[發明專利]限流保護裝置以及電機驅動芯片

有效

• 申請號: 201811464167.8
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN111262228B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 張進賀;劉慧明
• 申請（專利權）人: 華大半導體有限公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02P1/18
• 代理公司: 上海專尚知識產權代理事務所(普通合伙) 31305
• 代理人: 張政權;周承澤

一種限流保護裝置，包括：電流采樣電路，與驅動功率器件連接，用以對負載的電流進行采樣，并將采樣電流信號轉換為采樣輸出電壓信號；PWM信號傳輸及控制電路，與所述電流采樣電路和PWM信號連接，用以根據所述采樣輸出電壓與基準電壓的比較結果，控制所述驅動功率器件的打開或關斷。根據本發明的方案將限流保護裝置集成在電機驅動芯片內部，省去了用于電機起動的電樞串聯電阻和開關管等外圍元件，降低了開發成本和電機驅動損耗。另外，利用逐周期采樣功率管電流來控制起動電流，不需要改變預設的PWM信號的占空比就能實現電機的限流起動功能，而且，電機起動結束后，裝置的限流功能自動停止，不會影響預設PWM控制信號的正常傳輸。

技術領域

本發明涉及電機技術領域，尤其涉及一種限流保護裝置以及電機驅動芯片。

背景技術

在電機驅動，例如直流電動機的起動階段，由于電機轉速為0，對應的電機電樞感應電動勢e也為0，若外加電壓為額定電壓Vin，考慮到電樞電阻Ra很小，則由電壓平衡方程可知，啟動電流會較大，一般來說啟動電流可達額定電流的10～20倍。如此之高的啟動電流可能會引起驅動功率開關管過熱，進而損壞功率開關管，而且如此大的電流沖擊，可能會導致電源電壓瞬時下降，從而影響電網周圍其他電路的正常運行。因此，通常的解決辦法是在驅動電路中采用限流保護裝置。而傳統的電機起動限流方案有：一、電樞回路串電阻起動：起動過程中，依次逐級切除電樞回路所串聯的電阻，直到起動過程結束。二、依靠改變驅動信號PWM占空比來降低電壓起動：起動過程中，逐漸增加PWM占空比，直到起動過程結束，結束PWM的調節。

例如，圖1所示的第201611186389.9號中國發明專利申請，公開了一種直流電機啟動裝置，包括與電機電樞繞組依次串聯的多個限流電阻，該串聯支路與電機勵磁線圈并聯，并聯電路兩端通過主開關元件連接輸入正極和負極，每個限流電阻都并聯連接一個開關元件。該電機啟動裝置還包括用于測量輸入正極和負極之間電壓的電壓測量單元，以及用于測量電機電流的電流測量單元。上述各開關元件和測量單元均與ARM處理器連接，當ARM處理器接到啟動命令時，根據預設的延時時間分別延時吸合各個開關元件，完成整個電機的限流啟動。

但是，上述現有技術的缺點在于：一、電樞回路串電阻起動方案中，電路需要外置使用電阻和開關等元器件，增加了電路設計成本，同時增加電阻元件必然會增加電阻上的損耗。二、依靠改變驅動信號PWM占空比來降低電壓起動方案中，需要設計復雜占空比的PWM信號，并且需要判斷何時起動結束，增加了整體電路的設計難度。因此，人們希望提供一種能夠降低電機驅動成本和損耗，并且能夠降低設計難度的電機驅動限流保護裝置。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供一種限流保護裝置，包括：

電流采樣電路，與驅動功率器件連接，用以對負載的電流進行采樣，并將采樣電流信號轉換為采樣輸出電壓信號；

PWM信號傳輸及控制電路，與所述電流采樣電路和PWM信號連接，用以根據所述采樣輸出電壓與基準電壓的比較結果，控制所述驅動功率器件的打開或關斷。

所述的限流保護裝置，其中，在PWM信號的一個周期內：

如所述采樣輸出電壓小于基準電壓，則由PWM信號傳輸及控制電路控制驅動功率器件打開或關斷，直到所述采樣輸出電壓大于或等于基準電壓，或直到PWM信號的下一個周期；

當所述采樣輸出電壓大于或等于基準電壓時，PWM信號傳輸及控制電路控制驅動功率器件關斷，直到PWM信號的下一個周期。

所述的限流保護裝置，其中，所述PWM信號傳輸及控制電路包括周期性復位電路，所述周期性復位電路用于比較所述采樣輸出電壓與基準電壓，并根據所述PWM信號，實現在PWM信號的一個周期內控制所述驅動功率器件關斷。