[实用新型]利用霍尔传感器实现永磁式直流电动机驱动的集成电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动机驱动电路，特别涉及一种利用霍尔传感器实现永磁式直流电动机驱动的集成电路。

背景技术

一种常见的永磁式直流电动机主体如图1所示，包括定子10、转子12，定子10包括软磁铁芯和定子绕组，定子绕组做成“Y”型(三相对称星形)接法，图1中A+/A-，B+/B-，C+/C-表示分别表示三相定绕组的导线端头；转子与定子同轴，转子包含一对南北磁极的永磁体13，永磁体13在轴的一侧为N极，在轴的另一侧为S极。该永磁式无刷直流电动机的换相状态是由转子的位置决定的，电动机的控制频率是由转子的运行速度决定的，这就需要转子的位置检测器来检测转子在运动过程中的位置，将转子永磁体的位置信号转换成电信号，为逻辑电路提供正确的换相信息，以控制通过定子绕组的电流流向，使电动机定子绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换相，形成气隙中步进式的旋转磁场，同转子的永磁体产生的磁场相互作用产生转矩驱动永磁转子连续不断的旋转，位置传感器在一个电周期内所产生的开关状态是不重复的，每一个开关状态所占的角度相等，位置传感器在一个电周期内所产生的开关状态数应和三相定绕组通电状态数相对应。位置传感器的种类很多，有电磁式、光电式、磁敏式等。它们各具特点，然而由于磁敏式霍尔位置传感器具有结构简单、体积小、安装灵活方便、易于机电一体化等优点，故目前得到越来越广泛的应用。

对于三相永磁式无刷直流电动机的驱动，通常是在定子上间隔120°角度安装有三个霍尔传感器作为位置传感器，用于检测电动机转子永磁体的极性，其输出信号是HA、HB、HC，转子转动时转子永磁体N-S交替交换，会使三个霍尔传感器输出相位差120°的方波信号HA、HB、HC，其波形见图2，从中可以看到转子每旋转一周，三个霍尔传感器的输出信号HA、HB、HC在每360°角度内依次出现六种输出状态组合，按其顺序排列，6个代码是101、100、110、010、011、001，当然这一顺序与转子的转动方向有关，如果转向反了，代码顺序也就倒过来。逻辑电路根据所述六状态编码信号控制三相定子绕组的通电状态，这样转子每转过一周，三相定子绕组依上述六种状态依次通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°角度，转子跟随定子磁场转动相当于60°角度空间位置，转子在新位置上，使三个霍尔传感器按约定产生一新状态编码，逻辑电路根据新的状态编码又控制改变三相定子绕组的通电状态，使定子绕组产生的磁场合成方向再前进60°角度，转子跟随定子磁场再转动相当于60°角度空间位置，如此循环，永磁式直流电机将产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。

上述常见的永磁式无刷直流电动机的驱动方法，需要在至少三个空间位置上分布有位置传感器件或集成电路，使永磁式直流电动机的设计和制造较复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种利用霍尔传感器实现永磁式直流电动机驱动的集成电路，只需要在一个位置上安装一个该集成电路器件就可以实现永磁式直流电动机驱动，极大简化了永磁式直流电动机的设计和制造。

为解决上述技术问题，本实用新型的利用霍尔传感器实现永磁式直流电动机驱动的集成电路，包括第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、逻辑控制模块、调压电路、状态输出接口；所述调压电路用于产生集成电路内部工作电压，所述两个霍尔传感器用于监测磁场强度，第一霍尔传感器与第二霍尔传感器依次排列并间隔固定距离，分别输出磁场极性信号到逻辑控制模块；所述逻辑控制模块根据转子半径系数信号、第一霍尔传感器及第二霍尔传感器传来的磁场极性信号、第一霍尔传感器与第二霍尔传感器的间隔距离，在状态输出接口依次输出相应的六种状态。

所述集成电路，可以是在初始工作时，所述逻辑控制模块根据某一霍尔传感器传来的磁场极性信号的极性，在状态输出接口输出六种状态中的一种状态，当某一霍尔传感器传来的磁场极性信号的极性发生变化时，所述逻辑控制模块就立即控制在状态输出接口输出当前状态的下一个状态，然后每经过运行迟延时间T所述逻辑控制模块就控制在状态输出接口输出当前状态的下一个状态，所述运行迟延时间T＝(πF/3L)Δt，式中Δt为所述两个霍尔传感器的磁场极性信号的最新极性发生变化的时间差，F为所述转子半径系数信号确定的转子半径系数，L为第一霍尔传感器与第二霍尔传感器的间隔距离；当某一霍尔传感器传来的磁场极性信号的极性又发生变化时，逻辑控制模块就又立即控制在状态输出接口输出当前状态的下一个状态，然后又每经过运行迟延时间T所述逻辑控制模块就控制在状态输出接口输出当前状态的下一个状态。