專利名稱:用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路及使用該驅(qū)動(dòng)電路的無(wú)刷直流風(fēng)扇的制作方法
發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及一種無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，更具體地說(shuō)，涉及一種用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。
2.背景描述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)一般包括兩個(gè)主級(jí)一個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器級(jí)和一個(gè)實(shí)際驅(qū)動(dòng)器級(jí)。實(shí)際驅(qū)動(dòng)級(jí)可以是雙極或單極的。單極驅(qū)動(dòng)器級(jí)包括布置在全橋配置中的四個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)或雙極結(jié)式晶體管(BJT)。開(kāi)關(guān)裝置通過(guò)由預(yù)驅(qū)動(dòng)器級(jí)產(chǎn)生的互補(bǔ)脈沖驅(qū)動(dòng)，從而同時(shí)接通相對(duì)于彼此對(duì)角線布置的開(kāi)關(guān)裝置。單極驅(qū)動(dòng)器級(jí)包括布置在半橋配置中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，一次只接通其一個(gè)。
預(yù)驅(qū)動(dòng)器級(jí)包括一個(gè)響應(yīng)來(lái)自Hall傳感器的輸出產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)器級(jí)的互補(bǔ)脈沖的分立集成電路(IC)。在風(fēng)扇中，Hall傳感器由包括在風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子中的磁鐵切換。每當(dāng)風(fēng)扇或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子已經(jīng)形成完整一轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁鐵的磁場(chǎng)就相對(duì)于Hall傳感器的位置變化，從而Hall傳感器的輸出從一個(gè)邏輯狀態(tài)(例如邏輯低或邏輯高)切換到互補(bǔ)邏輯狀態(tài)。因而，有效地有一個(gè)從驅(qū)動(dòng)器級(jí)的輸出返回預(yù)驅(qū)動(dòng)器級(jí)的封閉環(huán)路。
從驅(qū)動(dòng)器級(jí)的輸出到預(yù)驅(qū)動(dòng)器級(jí)的封閉環(huán)路使風(fēng)扇能夠基本自足地運(yùn)行。然而，有一些其中風(fēng)扇需要輔助設(shè)備以便正確地和，非常重要的是，安全地操作的條件。例如，在“鎖定轉(zhuǎn)子”條件下，其中風(fēng)扇轉(zhuǎn)子由于任意原因停止，為了不燒壞在驅(qū)動(dòng)器級(jí)中的開(kāi)關(guān)裝置風(fēng)扇必須本身斷開(kāi)。在t秒的預(yù)定時(shí)間段之后，風(fēng)扇必須確定風(fēng)扇轉(zhuǎn)子是否自由地恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)扇通過(guò)接通預(yù)驅(qū)動(dòng)器級(jí)的一個(gè)輸出和等待轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。如果轉(zhuǎn)子在一個(gè)預(yù)定時(shí)間段內(nèi)不開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，則再次斷開(kāi)預(yù)驅(qū)動(dòng)器的輸出。風(fēng)扇每t秒重復(fù)這種循環(huán)。對(duì)于重新啟動(dòng)循環(huán)的計(jì)時(shí)由在預(yù)驅(qū)動(dòng)器IC外部的一個(gè)電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)提供。
已經(jīng)實(shí)現(xiàn)其它特征以保證風(fēng)扇的適當(dāng)操作。例如，每當(dāng)風(fēng)扇在鎖定轉(zhuǎn)子條件下大于一個(gè)預(yù)定時(shí)間量時(shí)，就能產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)。要不然，每當(dāng)在低于一定RPM閥值電平的速度下運(yùn)行時(shí)，就能產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)。同樣，在這些條件的任一種下都需要外部電路產(chǎn)生警報(bào)。
風(fēng)扇的另一種特征涉及風(fēng)扇在其操作的啟動(dòng)模式期間抽取大起動(dòng)電流的趨勢(shì)。為了抵消這種趨勢(shì)，一個(gè)外部電路產(chǎn)生一個(gè)脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)，以在啟動(dòng)時(shí)段期間使預(yù)驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)器級(jí)在操作的所謂“斬波模式”中得電和失電。斬波起動(dòng)電流的效果是抑止在啟動(dòng)時(shí)段期間電流流動(dòng)的速率，以向風(fēng)扇或電動(dòng)機(jī)提供剛好夠啟動(dòng)風(fēng)扇或電動(dòng)機(jī)的電流，直到風(fēng)扇或電動(dòng)機(jī)斜坡升高到全速。
在先有技術(shù)中已知，與用來(lái)控制包括風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的外部電路一起提供一種分立IC。標(biāo)題為“用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器電路(Driver Circuit for Brushless DC Motors)”并且授予Karwath等的美國(guó)專利No.5,583,404講授了檢查“鎖定轉(zhuǎn)子”條件、在有限時(shí)間段期間中斷到電動(dòng)機(jī)的電流供給、及在這樣的情況下致動(dòng)警報(bào)功能和在預(yù)定時(shí)間通過(guò)之后嘗試重新啟動(dòng)的一般概念。此外，它也講授了在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)模式期間步進(jìn)升高電流的使用，以便防止供電電流沖擊。
標(biāo)題為“用于洗衣設(shè)備的單相電動(dòng)機(jī)(Single Phase Motor forLaundering Apparatus)”并且授予Young等的美國(guó)專利No.5,838,127公開(kāi)了利用一個(gè)位置傳感器來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的可轉(zhuǎn)動(dòng)組件相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的靜止組件的角位置和產(chǎn)生一個(gè)作為檢測(cè)位置函數(shù)的控制信號(hào)以顛倒轉(zhuǎn)動(dòng)方向的一般概念。
標(biāo)題為“帶有整體跟蹤和鎖定轉(zhuǎn)子保護(hù)的電子可編程通用無(wú)刷直流風(fēng)扇(Electronically Programmable Universal Brushless DC Fanwith Integral Tracking and Locked Rotor Protection)”并且授予Brown的美國(guó)專利No.4,656,533公開(kāi)了使用諸如電壓調(diào)節(jié)器之類的變換檢測(cè)裝置確定風(fēng)扇速度和在啟動(dòng)狀態(tài)或在鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)期間限制到風(fēng)扇的電流的概念。
標(biāo)題為“用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的IC控制器(IC Controller forBrushless DC Motors)”并且授予Le的美國(guó)專利No.5,258,696公開(kāi)了使用一個(gè)用于無(wú)刷直流風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的單IC芯片驅(qū)動(dòng)器的概念，其中至IC驅(qū)動(dòng)器的輸入包括一個(gè)代表相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)子位置并且由IC驅(qū)動(dòng)器用來(lái)產(chǎn)生變換命令和向電動(dòng)機(jī)的定子繞組變換功率以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的信號(hào)。類似地，標(biāo)題為“數(shù)字電動(dòng)機(jī)控制器(Digital MotorController)”并且也授予Le的美國(guó)專利No.5,350,988公開(kāi)了相同的概念，其中把轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的模擬位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成由數(shù)字控制器處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
標(biāo)題為“帶有電動(dòng)機(jī)控制器電路的微型計(jì)算機(jī)(Microcomputerwith Motor Controller Circuit)”并且授予Itoh等的美國(guó)專利No.5,013,985(“‘985專利”)建議在帶有一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制器電路的單芯片中帶有CPU、只讀存儲(chǔ)器(ROM)及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM的微型計(jì)算機(jī)的使用。然而，‘985專利沒(méi)有建議把微型計(jì)算機(jī)用作用于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器電路。而是，微型計(jì)算機(jī)把信號(hào)提供給用來(lái)產(chǎn)生三相倒相器波形的電動(dòng)機(jī)控制器電路。它也沒(méi)有建議用來(lái)保證無(wú)刷直流風(fēng)扇的適當(dāng)操作的任何以前描述的特征。
標(biāo)題為“裝有抗燒壞裝置的電動(dòng)機(jī)控制單元(Motor Control UnitProvided with Anti-Burning Device)”并且授予Ishikura等的美國(guó)專利No.5,317,244描述了具有這樣一種能力的電動(dòng)機(jī)控制器如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度落在預(yù)定值以下或者如果“鎖定轉(zhuǎn)子”狀態(tài)發(fā)生，則通過(guò)限制其中把電流供給到電動(dòng)機(jī)的時(shí)間防止電路的燒壞。類似地，標(biāo)題為“用來(lái)控制無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的方法和設(shè)備(Method and Apparatus forControlling Brushless DC Motor)”并且授予Sakurai等的美國(guó)專利No.5,327,052描述了一種在無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)模式期間通過(guò)閱讀和估計(jì)轉(zhuǎn)子位置和以預(yù)定速率增大到直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流直到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而提供步進(jìn)升高電流的方法。同樣，在標(biāo)題為“用來(lái)啟動(dòng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的方法和設(shè)備(Method and Apparatus for Starting a BrushlessDC Motor)”并且授予Carobolante等的美國(guó)專利No.5,350,984中描述了無(wú)刷和無(wú)傳感器直流電動(dòng)機(jī)的“斬波模式”操作。
有同與外部電路一起使用分立IC實(shí)現(xiàn)這些特征有關(guān)的顯著缺點(diǎn)。在使用分立IC時(shí)，設(shè)計(jì)者由具體分立IC的參數(shù)約束到這樣的程度，分立IC對(duì)于鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)提供改變重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)間隔的能力，在改變這種重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)間隔方面存在有限的靈活性范圍?？蛻艨赡芟ＭL(fēng)扇產(chǎn)生與溫度狀態(tài)、速度、及電流消耗有關(guān)的數(shù)據(jù)。由風(fēng)扇產(chǎn)生的信號(hào)可能需要改變以與客戶的接口通信，但與外部電路一起使用的分立IC不能容納由風(fēng)扇產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)的變化?？蛻艨赡芤蚕肽軌蚋滤娘L(fēng)扇以包括以后開(kāi)發(fā)的特征和改進(jìn)。對(duì)于分立IC驅(qū)動(dòng)器，客戶受到提供有購(gòu)買風(fēng)扇配置的特征，并且客戶必須購(gòu)買新風(fēng)扇以得到任何以后開(kāi)發(fā)的特征和改進(jìn)的好處。
同與外部電路一起使用分立IC實(shí)現(xiàn)這些特征有關(guān)的另一個(gè)顯著缺陷是，在根據(jù)各種不同客戶要求制造風(fēng)扇時(shí)涉及的復(fù)雜和無(wú)效。風(fēng)扇和電動(dòng)機(jī)的制造者可能需要能夠支持多個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)器配置。例如，不是所有的分立IC驅(qū)動(dòng)器都供給類似的特征，并且外部電路需要提供由分立IC不能提供的特征。此外，每個(gè)客戶可能不需要由具體分立IC提供的特征的全部，并且即使每個(gè)客戶需要由具體分立IC提供的特征的全部，這些特征的參數(shù)可能從客戶到客戶變化。結(jié)果，當(dāng)使用分立IC時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)器級(jí)的物理配置的多樣性是不可避免的。
因而，在先有技術(shù)中需要用一種適于向客戶提供用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的定制特征組合的單驅(qū)動(dòng)器配置替換用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的多種不同分立驅(qū)動(dòng)器配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在滿足對(duì)適于向客戶提供用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的定制特征組合的單驅(qū)動(dòng)器配置的需要的一種系統(tǒng)和方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，控制所述電動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)操作特征，所述至少一個(gè)特征利用定義所述特征的希望操作的至少一個(gè)參數(shù)，所述驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)其構(gòu)成為向一個(gè)定子線圈提供電流的驅(qū)動(dòng)器級(jí)；連接到所述驅(qū)動(dòng)器級(jí)用來(lái)改變所述至少一個(gè)參數(shù)，并且將所述至少一個(gè)參數(shù)與由所述電動(dòng)機(jī)的操作產(chǎn)生的一個(gè)信號(hào)進(jìn)行比較的裝置；一個(gè)包括用于控制連接到所述驅(qū)動(dòng)器級(jí)的所述裝置的軟件單元的微控制器；以及，一個(gè)用于檢測(cè)磁場(chǎng)的狀態(tài)的變化的傳感器，其具有連接到所述微控制器的輸出；其中所述連接到所述驅(qū)動(dòng)器級(jí)的裝置還包括用來(lái)提供延時(shí)的延遲裝置，所述延時(shí)相應(yīng)于能夠由來(lái)自所述軟件單元的指令改變的至少一個(gè)參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，控制所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的至少一個(gè)，所述驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)其構(gòu)成為向一個(gè)定子線圈提供電流的驅(qū)動(dòng)器級(jí)；用于改變的裝置，其改變所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能的操作特征中被控制的特征，且響應(yīng)于由所述電動(dòng)機(jī)的操作產(chǎn)生的一個(gè)信號(hào)控制所述改變的特征；一個(gè)包括用于控制連接到所述驅(qū)動(dòng)器級(jí)的所述裝置的軟件單元的微控制器；以及，一個(gè)用于檢測(cè)磁場(chǎng)的狀態(tài)的變化的傳感器，其具有連接到所述微控制器的輸出；其中所述用于改變的裝置還包括用來(lái)提供延時(shí)的延遲裝置，所述延時(shí)相應(yīng)于能夠由來(lái)自所述軟件單元的指令改變的至少一個(gè)參數(shù)。
本發(fā)明還提供一種風(fēng)扇，其可使用如上第一或第二方面所述的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇中的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，控制所述電動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)操作特征，至少一個(gè)特征利用定義特征的希望操作的至少一個(gè)參數(shù)，該驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)器級(jí)，用來(lái)把電流提供到一個(gè)定子線圈；和聯(lián)接到所述驅(qū)動(dòng)級(jí)上用來(lái)改變所述至少一個(gè)參數(shù)的裝置。用來(lái)改變的裝置可以改變參數(shù)而不用改變無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的物理配置。用來(lái)改變的裝置可以包括用來(lái)輸入所述至少一個(gè)參數(shù)的輸入裝置。用來(lái)改變所述參數(shù)的裝置可以包括一個(gè)執(zhí)行軟件程序指令以控制操作特征的微控制器。
一個(gè)操作特征可以包括限制由所述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在所述電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)抽取的起動(dòng)電流，而參數(shù)可以包括用于所述起動(dòng)電流的閾值基準(zhǔn)值、或一個(gè)從其減去代表所述起動(dòng)電流的電壓的比較值。
另一個(gè)操作特征可以包括使用模塊電壓的所述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的速度控制，而參數(shù)可以包括一個(gè)用于所述電動(dòng)機(jī)的速度的閾值基準(zhǔn)值。
又一個(gè)操作特征可以包括產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)信號(hào)，而參數(shù)可以包括一個(gè)用于所述直流電動(dòng)機(jī)的速度的閥值、一個(gè)存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器中的值、或一個(gè)指示用來(lái)產(chǎn)生所述警報(bào)的時(shí)間的值。
再一個(gè)操作特征可以包括確定一種鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)，而參數(shù)可以包括一個(gè)存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)數(shù)器中的值。
一個(gè)更進(jìn)一步的操作特征可以包括響應(yīng)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)，而參數(shù)可以包括一個(gè)存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)數(shù)器中的值。
另一個(gè)操作特征可以包括跟隨鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)重新啟動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)，而參數(shù)可以包括一個(gè)存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)數(shù)器中的值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，控制所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的至少一個(gè)，該驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)器級(jí)，用來(lái)提供用于定子線圈的電流；和用來(lái)改變控制所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的哪一個(gè)的裝置。
所述電動(dòng)機(jī)的可能操作特征包括使用一個(gè)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的所述電動(dòng)機(jī)的速度控制；使用一個(gè)模擬電壓的所述電動(dòng)機(jī)的速度控制；限制在所述電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)由所述電動(dòng)機(jī)抽取的起動(dòng)電流；如果所述電動(dòng)機(jī)的速度在一個(gè)閾值下面則產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)信號(hào)；探測(cè)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)；響應(yīng)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)；及跟隨鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)重新啟動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)。
與附圖一起閱讀如下描述，將明白本發(fā)明的以上、和其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)，在附圖中類似標(biāo)號(hào)指示相同元件。
附圖的簡(jiǎn)要描述在附圖中
圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化方塊圖；圖2表示在圖1中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的示意圖；圖3表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的變換；圖4表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中的起動(dòng)電流限制和模擬速度控制操作；圖5表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中的脈沖寬度調(diào)制速度控制的操作；圖6表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中的低速警報(bào)的操作；圖7表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)響應(yīng)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的操作；及圖8表示另一個(gè)流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)響應(yīng)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的操作。
最佳實(shí)施例的描述圖1和2分別表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例、一般標(biāo)為100的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化方塊圖和示意圖。電動(dòng)機(jī)100包括一個(gè)Hall傳感器10，帶有一個(gè)輸出12；一個(gè)微控制器20，帶有互補(bǔ)輸出30和40；定子線圈50；及開(kāi)關(guān)SW1和SW2。在表示在圖1中的方塊圖中，開(kāi)關(guān)SW1和SW2包括在全橋驅(qū)動(dòng)器級(jí)中同時(shí)通的兩個(gè)開(kāi)關(guān)。在表示在圖2中的示意圖中，圖1的開(kāi)關(guān)SW1和SW2由開(kāi)關(guān)60和70或開(kāi)關(guān)80和90代表。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，Hall傳感器10包括一個(gè)工業(yè)零件號(hào)UA3175的裝置，而微控制器20包括一個(gè)工業(yè)零件號(hào)12C671的裝置。
對(duì)于表示在圖1和2中的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的一種用途是在用來(lái)冷卻電子電路的類型的風(fēng)扇中。這樣一種無(wú)刷直流風(fēng)扇，說(shuō)成是由無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，進(jìn)一步包括一個(gè)安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)子殼體(未表示)中的轉(zhuǎn)子。當(dāng)電流流經(jīng)開(kāi)關(guān)SW1、定子線圈50、及開(kāi)關(guān)SW2時(shí)，使風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，即順時(shí)針或逆時(shí)針，由流經(jīng)開(kāi)關(guān)SW1、定子線圈50、及開(kāi)關(guān)SW2的電流的方向確定。
轉(zhuǎn)子殼體包含一個(gè)產(chǎn)生用于無(wú)刷直流風(fēng)扇的磁場(chǎng)的永久磁鐵。Hall傳感器10探測(cè)當(dāng)無(wú)刷直流風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子相對(duì)于永久磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的狀態(tài)變化。當(dāng)轉(zhuǎn)子在順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜻_(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)極值時(shí)，Hall傳感器10探測(cè)無(wú)刷直流風(fēng)扇的磁場(chǎng)的狀態(tài)變化，并且Hall傳感器的輸出12改變其邏輯狀態(tài)。
把Hall傳感器10的輸出12提供給微控制器20，并且微控制器20的輸出30和40的狀態(tài)是Hall傳感器10的輸出12的函數(shù)。因而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每當(dāng)控制器20檢測(cè)到Hall傳感器10的輸出12的變化時(shí)，微控制器20就以互補(bǔ)方式改變其輸出30和40。例如，如果Hall傳感器10的輸出12是邏輯高，則微控制器20使輸出30從邏輯低過(guò)渡到邏輯高而同時(shí)使輸出40從邏輯高過(guò)渡到邏輯低。具有本專業(yè)技能的人員將認(rèn)識(shí)到，能改變?cè)谖⒖刂破?0的輸出30和40的狀態(tài)與Hall傳感器10的輸出12之間的具體關(guān)系，以與具體無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)或風(fēng)扇的要求一致。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，微控制器20按照它根據(jù)在先有技術(shù)中熟知的技術(shù)執(zhí)行并且這里沒(méi)有進(jìn)一步描述的軟件程序指令，改變其輸出30和40的狀態(tài)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，微控制器20通過(guò)按照表示在圖3中的流程圖執(zhí)行軟件程序指令實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的變換。借助于圖3的步驟能夠同時(shí)探測(cè)“鎖定轉(zhuǎn)子”狀態(tài)。圖3表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的變換。參照?qǐng)D1和3，按照步驟201-212，圖1的Hall傳感器10的輸出信號(hào)12由微控制器20用來(lái)提供驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)SW1和SW2的輸出30和40。在步驟201，微控制器20檢查Hall傳感器10的輸出12的狀態(tài)。在步驟202，微控制器20確定Hall傳感器10的輸出12是否處于邏輯高狀態(tài)。如果是，則在步驟203微控制器20使輸出30的邏輯狀態(tài)變高。在步驟204和205，微控制器204繼續(xù)檢查Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)。在微控制器20執(zhí)行步驟204和205的同時(shí)，減小與輸出30相對(duì)應(yīng)的延遲計(jì)數(shù)器。一旦Hall傳感器10的輸出12把其邏輯狀態(tài)由高變低，微控制器20在步驟206清除其輸出30，并且重新加載用于輸出30的延遲計(jì)數(shù)器。存儲(chǔ)在延遲計(jì)數(shù)器中的值的大小，即在步驟207中的延遲持續(xù)時(shí)間，是一個(gè)簡(jiǎn)單通過(guò)編輯由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令能改變的參數(shù)。如果，由于任何原因，在延遲計(jì)數(shù)器減小到零之前Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)沒(méi)有從高變到低，則延遲計(jì)數(shù)器“翻轉(zhuǎn)”，并且微控制器20將執(zhí)行用于“鎖定轉(zhuǎn)子”狀態(tài)的軟件程序指令，如在這里進(jìn)一步描述的那樣。如對(duì)于具有本專業(yè)技能的人員熟知的那樣，當(dāng)計(jì)數(shù)器的內(nèi)容從0減小到FFh時(shí)，計(jì)數(shù)器“翻轉(zhuǎn)”。
一Hall傳感器10的輸出12把其邏輯狀態(tài)由高變低，微控制器20就在步驟208使輸出40的邏輯狀態(tài)變高。在步驟209和210，微控制器20繼續(xù)檢查Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)。在微控制器20執(zhí)行步驟209和210的同時(shí)，減小與輸出40相對(duì)應(yīng)的延遲計(jì)數(shù)器。一Hall傳感器10的輸出12把其邏輯狀態(tài)由低變高，微控制器20在步驟211清除其輸出40，并且重新加載用于輸出40的延遲計(jì)數(shù)器。存儲(chǔ)在延遲計(jì)數(shù)器中的值的大小，即在步驟212中的延遲持續(xù)時(shí)間，是一個(gè)簡(jiǎn)單通過(guò)編輯由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令能改變的參數(shù)。如果，由于任何原因，在延遲計(jì)數(shù)器減小到零之前Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)沒(méi)有從低變到高，則延遲計(jì)數(shù)器翻轉(zhuǎn)，并且微控制器20將執(zhí)行用于“鎖定轉(zhuǎn)子”狀態(tài)的軟件程序指令，如在這里進(jìn)一步描述的那樣。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，諸如可變電阻器、電流檢測(cè)電阻器、熱敏電阻器、或任何其它電壓源之類的模擬源能聯(lián)接到微控制器20的模數(shù)(A/D)輸入14上，以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)電流限制或模擬速度控制。每當(dāng)在微控制器20的A/D輸入14上捕獲到大于零伏特的模擬電壓時(shí)，由微控制器20正在執(zhí)行的軟件程序指令就呼叫其中切斷輸出30和40的程序子例程。根據(jù)捕獲模擬電壓的大小產(chǎn)生一個(gè)延遲值，并且加載到一個(gè)延遲寄存器中。在延遲計(jì)數(shù)器已經(jīng)翻轉(zhuǎn)之后，微控制器20接通輸出30和40，并且軟件程序指令把微控制器20的控制返回到主變換程序。這實(shí)現(xiàn)模擬速度控制。
為了提供對(duì)于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流限制，一個(gè)電流檢測(cè)電阻器R1能聯(lián)接到在微控制器20的通用目的輸入/輸出(GPIO)端口5(針2)處的A/D輸入14上。當(dāng)超過(guò)用于起動(dòng)電流的預(yù)定閾值時(shí)，微控制器20執(zhí)行聯(lián)系模擬速度控制在以上描述的相同程序子例程。把與起動(dòng)電流的大小相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制值加載到延遲寄存器以延遲接通輸出30和40，由此提供電流限制功能。
圖4表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中的起動(dòng)電流限制和模擬速度控制操作。按照由表示在圖4中的流程圖描述的軟件程序指令，微控制器20在步驟301把一個(gè)值加載到一個(gè)閾值基準(zhǔn)寄存器中，而把另一個(gè)值加載到一個(gè)“比較”寄存器中。在步驟302，微控制器20進(jìn)行由在微控制器20的A/D輸入14處的模擬源提供的模擬電壓的A/D轉(zhuǎn)換。在步驟303，微控制器20確定在其a/D輸入14處捕獲的模擬電壓是否超過(guò)在閾值基準(zhǔn)寄存器中的預(yù)定閾值。如果否，則微控制器20繼續(xù)在其a/D輸入處進(jìn)行捕獲模擬電壓的A/D轉(zhuǎn)換。如果捕獲電壓超過(guò)閾值，則在步驟304微控制器20切斷輸出30和40。在步驟305，微控制器20把在其a/D輸入處的捕獲值從存儲(chǔ)在比較寄存器中的值上減去?；パa(bǔ)差值，并且把結(jié)果加載到一個(gè)延遲寄存器中。在步驟306和307，減小延遲寄存器，并且當(dāng)延遲寄存器減小到零時(shí)，在步驟308接通輸出30和40。一旦在步驟308接通輸出30和40，則微控制器恢復(fù)在步驟302中在其a/D輸入處捕獲的模擬電壓的A/D轉(zhuǎn)換。
用于用來(lái)實(shí)現(xiàn)起動(dòng)電流限制的源代碼表示在表1中。用于在步驟301中的起動(dòng)電流的閾值基準(zhǔn)值的大小是一個(gè)簡(jiǎn)單通過(guò)編輯由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令能改變的參數(shù)。例如，用于起動(dòng)電流的閾值基準(zhǔn)值設(shè)置在表1的源代碼的第一行中。如果閾值基準(zhǔn)寄存器加載有十六進(jìn)制值1Fh，則流經(jīng)電流檢測(cè)電阻器的最大允許電流是1安培。如果閾值寄存器加載有十六進(jìn)制值0Fh，則流經(jīng)電流檢測(cè)電阻器的最大允許電流是0.5安培。源代碼的其它行不需要改變以實(shí)現(xiàn)在電流限制功能的變化。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于微控制器20的軟件程序指令是這樣的，如果在微控制器20的A/D輸入處捕獲的模擬電壓較大，則把微控制器20的輸出30和40切斷較長(zhǎng)時(shí)間。相反，如果在微控制器20的A/D輸入處捕獲的模擬電壓較小，則把微控制器20的輸出30和40切斷較短時(shí)間段。因而，存儲(chǔ)在延遲寄存器中的延遲值構(gòu)成傳輸?shù)轿⒖刂破?0的輸出30和40的一個(gè)占空率，并且按照流經(jīng)電流檢測(cè)電阻器的電流的大小脈沖寬度調(diào)制微控制器20的輸出30和40。
表1movlw 0x1F ；加載工作寄存器...
movwf ref ；...并且拷貝到基準(zhǔn)寄存器。
AD bcf output1 ；切斷輸出30。
bcf output2 ；切斷輸出40。
decfsz dlycnt2goto compdecfsz dlycnt8goto compgoto lockedcomp movf ADRES，w ；把文字拷貝到w。
subwf compare，w ；從比較寄存器減去文字。
movwf compare ；再次放回“比較”寄存器。
comf compare ；互補(bǔ)在“比較”寄存器中文字...
movf compare，w ；...并且運(yùn)動(dòng)回w...
movwf delay ；...從這里到延遲寄存器。
rep2 movlw 0x04movwf dlycnt7rep NOPdecfsz dlycnt7goto repdecfsz delay ；減小延遲值。
goto rep2btfss hall ；讀Hall傳感器狀態(tài)goto no2 ；Hall輸出低movlw 0xFF ；把文字拷貝到wmovwf compare ；需要一個(gè)A/D基準(zhǔn)值。
bsf output1 ；接通輸出30。
returnno2 movlw 0xFF ；把文字拷貝到wmovwf compare ；需要一個(gè)A/D基準(zhǔn)值。
bsf output2 ；接通輸出40。
return ；到主例程。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)另外的實(shí)施例，微控制器20執(zhí)行軟件程序指令以使用一個(gè)脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的速度控制。PWM信號(hào)的頻率和占空率確定無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的速度，并因而確定風(fēng)扇的速度。圖5表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中的脈沖寬度調(diào)制速度控制的操作。參照?qǐng)D5，在正常變換期間和在鎖定轉(zhuǎn)子操作期間，在步驟401控制器20讀在其通用輸入/輸出(GPIO)端口預(yù)定一個(gè)處的邏輯狀態(tài)，以確定其邏輯狀態(tài)是否是低。在表示在圖2中的實(shí)施例中，微控制器20由工業(yè)零件No.12C71微控制器組成，帶有用于PWM速度控制的GPIO端口3(GPIO3)(針4)。再參照?qǐng)D5，每當(dāng)?shù)统霈F(xiàn)在GPIO3處時(shí)，軟件程序指令在步驟402指導(dǎo)微控制器20，以切斷輸出30和40。微控制器20繼續(xù)檢查GPIO3的邏輯電平，并且只要邏輯狀態(tài)保持低，就保持輸出30和40斷開(kāi)。當(dāng)GPIO3的邏輯電平變高時(shí)，在步驟404微控制器20確定Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)，以確定應(yīng)該接通輸出30和40的哪一個(gè)。如果Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)是高，則微控制器20把一個(gè)第一輸出，例如輸出30，接通以恢復(fù)無(wú)刷直流風(fēng)扇的變換。相反，如果Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)是低，則微控制器20把一個(gè)第二輸出，例如輸出40，接通以恢復(fù)無(wú)刷直流風(fēng)扇的變換。以這種方式，PWM信號(hào)的使用理想地適于在GPIO3處的專用速度控制輸入。用于用來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM速度控制的示范子例程的源代碼表示在表2中。
表2speed1 bcf output1 ；切斷FET1。
repeat1 btfss speedcntr ；速度控制輸入仍然低？goto repeat1 ；重復(fù)過(guò)程。
btfss hall ；Hall傳感器高？goto on2 ；到接通FET1？bsf output1 ；接通FET0。
goto loop1 ；在正常例行程序子例程中；保持檢查Hall傳感器。
speed2 bcf output2 ；切斷FET2。
repeat2 btfss speedcntr ；速度控制輸入仍然低？goto repeat2 ；重復(fù)過(guò)程。
btfsc hall ；Hall傳感器低？goto on1 ；到切斷輸出0，并且接通FET0。
bsf output2 ；接通FET1。
goto loop3 ；在正常例行程序子例程中保持檢查Hall傳感器。
根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例，在無(wú)刷直流風(fēng)扇的正常變換期間，由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令使微控制器20在預(yù)定時(shí)間量已經(jīng)過(guò)去之后周期地呼叫一個(gè)警報(bào)子例程程序。該預(yù)定時(shí)間量是一個(gè)簡(jiǎn)單通過(guò)編輯由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令能改變的參數(shù)。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，當(dāng)無(wú)刷直流風(fēng)扇以正常速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，Hall傳感器10的輸出12從高電平到低電平的邏輯狀態(tài)變化每4毫秒產(chǎn)生一個(gè)中斷，這使用于微控制器20的軟件程序指令呼叫警報(bào)子例程程序。警報(bào)子例程程序減小以前加載的計(jì)數(shù)器。如果計(jì)數(shù)器翻轉(zhuǎn)，則復(fù)位警報(bào)的指令由微控制器20完成。
與中斷的產(chǎn)生同時(shí)，軟件程序指令使微控制器20用一個(gè)十六進(jìn)制值加載一個(gè)獨(dú)立的計(jì)時(shí)器。圖6表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中的低速警報(bào)的操作。參照?qǐng)D6，在步驟501產(chǎn)生中斷，并且在步驟502微控制器20用一個(gè)十六進(jìn)制值加載一個(gè)標(biāo)作“計(jì)時(shí)器0”的計(jì)時(shí)器。存儲(chǔ)在計(jì)時(shí)器0中的值的大小，即在步驟502中的計(jì)時(shí)器持續(xù)時(shí)間，是一個(gè)簡(jiǎn)單通過(guò)編輯由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令能改變的參數(shù)。用于用來(lái)用一個(gè)十六進(jìn)制值加載計(jì)時(shí)器的示范子例程的源代碼表示在表3中。
表3Timrset bcf INTCON，INTF ；清除GPIO2中斷標(biāo)志位；(該中斷由Hall傳感器產(chǎn)生)。
movwf w_temp ；保存w寄存器內(nèi)容。
swapf STATUS，w ；拷貝狀態(tài)寄存器到w。
bcf STATUS，RP0 ；保證選擇希望的列。
movwf status_temp ；保存狀態(tài)寄存器內(nèi)容。
movlw 0xB1 ；加載w寄存器(該文字
；確定低速警報(bào)行程點(diǎn))。
movwf TMR0 ；對(duì)于1200RPM的；行程點(diǎn)把w拷貝；到計(jì)時(shí)器0swapf status_temp，w ；把status_temp寄存器；交換成w(以把列設(shè)置；回原始狀態(tài))movwf STATUS ；把狀態(tài)內(nèi)容恢復(fù)到在；去子例程之前的狀態(tài)。
swapf w_temp，f ；交換和加載“w”；寄存器而不...。
swapf w_temp，w ；...影響狀態(tài)寄存器。
retfie如果無(wú)刷直流風(fēng)扇的速度正常，則計(jì)時(shí)器0不會(huì)翻轉(zhuǎn)，而是代之以通過(guò)Hall傳感器10的輸出12的過(guò)渡由下次中斷的產(chǎn)生復(fù)位。如果禁止Hall傳感器10的輸出12，例如由于低速度或鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)，則由Hall傳感器10的輸出12的下降過(guò)渡不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位計(jì)時(shí)器的中斷，并且計(jì)時(shí)器不會(huì)復(fù)位。結(jié)果，計(jì)時(shí)器翻轉(zhuǎn)，并且產(chǎn)生其自己的使微控制器20執(zhí)行用于低速度警報(bào)子例程的指令的中斷。再參照?qǐng)D6，在步驟503和504微控制器20減小標(biāo)為計(jì)數(shù)器4的延遲計(jì)數(shù)器，并且確定在計(jì)數(shù)器4中的值是否已經(jīng)達(dá)到零。如果沒(méi)有，則程序返回主變換換例行程序。一旦在計(jì)數(shù)器4中的值已經(jīng)達(dá)到零，微控制器20的警報(bào)輸出的邏輯狀態(tài)就在步驟505變低以指示警報(bào)狀態(tài)。由具有本專業(yè)技能的人員將認(rèn)識(shí)到，軟件程序指令能是這樣的，從而微控制器20的警報(bào)輸出在步驟505變高以指示一種警報(bào)狀態(tài)。因而，不會(huì)立即設(shè)置低速警報(bào)，并且在致動(dòng)警報(bào)之前計(jì)數(shù)器4提供一個(gè)預(yù)定延遲。存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器4中的值在大小，即在步驟503和504中的延遲持續(xù)時(shí)間，是一個(gè)簡(jiǎn)單通過(guò)編輯由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令能改變的參數(shù)。用于示范低速警報(bào)子例行程序的源代碼表示在表4中。
表4alarm bcf INTCON，T0IF ；清除計(jì)時(shí)器中斷標(biāo)志位。
movwf w_temp ；保存w寄存器內(nèi)容。
swapf STATUS，w ；拷貝狀態(tài)寄存器到w。
bcf STATUS，RP0 ；保證選擇希望的列。
movwf status_temp ；保存狀態(tài)寄存器內(nèi)容。
decfsz dlycnt4 ；減小延遲計(jì)數(shù)器4。
goto savedbcf alarmout ；改變這行以從警報(bào)；高通切換，低失效；并且反之亦然。
goto loadsaved swapf status_temp，w ；把status_temp寄存器；交換成w(返回原始狀態(tài))。
movwf STATUS ；把狀態(tài)內(nèi)容恢復(fù)到它；去子例程之前的狀態(tài)。
swapf w_temp，f ；交換和加載“w”寄存；器而不影響狀態(tài)寄存器swapf w_temp，wretfie ；返回變換例行程序。
load movlw 0x03 ；加載wmovwf dlycnt6 ；加載延遲計(jì)數(shù)器6
；以防止警報(bào)復(fù)位。
swapf status_temp，w ；把status_temp；寄存器交換成w；(把列設(shè)置回原始狀態(tài))。
movwf STATUS ；把狀態(tài)內(nèi)容恢復(fù)到它；去子例程之前的狀態(tài)。
swapf w_temp，f ；交換和加載“w”寄存；器而不影響狀態(tài)寄存器。
swapf w_temp，wretfie在這種低速警報(bào)子例程中，微控制器20重新加載在由圖6的步驟503到505代表的警報(bào)子例程中使用的計(jì)數(shù)器(在表4的源代碼中標(biāo)為dlycnt6)，從而在低速或鎖定狀態(tài)期間計(jì)數(shù)器不能計(jì)時(shí)完而復(fù)位警報(bào)。因而無(wú)刷直流風(fēng)扇具有一個(gè)鎖存警報(bào)，因?yàn)榫瘓?bào)一旦已經(jīng)設(shè)置就不能復(fù)位。具有本專業(yè)技能的人員將認(rèn)識(shí)到，警報(bào)不必鎖存，而是一旦除去低速度或鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)就能除去。
在無(wú)刷直流風(fēng)扇的正常操作中，微控制器20的輸出30和40之一接通，而輸出的另一個(gè)斷開(kāi)，直到風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子已經(jīng)完成一轉(zhuǎn)。一旦轉(zhuǎn)子已經(jīng)完成一轉(zhuǎn)，微控制器20就互補(bǔ)輸出30和40。然而，在互補(bǔ)輸出30和40之前，微控制器20必須肯定轉(zhuǎn)子實(shí)際完成了交換循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，軟件程序指令使微控制器20切斷其輸出30和40和把警報(bào)輸出的接通延遲一個(gè)預(yù)定時(shí)間量。軟件程序指令進(jìn)一步使微控制器20連續(xù)地檢查是否已經(jīng)除去鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)。
圖7表示流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)響應(yīng)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的操作。參照?qǐng)D7，在步驟601微控制器20檢查Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)，以確定應(yīng)該接通輸出30和40的哪一個(gè)。在接通適當(dāng)輸出之后，微控制器20在步驟602減小標(biāo)為“計(jì)數(shù)器1”的一個(gè)第一延遲計(jì)數(shù)器。在步驟603，微控制器確定計(jì)數(shù)器1是否已經(jīng)翻轉(zhuǎn)。如果否，則微控制器20在步驟604再次檢查Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)。如果輸出12的邏輯狀態(tài)還沒(méi)有改變，則微控制器20重復(fù)步驟602至604。如果輸出12的邏輯狀態(tài)已經(jīng)改變，則微控制器20重復(fù)步驟601至604。
一旦計(jì)數(shù)器1已經(jīng)翻轉(zhuǎn)，在步驟605微控制器20減小標(biāo)為計(jì)數(shù)器2的一個(gè)第二延遲計(jì)數(shù)器。在步驟606，微控制器確定計(jì)數(shù)器2是否已經(jīng)翻轉(zhuǎn)。如果否，則微控制器20在步驟604再次檢查Hall傳感器10的輸出12的邏輯狀態(tài)。如果輸出12的邏輯狀態(tài)還沒(méi)有改變，則微控制器20重復(fù)步驟602、603、605、及606。如果輸出12的邏輯狀態(tài)已經(jīng)改變，則微控制器20重復(fù)步驟601至606。
在本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，這樣選擇存儲(chǔ)在延遲計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2中的十六進(jìn)制值的大小，從而一旦延遲計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2都已經(jīng)翻轉(zhuǎn)，就將過(guò)去近似250毫秒的時(shí)間段。如果在該時(shí)間段內(nèi)轉(zhuǎn)子還沒(méi)有進(jìn)行一轉(zhuǎn)，則一旦計(jì)數(shù)器2都已經(jīng)翻轉(zhuǎn)，就在步驟607啟動(dòng)鎖定轉(zhuǎn)子子例程程序。把該時(shí)間段分配給無(wú)刷直流風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子以形成一轉(zhuǎn)。存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2中的值的大小，即分別在步驟602與603和步驟605與606中的延遲持續(xù)時(shí)間，是簡(jiǎn)單通過(guò)編輯由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令能改變的參數(shù)。具有本專業(yè)技能的人員將認(rèn)識(shí)到，記住由微控制器20需要的時(shí)間段而選擇存儲(chǔ)在延遲計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2中的十六進(jìn)制值以執(zhí)行一個(gè)指令。例如，在這里描述的實(shí)施例中使用的工業(yè)零件號(hào)12C671微控制器在1微秒內(nèi)執(zhí)行指令。由微控制器20執(zhí)行指令需要的時(shí)間段用作時(shí)基，以創(chuàng)建在步驟602與603和步驟605與606中需要的延遲，并且貫穿由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令。
鎖定轉(zhuǎn)子子例程程序的第一部分切斷微控制器20的輸出30和40，并且把警報(bào)輸出的接通延遲預(yù)定秒數(shù)。圖8表示另一個(gè)流程圖，描述在圖1和2中表示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)響應(yīng)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的操作。參照?qǐng)D8，在步驟701微控制器20切斷其輸出30和40。在步驟702和703微控制器20減小計(jì)數(shù)器1，直到在計(jì)數(shù)器1中的值是零。然后，在步驟704和705微控制器20減小計(jì)數(shù)器2，直到在計(jì)數(shù)器2中的值是零。在例行程序的第二部分中，在微控制器20檢查是否除去鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)和無(wú)刷直流風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子是否自由之前，把標(biāo)為“計(jì)數(shù)器3”的第三延遲計(jì)數(shù)器減小到零以提供一個(gè)延遲。存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器1、計(jì)數(shù)器2及計(jì)數(shù)器3中的值的大小，即分別在步驟702至707中的延遲持續(xù)時(shí)間，是簡(jiǎn)單通過(guò)編輯由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令能改變的參數(shù)。用于示范鎖定轉(zhuǎn)子例行程序的源代碼表示在表5中。
表5locked bcf output1 ；切斷ouput1。
bcf output2 ；切斷ouput2。
movlw .030 ；加載w(改變用于希望延遲時(shí)；間的該值)。
movwf dlycnt1 ；加載延遲計(jì)數(shù)器1。
dloop3 movlw .100 ；加載w。
movwf dlycnt3 ；加載延遲計(jì)數(shù)器3。
dloop2 movlw 0xF9 ；加載w。
movwf dlycnt2 ；加載延遲計(jì)數(shù)器2。
dloop1 nop ；什么都不作。
decfsz dlycnt2 ；減小延遲計(jì)數(shù)器2。
goto dloop ；重復(fù)。
decfsz dlycnt3 ；減小延遲計(jì)數(shù)器3。
goto dloop2 ；重復(fù)加載延遲計(jì)數(shù)器2。
decfsz dlycnt1 ；減小延遲計(jì)數(shù)器1。
goto dloop3 ；重復(fù)加載延遲計(jì)數(shù)器3。
bcf alarmout ；改變這行以從警報(bào)高切換。
movlw .050 ；通過(guò)，
；加載w(把該值變到重新啟動(dòng)時(shí)間)。
movwf dlycnt1 ；加載計(jì)數(shù)器1。
dloop movlw .100 ；10秒延遲。
D movwf dlycnt2 ；加載第二計(jì)數(shù)器。
dloop movlw 0xf9 ；加載w。
C movmf dlycnt2 ；加載計(jì)數(shù)器2。
dloopE ；什么都不作。
nop dlycnt2 ；減小次級(jí)計(jì)數(shù)器。
decfsz dloopE ；繼續(xù)次級(jí)循環(huán)。
goto dlycnt3 ；減小初級(jí)計(jì)數(shù)器。
decfsz dloopC ；重新加載計(jì)數(shù)器一。
goto dlycnt1 ；減小計(jì)數(shù)器1。
decfsz dloopD ；重新加載計(jì)數(shù)器3。
goto start1這里描述的本發(fā)明實(shí)施例具有大大地簡(jiǎn)化無(wú)刷直流風(fēng)扇的設(shè)計(jì)和制造的優(yōu)點(diǎn)。為了遵守客戶規(guī)格的多樣性，當(dāng)使用分立IC驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器級(jí)開(kāi)關(guān)50和70時(shí)，必須改變?cè)谟∷㈦娐钒?PCB)上的元件配置，或者必須改變PCB的布局。在任一種情況下，都涉及繁重的人力勞動(dòng)、文本控制、及與自動(dòng)售貨機(jī)的接口。
驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器級(jí)開(kāi)關(guān)50和70的微控制器20的使用對(duì)于客戶的規(guī)格大大地簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和制造無(wú)刷直流風(fēng)扇的過(guò)程。按照本發(fā)明的實(shí)施例，由微控制器20執(zhí)行的軟件程序指令提供客戶可能需要的所有特征，包括變換、起動(dòng)電流限制控制、PWM速度控制、模擬速度控制、鎖定轉(zhuǎn)子重新啟動(dòng)、鎖定轉(zhuǎn)子警報(bào)、及低速警報(bào)。簡(jiǎn)單地通過(guò)把輔助子例程添加到軟件程序指令上，能把輔助特征添加到無(wú)刷直流風(fēng)扇上。此外，通過(guò)編輯下載到微控制器20中和由其執(zhí)行的軟件程序指令，能容易地改變無(wú)刷直流風(fēng)扇的特征的參數(shù)以遵守客戶的規(guī)格。
結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例能夠使單PCB配置用于每種無(wú)刷直流風(fēng)扇，而不管其具體特征。與帶有外部電路的分立IC的使用相比，因?yàn)闇p小數(shù)量的元件，所以顯著地增大無(wú)刷直流風(fēng)扇的可靠性。另外，硬件配置變化、其對(duì)應(yīng)文件變化、及自動(dòng)售貨機(jī)接口作廢。而是，一旦已經(jīng)接收到具體客戶的風(fēng)扇規(guī)格，技術(shù)員就能編輯用于微控制器20的軟件程序指令的源代碼，并且緊在把無(wú)刷直流風(fēng)扇運(yùn)送給客戶之前，使用靠近生產(chǎn)線布置的編程裝置把軟件程序指令下載到微控制器20中。按照本發(fā)明的實(shí)施例，能簡(jiǎn)單和容易地把無(wú)刷直流風(fēng)扇配置成遵守客戶的要求，并因此，顯著增加產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。
參照附圖已經(jīng)描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，要理解，本發(fā)明不限于這些精確的實(shí)施例，并且由熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)各種變更和修改，而不脫離在附屬權(quán)利要求
書中定義的本發(fā)明的范圍或精神。例如，盡管在無(wú)刷直流風(fēng)扇的上下文中已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但具有本專業(yè)技能的人員會(huì)理解本發(fā)明對(duì)于利用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的任何設(shè)備的實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.一種用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，控制所述電動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)操作特征，所述至少一個(gè)特征利用定義所述特征的希望操作的至少一個(gè)參數(shù)，所述驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)構(gòu)成為向一個(gè)定子線圈提供電流的驅(qū)動(dòng)器級(jí)；連接到所述驅(qū)動(dòng)器級(jí)用來(lái)改變所述至少一個(gè)參數(shù)，并且將所述至少一個(gè)參數(shù)與由所述電動(dòng)機(jī)的操作產(chǎn)生的一個(gè)信號(hào)進(jìn)行比較的裝置；一個(gè)包括用于控制連接到所述驅(qū)動(dòng)器級(jí)的所述裝置的軟件單元的微控制器；以及一個(gè)用于檢測(cè)磁場(chǎng)的狀態(tài)變化的傳感器，其具有連接到所述微控制器的輸出；其中，所述連接到所述驅(qū)動(dòng)器級(jí)的裝置還包括用來(lái)提供延時(shí)的延遲裝置，所述延時(shí)相應(yīng)于能夠由來(lái)自所述軟件單元的指令改變的至少一個(gè)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，用來(lái)改變所述參數(shù)的所述裝置包括用來(lái)輸入所述至少一個(gè)參數(shù)的輸入裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中所述特征包括限制由所述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在所述電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)抽取的起動(dòng)電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述參數(shù)包括用于所述起動(dòng)電流的閾值基準(zhǔn)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述參數(shù)包括一個(gè)比較值，從該比較值減去代表所述起動(dòng)電流的電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述特征包括使用模擬電壓的所述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的速度控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述參數(shù)包括用于所述電動(dòng)機(jī)的速度的一個(gè)閾值基準(zhǔn)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述特征包括產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述參數(shù)可以包括一個(gè)用于所述直流電動(dòng)機(jī)的速度的閾值。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述參數(shù)進(jìn)一步包括一個(gè)存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)數(shù)器中的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述參數(shù)進(jìn)一步包括一個(gè)指示用來(lái)產(chǎn)生所述警報(bào)的時(shí)間的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述特征包括確定一種鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述參數(shù)包括一個(gè)存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)數(shù)器中的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述特征包括響應(yīng)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述參數(shù)包括一個(gè)存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)數(shù)器中的值。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述特征包括跟隨鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)重新啟動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述參數(shù)包括一個(gè)存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)數(shù)器中的值。
18.一種用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，控制所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的至少一個(gè)，所述驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)構(gòu)成為向一個(gè)定子線圈提供電流的驅(qū)動(dòng)器級(jí)；用于改變的裝置，其改變所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能的操作特征中被控制的特征，且響應(yīng)于由所述電動(dòng)機(jī)的操作產(chǎn)生的一個(gè)信號(hào)控制所述改變的特征；一個(gè)包括用于控制連接到所述驅(qū)動(dòng)器級(jí)的所述裝置的軟件單元的微控制器；以及一個(gè)用于檢測(cè)磁場(chǎng)的狀態(tài)變化的傳感器，其具有連接到所述微控制器的輸出；其中，所述用于改變的裝置還包括用來(lái)提供延時(shí)的延遲裝置，所述延時(shí)相應(yīng)于能夠由來(lái)自所述軟件單元的指令改變的至少一個(gè)參數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括使用一個(gè)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的所述電動(dòng)機(jī)的速度控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括使用一個(gè)模擬電壓的所述電動(dòng)機(jī)的速度控制。
21.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括限制在所述電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)由所述電動(dòng)機(jī)抽取的起動(dòng)電流。
22.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括如果所述電動(dòng)機(jī)的速度在一個(gè)閾值以下則產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括響應(yīng)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括跟隨鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)重新啟動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)。
25.一種風(fēng)扇，它包括一個(gè)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)；如權(quán)利要求
1所述的用于所述風(fēng)扇的所述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。
26.根據(jù)權(quán)利要求
25所述的風(fēng)扇，其中，所述特征包括限制由所述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在所述電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)抽取的啟動(dòng)電流。
27.根據(jù)權(quán)利要求
26所述的風(fēng)扇，其中，所述參數(shù)包括用于所述啟動(dòng)電流的閾值基準(zhǔn)值。
28.根據(jù)權(quán)利要求
26所述的風(fēng)扇，其中，所述參數(shù)包括一個(gè)比較值，從該比較值減去代表所述啟動(dòng)電流的電壓。
29.根據(jù)權(quán)利要求
25所述的風(fēng)扇，其中，所述特征包括使用模擬電壓的所述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的速度控制。
30.根據(jù)權(quán)利要求
29所述的風(fēng)扇，其中，所述參數(shù)包括用于所述電動(dòng)機(jī)的速度的一個(gè)閾值基準(zhǔn)值。
31.根據(jù)權(quán)利要求
25所述的風(fēng)扇，其中，所述特征包括產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)信號(hào)。
32.根據(jù)權(quán)利要求
31所述的風(fēng)扇，其中，所述參數(shù)包括一個(gè)用于所述直流電動(dòng)機(jī)的速度的閾值。
33.根據(jù)權(quán)利要求
31所述的風(fēng)扇，其中，所述參數(shù)進(jìn)一步包括一個(gè)指示用來(lái)產(chǎn)生所述警報(bào)的時(shí)間的值。
34.根據(jù)權(quán)利要求
25所述的風(fēng)扇，其中，所述特征包括確定一種鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)。
35.根據(jù)權(quán)利要求
25所述的風(fēng)扇，其中，所述特征包括跟隨鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)重新啟動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)。
36.一種風(fēng)扇，它包括一個(gè)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)；如權(quán)利要求
18所述的用于所述風(fēng)扇的所述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
37.根據(jù)權(quán)利要求
36所述的風(fēng)扇，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括使用一個(gè)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的所述電動(dòng)機(jī)的速度控制。
38.根據(jù)權(quán)利要求
36所述的風(fēng)扇，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括使用一個(gè)模擬電壓的所述電動(dòng)機(jī)的速度控制。
39.根據(jù)權(quán)利要求
36所述的風(fēng)扇，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括限制在所述電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)由所述電動(dòng)機(jī)抽取的啟動(dòng)電流。
40.根據(jù)權(quán)利要求
36所述的風(fēng)扇，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括如果所述電動(dòng)機(jī)的速度在一個(gè)閾值以下則產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)。
41.根據(jù)權(quán)利要求
36所述的風(fēng)扇，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括響應(yīng)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)。
42.根據(jù)權(quán)利要求
36所述的風(fēng)扇，其中，所述電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的所述至少一個(gè)包括跟隨鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)重新啟動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)。
專利摘要
一種用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(100)的驅(qū)動(dòng)電路，控制電動(dòng)機(jī)的多個(gè)可能操作特征的至少一個(gè)。驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)用來(lái)把電流提供到一個(gè)定子線圈的驅(qū)動(dòng)器級(jí)，并且改變控制電動(dòng)機(jī)的所述多個(gè)可能操作特征中的哪些。電動(dòng)機(jī)的操作特征包括起動(dòng)電流限制控制、PWM速度控制、模擬速度控制、探測(cè)鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)、跟隨鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)的探測(cè)設(shè)置一個(gè)警報(bào)、跟隨鎖定轉(zhuǎn)子狀態(tài)重新啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)、探測(cè)低速狀態(tài)、及跟隨低速狀態(tài)的探測(cè)設(shè)置一個(gè)警報(bào)。電動(dòng)機(jī)的操作特征的一些，利用定義特征的希望操作的至少一個(gè)參數(shù)。驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步改變操作特征的參數(shù)，則不用改變無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的物理配置。
文檔編號(hào)H02P29/02GKCN1237700SQ01809818
公開(kāi)日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2001年4月20日
發(fā)明者埃里克·A·哈特 申請(qǐng)人:美蓓亞株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan