TWM547783U - 應用設備、電機組件及其電機驅動電路 - Google Patents

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持平 孫
聖騫 楊
信飛
楊修文
黃淑娟
蔣雲龍
越 李
劉寶廷
王恩暉
劉立生
崔豔雲
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德昌電機（深圳）有限公司
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Description

應用設備、電機組件及其電機驅動電路
本新型涉及電機技術領域，尤其涉及電機的驅動電路。
同步電機因其體積小、運行效率高等特性越來越廣泛地應用到各個領域。電機的電磁轉矩可根據磁共能Wco計算如下，。可以注意到，電樞繞組的自感和互感係數依賴於轉子位置角θ，這樣，電磁轉矩可以由以下等式獲得：。其中，Z為相數；Fm為等效磁動勢(MMF)，Pm為磁路功率，i為定子繞組電流；Mim為定子繞組和磁鐵的一圈等效電路之間的互感。定子繞組的電動勢(EMF)ei與磁通量相關，可由以下公式計算，其中，是磁鐵產生的磁通量。根據上述兩個公式，可得出。因此可以看出，反電動勢乘以定子繞組電流正是電機產生機械功的手段，如果反電動勢與定子繞組電流的乘積小於0，例如，當反電動勢與定子繞組電流不同相，如圖1所示，電機中將產生與正轉矩(+T)相反的負轉矩(-T)，這將會降低電機的功率效率(power efficiency)。
有鑑於此，有必要提供一種可提高電機功率效率的電機驅動電路，及應用該電機驅動電路的電機組件及應用設備。
本新型的實施例提供一種電機驅動電路，包括：與電機串聯於外部交流電源之間的可控雙向交流開關；開關控制電路，被配置為按照預定方式控制該可控雙向交流開關導通或截止；以及延遲電路，被配置為將該可控雙向交流開關的導通延遲預定時間，以減小流過該電機的電流與反電動勢的相位差；其中，該開關控制電路藉由該延遲電路與該可控雙向交流開關連接。
作為一種優選方案，該延遲電路包括RC延遲電路，該RC延遲電路的電容與該可控雙向交流開關的控制端連接。
作為一種優選方案，還包括位置感測器，用於檢測該電機的轉子的磁場並輸出相應的磁感應訊號；該開關控制電路被配置為依據該磁感應訊號和該交流電源的極性控制該可控雙向交流開關導通或截止。
作為一種優選方案，該開關控制電路被配置為在該交流電源為正半週期且位置感測器檢測到轉子的磁場為第一極性、或者該交流電源為負半週期且位置感測器檢測的轉子磁場為與第一極性相反的第二極性時控制該可控雙向交流開關導通，在該交流電源為負半週期且轉子的磁場為第一極性、或者該交流電源為正半週期且該轉子的磁場為第二極性時，控制該可控雙向交流開關截止。
作為一種優選方案，還包括整流電路，該整流電路具有較高電壓輸出端和較低電壓輸出端；該可控雙向交流開關導通狀態下，該開關控制電路在使電流自該整流電路的較高電壓輸出端流向該可控雙向交流開關的控制端的第一狀態和使電流自該可控雙向交流開關的控制端流向該整流電路的較低電壓輸出端的第二狀態間切換。
作為一種優選方案，該開關控制電路包括第一開關和第二開關；該第一開關連接在第一電流通路中，該第一電流通路設置於該可控雙向交流開關的控制端與該整流電路的較高電壓輸出端之間；該第二開關連接在第二電流通路中，該第二電流通路設置於該可控雙向交流開關的控制端與該整流電路的較低電壓輸出端之間。
作為一種優選方案，該延遲電路包括RC延遲電路，該RC延遲電路包括與該可控雙向交流開關的控制端連接的電容以及連接於該可控雙向交流開關的控制端與該第一開關的電流輸出端之間的電阻。
作為一種優選方案，該開關控制電路具有向該可控雙向交流開關的控制端流出電流的第一電流通路、及自該可控雙向交流開關的控制端流入電流的第二電流通路、以及連接在該第一電流通路和第二電流通路其中一個通路中的開關，該開關由該磁感應訊號控制，使得第一電流通路和第二電流通路選擇性導通。
作為一種優選方案，該第一電流通路和第二電流通路其中另一個通路中不設開關。
作為一種優選方案，該位置感測器和開關控制電路集成在一個積體電路內，該延遲電路包括RC延遲電路，該RC延遲電路的電容設於積體電路外部。
作為一種優選方案，該位置感測器、開關控制電路及延遲電路集成在一個積體電路內部。
作為一種優選方案，該可控雙向交流開關連接在第一節點和第二節點之間，該電機的定子繞組與該交流電源串聯於該第一節點和第二節點之間；或者電機的定子繞組與該可控雙向交流開關串聯於該第一節點和第二節點之間，交流電源兩端連接第一節點和第二節點。
作為一種優選方案，該延遲電路包括偶數個反閘。
本新型的實施例還提供一種電機組件，包括電機和如上任意一項該電機驅動電路。
作為一種優選方案，該電機包括定子及轉子，該定子包括定子鐵心及纏繞於該定子鐵芯上的單相繞組。
作為一種優選方案，該電機為永磁無刷電機。
本新型的實施例還提供一種應用設備，包括如上任意一項該電機組件。
作為一種優選方案，該應用設備為泵、風扇、家用電器或者車輛。
本新型實施例中，在外部交流電源的電壓極性與轉子的磁極位置對應時，延遲一定時間控制該可控雙向交流開關導通，依據這樣的控制方式，使電機儘量產生預期中的轉矩，減少正負轉矩相互抵抗的耗電情況，因此能夠較大幅度地提高電能利用效率。
10‧‧‧電機
12‧‧‧定子磁芯
14‧‧‧轉子
16‧‧‧定子繞組
18‧‧‧氣隙
19‧‧‧電機驅動電路
20‧‧‧位置感測器
22‧‧‧霍爾感測器
25‧‧‧電源開關
26‧‧‧可控雙向交流開關
24‧‧‧交流電源
28‧‧‧整流電路
30‧‧‧開關控制電路
I1‧‧‧第一輸入端
I2‧‧‧第二輸入端
O1‧‧‧第一輸出端
O2‧‧‧第二輸出端
Z1‧‧‧穩壓二極體
R0-R2、R4-R6‧‧‧電阻
Q1‧‧‧NPN型電晶體
C1‧‧‧電容
31‧‧‧第一開關
32‧‧‧第二開關
33‧‧‧單嚮導通開關
Pout‧‧‧輸出端
34，35‧‧‧二極體
80‧‧‧延遲電路
81‧‧‧反閘
附圖中：圖1示出現有技術中電機定子繞組中的反電動勢與繞組電流不同相時的波形圖；圖2示意性地示出本新型一實施例的電機；圖3示出本新型的電機驅動電路的第一較佳實施方式的功能框圖；圖4示出本新型的電機驅動電路的較佳實施方式的電路圖；圖5-7示出本新型的電機驅動電路的開關控制電路的其他實施方式的電路圖；圖8示出本新型的電機驅動電路的延遲電路的其他實施方式的電路圖；圖9示出圖3中當電機的負載為純阻性負載時驅動電路的波形圖；圖10示出圖3中當電機的負載為感性負載時驅動電路的波形圖；圖11示出本新型實施方式中電機定子繞組中的反電動勢與繞組電流的波形圖。
下面結合附圖，藉由對本新型的具體實施方式詳細描述，將使本新型的技術方案及其他有益效果顯而易見。可以理解，附圖僅提供參閱與說明用，並非用來對本新型加以限制。附圖中顯示的尺寸僅是為便於清晰描述，而並不限定比例關係。
圖2示意性地示出本新型中的電機10。該電機10以同步電機為例進行說明，該電機10包括定子、可旋轉地設於定子的磁極之間的轉子14，該定子包括定子磁芯12及纏繞於定子磁芯上的定子繞組16。轉子14為永磁轉子。
優選的，定子的磁極和轉子14的磁極之間具有不均勻氣隙18，使得轉子14在靜止時其極軸R相對於定子的極軸S偏移一個角度α。該配置可保證定子繞組16每次通電時轉子14具有固定的起動方向(本例中為沿順時針方向)。其中轉子的極軸R指經過轉子的沿直徑方向的兩個對稱磁極(本實施例中即兩塊磁鐵)中心的虛擬連線，定子的極軸S指經過定子的沿直徑方向的兩個對稱極部中心的虛擬連線。圖2中定子和轉子均具有兩個磁極，定子的磁極和轉子14的磁極之間的不均勻氣隙18沿著轉子起動方向逐漸減小。在另一實施例中，可以設置定子極部的極弧面與轉子同心，從而形成間距相等的主氣隙，極弧面上設內凹的起動槽，從而在起動槽與轉子的外表面之間形成間距不等的不均勻氣隙。可以理解的，在更多實施例中，定子和轉子也可以具有更多磁極，例如四個、六個等。
定子上或定子內靠近轉子14的位置設有用於檢測轉子的磁極位置的位置感測器20，位置感測器20相對定子的極軸S偏移一個角度，本例中較佳的偏移角也是α。
圖3示出該電機的電機驅動電路19的一種實現方式的框圖。該電機驅動電路19包括位置感測器20、整流電路28、可控雙向交流開關26、開關控制電路30及延遲電路80。電機定子繞組16與可控雙向交流開關26串聯在交流電源24的兩端之間。該定子繞組16與該交流電源24之間還設有控制電機啟停的電源開關25。該整流電路28用於將交流電源轉換為低壓直流電並供給該位 置感測器20，該位置感測器20由該整流電路28輸出的低壓直流電供電，用於檢測電機轉子14的磁極位置，並於其輸出端輸出磁感應訊號。該開關控制電路30與該整流電路28、位置感測器20相連，其輸出端Pout藉由該延遲電路80與該可控雙向交流開關26連接，被配置為依據位置感測器20檢測的轉子磁極位置資訊和交流電源24的極性資訊，控制可控雙向交流開關26以預定方式在導通與截止狀態之間切換，使定子繞組16僅沿著前述的固定起動方向拖動轉子14旋轉。
該外部交流電源24可以是市電交流電220伏、230伏等或者逆變器輸出的交流電。可控雙向交流開關26較佳的為三端雙向晶閘管(TRIAC)。該位置感測器20較佳的可以為霍爾感測器22(見圖4)。
圖3中可控雙向交流開關26連接在第一節點A和第二節點B之間，該定子繞組16與該交流電源24串聯於該第一節點A和第二節點B之間。在另一個實施例中，定子繞組16可與該可控雙向交流開關26串聯於該第一節點A和第二節點B之間，交流電源24兩端連接第一節點A和第二節點B，這樣，電機定子繞組16與可控雙向交流開關26仍串聯在交流電源24的兩端之間。該整流電路28的第一及第二輸入端I1及I2分別連接該第一節點A及第二節點B。較佳的，該第一輸入端I1藉由電阻R0連接該第一節點A。
請參閱圖4，為圖3所示電機驅動電路19的第一實施方式的具體電路圖。
該整流電路28包括四個二極體D2-D5。該二極體D2的陰極與該二極體D3的陽極相連，該二極體D3的陰極與該二極體D4的陰極相連，該二極體D4的陽極與該二極體D5的陰極相連，該二極體D5的陽極與該二極體D2的陽 極相連。該二極體D2的陰極作為該整流電路28的第一輸入端I1經電阻R0與該電機10的定子繞組16相連。該二極體D4的陽極作為該整流電路28的第二輸入端I2與該交流電源24相連。該二極體D3的陰極作為該整流電路28的第一輸出端O1與該霍爾感測器22、開關控制電路30相連，該第一輸出端O1輸出較高的直流工作電壓。該二極體D5的陽極作為該整流電路28的第二輸出端O2與霍爾感測器22相連，該第二輸出端O2輸出低於該第一輸出端電壓的較低電壓。該整流電路28的第一輸出端O1及第二輸出端O2之間連接一穩壓電路如穩壓二極體Z1，該穩壓二極體Z1的陽極連接該第二輸出端O2，該穩壓二極體Z1的陰極連接該第一輸出端O1。
本實施方式中，該霍爾感測器22包括電源端VCC、接地端GND及輸出端H1，該電源端VCC連接所整流電路28的第一輸出端O1，該接地端GND連接該整流電路28的第二輸出端O2，該輸出端H1連接該開關控制電路30。該霍爾感測器22被正常供電的情況下，即電源端VCC接收較高電壓，接地端GND接收較低電壓，檢測的轉子磁場為北極(North)時其輸出端H1輸出邏輯高電平的磁感應訊號，檢測到南極(South)時其輸出端H1輸出邏輯低電平的磁感應訊號。
在一個較佳實施例中，該開關控制電路30包括第一開關和第二開關；該第一開關連接在第一電流通路中，該第一電流通路設置於該可控雙向交流開關26的控制端(與開關控制電路30的輸出端Pout相連)與該整流電路28的第一輸出端O1之間；該第二開關連接在第二電流通路中，該第二電流通路設置於該可控雙向交流開關26的控制端與該整流電路28的第二輸出端O2之間。
作為一種具體實現中，如圖5所示，第一開關31和第二開關32為一對互補的半導體開關。該第一開關31為低電平導通，該第二開關32為高電平導通，其中，該第一開關31與開關控制電路30的輸出端Pout連接在第一電流通路中，該第二開關32與該輸出端Pout連接在第二電流通路中，該第一開關31和該第二開關32兩個開關的控制端均連接位置感測器20，第一開關31的電流輸入端接較高電壓(例如直流電源)，電流輸出端與第二開關32的電流輸入端連接，第二開關32的電流輸出端接較低電壓(例如地)。若該位置感測器20輸出的磁感應訊號是低電平，第一開關31導通，第二開關32斷開，負載電流自較高電壓經第一開關31和開關控制電路30的輸出端Pout向外流出，若該位置感測器20輸出的磁感應訊號是高電平，第二開關32導通，第一開關31斷開，負載電流自外部流入輸出端Pout並流過第二開關32。圖5的實例中第一開關31為正通道金屬氧化物半導體場效應電晶體(P型MOSFET)，第二開關32為負通道金屬氧化物半導體場效應電晶體(N型MOSFET)。可以理解的是，在其他實施例中，第一開關31和第二開關32也可以是其他類型的半導體開關，例如可以是結型場效應電晶體(JFET)或金屬半導體場效應管(MESFET)等其他場效應電晶體。
開關控制電路30的輸出端Pout與可控雙向交流開關26的控制端G之間連接有延遲電路80。較佳的，為RC延遲電路。
在另一個具體實例中，請參閱圖4，該開關控制電路30包括第一至第三端子，其中第一端子連接該整流電路28的第一輸出端O1，第二端子連接該霍爾感測器22的輸出端H1，第三端子連接該可控雙向交流開關26的控制端。該開關控制電路30包括電阻R2、NPN型電晶體Q1(第一開關)、以 及串聯於霍爾感測器22的輸出端H1與該可控雙向交流開關26之間的二極體D1(第二開關)和電阻R1。該二極體D1的陰極作為該第二端子連接該霍爾感測器22的輸出端H1。該電阻R2一端連接該整流電路28的第一輸出端O1，另一端連接該霍爾感測器22的輸出端H1。該NPN型電晶體Q1的基極連接該霍爾感測器22的輸出端H1，射極連接該二極體D1的陽極，集極作為第一端子連接該整流電路28的第一輸出端O1，該電阻R1不與該二極體D1相連的一端作為該第三端子。
該可控雙向交流開關26較佳的為三端雙向晶閘管(TRIAC)，其兩個陽極T1、T2分別連接交流電源24及定子繞組16，其控制端G連接該開關控制電路30的第三端子。該延遲電路可以為RC延遲電路，包括電容C1及電阻R1，該電容C1連接於該三端雙向晶閘管的控制端G與第一陽極T1之間，本實施方式中，該開關控制電路30中的電阻R1與該電容C1組成該RC延遲電路。
可以理解，該可控雙向交流開關26可包括由金屬氧化物半導體場效應電晶體、可控矽交直流轉換電路、三端雙向晶閘管、絕緣柵雙極型電晶體、雙極結晶體管、半導體閘流管、光耦組件中的一種或多種組成的能讓電流雙向流過的電子開關。例如，兩個金屬氧化物半導體場效應電晶體可組成可控雙向交流開關；兩個可控矽交直流轉換電路可組成可控雙向交流開關；兩個絕緣柵雙極型電晶體可組成可控雙向交流開關；兩個雙極結晶體管可組成可控雙向交流開關。
在另一實施例中，該開關控制電路30具有向該可控雙向交流開關26的控制端流出電流的第一電流通路、及自該可控雙向交流開關26的控制端流 入電流的第二電流通路、以及連接在該第一電流通路和第二電流通路其中一個通路中的開關，該開關由該磁感應訊號控制，使得第一電流通路和第二電流通路選擇性導通。可選的，該第一電流通路和第二電流通路其中另一個通路中不設開關。
作為一種具體實現，如圖6所示，該開關控制電路30包括一單嚮導通開關33，單嚮導通開關33與輸出端Pout連接在第一電流通路，其電流輸入端可連接位置感測器20的輸出端，位置感測器20的輸出端還可經電阻R4與輸出端Pout連接在與該第一電流通路方向相反的第二電流通路中。單嚮導通開關33在磁感應訊號為高電平時導通，負載電流經單嚮導通開關33和輸出端Pout向外流出，該磁感應訊號為低電平時單嚮導通開關33斷開，負載電流自外部流入輸出端Pout並流經電阻R1和位置感測器20。作為一種替代，該第二電流通路中的電阻R4也可以替換為與單嚮導通開關33反向並聯的另一個單嚮導通開關。這樣，自輸出端Pout流出的負載電流和流入的負載電流較為平衡。
在另一種具體實現中，如圖7所示，該開關控制電路30包括反向串聯於位置感測器20的輸出端和輸出端Pout之間的二極體34和35、與串聯的二極體34和35並聯的電阻R5、以及連接於二極體34和35的公共端與一電源之間的電阻R6，其中，二極體34的陰極與位置感測器20的輸出端連接。電源可以連接整流電路28的第一輸出端O1。二極體34由磁感應訊號控制。在磁感應訊號為高電平時二極體34截止，負載電流經電阻R6和二極體35自輸出端Pout向外流出，該磁感應訊號為低電平時，負載電流自外部流入輸出端Pout並流經電阻R5和位置感測器20。
開關控制電路30的輸出端Pout與可控雙向交流開關26的控制端之間連接有延遲電路80。較佳的，為RC延遲電路。其他實施方式中，請參閱圖8，該延遲電路80還可為其他形式，如可包括多個反閘81，該反閘81的數量為偶數。
該開關控制電路30被配置為僅在該交流電源為正半週期且位置感測器20檢測到轉子磁場為第一極性、以及該交流電源為負半週期且位置感測器檢測的轉子磁場為與第一極性相反的第二極性時使該可控雙向交流開關26導通；當該交流電源為負半周且位置感測器20檢測到轉子磁場為第一極性時，或者該交流電源為正半周且位置感測器檢測的轉子磁場為第二極性時，不導通該可控雙向交流開關26。本實施方式中，該第一極性為N極，該第二極性為S極。其他實施方式中，該第一極性為S極，第二極性為N極。
該可控雙向交流開關26導通狀態下，該開關控制電路30在使電流自該整流電路28的第一輸出端O1流向該可控雙向交流開關26的控制端的第一狀態和使電流自該可控雙向交流開關26的控制端流向該整流電路28的第二輸出端O2的第二狀態間切換。值得說明的是，本新型實施例中，開關控制電路30在第一狀態和第二狀態間切換運行，並不限於其中一個狀態結束後立即切換為另一個狀態的情形，還包括其中一個狀態結束後間隔一定時間再切換為另一個狀態的情形。在一個較佳的應用實例中，兩個狀態切換的間隔時間內可控雙向交流開關26的控制端無驅動電流流過。
具體地，在該交流電源24為正半週期且位置感測器20檢測到轉子磁場為第一極性時，該開關控制電路30使驅動電流自該整流電路28的第一輸出端O1流向該可控雙向交流開關26的控制端，該交流電源24為負半週期且位 置感測器檢測的轉子磁場為第二極性時，使驅動電流自該可控雙向交流開關26的控制端流向該整流電路28的第二輸出端O2。
可以理解，轉子為第一磁極性且交流電源為正半週期，或者轉子為第二磁極性且交流電源為負半週期時，有驅動電流流過可控雙向交流開關26的控制端既包括上述兩種情況整個持續時間段內都有電流流過的情形，也包括上述兩種情況下僅部分時間段內有電流流過的情形。
現結合圖9對該電機驅動電路19的工作原理進行說明。
圖9中Vac表示外部交流電源24的電壓波形，Hb表示位置感測器20所檢測的轉子的磁極位置，Triac表示該可控雙向交流開關26的導通和截止狀態，on為導通，off為截止(對應斜劃線波形部分)。
如在t0時刻，位置感測器20檢測的轉子的磁極位置為N極，該外部交流電源的電壓極性處於正半周，該開關控制電路30發送導通該可控雙向交流開關的驅動脈衝，因該延遲電路80的延遲作用(電容C1兩端的電壓是隨著電荷的積累而上升的，不能跳變)，延遲一時間，如圖9中Delay所示，即t1時刻該可控雙向交流開關26才導通。具體工作時，該驅動脈衝具有一脈衝寬度(Pulse width)，該可控雙向交流開關26將會在該開關控制電路30發送驅動脈衝後經該延遲時間Delay及驅動脈衝的脈衝寬度所持續的時段後導通。較佳的，如果該驅動脈衝的脈衝寬度所持續的時段沒有達到預定時長，幅度不夠達到導通電流，該可控雙向交流開關26將不會導通。該可控雙向交流開關26導通後，電機的定子繞組16中電流逐漸增大，定子繞組16中感應出反電動勢，產生預期中的轉矩，驅動轉子14沿預定方向如順時針方向轉動。到達t2時刻，位置感測器20檢測的轉子的磁極位置為N極，該外部交流電源 的電壓極性處於負半周，該開關控制電路30不輸出驅動脈衝至該可控雙向交流開關26，該可控雙向交流開關26將會在流過該可控雙向交流開關26的工作電流於接近電流過零時自動關斷，實際上，當電機具有非常小的電感值，像純阻性負載，在該外部交流電源24的電壓過零點處，該外部交流電源24輸出的電流接近0安培，小於該可控雙向交流開關的保持電流閾值(holding current threshold)，該可控雙向交流開關26關斷。在其他實施方式中，如果電機具有較高電感性負載，該電流接近0安培的時刻會在該外部交流電源24的電壓過零點處稍後的時間才發生，請參閱圖10，如該可控雙向交流開關26在t2時刻稍後的時間才關斷。此時流過定子繞組16的電流很小(因為存儲在定子繞組16內的反應能量(reactive energy)很小)，對轉子14基本不產生驅動力，因此，轉子14在慣性作用下繼續沿順時針方向轉動。在t3時刻，位置感測器20又檢測到轉子的磁極位置為N極，該外部交流電源的電壓極性處於正半周，該電機驅動電路19的處理過程與t0時刻類似，在此不再贅述。
到達t4時刻，該位置感測器20檢測的轉子的磁極位置為S極，該外部交流電源的電壓極性處於負半周，該開關控制電路30控制該可控雙向交流開關26導通。接下來的處理過程與上述相同條件發生時的情況類似，在此不再贅述。
該延遲電路80的延遲時間可根據該外部交流電源的電壓值、外部交流電源的頻率、定子繞組的電感值、定子繞組的內阻中至少一項來確定。該外部交流電源的電壓值越大，該延遲時間越長；該外部交流電源的頻率越低，該延遲時間越長；該定子繞組的電感值越小，該延遲時間越長；該定子 繞組的內阻越小，該延遲時間越長。具體的，根據上述情形，設定延遲電路80中電容C1和電阻R1的數值即可設定延遲電路的延遲時間。
上述實施例中，轉子的磁極位置為N極、該外部交流電源的電壓極性為正半周時，或者轉子的磁極位置為S極、該外部交流電源的電壓極性為負半周時，該開關控制電路30導通該可控雙向交流開關26。當該轉子14的磁極位置為N極而外部交流電源的電壓極性為負半周，或者該轉子14的磁極位置為S極而外部交流電源的電壓極性為正半周時，該開關控制電路30不導通該可控雙向交流開關26。因為該延遲電路80具有延遲的作用，在導通該可控雙向交流開關26時，該開關控制電路30發送的導通該可控雙向交流開關26的訊號被該延遲電路80延遲一時間傳輸至該可控雙向交流開關26的控制端，如圖11所示，大大減小了反電動勢與定子繞組電流不同相的情況，相比圖1，從圖11中可以看出，負轉矩(-T)大大減小。
本實施方式中該整流電路28採用全橋整流電路，其他實施方式中，還可採用半橋整流電路、全波整流電路或半波整流電路。本實施方式中，整流後的電壓經該穩壓二極體Z1進行穩壓，其他實施方式中，還可採用三端穩壓器等電子組件進行穩壓。
本領域技術人員可以理解，該電機驅動電路19可以全部或部分集成於積體電路內，如可由專用積體電路(ASIC)實現，以降低電路成本，並提高電路的可靠性。該積體電路包括殼體、自殼體伸出的若干引腳、以及封裝於殼體內的半導體基片，該電機驅動電路封裝於積體電路內的部分設於該半導體基片上。
可視實際情況設計積體電路，如將位置感測器20、開關控制電路30、延遲電路80集成在積體電路中；例如，還可以在積體電路中僅集成位置感測器20、開關控制電路30，而將整流電路28、延遲電路80及可控雙向交流開關26設於積體電路外部。
再例如，還可以將低功率部分集成在積體電路中，而將作為高功率部分的電阻R0和可控雙向交流開關26設在積體電路之外。再例如，還可以將延遲電路中的電容C1和可控雙向交流開關26設有積體電路外，而將其他電路集成在積體電路內。
本領域技術人員可以理解，本新型實施例該電機適合於驅動風扇、泵、家用電器或者車輛(車輛內需有低壓或高壓交流電源，否則需要加逆變器來驅動永磁交流電機)等設備。本新型實施例該電機為永磁交流電機，例如永磁同步電機、永磁BLDC電機。本新型實施例的電機優選為單相永磁交流電機，例如單相永磁同步電機、單相永磁BLDC電機。當該電機為永磁同步電機時，該外部交流電源為市電電源；當該電機為永磁BLDC電機時，該外部交流電源為逆變器輸出的交流電源。
本新型實施方式在外部交流電源的電壓極性與轉子磁極位置對應時，將該開關控制電路輸出的導通該可控雙向交流開關的訊號延遲發送至該可控雙向交流開關，依據這樣的控制方式，控制電機使反電動勢與定子繞組電流儘量同相，使電機儘量產生預期中的轉矩，減少出現正負轉矩互相抵抗的耗電情況，因此能夠較大幅度地提高電能利用效率，加強資源節約和環境保護。
以上所述僅為本新型的較佳實施例而已，並不用以限制本新型，凡在本新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本新型的保護範圍之內。例如，本新型的驅動電路不僅適用於同步電機，也適用於其他類型的永磁電機如直流無刷電機。
16‧‧‧定子繞組
19‧‧‧電機驅動電路
20‧‧‧位置感測器
24‧‧‧交流電源
25‧‧‧電源開關
26‧‧‧可控雙向交流開關
28‧‧‧整流電路
30‧‧‧開關控制電路
80‧‧‧延遲電路
R0‧‧‧電阻
I1‧‧‧第一輸入端
I2‧‧‧第二輸入端
O1‧‧‧第一輸出端
O2‧‧‧第二輸出端
Pout‧‧‧輸出端

Claims (18)

  1. 一種電機驅動電路，包括：與電機串聯於外部交流電源之間的可控雙向交流開關；開關控制電路，被配置為按照預定方式控制該可控雙向交流開關導通或截止；以及延遲電路，被配置為將該可控雙向交流開關的導通延遲預定時間，以減小流過該電機的電流與反電動勢的相位差；其中，該開關控制電路藉由該延遲電路與該可控雙向交流開關連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電機驅動電路，其中，該延遲電路包括RC延遲電路，該RC延遲電路的電容與該可控雙向交流開關的控制端連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電機驅動電路，還包括位置感測器，用於檢測該電機的轉子的磁場並輸出相應的磁感應訊號；該開關控制電路被配置為依據該磁感應訊號和該交流電源的極性控制該可控雙向交流開關導通或截止。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電機驅動電路，其中，該開關控制電路被配置為在該交流電源為正半週期且位置感測器檢測到轉子的磁場為第一極性、或者該交流電源為負半週期且位置感測器檢測的轉子磁場為與第一極性相反的第二極性時控制該可控雙向交流開關導通，在該交流電源為負半週期且轉子的磁場為第一極性、或者該交流電源為正半週期且該轉子的磁場為第二極性時，控制該可控雙向交流開關截止。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電機驅動電路，還包括整流電路，該整流電路具有較高電壓輸出端和較低電壓輸出端；該可控雙向交流開關導通狀態下，該開關控制電路在使電流自該整流電路的較高電壓輸出端流向該可控雙 向交流開關的控制端的第一狀態和使電流自該可控雙向交流開關的控制端流向該整流電路的較低電壓輸出端的第二狀態間切換。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電機驅動電路，其中，該開關控制電路包括第一開關和第二開關；該第一開關連接在第一電流通路中，該第一電流通路設置於該可控雙向交流開關的控制端與該整流電路的較高電壓輸出端之間；該第二開關連接在第二電流通路中，該第二電流通路設置於該可控雙向交流開關的控制端與該整流電路的較低電壓輸出端之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電機驅動電路，其中，該延遲電路包括RC延遲電路，該RC延遲電路包括與該可控雙向交流開關的控制端連接的電容以及連接於該可控雙向交流開關的控制端與該第一開關的電流輸出端之間的電阻。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之電機驅動電路，其中，該開關控制電路具有向該可控雙向交流開關的控制端流出電流的第一電流通路、及自該可控雙向交流開關的控制端流入電流的第二電流通路、以及連接在該第一電流通路和第二電流通路其中一個通路中的開關，該開關由該磁感應訊號控制，使得第一電流通路和第二電流通路選擇性導通。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電機驅動電路，其中，該第一電流通路和第二電流通路其中另一個通路中不設開關。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之電機驅動電路，其中，該位置感測器和開關控制電路集成在一個積體電路內，該延遲電路包括RC延遲電路，該RC延遲電路的電容設於積體電路外部。
  11. 如申請專利範圍第3項所述之電機驅動電路，其中，該位置感測器、開關控制電路及延遲電路集成在一個積體電路內部。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之電機驅動電路，其中，該可控雙向交流開關連接在第一節點和第二節點之間，該電機的定子繞組與該交流電源串聯於該第一節點和第二節點之間；或者電機的定子繞組與該可控雙向交流開關串聯於該第一節點和第二節點之間，交流電源兩端連接第一節點和第二節點。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之電機驅動電路，其中，該延遲電路包括偶數個反閘。
  14. 一種電機組件，包括電機和如申請專利範圍第1至13項中任意一項所述之電機驅動電路。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電機組件，其中，該電機包括定子及轉子，該定子包括定子鐵心及纏繞於該定子鐵芯上的單相繞組。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之電機組件，其中，該電機為永磁無刷電機。
  17. 一種應用設備，包括如申請專利範圍第14至16項中任意一項所述之電機組件。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之應用設備，其中，該應用設備為泵、風扇、家用電器或者車輛。
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