CN117595720A - 电机驱动器 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电机驱动器。根据本公开的一个实施方式的电机驱动器包括：模数转换器ADC，当在浮置时段中在特定线圈的相电压处检测到的电压感测信号被输入时，该ADC在多个采样点中的每一个处对输入的电压感测信号进行采样并且将电压感测信号转换为数字电压采样数据；以及反电动势电压确定单元，其基于多条数字电压采样数据来确定特定线圈的反电动势电压。

Description

电机驱动器
技术领域
本公开涉及电机驱动器和驱动电机的方法。
背景技术
最近，不使用换向电刷并因此具有高能效的无刷直流(BLDC)电机已用于包括诸如洗衣机和冰箱之类的家用电器的各种电子设备中。
BLDC电机可以在转子的位置与换向时间点匹配时执行电子换向以改变流过电枢的线圈的电流的电流方向并且可以生成连续旋转磁场以使转子旋转。
在BLDC电机中，当转子开始转动时，转子的线圈变为一个发电机以产生电压，在该情况下产生的感应电压被称为反电动势电压。BLDC电机系统可以检测反电动势电压并且使用检测到的反电动势电压来控制要驱动的BLDC电机。
在常规的BLDC电机系统中，用于检测反电动势电压的反电动势电压检测电路是复杂的。常规的BLDC电机系统中所包括的反电动势电压检测电路存在的问题在于：随着BLDC电机的驱动速度的增加，功耗增加，并难以在高驱动速度下检测反电动势电压。
发明内容
因此，本公开的目的在于提供一种反电动势电压检测电路简单的电机驱动器及其驱动方法。
此外，本公开的目的在于提供一种电机驱动器和驱动电机的方法，即使在无刷直流(BLDC)电机的驱动速度增加时该电机驱动器也能够准确地检测反电动势电压。
根据本公开的一个方面的电机驱动器包括：模数转换器(ADC)，当在浮置时段中在特定线圈的相电压处检测到的电压感测信号被输入时，该ADC在多个采样点中的每一个处对输入的电压感测信号进行采样并且将电压感测信号转换为数字电压采样数据；以及反电动势电压确定单元，其基于多条数字电压采样数据来确定特定线圈的反电动势电压。
根据本公开的另一方面的驱动电机的方法包括：使三相线圈中的任何一个特定线圈浮置；当在浮置时段中在特定线圈的相电压处检测到的电压感测信号被输入时，通过对输入的电压感测信号进行采样来将输入的电压感测信号转换为至少两条数字电压采样数据；以及基于至少两条数字电压采样数据来确定特定线圈的反电动势电压。
附图说明
附图被包括以提供对本公开的进一步理解并且被并入本申请中并且构成本申请的一部分，附图例示了本公开的实施方式并且与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1是示出根据本公开的一个实施方式的无刷直流(BLDC)电机驱动系统的配置的视图；
图2是示出图1所示的电机驱动器的配置的框图；
图3是示出特定线圈的相电压、相电流和反电动势电压的一个示例并且其中存在浮置时段的曲线图；
图4是示出在浮置时段中获得多条数字电压采样数据的一个示例的视图；
图5是用于描述针对当检测到的反电动势电压低于参考电压时补偿误差的一个示例的视图；
图6是用于描述针对当检测到的反电动势电压高于参考电压时补偿误差的一个示例的视图；以及
图7是示出根据本公开的一个实施方式的驱动BLDC电机驱动系统的电机的方法的流程图。
具体实施方式
贯穿说明书，相同的附图标记实际上指代相同的元件。在以下描述中，可以省略与本公开的核心组件无关的组件以及本公开的领域中已知的组件和功能的详细描述。本说明书中描述的术语含义应理解如下。
参照附图和以下详细实施方式，本公开的优点和特征及其实现方法将变得显而易见。然而，本公开不限于下面要公开的实施方式，而是可以以各种不同的形式来实现，提供这些实施方式是为了完全实现本公开，并且提供这些实施方式是为了向本领域技术人员充分解释本公开的范围，本公开的范围由所附权利要求来限定。
贯穿说明书，相同的附图标记指代相同的元件。此外，在本公开的描述中，当认为相关技术的某些详细描述不必要地模糊本公开的要点时，将省略某些详细描述。
当在本说明书中使用术语“包括”、“包含”、“具有”、“由…形成”等时，除非使用“仅”，否则可以添加其它元件。除非另外明确说明，否则以单数形式表达组件的情况包括将组件提供为多个组件的情况。
在时间相关描述的情况下，例如，使用“在…之后”、“在…之前”等描述时间部分的情况可以包括时间部分不是顺序的情况，除非使用诸如“紧接”或“直接”之类的术语。
虽然诸如“第一”、“第二”等术语可以用于描述各种元件，但是这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。因此，在本公开的技术精神中，下述第一元件也可以是第二元件。
术语“至少一个”应理解为包括来自一个或更多个相关项目的所有可能组合。例如，“第一项目、第二项目和第三项目中的至少一个”不仅可以表示第一项目、第二项目或第三项目，而且可以表示第一项目、第二项目和第三项目中的两个或更多个项目的所有可能组合。
本公开的各种实施方式的特征可以部分地或完全地联接或以各种技术方式组合并协作驱动，并且实施方式也可以彼此独立地实现或彼此结合地一起实现。
在下文中，将参照附图详细描述本说明书的实施方式。
图1是示出根据本公开的一个实施方式的无刷直流(BLDC)电机驱动系统的配置的视图。
参照图1，根据一个实施方式的无传感器BLDC电机驱动系统100可以包括BLDC电机110、逆变器120、电源单元130、电机驱动器140和微控制器单元(MCU)150。
BLDC电机110可以包括定子和使用永磁体的转子，定子包括具有不同相位的三相线圈UC、VC和WC，但是在图1中省略了转子。BLDC电机110可以不包括霍尔传感器。
BLDC电机110的定子可以包括具有U相(第一相)的第一线圈UC、具有V相(第二相)的第二线圈VC和具有W相(第三相)的第三线圈WC。
BLDC电机110可以由从逆变器120提供给三相线圈UC、VC和WC的驱动信号驱动。在BLDC电机110中，电流可以根据转子的位置流向第一线圈UC至第三线圈WC中的期望线圈以产生磁力，并且所产生的磁力可以使BLDC电机110的转子旋转。例如，在BLDC电机110中，根据驱动信号，电流可以沿正(+)方向在第一线圈UC中流动，电流可以不在第二线圈VC中流动，并且电流可以沿负(-)方向在第三线圈WC中流动。在这种情况下，在BLDC电机110中，第一线圈UC变为N极，以拉动由永磁体形成的转子的S极，并且第三线圈WC变为S极，以推动转子的S极，从而使转子旋转。
逆变器120可以通过电机驱动器140的控制来操作，并且可以通过第一节点U、第二节点V和第三节点W向BLDC电机110的三相线圈UC、VC和WC中的每一个提供第一电源电压VDD或第二电源电压VSS。第一电源电压VDD可以是高电源电压，第二电源电压VSS可以是低电源电压。
此外，逆变器120可以根据电机驱动器140的控制，不向三相线圈UC、VC和WC中的任何一个特定线圈提供第一电源电压VDD和第二电源电压VSS以使特定线圈浮置。
逆变器120可以从电源单元130接收第一电源电压VDD和第二电源电压VSS。逆变器120可以从电机驱动器140接收1-1和1-2线圈控制信号UP和UN、2-1和2-2线圈控制信号VP和VN、以及3-1和3-2线圈控制信号WP和WN。从电机驱动器140提供的线圈控制信号UP、UN、VP、VN、WP和WN可以是具有调制(PWM)信号的脉冲。
逆变器120可以包括驱动BLDC电机110的第一线圈UC的第一驱动单元，并且第一驱动单元可以包括串联连接在第一电源电压VDD的电源线和第二电源电压VSS的电源线之间的第一上拉晶体管Tup和第一下拉晶体管Tun。第一上拉晶体管Tup和第一下拉晶体管Tun之间的连接节点可以通过第一节点U连接到第一线圈UC。
第一上拉晶体管Tup可以在其中从电机驱动器140供应的1-1线圈控制信号UP对应于栅极导通电压的时段中导通，以通过第一节点U向第一线圈UC施加第一电源电压VDD。第一下拉晶体管Tun可以在其中从电机驱动器140提供的1-2线圈控制信号UN对应于栅极导通电压的时间段内导通，以通过第一节点U向第一线圈UC提供第二电源电压VSS。
此外，当从电机驱动器140提供的1-1和1-2线圈控制信号UP和UN都对应于栅极截止电压时，第一上拉晶体管Tup和第一下拉晶体管Tun都可以截止，由此第一节点U和第一线圈UC可以浮置。
逆变器120可以包括驱动无传感器BLDC电机110的第二线圈VC的第二驱动单元，并且第二驱动单元可以包括串联连接在第一电源电压VDD的电源线和第二电源电压VSS的电源线之间的第二上拉晶体管Tvp和第二下拉晶体管Tvn。第二上拉晶体管Tvp和第二下拉晶体管Tvn之间的连接节点可以通过第二节点V连接到第二线圈VC。
第二上拉晶体管Tvp可以在其中从电机驱动器140供应的2-1线圈控制信号VP对应于栅极导通电压的时段中导通，以通过第二节点V向第二线圈VC施加第一电源电压VDD。第二下拉晶体管Tvn可以在其中从电机驱动器140供应的2-2线圈控制信号VN对应于栅极导通电压的时段中导通，以通过第二节点V向第二线圈VC施加第二电源电压VSS。
此外，当从电机驱动器140提供的线圈控制信号VP和VN都对应于栅极截止电压时，第二上拉晶体管Tvp和第二下拉晶体管Tvn都可以截止，因此第二节点V和第二线圈VC可以浮置。
逆变器120可以包括驱动无传感器BLDC电机110的第三线圈WC的第三驱动单元，并且第三驱动单元可以包括串联连接在第一电源电压VDD的电源线和第二电源电压VSS的电源线之间的第三上拉晶体管Twp和第三下拉晶体管Twn。第三上拉晶体管Twp和第三下拉晶体管Twn之间的连接节点可以通过第三节点W连接到第三线圈WC。
第三上拉晶体管Twp可以在其中从电机驱动器140供应的3-1线圈控制信号WP对应于栅极导通电压的时段中导通，以通过第三节点W向第三线圈WC施加第一电源电压VDD。第三下拉晶体管Twn可以在其中从电机驱动器140供应的3-2线圈控制信号WN对应于栅极导通电压的时段中导通，以通过第三节点W向第三线圈WC施加第二电源电压VSS。
此外，当从电机驱动器140提供的3-1和3-2线圈控制信号WP和WN均对应于栅极截止电压时，第三上拉晶体管Twp和第三下拉晶体管Twn都可以截止，因此第三节点W和第三线圈WC均浮置。
电机驱动器140可以通过调整线圈控制信号UP、UN、VP、VN、WP和WN中的每一个的PWM占空比来控制BLDC电机110的速度。具体地，电机驱动器140可以从MCU 150接收对应于目标速度的目标PWM占空比。电机驱动器140可以基于目标PWM占空比来控制BLDC电机110的速度。
电机驱动器140可以生成各自具有目标PWM占空比的PWM信号作为线圈控制信号UP、UN、VP、VN、WP和WN，并且将PWM信号输出到逆变器120。BLDC电机110根据从逆变器120提供给三相线圈UC、VC和WC的驱动信号而被驱动，并且根据外部负载、BLDC电机的效率和转矩性能，可以发生目标速度和驱动速度之间的差。在此情况下，电机驱动器140可通过基于目标PWM占空比增加或减小PWM占空比来增加或减小BLDC电机110的驱动速度。
此外，电机驱动器140可以使用反电动势电压与驱动电流之间的相对位置关系来控制BLDC电机110。作为示例，为了提高BLDC电机110的驱动效率，电机驱动器140可以控制反电动势电压的相位以匹配驱动电流的相位。又例如，为了提高BLDC电机110的驱动速度，电机驱动器140可以控制驱动电流的相位以早于反电动势电压的相位。
为了控制BLDC电机110，电机驱动器140可以包括用于检测BLDC电机110的驱动电流和反电动势电压的电路。下面结合图2至图6详细描述用于检测反电动势电压和驱动电流的电路。
MCU 150可通过调整电机驱动器140的目标PWM占空比或电源单元130的驱动电压VDD来控制BLDC电机110的驱动速度。MCU 150可以被定义为控制器。
MCU 150可确定BLDC电机110的目标速度并且将对应于所确定的目标速度的目标PWM占空比提供到电机驱动器140。
图2是示出图1中所示的电机驱动器的配置的框图，并且图3是示出特定线圈的相电压、相电流和反电动势电压的一个示例并且其中存在浮置时段的曲线图。图4是示出在浮置时段中获得多条数字电压采样数据的一个示例的视图，图5是用于描述针对当检测到的反电动势电压低于参考电压时补偿误差的一个示例的视图，并且图6是用于描述针对当检测到的反电动势电压高于参考电压时补偿误差的一个示例的视图。
参照图2，电机驱动器140包括模数转换器(ADC)210和反电动势电压确定单元230以便检测反电动势电压。在一个实施方式中，电机驱动器140还可以包括零电流检测单元220，以便确定浮置时段。此外，在一个实施方式中，电机驱动器140还可以包括速度控制单元240和脉宽调制(PWM)生成单元250，以便使用检测到的反电动势电压来控制无刷直流(BLDC)电机110。
ADC 210可以将在浮置时段中在三相线圈UC、VC和WC当中的特定线圈的一个相电压VU处检测到的电压感测信号转换成数字电压采样数据并输出数字电压采样数据。
具体地，当三相线圈UC、VC和WC当中的任何一个特定线圈浮置时，ADC 210可以通过第一节点U、第二节点V和第三节点W当中的特定节点从逆变器120接收在特定线圈的相电压VU处检测到的电压感测信号。
电机驱动器140可以通过输出对应于栅极截止电压的、针对被输出到逆变器120的线圈控制信号UP、UN、VP、VN、WP和WN当中的特定线圈的两个控制信号，来使三相线圈UC、VC和WC当中的任何一个特定线圈浮置。例如，电机驱动器140可以通过输出对应于栅极截止电压的1-1和1-2线圈控制信号UP和UN二者来使第一节点U和第一线圈UC浮置。ADC 210可以通过第一节点U接收在浮置的第一线圈UC的相电压VU处检测到的电压感测信号。
参照图3，浮置时段可以具有其中存在特定线圈的相电流为零的相电流零相位I-P0的相位范围。
在一个实施方式中，电机驱动器140可以将预设相位范围设置为浮置时段。作为示例，电机驱动器140可以将其中特定线圈的相电压的相位为30°的相位范围设置为浮置时段。通常，由于当特定线圈的相电压的相位为30°时相电流为零，因此电机驱动器140可以将其中特定线圈的相电压的相位为30°的相位范围设置为浮置时段，并且在浮置时段中使特定线圈浮置。
在另一实施方式中，电机驱动器140可以检测特定线圈的相电流为零的相电流零相位I-P0，并且将存在检测到的相电流零相位I-P0的相位范围设置为浮置时段。
具体地，ADC 210可以通过第一节点U、第二节点V和第三节点W中的任何一个从逆变器120接收在三相线圈UC、VC和WC中的任何一个特定线圈的电流IU处检测到的电流感测信号。例如，ADC 210可以通过第一节点U接收在第一线圈UC的相电流IU处检测到的电流感测信号。
ADC 210可以将在相电流IU处检测到的电流感测信号转换为数字电流采样数据I-sample，并输出数字电流采样数据I-sample。ADC 210可以在多个采样点中的每个采样点处对在相电流IU处检测到的电流感测信号进行采样，并将电流感测信号转换为数字电流采样数据I-sample。ADC 210可以将多条电流采样数据I-sample输出到零电流检测单元220。
零电流检测单元220检测特定线圈的相电流IU为零的相电流零相位I-P0。零电流检测单元220可以使用从ADC 210输入的特定线圈的数字电流采样数据I-sample来检测相电流零相位I-P0。
电机驱动器140可以使用由零电流检测单元220检测到的相电流零相位I-P0来确定浮置时段。电机驱动器140可以在所确定的浮置时段中使特定线圈浮置。作为示例，零电流检测单元220可以向PWM生成单元250提供相电流零相位I-P0，并且PWM生成单元250可以生成PWM信号以在存在相电流零相位I-P0的浮置时段中使特定线圈浮置。
此外，如图3所示，特定线圈的相电压可以包括施加第一电源电压VDD的高电压时段和施加第二电源电压VSS的低电压时段。浮置时段可以被包括在高电压时段中。也就是说，电机驱动器140可以在高电压时段的部分时段中使特定线圈浮置。
另外，浮置时段可以具有包含预设角度的相位范围。作为示例，浮置时段的角度可以是30°以下。
ADC 210可以将在浮置时段中输入的电压感测信号转换为数字电压采样数据V-sample。参照图4，ADC 210可以在多个采样点S1、S2和S3处对以模拟形式输入的电压感测信号进行采样，并将电压感测信号转换为多条数字电压采样数据V-sample。ADC 210可以将多条数字电压采样数据V-sample输出到反电动势电压确定单元230。
ADC 210可以针对特定线圈的相电压的每个时段输出多条数字电压采样数据V-sample。在一个实施方式中，ADC 210可以针对特定线圈的相电压的每个时段输出三条数字电压采样数据V-sample。也就是说，采样点S的数量可以是三个或更多个。
随着采样点S1、S2和S3的数量增加，电机驱动器140可以获得对噪声不敏感且精确的值。然而，随着采样次数的增加，浮置时段可以增加。在电机驱动器140中，随着浮置时段增加，BLDC电机110的不连续操作时段增加，因此转矩波动增加。
在电机驱动器140中，可以设置采样次数，以便实现与检测精度和转矩波动相关的最佳性能。作为示例，在电机驱动器140中，采样次数可以设置为三。在这种情况下，ADC 210可以在三个采样点S1、S2和S3处对电压感测信号进行采样，将电压感测信号转换为三条数字电压采样数据V-sample，并将转换后的三条数字电压采样数据V-sample输出至反电动势电压确定单元230。
反电动势电压确定单元230基于从ADC 210输出的多条数字电压采样数据V-sample确定特定线圈的反电动势电压BEMF。反电动势电压确定单元230可以包括反电动势电压计算单元232。在一个实施方式中，反电动势电压确定单元230还可以包括相位检查单元234。
反电动势电压计算单元232基于从ADC 210输入的多条数字电压采样数据V-sample计算特定线圈的反电动势电压BEMF。在一个实施方式中，反电动势电压计算单元232可以计算从ADC 210输入的多条数字电压采样数据V-sample的平均值，并且确定计算的平均值是反电动势电压BEMF。
反电动势电压计算单元232可以针对每个时段计算特定线圈的反电动势电压BEMF并输出计算出的反电动势电压BEMF。在一个实施方式中，反电动势电压计算单元232可以计算在一个时段内输入的多条数字电压采样数据V-sample的平均值。此外，反电动势电压计算单元232可以将计算的平均值确定并输出为反电动势电压BEMF。
相位检查单元234通过比较多条数字电压采样数据V-sample来检查特定线圈的反电动势电压BEMF的相位。具体地，相位检查单元234可以比较两个不同采样点处的数字电压采样数据。相位检查单元234可以将第一采样点处的第一数字电压采样数据与从第一采样点延迟的第二采样点处的第二数字电压采样数据进行比较。在这种情况下，第一采样点可以是一个时段内最早的采样点，而第二采样点可以是最晚的采样点，但是本公开不一定限于此。
当第一数字电压采样数据小于第二数字电压采样数据时，相位检查单元234可以确定特定线圈的反电动势电压BEMF的相位与特定线圈的相电流IU的相位相同。另一方面，当第一数字电压采样数据大于第二数字电压采样数据时，相位检查单元234可以确定特定线圈的反电动势电压BEMF的相位与特定线圈的相电流IU的相位相反。
根据本公开的一个实施方式的电机驱动器140的特征在于，使用ADC 210获得多条数字电压采样数据V-sample，并且基于获得的多条数字电压采样数据V-sample来检测反电动势电压BEMF。
根据本公开的一个实施方式的电机驱动器140可以仅使用ADC 210和计算多条数字电压采样数据V-sample的平均值的电路来检测反电动势电压BEMF，并且可以不使用比较器。因此，在根据本公开的一个实施方式的电机驱动器140中，反电动势电压BEMF检测电路较简单，并且与常规电机驱动器相比功耗低。
此外，在根据本公开的一个实施方式的电机驱动器140中，即使在产生噪声时，也可以通过确定多条数字电压采样数据V-sample的平均值为反电动势电压BEMF来最小化对反电动势电压BEMF的影响。也就是说，在根据本公开的一个实施方式的电机驱动器140中，即使没有提供单独的噪声消除电路，也可以获得对噪声不敏感且准确的反电动势电压BEMF。
此外，在根据本公开的一个实施方式的电机驱动器140中，由于可以通过与在高速下具有极限的比较器不同的ADC 210快速地获得数字电压采样数据V-sample，因此即使在BLDC电机110的驱动速度增加时，也可以快速且准确地检测反电动势电压BEMF。
此外，根据本公开的一个实施方式的电机驱动器140可以使用检测到的反电动势电压BEMF来控制BLDC电机110的速度。作为示例，电机驱动器140可以控制反电动势电压BEMF的相位以匹配电流的相位，以便提高BLDC电机110的驱动效率。当反电动势电压BEMF的相位与电流的相位不匹配时，电机驱动器140可通过调整BLDC电机110的速度来控制反电动势电压BEMF的相位以匹配电流的相位。
为了控制BLDC电机110的速度，反电动势电压确定单元230可以将所确定的反电动势电压BEMF提供给速度控制单元240。
速度控制单元240控制BLDC电机110的速度以补偿特定线圈的反电动势电压BEMF与参考电压Vref之间的误差。具体来说，速度控制单元240可控制特定线圈的反电动势电压BEMF以匹配参考电压Vref。在这种情况下，由于输入到速度控制单元240的特定线圈的反电动势电压BEMF对应于在相电流零相位I-P0处检测到的值，因此电机驱动器140可以通过速度控制单元240控制特定线圈的反电动势电压BEMF以匹配特定线圈的相电流零相位I-P0处的参考电压Vref。
为此，速度控制单元240可以包括减法器242、比例积分(PI)控制单元244和PWM速度确定单元246。
减法器242通过比较参考电压Vref和由反电动势电压确定单元230确定的反电动势电压BEMF来获得误差。具体地，减法器242可以通过从参考电压Vref中减去从反电动势电压确定单元230输入的特定线圈的反电动势电压BEMF来计算误差，如下式1所示。
[等式1]
误差＝Vref-BEMF
在一个实施方式中，参考电压Vref可以是预设的，并且可以对应于第一电源电压VDD的一半。
PI控制单元244通过将使用PI控制因子Kpi的PI控制应用于误差来获得PI控制值PIC。在一个实施方式中，PI控制单元244可以使用下面的等式2获得PI控制值PIC。
[等式2]
PIC＝Kpi*误差
PWM速度确定单元246可以基于PI控制值PIC确定用于补偿误差的PWM占空比补偿值CPWMD。PWM速度确定单元246可以根据误差确定PWM占空比补偿值CPWMD以增大或减小BLDC电机110的驱动速度。
具体地，参照图5，基于多条数字电压采样数据V-sample在多个采样点S1、S2、S3处检测到的特定线圈的反电动势电压Phase BEMF可以与相电流零相位I-P0处的参考电压Vref不同并且低于该参考电压Vref。也就是说，当反电动势电压Phase BEMF与参考电压Vref之间的误差大于零时，PWM速度确定单元246可以确定用于降低BLDC电机110的驱动速度的PWM占空比补偿值CPWMD。
当BLDC电机110的驱动速度降低以反映由PWM速度确定单元246确定的PWM占空比补偿值CPWMD时，如图5所示，反电动势电压Phase BEMF’可以改变为等于相电流零相位I-P0处的参考电压Vref。
此外，参照图6，基于多条数字电压采样数据V-sample在多个采样点S1、S2、S3处检测到的特定线圈的反电动势电压Phase BEMF中的每一个可以不同于相电流零相位I-P0处的参考电压Vref并且高于该参考电压Vref。也就是说，当反电动势电压Phase BEMF与参考电压Vref之间的误差小于零时，PWM速度确定单元246可以确定用于增加BLDC电机110的驱动速度的PWM占空比补偿值CPWMD。
当通过反映由PWM速度确定单元246确定的PWM占空比补偿值CPWMD而增加BLDC电机110的驱动速度时，如图6所示，反电动势电压Phase BEMF’可以改变为等于相电流零相位I-P0处的参考电压Vref。
PWM速度确定单元246可以向PWM生成单元250提供PWM占空比补偿值CPWMD。
PWM生成单元250可以基于PWM占空比补偿值CPWMD生成PWM信号。PWM生成单元250可以通过将PWM占空比补偿值CPWMD与从MCU 150输入的目标PWM占空比TPWMD相加来确定最终PWM占空比。PWM生成单元250可以生成具有最终PWM占空比的PWM信号，并将PWM信号输出到逆变器120。
图7是示出根据本公开的一个实施方式的驱动BLDC电机驱动系统的电机的方法的流程图。
参照图7，首先，电机驱动器140检测BLDC电机110的三相线圈UC、VC和WC中的任何一个特定线圈的相电流零相位I-P0(S701)。
具体地，电机驱动器140可以通过第一节点U至第三节点W中的任何一个节点从逆变器120接收在三相线圈UC、VC和WC当中的任何一个特定线圈的电流IU处检测到的电流感测信号。例如，电机驱动器140可以通过第一节点U接收在第一线圈UC的相电流IU处检测到的电流感测信号。
电机驱动器140可以在多个采样点中的每个采样点处对在相电流IU处检测到的电流感测信号进行采样，并且将电流感测信号转换为数字电流采样数据I-sample。电机驱动器140可以使用多个电流采样数据I样本来检测相电流零相位I-P0。
然后，电机驱动器140在存在相电流零相位I-P0的浮置时段中使特定线圈浮置(S702)。
电机驱动器140可以通过将输出到逆变器120的线圈控制信号UP、UN、VP、VN、WP和WN中的特定线圈的两个控制信号作为栅极截止电压输出来使特定线圈浮置。例如，电机驱动器140可以通过将1-1和1-2线圈控制信号UP和UN输出为栅极截止电压来使第一节点U和第一线圈UC浮置。
然后，当在浮置时段中在特定线圈的相电压处检测到的电压感测信号被输入到电机驱动器140时，电机驱动器140获得电压感测信号的多条数字电压采样数据(S703)。
具体地，当三相线圈UC、VC和WC中的任何一个特定线圈浮置时，电机驱动器140可以通过第一节点U、第二节点V和第三节点W中的特定节点从逆变器120接收在特定线圈的相电压VU处检测到的电压感测信号。
电机驱动器140可以在浮置时段中在多个采样点处对以模拟形式输入的电压感测信号进行采样，并将电压感测信号转换为多条数字电压采样数据V-sample。电机驱动器140可以针对特定线圈的相电压的每个时段获得多条数字电压采样数据V-sample。
然后，电机驱动器140基于多条数字电压采样数据V-sample确定特定线圈的反电动势电压BEMF(S704)。
在一个实施方式中，电机驱动器140可以计算多条数字电压采样数据V-sample的平均值，并确定所计算的平均值为反电动势电压BEMF。
在一个实施方式中，电机驱动器140可以计算在一个时段内输入的多条数字电压采样数据V-sample的平均值，并输出所计算的平均值作为反电动势电压BEMF。
此外，尽管图7中未示出，但是电机驱动器140还可以通过比较多条数字电压采样数据V-sample的幅值来检查特定线圈的反电动势电压BEMF的相位。
具体地，电机驱动器140可以比较两个不同采样点处的数字电压采样数据。电机驱动器140可以比较第一采样点处的第一数字电压采样数据和从第一采样点延迟的第二采样点处的第二数字电压采样数据。在这种情况下，第一采样点可以是一个时段内的最早采样点，而第二采样点可以是最晚采样点，但是本公开不必限于此。
当第一数字电压采样数据小于第二数字电压采样数据时，电机驱动器140可以确定特定线圈的反电动势电压BEMF的相位与特定线圈的相电流IU的相位相同。另一方面，当第一数字电压采样数据大于第二数字电压采样数据时，电机驱动器140可以确定特定线圈的反电动势电压BEMF的相位和特定线圈的相电流IU的相位彼此相反。
然后，电机驱动器140通过比较特定线圈的反电动势电压BEMF与参考电压Vref来获得误差(S705)。
具体而言，电机驱动器140获得参考电压Vref与特定线圈的反电动势电压BEMF之间的差值作为误差。在一个实施方式中，电机驱动器140可以通过从参考电压Vref减去特定线圈的反电动势电压BEMF来计算误差。
然后，电机驱动器140基于误差来控制BLDC电机110的驱动速度(S706)。
当特定线圈的反电动势电压BEMF低于参考电压Vref时，即，当误差大于零时，电机驱动器140可以降低BLDC电机110的驱动速度。然而，当特定线圈的反电动势电压BEMF高于参考电压Vref时，即，当误差小于零时，电机驱动器140可增加BLDC电机110的驱动速度。
具体地，电机驱动器140可以通过将使用PI控制因子Kpi的PI控制应用于误差来获得PI控制值PIC。电机驱动器140可以基于PI控制值PIC确定用于补偿误差的PWM占空比补偿值CPWMD。
当反电动势电压Phase BEMF低于参考电压Vref并且误差大于零时，电机驱动器140可以确定用于降低BLDC电机110的驱动速度的PWM占空比补偿值CPWMD。然而，当反电动势电压Phase BEMF高于参考电压Vref并且误差小于零时，电机驱动器140可以确定用于增加BLDC电机110的驱动速度的PWM占空比补偿值CPWMD。
电机驱动器140可以通过将PWM占空比补偿值CPWMD与从MCU 150输入的目标PWM占空比TPWMD相加来确定最终PWM占空比。此外，电机驱动器140可以生成具有最终PWM占空比的PWM信号，并将PWM信号输出到逆变器120。
根据本公开不使用比较器，并且可以仅使用ADC和计算多条数字电压采样数据的平均值的电路来检测反电动势电压。因此，根据本公开的反电动势电压检测电路较简单，并且可以减少功耗和电路面积。
此外，在本公开中，在N个时段内获得的多条数字电压采样数据的平均值被设置为反电动势电压，噪声的影响不会很大。在本公开中，即使不使用单独的噪声消除电路，也可以获得准确的且对噪声不敏感的反电动势电压。
此外，在本公开中，即使在BLDC电机的驱动速度增加时，也可以快速且准确地检测反电动势电压。
本领域技术人员将理解，本公开可以以其它具体形式执行，而不改变技术范围和必要特征。
因此，上述实施方式应被认为仅是描述性的而非限制性的。应当理解，本公开的范围不是由详细描述而是由所附权利要求限定，并且包括从所附权利要求的含义、范围和等同物导出的所有修改和变更。

Claims (10)

1.一种电机驱动器，该电机驱动器包括：
模数转换器ADC，当在浮置时段中在特定线圈的相电压处检测到的电压感测信号被输入时，该ADC在多个采样点中的每一个处对输入的电压感测信号进行采样并将所述电压感测信号转换为数字电压采样数据；以及
反电动势电压确定单元，该反电动势电压确定单元基于多条所述数字电压采样数据，来确定所述特定线圈的反电动势电压。
2.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中，所述ADC针对一个时段输出所述特定线圈的所述相电压的所述多条所述数字电压采样数据。
3.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中，所述采样点的数量为三个或更多个。
4.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中，在所述浮置时段中存在所述特定线圈的电流为零的相电流零相位。
5.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中，所述浮置时段的角度为30°以下。
6.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中，所述反电动势电压确定单元包括反电动势电压计算单元，所述反电动势电压计算单元计算在所述特定线圈的所述相电压的一个时段内输入的所述多条所述数字电压采样数据的平均值，作为所述反电动势电压。
7.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中，所述反电动势电压确定单元包括相位检查单元，所述相位检查单元通过比较所述多条所述数字电压采样数据的幅值来检查所述特定线圈的所述反电动势电压的相位。
8.根据权利要求7所述的电机驱动器，其中，所述相位检查单元：
将第一采样点处的第一数字电压采样数据与从所述第一采样点延迟的第二采样点处的第二数字电压采样数据进行比较；以及
当所述第一数字电压采样数据的幅值小于所述第二数字电压采样数据的幅值时，确定所述特定线圈的所述反电动势电压的相位与所述特定线圈的相电流的相位相同。
9.根据权利要求1所述的电机驱动器，其中，
所述特定线圈的所述相电压包括高电压时段和低电压时段，并且
所述高电压时段包括所述浮置时段。
10.根据权利要求1所述的电机驱动器，该电机驱动器还包括速度控制单元，所述速度控制单元根据所述反电动势电压与参考电压之间的误差来控制电机的驱动速度。
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