基于ON-PWM调控方式的无刷直流电机控制电路及方法技术

本发明专利技术涉及一种基于ON

【技术实现步骤摘要】
基于ON
‑
PWM调控方式的无刷直流电机控制电路及方法


[0001]本专利技术涉及无刷直流电机换相
，尤其涉及一种基于ON
‑
PWM调控方式的无刷直流电机控制电路及方法。

技术介绍

[0002]无刷直流电机具有结构简单、体积小、功率密度高、效率高等优点，在国防、航天、航空、汽车、家电等国民经济的各个领域得到广泛应用。随着永磁材料的出现以及电子元器件的快速发展，永磁无刷直流电机应用更加广泛，小体积、高可靠的无刷直流电机驱动电路成为无刷直流电机发展的关键技术之一。
[0003]目前，无刷直流电机控制电路主要包括两种方式，第一种方式是采用位置传感器、桥式驱动电路和处理器芯片联合实现的方法，处理器芯片采集位置传感器的信号，根据换相控制算法，输出控制信号控制桥式驱动电路实现电机的换相，这种方式的优点是技术成熟、控制算法简单，但是缺点是由于需要处理器芯片和外围电路，导致电路复杂，体积大，成本较高，在低成本应用场合使用时受到限制；第二种方式是采用无位置传感器的方法，利用处理器芯片、控制算法和检测电路联合实现电机的换相，这种方式的优点是省去了位置传感器，减少了电机引线，但是缺点是检测电路和控制算法比较复杂，而且需要处理器芯片和控制算法进行结合，造成成本较高、可靠性降低、开关损耗和电机损耗较大等问题。
[0004]此外，现有技术中缺少针对ON
‑
PWM调控方式的无刷直流电机控制电路。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种基于ON
‑
PWM调控方式的无刷直流电机控制电路及方法，用以解决现有电机换相控制电路可靠性差、体积大、成本高及开关损耗和电机损耗大等问题。
[0006]一方面，本专利技术公开了一种基于ON
‑
PWM调控方式的无刷直流电机控制电路，包括：
[0007]位置传感器，用于采集无刷直流电机输出的位置霍尔信号；
[0008]换相控制逻辑电路，基于方向控制信号、PWM信号、所述位置霍尔信号、以及所述位置霍尔信号和所述方向控制信号经取非逻辑运算后的信号，生成适配于ON
‑
PWM调控方式的换相控制逻辑信号；
[0009]驱动电路，用于驱动所述换相控制逻辑信号，生成驱动信号；
[0010]所述功率主电路选用的调控方式为所述ON
‑
PWM调控方式，用于基于所述驱动信号生成无刷直流电机输入控制信号，并利用所述输入控制信号驱动所述无刷直流电机工作。
[0011]在上述方案的基础上，本专利技术还做出了如下改进：
[0012]进一步，基于所述方向控制信号控制所述无刷直流电机正转或者反转；
[0013]基于所述PWM信号的占空比控制所述无刷直流电机的转速。
[0014]进一步，所述位置霍尔信号包括A相位置霍尔信号HA、B相位置霍尔信号HB及C相位置霍尔信号HC，HA、HB、HC和方向控制信号DIR与换相控制逻辑信号S1
‑
S6的对应关系为：
[0015]若HA、HB、HC、DIR为“1011”或“0100”，则信号S1为高电平，信号S2、S3、S4、S5为低电平，信号S6为PWM信号；
[0016]若HA、HB、HC、DIR为“1001”或“0110”，则信号S1为PWM信号，信号S3、S4、S5、S6均为低电平，信号S2为高电平；
[0017]若HA、HB、HC、DIR为“1101”或“0010”，则信号S3为高电平，信号S1、S4、S5、S6均为低电平，信号S2为PWM信号；
[0018]若HA、HB、HC、DIR为“0101”或“1010”，则信号S3为PWM信号，信号S1、S2、S5、S6均为低电平，信号S4为高电平；
[0019]若HA、HB、HC、DIR为“0111”或“1000”，则信号S5为高电平，信号S1、S2、S3、S6均为低电平，信号S4为PWM信号；
[0020]若HA、HB、HC、DIR为“0011”或“1100”，则信号S5为PWM信号，信号S1、S2、S3、S4均为低电平，信号S6为高电平；
[0021]其中，DIR取1时电机正转、取0时电机反转。
[0022]进一步，若信号S1为高电平，信号S2、S3、S4、S5均为低电平，信号S6为PWM信号，则A相无刷直流电机输入控制信号UA为DC+/2，B相无刷直流电机输入控制信号UB为DC+/2和0之间的交替变换，C相无刷直流电机输入控制信号UC为由DC+/2的线性递减到
‑
DC+/2；所述DC+/2和0之间的交替变换为：当PWM信号取高电平时为DC+/2，当PWM信号取低电平时为0；
[0023]若信号S1为PWM信号，信号S3、S4、S5、S6均为低电平，信号S2为高电平，则UA为DC+/2和0之间的交替变换，UC为0，UB为
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DC+/2的线性递增到DC+/2；
[0024]若信号S3为高电平，信号S1、S4、S5、S6均为低电平，信号S2为PWM信号，则UB为DC+/2，UC为DC+/2和0之间的交替变换，UA为由DC+/2的线性递减到
‑
DC+/2；
[0025]若信号S3为PWM信号，信号S1、S2、S5、S6均为低电平，信号S4为高电平，则UB为DC+/2和0之间的交替变换，UA为0，UC为由
‑
DC+/2的线性递增到DC+/2；
[0026]若信号S5为高电平，信号S1、S2、S3、S6均为低电平，信号S4为PWM信号，则UC为DC+/2，UA为DC+/2和0之间的交替变换，UB为由DC+/2的线性递减到
‑
DC+/2；
[0027]若信号S5为PWM信号，信号S1、S2、S3、S4均为低电平，信号S6为高电平，则UC为DC+/2和0之间的交替变换，UB为0，UA为由DC+/2的线性递减到
‑
DC+/2。
[0028]进一步，所述换相控制电路还包括过流保护电路，
[0029]当所述过流保护电路接收到所述功率主电路输出的过流信号时，所述过流保护电路输出的过流保护信号为低电平；否则，输出的过流保护信号为高电平；
[0030]所述过流保护信号输入至所述换相控制逻辑电路。
[0031]进一步，当所述过流保护信号为低电平时，拉低换相控制逻辑信号S2、S4和S6。
[0032]进一步，所述换相控制逻辑电路包括：S1
‑
S6控制逻辑模块，每一控制逻辑模块均由与门和或门组成，且HA、HB、HC经取非逻辑运算后的信号分别为HA1、HB1、HC1，DIR经取非逻辑运算后的为DIR1；其中：
[0033]S1控制逻辑模块包括与门1
‑
6、或门1
‑
2；与门1的两个输入端分别接收信号HA和HB1，与门2的两个输入端分别连接与门1的输出端和信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ON
‑
PWM调控方式的无刷直流电机控制电路，其特征在于，包括：位置传感器，用于采集无刷直流电机输出的位置霍尔信号；换相控制逻辑电路，基于方向控制信号、PWM信号、所述位置霍尔信号、以及所述位置霍尔信号和所述方向控制信号经取非逻辑运算后的信号，生成适配于ON
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PWM调控方式的换相控制逻辑信号；驱动电路，用于驱动所述换相控制逻辑信号，生成驱动信号；所述功率主电路选用的调控方式为所述ON
‑
PWM调控方式，用于基于所述驱动信号生成无刷直流电机输入控制信号，并利用所述输入控制信号驱动所述无刷直流电机工作。2.根据权利要求1所述的基于ON
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PWM调控方式的无刷直流电机控制电路，其特征在于，基于所述方向控制信号控制所述无刷直流电机正转或者反转；基于所述PWM信号的占空比控制所述无刷直流电机的转速。3.根据权利要求1或2所述的基于ON
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PWM调控方式的无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述位置霍尔信号包括A相位置霍尔信号HA、B相位置霍尔信号HB及C相位置霍尔信号HC，HA、HB、HC和方向控制信号DIR与换相控制逻辑信号S1
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S6的对应关系为：若HA、HB、HC、DIR为“1011”或“0100”，则信号S1为高电平，信号S2、S3、S4、S5为低电平，信号S6为PWM信号；若HA、HB、HC、DIR为“1001”或“0110”，则信号S1为PWM信号，信号S3、S4、S5、S6均为低电平，信号S2为高电平；若HA、HB、HC、DIR为“1101”或“0010”，则信号S3为高电平，信号S1、S4、S5、S6均为低电平，信号S2为PWM信号；若HA、HB、HC、DIR为“0101”或“1010”，则信号S3为PWM信号，信号S1、S2、S5、S6均为低电平，信号S4为高电平；若HA、HB、HC、DIR为“0111”或“1000”，则信号S5为高电平，信号S1、S2、S3、S6均为低电平，信号S4为PWM信号；若HA、HB、HC、DIR为“0011”或“1100”，则信号S5为PWM信号，信号S1、S2、S3、S4均为低电平，信号S6为高电平；其中，DIR取1时电机正转、取0时电机反转。4.根据权利要求3所述的基于ON
‑
PWM调控方式的无刷直流电机控制电路，其特征在于，若信号S1为高电平，信号S2、S3、S4、S5均为低电平，信号S6为PWM信号，则A相无刷直流电机输入控制信号UA为DC+/2，B相无刷直流电机输入控制信号UB为DC+/2和0之间的交替变换，C相无刷直流电机输入控制信号UC为由DC+/2的线性递减到
‑
DC+/2；所述DC+/2和0之间的交替变换为：当PWM信号取高电平时为DC+/2，当PWM信号取低电平时为0；若信号S1为PWM信号，信号S3、S4、S5、S6均为低电平，信号S2为高电平，则UA为DC+/2和0之间的交替变换，UC为0，UB为
‑
DC+/2的线性递增到DC+/2；若信号S3为高电平，信号S1、S4、S5、S6均为低电平，信号S2为PWM信号，则UB为DC+/2，UC为DC+/2和0之间的交替变换，UA为由DC+/2的线性递减到
‑
DC+/2；若信号S3为PWM信号，信号S1、S2、S5、S6均为低电平，信号S4为高电平，则UB为DC+/2和0之间的交替变换，UA为0，UC为由
‑
DC+/2的线性递增到DC+/2；若信号S5为高电平，信号S1、S2、S3、S6均为低电平，信号S4为PWM信号，则UC为DC+/2，UA
为DC+/2和0之间的交替变换，UB为由DC+/2的线性递减到
‑
DC+/2；若信号S5为PWM信号，信号S1、S2、S3、S4均为低电平，信号S6为高电平，则UC为DC+/2和0之间的交替变换，UB为0，UA为由DC+/2的线性递减到
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DC+/2。5.根据权利要求3或4所述的基于ON
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PWM调控方式的无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述换相控制电路还包括过流保护电路，当所述过流保护电路接收到所述功率主电路输出的过流信号时，所述过流保护电路输出的过流保护信号为低电平；否则，输出的过流保护信号为高电平；所述过流保护信号输入至所述换相控制逻辑电路。6.根据权利要求5所述的基于ON
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PWM调控方式的无刷直流电机控制电路，其特征在于，当所述过流保护信号为低电平时，拉低换相控制逻辑信号S2、S4和S6。7.根据权利要求3
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6中任一项所述的基于ON
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PWM调控方式的无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述换相控制逻辑电路包括：S1
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S6控制逻辑模块，每一控制逻辑模块均由与门和或门组成，且HA、HB、HC经取非逻辑运算后的信号分别为HA1、HB1、HC1，DIR经取非逻辑运算后的为DIR1；其中：S1控制逻辑模块包括与门1
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6、或门1
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2；与门1的两个输入端分别接收信号HA和HB1，与门2的两个输入端分别连接与门1的输出端和信号DIR；与门3的两个输入端分别接收信号HA1和HB，与门4的两个输入端分别连接与门3的输出端和信号DIR1；或门1的两个输入端分别连接与门2和与门4的输出端，或门1的输出端输出信号S1
’
；与门5的两个输入端分别接收信号S1
’
和信号S6
’
；与门6的两个输入端分别接收信号S1
’
和PWM信号；或门2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔臣君，李浩，李方俊，周通，张毅鹏，黄楚思，陈俊桥，韩士玉，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：