[发明专利]用于启动无刷无传感器DC电机的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种无刷DC电机，以及更具体地，涉及一种无刷DC电机的启动。

背景技术

无刷直流(DC，Direct Current)电机用于各种应用，包括光盘驱动、光盘播放机、数字视频光盘播放机、扫描仪、打印机、绘图仪、汽车和航空行业使用的制动器等等。典型地，多相电机包括产生旋转磁场的固定的部分或定子以及其中由旋转磁场产生扭矩的非固定的部分或转子。扭矩使转子旋转，这然后又导致连接到转子的轴旋转。在启动时，需要检测无刷DC电机的转子的位置和转速。在具有传感器的无刷DC电机中，使用霍尔传感器(Hall sensor)可以检测和控制转子位置及其转速。然而，霍尔传感器的精度受到其工作环境的影响，这就降低了霍尔传感器提供的测量的精度。在无传感器无刷DC电机中，使用反电动势(BEMF，Back ElectroMotive Force)信号检测转子的位置。使用BEMF信号的缺点是，当转子动的很慢或者根本不动时BEMF信号变得非常小。

因此，有一种用于使用BEMF信号启动无传感器无刷DC电机的方法将是有利的。本方法的进一步的优点是实施起来是有成本效益的。

附图简述

阅读以下详细的描述，结合附图，，将更好地理解本发明，附图中相同的参考字符指示相同的元件，且其中：

图1是根据本发明的实施方式的无刷无传感器DC电机的示意图；

图2是用于启动根据本发明的实施方式的无刷无传感器DC电机的流程图；

图3是与用于启动无刷无传感器DC电机的图2的流程图相关联的一组电流图；

图4是与用于启动无刷无传感器DC电机的图3的一组电流图相关联的一组向量图；

图5是根据本发明的实施方式的用于转子到定子的对准(alignment)的电流波形；以及

图6是对于启动过程的对准和启动部分的BEMF信号与相位的关系曲线的图示。

详细描述

通常，本发明提供了一种用于使用十二相技术来启动无刷无传感器DC(BLDC)电机的方法。转子在对准相位中被对准到定子，其后是十二相启动序列，十二相启动序列优选地提供最大加速度和转矩。作为例子，转子可以包括星型或Y字形配置或者三角或三角形配置的电感器。根据本发明的一种实施方式，三相中的两相在电流模式操作下被交替通电。可选地，三相可以在电流模式操作下被通电。从而，在每个其他相位中，转子的电感器终端中的一个是浮置的。延迟之后，浮置终端中的一个上的BEMF峰值被捕获或者被保存，而其他相位在电流模式控制下。当BEMF信号以相反极性达到相同值时或者超过预定义的时间之后，发生下一步骤的换相(commutation)。

图1是根据本发明的一种实施方式的用于控制无刷无传感器DC电机的电机控制器10的示意图。电机控制器10包括无传感器控制电路12，其通过多个开关16、18、20、22、24和26耦合到无刷DC电机14。作为例子，开关16-26是场效应管。更特别地，无传感器控制电路12除其他以外还包括开关控制电路28、栅极驱动电路30、BEMF检测电路32、电流感测电路34。开关控制电路28具有用作控制电路12的输入29的输入以及连接栅极驱动电路30的输入的输出。耦合控制电路12的输入29，用于接收指示无刷DC电机14的期望速率的信号SPEED_IN。控制电路12还具有输入19，用于接收工作电压源V_SUP。优选地，控制电路12包括无传感器控制电路系统和启动电路系统。栅极驱动电路30具有分别连接到N沟道场效应管16、18、20、22、24和26的栅极的输出36、38、40、42、44和46。输出36、38、40、42、44和46用作控制电路12的输出。场效应管16、20和24的漏极被共同耦合在一起并且耦合到控制电路12的输入19，用于接收工作电压源V_SUP。场效应管18、22和26的源极被共同连接在一起并且连接到感测电阻48的一个端子。场效应管16的源极被连接到场效应管18的漏极以形成节点50，场效应管20的源极被连接到场效应管22的漏极以形成节点52，以及场效应管24的源极被连接到场效应管26的源极以形成节点54。虽然场效应管16、20和24描述为N沟道场效应管，但是这不是本发明的一个限制。例如，场效应管16、20和24也可以是P沟道场效应管。场效应管16、18、20、22、24和26被示出为与控制电路12独立的元件，而应被理解的是，它们可以与控制电路12单片集成。