[发明专利]一种电动机驱动电路及其控制方法

说明书

本发明涉及电动机驱动技术领域，具体涉及一种电动机驱动电路及其控制方法。本发明采用两级控制的方法来控制电动机线圈中的电流，其中第一级电路为电压转换电路，电压转换电路将输入的电压Ui转换为电动机上所需的电压Us。第二级电路由多个开关管、电动机线圈、电流检测器组成的桥式电路来控制电动机线圈上的电流。通过控制第一级电路的PWM0信号的占空比，来控制施加在第二级电路电动机线圈上的电压Us，使第二级电路在电动机线圈电流不变的情况下增大PWM信号的有效时间，降低死区对电动机的影响，使电动机线圈的电流更稳定，电动机的运行更平稳，精度更高。

技术领域

本发明涉及电动机驱动技术领域，具体而言，涉及一种电动机驱动电路及其控制方法。

背景技术

电动机是一种把电能转换成机械能的设备，它利用通电线圈产生旋转磁场，并作用于转子，形成磁电动力旋转扭矩，广泛应用在各种工业系统中。控制电动机扭矩的大小，实际就是控制电动机线圈中电流的大小。由于直接控制电动机线圈的电流非常困难，一般是采用控制线圈两端电压的方法来控制线圈的电流。

目前最常用的是脉宽调制(PWM波)驱动电动机，如图1所示。图1中的V1～V4为开关管，当开关管的控制端加高电平时，开关管导通，当开关管的控制端加低电平时，开关管关闭。当开关管V1、V4导通，V2、V3关闭时，电动机线圈上施加正向电压；当V2、V3导通，V1、V4关闭时，电动机线圈上施加反向电压；当V2、V4导通，V1、V3关闭时，电动机线圈上不施加电压，处于续流状态。通过控制线圈上施加正向电压或者反向电压时间的长短，来控制线圈上的电流大小。在一个控制周期内，线圈上施加正向电压的时间大于反向电压的时间时，线圈电流增加；反之，当线圈上施加反向电压的时间大于正向电压的时间时，线圈电流减小。

当V1导通，V2关闭时，图1中A点的电动势为Us；当V1关闭，V2导通时，A点的电动势为0；当开关管V1和V2同时导通时，流过V1和V2上的电流将非常大，有可能损坏开关管。为了保护开关管，延长开关管的寿命，在实际使用时，会加入死区。即图1中从V1打开、V2关闭的状态向V1关闭、V2打开的状态过度时，会加入一段V1和V2都关闭的状态，该状态称为死区。一般常用的控制方式中，一个PWM周期一般分为三种状态，如图2所示，其中状态1为正向电压时间，状态2、4为死区时间，状态3为电动机线圈续流时间。

在死区状态时，A点的电动势是不确定的，当线圈中的电流方向为正向时(电流从左到右)，此时V2的续流二极管导通，A点的电动势为0；当线圈中的电流为反向时，V1的续流二极管将导通，A点的电动势为Us。准确的判断线圈中的电流方向是非常困难的，所以在死区状态时，A点的电动势是很难确定的。由于死区的存在，会影响电动机电流的控制精度，尤其是在电流过零点时，会造成电流波形的畸变，严重影响电动机的控制精度。

发明内容

本发明实施例提供了一种电动机驱动电路及其控制方法，以至少解决现有电动机驱动电路对电动机控制精度低的技术问题。

根据本发明的一实施例，提供了一种电动机驱动电路，包括两级电路，其中第一级电路为电压转换电路，电压转换电路将输入的电压Ui转换为电动机上所需的电压Us，第二级电路为桥式电路，桥式电路包括：多个开关管、电动机线圈、电流检测器；电动机驱动电路通过控制输入至第一级电路上PWM0信号的占空比，控制施加在第二级电路中电动机线圈上的电压Us。

进一步地，电压转换电路包括：开关管V0、电感L1、二极管D0和电容C1，开关管V0的漏极与输入的电源Ui相连接，开关管V0的栅极与电压控制信号PWM0相连，开关管V0的源极与二极管D0的阴极及电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电容C1的正极相连，电容C1的负极及二极管D0的阳极与电源地相连，电容C1的正极输出电压为Us。

进一步地，桥式电路包括：开关管V1～V4、二极管D1～D4、电动机线圈M和电流检测器U1；其中V1和D1为包含反向续流二极管的开关管。