无刷直流电机三相全桥驱动电路栅极电压测试方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及集成电路检测，特别是一种无刷直流电机三相全桥驱动电路栅极电压的测试方法及系统。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机性能超越传统直流电机，同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点，是当今最理想的调速电机，已经广泛的应用到了军事，航空航天，医疗等众多的行业。在医疗行业使用以无刷直流电机控制涡轮供气，不仅可以大幅度缩小气源的体积，节省能源，降低成本，还可以对涡轮进行准确可靠的控制，从而获得稳定的气流与压力。
[0003]三相全桥驱动是无刷直流电机驱动的重要方式，而且安全可靠，软件实现也比较容易，转矩波动小。由于三相全桥驱动由6个MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)组成,针对不同的无刷直流电机驱动要求和控制特点，研发人员会选择不同种类的M0SFET。上桥臂可以选择P沟道或者N沟道的M0SFET，下桥臂都是N沟道的M0SFET。如果单从MOSFET技术手册给出的各种曲线和一个简单的试验框图，无法确定组成的三相全桥驱动是否满足无刷直流电机的驱动要求。如果MOSFET不满足需求，就得重新更混，重新试验，浪费了宝贵的时间。如果可以对选定的MOSFET组成三相全桥进行一些重要工作参数的测试，可以使我们选择出一种较优的驱动电路，更好的发挥出无刷电机的优势。三相全桥的栅极电压是一项重要的参数指标，直接决定了 MOSFET管导通电阻Rds和流过MOSFET管的电流Id，则消耗在MOSFET管上的发热功率是Id*Id*Rds。如果MOSFET管持续发热，它的温度-功率曲线上的工作点就会发生漂移，流过MOSFET管的电流也会随之漂移，影响无刷直流电机的控制精度。综上所述，提供一种测试无刷直流电机驱动电路栅极电压的方法是如今亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种准确便捷的无刷直流电机三相全桥驱动电路栅极电压的测试方法及系统，获得了无刷直流电机驱动电路栅极电压的范围，有助于选择更优的驱动电路。
[0005]本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是:无刷直流电机全桥驱动电路栅极电压的测试方法，包括如下步骤:
[0006]预设电机电流，获取电机工作电流并与该预设电机电流比较；
[0007]预设栅极电压，获取误差信号并校正该预设栅极电压；
[0008]校正死区时间；
[0009]固定上桥臂栅极电压，改变下桥臂栅极电压，获得下桥臂栅极电压的动态范围；
[0010]固定下桥臂栅极电压，改变上桥臂栅极电压，获得上桥臂栅极电压的动态范围。
[0011]进一步，所述获取电机工作电流并与该预设电机电流比较，具体包括:判断电机工作电流是否超过预设电机电流:如果是，无刷直流电机驱动电路中过压过流保护器件工作，切断电路；如果否，预设电流被电机工作电流校正后输入无刷直流电机驱动电路。
[0012]进一步，所述误差信号包括上桥臂关闭栅极电压与下桥臂导通栅极电压的差值以及下桥臂关闭栅极电压与上桥臂导通栅极电压的差值。
[0013]进一步，所述获取误差信号并校正该预设栅极电压，具体包括上桥臂关闭栅极电压与下桥臂导通栅极电压的差值以及下桥臂关闭栅极电压与上桥臂导通栅极电压的差值作为误差信号校正预设栅极电压。
[0014]无刷直流电机三相全桥驱动电路栅极电压的测试系统，包括主控单元、信号调理电路和信号调理及AD采样器件；其中，主控单元产生三相全桥驱动电路的栅极电压信号并输入信号调理电路；以及处理信号调理及AD采样器件输入的信号。
[0015]进一步，所述主控单元包括预处理模块和处理模块；其中，所述处理模块包括第一处理子模块、第二处理子模块、第三处理子模块、第四处理子模块和第五处理子模块；
[0016]所述预处理模块，用于预设栅极电压信号和电机电流信号；
[0017]所述第一处理子模块，用于获得误差信号并校正所述预设栅极电压信号；
[0018]所述第二处理子模块，用于校正死区时间；
[0019]所述第三处理子模块，用于获得电机工作电流并与所述预设电机电流比较；
[0020]所述第四处理子模块，用于固定上桥臂栅极电压，改变下桥臂栅极电压，获得下桥臂栅极电压的动态范围；
[0021]所述第五处理子模块，用于固定下桥臂栅极电压，改变上桥臂栅极电压，获得上桥臂栅极电压的动态范围。
[0022]进一步，所述信号调理电路包括DA器件和信号调理及放大单元；所述DA器件是同步DA器件，其输入端与主控芯片连接，输出端与信号调理及放大单元连接，信号调理及放大单元与无刷直流电机驱动电路的栅极连接。
[0023]进一步，所述测试系统的测试对象包括无刷直流电机或者与无刷直流电机等效的三相负载。由于在频率与幅值均变化的测试条件下，不适用无刷直流电机进行测试，可选用等效三相负载进行模拟测试。
[0024]本发明的有益效果是:本发明采用双闭环方式测试无刷直流电机驱动电路的栅极电压；电流环对无刷直流电机进行内环调节，反应速度快；判断出电机工作电流超过预设电机电流，则无刷直流电机驱动电路中过压过流保护器件工作，切断电路，具有保护功能；电压环对无刷直流电机进行外环调节，上桥臂关闭栅极电压与下桥臂导通栅极电压的差值以及下桥臂关闭栅极电压与上桥臂导通栅极电压的差值作为误差信号校正预设栅极电压，进行反馈调节使得检测准确度高，进而检测出栅极电压的动态变化范围，有助于选择更优的驱动电路，更好的发挥无刷直流电机的性能。
【附图说明】
[0025]图1是本发明无刷直流电机全桥驱动电路栅极电压的测试方法的双闭环控制原理图；
[0026]图2是本发明第一实施例中无刷直流电机全桥驱动电路栅极电压的测试方法流程图；
[0027]图3是无刷直流电机驱动电路的驱动波形图；
[0028]图4是本发明第二实施例中无刷直流电机全桥驱动电路栅极电压的测试系统硬件框图；
[0029]图5是本发明第二实施例中无刷直流电机全桥驱动电路栅极电压的测试系统的FPGA芯片输出信号调理单元的硬件框图；
[0030]图6是本发明第二实施例中无刷直流电机全桥驱动电路栅极电压的测试系统的FPGA芯片的原理框图。
【具体实施方式】
[0031 ] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0032]第一实施例:
[0033]如图1和2所示，无刷直流电机全桥驱动电路栅极电压的测试方法,包括如下步骤:
[0034]预设电机电流Γ，获取电机工作电流I并与该预设电机电流Γ比较；判断电机工作电流I是否超过预设电机电流Γ:如果是，无刷直流电机驱动电路中过压过流保护器件工作，切断电路；如果否，预设电流Γ与电机工作电流I叠加后输入无刷直流电机驱动电路；
[0035]预设栅极电压N'获取误差信号V校正该预设栅极电压Ψ ;其中误差信号V包括上桥臂关闭栅极电压与下桥臂导通栅极电压的差值以及下桥臂关闭栅极电压与上桥臂导通栅极电压的差值；具体做法是:上桥臂关闭栅极电压与下桥臂导通栅极电压的差值以及下桥臂关闭栅极电压与上桥臂导通栅极电压的差值作为误差信号V叠加到预设栅极电压?，叠加后的预设栅极电压V*输入无刷直流电机驱动电路；
[0036]校正死区时间并判断其是否满足工作要求；
[0037]当死区时间满足工作要求时，进行如下操作:
[0038]固定上桥臂栅极电压，改变下桥臂栅极电压，获得下桥臂栅极电压的动态范围；
[0039]固定下桥臂栅极电压，改变上桥臂栅极电压，获得上桥臂栅极电压的动态范围。
[0040]如图5所示，以AT (上桥臂MOSFET管Tl)和AB (下桥臂MOSFET管T4)的波形为例，其他成对的上下桥臂的MOSFET栅极电压的测试方法类似，不再赘述。观察到AB的PffM波圈出的那一段波形，AB的第一个上升沿和AT的上升沿之间的时间间隔为TS，AB的最后一个下降沿和AT的下降沿之间的时间间隔为TF。TS和TF就是上下桥臂的死区时间，是为了防止上下桥臂直通而设定的，是一个重要的参数指标。即使同一型号的MOSFET管，都不能保证具有相同的开关时间，因此测量出这两个死区时间对于了解三相全桥驱动电路的控制及性能很重要。三个上桥臂栅极电压(AT，BT，CT)和三个下桥臂栅极电压(AB，BB，CB)由两个同步DA器件进行电压输出，电压范围可调。设定，上桥臂电压为UT，下桥臂电压为UB。
[0041]利用程序设定保证死区时间TS和TF在安全范围之内。
[00