專利名稱：無(wú)傳感無(wú)刷直流電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)傳感驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
背景技術(shù)：
無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是通過(guò)PWM控制信號(hào)的占空比來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的 位置來(lái)切換電機(jī)的電源來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置與反電動(dòng)勢(shì)有確定的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，因此如果通過(guò)檢測(cè)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)來(lái)確定無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，就無(wú)需轉(zhuǎn)子位置感應(yīng) 元件了。但是反電動(dòng)勢(shì)不能直接檢測(cè)，只能通過(guò)檢測(cè)相電壓間接獲得。通常，在PWM的導(dǎo)通 階段，進(jìn)行檢測(cè)，比如A、 B相通電，檢測(cè)C相電壓，當(dāng)C相電壓等于驅(qū)動(dòng)電壓的l/2時(shí)，確定 為反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)，然后延遲30度電角度為換相點(diǎn)。這種方式，可以實(shí)現(xiàn)高速低力矩情況 下的正?？刂啤５窃趩?dòng)階段，力矩很大，電機(jī)繞組的退磁電流很大，往往會(huì)使反電動(dòng)勢(shì) 檢測(cè)失敗，電機(jī)停轉(zhuǎn)。
針對(duì)這種情況，ST公司提出，在PWM的關(guān)斷階段，比如A相斷開(kāi)，B相與地導(dǎo)通，檢測(cè)C相 電壓，此時(shí)的電壓為反電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)C相電壓為零時(shí)，確定為反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)，然后延遲30度 電角度為換相點(diǎn)。這種技術(shù)方案必須保證PWM控制信號(hào)存在關(guān)斷狀態(tài)，因此PWM信號(hào)不能達(dá)到 100%的占空比，那么開(kāi)關(guān)管處于不斷的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)致工作效率低，發(fā)熱嚴(yán)重的后果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決上述問(wèn)題，將無(wú)刷直流電機(jī)的工作過(guò)程分為啟動(dòng)過(guò)程和運(yùn)行過(guò)程 ，分別采用兩種不同的技術(shù)方案進(jìn)行處理，并巧妙地將兩種方案的硬件電路有效結(jié)合起來(lái)。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
無(wú)傳感無(wú)刷直流電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路，包括執(zhí)行檢測(cè)算法的單片機(jī)l，反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè) 電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路。所述的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路包括，將電機(jī)2的A相連接至所述單 片機(jī)l的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口ADO的電阻R1 ，并將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD0進(jìn)行電壓嵌位的二極管D1和 二極管D4，以及連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD0和所述單片機(jī)1的輸入輸出端口IOO之間的電阻 R4;
還包括，將電機(jī)2的B相連接至所述單片機(jī)1的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD1的電阻R2，并將所述模數(shù) 轉(zhuǎn)換端口AD1進(jìn)行電壓嵌位的二極管D2和二極管D5，以及連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD1和所述 單片機(jī)1的輸入輸出端口I01之間的電阻R5;還包括，將電機(jī)2的C相連接至所述單片機(jī)1的模 數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2的電阻R3，并將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2進(jìn)行電壓嵌位的二極管D3和二極管D6，還包括，將電機(jī)2的C相連接至所述單片機(jī)1的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2的電阻R3，并將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換 端口AD2進(jìn)行電壓嵌位的二極管D3和二極管D6，以及連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2和所述單片 機(jī)l的輸入輸出端口 102之間的電阻R6;
所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路，包括分壓的電阻R7，電阻R8和濾波電容C4。
所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，分壓系數(shù)R4/(R1+R4) =R5/(R2+R5) =R6/(R3+R6)，并且與所述 驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路的分壓系數(shù)R8/ (R7+R8)相同；
所述電機(jī)2的工作過(guò)程分為啟動(dòng)過(guò)程4和運(yùn)行過(guò)程5 。
所述電機(jī)2的啟動(dòng)過(guò)程4為，所述單片機(jī)l的輸入輸出端口IOO，輸入輸出端口IOl，輸入 輸出端口I02為高阻態(tài)，在PWM控制信號(hào)的關(guān)斷階段，檢測(cè)所述電機(jī)2浮空相的反電動(dòng)勢(shì)VBEMF ，當(dāng)VBEMI^4時(shí)，確定為過(guò)零點(diǎn)，延遲30度電角度以后為換相點(diǎn)。
所述電機(jī)2的運(yùn)行過(guò)程5為，所述單片機(jī)l的輸入輸出端口IOO，輸入輸出端口IOl，輸入 輸出端口I02為低電平的輸出狀態(tài)，在PWM控制信號(hào)的導(dǎo)通階段，檢測(cè)所述電機(jī)2浮空相的反 電動(dòng)勢(shì)V腳F，當(dāng)V腳F等于電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓VDC的l/2時(shí)，確定為過(guò)零點(diǎn)，延遲30度電角度以后為 換相點(diǎn)。
本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在1、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；2、啟動(dòng)力矩大，平穩(wěn) 不易抖動(dòng)；3、運(yùn)行過(guò)程中，功率損耗低，溫升小。

圖l是無(wú)傳感無(wú)刷直流電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路的原理圖； 圖2是無(wú)傳感無(wú)刷直流電機(jī)的工作流程圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
參照?qǐng)Dl，圖2，無(wú)傳感無(wú)刷直流電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路，包括執(zhí)行檢測(cè)算法的單片機(jī)l ，反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路.
所述的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路包括，將電機(jī)2的A相連接至所述單片機(jī)1的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口ADO的 電阻R1，并將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD0進(jìn)行電壓嵌位的二極管D1和二極管D4，以及連接在所述 模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD0和所述單片機(jī)1的輸入輸出端口IOO之間的電阻R4。 二極管D1的陽(yáng)極接模數(shù) 轉(zhuǎn)換端口ADO，陰極接單片機(jī)l的電源，將此處電壓的最大值控制在單片機(jī)l的電源電壓加上 0.3V的范圍；二極管D4的陰極接模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD0，陽(yáng)極接地，將此處電壓的最小值控制在 單片機(jī)l的地電壓減去O. 3V的范圍。
在所述電機(jī)2的運(yùn)行過(guò)程5中，所述單片機(jī)l設(shè)置輸入輸出端口IOO，輸入輸出端口IOl，輸入輸出端口I02為低電平的輸出狀態(tài)，此時(shí)各相反電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過(guò)電阻分壓以后輸入到模數(shù)轉(zhuǎn) 換端口。在PWM控制信號(hào)導(dǎo)通階段，檢測(cè)所述電機(jī)2浮空相的反電動(dòng)勢(shì)VBEMF，當(dāng)V服MF等于電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電壓VDC的l/2時(shí)，確定為過(guò)零點(diǎn)，延遲30度電角度以后為換相點(diǎn)。因此所述運(yùn)行過(guò)程5 能夠以100X占空比的PWM控制信號(hào)進(jìn)行工作，具有效率高，發(fā)熱量小的有點(diǎn)。還包括，將電機(jī)2的B相連接至所述單片機(jī)1的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD1的電阻R2，并將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換-端口AD1進(jìn)行電壓嵌位的二極管D2和二極管D5，以及連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD1和所述單片 機(jī)l的輸入輸出端口IOl之間的電阻R5。 二極管D2的陽(yáng)極接模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD1 ，陰極接單片機(jī)l 的電源，將此處電壓的最大值控制在單片機(jī)1的電源電壓加上0.3V的范圍；二極管D5的陰極 接模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD1，陽(yáng)極接地，將此處電壓的最小值控制在單片機(jī)l的地電壓減去O. 3V的范 圍。
還包括，將電機(jī)2的C相連接至所述單片機(jī)1的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2的電阻R3，并將所述模數(shù) 轉(zhuǎn)換端口AD2進(jìn)行電壓嵌位的二極管D3和二極管D6，以及連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2和所述 單片機(jī)l的輸入輸出端口 102之間的電阻R6。 二極管D3的陽(yáng)極接模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2，陰極接單 片機(jī)1的電源，將此處電壓的最大值控制在單片機(jī)1的電源電壓加上0.3V的范圍；二極管D6的 陰極接模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2，陽(yáng)極接地，將此處電壓的最小值控制在單片機(jī)l的地電壓減去O. 3V 的范圍。
所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路包括，電阻R7—端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓VDC，另一端連接單片 機(jī)1的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD3和電阻R8，電阻R8另一端連接地，濾波電容C4與電阻R8并聯(lián)。
所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，分壓系數(shù)R4/(R1+R4) =R5/(R2+R5) =R6/(R3+R6)，并且與所述 驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路的分壓系數(shù)R8/ (R7+R8)相同。這四組分壓電阻將電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓VDC和反電 動(dòng)勢(shì)VBEMF按照相同的比例轉(zhuǎn)換到單片機(jī)l的電源電壓范圍，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
所述電機(jī)2的工作過(guò)程分為啟動(dòng)過(guò)程4和運(yùn)行過(guò)程5。所述電機(jī)2啟動(dòng)以后，進(jìn)入啟動(dòng)過(guò)程 4;啟動(dòng)以后，轉(zhuǎn)速不斷增加，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)規(guī)定值以后，進(jìn)入運(yùn)行過(guò)程5。
在所述電機(jī)2的啟動(dòng)過(guò)程4中，所述單片機(jī)l設(shè)置輸入輸出端口IOO，輸入輸出端口IOl， 輸入輸出端口I02為高阻態(tài)，電機(jī)2的各相反電動(dòng)勢(shì)VBEMF通過(guò)電阻R1，電阻R2，或者電阻R3直 接輸入到單片機(jī)l的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口。 P麗控制信號(hào)的關(guān)斷階段，檢測(cè)所述電機(jī)2浮空相的反電 動(dòng)勢(shì)VBEMF，當(dāng)Vbemf二O吋，確定為過(guò)零點(diǎn)，延遲30度電角度以后為換相點(diǎn)。比如，PWM控制信 號(hào)導(dǎo)通階段，A相連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓VDC， B相接地，C相浮空；PWM控制信號(hào)進(jìn)入關(guān)斷階段后 ，A相浮空，B相仍然接地，此時(shí)C相電壓正好為VBEMF，而反電動(dòng)勢(shì)沒(méi)有經(jīng)過(guò)分壓，檢測(cè)精度 高，并且這樣的連接方式加快了電機(jī)繞組的退磁過(guò)程。因此所述啟動(dòng)過(guò)程4具有啟動(dòng)力矩大 的優(yōu)勢(shì)，但是開(kāi)關(guān)管一直處于頻繁的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，效率低，發(fā)熱嚴(yán)重。
在所述電機(jī)2的運(yùn)行過(guò)程5中，所述單片機(jī)l設(shè)置輸入輸出端口IOO，輸入輸出端口IOl， 輸入輸出端口I02為低電平的輸出狀態(tài)，此時(shí)各相反電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過(guò)電阻分壓以后輸入到模數(shù)轉(zhuǎn) 換端口。在PWM控制信號(hào)導(dǎo)通階段，檢測(cè)所述電機(jī)2浮空相的反電動(dòng)勢(shì)VBEMF，當(dāng)V服MF等于電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓VDC的l/2時(shí)，確定為過(guò)零點(diǎn)，延遲30度電角度以后為換相點(diǎn)。因此所述運(yùn)行過(guò)程5 能夠以100X占空比的PWM控制信號(hào)進(jìn)行工作，具有效率高，發(fā)熱量小的有點(diǎn)。
權(quán)利要求權(quán)利要求1無(wú)傳感無(wú)刷直流電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路，包括執(zhí)行檢測(cè)算法的單片機(jī)(1)，反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路，其特征在于所述的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路包括，將電機(jī)(2)的A相連接至所述單片機(jī)(1)的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD0的電阻R1，并將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD0進(jìn)行電壓嵌位的二極管D1和二極管D4，以及連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD0和所述單片機(jī)(1)的輸入輸出端口IO0之間的電阻R4；還包括，將所述電機(jī)(2)的B相連接至所述單片機(jī)(1)的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD1的電阻R2，并將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD1進(jìn)行電壓嵌位的二極管D2和二極管D5，以及連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD1和所述單片機(jī)(1)的輸入輸出端口IO1之間的電阻R5；還包括，將所述電機(jī)(2)的C相連接至所述單片機(jī)(1)的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2的電阻R3，并將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2進(jìn)行電壓嵌位的二極管D3和二極管D6，以及連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換端口AD2和所述單片機(jī)(1)的輸入輸出端口IO2之間的電阻R6；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路包括，分壓的電阻R7，電阻R8和濾波電容C4。
2.如權(quán)利要求l所述的無(wú)傳感直流無(wú)刷電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路，其特 征在于所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，分壓系數(shù)R4/(R1+R4) = R5/(R2+R5) = R6/(R3+R6)， 并且與所述驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路的分壓比R8/ (R7+R8)相同。
3.如權(quán)利要求l所述的無(wú)傳感直流無(wú)刷電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路，其特 征在于所述電機(jī)(2)的工作過(guò)程分為啟動(dòng)過(guò)程(4)和運(yùn)行過(guò)程(5)。
4.如權(quán)利要求3所述的無(wú)傳感直流無(wú)刷電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路，其特 征在于所述啟動(dòng)過(guò)程(4)為，所述單片機(jī)(1)的輸入輸出端口IOO，輸入輸出端口IOl， 輸入輸出端口I02為高阻態(tài)，在PWM控制信號(hào)的關(guān)斷階段，檢測(cè)電機(jī)(2)浮空相的反電動(dòng)勢(shì) VBEMF，當(dāng)VBEMF4時(shí)，確定為過(guò)零點(diǎn)，延遲30度電角度以后為換相點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求3所述的無(wú)傳感直流無(wú)刷電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路，其特征在 于所述運(yùn)行過(guò)程(5)為，所述單片機(jī)(1)的輸入輸出端口IOO，輸入輸出端口IOl，輸入 輸出端口I02為低電平的輸出狀態(tài)，在P1^M控制信號(hào)的導(dǎo)通階段，檢測(cè)所述電機(jī)(2)浮空相 的反電動(dòng)勢(shì)VBEMF，當(dāng)VBEMF等于電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓VDC的l/2時(shí)，確定為過(guò)零點(diǎn)，延遲30度電角度 以后為換相點(diǎn)。
專利摘要本專利涉及一種無(wú)傳感無(wú)刷直流電機(jī)的換相點(diǎn)檢測(cè)電路，包括執(zhí)行檢測(cè)算法的單片機(jī)，反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓檢測(cè)電路。將電機(jī)驅(qū)動(dòng)過(guò)程分為啟動(dòng)過(guò)程和運(yùn)行過(guò)程。所述啟動(dòng)過(guò)程為，所述單片機(jī)的輸入輸出端口IO0，輸入輸出端口IO1，輸入輸出端口IO2為高阻態(tài)，在PWM控制信號(hào)截至階段，檢測(cè)所述電機(jī)浮空相的反電動(dòng)勢(shì)V_BEMF，當(dāng)V_BEMF＝0時(shí)，確定為過(guò)零點(diǎn)，延遲30度電角度以后為換相點(diǎn)。所述運(yùn)行過(guò)程為，所述單片機(jī)的輸入輸出端口IO0，輸入輸出端口IO1，輸入輸出端口IO2為低電平的輸出狀態(tài)，在PWM控制信號(hào)導(dǎo)通階段，檢測(cè)所述電機(jī)浮空相的反電動(dòng)勢(shì)V_BEMF，當(dāng)V_BEMF等于電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓VDC的1/2時(shí)，確定為過(guò)零點(diǎn)，延遲30度電角度以后為換相點(diǎn)。本專利的實(shí)施可以實(shí)現(xiàn)重大改進(jìn)，首先增強(qiáng)啟動(dòng)力矩，其次降低運(yùn)行過(guò)程中的功率損耗，降低溫升，同時(shí)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P6/18GK201307843SQ20082030227
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者瑜 劉, 潘海鵬, 胡麗花 申請(qǐng)人:瑜 劉