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用于多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器的制作方法

文檔序號(hào):7309451閱讀:185來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:用于多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的電子電路。更確切地說(shuō),本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)例如磁盤驅(qū)動(dòng)器的主軸電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,通過(guò)轉(zhuǎn)換正和負(fù)(全波)正弦波激磁可導(dǎo)致明顯降低由電動(dòng)機(jī)發(fā)出的電及聲噪聲以及能夠同時(shí)精確調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度。
眾所周知,采用電子方式換向的DC無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)作為磁盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的直接驅(qū)動(dòng)的主軸電動(dòng)機(jī)。這些電動(dòng)機(jī)通常包括由各疊層的鐵制定子磁極部分構(gòu)成的固定的圓筒形的定子結(jié)構(gòu),而各磁極部分由面向一構(gòu)成磁盤主軸盤轂的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)部分的旋轉(zhuǎn)圓柱形永久磁鐵環(huán)的一些槽分開(kāi)。每一磁極有一個(gè)繞其纏繞的線圈,該線圈接受來(lái)自電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電流。永久磁鐵環(huán)限定了面向定子各磁極部分的交替的永久磁鐵的南北磁極。由于在永久磁鐵轉(zhuǎn)子和定子組件之間穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)角度或位置變化使得起動(dòng)時(shí)的滯留轉(zhuǎn)矩或“齒槽效應(yīng)”轉(zhuǎn)矩顯現(xiàn)出來(lái)。為了降低齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩,在磁盤驅(qū)動(dòng)器的永磁主軸電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用數(shù)量不均的磁極和槽。
磁盤驅(qū)動(dòng)器主軸電動(dòng)機(jī)的一種十分流行的形式是所謂的8極/9槽式主軸電動(dòng)機(jī)。這種不均的磁極/槽配置方式優(yōu)于其它配置方式是因?yàn)槠鋾?huì)使齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩降到最低。例如可參閱授予Crapo的題為“具有低齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的磁盤驅(qū)動(dòng)器主軸電動(dòng)機(jī)”的4847712號(hào)美國(guó)專利,本文引用它的公開(kāi)內(nèi)容可供參考。在某些應(yīng)用場(chǎng)合例如在磁盤驅(qū)動(dòng)器中的磁頭定位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)場(chǎng)合,已經(jīng)利用由增量式定位步進(jìn)電動(dòng)機(jī)形成的滯留作用來(lái)保證磁頭精確定位。然而,對(duì)于磁盤驅(qū)動(dòng)器主軸,各穩(wěn)定的位置形成靜態(tài)作用力,除了克服正常的起動(dòng)摩擦力之外,還必須對(duì)此予以克服。在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)的滯留轉(zhuǎn)矩也會(huì)以有害的振動(dòng)的形式呈現(xiàn)。
在希望磁盤主軸電動(dòng)機(jī)具有低的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩特性的同時(shí),在運(yùn)行過(guò)程中同時(shí)樣希望使凈余徑向力降低到最小。當(dāng)磁盤主軸按照不斷增加的轉(zhuǎn)速方式旋轉(zhuǎn),接近甚至超過(guò)每分10000轉(zhuǎn)(10000RPM)時(shí),這一點(diǎn)特別重要。由于轉(zhuǎn)速非常高,不斷提出各種更新穎的主軸軸承系統(tǒng),特別是流體動(dòng)力軸承。這些軸承對(duì)于不平衡的力或凈余徑向力是十分敏感的,并且使用上述常規(guī)的8磁極9槽的主軸電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不能使之好地工作,這是因?yàn)閮粲鄰较蛄?dǎo)致靜態(tài)阻力或難于起動(dòng),以及在軸承系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行過(guò)程中由在軸頸軸承處的軸和軸套的磨損形成不均勻的擺動(dòng)和偏以旋轉(zhuǎn)。在共同轉(zhuǎn)讓的由Huang等人在1995年11月20日申請(qǐng)的待審的序號(hào)為08/560726的美國(guó)專利申請(qǐng)(題為“具有極小凈余徑向力和低齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的高速10極12槽的DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)”)中,介紹了一改進(jìn)的DC無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在此編入它的公開(kāi)內(nèi)容供參考。
另一種改進(jìn)的用于降低來(lái)自主軸電動(dòng)機(jī)的噪聲的方案介紹在共同代理的由Viskochil在1995年6月15日提出申請(qǐng)待審的序號(hào)為08/490962的美國(guó)專利申請(qǐng)(題為“具有全模式(overmold)線圈支承的電動(dòng)機(jī)”)中,在此編入它的公開(kāi)內(nèi)容供參考。雖然在作為參考的專利申請(qǐng)中所介紹的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在降低振動(dòng)和聲音噪聲方面有明顯改進(jìn),但它們僅討論機(jī)電問(wèn)題,且另外的技術(shù)方案集中于為了降低振動(dòng)和發(fā)出的聲音而對(duì)施加到這些電動(dòng)機(jī)線圈上的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的DC驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行整形。
可以將多相DC無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)正確地從電方面認(rèn)為是一種同步的交流(AC)電動(dòng)機(jī)的類型,該電動(dòng)機(jī)通常不是通過(guò)正弦AC波形電壓激磁來(lái)驅(qū)動(dòng)的。DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)通常是利用不連續(xù)的一般為矩形波形最好是粗略接近正弦驅(qū)動(dòng)波形電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。利用使耗散的熱量(僅在波形電壓的轉(zhuǎn)換邊沿期間產(chǎn)生)降至最低的數(shù)字開(kāi)關(guān)晶體管驅(qū)動(dòng)器,易于產(chǎn)生邊沿急劇轉(zhuǎn)換變化的階躍函數(shù)的方式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的DC驅(qū)動(dòng)信號(hào)的采用引起電動(dòng)機(jī)繞組電流和電壓的很大的變化率,并且由于具有比所需的正弦電動(dòng)機(jī)激磁波形基波高得多的頻率分量,由各繞組以及互連引線以及驅(qū)動(dòng)器電子線路導(dǎo)致輻射AC電磁場(chǎng)。這些雜散的AC電磁場(chǎng)形成電噪聲和電磁干擾(EMI)。例如在磁盤驅(qū)動(dòng)器中,低電平讀出通道磁通轉(zhuǎn)變傳感前置放大器可能在結(jié)構(gòu)上十分接近DC無(wú)刷主軸電動(dòng)機(jī),以及形成的電噪聲可能嚴(yán)重地降低前置放大器的性能。此外,當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流在電動(dòng)機(jī)各繞組之間不連續(xù)地轉(zhuǎn)換而不是使它們按正弦變化時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩對(duì)定子鐵芯通路和繞組的作用點(diǎn)急劇地變化;以及這些急劇變化的力使定子變形和振動(dòng),形成十分有害的聲噪聲,特別是對(duì)于使用人通常十分接近的個(gè)人計(jì)算機(jī)或臺(tái)式商用機(jī)的場(chǎng)所更是如此。已經(jīng)提出以及某種程度上解決了上述電波整形問(wèn)題以降低EMI和電動(dòng)機(jī)聲發(fā)射水平的是,共同代理的授予Oswald的題為“用于DC無(wú)刷主軸電動(dòng)機(jī)的數(shù)字-模擬式驅(qū)動(dòng)器”的5210474號(hào)美國(guó)專利,在此編入它的公開(kāi)內(nèi)容供參考。Oswald的專利公開(kāi)了一種用于例如磁盤驅(qū)動(dòng)器的三相DC無(wú)刷主軸電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生多相的一般為梯形的激磁波形的驅(qū)動(dòng)器電路。雖然Oswald的專利建議通過(guò)使用查詢表和線路改進(jìn)方案可以產(chǎn)生正弦驅(qū)動(dòng)波形,但沒(méi)有詳細(xì)介紹低成本高效或?qū)嵱玫碾娐穼?shí)施方案,沒(méi)有提出利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波激磁來(lái)降低EMI的解決方案。本發(fā)明解決了EMI問(wèn)題,并通過(guò)采用對(duì)于無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)提供采用即時(shí)速度調(diào)節(jié)方式的轉(zhuǎn)換的正弦波電動(dòng)機(jī)激磁方案來(lái)對(duì)Oswald的專利進(jìn)行重大的改進(jìn)。
授予Yoshino等人的題為“電動(dòng)機(jī)控制電路和利用該電路的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”的539290號(hào)美國(guó)專利提出了產(chǎn)生三相梯形驅(qū)動(dòng)波形的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的另一實(shí)例,在此編入它的公開(kāi)內(nèi)容供參考。
利用純正弦波激磁的用于磁盤驅(qū)動(dòng)器主軸電動(dòng)機(jī)的各種標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器是已知的。然而,這種類型的多相正弦波驅(qū)動(dòng)器很大并且包括按照線性方式和高功率值工作的放大器,導(dǎo)致形成高的平均電流和耗散大量的熱量。因而,這種線性正弦波驅(qū)動(dòng)器很大并且僅能在相當(dāng)高的成本下實(shí)現(xiàn)。所以,例如把它們裝在用DC供電的磁盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)是不實(shí)用的。
雖然按開(kāi)關(guān)方式工作的正弦波驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)另一種有吸引力的方案,但采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的正弦波驅(qū)動(dòng)器將增加磁盤驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的成本并且還需要由于磁盤驅(qū)動(dòng)器造成的附加處理時(shí)間。因此,迄今為止并不滿足為了使發(fā)出的聲音最小而對(duì)多相DC無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)式驅(qū)動(dòng)器的需求,這種驅(qū)動(dòng)器同已經(jīng)包含在磁盤驅(qū)動(dòng)器等中已知的矩形/梯形波主軸電動(dòng)機(jī)相比,其所需的復(fù)雜程度和成本沒(méi)有明顯的增加。
本發(fā)明的總的目的是提供一種能夠克服前述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的局限性和缺點(diǎn)的用于多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換式正弦波功率驅(qū)動(dòng)器。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于使多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)器電路,其利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流,采用的方式能明顯降低聲噪聲能(而按照別的電路會(huì)響應(yīng)于常規(guī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生該噪聲的)并且不會(huì)產(chǎn)生成問(wèn)題的EMI。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于向多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)供電的驅(qū)動(dòng)器電路,通過(guò)利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流來(lái)實(shí)現(xiàn),該電流的能級(jí)通過(guò)利用來(lái)自電動(dòng)機(jī)速度控制環(huán)路的經(jīng)補(bǔ)償?shù)乃俣日`差值來(lái)調(diào)制,以便形成電動(dòng)機(jī)速度的同步調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器電路,它通過(guò)向電動(dòng)機(jī)提供開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波多相驅(qū)動(dòng)電流而改進(jìn)前述的梯形波驅(qū)動(dòng)器,無(wú)需利用消耗功率的線性放大器來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種適用于包含在很大規(guī)模數(shù)字集成電路內(nèi)的實(shí)用的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換式正弦波驅(qū)動(dòng)電路。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于驅(qū)動(dòng)范圍廣泛的各種各樣的多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換式正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,實(shí)際上對(duì)于電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度可從近于靜止到極大的電動(dòng)機(jī)速度的范圍不加限制。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化邏輯的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換式正弦波功率驅(qū)動(dòng)器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換式正弦波驅(qū)動(dòng)器,其能在一個(gè)脈沖寬度調(diào)制控制間隔內(nèi)使驅(qū)動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)同步。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于驅(qū)動(dòng)各種各樣的遵循不同結(jié)構(gòu)且具有不同容限和運(yùn)行狀態(tài)的多相電動(dòng)機(jī)的,進(jìn)行數(shù)字調(diào)制的驅(qū)動(dòng)器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于例如三相(U,V,W)無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換式正弦波驅(qū)動(dòng)器,在運(yùn)行過(guò)程中,遵循關(guān)系式Sin(U)+Sin(V)+Sin(W)=0。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供一種用于多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換式正弦波驅(qū)動(dòng)器電路。該電動(dòng)機(jī)具有例如三相或成組的定子線圈U、V和W,它們按照關(guān)系式Sin(U)+Sin(V)+Sin(W)=0利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的基本上為正弦的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)。在這種實(shí)例中,該驅(qū)動(dòng)器電路包括一多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路,用于按照由電流源通過(guò)所選擇的3組定子線圈的組合,到一電流返回回路的基本上為正弦的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)信號(hào),選擇性地輸出和吸收多相驅(qū)動(dòng)電流,使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在受控的角速度下。一信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路連接到定子線圈組,以便監(jiān)測(cè)其中出現(xiàn)的電流信號(hào)并輸出電動(dòng)機(jī)相位參考信號(hào)。一相位時(shí)鐘發(fā)生器提供與電動(dòng)機(jī)同步的時(shí)鐘信號(hào)。利用電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)使相位計(jì)數(shù)器按時(shí)鐘計(jì)時(shí),以及利用電動(dòng)機(jī)相位參考信號(hào)復(fù)零,以及該相位計(jì)數(shù)器對(duì)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的每個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的預(yù)定的相位間隔進(jìn)行計(jì)數(shù),產(chǎn)生相位計(jì)數(shù)值和相位極性信號(hào)。電動(dòng)機(jī)狀態(tài)解碼器通過(guò)產(chǎn)生狀態(tài)控制信號(hào)而響應(yīng)于相位極性信號(hào)。利用相位計(jì)數(shù)值對(duì)正弦邏輯電路進(jìn)行尋址并輸出每相的數(shù)字式的多相正弦量的值。多相脈沖寬度調(diào)制器電路通過(guò)產(chǎn)生由正弦量值控制的一定占空因數(shù)的周期而響應(yīng)于該多相正弦量值。一邏輯解碼器響應(yīng)于狀態(tài)控制信號(hào),其方法是將相位脈沖解碼為相位驅(qū)動(dòng)脈沖,并提供該相位驅(qū)動(dòng)脈沖以控制多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路,以便利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的基本正弦驅(qū)動(dòng)信號(hào)使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明的上述的一個(gè)方面,利用與經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)機(jī)速度誤差成比例的時(shí)鐘速率通過(guò)調(diào)制相位脈沖進(jìn)行電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)。在執(zhí)行附加的速度調(diào)節(jié)功能時(shí),利用在驅(qū)動(dòng)器電路內(nèi)部的某些功能。例如,信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路可檢測(cè)電信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)并產(chǎn)生信號(hào),且該驅(qū)動(dòng)器電路還包含一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電路,用于檢測(cè)和保持由多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路提供的驅(qū)動(dòng)電路;一個(gè)速度誤差用數(shù)模變換器,它響應(yīng)于在每個(gè)電動(dòng)機(jī)周期內(nèi)達(dá)到的相位計(jì)激器的低計(jì)數(shù)和/或高計(jì)數(shù)值,用于產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)速度誤差值;一個(gè)差分放大器,用于由電動(dòng)機(jī)速度值對(duì)檢測(cè)的和保持的驅(qū)動(dòng)電流求差分,以產(chǎn)生電流指令值;一個(gè)速度環(huán)路比較器,用于補(bǔ)償該電流指令值;以及一個(gè)模/數(shù)變換器,用于將經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髦噶钪底儞Q為經(jīng)補(bǔ)償?shù)臄?shù)字式的誤差指令值。該驅(qū)動(dòng)器電路還包含一個(gè)可編程的有定占空因數(shù)的時(shí)鐘,用于按照利用數(shù)字式誤差指定令調(diào)制的時(shí)鐘速率使多相脈沖寬度調(diào)制器電路進(jìn)行按時(shí)鐘計(jì)時(shí),以便按照預(yù)定的角速度維持和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)速度,因此同步地向電動(dòng)機(jī)提供正弦波相位驅(qū)動(dòng)脈沖并進(jìn)行電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)。
按照本發(fā)明的一個(gè)相關(guān)方面,提供一種利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流向無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)供電并使之旋轉(zhuǎn)的方法。該電動(dòng)機(jī)控制方法包含的步驟有利用信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)在多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組出現(xiàn)的電信號(hào),產(chǎn)輸出用于電動(dòng)機(jī)每相的相位參考信號(hào);響應(yīng)于多個(gè)相位參考信號(hào),由一相位時(shí)鐘發(fā)生器提供電動(dòng)機(jī)同步的時(shí)鐘信號(hào);通過(guò)利用電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)使相位計(jì)數(shù)器裝置計(jì)時(shí)以及利用相位基準(zhǔn)信號(hào)使相位計(jì)數(shù)器復(fù)零,確定預(yù)定的電動(dòng)機(jī)相位間隔和產(chǎn)生對(duì)于電動(dòng)機(jī)每相間隔的相位計(jì)數(shù)值和相位極性信號(hào);利用電動(dòng)機(jī)狀態(tài)解碼器響應(yīng)于相位極性信號(hào),產(chǎn)生狀態(tài)控制信號(hào);由利用相位計(jì)數(shù)值尋址的正弦波查詢邏輯單元對(duì)于電動(dòng)機(jī)每相間隔輸出數(shù)字式多相正弦波量值;利用多相脈沖寬度調(diào)制器響應(yīng)于數(shù)字式多相正弦波量值,產(chǎn)生由該正弦波量值控制的具有一定占空因數(shù)的周期的相位脈沖;利用邏輯解碼器裝置響應(yīng)于狀態(tài)控制信號(hào),將相位脈沖解碼為開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的相位正弦波驅(qū)動(dòng)脈沖;以及利用多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路按照開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的相位正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào),選擇性地向多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組送出和由其吸收驅(qū)動(dòng)電流,以便利用該開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流向電動(dòng)機(jī)供電和使之旋轉(zhuǎn)。
本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員通過(guò)分析結(jié)合附圖表示的一優(yōu)選實(shí)施例的如下詳細(xì)介紹,會(huì)更完整地理解和認(rèn)識(shí)本發(fā)明的這些以及其它一些目的、優(yōu)點(diǎn)、方面和特征。


圖1是一種硬盤驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化的系統(tǒng)方塊圖,這種類型的驅(qū)動(dòng)器由于在主軸電動(dòng)機(jī)和音圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器電路內(nèi)包含本發(fā)明而改進(jìn)了它的性能。
圖2是沿由本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器電路控制類型的多相無(wú)刷永磁主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線所取的縱斷面的簡(jiǎn)化示意性的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是用于根據(jù)本發(fā)明原理的三相無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換式正弦波驅(qū)動(dòng)器電路的總系統(tǒng)方塊圖。
圖4是圖3中的驅(qū)動(dòng)器電路的相位計(jì)數(shù)器和其下游側(cè)電路的更詳細(xì)的方塊圖。
圖5是沿一共同的時(shí)間基準(zhǔn)線分布的一系列的模擬量的正弦波和數(shù)字式的控制脈沖波形圖,表示根據(jù)本發(fā)明原理的圖3中的3相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中的三相U、V和W中的每一相的一個(gè)周期。
圖6是表示圖3中的驅(qū)動(dòng)器電路的工作狀態(tài)的三相閥值和極性表。
圖7是圖3中所示的3相H形橋式功率級(jí)DMOS驅(qū)動(dòng)器電路的更詳細(xì)的方塊圖。
圖8是表示按照一個(gè)完整周期范圍內(nèi)的例如15度的間隔施加到圖7中的三相中的每一相上的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖,借此描述本發(fā)明的原理。
圖9A和9B是用于說(shuō)明利用本發(fā)明所能執(zhí)行的電動(dòng)機(jī)速度控制調(diào)節(jié)功能的波形圖。圖9A表示速度誤差值產(chǎn)生的情況,其中的實(shí)際的電動(dòng)機(jī)速度位于基準(zhǔn)值之上,而圖9B表示速度誤差值產(chǎn)生的情況,其中實(shí)際的電動(dòng)機(jī)速度低于基準(zhǔn)值。
本發(fā)明的原理雖然可以適用于驅(qū)動(dòng)多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)(通常稱為DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)),但在圖1所示的磁盤驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)10中的主軸電動(dòng)機(jī)和音圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器專用集成電路(ASIC)12內(nèi)部獲得優(yōu)先應(yīng)用。
為了更完整性理解優(yōu)選的工作環(huán)境,簡(jiǎn)單介紹磁盤驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。磁盤驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)10包含-由ASIC 12驅(qū)動(dòng)的DC無(wú)刷主軸電動(dòng)機(jī)14,其使至少一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁盤16按照預(yù)定的角速度相對(duì)于基座21旋轉(zhuǎn)。一支承非常接近磁盤16的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表面的數(shù)據(jù)傳感器的磁頭滑臂18以可旋轉(zhuǎn)方式由一包括承載梁和萬(wàn)向支架(未單獨(dú)表示)的磁頭支臂20支承。磁頭支臂20例如利用音圈旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)22使之相對(duì)基座21和磁盤旋轉(zhuǎn)。主軸電動(dòng)機(jī)14和音圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)22兩者分別經(jīng)過(guò)供電/控制通道24和26由主軸電動(dòng)機(jī)和音圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器電路12控制。磁盤驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)10通常還包含讀出前置放大器/寫入驅(qū)動(dòng)器28、讀/寫通道ASIC30、磁盤驅(qū)動(dòng)控制器ASIC32,以及一DRAM緩沖器芯片34,其用于暫時(shí)存儲(chǔ)用戶的數(shù)據(jù)塊和存儲(chǔ)用于置入式磁盤驅(qū)動(dòng)監(jiān)控的微控制器38的指令,磁盤驅(qū)動(dòng)控制器ASIC32包括主接口電路,代表-用于將驅(qū)動(dòng)器10經(jīng)過(guò)接口總線36連接到主計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備的適當(dāng)接口;數(shù)據(jù)順序器/管理器電路,用于將處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)讀/寫通道30和讀出前置放大器/寫入驅(qū)動(dòng)器28傳輸?shù)酱疟P16和由其輸出;存儲(chǔ)器控制器,用于控制在緩沖存儲(chǔ)器34的尋址和刷新操作;以及一連接到驅(qū)動(dòng)器微處理器38的接口。用戶數(shù)據(jù)通道通常用以箭頭終止的粗黑體線表示,這些通道能使用戶數(shù)據(jù)塊以受控方式在主機(jī)和磁盤存儲(chǔ)表面之間傳輸。用一般直線表示各種控制線,例如微處理器控制總線40和DRAM存儲(chǔ)器尋址、刷新和控制總線42,它們傳送遍及磁盤驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的控制和狀態(tài)量值信號(hào)。
圖2表示舉例性的磁盤驅(qū)動(dòng)用多相主軸電動(dòng)機(jī)例如電動(dòng)機(jī)14的結(jié)構(gòu)斷面。在這一特定實(shí)例中,電動(dòng)機(jī)14包含中心軸43、安裝在軸43上的軸承組件44,以及磁盤盤轂45,至少把一個(gè)旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)磁盤16安裝到其上。一通常為圓柱形的定子線圈組件46安裝在與軸43同心的基座21中。永磁轉(zhuǎn)子47固定到一鐵磁材料的磁通返回環(huán)48上,該環(huán)48再固定到盤轂45的內(nèi)側(cè)圓柱形壁上。如圖所示,電動(dòng)機(jī)14并未包含反映轉(zhuǎn)子位置的霍爾效應(yīng)位置傳感器或其它傳感器,在本實(shí)例中有意識(shí)地將它們略去。雖然,在圖2中表示的是兩個(gè)定子線圈,但應(yīng)當(dāng)理解,實(shí)際上可有多個(gè)定子磁極部分和線圈,并且將各線圈適當(dāng)?shù)剡B接成為具有返回連接點(diǎn)的Y形連接三相電動(dòng)機(jī)。按照這樣構(gòu)成和連接的主軸電動(dòng)機(jī)14具有在Y形連接的3相電動(dòng)機(jī)的固定件中的4個(gè)電連接部分。在電動(dòng)機(jī)14中可以采用各種各樣的磁極一槽配置方式。目前優(yōu)選的主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)施例能夠在降低發(fā)出的聲音同時(shí),還能達(dá)到很高的轉(zhuǎn)速,這類電動(dòng)機(jī)在上面引用作為參考的待審的序號(hào)為08/560726的美國(guó)申請(qǐng)中作了介紹。主軸電動(dòng)機(jī)定子可以被密封以進(jìn)一步降低發(fā)出的聲音,例如在待審的序號(hào)為08/490962的美國(guó)專利申請(qǐng)中所介紹的,也如上所述可供參考。
下面轉(zhuǎn)閱圖3,該圖利用與3相主軸電動(dòng)機(jī)14相關(guān)的功能方塊圖表示主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路50,各個(gè)繞組相別為相U、相V和相W,以及還有中心抽頭返回線CT。雖然主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路50可以是用作一通用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的單一電路芯片,但最好是,該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路50作為主軸電動(dòng)機(jī)和音圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器ASIC12的一部分包含在圖1中的磁盤驅(qū)動(dòng)器10的內(nèi)部。因此,ASIC12處于驅(qū)動(dòng)器微處理器38的總的監(jiān)控之下。在主軸電動(dòng)機(jī)14的起始的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行過(guò)程中,微處理器38繁重地從事于確定處在靜止的主軸電動(dòng)機(jī)的起始位置以及計(jì)算起始旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)參數(shù)并將其作用于ASIC12,以使電動(dòng)機(jī)14沿所需的方向開(kāi)始旋轉(zhuǎn),朝所需的工作速度加速。當(dāng)達(dá)到所需的工作速度時(shí),下文將解釋的速度控制環(huán)路60向電動(dòng)機(jī)14提供自動(dòng)速度調(diào)節(jié),而開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換式正弦波驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生并提供開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào),以便向電動(dòng)機(jī)供電。
電路50包含一向電動(dòng)機(jī)繞組提供開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波電流的三相全波(用于電動(dòng)機(jī)每一繞組的輸出和吸收電流開(kāi)關(guān))功率級(jí)DMOS驅(qū)動(dòng)器橋式電路52。如圖7所示,橋式電路52包含3個(gè)輸出電流的功率FET,即UH、VH和WH,以及3個(gè)吸收電流的功率FET,即UL,VL和WL。有3對(duì)FET,每一對(duì)包含一輸出側(cè)FET和吸收側(cè)FET,它們被連接成驅(qū)動(dòng)3相電動(dòng)機(jī)14中的電動(dòng)機(jī)的三相U、V和W中的每一相。根據(jù)本發(fā)明的原理,驅(qū)動(dòng)器橋式電路52中的各FET晶體管按照由邏輯解碼器54提供的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)脈沖,選擇地向電動(dòng)機(jī)14輸出三相正弦波驅(qū)動(dòng)電流并吸收該電流。驅(qū)動(dòng)器橋式電路52由電流源通過(guò)定子線圈的轉(zhuǎn)換組合而輸出功率,并且以相似的方式將電流吸收進(jìn)入電流返回回路,以便使電動(dòng)機(jī)14(在圖3中以電路示意圖的形式表示)運(yùn)行在預(yù)定的角速度下。在本說(shuō)明書中,下面將更詳細(xì)地介紹邏輯解碼器電路54和驅(qū)動(dòng)器橋式電路52。
過(guò)零檢測(cè)電路56被連接成通過(guò)參照電動(dòng)機(jī)的公用節(jié)點(diǎn)CT監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)14中的三相U、V和W。通過(guò)檢查在圖5中表示的三相驅(qū)動(dòng)電流,立即明了在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的360。的周期過(guò)程中每個(gè)波形以相同方式穿過(guò)零軸線。轉(zhuǎn)閱圖3,在電路56中最好包含3個(gè)電壓比較器(連同其它脈沖門控和整形電路)。在正常運(yùn)行中,驅(qū)動(dòng)器電路50向電動(dòng)機(jī)的各相U、V、W提供三相開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦驅(qū)動(dòng)電流,以便在任何瞬時(shí),在公共節(jié)點(diǎn)CT形成一等于零電壓的參考電平的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的帶符號(hào)的矢量和(Sin(U)+Sin(V)+Sin(W)=0(公共節(jié)點(diǎn)CT))。因此,公共節(jié)點(diǎn)CT形成一適當(dāng)?shù)膮⒖茧娖剑肯郩、V和W可以相對(duì)它進(jìn)行比較,以便利用比較器確定每個(gè)過(guò)零點(diǎn)。如圖5中的波形圖E所示,每次過(guò)零都被處理成產(chǎn)生一控制脈沖。因此,相U沿正方向在0和360度處過(guò)零,沿負(fù)方向在180度處過(guò)零。相V沿正方向在120度處過(guò)零,沿負(fù)方向在300度處過(guò)零。以及相W沿正方向在240度處過(guò)零,沿負(fù)方向在60度處過(guò)零。在圖5中的波形圖A中在重疊的U、V和W正弦波中示有6個(gè)過(guò)零點(diǎn),電動(dòng)機(jī)14每旋轉(zhuǎn)一周形成如圖5中的波形圖E所示的6個(gè)過(guò)零脈沖。
過(guò)零檢測(cè)電路56滿足兩個(gè)重要然而十分不同的目的。第一個(gè)目的是向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路50內(nèi)的電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)控制環(huán)路60中的模擬式電流檢測(cè)/采樣和保持電路58,提供正/負(fù)過(guò)零控制序列信號(hào)(圖5中的波形圖E)。該速度控制環(huán)路還包含一含有3個(gè)上行計(jì)數(shù)器64、66和68(如圖4中所示)的相位計(jì)數(shù)器組件62。下文結(jié)合圖4將更詳細(xì)地介紹各相位計(jì)數(shù)器組件62。第二個(gè)目的是為每相提供正前沿過(guò)零脈沖,以便將相位計(jì)數(shù)器組件62內(nèi)的3個(gè)相位計(jì)數(shù)器復(fù)零。對(duì)于電動(dòng)機(jī)的相U、V和W正向轉(zhuǎn)變沿的過(guò)零點(diǎn),分別在圖5中的波形圖B、C、D表示這些正向邊沿過(guò)零脈沖。
現(xiàn)在介紹速度調(diào)節(jié)環(huán)路60的結(jié)構(gòu)和功能。由相位計(jì)數(shù)器組件62沿通道70提供3個(gè)低位的的6比特計(jì)數(shù)值并鎖存在組件62中的3個(gè)速度誤差寄存器中。在過(guò)零點(diǎn)的下降沿并不將各相計(jì)數(shù)器62復(fù)零,以便適應(yīng)設(shè)計(jì)和制造公差,因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)的產(chǎn)品運(yùn)行中在各個(gè)電動(dòng)機(jī)內(nèi)以及在不同電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間是可能存在這些公差的。該鎖存的計(jì)數(shù)值然后順序地作為數(shù)字值順序地被提供到在組件62中的單一的按時(shí)間多路轉(zhuǎn)換的脈沖寬度調(diào)制器。每旋轉(zhuǎn)一周的這3相信號(hào)在組件72中被求和與平均,然后送到一模擬式的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償組件74。模擬式補(bǔ)償組件74對(duì)該模擬量的速度誤差信號(hào)加以環(huán)路補(bǔ)償,并將經(jīng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)作為正輸入而提供到差分放大器76。由電流檢測(cè)/采樣和保持電路58提供負(fù)輸入,所形成的差代表一個(gè)電流誤差指令值,該值在組件76中進(jìn)行補(bǔ)償,然后在模數(shù)變換器78變換為5比特?cái)?shù)字控制信號(hào),且沿通道80作為經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差而輸出到可編程時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器電路82。
時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器電路82沿通道80輸出一與經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差成比例的脈沖寬度調(diào)制器時(shí)鐘信號(hào),因此對(duì)利用在組件84中的脈沖寬度調(diào)制計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的循序的U、V和W正弦波的脈沖的變化的占空因數(shù)進(jìn)行微調(diào)。如果電動(dòng)機(jī)14慢于一參考速度,則利用環(huán)路60檢測(cè)這種狀態(tài),并且在通道80上的經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差使調(diào)制器時(shí)鐘62被減慢并使施加的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)用的每個(gè)調(diào)制脈沖的平均占空因數(shù)稍微延長(zhǎng)。另一方面,如果電動(dòng)機(jī)14運(yùn)行在參考速度之外,則電流誤差使每個(gè)調(diào)制脈沖的平均占空因數(shù)降低,因此向電動(dòng)機(jī)14提供較少的能量,使其角速度減慢。下文將解釋電動(dòng)機(jī)速度控制環(huán)路60的更多的方面和細(xì)節(jié)。
轉(zhuǎn)閱圖4,可以看出分相計(jì)數(shù)器組件62包含3個(gè)上行計(jì)數(shù)器62U、62V和62W。通過(guò)提供這3個(gè)計(jì)數(shù)器,每相一個(gè),在特定電動(dòng)機(jī)內(nèi)的相位移誤差可以被處理,其中的各相可以不嚴(yán)格地差120°(電角度)。利用U相過(guò)零信號(hào)使U相計(jì)數(shù)器62U復(fù)零,并按由在通道104上形成的分相時(shí)鐘信號(hào)控制的速率以數(shù)字方式開(kāi)始上行計(jì)數(shù)。每個(gè)計(jì)數(shù)器最好具有至少11比特(0-9個(gè)數(shù)據(jù)比特和一個(gè)極性比特)寬度,因此,在達(dá)到最大二進(jìn)制計(jì)數(shù)值之前能夠計(jì)數(shù)達(dá)29(十進(jìn)制512)。當(dāng)最大計(jì)數(shù)值達(dá)到時(shí),計(jì)數(shù)器62不再滾動(dòng)翻轉(zhuǎn),并且保持它們的計(jì)數(shù)值,直到在收到一復(fù)零脈沖(圖5中的波形圖B、C或D)之前的短暫時(shí)間處,在收到脈沖的時(shí)間點(diǎn)計(jì)數(shù)器被復(fù)零。當(dāng)收到復(fù)零脈沖時(shí),接收復(fù)零脈沖的計(jì)數(shù)器按照在通道104上的分相時(shí)鐘信號(hào)固定的時(shí)鐘速率開(kāi)始上行計(jì)數(shù)。
每個(gè)上行計(jì)數(shù)器62U、62V、62W適于由微處理器38預(yù)置,以迫使各計(jì)數(shù)器進(jìn)入某種起始極性狀態(tài)。這些狀態(tài)能使電動(dòng)機(jī)14沿所需的轉(zhuǎn)向起動(dòng)并且在有效地取代速度控制環(huán)路60的微處理器直接控制之下起始換向。由于在主軸電動(dòng)機(jī)中在永磁磁極和定子槽之間存在不均一的相互關(guān)系,需要確定轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子各槽分布圖形的起始靜置位置。這種起始確定是通過(guò)向所選擇的低于-足以使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的數(shù)值的各對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組提供當(dāng)前指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。起動(dòng)計(jì)時(shí)器,并且測(cè)量由施加當(dāng)前指令,到由在過(guò)零檢測(cè)檢測(cè)器電路56內(nèi)部的比較器測(cè)量的電壓變化的持續(xù)時(shí)間。這一時(shí)間對(duì)于每對(duì)繞組是不同的,在微處理器存儲(chǔ)器中構(gòu)成數(shù)值表。一旦完成該表,就確定轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角位置,并可以形成適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)順序及輸入各上行計(jì)數(shù)器62U、62V和62W。然后開(kāi)始順序換向使電動(dòng)機(jī)14開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)速度的微處理器直接控制可以持續(xù)到電動(dòng)機(jī)14達(dá)到其預(yù)期的運(yùn)行速度。
沿通道104向每個(gè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器62U、62V和62W提供相位時(shí)鐘信號(hào),其計(jì)數(shù)速率能使每個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)每相周期的相位增量(例如每一計(jì)數(shù)值反映電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)1,422(512/360)度)進(jìn)行計(jì)數(shù)。因此,計(jì)數(shù)器62U對(duì)在圖5的波形圖B中的復(fù)零脈沖的各前沿之間的增量計(jì)數(shù);計(jì)數(shù)器62V對(duì)在圖5的波形圖C中的復(fù)零脈沖的各前沿之間的增量計(jì)數(shù);計(jì)數(shù)器62W對(duì)在圖5的波形圖D中的復(fù)零脈沖的各前沿之間的增量計(jì)數(shù)。相位時(shí)鐘信號(hào)是由順序器時(shí)鐘解碼器電路102沿通道104傳輸?shù)?,該電?02接收由系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生的相位時(shí)鐘信號(hào)并且在至少電動(dòng)機(jī)起始旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的過(guò)程中例如受微處理器38的控制。因此,沿通道104出現(xiàn)的相位時(shí)鐘信號(hào)與指令的電動(dòng)機(jī)的速度同步。實(shí)際的相位時(shí)鐘取決于特定主軸電動(dòng)機(jī)14的極數(shù)和槽數(shù)以及標(biāo)稱的電動(dòng)機(jī)速度,以及在順序器時(shí)鐘解碼器102中的相位鐘分頻器電路可利用驅(qū)動(dòng)用的微處理器38進(jìn)行編程以適應(yīng)不同的主軸電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的寬范圍的要求。
來(lái)自計(jì)數(shù)器62U、62V和62W的三個(gè)相位計(jì)數(shù)值中的6個(gè)高位的位(位置4-9的位)與電動(dòng)機(jī)的幾何參數(shù)相一致,并輸送到一表查詢順序器88。該表查詢順序器88的一個(gè)功能是保持每個(gè)接收的計(jì)數(shù)值,并且標(biāo)記每個(gè)計(jì)數(shù)值以便尋址正弦波值表電路92。為了不再需要3個(gè)單獨(dú)的正弦波值表,順序器88在一定的時(shí)鐘間隔內(nèi)按照相同的相位時(shí)鐘頻率,將相位信息變換為相位移的順序的信息。該表查詢順序器88由沿通道106由順序器時(shí)鐘解碼器102提供的時(shí)鐘信號(hào)鎖定,并按照一個(gè)例如等于相位時(shí)鐘用4除所得值的速率運(yùn)行。表查詢順序器88然后選擇并順序地將每一相位計(jì)數(shù)值提供到正弦波查詢表邏輯單元92。換句話說(shuō),表查詢順序器88的時(shí)間被分份成各相計(jì)數(shù)值,使得正弦波值表邏輯單元92按照每一時(shí)間分段,將來(lái)自3個(gè)上行計(jì)數(shù)器62U、62V和62W的計(jì)數(shù)值變換為用數(shù)字表示的正弦波。
利用正弦波值表邏輯單元92不需要波形的極性信息,因?yàn)樵谙挛膶⒔忉尩南掠蝹?cè)數(shù)據(jù)選擇處理過(guò)程中才考慮極性。此外,由于正弦波表的數(shù)值例如圍繞90°是對(duì)稱的,表查詢順序器還可用作一數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化器,將由計(jì)數(shù)器62輸入的高位的6位計(jì)數(shù)值簡(jiǎn)化為5位,用以尋址該正弦波值表邏輯單元92。因此,關(guān)于每相從90°到180°的斜率,正弦表是由0到90°的正弦波斜率表來(lái)實(shí)現(xiàn)的,并且實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的操作是在表查詢順序器88中進(jìn)行的。因此,利用這種方案對(duì)于將正弦波值表邏輯單元限制于每相(U、V、W)的完整周期的一個(gè)象限(例如0°-90°)是非常實(shí)用的。
一旦對(duì)于一特定的相位計(jì)數(shù)值已經(jīng)查詢到正弦波數(shù)值,即將其鎖存到直接在正弦波值表邏輯單元92下游側(cè)的數(shù)據(jù)寄存器組件96中3個(gè)正弦波寄存器中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)中。因此,這些數(shù)據(jù)寄存器保存了關(guān)于3相脈沖的5位正弦波數(shù)值,即U-DATA,V-DATA和W-DATA。U-DATA沿通道108輸出到一個(gè)直接引向PWM計(jì)數(shù)器組件84的通道108;以及U-DATA還沿通道108還輸入一數(shù)據(jù)選擇和加法器112,以及一數(shù)據(jù)選擇多路轉(zhuǎn)換器-加法器組件120。V-DATA沿通道110輸出并輸入數(shù)據(jù)選擇和加法器112以及數(shù)據(jù)選擇一多路轉(zhuǎn)換器-加法器組件120。W-DATA沿通道118輸出到數(shù)據(jù)選擇一多路轉(zhuǎn)換器-加法器組件120。
由于實(shí)際采用在每一驅(qū)動(dòng)相的完整周期范圍內(nèi)的正弦波表邏輯數(shù)值,需要提供每一正弦波的極性量值。相位計(jì)數(shù)器62U、62V和62W中的高位的位的位置方便地提供3個(gè)反映極性的位POLU,POLV和POLW。通過(guò)分析圖5,很明顯,對(duì)于每相計(jì)數(shù)值的負(fù)半周,每一高位的位的位置變?yōu)闇?zhǔn)確。這些反映極性的位被提供到一狀態(tài)解碼器116,其將來(lái)自計(jì)數(shù)器62U、62V和62W的計(jì)數(shù)值的各相狀態(tài)解碼為在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的代表例如60°增量的6個(gè)相位階段。這些各相狀態(tài)利用圖8中的波形曲線A來(lái)識(shí)別,并且可參照?qǐng)D6進(jìn)一步理解。
圖6是解釋狀態(tài)解碼器116的工作情況的閾值和極性表。該狀態(tài)表116將控制量值經(jīng)總線114輸出到該數(shù)據(jù)選擇和加法器電路112以及到數(shù)據(jù)選擇一多路轉(zhuǎn)換一加法器電路120。這些數(shù)值中的第一個(gè)確定是否應(yīng)當(dāng)將U_Data(數(shù)據(jù)以下類同)加到V_Data或者是否應(yīng)當(dāng)將V_Data直接通過(guò)該數(shù)據(jù)選擇和加法器電路112。數(shù)據(jù)選擇和加法器電路112的輸出量“B_DATA”并經(jīng)過(guò)通道122輸入PWM計(jì)數(shù)器84。其它兩個(gè)數(shù)值確定是否應(yīng)當(dāng)將U_Data加到W_Data或者應(yīng)當(dāng)將V_Data加到W_Data上或者W_Data當(dāng)直接通過(guò)該數(shù)據(jù)選擇-多路轉(zhuǎn)換器-加法器電路120。數(shù)據(jù)選擇-多路轉(zhuǎn)換器電路120的輸出是“C-DATA”并經(jīng)過(guò)通道124輸入PWM計(jì)數(shù)器84。如果沿通道114發(fā)出求和信號(hào),則形成的和為6位寬,并且在這種情況下,沿通道122作為B_DATA以及沿通道124作為C_DATA提供6位數(shù)值。否則,B_DATA和C_DATA為5位。
在圖6中表示用于每60°(電角度)的控制增量的總線114中的三條控制線的狀態(tài)。在控制線上的零數(shù)值代表所指示的過(guò)程在電路112或120內(nèi)并未進(jìn)行,雖然,一個(gè)數(shù)值指示在所指示的電動(dòng)機(jī)相位增加的過(guò)程中正在進(jìn)行該過(guò)程。由于選擇-多路轉(zhuǎn)換器-加法器電路120在派生C_DATA時(shí)進(jìn)行的是或者將U加到W的過(guò)程,或者將V加到W的過(guò)程,該表表明在任一特定的60°(電角度)控制增量?jī)?nèi),這些相加過(guò)程是彼此排斥的。
可編程時(shí)鐘分頻器電路82確定一多路轉(zhuǎn)換器用時(shí)鐘,用于組件84中的3個(gè)PWM計(jì)數(shù)器84A、84B和84C。多路轉(zhuǎn)換器同時(shí)鐘與沿通道80由電動(dòng)機(jī)速率控制環(huán)路60形成的經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差成比例。時(shí)鐘分頻器電路82接收兩個(gè)時(shí)鐘控制信號(hào),即來(lái)自電動(dòng)機(jī)速度控制環(huán)路60的經(jīng)過(guò)通道80的上述電流控制信號(hào),以及經(jīng)過(guò)通道128的固定高頻系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)(其與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步)。該系統(tǒng)時(shí)鐘可以由磁盤驅(qū)動(dòng)器10內(nèi)的基振蕩器產(chǎn)生。
PWM計(jì)數(shù)器84A,84B和84C的時(shí)鐘速率是當(dāng)按經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差測(cè)量時(shí)的電動(dòng)機(jī)速度的函數(shù),從而對(duì)每一PWM84的占空因數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),將電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)到由該速度控制環(huán)路控制的所需數(shù)值,同時(shí)繼續(xù)將開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流提供到電動(dòng)機(jī)的三相。通常,電動(dòng)機(jī)速度控制環(huán)路設(shè)計(jì)將PWM的占空因數(shù)確定為對(duì)于該特定相角的標(biāo)稱值或50%(占空因數(shù)),以及將經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差有效地加到在該相角下的標(biāo)稱的占空因數(shù)上或從其減去。在標(biāo)稱的占空因數(shù)下,當(dāng)電動(dòng)機(jī)14旋轉(zhuǎn)時(shí)將其確定在所需的角速度下,對(duì)PWM84的占空因數(shù)不進(jìn)行任何電流誤差的調(diào)節(jié)。
可編程PWM計(jì)時(shí)器組件130經(jīng)過(guò)通道128接收一運(yùn)行在特定單一基準(zhǔn)頻率的系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖。PWM計(jì)時(shí)器130基本上是一獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)數(shù)器,其對(duì)經(jīng)編程的計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)然后滾動(dòng)翻轉(zhuǎn)。每當(dāng)PWM計(jì)時(shí)器滾動(dòng)翻轉(zhuǎn)時(shí),產(chǎn)生一重新起動(dòng)PWM計(jì)數(shù)器84A,84B和84C的起動(dòng)計(jì)數(shù)控制信號(hào)。PWM計(jì)數(shù)器130的滾動(dòng)間隔基本上確定了關(guān)于分頻器電路50的標(biāo)稱的完整周期的驅(qū)動(dòng)間隔。
PWM計(jì)數(shù)器84A,84B和84C是下行計(jì)數(shù)器。每個(gè)計(jì)數(shù)器84A和84B,84C輸入根據(jù)該起動(dòng)信號(hào)的計(jì)數(shù)值并立即開(kāi)始下行計(jì)數(shù)。該計(jì)數(shù)值確定特定PWM功能的占空因數(shù)。計(jì)數(shù)器84A輸入A_DATA作為其計(jì)數(shù)值,計(jì)數(shù)器84B輸入B_DATA作為其計(jì)數(shù)值。計(jì)數(shù)器84C輸入C_DATA作為其計(jì)數(shù)值。在收到該起動(dòng)脈沖時(shí),計(jì)數(shù)器84A、84B和84C一致開(kāi)始下行計(jì)數(shù)。每當(dāng)計(jì)數(shù)器84開(kāi)始動(dòng)作時(shí),按照由多路轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘確定的速率進(jìn)行下行計(jì)數(shù),而該時(shí)鐘是由可編程時(shí)鐘分頻器82沿通道126輸出的。在每一電相位信號(hào)作用期間,PWM計(jì)數(shù)器組件84向邏輯解碼器組件54輸出序列的A_PWM、B_PWM以及C_PWM數(shù)據(jù)脈沖。當(dāng)每個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到零時(shí),終止計(jì)數(shù)并等待重新輸入并由來(lái)自PWM計(jì)時(shí)器30的下一個(gè)起動(dòng)脈沖開(kāi)始下行計(jì)數(shù)。
狀態(tài)解碼器電路116響應(yīng)于A_PWM、B_PWM和C_PWM各轉(zhuǎn)換脈沖,其方法是產(chǎn)生6個(gè)邏輯驅(qū)動(dòng)控制狀態(tài)信號(hào),經(jīng)過(guò)3位總線134輸送,以控制邏輯解碼器54。通過(guò)檢查6個(gè)邏輯驅(qū)動(dòng)狀態(tài)中的如圖6所示的6個(gè)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)表部分,在任一相位增量?jī)?nèi)僅3個(gè)狀態(tài)是有效的,并且在該增量階段3個(gè)狀態(tài)是空間的。邏輯解碼器電路116還能夠?qū)τ蒔WM計(jì)數(shù)器組件84接收的A_PWM、B_PWM和C_PWM脈沖進(jìn)行異或功能運(yùn)算。例如,在起始的0°到60°的電相角范圍期間,來(lái)自狀態(tài)解碼器電路116的邏輯控制信號(hào)使?fàn)顟B(tài)解碼器向U相電流輸出源(高側(cè))驅(qū)動(dòng)器UH(圖7)輸出A_PWM數(shù)據(jù)。在這個(gè)相位間隔階段,U相電流吸收(低側(cè))驅(qū)動(dòng)器UL,V相電流輸出驅(qū)動(dòng)器VH以及W相電流吸收驅(qū)動(dòng)器全都關(guān)斷。V相電流吸收驅(qū)動(dòng)器VL接收C PWM數(shù)據(jù),W相電流輸出驅(qū)動(dòng)器WH根據(jù)(B_PWMC_PWM)接收控制脈沖,其中代表根據(jù)P_PWM和C_PWM數(shù)據(jù)由邏輯解碼器電路54實(shí)現(xiàn)的異或功能。在其余的各60°間隔期間,提供到各驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)被列出,如在圖6的表所示。
通過(guò)參照?qǐng)D8所示的各波形圖可以更完整地理解和認(rèn)識(shí)正弦波驅(qū)動(dòng)器電路50的工作情況。對(duì)于在電動(dòng)機(jī)的整個(gè)360°旋轉(zhuǎn)周期的范圍內(nèi)的各分開(kāi)15°(電角度)的每一側(cè)繪示開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)波形。正脈沖表示電流輸出側(cè)UH,VH或WH是有效的,而負(fù)脈沖表示電流吸收側(cè)UL、VL或WL是有效的。例如,分析在14,30,45,60,75的90度的U相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。參照?qǐng)D5很明顯,U相由在0°的過(guò)零點(diǎn)幅值朝在90°的峰值增加。因此,在15°處,U相驅(qū)動(dòng)信號(hào)在一相對(duì)短的脈沖持續(xù)時(shí)間是正的(電流輸出側(cè)驅(qū)動(dòng)器UH導(dǎo)通)。在30°處,U相正驅(qū)動(dòng)信號(hào)由在15°對(duì)所處的狀態(tài)被延長(zhǎng)。在45°處,U相驅(qū)動(dòng)脈沖繼續(xù)延長(zhǎng),如此等等,直到達(dá)到在90°處的峰值階段。在此之后,U相正驅(qū)動(dòng)脈沖變窄,直到達(dá)到在180°處的波形過(guò)零點(diǎn)。在此之后,波形變負(fù)(U相電流吸收側(cè)驅(qū)動(dòng)器UL是有效的,而U相電流輸出側(cè)驅(qū)動(dòng)器UH是關(guān)斷的),以及U相負(fù)驅(qū)動(dòng)脈沖延長(zhǎng)直到達(dá)到在270°處的負(fù)的峰值,隨后,它們當(dāng)達(dá)到下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)時(shí)開(kāi)始變短。對(duì)于V相和W相得到相同的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的原理,實(shí)際的脈沖寬度接近正弦函數(shù),因此經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的各對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組提供的最終的驅(qū)動(dòng)電流接近正弦波,符合關(guān)系式Sin(U)+Sin(V)+Sin(W)=0。此外,應(yīng)認(rèn)識(shí)到,最終形成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)按照同步的全波整流方式起作用,使得至少其中的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)線圈總是被驅(qū)動(dòng),并且驅(qū)動(dòng)狀態(tài)導(dǎo)至在每一轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)間隔形成基本相等的正負(fù)(高低)脈沖的占空因數(shù)。
通過(guò)分析圖9A和9B可以更完整地理解和認(rèn)識(shí)速度控制環(huán)路60的工作情況。這兩張圖主要繪出指令的正弦波驅(qū)動(dòng)電流和實(shí)際的電動(dòng)機(jī)響應(yīng)特性。在圖9A中,實(shí)際的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)相位周期U(圖中標(biāo)為B)領(lǐng)先標(biāo)為B’的指定的或基準(zhǔn)相,表示超速狀況,而在圖9B中,指定的相B”領(lǐng)先實(shí)際的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)相B,表示欠速狀況。在圖9A和9B中,指令的相B’和B”(電動(dòng)機(jī)U相)用作由PWM計(jì)數(shù)器組件84、邏輯解碼器54以驅(qū)動(dòng)器橋式電路52的輸出的一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖,以便驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)14。
在圖9A和9B中的波形圖A重復(fù)了圖5中的波形B的U相過(guò)零信號(hào),并表示在電動(dòng)機(jī)速度控制實(shí)例中過(guò)零點(diǎn)上升沿的重要性。每個(gè)波形A中的計(jì)數(shù)脈沖的上升沿標(biāo)志著電動(dòng)機(jī)74中一相的完結(jié)周期的標(biāo)稱的終點(diǎn),以及在各順序的上升沿之間的間隔表示電動(dòng)機(jī)的一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)周期的計(jì)量值。
圖9A和9B中的波形圖C代表一除了分相計(jì)數(shù)器62之一的高位的位的位置以外的所有的相位計(jì)數(shù)值。計(jì)數(shù)器62的高位的反映極性的位在圖9A和9B中由波形圖D繪出。如在圖9A的實(shí)例所示,如果相位計(jì)數(shù)器在波形圖A的過(guò)零脈沖的上升沿未完成計(jì)數(shù),就把在波形圖A的上升沿的瞬間由計(jì)數(shù)器62所達(dá)到的計(jì)數(shù)值鎖存到組件72中的一個(gè)速度誤差寄存器中,用作速度誤差的補(bǔ)數(shù),利用該上升沿使相位計(jì)數(shù)器62復(fù)零,并在下一個(gè)計(jì)數(shù)周期內(nèi)開(kāi)始上行計(jì)數(shù)。由于由相位計(jì)數(shù)器在B中的標(biāo)稱過(guò)零點(diǎn)處所達(dá)到的計(jì)數(shù)值保存在一個(gè)寄存器中,可以與在過(guò)零點(diǎn)復(fù)零時(shí)鎖存的更大的計(jì)數(shù)值取差分值。這個(gè)差(補(bǔ)數(shù))是粗略的電動(dòng)機(jī)速度誤差的計(jì)量值并在圖9A中標(biāo)以“誤差超前”。然后將這一差值與其誤差計(jì)數(shù)值進(jìn)行平均,并利用在組件72中的電路變換為帶符號(hào)的模擬量的速度誤差值,并且按照前面解釋的方式利用以產(chǎn)生沿通道80的經(jīng)補(bǔ)償?shù)漠?dāng)前誤差,其改變正弦波PWM84的時(shí)鐘速率。
與之相似,在圖9B中,利用相位計(jì)數(shù)器62計(jì)數(shù)的指令的電動(dòng)機(jī)相B”鄰先所測(cè)量的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)位置B,電動(dòng)機(jī)14按照比由PWM計(jì)數(shù)器84選擇的指定速度為慢的速度旋轉(zhuǎn)。在這種情況下,波形圖C表示所選擇的計(jì)數(shù)器62已經(jīng)達(dá)到最大計(jì)數(shù)值并滾動(dòng)翻轉(zhuǎn),并在單一的標(biāo)稱旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)重新開(kāi)始上行計(jì)數(shù),持續(xù)進(jìn)行直到達(dá)到波形圖A的過(guò)零點(diǎn)。在實(shí)際的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)間隔內(nèi)的這一第三計(jì)數(shù)值標(biāo)以“誤差-滯后”,然后被鎖存到組件72中的寄存器并提供粗略的電動(dòng)機(jī)速度誤差的直接測(cè)量值。處理方式與結(jié)合圖9A的上述的誤差 滯后狀況相同。同時(shí),該表查詢順序器88和正弦波表92的相位數(shù)據(jù)并未滾動(dòng)而是保持為零,直到如由波形圖A所判斷的已達(dá)到沿上升沿的過(guò)零點(diǎn)為止。在這一點(diǎn),各分相計(jì)數(shù)器開(kāi)始由零上行計(jì)數(shù)。
為了限制來(lái)自驅(qū)動(dòng)器50的EMI,最好將各PWM計(jì)數(shù)器84的轉(zhuǎn)換(slew)速率限制到每毫秒例如10伏。利用一轉(zhuǎn)換帶率限制脈沖發(fā)生器以及通過(guò)適當(dāng)?shù)亟拥睾驮诖疟P驅(qū)動(dòng)器10內(nèi)部的常規(guī)屏蔽,使EMI由驅(qū)動(dòng)器電路50或電動(dòng)機(jī)14到磁頭通道電路18、28或30只有很小的相似。
對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和由如下權(quán)利要求更具體指出其范圍的前提下,通過(guò)分析優(yōu)選實(shí)施例的上述介紹很明顯可以進(jìn)行很多變化和改進(jìn)。其中的說(shuō)明和公開(kāi)的內(nèi)容僅用于描述本發(fā)明,不應(yīng)當(dāng)成為對(duì)本發(fā)明范圍的限定,該范圍是由如下的權(quán)利要求更具體指出的。
權(quán)利要求
1.一種用于多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,包含一個(gè)信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路,用于監(jiān)測(cè)在電動(dòng)機(jī)中的多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組中一個(gè)處形成的電信號(hào),以輸出一相位基準(zhǔn)信號(hào);一個(gè)相位時(shí)鐘發(fā)生器,響應(yīng)于該相位基準(zhǔn)信號(hào),用以提供一個(gè)與電動(dòng)機(jī)同步的時(shí)鐘信號(hào);一個(gè)相位計(jì)數(shù)器裝置,利用電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)時(shí)并由相位基準(zhǔn)信號(hào)復(fù)零,用以對(duì)在電動(dòng)機(jī)相位間隔內(nèi)的電動(dòng)機(jī)相位計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù),一個(gè)正弦波查詢邏輯單元,利用電動(dòng)機(jī)相位計(jì)數(shù)值尋址,用于輸出數(shù)字式的多相正弦波數(shù)值,多相脈沖寬度調(diào)制器,響應(yīng)于該數(shù)字式多相正弦波數(shù)值,用以產(chǎn)生由該正弦波數(shù)值控制的具有一定占空間數(shù)周期的相位脈沖;以及一個(gè)多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路,用于根據(jù)各相位脈沖選擇性地向多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組輸出驅(qū)動(dòng)電流和由其吸收驅(qū)動(dòng)電流,以便利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)器向電動(dòng)機(jī)供電并使之旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,其中的多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)包含3個(gè)定子繞組U、V和W,以及其中的多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路根據(jù)該基本上滿足關(guān)系式Sin(U)+Sin(V)+Sin(W)=0的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的分相正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào),選擇性地向三個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組U、V和W輸出驅(qū)動(dòng)電流并由其吸收驅(qū)動(dòng)電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,其中的信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)在多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組處形成的電信號(hào),用于輸出電動(dòng)機(jī)每相的相位基準(zhǔn)信號(hào);其中的相位時(shí)鐘發(fā)生器響應(yīng)于多個(gè)相位基準(zhǔn)信號(hào),用于提供與電動(dòng)機(jī)同步的時(shí)鐘信號(hào);其中的相位計(jì)數(shù)器裝置利用電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)時(shí)并利用相位基準(zhǔn)信號(hào)復(fù)零,用于確定預(yù)定的電動(dòng)機(jī)各相位間隔和用于對(duì)每一電動(dòng)機(jī)相位間隔產(chǎn)生相位計(jì)數(shù)值和相位極性信號(hào);還包含電動(dòng)機(jī)狀態(tài)解碼器裝置,它響應(yīng)于相位極性信號(hào),用于產(chǎn)生狀態(tài)控制信號(hào);其中利用相位計(jì)數(shù)值尋址該正弦波查詢邏輯單元,以便輸出用于電動(dòng)機(jī)每相間隔的數(shù)字式多相正弦波數(shù)值;還包含邏輯解碼器裝置,它響應(yīng)于狀態(tài)控制信號(hào),用于將各相位脈沖解碼為開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波相位驅(qū)動(dòng)脈沖;以及其中的多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路根據(jù)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的相位正弦波驅(qū)動(dòng)脈沖選擇性地向多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組輸出驅(qū)動(dòng)電流以及由其吸收驅(qū)動(dòng)電流,以便向電動(dòng)機(jī)供電并使其旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,其中,用于監(jiān)測(cè)在電動(dòng)機(jī)的多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組中之一形成的電信號(hào)的信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路,包含用于監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速的電路,以及還包含一電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)控制環(huán)路,該環(huán)路包含比較電路,用于將電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與基準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)速度值比較,以便產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)速度誤差值,以及脈沖寬度調(diào)制器時(shí)鐘控制電路,它響應(yīng)于該電動(dòng)機(jī)速度誤差值,用于根據(jù)電動(dòng)機(jī)速度誤差值調(diào)節(jié)多相脈沖寬度調(diào)制器的時(shí)鐘,以便在多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路產(chǎn)生經(jīng)速度補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,其中的信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路還包含過(guò)零檢測(cè)電路,用于檢測(cè)加在多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組兩端的電壓的過(guò)零采樣點(diǎn),電流檢測(cè)采樣和保持電路,用于對(duì)來(lái)自多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路的驅(qū)動(dòng)電流值經(jīng)過(guò)零采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣和保持,以提供一實(shí)際的電流值,差分電路,用于在一差分電路中由電動(dòng)機(jī)速度誤差值減去實(shí)際的電流值,以產(chǎn)生電流誤差值,補(bǔ)償電路,用于補(bǔ)償該電流誤差值,以產(chǎn)生經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差,以及時(shí)鐘分頻器電路,用于利用經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差的函數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)鐘信號(hào),以便控制多相脈沖寬度調(diào)制器。
6.一種用于多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,包含信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路,用于監(jiān)測(cè)在電動(dòng)機(jī)的多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組形成的電信號(hào),以便輸出用于電動(dòng)機(jī)每相的相位基準(zhǔn)信號(hào);相位時(shí)鐘發(fā)生器,響應(yīng)于多個(gè)相位基準(zhǔn)信號(hào),以便提供與電動(dòng)機(jī)同步的時(shí)鐘信號(hào);相位計(jì)數(shù)器裝置,利用電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)時(shí)和利用相位基準(zhǔn)信號(hào)復(fù)零,用于確定預(yù)定的電動(dòng)機(jī)相位間隔以及用于對(duì)每一電動(dòng)機(jī)相位間隔產(chǎn)生相位計(jì)數(shù)值和相位極性信號(hào);電動(dòng)機(jī)狀態(tài)解碼器裝置,響應(yīng)于相位極性信號(hào),用于產(chǎn)生狀態(tài)控制信號(hào);正弦波查詢邏輯單元,利用相位計(jì)數(shù)值尋址,用于對(duì)每一電動(dòng)機(jī)相位間隔輸出數(shù)字式多相正弦波數(shù)值;多相脈沖寬度調(diào)制器,響應(yīng)于該數(shù)字式多相正弦波數(shù)值,用于產(chǎn)生由正弦波數(shù)值控制的具有一定占空因數(shù)周期的分相脈沖;邏輯解碼器裝置,響應(yīng)于狀態(tài)控制信號(hào),用于將相位脈沖解碼為開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的分相正弦波驅(qū)動(dòng)脈沖;以及多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路,用于根據(jù)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)選擇性地向多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組輸出驅(qū)動(dòng)電流以及由其吸收該驅(qū)動(dòng)電流,以便利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流向電動(dòng)機(jī)供電并使之旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)電路,其中的多相無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)包含3個(gè)電氣相(U、V和W)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)電路,其中的多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路根據(jù)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的相正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)向多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組輸出驅(qū)動(dòng)電流和由其吸收該驅(qū)動(dòng)電流,以便利用基本上符合關(guān)系式Sin(U)+Sin(V)+Sin(W)=0的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)向電動(dòng)機(jī)供電并使之旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)電路,其中的信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路檢測(cè)電信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)并產(chǎn)生信號(hào),以及還包含驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電路,響應(yīng)于過(guò)零點(diǎn),用于檢測(cè)并保持由多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路提供的驅(qū)動(dòng)電流;速度誤差的數(shù)模變換裝置,響應(yīng)于相位計(jì)數(shù)器裝置,用于產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)速度值;差分放大器,用于對(duì)根據(jù)電動(dòng)機(jī)速度值的各檢測(cè)和保持的驅(qū)動(dòng)電流求差值,以便產(chǎn)生電流指令值;以及模數(shù)變換器,用于將電流指令值變換為數(shù)字式的占空因數(shù)數(shù)值;以及還包含可編程占空因數(shù)的時(shí)鐘裝置,其由數(shù)字式的占空因數(shù)數(shù)值調(diào)制,用于對(duì)多相脈沖寬度調(diào)制裝置進(jìn)行時(shí)鐘計(jì)時(shí),以便以預(yù)定的角速度維持和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器,其中的正弦波查詢邏輯單元輸出在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的90°的范圍內(nèi)的數(shù)字式的多相正弦波數(shù)值,以及包含選擇、多路轉(zhuǎn)換、加法電路,響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)解碼器,用于對(duì)所選的一些所述數(shù)字式的多相正弦波數(shù)值進(jìn)行選擇,多路轉(zhuǎn)換和相加,以便提供在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的360°的范圍內(nèi)的正弦波數(shù)值。
11.一種開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,用于一種具有由多相基本正弦的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)定子線圈的多相無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī),該驅(qū)動(dòng)器包含多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路,用于按照來(lái)自電流源通過(guò)所選擇的多個(gè)定子線圈的各種組合,到電流返回回路的基本上正弦的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)信號(hào),選擇性地輸出和吸收多相驅(qū)動(dòng)電流,以便使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在預(yù)定的角速度,信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路,連接到定子線圈,用于監(jiān)測(cè)在該處分布形成的電信號(hào),以及用于輸出電動(dòng)機(jī)相位基準(zhǔn)信號(hào),相位時(shí)鐘發(fā)生裝置,用于產(chǎn)生與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)相關(guān)的電動(dòng)機(jī)同步時(shí)鐘信號(hào),相位計(jì)數(shù)器裝置,利用電動(dòng)機(jī)同步時(shí)鐘計(jì)時(shí)和利用電動(dòng)機(jī)相位基準(zhǔn)信號(hào)復(fù)零,用于在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)每相電動(dòng)機(jī)的相位間隔進(jìn)行計(jì)數(shù),以及用于產(chǎn)生相位計(jì)數(shù)值和相位極性信號(hào),狀態(tài)解碼器裝置,響應(yīng)于相位極性信號(hào),用于產(chǎn)生狀態(tài)控制信號(hào),正弦波邏輯電路,由相位計(jì)數(shù)值尋址,用對(duì)多相中的每一相輸出數(shù)字式多相正弦波數(shù)值,多相脈沖寬度調(diào)制裝置,響應(yīng)于該多相正弦波數(shù)值,用于產(chǎn)生具有由正弦波數(shù)值控制的占空因數(shù)的相位脈沖,和邏輯解碼器裝置,響應(yīng)于狀態(tài)控制信號(hào),用于將相位脈沖解碼為相位驅(qū)動(dòng)脈沖和用于提供相位驅(qū)動(dòng)信號(hào),以便控制多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,其中的多相電動(dòng)機(jī)包含3個(gè)電氣相U、V和W。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,其中的多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路按照基本上滿足關(guān)系式Sin(U)+Sin(V)+Sin(W)=0的相位驅(qū)動(dòng)脈沖,選擇性地向多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組輸出驅(qū)動(dòng)電流和由其吸收該驅(qū)動(dòng)電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,其中的信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路,檢測(cè)電信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)并產(chǎn)生過(guò)零點(diǎn)信號(hào),以及還包含驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電路,響應(yīng)于過(guò)零點(diǎn),用于檢測(cè)和保持由多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路提供的驅(qū)動(dòng)電流;速度誤差的數(shù)模變換裝置,響應(yīng)于相位計(jì)數(shù)器裝置,用于產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)速度數(shù)值;差分放大器,用于根據(jù)電動(dòng)機(jī)速度數(shù)值對(duì)檢測(cè)和保持的驅(qū)動(dòng)電流取差分值,以便產(chǎn)生電流指定值;以及模數(shù)變換器,用于將電流指定值變換為數(shù)字式的占空因數(shù)值;以及還包含可編程占空因數(shù)時(shí)鐘裝置,利用該數(shù)字式占空因數(shù)值調(diào)制,用于對(duì)多相脈沖寬度調(diào)制裝置由時(shí)鐘計(jì)時(shí),以便以預(yù)定的角速度維持和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)速度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,其中的正弦波查詢邏輯電路在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的90°的范圍內(nèi)輸出數(shù)字式的多相正弦波數(shù)值;以及包含一選擇、多路轉(zhuǎn)換和加法電路,響應(yīng)于狀態(tài)解碼器裝置,用于對(duì)所選擇的所述數(shù)字式多相正弦波數(shù)值中的一些數(shù)值,進(jìn)行選擇、多路轉(zhuǎn)換和相加,以便提供在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的360°的范圍內(nèi)的正弦波數(shù)值。
16.一種開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,用于具有3n個(gè)定子線圈的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī),其中n是等于或大于1的整數(shù),該電動(dòng)機(jī)由三相開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的基本正弦的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng),其轉(zhuǎn)子包含一個(gè)具有多個(gè)永磁磁極的排列結(jié)構(gòu),它的磁場(chǎng)與由定子線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用以旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)子,該驅(qū)動(dòng)器電路包含電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路,用于根據(jù)來(lái)自電流源的通過(guò)所選擇的多個(gè)定子線圈的一些組合和通過(guò)電流返回電源的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的基本正弦的驅(qū)動(dòng)信號(hào),選擇性地向三相定子線圈中的每一線圈輸出和吸收驅(qū)動(dòng)電流,以便使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在預(yù)定的角速度下,信號(hào)波形監(jiān)測(cè)裝置,連接到定子線圈,以監(jiān)測(cè)在該處分布形成的電信號(hào),用于輸出標(biāo)志三相之中的每一相的過(guò)零點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)相位基準(zhǔn)信號(hào),相位時(shí)鐘發(fā)生裝置,響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,用于產(chǎn)生與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)相關(guān)的電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào),三個(gè)相位計(jì)數(shù)器,每個(gè)計(jì)數(shù)器利用電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)按時(shí)鐘記時(shí)和利用其中一個(gè)電動(dòng)機(jī)相位基準(zhǔn)信號(hào)復(fù)零,用于在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)電動(dòng)機(jī)中的每一相的相位間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)和用于產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)相位計(jì)數(shù)值和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)相位極性信號(hào),狀態(tài)解碼器,響應(yīng)于相位極性信號(hào),用于產(chǎn)生狀態(tài)控制信號(hào),表查詢順序器,響應(yīng)于由三個(gè)相位計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的相位間隔,用于順序地將相位計(jì)數(shù)值提供到一正弦波邏輯表,正弦波邏輯表,用于對(duì)三相中的每一相輸出數(shù)字式正弦波數(shù)值,三相正弦波數(shù)據(jù)寄存器,用于接收和保持三相的數(shù)字式正弦波數(shù)值,選擇器裝置,被連接成接收和選擇數(shù)字式正弦波數(shù)值的各種組合,異步時(shí)鐘裝置,用于產(chǎn)生與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)異步的脈沖寬度調(diào)制時(shí)鐘信號(hào),三相脈沖寬度調(diào)制裝置,利用脈沖寬度調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)按時(shí)鐘計(jì)時(shí),和響應(yīng)于數(shù)字式正弦波數(shù)值和選擇的數(shù)字式正弦波數(shù)值的各種組合,用于產(chǎn)生成組的三相脈沖,它們的周期是由脈沖寬度調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)決定的,且它們的占空因數(shù)是由正弦波數(shù)值控制的,邏輯解碼器裝置,響應(yīng)于狀態(tài)控制信號(hào),用于將相位脈沖解碼為相位驅(qū)動(dòng)控制量值和用于提供該相位驅(qū)動(dòng)控制信號(hào),以控制三相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路,從而驅(qū)動(dòng)所選擇的多個(gè)定子線圈的各種組合。
17.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器,包括一個(gè)利用多相無(wú)刷永磁式磁盤旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)按預(yù)定角速度旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁盤;一個(gè)數(shù)據(jù)傳感器,以與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁盤配合的數(shù)據(jù)傳感的關(guān)系工作;以及一些驅(qū)動(dòng)器機(jī)電機(jī)構(gòu),用于在磁盤驅(qū)動(dòng)器工作過(guò)程中在主計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁盤之間傳輸數(shù)據(jù)塊,該磁盤驅(qū)動(dòng)器還包含開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,用于磁盤旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī),該電路包含信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路,用于監(jiān)測(cè)在電動(dòng)機(jī)中的多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組中形成的電信號(hào),以便輸出電動(dòng)機(jī)每一相的相位基準(zhǔn)信號(hào);相位時(shí)鐘發(fā)生器,響應(yīng)于多個(gè)相位基準(zhǔn)信號(hào),用于提供與電動(dòng)機(jī)同步的時(shí)鐘信號(hào);相位計(jì)數(shù)器裝置,利用電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)按時(shí)鐘計(jì)時(shí),利用相位基準(zhǔn)信號(hào)復(fù)零,用于確定預(yù)定的電動(dòng)機(jī)相位間隔和用于產(chǎn)生相位計(jì)數(shù)值和生成每一電動(dòng)機(jī)相位間隔的相位極性信號(hào);電動(dòng)機(jī)狀態(tài)譯碼器裝置,響應(yīng)于相位極性信號(hào),用于產(chǎn)生狀態(tài)控制信號(hào);正弦波查詢邏輯單元,利用相位計(jì)數(shù)值尋址,用于對(duì)電動(dòng)機(jī)每一相位間隔輸出數(shù)字式多相正弦波數(shù)值;多相脈沖寬度調(diào)制器,響應(yīng)于數(shù)字式多相正弦波數(shù)值,用于產(chǎn)生具有由正弦波數(shù)值控制的占空因數(shù)周期的相位脈沖;邏輯解碼器裝置,響應(yīng)于狀態(tài)控制信號(hào),用于將相位脈沖解碼為開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波相位驅(qū)動(dòng)脈沖;以及多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路,用于按照開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波相位驅(qū)動(dòng)信號(hào),選擇性地向多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組輸出和吸收驅(qū)動(dòng)電流,以便利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)向磁盤旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)供電和旋轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器,其中的多相磁盤旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)包含在電動(dòng)機(jī)的每周旋轉(zhuǎn)過(guò)程中限定的三個(gè)電氣相(U、V和W)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器,其中的多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路根據(jù)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波相位驅(qū)動(dòng)信號(hào),選擇性地向多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組輸出驅(qū)動(dòng)電流和由其吸收該驅(qū)動(dòng)的流,以便基本上按照關(guān)系式Sin(U)+Sin(V)+Sin(W)=0,向電動(dòng)機(jī)供電并使之旋轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器,其中的信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路檢測(cè)電信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)并產(chǎn)生其信號(hào);并還包含驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電路,其響應(yīng)于過(guò)零點(diǎn),用于檢測(cè)和保持由多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路提供的驅(qū)動(dòng)電流;速度誤差數(shù)模變換裝置,響應(yīng)于相位計(jì)數(shù)器裝置,用于產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)速度值;差分放大器,用于根據(jù)電動(dòng)機(jī)速度值對(duì)各檢測(cè)和保持的驅(qū)動(dòng)電流允取差分值,以產(chǎn)生電流指定值;以及一模數(shù)變換器,用于將電流指令值變換為數(shù)字式的占空因數(shù)值;以及還包含可編程占空因數(shù)時(shí)鐘裝置。利用數(shù)字式的占空因數(shù)值調(diào)制,用于對(duì)多相脈沖寬度調(diào)制裝置按時(shí)鐘計(jì)時(shí),以便以預(yù)定的角速度維持和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)速度。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器,其中的正弦波查詢邏輯單元輸出在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的90°的范圍內(nèi)的數(shù)字式的多相正弦波數(shù)值,并包含一選擇、多路轉(zhuǎn)換和加法器電路,其響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)解碼器,用于對(duì)所選擇的所述各數(shù)字式多相正弦波數(shù)值中的一些數(shù)值進(jìn)行選擇、多路轉(zhuǎn)換和相加,以便提供在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的360°的范圍內(nèi)的正弦波數(shù)值。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器,不包含機(jī)裝磁盤驅(qū)動(dòng)器微處理器,其被連接到開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)器電路,用于確定電動(dòng)機(jī)的靜置位置和用于將起動(dòng)脈沖值輸入相位計(jì)數(shù)器裝置,以便沿受控的旋轉(zhuǎn)方向起動(dòng)該磁盤旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
23.一種利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流向無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)供電并使其旋轉(zhuǎn)的方法,包含的步驟有利用信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)在多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組處形成的電信號(hào),并輸出電動(dòng)機(jī)每相的相位基準(zhǔn)信號(hào);響應(yīng)于多個(gè)相位基準(zhǔn)信號(hào),由相位時(shí)鐘發(fā)生器提供與電動(dòng)機(jī)同步的時(shí)鐘信號(hào);通過(guò)利用電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)相位計(jì)數(shù)器裝置按時(shí)鐘計(jì)時(shí)和利用相位速準(zhǔn)信號(hào)將相位計(jì)數(shù)器裝置復(fù)零,確定預(yù)定的電動(dòng)機(jī)相位間隔并產(chǎn)生相位計(jì)數(shù)值和生成電動(dòng)機(jī)每一相位間隔的相位極性信號(hào);響應(yīng)于相位極性信號(hào),利用電動(dòng)機(jī)狀態(tài)解碼器裝置產(chǎn)生狀態(tài)控制信號(hào);對(duì)由利用相位計(jì)數(shù)值尋址的正弦波查詢邏輯單元輸出的電動(dòng)機(jī)每一相位間隔,輸出數(shù)字式多相正弦波數(shù)值;響應(yīng)于多相正弦波數(shù)值,利用多相脈沖寬度調(diào)制器,產(chǎn)生具有由正弦波數(shù)值控制的占空因數(shù)周期的相位脈沖;響應(yīng)于狀態(tài)控制信號(hào),利用邏輯解碼器裝置將相位脈沖解碼為開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波相位驅(qū)動(dòng)脈沖;以及利用多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路按照開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波相位驅(qū)動(dòng)信號(hào),選擇性地向多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組輸出驅(qū)動(dòng)電流并由其吸收該驅(qū)動(dòng)電流,以便利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流向電動(dòng)機(jī)供電并使其旋轉(zhuǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法,還包含下述步驟監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度,將電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度與基準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)速度值比較,以便產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)速度誤差值,以及利用電動(dòng)機(jī)速度誤差值控制多相脈沖寬度調(diào)制器,以便在多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路產(chǎn)生進(jìn)行速度補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的正弦波驅(qū)動(dòng)電流。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法,還包含下述步驟利用信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路檢測(cè)分布在多個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組兩端的電壓的過(guò)零采樣點(diǎn),在過(guò)零采樣點(diǎn)對(duì)來(lái)自多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路的驅(qū)動(dòng)電流值進(jìn)行采樣并保持,以形成實(shí)際電流值,在一差分電路中由電動(dòng)機(jī)速度誤差值減去實(shí)際電流值,以及產(chǎn)生電流誤差值,補(bǔ)償該電流誤差值,以便產(chǎn)生經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差,以及利用經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娏髡`差調(diào)制一脈沖寬度調(diào)制器時(shí)鐘信號(hào),以便控制多相脈沖寬度調(diào)制器。
全文摘要
一種開(kāi)關(guān)方式的正弦波驅(qū)動(dòng)電路,根據(jù)基本上正弦的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)信號(hào)向DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)選擇性地輸出驅(qū)動(dòng)電流并由其吸收該驅(qū)動(dòng)電流。信號(hào)波形監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)在電動(dòng)機(jī)繞組上形成的電信號(hào)并輸出電動(dòng)機(jī)相位基準(zhǔn)信號(hào);相位時(shí)鐘發(fā)生器,提供與電動(dòng)機(jī)同步的時(shí)鐘信號(hào)。利用電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)令相位計(jì)數(shù)器按時(shí)鐘計(jì)時(shí)并利用電動(dòng)機(jī)相位基準(zhǔn)信號(hào)復(fù)零。相位計(jì)數(shù)器,對(duì)預(yù)定的相位間隔計(jì)數(shù),并產(chǎn)生相位計(jì)數(shù)值和相位極性信號(hào)。電動(dòng)機(jī)狀態(tài)譯碼器,響應(yīng)于相位極性信號(hào)而產(chǎn)生狀態(tài)控制信號(hào)。正弦波邏輯電路利用相位計(jì)數(shù)值尋址,并對(duì)多相中的每一相輸出數(shù)字式的多相正弦波數(shù)值。多相脈沖寬度調(diào)制器電路,通過(guò)產(chǎn)生具有由該正弦波數(shù)值控制的占空因數(shù)周期的相位脈沖響應(yīng)于多相正弦波數(shù)值。和邏輯解碼器,通過(guò)將相位脈沖解碼為相位驅(qū)動(dòng)脈沖并提供相位驅(qū)動(dòng)脈沖,響應(yīng)于狀態(tài)控制信號(hào),以便控制多相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器橋式電路使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H02P6/06GK1181849SQ97190160
公開(kāi)日1998年5月13日 申請(qǐng)日期1997年2月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月12日
發(fā)明者阿什拉夫·I·埃爾-薩蒂 申請(qǐng)人:昆騰公司
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