[发明专利]限流保护装置以及电机驱动芯片

说明书

一种限流保护装置，包括：电流采样电路，与驱动功率器件连接，用以对负载的电流进行采样，并将采样电流信号转换为采样输出电压信号；PWM信号传输及控制电路，与所述电流采样电路和PWM信号连接，用以根据所述采样输出电压与基准电压的比较结果，控制所述驱动功率器件的打开或关断。根据本发明的方案将限流保护装置集成在电机驱动芯片内部，省去了用于电机起动的电枢串联电阻和开关管等外围元件，降低了开发成本和电机驱动损耗。另外，利用逐周期采样功率管电流来控制起动电流，不需要改变预设的PWM信号的占空比就能实现电机的限流起动功能，而且，电机起动结束后，装置的限流功能自动停止，不会影响预设PWM控制信号的正常传输。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种限流保护装置以及电机驱动芯片。

背景技术

在电机驱动，例如直流电动机的起动阶段，由于电机转速为0，对应的电机电枢感应电动势e也为0，若外加电压为额定电压Vin，考虑到电枢电阻Ra很小，则由电压平衡方程可知，启动电流会较大，一般来说启动电流可达额定电流的10～20倍。如此之高的启动电流可能会引起驱动功率开关管过热，进而损坏功率开关管，而且如此大的电流冲击，可能会导致电源电压瞬时下降，从而影响电网周围其他电路的正常运行。因此，通常的解决办法是在驱动电路中采用限流保护装置。而传统的电机起动限流方案有：一、电枢回路串电阻起动：起动过程中，依次逐级切除电枢回路所串联的电阻，直到起动过程结束。二、依靠改变驱动信号PWM占空比来降低电压起动：起动过程中，逐渐增加PWM占空比，直到起动过程结束，结束PWM的调节。

例如，图1所示的第201611186389.9号中国发明专利申请，公开了一种直流电机启动装置，包括与电机电枢绕组依次串联的多个限流电阻，该串联支路与电机励磁线圈并联，并联电路两端通过主开关元件连接输入正极和负极，每个限流电阻都并联连接一个开关元件。该电机启动装置还包括用于测量输入正极和负极之间电压的电压测量单元，以及用于测量电机电流的电流测量单元。上述各开关元件和测量单元均与ARM处理器连接，当ARM处理器接到启动命令时，根据预设的延时时间分别延时吸合各个开关元件，完成整个电机的限流启动。

但是，上述现有技术的缺点在于：一、电枢回路串电阻起动方案中，电路需要外置使用电阻和开关等元器件，增加了电路设计成本，同时增加电阻元件必然会增加电阻上的损耗。二、依靠改变驱动信号PWM占空比来降低电压起动方案中，需要设计复杂占空比的PWM信号，并且需要判断何时起动结束，增加了整体电路的设计难度。因此，人们希望提供一种能够降低电机驱动成本和损耗，并且能够降低设计难度的电机驱动限流保护装置。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种限流保护装置，包括：

电流采样电路，与驱动功率器件连接，用以对负载的电流进行采样，并将采样电流信号转换为采样输出电压信号；

PWM信号传输及控制电路，与所述电流采样电路和PWM信号连接，用以根据所述采样输出电压与基准电压的比较结果，控制所述驱动功率器件的打开或关断。

所述的限流保护装置，其中，在PWM信号的一个周期内：

如所述采样输出电压小于基准电压，则由PWM信号传输及控制电路控制驱动功率器件打开或关断，直到所述采样输出电压大于或等于基准电压，或直到PWM信号的下一个周期；

当所述采样输出电压大于或等于基准电压时，PWM信号传输及控制电路控制驱动功率器件关断，直到PWM信号的下一个周期。

所述的限流保护装置，其中，所述PWM信号传输及控制电路包括周期性复位电路，所述周期性复位电路用于比较所述采样输出电压与基准电压，并根据所述PWM信号，实现在PWM信号的一个周期内控制所述驱动功率器件关断。