TW201004124A - Control circuits for brushless direct current motors - Google Patents
Control circuits for brushless direct current motors Download PDFInfo
- Publication number
- TW201004124A TW201004124A TW098122502A TW98122502A TW201004124A TW 201004124 A TW201004124 A TW 201004124A TW 098122502 A TW098122502 A TW 098122502A TW 98122502 A TW98122502 A TW 98122502A TW 201004124 A TW201004124 A TW 201004124A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- signal
- circuit
- current
- motor
- control circuit
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 30
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 22
- 206010011469 Crying Diseases 0.000 claims description 5
- 241000282376 Panthera tigris Species 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 claims 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/027—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an over-current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
- H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2205/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
- H02P2205/05—Torque loop, i.e. comparison of the motor torque with a torque reference
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
201004124 六、發明說明: 【發明所屬之技術頜威】 本發明係有關於/種無刷直流(brushless direct current , BLDC )馬達,特別是有關於BLDC馬達之控制電 路。 【先前技術】
近來,無刷直流(brushless direct current,BLDC)馬 達越來越普遍地使用於自動化、消費性、與工業上的應用。 與傳統的有刷直流馬達相比較’ BLDC馬達具有許多優 點,例如具有較高的效率、較佳的線性轉速與轉矩特性、 較低的噪音、較寬的轉速範圍、較低的維修需求、以及較 長的工作壽命。 參閱圖1,BLDC馬達30包括三個相位線圈a、B、及 C。為了循序地控制流經線圈A、B、及C的電流(即習知 的六步換相(six step commutation)),隨著永磁式轉子 的磁極改變角度位置時’ BLDC馬達30將開始運作。在每 —步換相中,只有兩個線圈被供給能量。 驅動電路25根據六步換相來驅動BLDC馬達3〇。驅 動電路25包括數個功率電晶體。流經兩線圈之電流是由驅 動電路25中被導通之功率電晶體的導通期間所決定。舉例 來說,當線圈A及B被供給能量時,流經線圈人及6之電 凌變化量(以ΔΙΑΒ來表示)可由以下式子來表示: 4 201004124 其中,ViN是輸入電壓;EMF是BLDC馬達30之反電 動勢;AT0N是被導通之功率電晶體導通期間之變化量;以 及LAB是線圈A及B的等效電感。 BLDC馬達30之轉矩與流經驅動電路25中被導通之 功率電晶體以及BLDC馬達30之兩線圈的電流相關聯。因 此,限制流經被導通之功率電晶體的電流可避免驅動電路 25中功率電晶體的過電流情況,也可避免BLDC馬達30 之過轉矩情況。 當BLDC馬達30發生機械過載情況時,驅動電路25 之功率電晶體需要被保護。反電動勢的變化正比於BLDC 馬達30的速度。當BLDC馬達30之負載增加時,BLDC 馬達30之反電動勢將隨著BLDC馬達30速度的降低而減 少。如式子(1)所示,流經BLDC馬達30之兩線圈以及 驅動電路25中被導通之功率電晶體的電流將因此而增 加,這增加了 BLDC馬達30的轉矩。增加的電流可能會損 壞驅動電路25之功率電晶體以及BLDC馬達30之線圈。 此外,增加的轉矩可能會損壞機械負載或使人體受傷。 在BLDC馬達30發生故障的時候,功率電晶體也需要 被保護,例如轴承故障或相位線圈損壞時所造成的馬達轉 子卡死。當馬達轉子卡死時,速度回授迴路將會大幅地增 加驅動電路2 5中被導通之功率電晶體的導通期間5以修正 BLDC馬達30之速度。然而,在沒有保護電路的情況下, 大幅增加的電流可能會永久損壞驅動電路25中被導通之 5 201004124 功率電晶體。 因此,需要提供一種控制電路,可限制流經驅動電路 25中被導通之功率電晶體的電流,以防止被導通之功率電 晶體與機械負載受損,亦防止了 BLDC馬達30之過量轉矩 對人體所造成的傷害。 【發明内容】 本發明之無刷直流(brushless direct current,BLDC) ! 馬達系統包括控制電路、時序器、驅動電路、以及BLDC 馬達。控制電路決定BLDC馬達之最大轉矩與最大速度。 控制電路包括轉矩回授迴路、脈寬調變(pulse width modulation,PWM )電路、過電流偵測電路、濾波電容器、 以及補償電容器。轉矩回授迴路包括轉矩控制電路、參考 信號產生器、以及誤差放大器。 轉矩回授迴路接收多個切換電流信號,且產生轉矩控 Lj 制信號。轉矩控制信號係藉由放大轉矩回授信號與轉矩參 考信號間的誤差所產生。轉矩回授信號是根據該些切換電 流信號所產生,其中,該些切換電流信號與BLDC馬達之 切換電流相關聯。轉矩參考信號是根據由介面所提供之資 料所產生,其中,此介面可以是並列資料匯流排或序列資 料匯流排。過電流偵測電路根據BLDC馬達之切換電流來 產生重置信號。當BLDC馬達之切換電流超過一臨界值 時,則產生此重置信號。PWM信號之脈波寬度是根據轉矩 6 201004124 重置信號來決定。 PWM Ί路電路也根據速度控制信
之定子内的多個霍爾感測器所產生。 说。速度控制抬*站A i .+ ^ .L . ^ ° PMHV[信號. 號之脈波寬度
〇脈波寬度。該些切換信號透過驅動電路來驅動BLDC馬 達。根據六步換相(six steP commutation)之安排,BLDC 馬達得以平順地運轉。 本發明之一目的在於提供一過電流偵測電路,用以保 護驅動電路之功率電晶體與BLDC馬達之線圈。 本發明之另一目的在於提供一過轉矩控制電路,用以 保護BLDC馬達之機械負載與人體。 本發明之另一目的在於提供一介面,用以編程BLDC G 馬達之最大轉矩。 【實施方式】 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂, 下文特舉一較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如 下。 圖1係纟會示根據本發明實施例之無刷直流(brushless direct current,BLDC )馬達系統。BLDC馬達系統包括控 7 201004124 制电路1〇、時序器20、驅動電路25、以及BLDC馬達30。 、'。動電路25在每—相位上分別感測獲得多個切換電流信 號!a、Iu、月 τ °
…、 c,且切換電流信號Ια、Ib、及Ic與BLDC 馬,3〇之切換電流相關聯。轉速輸出信號HA、HB、及Hc ^藉由偵測BLDc馬達%之轉子位置而產生。控制電路 1 〇接收轉速輪屮# 1 出L唬Ha、hb、及Hc以及切換電流信號Ia、 Ο ^ π 產生脈 I 调變(Pulse width modulation,PWM ) 儿SPWM。日守序器20接收pWM信號SPWM以調整時序器 0所輪出之切換作告 办声、, 、0化χ、χ、Ηγ、LY、Hz、及Lz的脈波 =’並產生取樣信號〜、sB、及Sc。取樣信號Sa、Sb、 c與轉速輪出信號Ha,、及&相關聯。切換 ^x、Lx、、τ
Bl〇c Y ' Y、Hz、及更透過驅動電路25來驅動 aa ^ 根據習知的六步換相(six step commutation ) 的文排,:BLDr κ、土 馬達30得以平順地運轉。 如圖1所- 者 不,控制電路10包括轉矩控制電路200、彖 流偵測電1差電路I過電 矩押 、濾波電谷态61、以及補償電容器65。轉 之最*路200與過電流偵測電路1〇〇控制BLDC馬達30 馬達3拎矩與取大切換電流。轉矩控制電路2〇0耦接BLDC j 3〇轉矩控制電路200接收切換電流信號Ια、Ιβ、及 ^取樣信號Sa、%、及心、以及pwM信號&簡以在第 流^^產生轉矩回授信號Vfb巾且在第二輸出端產生電 )1參考信號產生器8〇根據介面DATA Bus所提 8 201004124 供之資料而產生轉矩參考信號VREF,其中,介面DATA BUS 可以是並列資料匯流排或序列資料匯流排。誤差放大器60 放大轉矩回授信號V.fb(T)與轉矩參考信號VreF之間的誤 差,以在誤差放大器60之輸出端產生轉矩控制信號 Vc〇M(T) ° 轉矩控制電路200、參考信號產生器80、以及誤 差放大器60形成一個轉矩回授迴路。爐、波電容器61耦接 轉矩控制電路200之第一輸出端,以濾除轉矩回授信號 Vfb (T)上的雜訊。補償電容裔6 5麵接誤差放大斋6 0的輸出 端,為轉矩回授迴路提供頻率補償。 過電流偵測電路100根據來自轉矩控制電路200之電 流信號81來產生重置信號RST。PWM電路300根據轉矩 控制信號VC0M ( T)、速度控制信號VC0M ( S)、以及/或重置 信號RST來產生PWM信號SPWM,以透過時序器20及驅 動電路25來驅動BLDC馬達30。舉例來說,速度控制信 號VCOM(v係由一個速度控制電路根據多個速度輸出信號 U (例如Ha、HB、及Hc)而產生,其中,速度輸出信號HA、 HB、及Hc是由嵌於BLDC馬達30之定子内的霍爾感測器 所產生。由時序器20所產生的切換信號Hx、Lx、HY、LY、 Hz、及Lz透過驅動電路25來驅動BLDC馬達30。切換信 號Hx、Lx、HY、LY、Hz、及Lz的脈波寬度是由PWM信 號SpwM的脈波見度所決定。轉矩回授信號Vfb ( T)、轉矩 控制信號 Vc〇M ( T) 、以及速度控制信號 Vc〇M ( S) 皆為類比 信號。P WM信號之脈波寬度Spv/M與速度控制信號Vc〇M( S) 9 201004124
之位準以及/或轉矩控制信號Vc〇m(t)之位準相關聯。pwM 信號sPWM之脈波寬度也受到由過電流偵測電路ι〇〇產生的 重置信號RST所控制。 係、、、a不根據本發明實施例之轉矩控制電路2〇〇。轉 矩控制電路200包括電流感測電路、積分電路、運算放大 器280、以及濾波電阻器烈5。電流感測電路包括取樣電路 與電壓·電流轉換器。取樣電路包括第—取樣開關210、第
—取樣開關211、第三取樣開關212、以及第-維持電容器 犯。第-取樣開_21〇之第—端接收切換電流 第 二取樣開關211才笛 ^ A ^ 開關2U之第—而接收切換電流信號lB。第三取樣 _、第二取_^妾收切換電流信號1C。第—取樣開關 信號sA、sB、及\ 、及第三取樣開關212分別由取樣 以及第-維持電“:第三取樣開關212之第二端、 之輸入端。第一第一端耗接至電壓-電流轉換器 電壓第:"端純絲參考端。 電阻器235、以、 斤放大态230、電晶體240、 及電流鏡。運墓放大哭、^ 壓·電流轉換器宅-放大為23〇之正端即是電 體240之綠極。230之負㈣接電晶 地參考端之間。運算:大哭= 妾於電晶體240之源極與接 之閘極。電晶體2: °° 0之輪出端耦接電晶體240 係由電晶體241蛊 )IL、兄之輸入端。電流鏡 、所組成’其中’電晶體241與242 10 201004124 都接收供應電壓vcc。 積刀屯路包括第一開關25丨、積分電容器、第二開
關252、第二開關253、第二維持電容器260、以及觸發電 第開關251之第一端|馬接電流鏡之輸出端。積分電 容器⑽_於第m51之第二端與接地參考端之 間二第二開關253與積分電容器25〇並聯。第二開關 之第-端輕接第—開關251之第二端。觸發電路包括脈波 產生器270與275以及反相器-271。脈波信号虎pls被提供 j脈波產生器270之輸入端。反相器271耦接於脈波產生 器270之輪出端與脈波產生器275之輸入端之間。脈波產 生器270之輸出端產生一維持信號以控制第二開關μ〗。 脈波產生器275之輸出端產生一放電信號以控制第三開關 253。第二維持電容器260耦接於第二開關252之第二端與 妾考端之間。運算放大器280作為一緩衝器。運算放 器8〇之正^轉接第二開關252之第二端。運算放大器 280之負端耗接運算放大器28G之輸出端。運算放大器28〇 ^輸出端透過由遽、波電阻器285和濾波電容器61所组成的 應波器來產生轉矩回授信號VFB(T)。 生電路對切換電流錢IWb、及1C進行取樣以產 生跨於第一維掊你〜_ 故 、电各盗215上之電流信號S〗。電壓_電流轉 法 。儿Sl轉換為流經電晶體240之電流l24〇。電 第Τι關1電机鏡而被複製,使得當PWM信號Spwm導通 弟—開關251日卑LV > 禝製之電流對積分電容器25〇充電。因 11 201004124 此得到跨於積分電容器,上的積分電壓ν25。。當脈波信 號PLS,為高邏輯位準時,脈波產生器27〇之輸出端將產 生維持信號以導通第二開關252。積分電壓%將透過第 二開關252而被傳導,以形成跨於第二維持電容器26〇上 之維持電壓V26〇。運算放大器彻放大維持電壓V26。,以 透過由濾波電阻器285與濾波電容器61所組成的濾波器來 產生矩回授信號Vfb(t)。因此,轉矩回授信號VFB(T)與BLDC ^ 馬達30之切換電流相關聯。 ϋ ® 3係繪示圖2中脈波產生器270與275之實施例。 脈波產生器包括反相器91與94、電流源9〇、電曰體% 電容器93、以及及間(AND)95。脈波產生器之:入物 透過反相器91墟至電晶體92之閘極。脈波產生哭 入端也祕及閘95之—輸人端。電絲%純^供^ ,=與電晶體92之汲極之間。電晶體接 接地参考端。電容器93_於電晶體92之幻歧接= 考端^間。反相ϋ 94 _於電日日日體%找極與及: 另-輸入端之間。及閘95之輪出端減脈 ^ 端。當脈波產生器之輪入端ΙΝ變為高邏輯=出 脈波產生為之輸出端〇υτ將產生一單擊 波,其脈波寬度係由電流泝9n + + + i 铒位卓脈 之 電容值所決定。 圖4係緣示根據本發明實施例之參考信號產生 參考信號產生器8〇包括暫存器乃、數位,比轉換器7/、 12 201004124 電流源86與88、運算放大器79盥8q 、,κ + /、 y、以及電阻器85。 電流源86與電阻器85產生可編程信梦 L苑Vpg。暫存器75接 收來自介面DATABUS之資料,其中,舉例來說,介面 DATA BUT耗接至微處理薄。勒办4.s , 处态數位-頬比轉換器76根據暫 存器75之輸出來產生類比信號、。可編程信號I被提 供至運异放大器89之正端。類比信號^被提供至運算放 大盗79之正端。運算放大器89之負蠕輕接至運算放
C 7之負端。運算放大器79及的之輸出端為開路汲極 (open-drain)型態,且兩者都耦接運算放大器π及之 負端。運算放大器79及89都接收供電電壓 产 88耦接運算放大器79及89之輸出 ; 細以拉向產生於運算 放大^及89之輸出端的參考信號ν_。當類比信號、 ϋ 的量值低於可編程錢VpG的纽時,參㈣號ν·則根 =類比信號SDA的量值來變化。—旦類比信號^的量值 超過可妹mPG的量值,參考信號ν_料於可編程 信號VPG之量值。因此’可編程信號VpG決定了類比信號 sDA的最大量值,使得參考信號產生g 8〇可根據由介面 DATA BUS所提供之資料來產生轉矩參考信鱿vref。 圖5係繪示根據本發明實施例之pwM電路糊。爾μ 電路300包括振盪器31〇、比較器36〇與37〇、反相器阳 與345、反及閘381與382、正反器32〇、及間奶、以及 脈波產生器340。振盛器31〇產生脈波信號郎、以及斜 坡信號聽。脈波信?虎PLS透過反㈣315來致能正反器 13 201004124 320。及閘325之第一輸入端耦接反相器315之輸出端。及 閘325之第二輸入端耦接正反器32〇之輸出端。及閘 之輸出端產生PWM信號SPWM。斜坡信號RMp被提供至 比較器360及370之負端。轉速控制信號Vc〇m⑸被提供至 比較器360之正端,以與斜坡信號RMp做比較。轉矩控制 信號VCOM⑺被提供至比較器37〇之正端,以與斜坡信號 RMP做比較。反及閘381之二個輸入端分別麵接比較器
之輸出端、比較器370之輸出端、以及由過電流债測電路 i〇〇所產生的重置信號RST。比較器360及37〇透過反及 閘381及382來禁能PWM信號SpwM。脈波產生器34〇之 輸入端接收PWM信號SPWM。脈波產生器34〇之輸出端透 過反相器345與反及閘382來禁能pWM信號SpwM。脈波 產生器340與反相益345產生一遮沒期間,以禁能pwM 信號SpwM。一旦PWM信號Spwm被致能,此遮沒期間為 pWM信號sPWM提供最小導通時間。如圖5所示,在轉速 ,制信號VCC)M⑻與轉矩控制信號v_⑺中較低的信號決 疋了 PWM信號SPWM的脈波寬度。 固6係、、會示根據本發明實施例之過電流彳貞測電路 ⑽。過電流偵測電路100包括第一比較電路115、第二比 較電路11G、計時器、以及反或閘則。第—比較電路ιΐ5 車乂私級1 5虎Si與第一g急界值Vt〗。一旦電流信號Si超過 第-臨界值時VT1,則產生第—重置信號、。第二比較電 路110比較電流信號Sl與第二臨界值vT2。—旦電流信號 14 201004124 81超過第二臨界值Vt2時且持續超過 延遲時間,則產生第二重置信號^以拾曰「糊之 sPWM。當電流信號81超過第二臨界值fWM信號 路1 ίο將產生計時器起始信號Sst。計時器包
Bl 1 λΟ ^ τχ I-* H古電流源 120 及開關125及135、反相器112 電晶體145、比較哭l6f) « 、電容器150、 平乂 160、以及正反器17〇。 開關⑵、開關出、以及電流源13〇串聯於=以20、 與接地參考端之間。開關125受控於計日士 /、甩電聲Vcc 開關135則透過反相器112❿受控=始信楚Sst。 比較器160之正端輕接開II 125與135=人始信&ST。 16〇之負端接收第三臨界值vT3。比 σ』。tb較器 致能正反器170。電 乂时60之輪出啕用夾 电谷态150耦接於仏, %用來 接地參考端之間。電晶體⑷_容^0之足端與 ⑷之間極透過反相器⑽接收^⑽並聯。電晶體 器⑺之輸出端產生第二重置,號=控制信號妨N。正反 輪入端接收遠端控制信號反盗170之重置 信號SR1與第二重 反或閘接收第、 舌嬰一 置心唬、以產生重置俨跋…重置 重置㈣騰係根據第„ 重置U咖。固此, 而產生的。 虎幻與第二重置信 當計時器起始信號&被 電容器⑽充電。—旦跨越電容:了〇將開始對 二臨界值VT3時,比較器]60 -之電塵〜。高於第 二重置信號SR2。—旦計時:反生第 °起。仏说sST被致能, 時器 201004124 則被致能。電流源120之電流值與電容器150之電容值決 定了計時器的延遲時間。一旦延遲時間結束時,則產生第 二重置信號SR2。第二重置信號SR2係由正反器170所產生 且由正反器170拴鎖。因此,一旦第二重置信號SR2產生 時,PWM信號SPWM則被拴鎖。第一重置信號SR1係用來 逐週期地禁能PWM信號SPWM。遠端控制信號RUN提供至 正反器170之重置輸入端。遠端控制信號RUN係被利用來 致能/禁能PWM信號SPWM,以開啟/關閉BLDC馬達30。 f 一旦正反器170產生第二重置信號SR2,第二重置信號SR2 的拴鎖狀態可藉由禁能遠端控制信號RUN而解除。 本發明雖以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定 本發明的範圍,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在 不脫離本發明之精神和範圍内,當可做些許的更動與潤 飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界 定者為準。 ϋ 【圖式簡單說明】 圖1繪示根據本發明實施例之無刷直流(BLDC)馬達 系統; 圖2繪示根據本發明實施例之轉矩控制電路; 圖3繪示根據本發明實施例之脈波產生器; 圖4繪示根據本發明實施例之參考信號產生器; 圖5繪示根據本發明實施例之脈寬調變(PWM)電路; 16 201004124 圖6繪示根據本發明實施例之過電流偵測電路。 【主要元件符號說明】 圖1
300〜脈寬調變電路; HA、HB、Hc〜轉速輸出信號; Ηχ、Lx、HY、LY、Hz、Lz〜切換信號; Ια、Ib、Ic〜切換電流信號; 10〜控制電路; 25〜驅動電路; 60〜誤差放大器; 65〜補償電容器; 100〜過電流偵測電路 20〜時序器; 30〜BLDC馬達; 61〜濾波電容器; 80〜參考信號產生器 200〜轉矩控制電路; DATA BUS〜介面; RST〜重置信號; SpWM〜PWM信號; Vfb(s)〜轉速回授信號; Vref 〜 轉矩參考信號; Vc〇M(T)〜轉矩控制信號
SA、SB、Sc〜取樣信號;
Si〜電流信號;
Vfb(t)〜轉矩回授信號; VCOM(s)〜轉速控制信號; RUN〜遠端控制信號RUN; 圖2 210〜第一取樣開關; 212〜第三取樣開關; 230〜運算放大器; 240〜電晶體; 250〜積分電容器; 211〜第二取樣開關; 215〜第一維持電容器; 235〜電阻器; 241、242〜電晶體; 251〜第一開關; 17 201004124
252〜第二開關; 260〜第二維持電容器; 271〜反相器; 285〜濾波電阻器; PLS〜脈波信號; V260〜維持電壓, 圖3 90〜電流源; 91、94〜反相器; 93〜電容器; IN〜輸入端; 圖4 75〜暫存器; 79〜運算放大器; 8 6、8 8〜電流源,
Sda〜類比信號; 圖5 310〜振盪器; 320〜正反器; 340〜脈波產生器; 360、370〜比較器; PLS〜脈波信號 253〜 -第三開關; 270、 275〜脈波產生 280〜 /運算放大器; 工240〜 電流; V250" -積分電壓; vcc〜 /供應電壓; 92〜電晶體; 95〜及閘; OUT〜輸出端; 76〜數位-類比轉換器 85〜電阻器; 89〜運算放大器; VPG〜可編程信號; 315〜反相器; 325〜及閘; 345〜反相器; 381、382〜反及閘; RMP〜斜坡信號; 18 201004124 RST〜重置信號; 圖6 110〜第二比較電路; 115〜 第一比較電路; 120、130〜電流源; 125 > 135〜開關; 112、140〜反相器; 150〜 電容器; 145〜電晶體; 160〜 比較器; 170〜正反器; 180〜 反或閘; Sri〜第一重置信號; SR2〜 第一重置信號; sST〜計時器起始信號; Vti 第一臨界值; VT2〜第二臨界值; V T3 第三臨界值; V15〇〜電壓; 19
Claims (1)
- 201004124 七、申請專利範圍: 1.種控制电路,用以控制-無刷直流(brushless direct current ’ BLDC)馬達,包括: -轉矩控制電路,純該無刷直流馬達,用以根據該 無刷直流馬達之-切換電流來產生—轉矩回授信號; 茶考t 5虎產生器,用以產生—轉矩參考信號; -放大電路’)¾以接收該轉矩賴信號與該轉矩參考 L號以產生^矩控制號,其中,該轉矩控制電路、該 參考信號產生器、以及該放大電路形成—轉矩回授迴路; -過電流_電路’用以根據該BLDC馬達之該切換 電流來產生一重置信號;以及 -脈寬調變電路,用絲據該_㈣㈣、一速度 控制信號、以及/或該重置信號來產生一脈寬調變信號,以 驅動該無刷直流馬達; 其中,當該無刷直流馬達之該切換電流超過一臨界值 " 時’產生該重置信號; 其中,該脈寬調變信號之脈波寬度係根據該轉矩控制 信號、該速度控制信號、以及/或該重置信號來決定。 2.如申請專利範圍第1項所述之控制電路,其中,兮 速度控制信號是由一速度控制電路根據多個速度輪出俨號 所提供,且該些速度輸出信號係由嵌於該無刷直流馬達之 —定子内的多個霍爾感測器所產生。 20 201004124 更包括: 以對該轉 3.如申請專利範圍第丨項所述之控制電路 二補償電容器,耦接該放大電路之輸出端 矩回授迴路提供頻率補償;以及 ,用以 •如申明專利乾圍第丨項所述 ^ a. 只η、又徑制電路,其中,該 芩考k號產生器包括: 及 電流源以及一電 阻器’用以產生—可編程信號;以 一數位-類比轉換哭,用吝 拓夫去類比信號,其中該轉 多考W係根據該可編程信號與該類比信號而產生。 〇 5.如申請專利範圍第1項所述之控制電路, 轉矩控制電路包括: 一取樣電路,用以對該無刷直流馬達 行取樣,以產生一電流信號;以及 -積分電路’藉由對該電流信號進行積 矩回授信號; ’、中η亥轉矩回授信號與該無刷直流馬達之該 流相關聯。 其中,該 之該切換電流進 轉 切換電 ★申明專利範圍第5項所述之控制電路 其中,該 201004124 過電流偵測電路包括: 一第一比較電路,用以當該電流信號超過一第一臨界 值時,產生一第一重置信號; 一第二比較電路,用以當該電流信號超過一第二臨界 值時,產生一計時器起始信號;以及 一計時器,用以根據該計時器起始信號來產生一第二 重置信號; 其中,該重置信號根據該第一重置信號與該第二重置 信號而產生; 其中,一旦該計時器起始信號被致能,該計時器則被 致能; 其中,一旦該計時器之一延遲時間結束時,產生該第 二重置信號。 7. 如申請專利範圍第6項所述之控制電路,其中,一 〇 旦該第二重置信號產生時,該脈寬調變信號則被拴鎖。 8. 如申請專利範圍第6項所述之控制電路,其中,該 第一重置信號逐週期地禁能該脈寬調變信號。 9. 一種控制電路,用以控制一無刷直流(brushless direct current,BLDC)馬達,包括: 一電流感測電路,耦接該無刷直流馬達,用以根據該 無刷直流馬達之一切換電流來產生一電流信號; 22 201004124 一過電流偵測電路,用以根據該電流信號來產生一第 一重置信號與一第二重置信號;以及 一脈寬調變電路,用以產生一脈寬調變信號,以驅動 該無刷直流馬達; 其中,當該電流信號超過一第一臨界值時,該第一重 置信號逐週期地禁能該脈寬調變信號; 其中,當該電流信號超過一第二臨界值且持續超過的 時間長於一延遲時間,該第二重置信號拴鎖該脈寬調變信 號。 10. 如申請專利範圍第9項所述之控制電路,其中, 該電流感測電路包括: 一取樣電路,用以對該無刷直流馬達之該切換電流進 行取樣,以產生該電流信號,其中,該電流信號與該無刷 直流馬達之該切換電流相關聯。 11. 如申請專利範圍第9項所述之控制電路,其中, 該過電流偵測電路包括: 一第一比較電路,用以當該電流信號超過該第一臨界 值時,產生該第一重置信號; 一第二比較電路,用以當該電流信號超過該第二臨界 值時,產生一計時器起始信號;以及 一計時器,用以根據該計時器起始信號來產生該第二 23 201004124 重置信號; 其中’-互該計時器起始 致能; 。亥叶時器則被 其中,該延遲時間結束時,產生該第二重置信號。 12.如申請專利範圍第9項所述之控制電路,其中, §亥過電流偵測電路接收一遠端控制信號,且該遠端控制信 號用以致能/禁能該脈寬調變信號以開啟/關閉該無刷直流 馬達。 13.如申請專利範圍第12項所达之控制電路其中, -旦該遠端控制信號被禁能’該第;重置仏5虎拴鎖狀 態被解除。 24
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13448908P | 2008-07-09 | 2008-07-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201004124A true TW201004124A (en) | 2010-01-16 |
| TWI378635B TWI378635B (en) | 2012-12-01 |
Family
ID=41408604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW098122502A TWI378635B (en) | 2008-07-09 | 2009-07-03 | Control circuits for brushless direct current motors |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8102133B2 (zh) |
| CN (1) | CN101594105B (zh) |
| TW (1) | TWI378635B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103078294A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-01 | 北京曙光航空电气有限责任公司 | 无刷直流电机控制器过流保护电路 |
| TWI474608B (zh) * | 2012-01-09 | 2015-02-21 | Generalplus Technology Inc | 直流無刷馬達的驅動電壓之最佳相位微調方法 |
| TWI501493B (zh) * | 2013-06-13 | 2015-09-21 | Universal Scient Ind Shanghai | 具有延遲電路的起動機保護器及延遲電路 |
| TWI551029B (zh) * | 2015-03-13 | 2016-09-21 | 晶致半導體股份有限公司 | 具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置及其驅動方法 |
| TWI554025B (zh) * | 2012-04-05 | 2016-10-11 | 立錡科技股份有限公司 | 風扇馬達驅動器、控制其脈寬調變開關比的方法以及以其為基礎的風扇馬達控制電路 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9397571B2 (en) * | 2010-06-23 | 2016-07-19 | Volterra Semiconductor Corporation | Controlled delivery of a charging current to a boost capacitor of a voltage regulator |
| CN102255587B (zh) * | 2011-07-04 | 2015-01-14 | 中山大洋电机制造有限公司 | 一种直流无刷电机纯硬件模拟控制器 |
| JP5846818B2 (ja) * | 2011-09-16 | 2016-01-20 | ミネベア株式会社 | 電力制御装置 |
| DE102011083945A1 (de) * | 2011-10-04 | 2013-04-04 | Robert Bosch Gmbh | Steuervorrichtung für Halbleiterschalter eines Wechselrichters und Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters |
| DE102012222779B4 (de) * | 2012-12-11 | 2015-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung und Verfahren für eine motorische Bewegungsunterstützung für ein medizintechnisches Gerät |
| KR102136804B1 (ko) * | 2013-01-23 | 2020-07-22 | 엘지전자 주식회사 | 모터 제어 장치 및 그 제어 방법 |
| CN104868798B (zh) * | 2014-02-25 | 2017-06-13 | 台达电子工业股份有限公司 | 马达减速方法及其适用的马达驱动系统 |
| JP6342275B2 (ja) * | 2014-09-19 | 2018-06-13 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| CN104779848A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-07-15 | 无限极(中国)有限公司 | 一种直流无刷电机的控制系统 |
| CN105140899A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-12-09 | 西北工业大学 | 一种大功率永磁无刷直流电机的限流保护装置 |
| CN106532649B (zh) * | 2015-09-14 | 2019-05-14 | 李文钦 | 直流马达的驱动保护方法 |
| TWI643442B (zh) * | 2017-09-25 | 2018-12-01 | 祥誠科技股份有限公司 | 多相直流無刷馬達驅動電路 |
| CN109546622B (zh) * | 2018-12-14 | 2023-12-19 | 宁波海仕凯驱动科技有限公司 | 线性驱动器的开关电路 |
| IT201900002959A1 (it) * | 2019-02-28 | 2020-08-28 | St Microelectronics Srl | Procedimento per la rilevazione di segnali, circuito, dispositivo e sistema corrispondenti |
| US11689124B2 (en) | 2021-01-12 | 2023-06-27 | Snap-On Incorporated | Controlling brushless motor commutation |
| TWI782637B (zh) * | 2021-07-26 | 2022-11-01 | 新唐科技股份有限公司 | 增量型類比數位轉換器與使用其的電路系統 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19951364A1 (de) * | 1999-10-26 | 2001-05-10 | Bosch Gmbh Robert | Elektronisch kommutierbarer Motor |
| JP3672866B2 (ja) * | 2001-12-04 | 2005-07-20 | 松下電器産業株式会社 | モータ駆動装置およびモータ駆動方法 |
| CN1964179A (zh) * | 2005-11-07 | 2007-05-16 | 上海浩控信息技术有限公司 | 一种永磁无刷电机的控制方法和装置 |
| US7443119B2 (en) * | 2007-03-07 | 2008-10-28 | Green Mark Technology Inc. | Circuit and method for controlling the rotating speed of a BLDC motor |
-
2009
- 2009-06-22 US US12/488,676 patent/US8102133B2/en active Active
- 2009-07-03 TW TW098122502A patent/TWI378635B/zh active
- 2009-07-09 CN CN2009101578709A patent/CN101594105B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI474608B (zh) * | 2012-01-09 | 2015-02-21 | Generalplus Technology Inc | 直流無刷馬達的驅動電壓之最佳相位微調方法 |
| TWI554025B (zh) * | 2012-04-05 | 2016-10-11 | 立錡科技股份有限公司 | 風扇馬達驅動器、控制其脈寬調變開關比的方法以及以其為基礎的風扇馬達控制電路 |
| CN103078294A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-01 | 北京曙光航空电气有限责任公司 | 无刷直流电机控制器过流保护电路 |
| CN103078294B (zh) * | 2013-01-10 | 2016-11-23 | 北京曙光航空电气有限责任公司 | 无刷直流电机控制器过流保护电路 |
| TWI501493B (zh) * | 2013-06-13 | 2015-09-21 | Universal Scient Ind Shanghai | 具有延遲電路的起動機保護器及延遲電路 |
| TWI551029B (zh) * | 2015-03-13 | 2016-09-21 | 晶致半導體股份有限公司 | 具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置及其驅動方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI378635B (en) | 2012-12-01 |
| US20100007295A1 (en) | 2010-01-14 |
| CN101594105A (zh) | 2009-12-02 |
| US8102133B2 (en) | 2012-01-24 |
| CN101594105B (zh) | 2012-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW201004124A (en) | Control circuits for brushless direct current motors | |
| CN101908853B (zh) | 电动机的驱动电路以及驱动方法 | |
| TWI376090B (en) | Control circuits and control methods for brushless direct current motors | |
| CN102165528B (zh) | 马达驱动电路 | |
| TWI357716B (en) | Method and circuit for controlling motor and brush | |
| TW201212523A (en) | Motor driving circuit | |
| CN103051260B (zh) | 马达驱动电路 | |
| CN102680918B (zh) | 磁传感器和磁传感器驱动方法 | |
| CN102224664A (zh) | 用于开口三角形h桥驱动的高效无铁芯永磁电机的预测脉冲宽度调制 | |
| JP6124723B2 (ja) | 三相インバータの電流検出装置 | |
| CN113740601B (zh) | 相电流采集方法、装置、设备、系统和存储介质 | |
| CN107040170B (zh) | 一种小功率永磁同步电机控制系统及控制方法 | |
| TW201136139A (en) | Speed-control circuits and constant-speed control circuits for BLDC motors | |
| CN113872480B (zh) | 相位补偿器的设计方法、装置、存储介质和采集系统 | |
| JP5771857B1 (ja) | モータ及びモータ制御方法 | |
| Hajari et al. | A Dynamic Voltage-Based Current Estimation Technique for DC Motor Speed Control Applications | |
| CN104521131A (zh) | 同步电动机驱动系统 | |
| Hemanand et al. | Speed control of brushless DC motor drive employing hard chopping PWM technique using DSP | |
| CN113872486B (zh) | 三相电流重构方法、装置、设备和存储介质 | |
| CN108475920B (zh) | 电动机控制装置 | |
| CN113067475A (zh) | 电流叠加型dc-dc变换器电感电流检测电路及方法 | |
| CN113872485B (zh) | 电机的控制方法、装置、设备、系统和存储介质 | |
| JP6383128B1 (ja) | 電動機のインダクタンス起電圧の推定方法及び界磁位置推定方法 | |
| CN113872478B (zh) | 电机转速调节方法、装置、设备和存储介质 | |
| JP2004166379A (ja) | モータ駆動回路 |