电机控制芯片、系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种电机控制芯片、系统及方法，包括：电机驱动控制电路及至少两个传感器；各传感器依次间隔排布，用于对待测磁场进行检测并分别产生相应的电信号；至少两个传感器到电机轴的距离相等，最外侧两个传感器对电机轴的夹角不大于电机的电周期的二分之一；电机驱动控制电路接收各传感器的输出信号，并基于各传感器的输出信号产生电机驱动信号。本发明专利技术将传感器集成到芯片中，大大减小电机控制电路的体积及成本；根据电机转速对控制算法进行切换，在低速时采用有位置传感器的低速磁场定向控制算法，在高速时采用无位置传感器的磁场定向控制算法，实现更稳定、可靠的电机控制。可靠的电机控制。可靠的电机控制。

【技术实现步骤摘要】
电机控制芯片、系统及方法


[0001]本专利技术涉及电机控制领域，特别是涉及一种电机控制芯片、系统及方法。

技术介绍

[0002]三相永磁同步电机(BLDC：Brushless DC Motor)已经被广泛应用在消费、工业、汽车类产品上。BLDC的驱动和控制技术也随之发展，其中无传感器BLDC的控制方案由于其高可靠性备受推崇。而无传感器的技术在电机低速和启动阶段有致命的缺陷，如启动摆动，启动噪音；其无法完全取代Hall或者其它的传感器。
[0003]随着半导体技术的发展，高集成度的电机控制芯片尝试将控制算法和驱动电路集成在一颗芯片中，已经取得一些成功。而传感器(典型的是Hall传感器)，由于需要两个单元(cell)或多个单元，同时其对芯片上的位置有严格的要求，并没有得到集成。目前常见的系统为，一个集成或非集成的控制和驱动IC，外接三个传感器，三个传感器相互间隔120
°
或60
°
安装，图1为三个传感器1a、1b、1c间隔120
°
安装的示意图。
[0004]因此，如何提高电机控制的集成度、可靠性，同时减小体积、降低成本，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
[0005]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电机控制芯片、系统及方法，用于解决现有技术中电机控制中传感器无法集成到芯片中，导致体积大、成本高，且电机控制可靠性有待提高等问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电机控制芯片，用于控制三相直流无刷电机，所述电机控制芯片包括：
[0008]电机驱动控制电路及至少两个传感器；
[0009]各传感器依次间隔排布，用于对待测磁场进行检测并分别产生相应的电信号；至少两个传感器到电机轴的距离相等，最外侧两个传感器对所述电机轴的夹角不大于电机的电周期的二分之一；
[0010]所述电机驱动控制电路接收各传感器的输出信号，并基于各传感器的输出信号产生电机驱动信号。
[0011]可选地，各传感器到所述电机轴的距离均相等。
[0012]更可选地，两个传感器对所述电机轴的夹角为所述电周期的四分之一。
[0013]可选地，所述传感器为霍尔传感器、各向异性磁阻传感器或隧道磁阻传感器。
[0014]可选地，所述电机驱动控制电路包括电流检测单元、模数转换器、控制逻辑单元、预驱动单元及功率单元；
[0015]所述电流检测单元对电机的相电流进行检测；
[0016]所述模数转换器连接于所述电流检测单元及各传感器的输出端，用于对所述电流检测单元的输出信号及各传感器的输出信号进行模数转换；
[0017]所述控制逻辑单元连接于所述模数转换器的输出端，基于所述模数转换器的输出信号产生电机控制信号；
[0018]所述预驱动单元连接于所述控制逻辑单元的输出端，基于所述电机控制信号产生预驱动信号；
[0019]所述功率单元受所述预驱动信号的控制产生所述电机驱动信号。
[0020]更可选地，所述控制逻辑单元在电机低速运转时基于各传感器的输出信号及所述电流检测单元的输出信号执行低速磁场定向控制算法，以产生相应的电机控制信号；在电机高速运转时基于所述电流检测单元的输出信号执行无位置传感器的磁场定向控制算法，以产生相应的电机控制信号。
[0021]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种电机控制系统，所述电机控制系统包括：
[0022]电路板、三相直流无刷电机及上述电机控制芯片；
[0023]所述三相直流无刷电机包括沿电机轴同轴设置的定子及转子，所述电路板固定于所述三相直流无刷电机的定子上，且所述电路板所在平面与所述三相直流无刷电机的轴向垂直；
[0024]所述电机控制芯片设置于所述电路板上，用于检测所述三相直流无刷电机的磁场及相电流，并基于检测到的信号产生电机驱动信号，以控制所述三相直流无刷电机运转。
[0025]可选地，所述电机控制芯片上的各传感器覆盖于所述定子与所述转子之间的间隙上。
[0026]可选地，所述电路板为圆形结构，所述电路板与所述定子及所述转子同轴设置，且所述电路板的半径大于所述定子及所述转子的半径。
[0027]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种电机控制方法，基于上述电机控制系统实现，所述电机控制方法包括：
[0028]上电或接收启动指令后，获取电机的初始速度，若所述初始速度小于预设值，则基于低速磁场定向控制算法控制电机；若所述初始速度大于等于所述预设值，则基于无位置传感器的磁场定向控制算法控制电机；
[0029]在执行低速磁场定向控制算法的过程中，若电机转速大于等于高速阈值，则切换至无位置传感器的磁场定向控制算法；否则，继续执行所述低速磁场定向控制算法；
[0030]在执行无位置传感器的磁场定向控制算法的过程中，若电机转速小于等于低速阈值，则切换至低速磁场定向控制算法；否则，继续执行所述无位置传感器的磁场定向控制算法；
[0031]其中，所述高速阈值大于所述低速阈值。
[0032]可选地，基于三角函数对各传感器的输出信号进行解析，所述低速磁场定向控制算法基于解析结果得到转子的位置，进而实现电机控制。
[0033]可选地，当所述电机控制芯片包括至少三个传感器时，任意两个传感器的输出信号得到一个解析结果，各解析结果取平均或做校正。
[0034]如上所述，本专利技术的电机控制芯片、系统及方法，具有以下有益效果：
[0035]1、本专利技术的电机控制芯片将传感器集成到芯片中，大大减小电机控制电路的体积及成本。
[0036]2、本专利技术的电机控制芯片、系统及方法根据电机转速对控制算法进行切换，在低速时采用有位置传感器的低速磁场定向控制算法，在高速时采用无位置传感器的磁场定向控制算法，兼顾低速磁场定向控制算法和无位置传感器的磁场定向控制算法的优点，实现更稳定、可靠的电机控制。
附图说明
[0037]图1显示为现有技术中的传感器安装示意图。
[0038]图2显示为本专利技术的电机控制芯片的结构示意图。
[0039]图3显示为本专利技术的电机控制系统的结构示意图。
[0040]图4显示为本专利技术的三相直流无刷电机的结构示意图。
[0041]图5显示为本专利技术的电机控制方法的流程示意图。
[0042]图6显示为本专利技术的两个传感器的输出信号正交时计算电机电角度的原理示意图。
[0043]图7显示为本专利技术的两个传感器的输出信号非正交时的示意图。
[0044]图8显示为本专利技术的两个传感器的输出信号非正交时计算电机电角度的原理示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机控制芯片，用于控制三相直流无刷电机，其特征在于，所述电机控制芯片包括：电机驱动控制电路及至少两个传感器；各传感器依次间隔排布，用于对待测磁场进行检测并分别产生相应的电信号；至少两个传感器到电机轴的距离相等，最外侧两个传感器对所述电机轴的夹角不大于电机的电周期的二分之一；所述电机驱动控制电路接收各传感器的输出信号，并基于各传感器的输出信号产生电机驱动信号。2.根据权利要求1所述的电机控制芯片，其特征在于：各传感器到所述电机轴的距离均相等。3.根据权利要求1或2所述的电机控制芯片，其特征在于：两个传感器对所述电机轴的夹角为所述电周期的四分之一。4.根据权利要求1所述的电机控制芯片，其特征在于：所述传感器为霍尔传感器、各向异性磁阻传感器或隧道磁阻传感器。5.根据权利要求1所述的电机控制芯片，其特征在于：所述电机驱动控制电路包括电流检测单元、模数转换器、控制逻辑单元、预驱动单元及功率单元；所述电流检测单元对电机的相电流进行检测；所述模数转换器连接于所述电流检测单元及各传感器的输出端，用于对所述电流检测单元的输出信号及各传感器的输出信号进行模数转换；所述控制逻辑单元连接于所述模数转换器的输出端，基于所述模数转换器的输出信号产生电机控制信号；所述预驱动单元连接于所述控制逻辑单元的输出端，基于所述电机控制信号产生预驱动信号；所述功率单元受所述预驱动信号的控制产生所述电机驱动信号。6.根据权利要求5所述的电机控制芯片，其特征在于：所述控制逻辑单元在电机低速运转时基于各传感器的输出信号及所述电流检测单元的输出信号执行低速磁场定向控制算法，以产生相应的电机控制信号；在电机高速运转时基于所述电流检测单元的输出信号执行无位置传感器的磁场定向控制算法，以产生相应的电机控制信号。7.一种电机控制系统，其特征在于，所述电机控制系统至少包括：电路板、三相直流无刷电机及如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：吕一松，
申请(专利权)人：浙江英能电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：