TWI535187B - 用於改良無感測器無刷直流馬達中的零交叉偵測之方法及配置 - Google Patents

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Description

用於改良無感測器無刷直流馬達中的零交叉偵測之方法及配置
本發明係關於無感測器無刷直流(BLDC)馬達，且更特定言之，係關於在驅動無感測器BLDC馬達時使用可變脈寬調變(PWM)以實現減少的零交叉偵測粒度。
在諸如電氣設備、汽車、航空太空、消費者、醫學、工業自動化設備及儀錶設備之工業中使用無刷直流(BLDC)馬達。BLDC馬達不使用電刷進行換向，而改為使用電子換向。與有刷DC馬達及感應馬達相比，BLDC馬達具有若干優點，諸如：較好的速度對扭矩特性、高動態回應、高效率、長操作壽命、維修之間的較長時間間隔、實質上無雜訊操作，及較高速度範圍。可在Microchip Application Note：AN857，題為「Brushless DC Motor Control Made Easy」(2002)；AN885，題為「Brushless DC(BLDC)Motor Fundamentals」(2003)；AN894，題為「Motor Control Sensor Feedback Circuits」(2003)；AN901，題為「Using the dsPIC30F for Sensorless BLDC Control」(2004)；及AN970，題為「Using the PIC18F2431 for Sensorless BLDC Motor Control」(2005)中找到關於BLDC馬達的更詳細資訊，為達成所有目的，該等文獻在此全部以引用的方式併入本文中。
三相BLDC馬達以六個步驟(每步驟60電度)完成電循環(亦即，360電度之旋轉)。在每60電度處同步地更新相電流切換(換向)。然而，一個電循環可能不對應於馬達轉子之一個機械迴轉(360機械度)。為了完成一個機械迴轉要重複的電循環的數目視轉子極對之數目而定。舉例而言，四極BLDC馬達將需要兩個電循環來完成馬達轉子之一個機械迴轉(參看圖3)。
可藉由監視在馬達之每一相(A-B-C)處之反電動勢(EMF)電壓來判定BLDC馬達之驅動換向。在換向週期期間當未經驅動之相之反EMF越過馬達供電電壓的一半時，驅動換向與馬達同步。此被稱作「零交叉」，其中反EMF在每一電循環中在零交叉電壓之上及之下變化。在將驅動電壓施加至經驅動之相時，在未經驅動之相上偵測到零交叉。在未經驅動之相上的反EMF關於零交叉電壓的電壓極性改變亦可用於偵測零交叉事件(例如，在特定限制內在將驅動電壓施加至經驅動之相期間自正改變至負或自負改變至正)。
當驅動無感測器無刷DC馬達時，在高馬達旋轉速度及50%或小於50%的PWM工作循環下，驅動電壓中出現大的間隙。當零交叉偵測之不確定性達到約20%時，PWM驅動控制演算法變得不穩定。驅動電壓中之間隙在零交叉偵測中產生定時誤差，且高PWM頻率為效率低的且歸因於場效電晶體(FET)功率驅動器之過熱而導致功率FET故障。
當未經驅動之相之反電動勢(BEMF)在換向週期中間越過馬達供電電壓的一半時，驅動換向與無感測器BLDC馬達同步。此有時被稱作零交叉。零交叉僅在將驅動電壓施加至其他兩個相時為有效的。藉由對整個驅動電壓進行脈寬調變而使驅動電壓變化。因此，在PWM驅動關斷週期期間，無法偵測到零交叉。當PWM頻率為低的且馬達速度為高的時，低(關斷)PWM週期可占換向週期之相當大的百分比，且藉此可在零交叉偵測中引起間隙。當此等間隙為換向週期的百分之20以上時，其將引起控制演算法之不穩定性。可藉由增加PWM頻率來減少間隙百分比，而代價是增大的且不合需要之切換損耗。
上述問題得以解決，且藉由僅在預期到將出現「零交叉」之短時間內增加PWM頻率來達成其他及另外益處，在獲得較好零交叉偵測解析度之優點的同時，仍可維持較低平均PWM頻率之效益。在預期到零交叉事件之短時間內增加PWM頻率將改良零交叉事件之偵測解析度。
先前技術藉由快速類比/數位轉換器(ADC)量測零交叉電壓。此要求在進行ADC電壓捕獲(取得電壓樣本)的同時有穩定的驅動週期。此等先前技術解決方案迫使馬達驅動器(motor drive)在ADC電壓捕獲期間開啟。然而，藉由使用比較器來偵測零交叉事件，不要求穩定的電壓捕獲，且根據本發明之教示，其改為由在反電動勢(BEMF)電壓上升超過(或低於)零交叉臨限值時立即出現的事件來替換。
根據本發明之一特定實例實施例，一種用於改良無感測器無刷直流馬達中的零交叉偵測之方法包含以下步驟：以每秒一第一數目個脈衝產生一第一複數個脈寬調變(PWM)控制脈衝直至在一零交叉事件被預期之前之一特定時間間隔為止，接著以每秒一第二數目個脈衝產生一第二複數個PWM控制脈衝，其中以每秒該第二數目個脈衝之該第二複數個PWM控制脈衝大於以每秒該第一數目個脈衝之該第一複數個PWM控制脈衝；藉由量測在一無感測器無刷直流馬達之一未受激勵的相連接處之一反電動勢電壓而在該無感測器無刷直流馬達之一電循環之至少一換向週期中在以每秒該第二數目個脈衝產生該第二複數個PWM控制脈衝期間偵測一零交叉事件；及在已偵測到該零交叉事件之後返回到以每秒該第一數目個脈衝產生該第一複數個PWM控制脈衝。
根據本發明之另一特定實例實施例，一種用於改良一無感測器無刷直流馬達中的零交叉偵測之方法包含以下步驟：以每秒一第一數目個脈衝產生複數個脈寬調變(PWM)脈衝直至在一零交叉事件被預期之前之一特定時間間隔為止，接著以每秒一第二數目個脈衝產生該複數個PWM脈衝，其中每秒該第二數目個脈衝大於每秒該第一數目個脈衝；藉由量測在一無感測器無刷直流馬達之每一定子線圈處之反電動勢電壓而判定該無感測器無刷直流馬達之複數個換向週期中之每一者的電定時中心，及根據該等所量測之反電動勢電壓而判定何時該等所量測之反電動勢電壓中之每一者處於實質上一零交叉電壓值，其中該零交叉電壓值為一直流電源之一電壓值的約一半；及在該複數個換向週期期間藉由該複數個PWM脈衝來驅動功率切換電晶體，其中該等功率切換電晶體連接在該無感測器無刷直流馬達之該等定子線圈與該直流電源之間。
可藉由參考結合隨附圖式的以下描述而獲取對本發明之更完整理解。
雖然本發明易具有各種修改及替代形式，但已在諸圖中展示本發明之特定實例實施例，且在本文中詳細描述該等特定實例實施例。然而，應理解，本文中之對特定實例實施例之描述不意欲將本發明限於本文中所揭示之特定形式，而是相反地，本發明將涵蓋如由附加申請專利範圍所定義的所有修改及等效物。
現參看諸圖，示意性地說明特定實例實施例之細節。諸圖中之相似元件將由相似數字表示，且類似元件將由具有不同小寫字母字尾的相似數字表示。
參看圖1，其描繪根據本發明之特定實例實施例的三相無感測器無刷直流馬達及電子換向馬達控制器的示意圖。三相無感測器無刷直流馬達(通常由數字100表示)包含複數個定子線圈102及一具有配置成三相組態之磁體的轉子(未圖示)。出於論述之目的，本文中所描述之馬達100將呈要求360度電旋轉以產生一個360度的機械迴轉的雙極三相組態。藉由連接至三相無感測器無刷直流馬達100及直流(DC)電源的功率切換電晶體108及110而使馬達100電子換向。反電動勢(EMF)零交叉偵測器104及數位裝置106(例如，微控制器)具有耦接至功率電晶體驅動器之提供脈寬調變(PWM)輸出之PWM產生器。功率電晶體驅動器(PWM0至PWM5)控制功率切換電晶體108及110之接通及關斷。
經由功率切換功率電晶體108及110(例如，功率場效電晶體(對於三相馬達而言，每相有一對功率場效電晶體))使馬達100自直流(DC)電源(未圖示)電子換向。功率電晶體108及110受數位裝置106(例如，微控制器)控制，數位裝置106經由功率電晶體之驅動器(未圖示)而耦接至功率電晶體108及110。數位裝置106提供六個脈寬調變(PWM)輸出(PWM0至PWM5)，該等輸出藉由根據經適當定序並定時的PWM信號而接通及關斷選定相的功率電晶體108及110之對而控制馬達旋轉方向及速度兩者。
每一定子線圈102在兩個換向週期中連接至DC電源之正極，在兩個換向週期中連接至DC電源之負極，且在兩個換向週期中自DC電源之正極與負極兩者斷開連接。藉由在一定子線圈102(當該定子線圈102在量測時未連接至DC電源而其他兩個定子線圈102連接至DC電源時)處所量測的反電動勢(EMF)電壓來判定馬達相位置。藉由反EMF零交叉偵測器104(每相有一個反EMF零交叉偵測器)監視定子線圈102中之每一者處的反EMF電壓。然而，待量測之反EMF電壓要求定子線圈102中之一者連接至DC電源之正極以便使得電流能夠流經該等定子線圈中，藉此將馬達產生之電壓偏壓至以偵測參考位準為中心的位準(「零交叉」事件)，例如，供電電壓的一半。電流流經其中之線圈對中之另一定子線圈102被連接至DC電源之負極。
參看圖2，其描繪示意圖，該等示意圖展示在每60度換向週期期間在三相無感測器無刷直流馬達之三個定子繞組(線圈102)中的每一者中的電流流動。將馬達100之旋轉劃分成六個換向週期(1)至(6)，且電流在該六個換向週期中之每一換向週期期間流經三個線圈102中之兩個線圈的不同組合。在線圈102中之兩個線圈之組合連接至DC電源的同時，第三線圈102(三相馬達)未連接至電源。然而，藉由反EMF零交叉偵測器104監視未連接之線圈102以使得在偵測到「零交叉」事件時，(亦即)未連接之線圈102上的反EMF電壓改變極性同時經歷實質上零電壓(「零電壓」在本文中被定義為DC供電電壓的一半)。在由反EMF零交叉偵測器104中之各別一者偵測的大約零電壓點處，確定馬達100定子線圈102之同步關係，如在下文更充分描述。
參看圖3，其描繪四極馬達的示意性定時及振幅曲線圖，其展示在每60度換向週期期間在三個定子繞組中之每一者處的反電動勢(EMF)電壓。當相線圈未連接至DC電源時，電流不流經其中。當相線圈連接至正極(DC+)電源時，電流在兩個換向週期中(120電度)在正極方向上流動，接著在後續換向週期中(60電度)無電流流動(線圈與DC電源未連接)，且在未連接之換向週期之後，該同一個線圈在連接至負極(DC-)電源時在兩個換向週期中(120電度)具有在負極方向上的電流流動，且接著，在下一換向週期中(60電度)無電流流動，之後上述電循環重複，亦即，用於另一360度電循環。
在使用無感測器BLDC馬達時，未連接之線圈上之反EMF電壓自正驅動極性轉變至負驅動極性，且在不連接時的整個60度週期中進行此轉變。若電流最初在連接斷開時進入線圈，則電流將繼續流動，藉此將與低側驅動電晶體110平行之二極體正向偏壓，從而在馬達線圈端子上呈現等於負(DC-)電源電壓加二極體之正向偏壓電壓的電壓。此負尖峰持續直至線圈中之能量耗散為止。
「零交叉」為在每個相線圈102處的所量測之電壓變為DC供電電壓的實質上一半(在曲線圖中正規化至「零」)的情況，且由反EMF曲線圖之小圓圈說明。當PWM工作循環在換向週期中為100%時，所量測之反EMF在電源之完全正(DC+)軌電壓與完全負(DC-)軌電壓之間變化。當PWM工作循環在換向週期中為50%時，所量測之反EMF在電源之完全正(DC+)軌電壓的50%(一半)與完全負(DC-)軌電壓的50%(一半)之間變化。當PWM工作循環在換向週期中為25%時，所量測之反EMF在電源之完全正(DC+)軌電壓的25%(一半)與完全負(DC-)軌電壓的25%(一半)之間變化。因此，在施加至兩個載流線圈102之PWM工作循環與未連接之線圈102上的所量測之反EMF之間存在直接相關性。然而，當其他兩個線圈被激勵(電流流經其中)時，反EMF總是在換向週期之實質上中心(例如，中間、中途點)處經過「零交叉」點。僅在較低PWM工作循環處，在換向週期中存在反EMF電壓的較小變化。此為沒有問題的，因為「零交叉」點為所關注之點。
重要的是應記得，僅在其他兩個線圈102連接至正極(DC+)及負極(DC-)電源軌且電流流經其中時，未連接之線圈102上的反EMF才被適當偏壓以供偵測。若在應出現「零交叉」之時兩個已連接之線圈102中不存在電流流動，則在未連接之線圈102處的反EMF電壓將不相對於參考電壓而居中，且對準確「零交叉」之偵測將為不可能的。然而，只要在零交叉之後不久功率驅動恢復時就判定反EMF之極性改變(例如，正改變至負或負改變至正)，且此情況在時間(電度)上足夠接近地發生以便不在常規操作中引起過大換向定時誤差，則因為在準確零交叉之時刻功率驅動(power drive)關斷(無電流流動)而未能偵測到準確「零交叉」的時間點就可能並非決定性的。當低工作循環PWM信號引起相當大的換向定時誤差時，確實產生不穩定性問題。如在圖5中所展示之反EMF曲線圖中所說明，「零交叉」點出現在與換向週期改變相距大約30電度處，亦即，實質上在換向週期之中心(中間)。
參看圖4，其描繪圖1中所展示的反EMF零交叉偵測器的更詳細示意方塊圖。反EMF零交叉偵測器204可包含三相分壓器電阻器418及420、相低通濾波器422、參考低通濾波器430、參考分壓器電阻器426及428，以及電壓比較器424。參考分壓器電阻器426及428係用以導出「虛擬」中性參考電壓以供比較器424及/或具有類比輸入的數位裝置106使用。三相分壓器電阻器418及420將定子線圈102電壓減小至低得多之電壓以供低通濾波器422及比較器424使用。電阻器418、420、426及428之較佳電阻關係係如下：
Raa=Rbb=Rcc=Rrr
Ra=Rb=Rc=2*Rr
Ra/(Raa+Ra)=Vcomparator_maximum_input/((DC+)-(DC-))
低通濾波器422可用以從比較器424之輸入大量減少不當雜訊。比較器424係用以判定何時未連接之線圈102上的反EMF電壓大於中性參考電壓或小於或等於中性參考電壓。比較器424之輸出當處於邏輯高(「1」)時可表示反EMF電壓大於中性參考電壓，且當處於邏輯低(「0」)時可表示反EMF電壓小於或等於中性參考電壓，或反之亦然(設計者之選擇)。比較器424中之每一者之輸出可藉此用以指示何時反EMF電壓處於其「零」轉變點或何時發生反EMF極性轉變，且向數位裝置106指示相同內容。若數位裝置具有類比輸入及類比/數位(ADC)轉換能力及/或電壓比較器，則可能不需要外部比較器。當為此種狀況時，來自低通濾波器之輸出及來自電阻器426及428之中性參考電壓可直接連接至數位裝置106(例如，混合信號裝置)之類比輸入端(未圖示)。
參看圖5，其描繪根據本發明之教示的針對不同PWM工作循環在每一換向週期期間無感測器BLDC馬達之一個相處的電壓的示意性振幅及定時曲線圖。BLDC馬達在取決於在適當60度換向週期期間每一定子線圈102上的平均電壓的旋轉速度下操作。馬達100之旋轉方向取決於在每一(360度)電循環內線圈102與DC電源的換向連接次序。
圖5中所展示之曲線圖描繪高側調變之系統(僅調變適當的高側FET 108)。將零交叉比較器參考設定成虛擬零位準(Vsupply/2)，其被描繪為0(參看圖4)。在上升BEMF側，BEMF電壓與參考交叉(藉此提供比較器輸出轉變)的最初例項在點540、542及544。在下降BEMF側，對於小於百分之100的工作循環而言，BEMF在每個調變關斷-接通及接通-關斷轉變處與0交叉，其全部皆在實際零交叉事件之前發生。
曲線圖530表示在馬達100之一個相處在一個電循環內的百分之100 PWM驅動工作循環。百分之100工作循環將導致最大電壓，從而導致馬達100之最大旋轉速度。對「零交叉」點540之偵測總是為精確的，因為反EMF總是呈現於未連接之線圈102上(此係因為兩個已連接之線圈102在整個換向週期內具有電流流動)。
曲線圖532表示在馬達100之一個相處在一個電循環內的大約百分之25 PWM驅動工作循環。對於在換向週期期間的此等低工作循環而言，反EMF僅在換向週期的百分之25中呈現於未連接之線圈102上。因而，若在未對已連接之線圈102進行激勵時出現「零交叉」點，則可僅在所量測之反EMF在已連接之線圈102的激勵之簡短週期期間自負轉至正時實現對反EMF之偵測。因此，在換向週期之相當大部分中，將遺漏對「零交叉」點之出現的偵測，例如，對「零交叉」之偵測本應出現在點540處，但實情為，對「零交叉」之偵測僅可出現在點542處。存在自本應偵測到「零交叉」之時的大量時間延遲(相移)。此可引起馬達100之換向控制之不穩定性。
曲線圖534亦表示在馬達100之一個相處在一個電循環內的大約百分之25 PWM驅動工作循環。然而，藉由僅在預期到應出現「零交叉」之短時間中增加PWM頻率(每秒之PWM脈衝之數目)，可相較於曲線圖532中所展示之偵測精確性而顯著改良「零交叉」點542處的偵測精確性。因此，在獲得較好零交叉偵測解析度之優點的同時，仍可維持較低平均PWM頻率之效益。一旦已偵測到「零交叉」，則較高頻率的PWM脈衝可回復至常規使用之PWM頻率。而且，視馬達100之應用(使用)而定，可能並不需要針對一個電循環中出現的六個換向週期中之每一者來偵測「零交叉」出現。藉此進一步減少了功率電晶體108及110必須在馬達100之操作期間接通及關斷的次數。一旦已由數位裝置106完成對「零交叉」資訊之獲取，則可在換向週期中之一或多個週期之中心定時(例如，在30、90、150、210、270及/或330電度處)之前稍微增加PWM頻率。一旦已偵測到「零交叉」，則PWM頻率可返回至其常規操作頻率。因此，藉此最小化功率電晶體108及110中之切換損耗，同時能夠在所有操作速度及PWM工作循環下精確偵測足夠的「零交叉」事件以維持馬達換向定時穩定性。
雖然已描繪、描述本發明之實施例，且藉由對本發明之實例實施例之參考來定義本發明之實施例，但此等參考並不暗示對本發明之限制，且不應推斷出此種限制。所揭示之標的物能夠具有在形式及功能方面的大量修改、變更及等效物，如一般熟習相關技術且受益於本發明者將想到。本發明之所描繪且描述之實施例僅為實例，且並未詳論本發明之範疇。
100．．．三相無感測器無刷直流馬達
102a．．．定子線圈
102b．．．定子線圈
102c．．．定子線圈
104．．．反電動勢(EMF)零交叉偵測器
106．．．數位裝置
108a．．．功率切換電晶體/場效電晶體
108b．．．功率切換電晶體/場效電晶體
108c．．．功率切換電晶體/場效電晶體
110a．．．功率切換電晶體
110b．．．功率切換電晶體
110c．．．功率切換電晶體
418a．．．三相分壓器電阻器
418b．．．三相分壓器電阻器
418c．．．三相分壓器電阻器
420a．．．三相分壓器電阻器
420b．．．三相分壓器電阻器
420c．．．三相分壓器電阻器
422a．．．相低通濾波器
422b．．．相低通濾波器
422c．．．相低通濾波器
424a．．．電壓比較器
424b．．．電壓比較器
424c．．．電壓比較器
426．．．參考分壓器電阻器
428．．．參考分壓器電阻器
430．．．參考低通濾波器
530．．．曲線圖
532．．．曲線圖
534．．．曲線圖
540．．．「零交叉」點
542．．．「零交叉」點
544．．．點
PWM0．．．脈寬調變(PWM)0
PWM1．．．脈寬調變(PWM)1
PWM2．．．脈寬調變(PWM)2
PWM3．．．脈寬調變(PWM)3
PWM4．．．脈寬調變(PWM)4
PWM5．．．脈寬調變(PWM)5
圖1說明根據本發明之特定實例實施例的三相無感測器無刷直流馬達及電子換向馬達控制器的示意圖；
圖2說明示意圖，其展示在每60度換向週期期間在三相無感測器無刷直流馬達之三個定子繞組中的每一者中的電流流動；
圖3說明四極馬達的示意性定時及振幅曲線圖，其展示在每60度換向週期期間在三個定子繞組中之每一者處的反電動勢(EMF)電壓；
圖4說明圖1中所展示的反EMF零交叉偵測器的更詳細示意圖；及
圖5說明根據本發明之教示的針對不同PWM工作循環在每一換向週期期間在無感測器BLDC馬達之一個相處的電壓之示意性振幅及定時曲線圖。
100．．．三相無感測器無刷直流馬達
102a．．．定子線圈
102b．．．定子線圈
102c．．．定子線圈
104．．．反電動勢(EMF)零交叉偵測器
106．．．數位裝置
108a．．．功率切換電晶體/場效電晶體
108b．．．功率切換電晶體/場效電晶體
108c．．．功率切換電晶體/場效電晶體
110a．．．功率切換電晶體
110b．．．功率切換電晶體
110c．．．功率切換電晶體
PWM0．．．脈寬調變(PWM)0
PWM1．．．脈寬調變(PWM)1
PWM2．．．脈寬調變(PWM)2
PWM3．．．脈寬調變(PWM)3
PWM4．．．脈寬調變(PWM)4
PWM5．．．脈寬調變(PWM)5

Claims (21)

  1. 一種用於改良一無感測器無刷直流馬達中的零交叉偵測之方法，該方法包含以下步驟：以每秒第一數目個脈衝產生第一複數個脈寬調變(PWM)控制脈衝，以驅動該無感測器無刷直流馬達之多個相，當零交叉被預期時，在該無感測器無刷直流馬達之一電循環之至少一換向週期內之一時間週期以每秒第二數目個脈衝產生第二複數個脈寬調變控制脈衝，其中以每秒該第二數目個脈衝之該第二複數個脈寬調變控制脈衝大於以每秒該第一數目個脈衝之該第一複數個脈寬調變控制脈衝；及藉由量測在該無感測器無刷直流馬達之一未受激勵的相連接處之一反電動勢電壓而在該至少一換向週期中在以每秒該第二數目個脈衝產生該第二複數個脈寬調變控制脈衝期間偵測一零交叉事件。
  2. 如請求項1之方法，其中當以每秒該第二數目個脈衝運作時該第二複數個脈寬調變控制脈衝實質上在一各別換向週期內居中。
  3. 如請求項1之方法，其中該無感測器無刷直流馬達為一三相馬達且在一電循環中具有六個換向週期。
  4. 如請求項3之方法，其中該等換向週期中之每一者為該電循環中之60度，且該電循環為360度。
  5. 如請求項3之方法，其中該偵測一零交叉事件之步驟包 含以下步驟：將一來自一直流電源之正電壓施加至該三相馬達之一第一相，且將一來自該直流電源之負電壓施加至該三相馬達之一第二相；當該三相馬達之一第三相在該六個換向週期中之至少一換向週期期間未連接至該直流電源時量測在該三相馬達之該第三相處的該反電動勢電壓；及判定何時將產生該第一複數個脈寬調變控制脈衝以便該第一複數個脈寬調變控制脈衝實質上在各別換向週期內居中。
  6. 如請求項5之方法，其中僅在該零交叉事件被預期之電循環之一轉向週期之間產生該第二複數個脈寬調變控制脈衝。
  7. 如請求項5之方法，其中來自該直流電源之該正電壓及該負電壓連接至該三相馬達之每一對相，其中在一各別未連接之相處量測該反電動勢電壓。
  8. 如請求項7之方法，其中該在該各別未連接之相處量測該反電動勢電壓之步驟係藉由反電動勢零交叉偵測器來進行，該等反電動勢零交叉偵測器中之每一者耦接至該三相馬達之一各別相。
  9. 如請求項8之方法，其中該等反電動勢零交叉偵測器中之每一者包含一低通濾波器及一電壓比較器。
  10. 如請求項1之方法，其中各相係藉由一高側功率電晶體及一低側功率電晶體所控制，其中僅該高側功率電晶體 經脈寬調變。
  11. 一種用於改良一無感測器無刷直流馬達中的零交叉偵測之方法，該方法包含以下步驟：以每秒第一數目個脈衝產生複數個脈寬調變脈衝直至在一零交叉事件被預期之前之一特定時間間隔為止，接著以每秒第二數目個脈衝產生該複數個脈寬調變脈衝，其中每秒該第二數目個脈衝大於每秒該第一數目個脈衝；藉由以下操作判定一無感測器無刷直流馬達之複數個換向週期中之每一者的電定時中心：量測該無感測器無刷直流馬達之每一定子線圈處之反電動勢電壓，及根據該等所量測之反電動勢電壓而判定何時該等所量測之反電動勢電壓中之每一者處於實質上一零交叉電壓值，其中該零交叉電壓值約為一直流電源之一電壓值的一半；及在該複數個換向週期期間藉由該複數個脈寬調變脈衝而驅動功率切換電晶體，其中該等功率切換電晶體連接在該無感測器無刷直流馬達之該等定子線圈與該直流電源之間。
  12. 如請求項11之方法，其中該無感測器無刷直流馬達為一三相無感測器無刷直流馬達且在一電循環中具有六個換向週期。
  13. 如請求項12之方法，其中該等換向週期中之每一者為該 電循環中之60度，且該電循環為360度。
  14. 如請求項12之方法，其中該判定電定時中心之步驟包含以下步驟：將該直流電源施加至該三相無感測器無刷直流馬達之兩個定子線圈；及在該三相無感測器無刷直流馬達之一第三定子線圈未連接至該直流電源時量測該三相無感測器無刷直流馬達之該第三定子線圈處的該反電動勢電壓。
  15. 一種用於改良一無感測器無刷直流馬達中的零交叉偵測之配置，該配置包含：具有複數個相之該無感測器無刷直流馬達；複數個功率切換電晶體，其用以選擇性地將該無感測器無刷直流馬達之該複數個相之兩個相連接至一直流電源；一反電動勢(EMF)零交叉偵測單元，其耦接至該無感測器無刷直流馬達之該複數個相之各相；一控制單元，其可操作以：以每秒第一數目個脈衝產生第一複數個脈寬調變控制脈衝，以驅動該無感測器無刷直流馬達之該等相；當零交叉被預期時，在該無感測器無刷直流馬達之一電循環之至少一換向週期內之一時間週期以每秒第二數目個脈衝產生第二複數個脈寬調變控制脈衝，其中以每秒該第二數目個脈衝之該第二複數個脈寬調變控制脈衝大於以每秒該第一數目個脈衝之該第一複數個脈寬 調變控制脈衝；及藉由該反電動勢零交叉偵測單元量測在該無感測器無刷直流馬達之一未受激勵的相連接處之反電動勢電壓而在該至少一換向週期中在以每秒該第二數目個脈衝產生該第二複數個脈寬調變控制脈衝期間偵測一零交叉事件。
  16. 如請求項15之配置，其中該控制單元使該第二複數個脈寬調變控制脈衝實質上在一各別換向週期內居中。
  17. 如請求項15之配置，其中該無感測器無刷直流馬達為一三相馬達且在一電循環中具有六個換向週期，且其中該等換向週期中之每一者為該電循環中之60度，且該電循環為360度。
  18. 如請求項15之配置，其中該控制單元藉由下列步驟偵測該零交叉事件：將一來自一直流電源之正電壓施加至該三相馬達之一第一相，且將一來自該直流電源之負電壓施加至該三相馬達之一第二相；當該三相馬達之一第三相在該六個換向週期中之至少一換向週期期間未連接至該直流電源時量測在該三相馬達之該第三相處的該反電動勢電壓；及判定何時將產生該第一複數個脈寬調變控制脈衝以便該第一複數個脈寬調變控制脈衝實質上在各別換向週期內居中。
  19. 如請求項15之配置，其中來自該直流電源之該正電壓及 該負電壓連接至該三相馬達之每一對相，其中藉由該反電動勢零交叉偵測單元在一各別未連接之相處量測該反電動勢電壓，其中該等反電動勢零交叉偵測器係各別耦接至該三相馬達之一各別相。
  20. 如請求項19之配置，其中該等反電動勢零交叉偵測器中之每一者包含一低通濾波器及一電壓比較器。
  21. 如請求項15之配置，其中各相係藉由一高側功率電晶體及一低側功率電晶體所控制，其中僅該高側功率電晶體經脈寬調變。
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