[發明專利]用于啟動無刷無傳感器DC電機的方法

有效

• 申請號: 201010167048.3
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN101938239A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: F·洛拉內;H·P·J·德弗略德
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H02P6/20
• 分類號: H02P6/20;H02P6/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 金曉

技術領域

本發明一般涉及一種無刷DC電機，以及更具體地，涉及一種無刷DC電機的啟動。

背景技術

無刷直流(DC，Direct?Current)電機用于各種應用，包括光盤驅動、光盤播放機、數字視頻光盤播放機、掃描儀、打印機、繪圖儀、汽車和航空行業使用的制動器等等。典型地，多相電機包括產生旋轉磁場的固定的部分或定子以及其中由旋轉磁場產生扭矩的非固定的部分或轉子。扭矩使轉子旋轉，這然后又導致連接到轉子的軸旋轉。在啟動時，需要檢測無刷DC電機的轉子的位置和轉速。在具有傳感器的無刷DC電機中，使用霍爾傳感器(Hall?sensor)可以檢測和控制轉子位置及其轉速。然而，霍爾傳感器的精度受到其工作環境的影響，這就降低了霍爾傳感器提供的測量的精度。在無傳感器無刷DC電機中，使用反電動勢(BEMF，Back?ElectroMotive?Force)信號檢測轉子的位置。使用BEMF信號的缺點是，當轉子動的很慢或者根本不動時BEMF信號變得非常小。

因此，有一種用于使用BEMF信號啟動無傳感器無刷DC電機的方法將是有利的。本方法的進一步的優點是實施起來是有成本效益的。

附圖簡述

閱讀以下詳細的描述，結合附圖，，將更好地理解本發明，附圖中相同的參考字符指示相同的元件，且其中：

圖1是根據本發明的實施方式的無刷無傳感器DC電機的示意圖；

圖2是用于啟動根據本發明的實施方式的無刷無傳感器DC電機的流程圖；

圖3是與用于啟動無刷無傳感器DC電機的圖2的流程圖相關聯的一組電流圖；

圖4是與用于啟動無刷無傳感器DC電機的圖3的一組電流圖相關聯的一組向量圖；

圖5是根據本發明的實施方式的用于轉子到定子的對準(alignment)的電流波形；以及

圖6是對于啟動過程的對準和啟動部分的BEMF信號與相位的關系曲線的圖示。

詳細描述

通常，本發明提供了一種用于使用十二相技術來啟動無刷無傳感器DC(BLDC)電機的方法。轉子在對準相位中被對準到定子，其后是十二相啟動序列，十二相啟動序列優選地提供最大加速度和轉矩。作為例子，轉子可以包括星型或Y字形配置或者三角或三角形配置的電感器。根據本發明的一種實施方式，三相中的兩相在電流模式操作下被交替通電。可選地，三相可以在電流模式操作下被通電。從而，在每個其他相位中，轉子的電感器終端中的一個是浮置的。延遲之后，浮置終端中的一個上的BEMF峰值被捕獲或者被保存，而其他相位在電流模式控制下。當BEMF信號以相反極性達到相同值時或者超過預定義的時間之后，發生下一步驟的換相(commutation)。

圖1是根據本發明的一種實施方式的用于控制無刷無傳感器DC電機的電機控制器10的示意圖。電機控制器10包括無傳感器控制電路12，其通過多個開關16、18、20、22、24和26耦合到無刷DC電機14。作為例子，開關16-26是場效應管。更特別地，無傳感器控制電路12除其他以外還包括開關控制電路28、柵極驅動電路30、BEMF檢測電路32、電流感測電路34。開關控制電路28具有用作控制電路12的輸入29的輸入以及連接柵極驅動電路30的輸入的輸出。耦合控制電路12的輸入29，用于接收指示無刷DC電機14的期望速率的信號SPEED_IN。控制電路12還具有輸入19，用于接收工作電壓源V_SUP。優選地，控制電路12包括無傳感器控制電路系統和啟動電路系統。柵極驅動電路30具有分別連接到N溝道場效應管16、18、20、22、24和26的柵極的輸出36、38、40、42、44和46。輸出36、38、40、42、44和46用作控制電路12的輸出。場效應管16、20和24的漏極被共同耦合在一起并且耦合到控制電路12的輸入19，用于接收工作電壓源V_SUP。場效應管18、22和26的源極被共同連接在一起并且連接到感測電阻48的一個端子。場效應管16的源極被連接到場效應管18的漏極以形成節點50，場效應管20的源極被連接到場效應管22的漏極以形成節點52，以及場效應管24的源極被連接到場效應管26的源極以形成節點54。雖然場效應管16、20和24描述為N溝道場效應管，但是這不是本發明的一個限制。例如，場效應管16、20和24也可以是P溝道場效應管。場效應管16、18、20、22、24和26被示出為與控制電路12獨立的元件，而應被理解的是，它們可以與控制電路12單片集成。