直流无刷电机折线调速控制电路和方法技术

本发明专利技术提供了一种直流无刷电机折线调速控制电路和方法。该控制电路包括转换电路、斜率可变三角波产生器和比较器。转换电路将外部输入的第一脉宽调制信号转换为方波等效信号，该方波等效信号表征第一脉宽调制信号的占空比。斜率可变三角波产生器用于产生在一个周期内至少包括两个上升斜率或两个下降斜率的三角波信号。比较器将方波等效信号和三角波信号比较产生第二脉宽调制信号，第二脉宽调制信号控制功率开关的导通和关断时间，进而控制电机的转速。该控制电路使电机转速与输入的脉宽调制信号成线性关系，因此电机转速随脉宽调制信号占空比的变化更明显，有利于提供更匹配的脉宽调制信号占空比对电机转速进行调节。宽调制信号占空比对电机转速进行调节。宽调制信号占空比对电机转速进行调节。

【技术实现步骤摘要】
直流无刷电机折线调速控制电路和方法


[0001]本专利技术涉及电机驱动芯片领域，尤其是涉及一种直流无刷电机折线调速控制电路和方法。

技术介绍

[0002]与有刷直流电机相比，直流无刷电机（BLDC）用电子换相的方式代替了原来的电刷换相，具有更快的动态响应、高寿命、高转速范围、高效率、低噪声、低电磁干扰、良好的转速
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转矩特性的特点，使得其较感应电机和有刷直流电机更具优势。因此，目前在工业、消费类电子上具有广泛的用途，成为主流电机的首选方案，BLDC电机的市场份额近年来也呈现逐渐增大的趋势。通常，BLDC的驱动常采用脉宽调制占空比调制策略，来控制电机转速。如图1所示，专用数字运算处理器（例如微处理器MCU，数字信号处理器DSP等等）将产生第一脉宽调制信号PWM并送至电机驱动芯片，并用于控制电机驱动芯片中的驱动电桥中每个开关管的导通和关断切换，进而驱动电机转子进行转动。针对图1的应用，电机驱动芯片值示意了包括一个H电桥，以及该H电桥对应的一对输出管脚OUT1和OUT2，分别连接在电机的线圈的两端。在BLDC其他应用中，电机驱动芯片还可以包括多个H电桥或具有多个桥臂的电桥，以及这些电桥对应的其他输出管脚OUT1和OUT2，用于给一个或多个电机线圈通电。
[0003]针对开环调速原理，OUT1的输出占空比和OUT2的输出占空比均与输入的第一脉宽调制信号PWM的占空比D1成线性关系，如图2所示。从而通过配置输入的第一脉宽调制信号PWM的占空比D1来调整电机速度。OUT1的输出占空比和OUT2的输出占空比是指：在一个开关周期内，OUT1（或OUT2）处电压为高电平的时间与一个开关周期时间的比值。
[0004]由于电机在运转时会产生反电动势，反电动势的大小与电机转速正相关。所以，受反电动势的影响，线性的占空比调速曲线会使最终的电机转速与第一脉宽调制信号PWM的占空比不再成线性关系，而是呈现非线性关系。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种折线调速控制电路和方法，用于克服电机在转动时受反电动势的影响而导致的电机转速与输入的脉宽调制信号成非线性关系。
[0006]本专利技术一方面提供了一种直流无刷电机折线调速控制电路，包括：转换电路，接收第一脉宽调制信号，并将第一脉宽调制信号转换为方波等效信号，方波等效信号用于表征第一脉宽调制信号的占空比；斜率可变三角波产生器，用于产生斜率可变的三角波信号，其中，所述三角波信号在一个周期内至少包括两个上升斜率或两个下降斜率；比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，比较器的第一输入端接收方波等效信号，比较器的第二输入端接收三角波信号，比较器将方波等效信号和三角波信号比较产生第二脉宽调制信号，其中，第二脉宽调制信号用于控制所述控制电路中功率开关的导通和关断时间，进而控制电机的转速。
[0007]本专利技术另一方面提供了一种直流无刷电机折线调速控制方法，包括：将第一脉宽
调制信号转换为方波等效信号，方波等效信号用于表征第一脉宽调制信号的占空比；产生斜率可变的三角波信号，其中，三角波信号在一个周期内至少包括两个上升斜率或两个下降斜率；以及将方波等效信号和三角波信号比较产生第二脉宽调制信号，所述第二脉宽调制信号用于控制耦接在电机端子之间的功率开关的导通和关断时间，进而控制电机的转速。
[0008]本专利技术公开的折线调速控制电路和方法可使电机即使在反电动势的影响下，转速与输入的脉宽调制信号的占空比依然成线性关系。因此，电机转速随输入的脉宽调制信号占空比的变化更明显，有利于设计人员提供更匹配的脉宽调制信号占空比对电机转速进行调节。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1为现有的直流无刷电机驱动系统示意图。
[0011]图2为现有的OUT1和OUT2的输出占空比与输入脉宽调制信号PWM的关系示意图。
[0012]图3为本专利技术一个实施例提供的一种电机驱动系统示意图。
[0013]图4为本专利技术一个实施例提供的OUT1和OUT2的输出占空比与输入脉宽调制信号PWM的关系示意图。
[0014]图5所示为根据本专利技术一个实施例的PWM处理电路10的电路示意图。
[0015]图6所示为根据本专利技术一个实施例的部分参数的波形示意图。
[0016]图7所示为根据本专利技术又一个实施例的部分参数的波形示意图。
[0017]图8所示为根据本专利技术一个实施例的斜率可变三角波产生器52的电路示意图。
[0018]图9根据本专利技术一个实施例示意了图8所示可变三角波产生器52中部分参数的波形示意图。
[0019]图10根据本专利技术又一个实施例示意了图8所示可变三角波产生器52中部分参数的波形示意图。
实施方式
[0020]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]图3为根据本专利技术实施例提供的一种电机驱动系统。接下来，在图3所示实施例中，将以一个H电桥20和一个电机线圈为例的单相电机进行示意描述，本领域的技术人员应当理解，这里一个H电桥20和一个电机线圈仅为示意性的，其他应用中，电机驱动芯片还可以包括多个H电桥或拥有多个桥臂的电桥以及这些电桥对应的输出管脚，用于给电机驱动芯片外部一个或多个电机线圈通电，进而驱动电机。
[0022]相比图1所示的现有技术，在图3所示实施例中的电机驱动芯片还包括一个PWM处理电路10，用于对外部输入的第一脉宽调制信号PWM进行处理并产生第二脉宽调制信号PWM
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new。通常，第一脉宽调制信号PWM由外部数字运算处理器产生，第一脉宽调制信号PWM为一组高低逻辑电平的方波信号。第二脉宽调制信号PWM
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new也为一组高低逻辑电平的方波信号。第二脉宽调制信号PWM
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new的频率远大于第一脉宽调制信号PWM的频率。例如，在一个实施例中，第二脉宽调制信号PWM
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new的频率为几百K赫兹；第一脉宽调制信号PWM的频率为几K赫兹。在一个实施例中，第一脉宽调制信号PWM为频率不变，占空比可变的方波信号。在一个实施例中，第二脉宽调制信号PWM也为频率不变，占空比可变的方波信号。通过控制第一脉宽调制信号PWM的占空比改变流过电机线圈的电流，进而控制电机的转速。
[0023]在第一脉宽调制信号PWM的占空比D1的值上升到一个预设值后，通过改变OUT1的输出占空比或OUT2的输出占空比与输入的第一脉宽调制信号PWM的占空比D1的比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流无刷电机折线调速控制电路，其特征在于，包括：转换电路，接收第一脉宽调制信号，并将第一脉宽调制信号转换为方波等效信号，所述方波等效信号用于表征第一脉宽调制信号的占空比；斜率可变三角波产生器，用于产生斜率可变的三角波信号，其中，所述三角波信号在一个周期内至少包括两个上升斜率或两个下降斜率；以及比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，比较器的第一输入端接收方波等效信号，比较器的第二输入端接收三角波信号，比较器将方波等效信号和三角波信号比较产生第二脉宽调制信号，其中，所述第二脉宽调制信号用于控制所述控制电路中功率开关的导通和关断时间，进而控制电机的转速。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述斜率可变三角波产生器包括：频率可调振荡器，接收调频信号，并根据调频信号产生时钟信号，所述时钟信号具有第一频率和第二频率，其中第一频率和第二频率不相等；计数器，接收时钟信号，并对时钟信号的周期进行计数，并输出计数信号；数模转换器，将所述计数信号转换为三角波信号；以及数字比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，数字比较器的第一输入端接收计数信号，数字比较器的第二输入端接收计数值参考，数字比较器将计数信号和计数值参考比较，产生所述调频信号。3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述时钟信号的频率和所述三角波的斜率的绝对值成正比。4.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述调频信号具有第一逻辑电平状态和第二逻辑电平状态，当所述调频信号从第一逻辑电平状态变为第二逻辑电平状态时，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏荷坪，
申请(专利权)人：晶艺半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：