TW201818644A - 用於電機的控制芯片、控制系統及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種用於電機的控制芯片、控制系統及控制方法。該電機的控制芯片包括:類比比較器,具有第一輸入端和第二輸入端,第一輸入端接收電機的參考電壓,第二輸入端輪流接收電機的至少一個反電動勢中的一個反電動勢,類比比較器以輪詢方式輪流將反電動勢與參考電壓進行比較,以產生至少一個比較結果,並根據至少一個比較結果控制電機工作。通過上述方式,本發明的類比比較器能够以輪詢方式輪流將反電動勢與參考電壓進行比較,無需外置三個比較器,降低了成本。
Description
本發明涉及電機技術領域,特別是涉及一種用於電機的控制芯片、控制系統以及控制方法。
無刷電動機克服了有刷電機的結構複雜、噪聲以及維修困難等缺點,以結構簡單、運行可靠、高效節能、易於控制的優勢得到廣泛應用。反電動勢的過零檢測法是在直流無刷電動機穩態運行時,通過檢測關斷相反電動勢的過零點來獲得永磁轉子的關鍵位置信號,從而控制繞組電流的切換,以實現電機的運轉。
現有技術的電機的反電動勢的過零檢測方法,運用三個外置比較器分別檢測電機的三個反電動勢的過零點,需要外接三個比較器,導致成本高。
本發明主要解決的技術問題是提供一種用於電機的控制芯片、控制系統及控制方法,能夠通過較低成本有效地檢測電機的反電動勢的過零點。
為解決上述技術問題,本發明採用的一個技術方案是:提供一種用於電機的控制芯片,其與電機耦接,包括:類比比較器,具有第一輸入端和第二輸入端,第一輸入端接收 電機的參考電壓,第二輸入端輪流接收電機的至少一個反電動勢中的一個反電動勢,類比比較器以輪詢方式輪流將反電動勢與參考電壓進行比較,以產生至少一個比較結果,並根據至少一個比較結果控制電機工作。
為解決上述技術問題,本發明採用的另一個技術方案是:提供一種用於電機的控制系統,其包括控制芯片、驅動電路以及電機,控制芯片通過驅動電路與電機連接,驅動電路用於驅動電機工作,控制芯片為上述的控制芯片。
為解決上述技術問題,本發明採用的另一個技術方案是:提供一種用於電機的控制方法,其包括:從電機獲取電機的參考電壓;以輪詢方式從電機輪流獲取電機的至少一個反電動勢;將至少一個反電動勢與參考電壓輪流進行比較;根據至少一個比較結果控制電機工作。
本發明的有益效果是:區別於現有技術的情況,本發明的內置類比比較器能夠以輪詢方式輪流將反電動勢與參考電壓進行比較,以檢測無刷電機的反電動勢過零點,無需外置三個比較器,降低了成本。
11,21,31‧‧‧控制芯片
111,211‧‧‧類比比較器
1111‧‧‧第一輸入端
1112,2112‧‧‧第二輸入端
1113‧‧‧輸出端
12,22,33‧‧‧電機
13,32‧‧‧驅動電路
K1‧‧‧第一開關
K2‧‧‧第二開關
K3‧‧‧第三開關
K‧‧‧開關多工器
121,122,123‧‧‧端子
112‧‧‧存儲模組
113‧‧‧霍爾檢測模組
114‧‧‧電機控制模組
第1圖是本發明一實施例的用於電機的控制芯片的示意圖;第2圖是本發明另一實施例的用於電機的控制芯片的示意圖;第3圖是本發明一實施例的用於電機的控制系統的示意圖; 第4圖是本發明一實施例的用於電機的控制方法的流程圖。
下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部實施例。基於本發明中的實施例,所屬技術領域中具有通常知識者在沒有做出創造性的勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬於本發明保護的範圍。
請參見第1圖所示,第1圖是本發明一實施例的用於電機12的控制芯片11的示意圖。本實施例所揭示的用於電機12的控制芯片11用於檢測電機12的反電動勢(electromotive force,emf)的過零點,電機12可為直流無刷電動機。
如第1圖所示,控制芯片11包括類比比較器111,即控制芯片11內置類比比較器111,類比比較器111具有第一輸入端1111、第二輸入端1112以及輸出端1113。類比比較器111的第一輸入端1111和第二輸入端1112分別與電機12連接,第一輸入端1111接收電機12的參考電壓,例如,該參考電壓是電機12的母線電壓,其值可以為Vdd/2,或者也可以為(Va+Vb+Vc)/3,或其他合適的值;第二輸入端1112輪流接收電機12的至少一個反電動勢中的一個反電動勢。類比比較器111以輪詢方式輪流將反電動勢與電機12的參考電壓進行比較,以產生至少一個比較結果,控制芯片11根據比較結果控制電機12工作。當任意一個反電動勢與參考電壓相等時,則判斷過零點事件發生。
其中,至少一個反電動勢包括第一反電動勢、第 二反電動勢以及第三反電動勢。類比比較器111以預設時間間隔輪流切換至接收第一反電動勢、第二反電動勢以及第三反電動勢以分別輪流與電機的參考電壓進行比較,即第二輸入端1112以預設時間間隔輪流接收第一反電動勢、第二反電動勢以及第三反電動勢中的一個反電動勢,例如第二輸入端1112接收第一反電動勢,在預設時間間隔後第二輸入端1112接收第二反電動勢,以此類推。需注意的是,第1圖中所述之第一輸入端1111和第二輸入端1112分別為類比比較器111的反相輸入端和同相輸入端僅為說明目的,並不意味著是本發明的限制,根據不同的實施需要,第一輸入端1111和第二輸入端1112可以互換。
控制芯片11進一步包括第一開關K1、第二開關K2以及第三開關K3,第一開關K1的一端、第二開關K2的一端以及第三開關K3的一端均與類比比較器111的第二輸入端1112連接,第一開關K1的另一端、第二開關K2的另一端以及第三開關K3的另一端分別與電機12的對應端子連接。第一開關K1的控制端、第二開關K2的控制端以及第三開關K3的控制端分別與控制芯片11連接,控制芯片11以預設時間間隔輪流控制第一開關K1、第二開關K2以及第三開關K3的其中一者接通,以使類比比較器111從對應端子輪流接收對應的反電動勢。
具體而言,電機12的對應端子包括端子121、端子122以及端子123,第一開關K1的另一端與端子121連接,第二開關K2的另一端與端子122連接,第三開關K3的另一端與端子123連接,電機12的端子121輸出第一反電動勢,電機12的端子 122輸出第二反電動勢,電機12的端子123輸出第三反電動勢。
在本實施例的第一開關K1、第二開關K2以及第三開關K3設置在控制芯片11的外部。在其他實施例中,控制芯片11可以內置第一開關K1、第二開關K2以及第三開關K3。
控制芯片11進一步包括至少一個存儲模組112,至少一個存儲模組112與類比比較器111的輸出端113連接,用於分別保存每次輪詢對應的比較結果。
在另一實施例中,也可以僅用一個存儲模組112來存儲所有的比較結果,即將每次輪詢對應的比較結果都存儲起來。其中,至少一個存儲模組112可為一個存儲模組112,存儲模組112用於保存類比比較器111將第一反電動勢與參考電壓進行比較的第一比較結果、將第二反電動勢與參考電壓進行比較的第二比較結果以及將第三反電動勢與參考電壓進行比較的第三比較結果。
控制芯片11進一步包括霍爾檢測模組113,霍爾檢測模組113與至少一個存儲模組112連接,從至少一個存儲模組112分別獲取每次輪詢對應的比較結果,並根據至少一個比較結果檢測至少一個反電動勢是否有過零點,若是,則霍爾檢測模組113產生中斷信號。即,霍爾檢測模組113與存儲模組112連接,霍爾檢測模組113從存儲模組112獲取第一比較結果、第二比較結果及/或第三比較結果,在霍爾檢測模組113檢測到第一比較結果、第二比較結果及/或第三比較結果的輸出具有邊沿跳變時,則霍爾檢測模組113檢測到第一反電動勢、第二反電動勢及/或第三反電動勢具有過零點,並且產生中斷信號。 在一實施例中,當檢測到過零點事件發生時,則觸發中斷並參考存儲模組112中存儲的輪詢比較結果來控制電機12的運行。
當霍爾檢測模組113檢測到過零點時,霍爾檢測模組113根據至少一個比較結果來檢測出電機12當前的三相狀態和運行速度,得到電機12下一次換相的時序和延時30度角的時間。即霍爾檢測模組113根據第一比較結果、第二比較結果及/或第三比較結果檢測出電機12當前的三相狀態和運行速度,以得到電機12下一次換相的時序和延時30度角的時間;霍爾檢測模組113可根據電機12下一次換相的時序和延時30度角的時間得出需要輸出的PWM(脈衝寬度調製)波形。
控制芯片11進一步包括與霍爾檢測模組113連接的電機控制模組114,用於根據中斷信號產生控制信號,電機控制模組114通過驅動電路13與電機12連接,驅動電路13根據控制信號驅動電機12轉動。具體地,電機控制模組114還可從霍爾檢測模組113獲取PWM波形,以根據中斷信號和PWM波形產生控制信號,從而驅動驅動電路13來控制電機12的轉動。
與現有技術相比較,本實施例所揭示的控制芯片11的類比比較器111以預設時間間隔輪流切換至接收第一反電動勢、第二反電動勢以及第三反電動勢其中一者以分別與參考電壓進行比較,存儲模組112用於保存每次輪詢對應的比較結果,霍爾檢測模組113根據至少一個比較結果檢測至少一個反電動勢是否有過零點,若是,則霍爾檢測模組113產生中斷信號,電機控制模組114根據中斷信號產生控制信號,以使驅動電路13根據控制信號驅動電機12轉動;本實施例類比比較器 111能夠以預設時間間隔輪流切換至接收第一反電動勢、第二反電動勢以及第三反電動勢其中之一以分別與電機的參考電壓進行比較,無需外置三個比較器,大大降低了硬件的成本。此外,類比比較器111集成在IC芯片的內部,通過輪詢功能以實現反電動勢過零點的檢測,當檢測到過零點時,IC芯片可以產生內部中斷來處理,由於使用硬件進行檢測,不需要軟件參與,因而有更高的實時性。
本發明還提供另一實施例的控制芯片,其與上述實施例所揭示的控制芯片11不同之處在於,如第2圖所示,控制芯片21包括開關多工器K,開關多工器K具有控制端、輸出端和三個輸入端,開關多工器K的控制端與控制芯片21連接,接收用於輪詢的預設時間信號;開關多工器K的三個輸入端根據預設時間信號輪流地接收電機22的第一反電動勢、第二反電動勢以及第三反電動勢其中一者,開關多工器K的輸出端輸出相應的電動勢至類比比較器211的第二輸入端2112,以分別與參考電壓進行比較。
與上述實施例的控制芯片11相比較,本實施例採用開關多工器K代替第一開關K1、第二開關K2以及第三開關K3,能夠節省成本。
本發明還提供一實施例用於電機的控制系統,如第3圖所示,控制系統30包括控制芯片31、驅動電路32以及電機33,控制芯片31通過驅動電路32與電機33連接,驅動電路32用於驅動電機33工作。控制芯片31進一步與電機33連接,用於輪流接收電機33的至少一個反電動勢中的一個反電動勢和參 考電壓。控制芯片31為上述實施例所揭示的控制芯片,在此不再贅述。
本發明還提供一實施例的用於電機的控制方法,本實施所揭示的控制方法應用於上述實施例所揭示的控制芯片。如第4圖所示,本實施例所揭示的控制方法包括以下步驟:S1:從電機獲取電機的參考電壓;S2:以輪詢方式從電機輪流獲取電機的至少一個反電動勢;S3:將至少一個反電動勢與參考電壓輪流進行比較;S4:根據至少一個比較結果控制電機工作。
在步驟S2中,至少一個反電動勢包括第一反電動勢、第二反電動勢以及第三反電動勢。以預設時間間隔輪流切換至接收第一反電動勢、第二反電動勢以及第三反電動勢其中一者,以分別與參考電壓進行比較,並且保存至少一個比較結果。
在步驟S4中,若根據比較結果檢測到至少一個反電動勢存在過零點,則產生中斷信號;並根據中斷信號產生控制信號,用於控制電機工作。
當檢測到所述至少一個反電動勢存在過零點時,根據至少一個比較結果來檢測出電機當前的三相狀態和運行速度,得到電機下一次換相的時序和延時30度角的時間,以根據控制信號驅動電機轉動。
本實施例所揭示的控制方法通過輪詢方式從電機 輪流獲取電機的至少一個反電動勢,並將至少一個反電動勢與電機的參考電壓輪流進行比較,無需外置三個比較器,降低成本。
雖然本發明的實施例及其優點已揭露如上,但應理解的是,本發明並未侷限於揭露之實施例。任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可做些許更動與潤飾,因此本發明的保護範圍當以申請專利範圍第所界定為准。凡依本發明申請專利範圍第所做的均等變化與修飾,皆應屬本發明的涵蓋範圍。
Claims (10)
- 一種用於電機的控制芯片,其中所述控制芯片與所述電機耦接,所述控制芯片包括:類比比較器,具有第一輸入端和第二輸入端,所述第一輸入端接收所述電機的參考電壓,所述第二輸入端輪流接收所述電機的至少一個反電動勢中的一個反電動勢,所述類比比較器以輪詢方式輪流將所述反電動勢與所述參考電壓進行比較,以產生至少一個比較結果,並根據所述至少一個比較結果控制所述電機工作。
- 如申請專利範圍第1項所述之控制芯片,其中所述控制芯片進一步包括第一開關、第二開關以及第三開關,所述第一開關的一端、所述第二開關的一端以及所述第三開關的一端均與所述類比比較器的第二輸入端連接,所述第一開關的另一端、所述第二開關的另一端以及所述第三開關的另一端分別與所述電機的對應端子連接,所述第一開關的控制端、所述第二開關的控制端以及所述第三開關的控制端分別與所述控制芯片連接,所述控制芯片以所述預設時間間隔輪流控制所述第一開關、所述第二開關以及所述第三開關的其中一者接通,以使所述類比比較器從所述對應端子輪流接收對應的反電動勢;所述至少一個反電動勢包括第一反電動勢、第二反電動勢以及第三反電動勢,所述類比比較器以預設時間間隔輪流切換至接收所述第一反電動勢、所述第二反電動勢以及所述第三反電動勢以分別輪流與所述參考電壓進行比較。
- 如申請專利範圍第2項所述之控制芯片,其中所述控制芯片進一步包括開關多工器,所述開關多工器具有控制端、輸出端和三個輸入端,所述開關多工器的控制端接收用於輪詢的預設時間信號,所述三個輸入端根據所述預設時間信號輪流地接收所述第一反電動勢、所述第二反電動勢以及所述第三反電動勢其中一者,所述輸出端輸出相應的電動勢至所述類比比較器的第二輸入端,以分別輪流與所述參考電壓進行比較。
- 如申請專利範圍第2項所述之控制芯片,其中所述控制芯片進一步包括至少一個存儲模組,所述至少一個存儲模組與所述類比比較器的輸出端連接,用於分別保存每次輪詢對應的比較結果。
- 如申請專利範圍第4項所述之控制芯片,其中所述控制芯片進一步包括霍爾檢測模組,所述霍爾檢測模組與所述至少一個存儲模組連接,從所述至少一個存儲模組分別獲取所述每次輪詢對應的比較結果,並根據所述至少一個比較結果檢測所述至少一個反電動勢是否有過零點;若所述至少一個反電動勢有過零點,則所述霍爾檢檢測模組產生中斷信號;和/或,當檢測到所述至少一個反電動勢有過零點時,所述霍爾檢測模組根據所述至少一個比較結果來檢測出所述電機當前的三相狀態和運行速度,得到所述電機下一次換相的時序和延時30度角的時間。
- 如申請專利範圍第5項所述之控制芯片,其中所述控制芯片進一步包括與所述霍爾檢測模組連接的電機控制模組,用於根據所述中斷信號產生控制信號,所述電機控制模組通過驅動電路與所述電機連接,所述驅動電路根據所述控制信號驅動所述電機轉動。
- 一種用於電機的控制系統,其中所述系統包括控制芯片、驅動電路以及電機,所述控制芯片通過所述驅動電路與所述電機連接,所述驅動電路用於驅動所述電機工作,所述控制芯片為上述申請專利範圍第1-6項任意一項所述之控制芯片。
- 一種用於電機的控制方法,其中所述方法包括:從所述電機獲取所述電機的參考電壓;以輪詢方式從所述電機輪流獲取所述電機的至少一個反電動勢;將所述至少一個反電動勢與所述參考電壓輪流進行比較產生至少一個比較結果;根據所述至少一個比較結果控制所述電機工作。
- 如申請專利範圍第8項所述之控制方法,其中所述根據至少一個比較結果控制所述電機工作的步驟包括:若根據所述比較結果檢測到所述至少一個反電動勢存在過零點,則產生中斷信號;以及,根據所述中斷信號產生控制 信號,用於控制所述電機工作;所述至少一個反電動勢包括第一反電動勢、第二反電動勢以及第三反電動勢;所述將所述至少一個反電動勢與所述參考電壓進行比較的步驟包括:以預設時間間隔輪流切換至接收所述第一反電動勢、所述第二反電動勢以及所述第三反電動勢其中一者,以分別與所述參考電壓進行比較,並且保存所述至少一個比較結果。
- 如申請專利範圍第9項所述之控制方法,其中所述控制所述電機工作的步驟包括:當檢測到所述至少一個反電動勢存在過零點時,根據所述至少一個比較結果來檢測出所述電機當前的三相狀態和運行速度,得到所述電機下一次換相的時序和延時30度角的時間,以根據所述控制信號驅動所述電機轉動。
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