專(zhuān)利名稱(chēng)：直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及直流無(wú)刷電機(jī)，尤其涉及用于減小電流尖刺和電壓尖刺的直流無(wú)刷電機(jī)。
背景技術(shù)：
電機(jī)驅(qū)動(dòng)被廣泛應(yīng)用于CPU散熱風(fēng)扇中。其基本原理為當(dāng)線(xiàn)圈通電時(shí)，在電機(jī)兩端產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而在電機(jī)兩端產(chǎn)生磁力。通常根據(jù)電源的性質(zhì)將電機(jī)分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。直流電機(jī)通常采用永磁鐵作為定子，并采用受外部驅(qū)動(dòng)的通電線(xiàn)圈作為轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子相當(dāng)于一個(gè)電磁鐵。當(dāng)有電流流過(guò)其上時(shí)，在定子的周?chē)鷮a(chǎn)生磁場(chǎng)，并在電磁兩極間產(chǎn)生磁力，從而在磁力的作用下轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。在直流無(wú)刷電機(jī)中，電刷被霍爾感應(yīng)器取代，轉(zhuǎn)子采用永磁鐵，定子采用線(xiàn)圈，如圖1所示的電機(jī)。當(dāng)線(xiàn)圈101中流過(guò)如圖所示從左至右的電流Ic時(shí)，根據(jù)右手定則，電機(jī)將產(chǎn)生如圖所示上面為N極，下面為S極的磁場(chǎng)。根據(jù)同性相斥、異性相吸的原理，此時(shí)，轉(zhuǎn)子102受到力矩的作用，將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子102轉(zhuǎn)到圖2所示的位置時(shí)，轉(zhuǎn)子102的磁極和線(xiàn)圈101 (即定子)產(chǎn)生的磁極處在同一條線(xiàn)上，將該位置稱(chēng)為關(guān)鍵位置。此時(shí)，施加在轉(zhuǎn)子102上的力矩為零。如果流過(guò)線(xiàn)圈101的電流方向保持不變，則當(dāng)轉(zhuǎn)子102轉(zhuǎn)過(guò)關(guān)鍵位置后，轉(zhuǎn)子102所受的力矩將改變方向。因此，為了使轉(zhuǎn)子持續(xù)朝同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，流過(guò)線(xiàn)圈101的電流方向應(yīng)該在轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)關(guān)鍵位置后反向，從而維持力矩方向不變(如保持力矩為逆時(shí)針?lè)较??，F(xiàn)有直流無(wú)刷電機(jī)通常采用霍爾感應(yīng)器來(lái)檢測(cè)并反饋轉(zhuǎn)子的位置，根據(jù)轉(zhuǎn)子的相應(yīng)位置調(diào)整電流方向。 只要將霍爾感應(yīng)器放在合適位置，霍爾感應(yīng)器輸出的霍爾感應(yīng)信號(hào)的信號(hào)幅度和極性可以反映電機(jī)力矩的方向和幅度。如圖3所示為霍爾感應(yīng)器103檢測(cè)轉(zhuǎn)子102的轉(zhuǎn)動(dòng)位置， 圖4所示為霍爾感應(yīng)器103輸出的霍爾感應(yīng)信號(hào)Vffi^和轉(zhuǎn)子102的轉(zhuǎn)動(dòng)位置(轉(zhuǎn)子102相對(duì)水平位置轉(zhuǎn)過(guò)的角度ω)的關(guān)系圖。如圖4所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子102相對(duì)于水平位置的轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω小于90度時(shí)，霍爾感應(yīng)信號(hào)為正電平；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω靠近90度時(shí)，霍爾感應(yīng)信號(hào)VHi開(kāi)始減小至零并在轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω為90度時(shí)變?yōu)樨?fù)電平；直至轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω到270度，霍爾感應(yīng)信號(hào)重新變?yōu)檎娖剑?此后，轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω為450度時(shí)，霍爾感應(yīng)信號(hào)變?yōu)樨?fù)電平?；魻柛袘?yīng)信號(hào)Vam根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω如此循環(huán)變化正負(fù)電位，使得流經(jīng)線(xiàn)圈101的電流相應(yīng)地變化方向。電機(jī)的等效電路模型如圖5所示，其包括3個(gè)部分等效寄生電感LP、等效電阻& 和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vt。其中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vt由轉(zhuǎn)子102在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和磁通密度變化率dB/dt的乘積成正比。轉(zhuǎn)子102越靠近關(guān)鍵位置，由于磁通密度變化率dB/dt減小，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vt減小。圖6示出用全橋拓?fù)潋?qū)動(dòng)電機(jī)的系統(tǒng)。該全橋拓?fù)浒虮?和橋臂2。其中橋臂1包括第一開(kāi)關(guān)104和第二開(kāi)關(guān)105 ；橋臂2包括第三開(kāi)關(guān)106和第四開(kāi)關(guān)107。第一開(kāi)關(guān)104和第二開(kāi)關(guān)105串聯(lián)耦接在輸入Vin和參考地之間，第三開(kāi)關(guān)106和第四開(kāi)關(guān)107串聯(lián)耦接在輸入Vin和參考地之間；電機(jī)第一端A耦接在第一開(kāi)關(guān)104與第二開(kāi)關(guān)105的公共節(jié)點(diǎn)，電機(jī)第二端B耦接至第三開(kāi)關(guān)106與第四開(kāi)關(guān)107的公共節(jié)點(diǎn)。當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)104 和第四開(kāi)關(guān)107被閉合導(dǎo)通、第二開(kāi)關(guān)105和第三開(kāi)關(guān)106被斷開(kāi)時(shí)，電流經(jīng)由輸入Vin、第一開(kāi)關(guān)104、等效寄生電感LP、等效電阻&、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vt、第四開(kāi)關(guān)107以及參考地形成通路。此時(shí)，電機(jī)第一端A和第二端B之間的電壓Vab為輸入Vin的電壓值，即施加在等效寄生電感LP、等效電阻&和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vt兩端的電壓為VIN。流經(jīng)等效寄生電感Lp的電流方向?yàn)閺淖笾劣?。?dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω靠近90度時(shí)，即轉(zhuǎn)子102靠近關(guān)鍵位置時(shí)，霍爾感應(yīng)信號(hào)開(kāi)始減小，磁通密度變化率減小，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vt減小，因此，施加在等效寄生電感Lp和等效電阻&兩端的電壓Vp增大。相應(yīng)地，流過(guò)等效寄生電感Lp的電感電流Iuj也增大。當(dāng)轉(zhuǎn)子102轉(zhuǎn)到關(guān)鍵位置時(shí)，磁通密度變化率減小到零，此時(shí)電感電流增大到其最大值，造成電流尖刺，如圖7所示的曲線(xiàn)為了維持力矩方向不變，當(dāng)轉(zhuǎn)子102轉(zhuǎn)過(guò)關(guān)鍵位置后，線(xiàn)圈電流需要反向。此時(shí)第二開(kāi)關(guān)105和第三開(kāi)關(guān)106被閉合導(dǎo)通、第一開(kāi)關(guān)104和第四開(kāi)關(guān)107被斷開(kāi)。由于電感電流不能突變，因此，此時(shí)電流經(jīng)由第二開(kāi)關(guān)105、等效寄生電感LP、等效電阻&、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vt和第三開(kāi)關(guān)107回流入輸入Vin，如圖6箭頭所示。因此，回流入輸入Vin的能量在輸入電容(未圖示)上造成電壓尖刺，如圖7所示的曲線(xiàn)VCIN。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種減小電流尖刺并相應(yīng)減小電壓尖刺的直流無(wú)刷電機(jī)。本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供了一種直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)，包括輸出級(jí)，接收輸入信號(hào)，提供輸出信號(hào)；電機(jī)，所述電機(jī)包括線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)基于所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；霍爾感應(yīng)器，基于所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，提供霍爾感應(yīng)信號(hào)，所述霍爾感應(yīng)信號(hào)在所述轉(zhuǎn)子靠近關(guān)鍵位置的情況下減小以降低線(xiàn)圈的峰值電流；控制電路，與所述霍爾感應(yīng)器和所述輸出級(jí)耦接，基于所述霍爾感應(yīng)信號(hào)控制所述輸出級(jí)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述控制電路包括霍爾比較器，與所述霍爾感應(yīng)器耦接，基于所述霍爾感應(yīng)信號(hào)，提供第一比較信號(hào)；霍爾放大器，與所述霍爾感應(yīng)器耦接，基于所述霍爾感應(yīng)信號(hào)，提供霍爾放大信號(hào)；峰值電流比較器，與所述霍爾放大器和線(xiàn)圈耦接， 基于所述霍爾放大信號(hào)和流過(guò)所述線(xiàn)圈的電流，提供第二比較信號(hào)；其中所述第一比較信號(hào)和第二比較信號(hào)用以控制所述輸出級(jí)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步包括電流采樣單元， 其輸入端耦接至所述電機(jī)，用以采樣流過(guò)所述線(xiàn)圈的電流至所述峰值電流比較器。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步包括邏輯單元，與峰值電流比較器耦接，根據(jù)第二比較信號(hào)和脈沖寬度驅(qū)動(dòng)信號(hào)，提供邏輯信號(hào)，來(lái)控制所述輸出級(jí)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述邏輯單元包括或非門(mén)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述關(guān)鍵位置為所述轉(zhuǎn)子的磁極與所述線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁極處于同一條線(xiàn)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述輸出級(jí)包括并聯(lián)耦接的第一橋臂和第二橋臂。本實(shí)用新型的上述方案能夠較小直流無(wú)刷電機(jī)中的電流尖刺和電壓尖刺。
下面的附圖表明了本實(shí)用新型的實(shí)施方式。這些附圖和實(shí)施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本實(shí)用新型的一些實(shí)施例。圖1為電機(jī)的示意圖。[0023]圖2為圖1所示電機(jī)當(dāng)其轉(zhuǎn)子和定子產(chǎn)生磁極位于同一方向的示意圖。[0024]圖3為霍爾感應(yīng)器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的示意圖。[0025]圖4為霍爾感應(yīng)信號(hào)和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的關(guān)系圖。[0026]圖5為電機(jī)的等效電路模型圖。[0027]圖6為現(xiàn)有技術(shù)用全橋拓?fù)潋?qū)動(dòng)電機(jī)的等效電路模型圖。[0028]圖7為現(xiàn)有技術(shù)電機(jī)系統(tǒng)的工作波形圖。[0029]圖8為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100。[0030]圖8為根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)200。[0031]圖10示出直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100的工作波形圖。[0032]圖11為根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的利用全橋拓?fù)潋?qū)動(dòng)電機(jī)的等效電路圖[0033]圖12為根據(jù)本實(shí)用新型又一個(gè)實(shí)施例的直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法流程圖300。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)器。在接下來(lái)的說(shuō)明中，一些具體的細(xì)節(jié)，例如實(shí)施例中的具體電路結(jié)構(gòu)和這些電路元件的具體參數(shù)，都用于對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例提供更好的理解。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，即使在缺少一些細(xì)節(jié)或者其他方法、元件、材料等結(jié)合的情況下，本實(shí)用新型的實(shí)施例也可以被實(shí)現(xiàn)。如前所述，霍爾感應(yīng)器輸出的霍爾感應(yīng)信號(hào)表征轉(zhuǎn)子的位置和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，磁通密度只在轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)關(guān)鍵位置時(shí)變化而在其他位置維持不變，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只在轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)關(guān)鍵位置時(shí)變化。而現(xiàn)有技術(shù)中全橋的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通切換發(fā)生在轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)關(guān)鍵位置時(shí)刻，導(dǎo)致很大的電感電流尖刺和電壓尖刺。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提出了一種新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和方法，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法在轉(zhuǎn)子靠近關(guān)鍵位置時(shí)，即霍爾感應(yīng)信號(hào)開(kāi)始減小時(shí)，降低電機(jī)線(xiàn)圈中電感電流的電流峰值，從而減小電流尖刺并相應(yīng)減小電壓尖刺。參見(jiàn)圖8，為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100。如圖8所示， 直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100包括電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。其中電機(jī)包括線(xiàn)圈101、轉(zhuǎn)子102和霍爾感應(yīng)器 103。驅(qū)動(dòng)器包括輸出級(jí)和控制電路。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，輸出級(jí)包括橋臂1和橋臂2。橋臂1耦接至電機(jī)的第一端A，橋臂2耦接至電機(jī)的第二端B，橋臂1和橋臂2為電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使線(xiàn)圈101 流過(guò)電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，進(jìn)而在轉(zhuǎn)子102上產(chǎn)生力矩。在一個(gè)實(shí)施例中，霍爾感應(yīng)器103根據(jù)轉(zhuǎn)子102的位置產(chǎn)生霍爾感應(yīng)信號(hào)，并將霍爾感應(yīng)信號(hào)提供給控制電路?？刂齐娐坊谒龌魻柛袘?yīng)信號(hào)控制輸出級(jí)的橋臂1和橋臂 2的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而控制流過(guò)線(xiàn)圈101的電流。特別地，當(dāng)轉(zhuǎn)子102靠近關(guān)鍵位置時(shí)，霍爾感應(yīng)信號(hào)減小，從而線(xiàn)圈的峰值電流被降低。因此，相對(duì)于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，本實(shí)施例的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100在暫態(tài)過(guò)程中線(xiàn)圈電流提早開(kāi)始下降，因此電流尖刺被減小。相應(yīng)地，電壓尖刺也被減小。以下結(jié)合圖9和圖10進(jìn)一步說(shuō)明如何減小電流尖刺和電壓尖刺。參看圖9，為根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)200。圖9所示， 直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)200包括電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。其中電機(jī)包括線(xiàn)圈101、轉(zhuǎn)子102和霍爾感應(yīng)器 103。驅(qū)動(dòng)器包括輸出級(jí)和控制電路。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，控制電路包括霍爾比較器110、霍爾放大器111、 峰值電流比較器112、電流采樣單元109和邏輯單元113。在一個(gè)實(shí)施例中，邏輯單元113 包括或非門(mén)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，橋臂1、線(xiàn)圈101和橋臂2串聯(lián)耦接；霍爾感應(yīng)器103 被置于電機(jī)中，用以感應(yīng)轉(zhuǎn)子102的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并提供霍爾感應(yīng)信號(hào)；霍爾感應(yīng)信號(hào)耦接至霍爾比較器110的輸入端和霍爾放大器111的輸入端?；魻柋容^器110根據(jù)霍爾感應(yīng)信號(hào)提供第一比較信號(hào)；霍爾放大器111根據(jù)霍爾感應(yīng)信號(hào)提供霍爾放大信號(hào)，并將霍爾放大信號(hào)耦接至峰值電流比較器112的第一輸入端；電流采樣單元109耦接至電機(jī)，用以采樣流過(guò)線(xiàn)圈101的電流，并輸出電流采樣信號(hào)至峰值電流比較器112的第二輸入端；峰值電流比較器112根據(jù)霍爾放大信號(hào)和電流采樣信號(hào)提供第二比較信號(hào)至邏輯單元113的第一輸入端，邏輯單元113的第二輸入端耦接脈沖寬度(PWM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；邏輯單元113根據(jù)第二比較信號(hào)和PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，提供邏輯信號(hào)，用以控制橋臂1和橋臂2的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而控制流過(guò)線(xiàn)圈101的電流。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100控制橋臂1和橋臂2進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使電機(jī)兩端電壓為輸入Vin的電壓值，使線(xiàn)圈101流過(guò)電流，從而使轉(zhuǎn)子102轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子102靠近關(guān)鍵位置時(shí)，如前所述，霍爾感應(yīng)器輸出的霍爾感應(yīng)信號(hào)Vffi^減小，直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100進(jìn)入轉(zhuǎn)換電流方向的暫態(tài)。一方面，霍爾放大器111輸出的霍爾放大信號(hào)相應(yīng)減小，即電流峰值減??；另一方面，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vt減小，線(xiàn)圈電流增大，相應(yīng)地，電流采樣信號(hào)增大，如圖8所示。當(dāng)電流采樣信號(hào)大于霍爾放大信號(hào)時(shí)，峰值電流比較器的輸出信號(hào)的邏輯發(fā)生變化。經(jīng)過(guò)邏輯單元113后，橋臂1和橋臂2的導(dǎo)通開(kāi)關(guān)被調(diào)整，使得電機(jī)兩端電壓為零，流過(guò)線(xiàn)圈101的電流開(kāi)始減小。當(dāng)轉(zhuǎn)子102經(jīng)過(guò)關(guān)鍵位置，橋臂1和橋臂2的開(kāi)關(guān)再次被調(diào)整，使得電機(jī)兩端電壓為輸入Vin電壓值的相反數(shù)，即_VIN。流過(guò)線(xiàn)圈101的電流減小至零后開(kāi)始反向增大，直至磁通密度再次達(dá)到穩(wěn)態(tài)，直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)子102再次靠近關(guān)鍵位置，直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100再一次出現(xiàn)暫態(tài)變化，其工作過(guò)程如前所述，為敘述簡(jiǎn)明，這里不再詳述。可以看到，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，流過(guò)線(xiàn)圈101的電流在轉(zhuǎn)子102經(jīng)由關(guān)鍵位置的暫態(tài)過(guò)程中，其峰值減小。因此，電流尖刺被減小。當(dāng)轉(zhuǎn)子102經(jīng)由關(guān)鍵位置后，由于線(xiàn)圈電流已靠近零值或者已開(kāi)始反向增大，則回流入輸入Vin的能量很小或者為零，因此，輸入電容兩端的電壓尖刺也被減小。圖10示出直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)200的工作波形圖。如圖9所示，在轉(zhuǎn)子102的轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω靠近90度時(shí)，線(xiàn)圈電流的電流峰值開(kāi)始下降，如圖9曲線(xiàn)Iuj的虛線(xiàn)部分所示。因此，線(xiàn)圈電流在轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω未達(dá)到90度時(shí)，橋臂1和橋臂2的導(dǎo)通開(kāi)關(guān)被切換，電機(jī)兩端電壓Vab變?yōu)榱?。直至轉(zhuǎn)動(dòng)角度ω為90度時(shí)，橋臂1和橋臂2的開(kāi)關(guān)被切換，使得電機(jī)兩端電壓Vab為-Vin，使得直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100開(kāi)始從暫態(tài)過(guò)渡到穩(wěn)態(tài)?？梢钥吹剑绷鳠o(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)100的線(xiàn)圈電流尖刺和輸入電容兩端電壓尖刺被減小。以下結(jié)合圖11進(jìn)一步說(shuō)明直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程。如圖11所示，橋臂1 包括第一上管121和第一下管122，橋臂2包括第二上管123和第二下管124。其中第一上管121和第一下管122串聯(lián)耦接在輸入Vin和參考地之間，第二上管123和第二下管124串聯(lián)耦接在輸入Vin和參考地之間。第一上管121和第一下管122的公共節(jié)點(diǎn)耦接至電機(jī)的第一端A，第二上管123和第二下管124的公共節(jié)點(diǎn)耦接至電機(jī)的第二端B。系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，假定第一上管121和第二下管IM被閉合導(dǎo)通，第一下管122 和第二上管123被斷開(kāi)，則電流經(jīng)由輸入Vin、第一上管121、線(xiàn)圈101、第二下管IM和參考地形成通路，流過(guò)線(xiàn)圈101的電流為從左至右，轉(zhuǎn)子102開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)兩端電壓Vab為輸入 Vin的電壓值。當(dāng)轉(zhuǎn)子102轉(zhuǎn)到靠近關(guān)鍵位置時(shí)，如前所述，電流峰值減小，并在轉(zhuǎn)子102到達(dá)關(guān)鍵位置前線(xiàn)圈電流達(dá)到電流峰值。相應(yīng)地，峰值電流比較器的輸出信號(hào)變化邏輯電平，經(jīng)由邏輯電路113后，第一上管121被斷開(kāi)、第二上管123被繼續(xù)斷開(kāi)、第一下管122被閉合導(dǎo)通、控制和第二下管1 被繼續(xù)閉合導(dǎo)通。此時(shí)，電流經(jīng)由第一下管122、線(xiàn)圈101、第二下管IM和參考地形成通路。線(xiàn)圈電流開(kāi)始減小；電機(jī)兩端電壓Vab為零。因此，線(xiàn)圈101上的能量通過(guò)第二下管1 被釋放。當(dāng)轉(zhuǎn)子102經(jīng)過(guò)關(guān)鍵位置時(shí)，霍爾感應(yīng)信號(hào)由正變負(fù)。相應(yīng)地，霍爾比較器110輸出的第一比較信號(hào)變化邏輯電平，使得第一下管122和第二上管123被閉合導(dǎo)通，第一上管 121和第二下管IM被斷開(kāi)。電流經(jīng)由輸入Vin、第二上管123、線(xiàn)圈101、第一下管122和參考地形成通路；電機(jī)兩端電壓Vab為輸入Vin電壓值的相反數(shù)，即_VIN。由于線(xiàn)圈101的電流能量已通過(guò)第二下管IM釋放，回流入輸入Vin的能量幾乎為零，輸入電容將不會(huì)被充電，電壓尖刺被減小甚至被消除。進(jìn)一步地，還提出了一種直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，如圖12所示的流程圖300。直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法包括步驟301，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。根據(jù)實(shí)施例，通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為全橋電路的輸出級(jí)接收輸入電壓，并在輸出級(jí)的輸出端提供輸出電壓，以產(chǎn)生流過(guò)電機(jī)線(xiàn)圈的電流，從而在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。步驟302，判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子是否靠近關(guān)鍵位置。其中關(guān)鍵位置為電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極與線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁極處于同一條線(xiàn)。若電機(jī)轉(zhuǎn)子靠近關(guān)鍵位置，進(jìn)入步驟303，降低線(xiàn)圈電流峰值，從而減小線(xiàn)圈電流尖刺；若電機(jī)轉(zhuǎn)子未靠近關(guān)鍵位置，返回步驟301 繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。步驟303，降低線(xiàn)圈電流峰值。根據(jù)實(shí)施例，通過(guò)霍爾感應(yīng)器檢測(cè)線(xiàn)圈位置，在電機(jī)轉(zhuǎn)子靠近關(guān)鍵位置時(shí)，霍爾感應(yīng)器輸出的霍爾感應(yīng)信號(hào)減小。該霍爾感應(yīng)信號(hào)被傳送至霍爾放大器，使得霍爾放大器輸出的霍爾放大信號(hào)減小。根據(jù)實(shí)施例，該霍爾放大信號(hào)為線(xiàn)圈電流峰值，因此，線(xiàn)圈電流峰值被降低。步驟304，判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子是否轉(zhuǎn)過(guò)關(guān)鍵位置。若電機(jī)轉(zhuǎn)子已轉(zhuǎn)過(guò)關(guān)鍵位置，進(jìn)入步驟305 增大線(xiàn)圈峰值電流；若電機(jī)轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)過(guò)關(guān)鍵位置，返回步驟303 繼續(xù)降低線(xiàn)圈電流峰值。根據(jù)實(shí)施例，若電機(jī)已轉(zhuǎn)過(guò)關(guān)鍵位置，霍爾感應(yīng)信號(hào)增大。步驟305，增大線(xiàn)圈峰值電流。當(dāng)線(xiàn)圈峰值電流增大至穩(wěn)態(tài)值時(shí)，返回步驟301 驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本實(shí)用新型實(shí)施例不限于上述具體示例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，也可以采用半橋、推挽或者其它具有類(lèi)似功能的拓?fù)渥鳛檩敵黾?jí)。上述本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式僅僅以示例性的方式對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行了說(shuō)明，并不用于限定本實(shí)用新型的范圍。對(duì)于公開(kāi)的實(shí)施例進(jìn)行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實(shí)施例和對(duì)實(shí)施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本實(shí)用新型所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變化和修改并不超出本實(shí)用新型的精神和保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，包括輸出級(jí)，接收輸入信號(hào)，提供輸出信號(hào)；電機(jī)，所述電機(jī)包括線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)基于所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；霍爾感應(yīng)器，基于所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，提供霍爾感應(yīng)信號(hào)，所述霍爾感應(yīng)信號(hào)在所述轉(zhuǎn)子靠近關(guān)鍵位置的情況下減小以降低線(xiàn)圈的峰值電流；控制電路，與所述霍爾感應(yīng)器和所述輸出級(jí)耦接，基于所述霍爾感應(yīng)信號(hào)控制所述輸出級(jí)。
2.如權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路包括霍爾比較器，與所述霍爾感應(yīng)器耦接，基于所述霍爾感應(yīng)信號(hào)，提供第一比較信號(hào)；霍爾放大器，與所述霍爾感應(yīng)器耦接，基于所述霍爾感應(yīng)信號(hào)，提供霍爾放大信號(hào)；峰值電流比較器，與所述霍爾放大器和線(xiàn)圈耦接，基于所述霍爾放大信號(hào)和流過(guò)所述線(xiàn)圈的電流，提供第二比較信號(hào)；其中所述第一比較信號(hào)和第二比較信號(hào)用以控制所述輸出級(jí)。
3.如權(quán)利要求2所述的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括電流采樣單元，其輸入端耦接至所述電機(jī)，用以采樣流過(guò)所述線(xiàn)圈的電流至所述峰值電流比較器。
4.如權(quán)利要求2所述的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括邏輯單元，與峰值電流比較器耦接，根據(jù)第二比較信號(hào)和脈沖寬度驅(qū)動(dòng)信號(hào)，提供邏輯信號(hào)，來(lái)控制所述輸出級(jí)。
5.如權(quán)利要求4所述的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯單元包括或非門(mén)。
6.如權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述關(guān)鍵位置為所述轉(zhuǎn)子的磁極與所述線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁極處于同一條線(xiàn)。
7.如權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出級(jí)包括并聯(lián)耦接的第一橋臂和第二橋臂。
專(zhuān)利摘要本申請(qǐng)公開(kāi)了一種直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)。該電機(jī)系統(tǒng)包括輸出級(jí)，接收輸入信號(hào)，提供輸出信號(hào)；電機(jī)，所述電機(jī)包括線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)基于所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；霍爾感應(yīng)器，基于所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，提供霍爾感應(yīng)信號(hào)；控制電路，基于所述霍爾感應(yīng)信號(hào)控制所述輸出級(jí)，其中在所述轉(zhuǎn)子靠近關(guān)鍵位置的情況下，減小霍爾感應(yīng)器的感應(yīng)信號(hào)，以降低線(xiàn)圈的峰值電流。本實(shí)用新型的上述方案能夠減小直流無(wú)刷電機(jī)的電流尖刺并相應(yīng)減小電壓尖刺。
文檔編號(hào)H02K29/08GK201966775SQ20102053041
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者安東尼奧·巴克, 李伊珂, 趙劍 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司