的位置传感器来确定输入。通过控制器102基于输入而创建PWM信号，并且基于电机的当前条件和状态，PWM信号被创建以将电机 的状态从第一状态改变为第二状态，其中第二状态是更接近电机的目 标状态的状态。
在各个实施例中，PWM_L和PWM_H信号的生成还取决于电机 的转子位置。因此，转子位置传感器112耦合至电机，并将关于电机 的实际转子位置的信息传送给控制器102。
在各个实施例中，电机驱动系统可适于驱动两个或更多个电机。 例如，在汽车动力转向系统中，通常使用一个以上的电机，以在一个 电机故障的情况下提供冗余。在一些应用中，电机同时操作以帮助驾 驶汽车。例如，电机的强度可以被配置为一起工作。在一些实施例中， 每个电机能够提供驾驶汽车所需的总动力的大约70％。在本发明的一 个实施例中，用于驱动每个电机的脉宽调制信号彼此同步。在一些情 况下，这些PWM信号以使得电流一次被传送给一个电机的这种方式 同步，以防止或减少由HS和LS驱动器提供的峰值电流以及提供给 HS和LS驱动器的最大电流波纹。
图2示出了一个示例性电机驱动系统200，其中，单个主控制器 214用于与从电机驱动器202和208同步。通过以交替方式将电流传 送给电机206和212的方式来同步从电机驱动器202和208，可以使 用公共电源216。使用公共电源向两个电机提供DC电流，其中电流以交替方式驱动，可以使最大供电电流波纹最小化。如此，电机驱动 系统200可以被配置为以空间有效率和成本有效率的方式提供功率并 控制多个电机。空间和成本效率可以通过使用单个公共电源216以及 为主设备214内的两个电机划分各种控制功能来实现。
如图所示，示例性电机驱动系统200包括控制从电机驱动器202 和208的主设备214。每个从电机驱动器202和208向各自的逆变器 电路204和210提供PWM信号PWM1和PWM2。例如，逆变器电路 204和210中的每一个可以包括三个半桥电路，用于向电机206和212 提供功率和控制。因此，逆变器电路204和210也可以被称为开关电 路。使用向电机206提供电流imotor1的DC电源总线DCLINK1和向电 机212提供电流imotor2的DC电源总线DCLINK2来提供针对对应逆变 器204和210的功率。
在各个实施例中，转子位置传感器222和226分别测量电机206 和212的转子位置，并向主设备214提供位置测量。在一些实施例中， 转子位置传感器222和226提供模拟信号，诸如表示电机206和212 的转子位置的电流或电压，并且主设备214对这些模拟信号进行采样。 备选地，转子位置传感器222和226提供代表在转子位置传感器222 和226内本地采样的电机206和212的转子位置的数字信号。类似地， 电流传感器224和228被配置为分别测量提供给电机206和212的驱 动电流。在一些实施例中，电流传感器224和228提供模拟信号，诸 如指示提供给电机206和212的驱动电流的电流或电压，并且主设备 214对这些模拟信号进行采样。备选地，电流传感器224和228提供 代表在电流传感器224和228内和/或逆变器204内本地采样的提供给 电机206和212的驱动电流的数字信号。在本地采样的实施例中，可 以将模拟测量提供给逆变器204和210或者从设备202和208，并且 被采样和转换到各自的逆变器204和210或从设备202和208内的数 字域。然后，经由耦合到从设备202和208的接口总线COMM1和COMM2，将所得到的数字测量分别传输至主设备214。转子位置传感 器222和226可以使用本领域已知的转子位置感测电路和系统来实 施。类似地，电流传感器224和228可以使用本领域已知的电流传感 器电路和系统来实施。
在操作期间，主设备214通过监控分别由从电机驱动器202和208 产生的相应同步信号SYNC1和SYNC2来同步由从电机驱动器202和 208产生的PWM信号PWM1和PWM2。同步信号SYNC1和SYNC2中的每一个被推导出与PWM周期具有预定的相位关系。主设备214 接收同步信号SYNC1和SYNC2，并使从电机驱动器202和208调整 本地时钟发生器的频率，直到同步信号SYNC1和SYNC2与公共时钟 信号具有期望的相位关系。在一些实施例中，SYNC信号的一个边沿 可以生成为具有与PWM信号相关的限定相位，而SYNC信号的另一 边沿可以来自另一事件。这种事件可以与位于从设备中的测量函数有 关，例如，当由电流传感器224或228提供的相位电流测量已经完成 时，生成该边沿。在一些实施例中，主设备214经由通信总线COMM1向从电机驱动器202提供这些时钟调整信号，并经由通信总线 COMM2向从电机驱动器208提供这些时钟调整信号。
在一些实施例中，可以相对于PWM信号PWM1和PWM2和/或同 步信号SYNC1和SYNC2的定时建立由转子位置传感器222和226执 行的转子位置测量和/或由电流传感器224和228执行的电流测量的定 时和/或采样。例如，转子位置传感器222和226和电流传感器224 和228的测量和/或采样可以相对于同步信号SYNC1和SYNC2的上升 沿或下降沿以固定偏移发生。在一些实施例中，可以设置转子位置传 感器222和226以及电流传感器224、228的测量和/或采样之间的相 对定时，使得电流测量在与相应的转子位置测量基本相同的时间发生。转子位置传感器222和226以及电流传感器224、228的测量和/ 或采样之间的相对定时可以通过调整触发可应用的测量或采样操作 的信号的延迟路径来设置。
除了在从电机驱动器202和208上同步本地时钟之外，主设备214 还向从电机驱动器202和208发送PWM配置控制信号。在各个实施 例中，独立地执行PWM配置控制信号的确定以及从电机驱动器202 和208的本地时钟的同步，从而简化主设备214的电路装置的控制任务。
在一些实施例中，主设备214以及从电机驱动器202和208中的 每一个对电机驱动系统200的当前状态执行独立的真实性检查。例如， 从电机驱动器202可以被配置为监控经由通信总线COMM1接收的控 制信号，而从电机驱动器208可以被配置为监控经由通信COMM2接 收的控制信号。如果没有在预定的时间内接收到控制信号，则相应的 从电机驱动器202或208被配置为禁用其相应的PWM信号PWM1和 PWM2，从而关闭相应的电机206和212。在一些实施例中，从电机 驱动器202和208可以被配置为监控经由通信总线COMM1和COMM2传送的特定类型的控制字的接收。例如，如果从电机驱动器202和208 在预定的时间段内没有接收到频率调整命令，则PWM信号PWM1和 PWM2被关闭。备选地，可以监控其他类型的控制信号。
类似地，主设备214还基于从从电机驱动器202和208接收的同 步信号SYNC1和SYNC2的接收来执行其自身的真实性检查。例如， 如果主设备在预定的时间段内没有接收到一个或多个同步信号 SYNC1和SYNC2，则主设备214可禁用电机驱动系统200。主设备 214可以通过禁用公共电源216、通过禁用逆变器204或210或者它 们的组合来禁用电机驱动系统200。在备选实施例中，主设备214可 以使用其他方法禁用电机206和212。在进一步的备选实施例中，从 电机驱动器202和208可以被配置为控制单个电机上的独立绕组。
应当理解，主设备214以及从电机驱动器202和208中的每一个 都被配置为执行其自身相互独立的真实性检查，并且被配置为以独立 的方式在其控制下关闭部分电机系统。因此，在紧急或系统故障的情 况下，可以快速有效地关闭电机系统200。
图3A示出了电机系统300的更详细的示图，其包括主设备214 以及从电机驱动器202和208的各种应用细节。在一些实施例中，电 机系统300可用于实施图2所示的电机系统200。如图所示，主设备 214包括主时钟发生器310、主定时单元312和真实性检查电路314。每个从电机驱动器202和208包括本地时钟发生器304、PWM发生 器306和真实性检查电路302。在操作期间，主时钟发生器310产生 参考时钟信号REFCLK，其也可以被称为参考定时信号。主定时单元 312将参考时钟信号REFCLK的相位与由从电机驱动器202和208传 输的接收同步信号SYNC1和SYNC2进行比较。基于主定时单元312 执行的比较，控制信号CTL1和CTL2被发送给从电机驱动器202和 208的本地时钟304。这些控制信号CTL1和CTL2可以经由图2所示 的通信总线COMM1和COMM2发送，或者可以在备选实施例中经由 独立总线发送。控制信号CTL1和CTL2例如可以包括频率调整命令， 以增加或减少由从电机驱动器202和208产生的时钟信号LCLOCK1和LCLOCK2的频率。主设备214的真实性检查电路314可以与主定 时单元312一起工作，以监控同步信号SYNC1和SYNC2。如果在预 定的时间内没有接收到同步信号SYNC1和SYNC2中的一个或两个， 则真实性检查电路314使主设备14通过经由使能信号ENABLE1和 ENABLE2禁用逆变器204和210和/或通过经由全局功率使能信号 GENABLE关闭公共电源216来关闭电机206和212。
从电机驱动器202使用本地时钟发生器304产生其本地时钟信号 LCLOCK1。在操作期间，本地时钟发生器304基于从主设备214接收 的控制信号CTL1来调整本地时钟信号LCLOCK1的频率。PWM发生 器306(也可以称为驱动信号发生器或开关驱动信号发生器)基于本 地时钟信号LCLCOK1产生三相PWM信号PWM1A、PWM1B和PWM1C， 以及产生与三相PWM信号PWM1A、PWM1B和PWM1C的PWM周期 具有固定相位关系的同步信号SYNC1。类似地，从电机驱动器208 使用本地时钟发生器304产生其本地时钟信号LCLOCK2，并基于控 制信号CTL2调整本地时钟信号LCLOCK2的频率。从电机驱动器208 的PWM发生器306基于本地时钟信号LCLOCK2产生三相PWM信 号PWM2A、PWM2B和PWM2C，并产生与三相PWM信号PWM2A、PWM2B和PWM2C的PWM周期具有固定相位关系的同步信号SYNC2。 在备选实施例中，PWM发生器306可以用产生其他类型的开关信号 的开关驱动信号发生器来代替，诸如独立的接通和断开命令。
在各个实施例中，本地时钟发生器304可以使用频率可控振荡器 来实施，例如，RC振荡器或VCO(压控振荡器)。备选地，可以使 用其它频率可控振荡器电路。本地时钟信号LCLOCK1和/或LCLOCK2的频率可以通过直接控制频率可控振荡器的频率、通过控制耦合到相应的频率可控振荡器的可控时钟分频器、或者通过它们的组合来控 制。备选地，可以使用其它系统和方法来调整LCLOCK1和/或 LCLOCK2的频率，诸如使用锁相环。
在各个实施例中，从电机驱动器202和208的真实性检查电路302 监控从主设备214接收的相应控制信号CTL1/CTL2或其他通信信号。 如果在预定的时间段内没有接收到相应的控制信号CTL1/CTL2，则 PWM发生器306停止发送相应的三相PWM信号PWM1A、PWM1B和PWM1C或PWM2A、PWM2B和PWM2C，这有效地关闭电机206和 212。虽然图3A仅示出了两个从电机驱动器202和208，但应当理解， 在本发明的备选实施例中，可以根据特定系统及其规格使用比两个更 多或更少的从电机驱动器。
图3B示出了图3A所示电机系统300的操作的波形图。PWM计 数器值的曲线图表示从电机驱动器202的PWM发生器306内的数字 计数器的数字计数器值。在操作过程期间，将PWM计数器值与阈值 THA、THB和THC进行比较，以生成三相PWM信号PWM1A、PWM1B和PWM1C。例如，当PWM计数器值超过阈值THA时，PWM1A被断 言(assert，也可理解为“确认有效”)；当PWM计数器值超过阈值 THB时，PWM1AB被断言；以及当PWM计数器值超过阈值THC时， PWM1C被断言。如图所示，当PWM信号PWM1A、PWM1B和PWM1C中的至少两个处于彼此不同的状态时，提供与经由逆变器204传送给 电机206的电流相对应的针对电机1的DC链路电流imotor1(取决于电机或发电机模式，绝对值在正或负方向上不同于零)。这种状态在图3B中被指定为“PWM有效相位”。当所有的三相PWM信号PWM1A、 PWM1B和PWM1C都处于相同状态(例如，所有都为高或者所有都为 低)时，电机电流imotor1减小(趋近于零)，这在图3B中被指定为“零 矢量”。在各个实施例中，阈值THA、THB和THC由主设备214调 节，以控制占空比和传送给电机206的功率。
如本文所述，从电机驱动器202的PWM发生器306还生成由主 设备214监控的同步信号SYNC1。如图所示，当PWM计数器增加时， 同步信号SYNC1在PWM周期的前半部分期间被断言，并且当PWM 计数器减小时在PWM周期的后半部分期间被去断言。应该理解，同 步信号SYNC1以及三相PWM信号PWM1A、PWM1B和PWM1C与PWM 计数器值之间的相位关系仅仅是为了说明的目的示例。在备选实施例 中，相位关系可以不同。例如，同步信号SYNC1可以在PWM周期的不同相位处被断言和去断言。应该理解，同步信号SYNC1可以是 高有效或低有效信号，使得系统认为同步信号SYNC1在其上升沿过 渡(有效高)或其下降沿过渡(有效低)处被断言，使得上升沿过渡 和/或下降沿过渡被同步到开关驱动三相PWM信号PWM1A、PWM1B和PWM1C的预定相位，这也可以称为开关信号。
图3B还示出了由从电机驱动器208中的PWM发生器306生成的 同步信号SYNC2以及三相PWM信号PWM2A、PWM2B和PWM2C，以 及与经由逆变器210传送给电机212的电流相对应的电机电流imotor2。 在实施例中，由PWM发生器306生成的同步信号SYNC2以及三相 PWM信号PWM2A、PWM2B和PWM2C与上面描述的由从电机驱动器 202中的PWM发生器306生成的同步信号SYNC1以及三相PWM信 号PWM1A、PWM1B和PWM1C具有类似方式。
如图所示，三相PWM信号PWM2A、PWM2B和PWM2C相对于三 相PWM信号PWM1A、PWM1B和PWM1C延迟，使得从电机驱动器202 的PWM有效相位与从电机驱动器208的零矢量重叠，并且从电机驱 动器208的PWM有效相位对应于从电机驱动器202的零矢量。(由 从电机驱动器208的PWM发生器306生成的PWM计数器值没有示 出。)作为PWM信号的移位的结果，电机电流imotor1和imotor2在不同 时间相互流动或以定义的相移流动，以使两者同时具有最大值的持续 时间最小化，从而避免电源单元中的高峰值电流。从电机驱动器208 相对于从电机驱动器202的PWM信号的移位可以通过使用不同的阈 值和/或通过相对于从电机驱动器202移位从电机驱动器208的PWM 计数器值来产生。在各个实施例中，当主设备214使用同步信号SYNC1和SYNC2同步从电机驱动器202和208的PWM周期时，达 到该条件。虽然同步信号SYNC1和SYNC2在图3B中示为具有相同 的相位，但在一些实施例中，SYNC1和SYNC2可以被同步，使得它 们具有与由从电机驱动器202和从电机驱动器208生成的PWM信号 之间的定时差相对应的恒定相位偏移。在一些实施例中，该定时差可 以关于PWM有效相位的宽度，以确保一个从电机驱动器中的有效相 位与另一个从电机驱动器的零矢量相对应。
图4A示出可用于实施图3A所示的主定时单元312的主定时单元 312A。如图所示，主定时单元312A包括定时分析电路，其包括用于 确定由从电机驱动器202生成的同步信号SYNC1与参考时钟 REFCLK之间的相位差的第一定时差测量电路322以及用于确定由从 电机驱动器208生成的同步信号SYNC2与参考时钟REFCLK之间的 相位差的第二定时差测量电路324。定时差测量电路322和324的输 出信号CTL1和CTL2可以指示相应的同步信号是否领先或滞后参考 时钟REFCLK。如果相应的同步信号SYNC1或SYNC2领先参考时 钟REFCLK，则相应的定时差测量电路322或324产生表示命令 DECREASE的值，以降低相应从电机驱动器中的本地时钟频率。另 一方面，如果相应的同步信号SYNC1或SYNC2滞后参考时钟 REFCLK，则相应的定时差测量电路322或324产生表示命令 INCREASE的值，以增加相应从电机驱动器202或208中的本地时钟 频率。这些命令可以采取对应于传输至从电机驱动器202或208的控 制信号的任何数字位、字、命令或其他信号的形式。例如，在一些实 施例中，控制命令CTL1和CTL2可以格式化为单个比特，其状态表 示同步是否领先或滞后参考时钟信号REFCLK。备选地，CTL1和 CTL2可以表示同步领先或滞后参考时钟信号REFCLK的时间量。在其他实施例中，控制命令CTL1和CTL2可以出现在总线命令的数据 字段中，该总线命令根据系统中使用的预定总线标准进行格式化。在 各个实施例中，定时差测量电路322和324可以使用本领域已知的相 位检测器电路来实施，诸如基于锁存器的相位频率检测器或者被配置 为测量两个信号之间的相对定时并产生指示定时差的输出的其他数 字电路。
图4B示出主定时单元312A的操作的波形图。如图所示，同步信 号SYNC1比参考时钟REFCLK领先时间t1。因此，定时差测量电路 322输出具有表示降低由从电机控制器202产生的时钟信号的频率的 请求的值的控制CTL1。如进一步所示，同步信号SYNC2比参考时钟REFCLK滞后时间t2。因此，定时差测量电路324输出具有表示增加 由从电机控制器208产生的时钟信号的频率的请求的值的控制CTL2。 在一些实施例中，最小定时差可以被容忍，并且不会导致 “INCREASE”或“DECREASE”命令，而是导致保持当前时钟频率 的“KEEP”，例如，当REFCLK与SYNC1或SYNC2之间的定时差 低于最小定时阈值时。
在一些实施例中，从电机驱动器202和208可以被配置为通过以 固定定时偏移抵消它们相应的PWM周期来向相应的电机206和212 提供非重叠电流。在这种情况下，主定时单元312可以生成控制信号 CTL1和CTL2，以在同步信号SYNC1和SYNC2之间提供固定的定时偏移，这如图4C所示，其示出了也可用于实施图3A所示的主定时 单元312A的主定时单元312B。主定时单元312B类似于图4A所示 的主定时单元312A，添加了延迟电路326，该延迟电路基于参考时钟 REFCLK产生延迟的参考时钟信号REFCLKD。在各个实施例中，延 迟电路326被配置为提供对应于产生非重叠电机电流所需的定时延迟 的延迟。延迟电路326可以使用数字计数器和数字比较器来实施，数 字比较器的阈值可以被设置为对应于编程延迟值。备选地，可以使用 本领域已知的其他延迟电路。在使用时钟分频器产生参考时钟REFCLK的实施例中，REFCLK和REFCLKD可以被配置为通过使用 不同的终端计数来产生可编程定时差的时钟，从而产生相应的时钟信 号。
在一些实施例中，测量电路348和350或位于主设备内或外的其 它单元可以根据REFCLK、延迟REFCLK或SYNC信号的定时来触 发。例如，测量电路348和380可以包括转子位置传感器、电流传感 器、温度传感器和/或数据转换器、模数转换器(ADC)或者被配置 为接收和处理传感器或其他设备的输出的采样电路。如图所示，测量 电路348由触发信号TRIGGER1激活，其中通过输入耦合至时钟信 号REFCLK的延迟电路342生成触发信号TRIGGER1。测量电路350 由触发信号TRIGGER2激活，其中通过输入耦合至时钟信号SYNC1的延迟电路344生成触发信号TRIGGER2。当测量电路348和350的 操作与PWM信号的生成和功率开关的切换同步时，可以定义测量窗 口，使得开关活动的噪声效应最小。在一些实施例中，由延迟电路342 和344产生的延迟可以是可编程的和/或可调节的，这取决于电机的操 作。在一些实施例中，延迟电路342和344还可以包括被配置为生成 脉冲的单触发电路。例如，延迟电路342和344的延迟可以经由寄存 器346来设置。例如，延迟电路342和344可以使用被配置为提供预 定延迟的本领域已知的延迟电路或可编程延迟电路来实施。
图4D示出了主定时单元312B的操作的波形图，其中延迟参考时 钟REFCLKD延迟了时间td。如图所示，同步信号SYNC1比参考时钟 REFCLK领先时间t1。因此，定时差测量电路322输出具有表示降低 由从电机控制器202产生的时钟信号的频率的请求的值的控制CTL1。 如进一步所示，同步信号SYNC2比参考时钟REFCLKD滞后时间t2。 因此，定时差测量电路324输出具有表示增加由从电机控制器208产 生的时钟信号的频率的请求的值的控制CTL2。在一些实施例中，最 小定时差可以被容忍，并且不会导致“INCREASE”或“DECREASE”命令，而是导致保持当前时钟频率的“KEEP”，例如当REFCLK与SYNC1或SYNC2之间的定时差低于最小定时阈值时。如图所示，触 发信号TRIGGER1相对于参考时钟REFCLK的上升沿延迟了Delay1 的时间周期，并且信号TRIGGER2相对于同步信号SYNC1的上升沿 延迟了Delay2的时间周期。
主定时单元312C类似于图4C所示的主定时单元312B，除了仅 实施了单相检测器322。例如，主定时单元312C可用于包括单个从 电机驱动设备的系统。
图5A示出了执行真实性检查的方法的流程图，该方法例如可以 通过图3A所示的从电机驱动器202和208中的真实性检查电路302 来实施。在一个实施例中，来自主设备(诸如主设备214)的输入控 制信号被从电机驱动器监控(步骤504)。如果在预定时间或时间窗口内接收到期望的输入控制信号(由延迟步骤502表示)，则继续电 机的操作(步骤508)。在各个实施例中，从电机控制器通过经由逆 变器电路向电机发送PWM信号来继续操作电机。如果在预定时间段 内没有接收到来自主设备的期望输入控制信号，则在步骤506中关闭电机。例如，期望的输入控制信号可以包括修改本地时钟的频率的指 令、设置PWM信号的占空比的指令、规则地生成总线命令、状态命 令、生命符号命令或其他命令。例如，关闭电机可以包括停止PWM 信号向电机的传输。
图5B示出了执行真实性检查的方法的流程图，其例如可以通过 图3A所示主设备214中的真实性检查电路314来实施。在一个实施 例中，输入同步信号(诸如由从电机控制器202和208生成的SYNC1和SYNC2)被主设备监控(步骤524)。如果在预定时间或时间窗口 内接收到期望的同步信号(由延迟步骤522表示)，则继续电机的操 作(步骤528)。在各个实施例中，主设备通过向逆变器(诸如图3A 所示的逆变器204和210)提供功率和/或使能信号，主设备继续操作 电机。如果在预定的时间段内没有接收到期望的输入同步信号，则在 步骤526中关闭电机。例如，关闭电机可以包括通过去断言和/或通过 禁用逆变器的电源来禁用逆变器。
图5A和图5B中示出的方法500和520可以使用本领域已知的数 字电路来实施，诸如状态机电路。方法500和520的功能也可以通过 执行代码的处理器来实施。备选地，可以使用本领域已知的其他电路。
图6A示出了根据本发明另一个实施例的电机控制电路600的框 图。主控制器602在框图的左侧表示，从电机控制器604在框图的右 侧表示。如图所示，主控制器602包括主时钟发生器310、主定时单 元312、真实性和通信接口610。在一些实施例中，测量单元632可以被配置为测量电机转子位置或者可以被配置为采样由转子位置传 感器提供的测量信号，测量单元632可以由主定时单元312通过触发 信号控制，并向通信接口610提供数据。主时钟发生器310、主定时 单元312和真实性检查电路314如图3A所述进行操作。通信接口610向从电机控制器604发送配置、控制和状态信息。从电机控制器604 包括本地时钟发生器304、本地PWM定时器单元616、真实性检查 电路302和通信接口620。本地时钟发生器304和真实性检查电路302 如上面关于图3A所述进行操作。本地PWM定时器单元616如上面 关于PWM发生器306所述进行操作，但添加了通信接口620的接口。 在操作期间，通信接口620向本地PWM定时器电路616发送控制和 配置命令。这些控制和配置命令可以包括定义由本地PWM计时器单 元616生成的各种PWM信号的占空比的配置命令。
通信接口620还可以被配置为接收来自本地PWM定时器单元616 的状态信息。例如，状态信息可以包括诊断信息，诸如远程温度、故 障信息等。此外，通信接口620向真实性检查电路302发送数据和控 制信息，使得真实性检查电路302可以进行是否从主控制器602接收 到期望的配置、控制和/或状态信息的确定。如果在预定时间周期内没 有从主控制器602接收到期望的配置、控制和/或状态信息，则真实性 检查电路302可以通过去断言使能信号来禁用本地PWM定时器电路 616。在各个实施例中，主定时单元312接收同步信号SYNC，并且 将同步信号的定时与由主时钟发生器302生成的主时钟信号进行比 较。控制字可以从通信接口610发送给从电机控制器604，其指示同 步信号SYNC是否领先或滞后由主时钟发生器310生成的主信号。在 一些实施例中，通信接口610用作命令生成电路，其基于主定时单元 312的输出产生时钟控制命令，以控制由本地时钟发生器304产生的 本地时钟的频率。
电流传感器634可以被配置为测量提供给被控制的电机的每个相 位的电流。在所示实施例中，通过触发器输入处的触发器信号来触发 测量，并且所得到的测量经由信号DATA提供给本地PWM定时器单 元616。
图6B示出了包括主控制器656以及两个从电机控制器652和654 的电机控制系统650。主控制器656类似于图6A所示的主控制器604， 除了通信接口610被划分为两个通信接口：通信接口610A，耦合至 从电机控制器652的通信接口620，以及通信接口610B，耦合至从电 机控制器654的通信接口620；并且真实性检查电路314被划分为两 个真实性检查电路：真实性检查电路314A，用于监控从电机控制器 652的通信接口610A，以及真实性检查电路314B，用于监控从电机 控制器654的通信接口610B。应该理解，示例性电机控制电路可以适用于控制任意数量的电机。在这种实施例中，主控制器656可适于 包括与被控制的电机的数量相对应的多个通信接口610和真实性检查 电路314。此外，这样的系统可以包括用于每个电机的单独的从电机 控制器。
图7示出了电机控制电路700的框图，其示出了与时钟同步和脉 宽调制配置有关的控制功能如何能够被独立地控制。如图所示，电机 控制器700包括主控制器710和从控制器712。主控制器710包括主 时钟发生器310、主定时单元312和控制器702。控制器702执行两 个独立的功能：频率相位控制接口和PWM电机控制接口。频率相位 控制接口接受频率控制数据，该频率控制数据例如可以包括由频率或 相移控制任务生成的数据以及与主定时单元312执行的同步信号定时 比较信息相对的参考。根据该信息，频率/相位控制接口产生增加或减 小由本地时钟发生器304生成的本地时钟的频率的控制信号(更快/ 更慢/保持)。控制器702的PWM电机控制接口基于由主控制器710 提供的电机控制数据产生PWM配置数据。该配置数据被发送到从控 制器712的PWM/定时器单元616，并且例如可以包括定义占空比的 占空比命令以及定义由PWM/定时器单元616生成的PWM信号的操 作频率的其他命令。例如，配置数据可以包括定义由PWM/定时单元 616生成的开关信号的接通和断开定时信息。从电机控制器712包括 本地时钟发生器304、PWM/定时器单元616和本地控制器704，其中 本地控制器包括频率/相位控制接口以及与频率/相位控制接口相对应 的PWM/电机控制接口和主控制器710的控制器720的PWM/电机控 制接口。如图所示，本地控制器704接受由控制器702的频率/相位控 制接口生成的更快/更慢/保持的控制信号，并且接受由主控制器710 的控制器702的PWM/电机控制接口生成的PWM配置。本地控制器 704被配置为向本地时钟发生器304发送频率调整信号。在各种实施 例中，这些控制信号被配置为要么增加由本地时钟发生器304产生的 时钟的频率，要么降低由本地时钟发生器304产生的时钟的频率。本 地控制器704的PWM电机控制接口还将占空比信息发送给PWM/定 时器单元616。应该理解，主控制器710和从电机控制器712的频率/ 相位控制接口和PWM/电机控制接口可以彼此独立地操作。这种独立 操作简化了系统的操作，并且将本地时钟生成的计算和控制与PWM 生成的计算和控制去耦。应该理解，主控制器710的控制器702和从 电机控制器712的本地控制器704的功能划分可以应用于本文所述的 其他实施例。此外，图7的电机控制系统710还可以扩展为以类似于 图2、图3A至图3B和图6B中所述系统的方式控制多个从电机控制 器的操作。
图8示出了时钟发生器802，其可以在本文公开的各个实施例中 实施本地时钟发生器304。如图所示，时钟发生器802包括本地振荡 器808、一个或多个可编程时钟分频器810、时钟分频器控制电路806 和配置电路804。在一个实施例中，本地振荡器808使用RC振荡器 或本领域已知的其他类型的振荡器来实施。本地振荡器808的中心频 率可以在测试期间被微调，以使振荡器实现期望的频率范围。在一些 情况下，微调步骤的粒度可以使振荡器的中心频率在额定振荡频率的 大约2％或3％内。振荡器的微调通过使用可编程时钟分频器810划分 具有FOSC的频率的本地振荡器输出以产生具有FLOCAL的频率的 本地时钟信号来实现。
在一些实施例中，可编程时钟分频器810使用部分时钟分频器来 实施。在一个具体实施例中，数字时钟分频器提供P/Q的标度比 (division ratio)，使得：
FLOCAL＝FOSC*P/Q。
用于实施可编程时钟分频器810的部分时钟分频器可以使用本领域已 知的部分时钟分频器电路来构造。例如，示例性可编程时钟分频器810 可以是脉冲吞除分频器，其通过根据系数P和Q跳过周期来产生期望 的时钟频率。因此，可以在本发明的实施例中实现好于1％的时钟频 率精度。
在一个实施例中，根据本地振荡器808的频率是否增加、减小或 保持，通过选择P和Q系数，由主控制器控制FLOCAL的相位和频 率。例如，可以使用图8所示的P/Q配置块804来实施该控制。例如， 当主控制器请求较慢的时钟频率时，将对应于较低频率的系数P1和Q1引入配置可编程时钟分频器810的时钟分频器控制块806。另一方 面，如果主控制器要求较高的时钟频率，则将对应于较高频率的系数 P2和Q2引入时钟分频器控制块806。如果保持实际的本地频率，P/Q 配置可以保持不变。因此，基于由主控制器接收到的命令，本地时钟 信号的频率FLOCAL可通过预定的频率偏移来调节。P1、Q1、P2和 Q2的值可以在操作之前由主控制器配置。
虽然P/Q配置块804被示为使用多路复用器中的寄存器来实施， 但是应该理解，P/Q配置块804可以以多种方式实现。例如，P/Q配 置块804也可以使用查找表或存储器来实施。在一些实施例中，P/Q 配置块804可以被实施为包括两个以上的P/Q配置设置。例如，P/Q配置块804可以被配置为通过多个不同的P/Q配置设置依次递增，这 些设置被配置为连续地增加或减小频率FLOCAL。这种实施方式可以 使用计数器和查找表或存储器来实现。图9示出了根据本发明实施例 的从电机控制器集成电路900的框图。如图所示，从电机控制器集成 电路900包括数字核心902、高侧PWM驱动器912的集合、低侧PWM 驱动器914的集合和电流感测电路904。高侧PWM驱动器912和低 侧PWM驱动器914被配置为驱动逆变器中的三相半桥开关电路，该 逆变器被配置为连接至电机。高侧PWM驱动器912和低侧PWM驱 动器914可以使用本领域已知的驱动电路来实施。电流感测电路904 被配置为测量电机电流。在一些实施例中，电流感测电路904经由感 测信号管脚RSENSE耦合至电机的感测电阻器。转子位置信号(模拟 或数字)可经由管脚RSENSE接口到本地控制器704。在另一个实施 例中，生成的PWM信号的数量以及HS和LS驱动器的数量可以不同， 这取决于电机的拓扑和相位数量。
数字核心902包括本地时钟发生器304、PWM定时器单元616 和本地控制器704，它们如上所述进行操作。本地控制器704耦合至 被配置为与主控制器交互的串行外围接口(SPI)908。在备选实施例 中，SPI 908可以使用I2C接口或其他类型的串行或并行数字接口来 实施。
图10示出了处理系统1000的框图，其各方面可用于实施本文公 开的各个实施例功能。处理系统1000示出了通用平台以及可用于实 施示例性驱动电路和/或与示例性驱动电路交互的外部计算机或处理 设备的部分的通用部件和功能。例如，处理系统1000可以包括连接 至总线1008的、被配置为执行上面讨论的处理的中央处理单元(CPU) 1002、存储器1004和大容量存储设备1006。存储器1004和大容量存 储设备1006或其他非暂态计算机可读介质可用于存储可由CPU 1002 执行的程序代码。如果期望或需要，处理系统1000还可以包括视频 适配器1010以提供与本地显示器1012的连接以及输入输出(I/O) 适配器1014以提供用于一个或多个输入/输出设备1016(诸如鼠标、 键盘、打印机、带驱动、CD驱动等)的输入/输出接口。
处理系统1000还包括网络接口1018，其可以使用网络适配器来 实施，网络适配器被配置为耦合至诸如以太网电缆、USB接口等的有 线链路和/或与网络1020通信的无线/蜂窝链路。网络接口1018还可 以包括适合于无线通信的接收器和发射器。应该注意，处理系统1000 可以包括其他部件。例如，处理系统1000可以包括电源、电缆、母 板、可移除存储介质、外壳等。虽然未示出，但这些其他部件被认为 是处理系统1000的一部分。
这里总结了本发明的示例性实施例。其他实施例也可以从本文提 交的说明书和权利要求的整体中理解。
示例1.一种方法，包括：生成时钟信号；基于时钟信号生成开 关信号；生成同步信号，同步信号具有与开关信号的预定相位相对应 的边沿过渡；将同步信号传输至主控制器；基于传输的同步信号，接 收来自主控制器的频率调整命令；以及基于频率调整命令来调整时钟 信号的频率。
示例2.根据示例1的方法，其中频率调整命令包括第一频率调 整命令和第二频率调整命令；以及调整时钟信号的频率包括：在接收 到第一频率调整命令时将时钟信号的频率增加第一预定量，并且在接 收到第二频率调整命令时将时钟信号的频率减小第二预定量。
示例3.根据示例1或2的方法，还包括：当在第一预定时间周 期内没有接收到来自主控制器的命令时，禁用开关信号。
示例4.根据示例1至3中任一个的方法，其中生成时钟信号包 括：使用振荡器生成第一频率信号，并且使用分频器划分第一频率信 号的频率以产生时钟信号；并且调整时钟信号的频率包括：修改分频 器的标度比。
示例5.根据示例1至4中任一个的方法，还包括：接收来自主 控制器的指示开关信号的开关定时的开关定时命令；以及基于接收到 的开关定时命令调整开关信号的开关定时。
示例6.根据示例5的方法，其中生成开关信号包括：生成脉宽 调制信号；开关定时命令包括占空比命令；并且调整开关信号的开关 定时包括：基于占空比命令调整脉宽调制信号的占空比。
示例7.根据示例6的方法，其中脉宽调制信号包括三相脉宽调 制信号；以及该方法还包括：利用三相脉宽调制信号驱动电机。
示例8.根据示例1至7中任一个的方法，还包括：在时钟信号 的边沿之后或者在开关信号的边沿之后或者在同步信号的边沿之后 的第一预定时间延迟处，测量电机的转子位置；以及在时钟信号的边 沿之后或者在同步信号的边沿之后的第二预定时间延迟处，测量电机 的驱动电流。
示例9.根据示例1至9中任一个的方法，还包括生成第一触发 信号，生成第一触发信号包括将时钟信号、开关信号或同步信号中的 至少一个延迟第一预定延迟时间。
示例10.根据示例9的方法，还包括生成第二触发信号，生成第 二触发信号包括将时钟信号、开关信号或同步信号中的至少一个延迟 第二预定延迟时间。
示例11.根据示例10的方法，还包括：在接收到第一触发信号 时执行第一测量；以及在接收到第二触发信号时执行第二测量。
示例12.一种驱动电路，包括：时钟发生器，被配置为产生时钟 信号；开关驱动信号发生器，被配置为基于时钟信号产生开关驱动信 号，并且具有第一边沿的同步信号同步于开关驱动信号的预定相位； 以及接口电路，被配置为耦合至驱动电路外的外部控制器，接口电路 被配置为将同步信号传输至外部控制器，并且基于从外部控制器接收 的频率调整命令来调整时钟信号的频率。
示例13.根据示例12的驱动电路，其中接口电路进一步被配置 为：当在第一预定时间周期内没有接收到来自外部控制器的命令时， 禁用开关驱动信号发生器。
示例14.根据示例12或13的驱动电路，其中接口电路进一步被 配置为：在接收到来自外部控制器的第一命令时增加时钟信号的频 率；并且在接收到来自外部控制器的第二命令时减小时钟信号的频 率。
示例15.根据示例12至14中任一个的驱动电路，其中开关驱动 电路是脉宽调制信号；以及接口电路进一步被配置为接收来自外部控 制器的占空比命令，并且基于接收到的占空比命令调整脉宽调制信号 的占空比。
示例16.根据示例12至15中任一个的驱动电路，其中时钟发生 器包括：振荡器；以及可编程分频器，具有耦合至振荡器的输入以及 耦合至时钟发生器的时钟输出的输出，其中接口电路进一步被配置为 通过调整可编程分频器的标度比来调整由时钟发生器产生的时钟信 号的频率。
示例17.根据示例16的驱动电路，其中可编程分频器包括脉冲 吞除分频器。
示例18.根据示例16或17的驱动电路，其中振荡器包括RC振 荡器。
示例19.根据示例12至18中任一个的驱动电路，还包括耦合至 时钟发生器的输出的第一延迟电路，第一延迟电路被配置为将时钟信 号延迟第一预定延迟以产生第一触发信号。
示例20.根据示例19的驱动电路，还包括耦合至接口电路的第 二延迟电路，第二延迟电路被配置为将同步信号延迟第二预定延迟以 产生第二触发信号。
示例21.根据示例20的驱动电路，还包括：第一测量电路，被 配置为在接收到第一触发信号时执行第一测量；以及第二测量电路， 被配置为在接收到第二触发信号时执行第二测量。
示例22.一种系统，包括第一从电路，第一从电路包括：时钟发 生器，包括时钟信号输出和频率控制输入，时钟发生器被配置为基于 在频率控制输入处接收到的信号来在时钟信号输出处产生时钟信号； 驱动信号发生器，具有耦合至时钟发生器的时钟信号输出的时钟信号 输入、被配置为耦合至开关电路的驱动信号输出以及被配置为耦合至 主控制器的同步信号输出，驱动信号发生器被配置为基于时钟信号和 同步信号输出处的同步信号在驱动信号输出处产生驱动信号，同步信 号具有与驱动信号的预定相位相对应的边沿过渡；以及通信接口电 路，包括被配置为耦合至主控制器的第一接口和被配置为耦合至时钟 发生器的频率控制输入的第二接口，通信接口电路被配置为在接收到 来自主控制器的第一命令之后，经由频率控制输入增加时钟信号的频 率，并且在接收到来自主控制器的第二命令之后，经由频率控制输入 减小时钟信号的频率。
示例23.根据示例22的系统，还包括主控制器，其中：主控制 器包括定时分析电路，定时分析电路具有耦合至第一从电路的同步信 号输出的第一输入以及耦合至第一从电路的通信接口电路的第一接 口的第一输出；定时分析电路被配置为执行定时分析电路的第一输入 处的信号的定时与参考定时信号的定时的第一比较；并且定时分析电 路被配置为基于第一比较在第一输出处产生第一命令和第二命令。
示例24.根据示例23的系统，其中主控制器被配置为：当在预 定时间周期内在定时分析电路的第一输入处没有接收到信号时，禁用 开关电路。
示例25.根据示例23或24的系统，其中定时分析电路还包括耦 合至第二从电路的同步信号输出的第二输入以及耦合至第二从电路 的通信接口电路的第一接口的第二输出；定时分析电路进一步被配置 为执行定时分析电路的第二输入处的信号的定时与参考定时信号的 定时的第二比较；并且定时分析电路被配置为基于第二比较在第二输 出处生成第一命令和第二命令。
示例26.根据示例25的系统，其中定时分析电路还包括：第一 定时差测量电路，具有耦合至第一从电路的同步信号输出的第一输入 以及耦合至参考定时信号的第二输入，其中第一定时差测量电路被配 置为测量第一从电路的同步信号输出处的同步信号与参考定时信号 之间的定时差；第二定时差测量电路，具有被配置为耦合至第二从电 路的同步信号输出的第一输入以及耦合至参考定时信号的第二输入， 其中第二定时差测量电路被配置为测量第二从电路的同步信号输出 处的同步信号与参考定时信号之间的定时差；以及命令生成电路，被 配置为基于第一定时差测量电路的输出在第一输出处产生第一命令和第二命令，并且基于第二定时差测量电路的输出在第二输出处产生 第一命令和第二命令。
示例27.根据示例26的系统，其中第一定时差测量电路包括第 一相位检测器，并且第二定时差测量电路包括第二相位检测器。
示例28.根据示例25至27中任一个的系统，还包括第二从电路。
示例29.根据示例28的系统，其中：第一从电路被配置为经由 开关信号控制第一电机；以及第二从电路被配置为经由又一开关电路 控制第二电机。
示例30.根据示例29的系统，其中第一从电路被配置为经由开 关电路控制第一集合的电机绕组；以及第二从电路被配置为经由又一 开关电路控制第二集合的电机绕组。
示例31.根据示例30的系统，还包括：开关电路和又一开关电 路；第一电机耦合至开关电路，并且第二电机耦合至又一开关电路； 以及电源电路，具有耦合至主控制器的控制输入、耦合至开关电路的 第一功率输出以及耦合至又一开关电路的第二功率输出。
示例32.根据示例31的系统，其中主控制器被配置为：当在第 一预定时间周期内在定时分析电路的第一输入处没有接收到信号时， 禁用电源电路的第一功率输出；以及当在第二预定时间周期内在定时 分析电路的第二输入处没有接收到信号时，禁用电源电路的第二功率 输出。
示例33.根据示例22至32中任一个的系统，其中驱动信号包括 脉宽调制信号；以及开关电路包括被配置为耦合至电机的电机反相 器。
示例34.根据示例22至33中任一个的系统，还包括主控制器， 其中第一从电路被配置为将同步信号传输至主控制器，并且主控制器 被配置为使用串行外围接口通信协议将第一命令和第二命令传输至 第一从电路。
示例35.根据示例22至34中任一个的系统，还包括：延迟电路， 具有耦合至时钟信号输出、驱动信号输出或同步信号输出中的至少一 个的输入，所述延迟电路被配置为提供预定延迟；以及测量电路，具 有耦合至延迟电路的输出的触发输入，测量电路被配置为在触发输入 处接收到触发信号时执行测量。
示例36.根据示例35的系统，其中第一从电路被配置为经由开 关电路控制电机；并且测量电路被配置为测量电机的转子位置或电机 的驱动电流中的至少一个。
本发明的实施例的优点包括同步多个电机的控制的能力，使得传 送到每个电机的电流彼此不重叠。这降低了峰值电流水平，并且允许 使用公共电源来向电机供电。在一些实施例中，这样的公共电源可以 具有低于多个电机的组合电流的峰值额定电流。实施例的另一优点是 主控制器和多个从电机控制器基于接收到的命令独立地监控系统故 障的能力。如果主控制器或从控制器确定系统故障已经发生，则可以 快速禁用一个或多个电机。
实施例的另一优点包括即使当一个马达故障且必须关闭时整个 系统的可用性。
虽然参照说明性实施例对本发明进行了描述，但这种描述不用于 被解释为限制性意义。本领域技术人员将在参考说明书的情况下明白 说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其他实施例。因此，所 附权利要求包含任何这样的修改或实施例。

Claims (36)

1.一种方法，包括：
生成时钟信号；
基于所述时钟信号生成开关信号；
生成同步信号，所述同步信号具有与所述开关信号的预定相位相对应的边沿过渡；
将所述同步信号传输至主控制器；
基于所传输的同步信号，接收来自所述主控制器的频率调整命令；以及
基于所述频率调整命令来调整所述时钟信号的频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述频率调整命令包括第一频率调整命令和第二频率调整命令；以及
调整所述时钟信号的频率包括：
在接收到所述第一频率调整命令时将所述时钟信号的频率增加第一预定量，以及
在接收到所述第二频率调整命令时将所述时钟信号的频率减小第二预定量。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：当在第一预定时间周期内没有接收到来自所述主控制器的命令时，禁用所述开关信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
生成所述时钟信号包括：使用振荡器生成第一频率信号，以及使用分频器划分所述第一频率信号的频率以产生所述时钟信号；并且
调整所述时钟信号的频率包括：修改所述分频器的分频比。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收来自所述主控制器的指示所述开关信号的开关定时的开关定时命令；以及
基于所接收到的开关定时命令调整所述开关信号的开关定时。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
生成所述开关信号包括：生成脉宽调制信号；
所述开关定时命令包括占空比命令；并且
调整所述开关信号的开关定时包括：基于所述占空比命令调整所述脉宽调制信号的占空比。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
所述脉宽调制信号包括三相脉宽调制信号；以及
所述方法进一步包括：利用所述三相脉宽调制信号驱动电机。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
在所述时钟信号的边沿之后或者在所述开关信号的边沿之后或者在所述同步信号的边沿之后的第一预定时间延迟处，测量所述电机的转子位置；以及
在所述时钟信号的边沿之后或者在所述同步信号的边沿之后的第二预定时间延迟处，测量所述电机的驱动电流。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括生成第一触发信号，生成所述第一触发信号包括将所述时钟信号、所述开关信号或所述同步信号中的至少一个延迟第一预定延迟时间。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括生成第二触发信号，生成所述第二触发信号包括将所述时钟信号、所述开关信号或所述同步信号中的至少一个延迟第二预定延迟时间。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
在接收到所述第一触发信号时执行第一测量；以及
在接收到所述第二触发信号时执行第二测量。
12.一种驱动电路，包括：
时钟发生器，被配置为产生时钟信号；
开关驱动信号发生器，被配置为产生基于所述时钟信号的开关驱动信号、以及具有与所述开关驱动信号的预定相位同步的第一边沿的同步信号；以及
接口电路，被配置为耦合至所述驱动电路外的外部控制器，所述接口电路被配置为将所述同步信号传输至所述外部控制器，并且基于从所述外部控制器接收的频率调整命令来调整所述时钟信号的频率。
13.根据权利要求12所述的驱动电路，其中所述接口电路进一步被配置为：当在第一预定时间周期内没有接收到来自所述外部控制器的命令时，禁用所述开关驱动信号发生器。
14.根据权利要求12所述的驱动电路，其中所述接口电路进一步被配置为：
在接收到来自所述外部控制器的第一命令时增加所述时钟信号的频率；并且
在接收到来自所述外部控制器的第二命令时减小所述时钟信号的频率。
15.根据权利要求12所述的驱动电路，其中：
所述开关驱动电路是脉宽调制信号；以及
所述接口电路进一步被配置为接收来自所述外部控制器的占空比命令，并且基于所接收到的占空比命令调整所述脉宽调制信号的占空比。
16.根据权利要求12所述的驱动电路，其中所述时钟发生器包括：
振荡器；以及
可编程分频器，具有耦合至所述振荡器的输入以及耦合至所述时钟发生器的时钟输出的输出，其中所述接口电路进一步被配置为通过调整所述可编程分频器的分频比来调整由所述时钟发生器产生的所述时钟信号的频率。
17.根据权利要求16所述的驱动电路，其中所述可编程分频器包括脉冲吞除分频器。
18.根据权利要求16所述的驱动电路，其中所述振荡器包括RC振荡器。
19.根据权利要求12所述的驱动电路，进一步包括耦合至所述时钟发生器的输出的第一延迟电路，所述第一延迟电路被配置为将所述时钟信号延迟第一预定延迟以产生第一触发信号。
20.根据权利要求19所述的驱动电路，进一步包括耦合至所述接口电路的第二延迟电路，所述第二延迟电路被配置为将所述同步信号延迟第二预定延迟以产生第二触发信号。
21.根据权利要求20所述的驱动电路，进一步包括：
第一测量电路，被配置为在接收到所述第一触发信号时执行第一测量；以及
第二测量电路，被配置为在接收到所述第二触发信号时执行第二测量。
22.一种系统，包括：
第一从电路，包括：
时钟发生器，包括时钟信号输出和频率控制输入，所述时钟发生器被配置为基于在所述频率控制输入处接收到的信号来在所述时钟信号输出处产生时钟信号；
驱动信号发生器，具有耦合至所述时钟发生器的所述时钟信号输出的时钟信号输入、被配置为耦合至开关电路的驱动信号输出以及被配置为耦合至主控制器的同步信号输出，所述驱动信号发生器被配置为基于所述时钟信号在所述驱动信号输出处产生驱动信号并且在所述同步信号输出处产生同步信号，所述同步信号具有与所述驱动信号的预定相位相对应的边沿过渡；以及
通信接口电路，包括被配置为耦合至所述主控制器的第一接口和被配置为耦合至所述时钟发生器的所述频率控制输入的第二接口，所述通信接口电路被配置为
在接收到来自所述主控制器的第一命令之后，经由所述频率控制输入增加所述时钟信号的频率，并且
在接收到来自所述主控制器的第二命令之后，经由所述频率控制输入减小所述时钟信号的频率。
23.根据权利要求22所述的系统，进一步包括所述主控制器，其中：
所述主控制器包括定时分析电路，所述定时分析电路具有耦合至所述第一从电路的所述同步信号输出的第一输入以及耦合至所述第一从电路的所述通信接口电路的所述第一接口的第一输出；
所述定时分析电路被配置为执行所述定时分析电路的所述第一输入处的信号的定时与参考定时信号的定时的第一比较；并且
所述定时分析电路被配置为基于所述第一比较在所述第一输出处产生所述第一命令和所述第二命令。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述主控制器被配置为：当在预定时间周期内在所述定时分析电路的所述第一输入处没有接收到信号时，禁用所述开关电路。
25.根据权利要求23所述的系统，其中：
所述定时分析电路进一步包括耦合至第二从电路的同步信号输出的第二输入以及耦合至所述第二从电路的通信接口电路的第一接口的第二输出；
所述定时分析电路进一步被配置为执行所述定时分析电路的所述第二输入处的信号的定时与所述参考定时信号的所述定时的第二比较；并且
所述定时分析电路被配置为基于所述第二比较在所述第二输出处生成所述第一命令和所述第二命令。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述定时分析电路进一步包括：
第一定时差测量电路，具有耦合至所述第一从电路的同步信号输出的第一输入以及耦合至所述参考定时信号的第二输入，其中所述第一定时差测量电路被配置为测量所述第一从电路的同步信号输出处的所述同步信号与所述参考定时信号之间的定时差；
第二定时差测量电路，具有被配置为耦合至所述第二从电路的同步信号输出的第一输入以及耦合至所述参考定时信号的第二输入，其中所述第二定时差测量电路被配置为测量所述第二从电路的同步信号输出处的所述同步信号与所述参考定时信号之间的定时差；以及
命令生成电路，被配置为基于所述第一定时差测量电路的输出在所述第一输出处产生所述第一命令和所述第二命令，并且基于所述第二定时差测量电路的输出在所述第二输出处产生所述第一命令和所述第二命令。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述第一定时差测量电路包括第一相位检测器，并且所述第二定时差测量电路包括第二相位检测器。
28.根据权利要求25所述的系统，进一步包括所述第二从电路。
29.根据权利要求28所述的系统，其中：
所述第一从电路被配置为经由所述开关电路控制第一电机；以及
所述第二从电路被配置为经由又一开关电路控制第二电机。
30.根据权利要求29所述的系统，其中：
所述第一从电路被配置为经由所述开关电路控制第一集合的电机绕组；以及
所述第二从电路被配置为经由又一开关电路控制第二集合的电机绕组。
31.根据权利要求29所述的系统，进一步包括：
所述开关电路和所述又一开关电路；
所述第一电机耦合至所述开关电路，并且所述第二电机耦合至所述又一开关电路；以及
电源电路，具有耦合至所述主控制器的控制输入、耦合至所述开关电路的第一功率输出以及耦合至所述又一开关电路的第二功率输出。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述主控制器被配置为：
当在第一预定时间周期内在所述定时分析电路的所述第一输入处没有接收到信号时，禁用所述电源电路的所述第一功率输出；以及
当在第二预定时间周期内在所述定时分析电路的所述第二输入处没有接收到信号时，禁用所述电源电路的所述第二功率输出。
33.根据权利要求22所述的系统，其中：
所述驱动信号包括脉宽调制信号；以及
所述开关电路包括被配置为耦合至电机的电机逆变器。
34.根据权利要求22所述的系统，进一步包括所述主控制器，其中所述第一从电路被配置为将所述同步信号传输至所述主控制器，并且所述主控制器被配置为使用串行外围接口通信协议将所述第一命令和所述第二命令传输至所述第一从电路。
35.根据权利要求22所述的系统，进一步包括：
延迟电路，具有耦合至所述时钟信号输出、所述驱动信号输出或所述同步信号输出中的至少一个的输入，所述延迟电路被配置为提供预定延迟；以及
测量电路，具有耦合至所述延迟电路的输出的触发输入，所述测量电路被配置为在所述触发输入处接收到触发信号时执行测量。
36.根据权利要求35所述的系统，其中：
所述第一从电路被配置为经由所述开关电路控制电机；并且
所述测量电路被配置为测量所述电机的转子位置或所述电机的驱动电流中的至少一个。
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