一种电机控制芯片及电机控制电路制造技术

本申请公开一种电机控制芯片及电机控制电路，所述电机控制芯片用于连接三相逆变电路

【技术实现步骤摘要】
一种电机控制芯片及电机控制电路


[0001]本专利技术涉及电机控制的
，尤其涉及一种电机控制芯片及电机控制电路
。

技术介绍

[0002]FOC
（
field
‑
oriented control
）为磁场导向控制，又称为矢量控制（
vector control
），是一种利用变频器控制三相电机的技术，利用调整变频器的输出频率
、
输出电压的大小及角度，来控制电机的输出
。FOC
在无刷电机或其它类型电机的应用场景下，如何在实现电机控制功能和功耗检测的同时，还能协调电机控制芯片的引脚数和芯片占用面积大小需求是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题
。

技术实现思路

[0003]本申请公开一种电机控制芯片及电机控制电路
。
为了对披露的技术方案的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括
。
该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键
/
重要组成元素或描绘本申请的保护范围
。
其目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的纲要
。
具体技术方案如下：一种电机控制芯片，所述电机控制芯片用于连接三相逆变电路
、
采样电阻和滤波电容；其中，采样电阻与三相逆变电路连接，使三相逆变电路产生的干路电流流经采样电阻；所述电机控制芯片，用于通过采样电阻输入电机采样电压，其中，电机采样电压包括所述干路电流在采样电阻两端产生的电压；所述电机控制芯片，用于对所述电机采样电压进行放大处理，得到第一转换信号；所述电机控制芯片通过一个引脚连接滤波电容；所述电机控制芯片，用于对所述第一转换信号进行滤波处理，得到过滤信号，再根据过滤信号检测电机的功耗；所述电机控制芯片，用于对所述第一转换信号进行模数转换，得到第二转换信号，再使用
FOC
算法对第二转换信号进行处理，得到空间矢量信号，然后将空间矢量信号调制为状态编码值，再将状态编码值输出给三相逆变电路，以实时调节所述三相逆变电路产生的干路电流，进而实现闭环调节所述电机采样电压；其中，三相逆变电路用于基于状态编码值产生电机所需的三相电压，以驱动电机运转
。
[0004]综上所述，所述电机控制芯片在闭环调节所述电机采样电压的应用中，三相逆变电路设置在所述电机控制芯片的外部，比内部集成逆变电路时所需使用的芯片面积小得多；而且三相逆变电路产生的干路电流能够被所述电机控制芯片采样
、
放大和模数转换后接受
FOC
算法处理并调制出状态编码值，以实施对三相逆变电路的反馈控制，进而控制电机的运转，则所述电机控制芯片可以同时采样放大并滤波所述三相逆变电路产生的干路电流，进而用于功耗计算，即使所述电机控制芯片仅通过一个引脚连接芯片外部的滤波电容，也能正常滤波并进行功耗检测，降低高精度功耗检测的成本
。
因此，与现有技术相比，本申请通过所述电机控制芯片的引脚设计和内部集成度设计，在保持电机正常运转功能和功耗检测功能的情况下，实现了减少芯片占用面积和所需外引的引脚数量
。
[0005]进一步地，所述电机控制芯片包括可编程增益放大器
、
模数转换器
、
滤波电阻
、
处
理器单元和调制信号发生器；可编程增益放大器通过两个输入引脚连接所述采样电阻，可编程增益放大器用于输入所述电机采样电压，再对所述电机采样电压进行放大处理，得到所述第一转换信号，再将所述第一转换信号传输给模数转换器的第一转换输入端；模数转换器的第一转换输入端与滤波电阻的一端连接，滤波电阻的另一端通过一个引脚连接所述滤波电容的一端，所述滤波电容的另一端接地，滤波电阻的另一端与模数转换器的第二转换输入端连接，滤波电阻和所述滤波电容用于对所述第一转换信号进行滤波处理，得到所述过滤信号；模数转换器的第二转换输入端，用于输入所述过滤信号；模数转换器，还用于对所述过滤信号进行模数转换，得到第三转换信号，再将所述第三转换信号传输给所述处理器单元；所述处理器单元，用于利用所述第三转换信号计算电机的功耗
。
因此，本申请通过将电机控制芯片中可编程增益放大器的输出端
、
模数转换器
ADC
的其中一输入端
、
滤波电阻进行内部共接以实现通过一个引脚引出芯片，进一步减少所述电机控制芯片的引脚数量；同时可以保持电机控制芯片对过滤后的信号进行功耗检测
。
[0006]进一步地，所述模数转换器，用于对所述第一转换信号进行模数转换，得到所述第二转换信号，再将所述第二转换信号传输给所述处理器单元；所述处理器单元，用于使用
FOC
算法对第二转换信号进行处理，输出空间矢量信号给所述调制信号发生器；所述调制信号发生器，用于通过计时的方式将空间矢量信号调制为所述状态编码值，以在所述状态编码值输出给三相逆变电路后，通过实时流经采样电阻的电流影响所述第一转换信号的电压大小
。
从而实时调节所述三相逆变电路产生的干路电流，进而实现闭环调节所述第一转换信号或所述电机采样电压，即使所述第一转换信号或所述电机采样电压携带高频信号
。
[0007]进一步地，所述电机控制芯片，用于对所述第一转换信号和设定电压进行比较，再在所述第一转换信号的电压大于设定电压时，不输出所述状态编码值给所述三相逆变电路以控制所述电机停止运转，或者，在所述第一转换信号的电压小于或等于设定电压时，输出所述状态编码值给所述三相逆变电路
。
本申请通过设定电压阈值做电机瞬时过流的保护，实现异常监控和控制
。
[0008]进一步地，电机控制芯片包括比较器和数模转换器；所述比较器的同相输入端与所述可编程增益放大器的输出端连接，所述比较器的同相输入端用于输入所述第一转换信号；所述比较器的反相输入端与数模转换器的输出端连接，数模转换器的转换输入端接入所述电机控制芯片内部设定的过流电压阈值，以使所述比较器的反相输入端输入所述设定电压；所述比较器，用于在所述第一转换信号的电压大于所述设定电压时，输出第一使能控制信号给所述调制信号发生器以控制所述调制信号发生器不计时产生所述状态编码值；所述比较器，还用于在所述第一转换信号的电压小于或等于所述设定电压时，输出第二使能控制信号给所述调制信号发生器以控制所述调制信号发生器计时产生所述状态编码值；其中，第一使能控制信号所处的电平逻辑状态不同于第二使能控制信号所处的电平逻辑状态
。
综上，本申请通过将所述比较器的同相输入端
、
所述可编程增益放大器的输出端与模数转换器的第一转换输入端在芯片内部共接，不需引出引脚；而且，所述比较器的反相输入端与数模转换器的输出端连接，数模转换器的转换输入端接入所述电机控制芯片内部设定的过流电压阈值，则不需引出引脚；从而进一步减少所述电机控制芯片所需引出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电机控制芯片，其特征在于，所述电机控制芯片用于连接三相逆变电路
、
采样电阻和滤波电容；其中，采样电阻与三相逆变电路连接，使三相逆变电路产生的干路电流流经采样电阻；所述电机控制芯片，用于通过采样电阻输入电机采样电压，其中，电机采样电压包括所述干路电流在采样电阻两端产生的电压；所述电机控制芯片，用于对所述电机采样电压进行放大处理，得到第一转换信号；所述电机控制芯片通过一个引脚连接滤波电容；所述电机控制芯片，用于对所述第一转换信号进行滤波处理，得到过滤信号，再根据过滤信号检测电机的功耗；所述电机控制芯片，用于对所述第一转换信号进行模数转换，得到第二转换信号，再使用
FOC
算法对第二转换信号进行处理，得到空间矢量信号，然后将空间矢量信号调制为状态编码值，再将状态编码值输出给三相逆变电路，以实时调节所述三相逆变电路产生的干路电流，进而实现闭环调节所述电机采样电压；其中，三相逆变电路用于基于状态编码值产生电机所需的三相电压，以驱动电机运转
。2.
根据权利要求1所述电机控制芯片，其特征在于，所述电机控制芯片包括可编程增益放大器
、
模数转换器
、
滤波电阻
、
处理器单元和调制信号发生器；可编程增益放大器通过两个输入引脚连接所述采样电阻，可编程增益放大器用于输入所述电机采样电压，再对所述电机采样电压进行放大处理，得到所述第一转换信号，再将所述第一转换信号传输给模数转换器的第一转换输入端；模数转换器的第一转换输入端与滤波电阻的一端连接，滤波电阻的另一端通过一个引脚连接所述滤波电容的一端，所述滤波电容的另一端接地，滤波电阻的另一端与模数转换器的第二转换输入端连接，滤波电阻和所述滤波电容用于对所述第一转换信号进行滤波处理，得到所述过滤信号；模数转换器的第二转换输入端，用于输入所述过滤信号；模数转换器，还用于对所述过滤信号进行模数转换，得到第三转换信号，再将所述第三转换信号传输给所述处理器单元；所述处理器单元，用于利用所述第三转换信号计算电机的功耗
。3.
根据权利要求2所述电机控制芯片，其特征在于，所述模数转换器，用于对所述第一转换信号进行模数转换，得到所述第二转换信号，再将所述第二转换信号传输给所述处理器单元；所述处理器单元，用于使用
FOC
算法对第二转换信号进行处理，输出空间矢量信号给所述调制信号发生器；所述调制信号发生器，用于通过计时的方式将空间矢量信号调制为所述状态编码值，以在所述状态编码值输出给三相逆变电路后，通过实时流经采样电阻的电流影响所述第一转换信号的电压大小
。4.
根据权利要求3所述电机控制芯片，其特征在于，所述电机控制芯片，用于对所述第一转换信号和设定电压进行比较，再在所述第一转换信号的电压大于设定电压时，不输出所述状态编码值给所述三相逆变电路以控制所述电机停止运转，或者，在所述第一转换信号的电压小于或等于设定电压时，输出所述状态编码值给所述三相逆变电路
。5.
根据权利要求4所述电机控制芯片，其特征在于，电机控制芯片包括比较器和数模转换器；所述比较器的同相输入端与所述可编程增益放大器的输出端连接，所述比较器的同相输入端用于输入所述第一转换信号；
所述比较器的反相输入端与数模转换器的输出端连接，数模转换器的转换输入端接入所述电机控制芯片内部设定的过流电压阈值，以使所述比较器的反相输入端输入所述设定电压；所述比较器，用于在所述第一转换信号的电压大于所述设定电压时，输出第一使能控制信号给所述调制信号发生器以控制所述调制信号发生器不计时产生所述状态编码值；所述比较器，还用于在所述第一转换信号的电压小于或等于所述设定电压时，输出第二使能控制信号给所述调制信号发生器以控制所述调制信号发生器计时产生所述状态编码值；其中，第一使能控制信号所处的电平逻辑状态不同于第二使能控制信号所处的电平逻辑状态
。6.
根据权利要求3所述电机控制芯片，其特征在于，所述调制信号发生器，用来计时出开关周期，以调制出电压矢量持续作用的时间；所述调制信号发生器，用于输出多个所述状态编码值给所述三相逆变电路，以控制所述三相逆变电路输出电机所需的三相电压，其中，电机所需的三相电压用于反映电机的转动角度；该多个所述状态编码值是在一个载波周期内的脉宽调制信号序列；载波周期大于开关周期
。7.
根据权利要求6所述电机控制芯片，其特征在于，所述处理器单元使用
FOC
算法对第二转换信号进行处理的方法包括：将第二转换信号分解到多个相位上，得到各个相位上对应的电压矢量，并对应配置各个相位上的开关周期，再通过
PID
调节来缩小所述电压矢量与开关周期的线性组合与所期望的电压矢量之间的误差，其中，所述空间矢量信号是所述电压矢量与开关周期的线性组合，使各个相位上的电压矢量合成所述空间矢量信号；其中，所述开关周期是所述三相逆变电路各个桥臂的开关管的导通时间
。8.
根据权利要求6所述电机控制芯片，其特征在于，所述调制信号发生器通过六个引脚连接到所述三相逆变电路，所述调制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖钦伟，王悦林，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：