無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，包括：MCU控制芯片、連接于所述MCU控制芯片的電源單元及驅動單元，所述驅動單元還連接于電源單元，通過所述驅動單元輸出驅動波形信號給電機，所述控制電路還包括一峰值電流檢測單元及反電動勢檢測單元，所述峰值電流檢測單元分別連接于MCU控制芯片及電源單元，所述反電動勢檢測單元分別連接于MCU控制芯片及電源單元。本發(fā)明實現(xiàn)了電機迅速啟動及平穩(wěn)工作，而且成本低，性價比高、節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路
[0001]

【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及無刷直流電機控制【技術領域】，特別涉及一種無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路。

【背景技術】
[0003]隨著電動工具的日益發(fā)展，無刷直流電機在很多領域都得到了廣泛的應用，它具有調速性能好，體積小，效率高等優(yōu)點?；魻杺鞲衅鲗o刷直流電機的正常工作起十分重要的作用，它為電機提供基本的換相信息。但具有霍爾傳感器的無刷電機成本高，且電機復雜性高。
[0004]現(xiàn)在已出現(xiàn)無刷無霍爾傳感器的直流電機，但無刷無霍爾傳感器直流電機控制系統(tǒng)中通常轉子位置信號檢測困難，而且當電機靜止或轉速較低時反電動勢(BEMF)為零或很小，很難通過反電動勢過零點檢測來得到正確的位置信號，很容易造成電機失步及起動失敗。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提出一種無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，實現(xiàn)了電機迅速啟動及平穩(wěn)工作，而且成本低，性價比高、節(jié)能環(huán)保。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，包括:MCU控制芯片、連接于所述MCU控制芯片的電源單元及驅動單元，所述驅動單元還連接于電源單元，通過所述驅動單元輸出驅動波形信號給電機，所述控制電路還包括一峰值電流檢測單元及反電動勢檢測單元，所述峰值電流檢測單元分別連接于MCU控制芯片及電源單元，所述反電動勢檢測單元分別連接于MCU控制芯片及電源單元；
所述峰值電流檢測單元用于采集無刷無霍爾傳感器直流電機靜止時的通電電流值并轉化成電壓信號，所述MCU控制芯片根據(jù)所述電壓信號判斷電機轉子位置，以啟動所述電機；所述反電動勢檢測單元用于對所述電機三相端電壓信號進行濾波補償，所述MCU控制芯片根據(jù)經過濾波補償?shù)娜喽穗妷盒盘柨刂齐姍C換相。
[0007]進一步地，在上述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路中，所述電源單元包括:恒流子單元、連接于所述恒流子單元的第一降壓子單元及連接于所述第一降壓子單元的第二降壓子單元，所述恒流子單元連接有電池包，所述恒流子單元用于提供恒定電流輸入至第一降壓子單元，所述第一降壓子單元根據(jù)輸入恒定電流輸出電壓給所述驅動單元供電，所述第二降壓子單元對第一降壓子單元的輸出電壓進行降壓調整，并輸出電壓給所述MCU控制芯片供電。
[0008]進一步地，在上述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路中，所述恒流子單元包括第一二極管、第一三極管、第二三極管、并聯(lián)的第一電阻及第二電阻、第三電阻及第四電阻，所述第一二極管的陽極連接于電池包輸出電壓，所述并聯(lián)的第一電阻及第二電阻一公共端連接于所述第一二極管的陰極，所述并聯(lián)的第一電阻及第二電阻另一公共端連接于第一三極管的集電極，所述第一三極管的發(fā)射極連接于第二三極管的基極，所述第一三極管的基極連接于第二三極管的集電極，所述第三電阻連接于第一三極管的基極與第一二極管的陰極之間，所述第四電阻連接于第二三極管的基極與發(fā)射極之間。
[0009]進一步地，在上述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路中，所述第一降壓子單元包括第一穩(wěn)壓管、第一電解電容及第一電容，所述第一穩(wěn)壓管的陰極及第一電解電容的正極均連接于第二三極管的發(fā)射極，所述第一穩(wěn)壓管的陽極及第一電解電容的負極均接地，所述第一電容連接于第一電解電容的正極與地之間。
[0010]進一步地，在上述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路中，所述第二降壓子單元包括第三三極管、第二穩(wěn)壓管、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第二電解電容、第二電容及第三電容，所述第三三極管的集電極連接于第一電解電容的正極，所述第三三極管的基極連接于第二穩(wěn)壓管的陰極，所述第二穩(wěn)壓管的陽極接地；所述第三三極管的基極還通過第二電容、第七電阻接地；所述第三三極管的發(fā)射極通過第六電阻及第七電阻接地；所述第二電解電容的正極連接于第三三極管的發(fā)射極，所述第二電解電容的負極接地；所述第三電容的一端連接于第二電解電容的正極，所述第三電容的另一端接地。
[0011]進一步地，在上述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路中，所述峰值電流檢測單元包括第一運算放大器及第二運算放大器、第二二極管、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻及第十三電阻、采樣電阻、放電電阻、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容及第八電容；所述采樣電阻連接于驅動單元與地之間，所述第一運算放大器的正相輸入端通過第八電阻及采樣電阻接地，所述第一運算放大器的反相輸入端通過第九電阻接地，所述第一運算放大器的正相輸入端還通過第四電容接地，所述第一運算放大器的反相輸入端還通過第五電容接地，所述第一運算放大器的輸出端通過第十二電阻連接于第二運算放大器的正相輸入端，所述第一運算放大器的輸出端還通過第十電阻及第五電容接地，所述第一運算放大器的輸出端還通過第十一電阻連接于MCU控制芯片的均值電流端；所述第一運算放大器的電源輸入端連接于+5V電源，所述第十一電阻還通過第六電容接地；
所述第二運算放大器的正相輸入端還通過第七電容接地；所述第二運算放大器的反相輸入端連接于所述第二二極管的陰極，所述第二運算放大器的輸出端連接于第二二極管的陽極，所述第十三電阻一端連接于第二運算放大器的反相輸入端，所述第十三電阻另一端連接于MCU控制芯片的峰值電流端，所述第十三電阻另一端還通過放電電阻連接于MCU控制芯片的放電端；所述第八電容連接于MCU控制芯片的峰值電流端與地之間。
[0012]進一步地，在上述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路中，所述反電動勢檢測單元包括第一比較器、第二比較器及第三比較器、第一濾波子單元、第二濾波子單元、第三濾波子單元、第四濾波子單元、第五濾波子單元、第六濾波子單元及第一濾波電阻、第二濾波電阻、第三濾波電阻、第四濾波電阻、第五濾波電阻及第六濾波電阻；所述第一濾波電阻、第二濾波電阻、第三濾波電阻、第四濾波電阻、第五濾波電阻及第六濾波電阻的阻值均相同； 所述第一濾波電阻一端連接于電機的U相端，所述第一濾波電阻另一端通過第二濾波電阻連接于電機的V相端；所述第三濾波電阻的一端連接于電機的V相端，所述第三濾波電阻的另一端通過第四濾波電阻連接于電機的W相端；所述第五濾波電阻的一端連接于電機的W相端，所述第五濾波電阻的另一端通過第六濾波電阻連接于電機的U相端；所述第一比較器的正相輸入端通過第一濾波子單元連接于第一濾波電阻及第二濾波電阻的公共端，所述第一比較器的反相輸入端通過第二濾波子單元連接于電機的W相端；所述第二比較器的正相輸入端通過第三濾波子單元連接于第三濾波電阻及第四濾波電阻的公共端，所述第二比較器的反相輸入端通過第四濾波子單元連接于電機的U相端；所述第三比較器的正相輸入端通過第五濾波子單元連接于第五濾波電阻及第六濾波電阻的公共端，所述第三比較器的反相輸入端通過第六濾波子單元連接于電機的V相端。
[0013]進一步地，在上述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路中，所述第一濾波子單元包括第一濾波電容及第七濾波電阻，所述第一濾波電容及第七濾波電阻均連接于所述第一比較器的正相輸入端與地之間；所述第二濾波子單元包括第二濾波電容、第八濾波電阻及第九濾波電阻，所述第八濾波電阻連接于所述第一比較器的反相輸入端與電機的W相端之間，所述第二濾波電容及第九濾波電阻均連接于所述第一比較器的反相輸入端與地之間。
[0014]進一步地，在上述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路中，所述第三濾波子單元包括第三濾波電容及第十濾波電阻，所述第三濾波電容及第十濾波電阻均連接于所述第二比較器的正相輸入端與地之間；所述第四濾波子單元包括第四濾波電容、第十一濾波電阻及第十二濾波電阻，所述第十一濾波電阻連接于第二比較器的反相輸入端與電機的U相端之間，所述第四濾波電容及第十二濾波電阻均連接于第二比較器的反相輸入端與地之間。
[0015]進一步地，在上述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路中，所述第五濾波子單元包括第五濾波電容及第十三濾波電阻，所述第五濾波電容及第十三濾波電阻均連接于第三比較器的正相輸入端與地之間；所述第六濾波子單元包括第六濾波電容、第十四濾波電容及第十五濾波電容，所述第十四濾波電容連接于第三比較器的反相輸入端與電機的V相端之間，所述第六濾波電容及第十五濾波電容均連接于第三比較器的反相輸入端與地之間。
[0016]本發(fā)明通過峰值電流檢測單元判斷得到正確的電子轉子位置信號，以及通過反電動勢檢測單元對所述電機三相端電壓信號進行濾波補償，使得所述MCU控制芯片根據(jù)經過濾波補償?shù)娜喽穗妷盒盘柛玫乜刂齐姍C換相，實現(xiàn)了電機迅速啟動及平穩(wěn)工作，而且成本低，性價比高、節(jié)能環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路的結構示意圖；
圖2為圖1中MCU控制芯片的電路原理圖；
圖3為圖1中電源單元的電路原理圖；
圖4為圖1中驅動單元的電路原理圖；
圖5為圖1中峰值電流檢測單元的電路原理圖； 圖6為圖1中反電動勢檢測單元的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]請參閱圖1，無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路包括:MCU控制芯片U1、連接于所述MCU控制芯片Ul的電源單元2及驅動單元3，所述驅動單元3還連接于電源單元2，通過所述驅動單元3輸出驅動波形信號給電機100，所述控制電路還包括一峰值電流檢測單元4及反電動勢檢測單元5，所述峰值電流檢測單元4分別連接于MCU控制芯片Ul及電源單元2，所述反電動勢檢測單元5分別連接于MCU控制芯片Ul及電源單元2 ;所述峰值電流檢測單元4用于采集無刷無霍爾傳感器直流電機100靜止時的通電電流值并轉化成電壓信號，所述MCU控制芯片Ul根據(jù)所述電壓信號判斷電機轉子位置，以啟動所述電機；所述反電動勢檢測單元5用于對所述電機三相端電壓信號進行濾波補償，所述MCU控制芯片Ul根據(jù)經過濾波補償?shù)娜喽穗妷盒盘柨刂齐姍C100換相。
[0020]這樣，通過峰值電流檢測單元4判斷得到正確的電子轉子位置信號，以及通過反電動勢檢測單元5對所述電機三相端電壓信號進行濾波補償，使得所述MCU控制芯片Ul根據(jù)經過濾波補償?shù)娜喽穗妷盒盘柛玫乜刂齐姍C100換相，實現(xiàn)了電機迅速啟動及平穩(wěn)工作，而且成本低，性價比高、節(jié)能環(huán)保。
[0021]請參閱圖2，所述MCU控制芯片Ul為通用的MCU，所述MCU控制芯片Ul采用5V供電，C22、C23為濾波電容。
[0022]請參閱圖3，所述電源單元2包括:恒流子單元21、連接于所述恒流子單元21的第一降壓子單元22及連接于所述第一降壓子單元22的第二降壓子單元23，所述恒流子單元21連接有電池包(BAT)，用于提供恒定電流輸入至第一降壓子單元22，所述第一降壓子單元22根據(jù)輸入恒定電流輸出電壓給所述驅動單元3供電，所述第二降壓子單元23對第一降壓子單元22的輸出電壓進行降壓調整，并輸出電壓給所述MCU控制芯片Ul供電。
[0023]進一步，所述恒流子單元21包括第一二極管D1、第一三極管Q1、第二三極管Q2、并聯(lián)的第一電阻Rl及第二電阻R2、第三電阻R3及第四電阻R4，所述第一二極管Dl的陽極連接于電池包輸出電壓VBAT+ (36V~60V)，所述并聯(lián)的第一電阻Rl及第二電阻R2 —公共端連接于所述第一二極管Dl的陰極，所述并聯(lián)的第一電阻Rl及第二電阻R2另一公共端連接于第一三極管Ql的集電極，所述第一三極管Ql的發(fā)射極連接于第二三極管Q2的基極，所述第一三極管Ql的基極連接于第二三極管Q2的集電極，所述第三電阻R3連接于第一三極管Ql的基極與第一二極管Dl的陰極之間，所述第四電阻R4連接于第二三極管Q2的基極與發(fā)射極之間。
[0024]所述第一降壓子單元22包括第一穩(wěn)壓管Zl、第一電解電容Cl’及第一電容Cl，所述第一穩(wěn)壓管Zl的陰極及第一電解電容Cl’的正極均連接于第二三極管Q2的發(fā)射極，所述第一穩(wěn)壓管Zl的陽極及第一電解電容Cl’的負極均接地，所述第一電容Cl連接于第一電解電容Cl’的正極與地之間。
[0025]所述第二降壓子單元23包括第三三極管Q3、第二穩(wěn)壓管Z2、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第二電解電容C2’、第二電容C2及第三電容C3，所述第三三極管Q3的集電極連接于第一電解電容Cl’的正極，所述第三三極管Q3的基極連接于第二穩(wěn)壓管Z2的陰極，所述第二穩(wěn)壓管Z2的陽極接地；所述第三三極管Q3的基極還通過第二電容C2、第七電阻R7接地；所述第三三極管Q3的發(fā)射極通過第六電阻R6及第七電阻R7接地；所述第二電解電容C2’的正極連接于第三三極管Q3的發(fā)射極，所述第二電解電容C2’的負極接地；所述第三電容C3的一端連接于第二電解電容C2’的正極，所述第三電容C3的另一端接地。
[0026]當所述第一二極管Dl的陽極接通電池包(36V~60V)后，電流經過所述第一二極管D1、并聯(lián)的第一電阻Rl及第二電阻R2、第一三極管Q1、第四電阻R4給第一電解電容Cl’及第二電解電容C2 ’充電；當電流經過所述第四電阻R4后，如果在所述第四電阻R4上的壓降大于第二三極管Q2_Vbe，此時，所述第二三極管Q2導通，從而使得所述第一三極管Ql截止，流經所述第四電阻R4上的電流減少，從而使得第二三極管Q2又截止；如此反復，則通過第四電阻R4上的電流近似為:I=Q10_VBE/R7，從而輸出恒定電流。
[0027]所述恒定電流輸入至第一降壓子單元22后，由第一穩(wěn)壓管Zl確定輸出電壓為+15V，以提供給所述驅動單元3供電。當所述第一降壓子單元22的輸出電壓穩(wěn)定為+15V，通過第六電阻R6及第七電阻R7分壓將輸出電壓反饋至第二穩(wěn)壓管Z2，可控制第二穩(wěn)壓管Z2的導通與截止，從而控制第三三極管Q3的導通與截止，使得輸出電壓達到穩(wěn)定。通過調整第六電阻R6及第七電阻R7的分壓比可調整輸出電壓，本實施例中，所述第二降壓子單元23輸出電壓為+5V，以給所述MCU控制芯片Ul及運放供電。
[0028]請參閱圖4，所述驅動單元3包括驅動芯片(IC)U2及三相橋式電路(MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)，所述驅動芯片U2輸入端連接于MCU控制芯片U1，所述驅動芯片U2輸出端連接于所述三相橋式電路。
[0029]驅本實施例中，所述驅動芯片U2為三通道半橋柵極驅動1C，可用于高壓、高速驅動MOS管Q101、Q102、Q103、Q104、Q105、Q106。所述驅動芯片U2輸入端由MCU控制芯片Ul提供，分別是UVW三相的高端和低端的邏輯輸入，輸出端可防止高端和低端同時開通。
[0030]所述驅動芯片U2的管腳HOl、管腳H02及管腳H03與管腳LOl、管腳L02及管腳L03分別接后端的三相橋式電路的MOS柵極，六個MOS做開關使用。將它們按照一定的頻率和組合方式進行開關，便能驅動三相無刷電機轉動。電機每轉180°都要經過6次換相，每一相都有一個上管和一個下管導通。但同一對上管和下管不能同時導通，以防止電源短路。
[0031]六次換相MOS 導通狀態(tài)為:QlOl+ Q104，Q101+Q6，Q103+ Q102，Q103+ Q106，Q105+Q102，Q105+ Q104。在每相中，電流根據(jù)導通的MOS不同，按照不同的方向流過電機的不同的線圈，從而產生旋轉磁動力，推動電機轉動。
[0032]另外，大電流從下橋MOS的源極流出經過采樣電阻到參考地(電池包負極)，將采樣電阻上的電流反饋給峰值電流檢測單元及電流反饋電路，以得到通電電流值。
[0033]所述峰值電流檢測單元4包括第一運算放大器UlA及第二運算放大器U1B、第二二極管D2、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第^^一電阻R11、第十二電阻R12及第十三電阻R13、采樣電阻RCS、放電電阻R、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7及第八電容CS ;所述采樣電阻RCS連接于驅動單元3與地之間，所述第一運算放大器UlA的正相輸入端通過第八電阻R8及采樣電阻RCS接地，所述第一運算放大器UlA的反相輸入端通過第九電阻R9接地，所述第一運算放大器UlA的正相輸入端還通過第四電容C4接地，所述第一運算放大器UlA的反相輸入端還通過第五電容C5接地，所述第一運算放大器UlA的輸出端通過第十二電阻R12連接于第二運算放大器UlB的正相輸入端，所述第一運算放大器UlA的輸出端還通過第十電阻RlO及第五電容C5接地，所述第一運算放大器UlA的輸出端還通過第i^一電阻Rll連接于MCU控制芯片Ul的均值電流端(AVG_AD端)；所述第一運算放大器UlA的電源輸入端VDD+連接于+5V電源，所述第十一電阻Rll還通過第六電容C6接地；
所述第二運算放大器UlB的正相輸入端還通過第七電容C7接地；所述第二運算放大器UlB的反相輸入端連接于所述第二二極管D2的陰極，所述第二運算放大器UlB的輸出端連接于第二二極管D2的陽極，所述第十三電阻R13 —端連接于第二運算放大器UlB的反相輸入端，所述第十三電阻R13另一端連接于MCU控制芯片Ul的峰值電流端(Peak_AD端)，所述第十三電阻R13另一端還通過放電電阻R連接于MCU控制芯片Ul的放電端(Discharge端)；所述第八電容C8連接于MCU控制芯片Ul的峰值電流端(Peak_AD端)與地之間。
[0034]所述峰值電流檢測單元4還包括第九電容C9，所述第九電容C9連接于第一運算放大器UlA的電源輸入端VDD+與地之間。
[0035]所述峰值電流檢測單元4工作時，第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻RlO、第四電容C4、第五電容C5及第一運算放大器UlA組成差分放大器，從而當電流流過采樣電阻RCS后，在采樣電阻RCS產生電壓降Ui，通過第一運算放大器UlA放大后，Tl出的輸出電壓Uo為:Uo = Ui*(R2+R3)/R2 ；
其中，所述第四電容C4、第五電容C5為pF級，用于消除高頻噪聲，那么Uo與Ui的電壓峰值變化一致，從而在MCU控制芯片Ul的均值電流端(AVG_AD端)可檢測到電路的平均電流。
[0036]所述第十二電阻R12、第七電容C7、第二運算放大器U1B、第二二極管D2、第十三電阻R13及第八電容C8構成一個峰值保持線路。所述第十二電阻R12與第七電容C7組成一個低通濾波器，用于去除高頻噪聲，當T2的電壓高于Uo，第二運算放大器UlB輸出端為低電平，T2電壓下降；反之則上升，所以T2端電壓就等于Uo。
[0037]當Uo峰值出現(xiàn)時，通過第十三電阻R13對第八電容C8充電，保持峰值電壓，所述MCU控制芯片Ul通過峰值電流端(Peak_AD端)進行采樣讀取。當所述第八電容C8處于峰值保持階段，所述MCU控制芯片Ul的放電端(Discharge端)的屬性設置為高阻狀態(tài)，第八電容C8不放電；當所述MCU控制芯片Ul的峰值電流端(Peak_AD端)讀完峰值數(shù)據(jù)后，峰值電流端(Peak_AD端)端口設置為低電平，從而通過放電電阻R給第八電容C8放電，這樣就實現(xiàn)了采集無刷無霍爾傳感器直流電機100靜止時的通電電流值。
[0038]所述反電動勢檢測單元5包括第一比較器U3A、第二比較器U3B及第三比較器U3C、第一濾波子單元、第二濾波子單元、第三濾波子單元、第四濾波子單元、第五濾波子單元、第六濾波子單元及第一濾波電阻R1’、第二濾波電阻R2’、第三濾波電阻R3’、第四濾波電阻R4’、第五濾波電阻R5’及第六濾波電阻R6’，所述第一濾波電阻R1’ 一端連接于電機的U相端，所述第一濾波電阻R1’另一端通過第二濾波電阻R2’連接于電機的V相端；所述第三濾波電阻R3’的一端連接于電機的V相端，所述第三濾波電阻R3’的另一端通過第四濾波電阻R4’連接于電機的W相端；所述第五濾波電阻R5’的一端連接于電機的W相端，所述第五濾波電阻R5’的另一端通過第六濾波電阻R6’連接于電機的U相端；所述第一比較器U3A的正相輸入端通過第一濾波子單元連接于第一濾波電阻R1’及第二濾波電阻R2’的公共端，所述第一比較器U3A的反相輸入端通過第二濾波子單元連接于電機的W相端；所述第二比較器U3B的正相輸入端通過第三濾波子單元連接于第三濾波電阻R3’及第四濾波電阻R4’的公共端，所述第二比較器U3B的反相輸入端通過第四濾波子單元連接于電機的U相端；所述第三比較器U3C的正相輸入端通過第五濾波子單元連接于第五濾波電阻R5’及第六濾波電阻R6’的公共端，所述第三比較器U3C的反相輸入端通過第六濾波子單元連接于電機的V相端。
[0039]其中，所述第一濾波子單元包括第一濾波電容Cl”及第七濾波電阻R7’，所述第一濾波電容Cl”及第七濾波電阻R7’均連接于所述第一比較器U3A的正相輸入端與地之間；所述第二濾波子單元包括第二濾波電容C2”、第八濾波電阻R8’及第九濾波電阻R9’，所述第八濾波電阻R8 ’連接于所述第一比較器U3A的反相輸入端與電機的W相端之間，所述第二濾波電容C2”及第九濾波電阻R9’均連接于所述第一比較器U3A的反相輸入端與地之間。
[0040]所述第三濾波子單元包括第三濾波電容C3”及第十濾波電阻RlO’，所述第三濾波電容C3”及第十濾波電阻R10’均連接于所述第二比較器U3B的正相輸入端與地之間；所述第四濾波子單元包括第四濾波電容C4”、第十一濾波電阻R11’及第十二濾波電阻R12’，所述第十一濾波電阻RlI’連接于第二比較器U3B的反相輸入端與電機的U相端之間，所述第四濾波電容C4”及第十二濾波電阻R12’均連接于第二比較器U3B的反相輸入端與地之間。[0041 ] 所述第五濾波子單元包括第五濾波電容C5”及第十三濾波電阻R13’，所述第五濾波電容C5”及第十三濾波電阻R13’均連接于第三比較器U3C的正相輸入端與地之間；所述第六濾波子單元包括第六濾波電容C6”、第十四濾波電容R14’及第十五濾波電容R15’，所述第十四濾波電容R14’連接于第三比較器U3C的反相輸入端與電機的V相端之間，所述第六濾波電容C6”及第十五濾波電容R15’均連接于第三比較器U3C的反相輸入端與地之間。
[0042]所述第一比較器U3A的輸出端還通過第十六濾波電容R16’及第七濾波電容C7”接地。所述第二比較器U3B的輸出端還通過第十七濾波電阻R17’及第八濾波電容CS”接地。所述第三比較器U3C的輸出端還通過第十八濾波電阻R18’及第九濾波電容C9”接地。
[0043]在所述反電動勢檢測單元5工作的輸入端為電機的UVW三相端電壓信號，其中，不僅含有反電動勢，還有斬波信號。由于斬波信號會對反電動勢形成嚴重干擾，使得反電動勢過零點不明確，不便于檢測。因此，可通過濾波消除高頻干擾，但會導致相移，所以需要對相位進行修正。例如，所述第四濾波電容C4”、第十一濾波電阻R11’及第十二濾波電阻R12’形成低通濾波器，以對端電壓信號進行濾波。
[0044]本實施例中，第一濾波電阻R1’、第二濾波電阻R2’、第三濾波電阻R3’、第四濾波電阻R4’、第五濾波電阻R5’及第六濾波電阻R6’的阻值均相同，即R4=R8=R18=R25=R29=R31，這樣，電機的U、V、W三相端端電壓衰減1/2后再經過濾波形成中心點電壓信號分別輸入到第一比較器U3A、第二比較器U3B及第三比較器U3C的正相輸入端；電機的U、V、W三相端端電壓信號經過濾波后，形成接近于三角波分別輸入到第一比較器U3A、第二比較器U3B及第三比較器U3C的反相輸入端，通過兩個波形比較，將結果(PHASE_U/V/ff)反饋至所述MCU控制芯片Ul，從而可以獲得兩個反電動勢過零點信號，從而控制電機的換相，實現(xiàn)了電機平穩(wěn)工作。
[0045]本發(fā)明電機靜止時，瞬間給電機一個通電電流，由于電機內的三個電感有差異，所以每個轉子在不同位置所反饋出的電壓峰值不一樣。通過峰值電流檢測單元4采集到該通電電流峰值轉化成電壓信號并發(fā)送給MCU控制芯片Ul，所述MCU控制芯片Ul根據(jù)所述電壓信號判斷電機轉子位置，以啟動所述電機；所述反電動勢檢測單元5用于對所述電機三相端電壓信號進行濾波補償，所述MCU控制芯片Ul根據(jù)經過濾波補償?shù)娜喽穗妷盒盘柨刂齐姍C100換相。
[0046]本發(fā)明電機同步切換時，轉子位置知道后，啟動進入開環(huán)加速階段，這一階段速度比較低，反電動勢不明顯，主要通過軟件調整啟動PWM波占空比，PWM波周期等參數(shù)來實現(xiàn)電機的強制運轉。當電機速度達到一定時，反電動勢比較明顯，切換到閉環(huán)加速階段。
[0047]本發(fā)明電機閉環(huán)加速時，開環(huán)加速結束后，三相端電壓信號比較完整，反電動勢明顯。這時端電壓信號(U、V、W)經過反電動勢檢測線路后，將過零點信號脈沖(PHASE_U/V/W)反饋給處理器，處理器根據(jù)過零點信號，按照一定的頻率和組合方式輸出六個信號給到驅動IC來控制三相的上MOS管和下MOS管導通和閉合，從而控制電機的換相，使電流由不同方向流過電機內的不同電感，產生持續(xù)的磁動力，推動電機的持續(xù)轉動。
[0048]相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路通過采用恒流源配合降壓線路，其成本低，性價比高；由于采用了恒流源，從而使得無論電池電壓處于高或低，其耗電電流基本一致，解決了傳統(tǒng)的降壓線路最明顯的缺點是電壓高是耗電電流大，電壓低時耗電電流小的問題，因此，本發(fā)明的無刷無霍爾傳感器直流電機的一致性更好，更能節(jié)約電源。
[0049]本發(fā)明無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路能夠控制電機迅速啟動，馬達由靜止到啟動過程中都不會出現(xiàn)反轉。開環(huán)加速部分能夠控制電機比較平穩(wěn)，噪音較低。
[0050]綜上，本發(fā)明無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路實現(xiàn)了電機迅速啟動及平穩(wěn)工作，而且成本低，性價比高、節(jié)能環(huán)保。
[0051]這里本發(fā)明的描述和應用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
【權利要求】
1.一種無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，包括..MCU控制芯片、連接于所述MCU控制芯片的電源單元及驅動單元，所述驅動單元還連接于電源單元，通過所述驅動單元輸出驅動波形信號給電機，其特征在于，所述控制電路還包括一峰值電流檢測單元及反電動勢檢測單元，所述峰值電流檢測單元分別連接于MCU控制芯片及電源單元，所述反電動勢檢測單元分別連接于MCU控制芯片及電源單元； 所述峰值電流檢測單元用于采集無刷無霍爾傳感器直流電機靜止時的通電電流值并轉化成電壓信號，所述MCU控制芯片根據(jù)所述電壓信號判斷電機轉子位置，以啟動所述電機；所述反電動勢檢測單元用于對所述電機三相端電壓信號進行濾波補償，所述MCU控制芯片根據(jù)經過濾波補償?shù)娜喽穗妷盒盘柨刂齐姍C換相。
2.根據(jù)權利要求1所述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，其特征在于，所述電源單元包括:恒流子單元、連接于所述恒流子單元的第一降壓子單元及連接于所述第一降壓子單元的第二降壓子單元，所述恒流子單元連接有電池包，所述恒流子單元用于提供恒定電流輸入至第一降壓子單元，所述第一降壓子單元根據(jù)輸入恒定電流輸出電壓給所述驅動單元供電，所述第二降壓子單元對第一降壓子單元的輸出電壓進行降壓調整，并輸出電壓給所述MCU控制芯片供電。
3.根據(jù)權利要求2所述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，其特征在于，所述恒流子單元包括第一二極管、第一三極管、第二三極管、并聯(lián)的第一電阻及第二電阻、第三電阻及第四電阻，所述第一二極管的陽極連接于電池包輸出電壓，所述并聯(lián)的第一電阻及第二電阻一公共端連接于所述第一二極管的陰極，所述并聯(lián)的第一電阻及第二電阻另一公共端連接于第一三極管的集電極，所述第一三極管的發(fā)射極連接于第二三極管的基極，所述第一三極管的基極連接于第二三極管的集電極，所述第三電阻連接于第一三極管的基極與第一二極管的陰極之間，所述第四電阻連接于第二三極管的基極與發(fā)射極之間。
4.根據(jù)權利要求3所述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，其特征在于，所述第一降壓子單元包括第一穩(wěn)壓管、第一電解電容及第一電容，所述第一穩(wěn)壓管的陰極及第一電解電容的正極均連接于第二三極管的發(fā)射極，所述第一穩(wěn)壓管的陽極及第一電解電容的負極均接地，所述第一電容連接于第一電解電容的正極與地之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，其特征在于，所述第二降壓子單元包括第三三極管、第二穩(wěn)壓管、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第二電解電容、第二電容及第三電容，所述第三三極管的集電極連接于第一電解電容的正極，所述第三三極管的基極連接于第二穩(wěn)壓管的陰極，所述第二穩(wěn)壓管的陽極接地；所述第三三極管的基極還通過第二電容、第七電阻接地；所述第三三極管的發(fā)射極通過第六電阻及第七電阻接地；所述第二電解電容的正極連接于第三三極管的發(fā)射極，所述第二電解電容的負極接地；所述第三電容的一端連接于第二電解電容的正極，所述第三電容的另一端接地。
6.根據(jù)權利要求1所述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，其特征在于，所述峰值電流檢測單元包括第一運算放大器及第二運算放大器、第二二極管、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻及第十三電阻、采樣電阻、放電電阻、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容及第八電容；所述采樣電阻連接于驅動單元與地之間，所述第一運算放大器的正相輸入端通過第八電阻及采樣電阻接地，所述第一運算放大器的反相輸入端通過第九電阻接地，所述第一運算放大器的正相輸入端還通過第四電容接地，所述第一運算放大器的反相輸入端還通過第五電容接地，所述第一運算放大器的輸出端通過第十二電阻連接于第二運算放大器的正相輸入端，所述第一運算放大器的輸出端還通過第十電阻及第五電容接地，所述第一運算放大器的輸出端還通過第十一電阻連接于1⑶控制芯片的均值電流端；所述第一運算放大器的電源輸入端連接于+57電源，所述第十一電阻還通過第六電容接地； 所述第二運算放大器的正相輸入端還通過第七電容接地；所述第二運算放大器的反相輸入端連接于所述第二二極管的陰極，所述第二運算放大器的輸出端連接于第二二極管的陽極，所述第十三電阻一端連接于第二運算放大器的反相輸入端，所述第十三電阻另一端連接于1⑶控制芯片的峰值電流端，所述第十三電阻另一端還通過放電電阻連接于1⑶控制芯片的放電端；所述第八電容連接于1⑶控制芯片的峰值電流端與地之間。
7.根據(jù)權利要求1所述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，其特征在于，所述反電動勢檢測單元包括第一比較器、第二比較器及第三比較器、第一濾波子單元、第二濾波子單元、第三濾波子單元、第四濾波子單元、第五濾波子單元、第六濾波子單元及第一濾波電阻、第二濾波電阻、第三濾波電阻、第四濾波電阻、第五濾波電阻及第六濾波電阻；所述第一濾波電阻、第二濾波電阻、第三濾波電阻’、第四濾波電阻、第五濾波電阻及第六濾波電阻的阻值均相同； 所述第一濾波電阻一端連接于電機的I相端，所述第一濾波電阻另一端通過第二濾波電阻連接于電機的V相端；所述第三濾波電阻的一端連接于電機的V相端，所述第三濾波電阻的另一端通過第四濾波電阻連接于電機的I相端；所述第五濾波電阻的一端連接于電機的I相端，所述第五濾波電阻的另一端通過第六濾波電阻連接于電機的I相端；所述第一比較器的正相輸入端通過第一濾波子單元連接于第一濾波電阻及第二濾波電阻的公共端，所述第一比較器的反相輸入端通過第二濾波子單元連接于電機的I相端；所述第二比較器的正相輸入端通過第三濾波子單元連接于第三濾波電阻及第四濾波電阻的公共端，所述第二比較器的反相輸入端通過第四濾波子單元連接于電機的V相端；所述第三比較器的正相輸入端通過第五濾波子單元連接于第五濾波電阻及第六濾波電阻的公共端，所述第三比較器的反相輸入端通過第六濾波子單元連接于電機的V相端。
8.根據(jù)權利要求7所述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，其特征在于，所述第一濾波子單元包括第一濾波電容及第七濾波電阻，所述第一濾波電容及第七濾波電阻均連接于所述第一比較器的正相輸入端與地之間；所述第二濾波子單元包括第二濾波電容、第八濾波電阻及第九濾波電阻，所述第八濾波電阻連接于所述第一比較器的反相輸入端與電機的I相端之間，所述第二濾波電容及第九濾波電阻均連接于所述第一比較器的反相輸入端與地之間。
9.根據(jù)權利要求8所述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，其特征在于，所述第三濾波子單元包括第三濾波電容及第十濾波電阻，所述第三濾波電容及第十濾波電阻均連接于所述第二比較器的正相輸入端與地之間；所述第四濾波子單元包括第四濾波電容、第十一濾波電阻及第十二濾波電阻，所述第十一濾波電阻連接于第二比較器的反相輸入端與電機的I相端之間，所述第四濾波電容及第十二濾波電阻均連接于第二比較器的反相輸入端與地之間。
10.根據(jù)權利要求9所述的無刷無霍爾傳感器直流電機控制電路，其特征在于，所述第五濾波子單元包括第五濾波電容及第十三濾波電阻，所述第五濾波電容及第十三濾波電阻均連接于第三比較器的正相輸入端與地之間；所述第六濾波子單元包括第六濾波電容、第十四濾波電容及第十五濾波電容，所述第十四濾波電容連接于第三比較器的反相輸入端與電機的V相端之間，所述第六濾波電容及第十五濾波電容均連接于第三比較器的反相輸入端與地之間。
【文檔編號】H02P6/08GK104485858SQ201410755309
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權日:2014年12月11日
【發(fā)明者】張延平, 徐文賦, 朱立湘, 任素云, 李潤朝 申請人:惠州市藍微電子有限公司