專利名稱：由相位累加器控制的電動機驅(qū)動系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用相位累加器的用于控制鎖相環(huán)電動機驅(qū)動系統(tǒng)的裝置與方法。該系統(tǒng)使被設計用于單速操作的商品化的集成無刷直流電動機裝置經(jīng)過微小的改變便可以進行的高分辨率的速度控制。
各種無刷直流電動機(BLDC)被用于激光打印機。一種這樣的無刷直流電動機尤其具有好的成本效果，其包括驅(qū)動器和在電路板上的速度控制電路，電路板被集成在電動機裝置中。電路包括以恒定頻率運行的晶體控制的振蕩器。電動機的受控制的速度直接和受控的振蕩器的頻率有關(guān)，因而也是恒定的。
在這種激光打印機中，電動機速度被精確地改變，以實現(xiàn)比固定速度的印刷系統(tǒng)更好的印刷質(zhì)量。這種較高的印刷質(zhì)量是用戶需要的，尤其是使用高分辨率方式的用戶和使用預印刷方式的用戶。固定速度的電動機將是不能采用的。不過，希望使用一種電動機，它由現(xiàn)有的固定速度的電動機經(jīng)微小的改變而得到，從而利用固定速度電動機的成本效果的優(yōu)點，同時又具有速度控制的優(yōu)點。
在這些電動機中的晶體振蕩器一般運行在幾兆赫的頻率下。然后把這種時鐘信號一般進行降頻分割而形成鎖相環(huán)(PLL)的參考頻率。這參考頻率然后在PLL中和反饋頻率進行比較，反饋頻率一般或者是來自和電動機轉(zhuǎn)子相連的編碼器的信號，或者是由電動機的永磁體當通過在附近的電路板中刻蝕的電路軌跡上方時所感應的電壓而產(chǎn)生的信號。通過二進制計數(shù)器進行頻率分割，二進制計數(shù)器例如可以有10-14級，這樣，由從1024到16384變化的系數(shù)進行分割。
可以通過利用其有效頻率可以改變的信號代替來自晶體振蕩器的固定的信號來控制上述電動機的速度。此時電動機的速度將和時鐘頻率成正比。新的信號應該從外部源供給電動機。這樣，對現(xiàn)有的單速的商品化的BLDC電動機裝置所需的唯一改變是利用非板上的信號連接替換板上的固定頻率晶體或振蕩器電路。
利用可變頻率可實現(xiàn)的控制的分辨率受到時鐘信號源的分辨率的限制。當速度需要被精確地控制時，從在一般電動機控制器中使用的時鐘信號得到合適的頻率是困難的。
在過去使用了各種方法用以獲得直流或BLDC電動機系統(tǒng)的高分辨率的速度控制。
在直流電動機控制系統(tǒng)中使用的最普通的方法是對PLL提供一個低的頻率參看時鐘。例如，在Lexmark的4039和Optra印刷機的鏡電動機控制系統(tǒng)中便使用了這樣的裝置。在這種系統(tǒng)中，或者使用分離的電動機驅(qū)動器，或者必須使用能夠接收低頻參考信號的電動機驅(qū)動器。然而這些方法根據(jù)電動機頻率，所需的轉(zhuǎn)矩和各種其它系統(tǒng)條件一般都是相當貴的。
較早的一種提供可變的高速參看信號的方法在Maeda等人的美國專利No.4,271,382中披露了。在這種系統(tǒng)中，輸出時鐘頻率通常等于輸入晶體頻率的一半。然而，有時輸出時鐘可被抑制若干周期以降低平均時鐘速率。此外，輸出時鐘有時可被從輸入晶體頻率的一半改變?yōu)檩斎刖w頻率本身，以便提高平均時鐘速率。在每種情況下，以等于由PLL觀測的參考頻率的頻率進行速度校正。這種時鐘打亂/時鐘插入方法產(chǎn)生不規(guī)則的波形，這將在電動機加速和減速期間引起電動機系統(tǒng)嚴重的頻率波動(即顫動)。此外，把同步數(shù)字系統(tǒng)的時鐘轉(zhuǎn)換到輸出波形上不可避免地會引起輸出上的低頻干擾，這可能產(chǎn)生EMC問題，可由隨后的邏輯作為假的附加時鐘觀察到。
進行BLDC電動機的精確的速度控制的另一種方法是使用常規(guī)的除法器由基于晶體的時鐘產(chǎn)生低頻參考時鐘，并使用頻率乘法器PLL電路產(chǎn)生被鎖定于低頻參考信號的高頻信號。然后使用高頻參考信號作為電動機控制系統(tǒng)的參考輸入。這種類型的雙PLL系統(tǒng)已在市場上可得到的集成電路中實現(xiàn)了，但是沒有在具有所需的驅(qū)動電子電路的集成塊中實現(xiàn)。因此，根據(jù)雙PLL建立的系統(tǒng)將具有較多的元件數(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)的這些和其它的缺點被本發(fā)明克服了，本發(fā)明涉及一種當可利用的時鐘信號的分辨率被限制時實現(xiàn)高分辨率速度控制的裝置與方法。本發(fā)明的方法可以利用現(xiàn)用的或現(xiàn)有的集成BLDC電動機實現(xiàn)，確保正確的操作。
本發(fā)明利用裝在現(xiàn)有的任意波形發(fā)生器(AWG)中的簡單的計數(shù)器電路和直接頻率合成器，有時叫做直接數(shù)字合成器(DDS)。改進型的計數(shù)器電路被稱為相位累加器，在Saul等人的文章中說明了其在波形合成技術(shù)中的應用(IEEE Journal of Solid-State Circuits,Vol.25,No.1,February1990)和(IEE Proceedings-G,Vol.138,No.2,April 1991)。
BLDC電動機比常規(guī)的直流電動機功率高，噪音小。在激光打印機中，電動機速度被改變?yōu)榘胨?，以便?200×1200的分辨率下印刷；最終產(chǎn)品的速度，以便校正誤差(補償反向誤差積累)；并壓縮預先存在的以為要印在比激光打印機可以印的較大的頁上的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的目的在于提供一種高分辨率的速度控制系統(tǒng)，用于細調(diào)激光打印機的運行速度，從而實現(xiàn)最好的印刷質(zhì)量和印刷性能。
本發(fā)明的另一個目的在于允許使用同一個硬件完成多個操作點。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種用于DC或BLDC鎖相環(huán)(PLL)電動機的高分辨率的速度控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種相位累加器，用于向PLL輸入發(fā)出時變頻率參考信號，其中的平均頻率以高的精度設置電動機的速度。
本發(fā)明的另一個目的在于，減少通過提供后除法器而實現(xiàn)的功能所需的電路的數(shù)量。
本發(fā)明的另一個目的在于提供高分辨率的速度控制。
本發(fā)明的另一個目的在于實現(xiàn)實時的速度控制。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種堅固的設計，以便在將來減少加工時間。
本發(fā)明的這些和其它的特點將結(jié)合附圖進行說明，其中

圖1是說明一般化的簡單計數(shù)器和相位累加器的示意圖；圖2是輸出波形圖；圖3是本發(fā)明的原理圖；圖4是表示頻率誤差對輸出頻率的關(guān)系曲線；以及圖5是由常規(guī)的時鐘得到的理想輸出波形的示波圖和使用本發(fā)明的電路得到的波形的示波圖。
參看圖1，其中示出了一個簡單的計數(shù)器電路10。初始值14加載到計數(shù)寄存器14的計數(shù)中，然后當前計數(shù)每一時鐘周期被增加1。當計數(shù)寄存器14達到給定的終值時，初值被再加載，并且周期地重復。上述的使一般計數(shù)器10從初值加(或減)1到達終值形成一個固定的操作周期。通過比較一般計數(shù)器10的計數(shù)和在初始計數(shù)值與最終計數(shù)值之間的比較值，便由計數(shù)器10獲得規(guī)則的波形，計數(shù)器10的輸出頻率等于由一個周期內(nèi)計數(shù)的總數(shù)分割的時鐘頻率。
除去代替固定的增量1每個時鐘周期計數(shù)增加一個由相位偏移21提供的可選的量之外，相位累加器20的基本操作類似于簡單計數(shù)器10的操作。此外，和在周期中的某一點重新加載一個初值不同，相位累加器不重新加載。這樣，一旦最大計數(shù)值被超過，計數(shù)值的最高有效位(MSB)以上的計數(shù)位便被截去，在計數(shù)寄存器22中只剩下其余的部分。這功能可以表示為計數(shù)t+1=(計數(shù)t+相位偏移)模2n，其中相位偏移=每次計數(shù)增加的量，n=計數(shù)中的位數(shù)。
在下一個周期，計數(shù)寄存器22從前一個周期的剩余值繼續(xù)增加。這種從前面的周期的信息累積提供了記憶效果，這是其操作的關(guān)鍵。該計數(shù)可以多種方式利用，但為了產(chǎn)生二進制輸出最簡單的方法是抽出計數(shù)的MSB。位的不同組合，例如第二最高有效位，最小最高有效位，或這種位的任意組合可用于產(chǎn)生二進制輸出。由計數(shù)的MSB獲得的輸出波形是一個不規(guī)則的波形，在一個長的時間內(nèi)，它產(chǎn)生平均輸出頻率為FMSB avg=(FCLK*相位偏移)/2n，其中FMSB avg=在2n個時鐘周期內(nèi)的平均輸出波形頻率，F(xiàn)CLK=輸入時鐘頻率，相位偏移=每次計數(shù)的增量，n=在該計數(shù)中的位數(shù)。
雖然從一個輸出轉(zhuǎn)移到下一個輸出產(chǎn)生的波形是不規(guī)則的，但是整個周期至少每2n個時鐘周期重復。此外，相位偏移的有用范圍是1至2n-1，由于大于2n-1的相位偏移x產(chǎn)生由相位偏移y匹配的圖形，其中y=2n-x，從2n-1到2n的每個頻率在從1至2n-1的范圍內(nèi)具有相同的匹配。這一對相位偏移的限制產(chǎn)生的輸出頻率范圍為FCLK/2n至FCLK/2。因為輸出頻率的分辨率是由單位相位偏移的變化而產(chǎn)生的頻率的變化，故用赫茲表示時，分辨率為FCLK/2n.因而，通過增加計數(shù)器的容量增加絕對分辨率。
相位累加器20的功能可以用簡單的例子說明。假定一個3位的計數(shù)器，其計數(shù)范圍是0-7(二進制000-111)。此外，假定對該計數(shù)所選的相位偏移是3(二進制011)。這樣，在下一個周期的計數(shù)等于3加上先前周期的計數(shù)值，模8。如果計數(shù)寄存器22的初值是0，相位累加器的計數(shù)值將每個時鐘增加3而經(jīng)過下列的值0,3,6,1,4,7,2,5,0,...(當然，對于值6,4,7和5,MSB為1)在8個計數(shù)的整個周期內(nèi)，計數(shù)的MSB的平均輸出頻率為FMSB avg=(FCLK*3)/8。
輸出波形如圖2所示。其中把獲得的波形和在3/8的輸入時鐘波形的頻率下操作的理想時鐘作了對照。此外，圖2以時鐘的正邊緣表示累積的邊緣-速率誤差的大小和持續(xù)時間。
如圖2所示，獲得的輸出波形有些不規(guī)則。不過，和Maeda等人的專利中提出的時鐘打亂/時鐘插入方法相比，上升沿出現(xiàn)的速率還是相當規(guī)則的。在那種方法中，累積的邊緣速率誤差可以成為非常大的值。使用相位累加器方法，輸出波形的每個邊緣發(fā)生在當使用理想?yún)⒖碱l率應該出現(xiàn)邊緣時的一個時鐘周期(或離散采樣)之內(nèi)。上述是使用數(shù)字電路可以獲得的最可能的性能，數(shù)字電路的時鐘頻率是所需輸出頻率的非整數(shù)倍。
本發(fā)明的一種實現(xiàn)方式如圖3所示。BLDC系統(tǒng)30包括由參考頻率發(fā)生電路34控制的集成的BLDC電動機裝置32，參考頻率發(fā)生電路34包括晶體振蕩器36，相位累加器38，其具有14位的計數(shù)器37和可選擇的相位累加器MSB的后除法器40。
雖然圖3和說明部分參考使用PLL42控制速度的集成的電動機裝置32，但是也存在其它的速度控制方法。這些方法當中主要的方法是通常用于直流電動機控制集成電路中的速度鑒別系統(tǒng)。本發(fā)明同樣適用于這類系統(tǒng)。
圖3所示的后除法器40對于在盡可能寬的范圍內(nèi)保持速度精度是一個關(guān)鍵的特征。后除法器40使得相位累加器38的輸出可以選擇地除以系數(shù)2,3,4或直接通過(即除以1的方式)。結(jié)果，送到BLDC電動機裝置32的參考時鐘具有的平均輸出頻率是FREFCLK Avg=(FCLK*相位偏移)/(2n*后除數(shù))，其中FREFCLK Avg=送到BLDC電動機裝置的平均參考頻率，F(xiàn)CLK=輸入時鐘頻率，相位偏移=每次計數(shù)的增量，n=計數(shù)中的位數(shù)，以及后除數(shù)=從1-4的整數(shù)。
這樣，由圖3所示的系統(tǒng)得到的電動機軸的頻率由下式?jīng)Q定FMOTOR=(FCLK*相位偏移)/(2n*后除數(shù)*電動機IC頻率除數(shù)*電動機反饋比)，其中電動機IC頻率除數(shù)=在BLDC驅(qū)動器內(nèi)設置的分割比，通常的范圍為1024至16384，電動機反饋比=編碼器即霍爾效應檢測器的周期，或電動機軸的每周頻率產(chǎn)生的反饋波形之間的比，范圍一般為3至50。
如上所述，相位累加器38具有的頻率范圍為FCLK/2n-FCLK/2，分辨率為FCLK/2n。在輸出頻率的范圍內(nèi)絕對分辨率是恒定的，但是，在許多應用中，相對分辨率是重要的。此處把相對分辨率定義為借助于改變輸出頻率一個盡可能小的量，或絕對分辨率，而引起的輸出頻率的變化的百分數(shù)。對于相位累加器38，相對分辨率和輸出頻率成反比。因此，如果輸出頻率被選擇為最大輸出頻率的一半，則相對分辨率大致為兩倍。類似地，如果輸出頻率被選擇為最大輸出頻率的十分之一，則分辨率大致為10倍。
通過使用可編程的二進制除法器級作為相位累加器38和電動機控制電路44之間的后除法器40，在等于二進制乘法器的位數(shù)加1的若干倍頻程內(nèi)，相對分辨率的降低可以減少到二倍或更小。置于相位累加器38的輸出的任何除法器將按同一系數(shù)減少輸出頻率和絕對分辨率。這樣，當這樣使用除法器，使得相位累加器38總是在其最高的操作倍頻程內(nèi)操作時，則相對分辨率總是大于2n-1或百分數(shù)100％*(2n-1)。累加器將以犧牲相對分辨率為代價可在較低的相位偏移值下操作。
正如未被除的相位累加器MSB信號一樣，當和具有相同的平均相位的理想時鐘比較時，輸出信號的最大定時誤差被限制為相位累加器38的輸入時鐘36的正負半周期。如果和隨機相位的理想時鐘比較，則定時誤差將具有相位累加器38的輸入時鐘36的一個周期的最大值。
相位累加器38對獲得的最終頻率誤差的影響如圖4所示。圖4中示出了由后除法器40除以1(右段)，除以2(中段)和除以4(左段)而獲得的誤差的減小。實際上，后除法器40允許相位累加器38以從2n-2到2n-1的相位偏移值操作。因為后除法器40允許相位偏移46在較高的值下操作，步的跳躍(一步是當相位偏移增加1時的頻率差)將產(chǎn)生輸出速度中的較小的相對誤差。量化頻率誤差(即最大的不可避免的誤差)等于輸出頻率的半步除以輸出頻率乘以100％，或者{1/2[(FCLK/2n)*(相位偏移+1)-(FCLK/2n)*(相位偏移)]/[(FCLK/2n)*(相位偏移+相位偏移+1)1/2}*10090，其中對于大的相位偏移，可以簡化為量化頻率誤差=(1/(2*相位偏移))*100％注意雖然圖4只表示使用1,2，和4的分割比，但也可使用其它的整數(shù)值。
圖5所示的示波器波形用于比較來自常規(guī)時鐘的理想的9.786MHz輸出波形50和使用本發(fā)明的電路產(chǎn)生的波形52，其中本發(fā)明的電路具有22.368MHz的頻率，從而產(chǎn)生9.786Mhz的平均時鐘波形。所示的例子每16個基本時鐘沿重復一次。在本例中，沒有使用后除法器。在這期間，產(chǎn)生了7個輸出波形的上升沿。圖5所示的本例中的光標表示，在發(fā)生7個常規(guī)時鐘的完整周期期間，本發(fā)明的電路也發(fā)生了7個完整的周期。其它的例子將以22.368MHz基本時鐘的較大的或較小的周期重復，但概念是相同的。如前所述，積累的正邊沿誤差不會超過一個輸入時鐘周期。
例子本電動機系統(tǒng)的一個實施例使用以下的值FCLK=22.36875MHZ，相位偏移=從212=4096到213=8192的任何整數(shù)，n=14，故2n=16,384，后除數(shù)=1到4的整數(shù)電動機IC頻率除數(shù)=213=8192，電動機反饋比=45這樣，對本例，送到BLDC電動機裝置的波形頻率平均為FREFCLK Avg=(1365*相位偏移)/后除數(shù)最終的電動機軸頻率是FMOTOR=(22.36875MHZ*相位偏移)/(16384*后除數(shù)*8192*45)，或FMOTOR=相位偏移/(270.01*后除數(shù))Hz對于本應用通常的電動機頻率范圍大約為每秒13至40轉(zhuǎn)。
為確定由對PLL的參考輸入而產(chǎn)生的誤差，必須考慮在BLDC電動機控制IC內(nèi)發(fā)生的參考頻率，其是FREFERENCE=(FCLK*相位偏移)/(2n*后除數(shù)*電動機IC頻率除數(shù))，或FREFERENCE=相位偏移/(6.000*后除數(shù))Hz在所需的電動機操作范圍內(nèi)，參考頻率大約為500-1200赫茲。為保證最終誤差為最小，如圖4所示，對于500-683赫茲的參考頻率，選擇后除數(shù)2，對于從683-1200的參考頻率，選擇后除數(shù)1。已知不同的電動機IC頻率除數(shù)或由不同電動機提供的電動機反饋比，可以選擇其它后除數(shù)的值。
為了知道示例的系統(tǒng)和理想時鐘相比時是如何的好，兩個最大的誤差是量化頻率誤差和最大邊沿定時誤差。
如上所述，量化頻率誤差等于1/(2*相位偏移)，并且表示由于必須對相位偏移選擇一個整數(shù)而會使系統(tǒng)的平均頻率可以離開所需頻率多么遠。當相位偏移達到其最小值時，發(fā)生最大量化頻率誤差(MQFE)。利用后除法器可得到最小的相位偏移為2n-2或4096。這樣，對于和后除法器一起使用的14位的累加器，MQFE是MQFE=(1/(2*最大相位偏移))×100％=(1/8192)*100％=.0122％最大邊沿定時誤差(METE)是和理想時鐘相比時，在系統(tǒng)輸出的任何給定的邊沿可以觀察到的延遲。當相位偏移為最小值2n-2時，METE等于相位累加器的輸入時鐘的一個周期。在本例中，METE=44.7nS。因此，輸出信號的任何給定的邊沿可以滯后于理想信號44.7nS之多。在使用從MSB的輸出信號分割的信號作為參考的電動機控制器的情況下，這延遲代表電動機系統(tǒng)的隨機相位誤差。在電動機控制PLL在1200赫茲下操作的情況下，時間=833μS=.0000536周期=.00536％，或很小的量。
這樣，本發(fā)明的電路使用商品化的部件提供了所需的功能而沒有在電動機系統(tǒng)中引入可以察覺的誤差。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的幾個實施例，應該理解，根據(jù)上面的說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出各種改變和改型。例如，本發(fā)明不限于打印機的電動機控制，同樣適用于運輸機，材料處理設備或任何其它要求精細的實時的電動機控制的情況。本發(fā)明同樣適用于BLDC電動機和其它DC電動機。此外，后除數(shù)可以是1-4之外的整數(shù)。因此，應該理解，所有這些改變和改型都落在所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于直流電動機的高分辨率速度控制的裝置，包括電動機控制電路；以及具有大于1的相位偏移的向所述電動機控制電路的輸入發(fā)出時變頻率參考信號的相位累加器。
2.如權(quán)利要求1所述的用于直流電動機的高分辨率速度控制的裝置，還包括后除法器，用于減少所需的電路數(shù)，其中平均頻率設置具有高精度的所述電動機的速度。
3.如權(quán)利要求1所述的用于直流電動機的高分辨率速度控制的裝置，其中所述相位累加器具有在每個時鐘周期增加一個可變的量的計數(shù)器。
4.如權(quán)利要求3所述的用于直流電動機的高分辨率速度控制的裝置，其中所述相位累加器永不重新加載，使得一旦超過最大計數(shù)值，在最高有效位以上的所述計數(shù)的位便被截尾，只剩下下面定義的剩余部分計數(shù)t+1=(計數(shù)t+相位偏移)模2n，其中相位偏移=每次計數(shù)增加的量，n=構(gòu)成所述計數(shù)的位數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于直流電動機的高分辨率速度控制的裝置，其中在下一個周期，所述計數(shù)從所述剩余部分繼續(xù)增加，以便提供記憶效果。
6.如權(quán)利要求5所述的用于直流電動機的高分辨率速度控制的裝置，其中所述計數(shù)通過抽出所述計數(shù)的最高有效位被用于產(chǎn)生二進制輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的用于直流電動機的高分辨率速度控制的裝置，其中從所述計數(shù)的所述最高有效位獲得的輸出波形是不規(guī)則波形，其在一個長的時間內(nèi)，產(chǎn)生一個平均輸出頻率FMSB avg=(FCLK*相位偏移)/2n，其中FMSB avg=在2n個時鐘周期內(nèi)的平均輸出波形頻率，F(xiàn)CLK=輸入時鐘頻率。
8.如權(quán)利要求7所述的用于直流電動機的高分辨率速度控制的裝置，其中至少每2n個時鐘周期重復一個整周期，并且其中輸出頻率的分辨率由通過所述相位偏移改變1而產(chǎn)生的頻率的變化確定，從而產(chǎn)生最終的絕對分辨率FCLK/2n赫茲。
9.如權(quán)利要求1所述的用于直流電動機的高分辨率速度控制的裝置，其中所述電動機控制電路包括鎖相環(huán)。
10.一種用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，包括由參考頻率產(chǎn)生電路控制的直流電動機裝置，所述參考頻率產(chǎn)生電路包括具有大于1的相位偏移的相位累加器，以及用于驅(qū)動所述相位累加器的晶體振蕩器。
11.如權(quán)利要求10所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，還包括根據(jù)所述相位累加器的輸出可選擇的后除法器。
12.如權(quán)利要求10所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，其中所述直流電動機裝置是集成的直流電動機裝置。
13.如權(quán)利要求11所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，其中所述后除法器至少基于最高有效位。
14.如權(quán)利要求10所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，還包括用于控制所述集成的直流電動機的速度的鎖相環(huán)。
15.如權(quán)利要求10所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，還包括用于控制所述直流電動機的速度的速度鑒別器系統(tǒng)。
16.如權(quán)利要求10所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，還包括后除法器，用于在一個寬的范圍內(nèi)保持整個速度精度。
17.如權(quán)利要求16所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，其中所述后除法器允許所述相位累加器的輸出選擇地除以一個整數(shù)。
18.如權(quán)利要求17所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，其中被送到所述直流電動機的最終參考時鐘具有以下的平均輸出頻率FREFCLKAvg=(FCLK*相位偏移)/2n*后除數(shù)，其中FREFCLKAvg=送到所述DC電動機的平均參考頻率，F(xiàn)CLK=輸入時鐘頻率，相位偏移=每次計數(shù)的增量，n=計數(shù)中的位數(shù)，以及后除數(shù)=一個整數(shù)。
19.如權(quán)利要求18所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，其中電動機軸頻率由下式確定FMOTOR=(FCLK*相位偏移)/(2n*后除數(shù)*電動機IC頻率除數(shù)*電動機反饋比)，其中電動機IC頻率除數(shù)=在所述DC電動機驅(qū)動器內(nèi)設置的分割比，電動機反饋比=編碼器即霍爾效應檢測器的一個周期和所述電動機軸的每個整周產(chǎn)生反饋波形的頻率之間的比。
20.如權(quán)利要求10所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，其中所述相位累加器具有和輸出頻率成反比的相對分辨率。
21.如權(quán)利要求10所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，還包括設置在所述相位累加器和所述直流電動機裝置之間的可編程的二進制除法器，用于把所述相對分辨率的變劣減到最小。
22.如權(quán)利要求21所述的用于直流電動機系統(tǒng)的高分辨率速度控制的裝置，其中當與具有相等的平均相位的理想時鐘進行比較時，所述輸出信號的最大定時誤差被限制于所述相位累加器輸入時鐘的一個周期的正負半周。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于DC或BLDC鎖相環(huán)(PLL)電動機的高分辨率速度控制系統(tǒng)。相位累加器向PLL輸入發(fā)送時變頻率參考信號,其中平均頻率以高的精度設置電動機的速度。使用后除法器減少為執(zhí)行這一功能所需的電路數(shù)。
文檔編號H02P6/06GK1223498SQ9811487
公開日1999年7月21日 申請日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月29日
發(fā)明者戴維·K·克拉芬巴斯, 哈拉爾德·波蒂格, 托馬斯·C·韋德 申請人:萊克斯馬克國際公司