一种无刷直流电机软开关换相驱动电路的制作方法

本实用新型涉及集成电路领域，特别涉及一种无刷直流电机软开关换相驱动电路。

背景技术：

无刷直流电机是以电子换相线路和转子位置检测器代替传统直流电动机的机械换相装置而组成的新型电机，其驱动电路对电机进行驱动时，在电机换相的状态下如果不进行特殊处理而直接进行驱动换相，由于电机中的感性负载的存在，会引起电流的波动和较大的转矩波动，从而产生较大的运转噪声。传统的处理方法是在无刷直流电机在进入换相区域时将驱动屏蔽，让电机依靠惯性滑过该区域，该方法会使换相区域内的转矩急剧下降，对电机的转速产生较大影响。同时控制电路复杂，集成成本高。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种无刷直流电机软开关换相驱动电路，本案由此产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种无刷直流电机软开关换相驱动电路，在电机进入换相区域时，采用PWM软开关的方式缓慢增加或减少驱动相的驱动能力，可减少电机在换相区域的转矩波动，实现电机的平稳运转，降低电机噪声；同时达到控制电路简单，集成成本低的有益效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种无刷直流电机软开关换相驱动电路，包括电源、无刷直流电机换相信号边沿产生模块、三角波信号产生模块、比较器模块、逻辑控制模块、驱动模块；

所述电源，与所述无刷直流电机换相信号边沿产生模块和三角波信号产生模块相连，用于供电；

所述无刷直流电机换相信号边沿产生模块，与所述三角波信号产生模块相连，用于根据无刷直流电机的转速自适应调整边沿的时间宽度，产生调速信号，并传送至所述比较器模块的第一输入端，在转速较低的情况下，EDGE三角波的上升和下降变长，反之则变短，实现电机在不同转速下软开关时间的自适应调整；

所述三角波信号产生模块，与所述比较器模块相连，用于产生预设周期的三角波信号，并输入至所述比较器模块的第二输入端；

所述比较器模块，与所述逻辑控制模块相连，用于比较所述调速信号和三角波信号，产生带边沿占空比逐渐增加/降低的PWM软开关信号，并输入至所述逻辑控制模块；

所述逻辑控制模块，与驱动模块相连，用于根据比较器的输出值调制所述驱动模块；

所述驱动模块，与外部电机相连，用于形成正确的电机转子位置信息和软开关换相信息，去驱动外部的无刷直流电机M，实现电机换相平稳和低噪声。

优选地，所述无刷直流电机换相信号边沿产生模块包括霍尔传感模块、全差分放大模块、信号调理模块；

所述霍尔传感模块，与所述全差分放大模块相连，用于感应无刷直流电机转子位置状态，输出两路霍尔传感器信号，并分别传送至所述全差分放大模块的输入端；

所述全差分放大模块，与所述信号调理模块相连，分别对所接收到的两 路霍尔传感器信号进行差分放大，并传送至所述信号调理模块；

所述信号调理模块，与所述比较器模块相连，用于将接收的差分两端信号转换为单端输出电压信号，并将单端输出电压信号传送至所述比较器模块的第一输入端。

优选地，三角波信号产生模块包括电流镜模块、开关控制模块、开关控制输入回路模块、电阻阵列、充放电模块；

所述电流镜模块，与所述开关控制模块相连，用于对电流源进行比例复制后，并传送至所述开关控制模块；

所述开关控制模块，与所述开关控制输入回路模块、充放电模块相连，用于控制充放电模块的充电与放电的通断，产生三角波信号；

所述开关控制输入回路模块的输入端与所述开关控制模块的输出端相连，用于对开关控制模块进行实时动态采样与调理，输出调理信号，并将调理信号传送至所述开关控制模块的输入端，实现开关控制模块的通断时间控制；

所述电阻阵列的输入端和输出端分别与所述电源、开关控制输入回路模块相连，通过对电源的分压决定三角波信号的高低电平；

所述充放电模块，与所述比较器模块相连，用于产生电压，并将电压信号传送至所述比较器模块的第二输入端。

优选地，所述开关控制输入回路模块包括比较器、非门、或非门。

优选地，所述充放电模块包括一电容。

优选地，所述电阻阵列包括三个电阻。

优选地，所述比较器的个数为2个。

优选地，所述或非门的个数为2个。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的无刷直流电机软开关换相驱动电路，在电机进入换相区域时，采用PWM软开关的方式缓慢增加或减少驱动相的驱动能力，可减少电机在换相区域的转矩波动，实现电机的平稳运转，降低电机噪声；同时达到控制电路简单，集成成本低的有益效果。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图；

图2是本实用新型无刷直流电机换相信号边沿产生模块的简化示意图；

图3是本实用新型三角波信号产生模块的简化示意图；

图4是本实用新型无刷直流电机换相信号边沿产生模块的实施方式示意图；

图5是本实用新型三角波信号产生模块的实施方式示意图；

图6是本实用新型实施例所示换相边沿软开关波形产生示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种无刷直流电机软开关换相驱动电路，包括电源、无刷直流电机换相信号边沿产生模块、三角波信号产生模块、比较器模块、逻辑控制模块、驱动模块；

电源，与无刷直流电机换相信号边沿产生模块和三角波信号产生模块相连，用于供电；

无刷直流电机换相信号边沿产生模块，与三角波信号产生模块相连，用于根据无刷直流电机的转速自适应调整边沿的时间宽度，产生调速信号，并传送至比较器模块的第一输入端，在转速较低的情况下，EDGE三角波的上升和下降变长，反之则变短，实现电机在不同转速下软开关时间的自适应调整；

三角波信号产生模块，与比较器模块相连，用于产生预设周期的三角波 信号，并输入至比较器模块的第二输入端；

比较器模块，与逻辑控制模块相连，用于比较调速信号和三角波信号，产生带边沿占空比逐渐增加/降低的PWM软开关信号，并输入至逻辑控制模块；

逻辑控制模块，与驱动模块相连，用于根据比较器的输出值调制驱动模块；

驱动模块，与外部电机相连，用于形成正确的电机转子位置信息和软开关换相信息，去驱动外部的无刷直流电机M，实现电机换相平稳和低噪声。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的无刷直流电机软开关换相驱动电路，在电机进入换相区域时，采用PWM软开关的方式缓慢增加或减少驱动相的驱动能力，可减少电机在换相区域的转矩波动，实现电机的平稳运转，降低电机噪声；同时达到控制电路简单，集成成本低的有益效果。

如图2所示，无刷直流电机换相信号边沿产生模块包括霍尔传感模块、全差分放大模块、信号调理模块；

霍尔传感模块，与全差分放大模块相连，用于感应无刷直流电机转子位置状态，输出两路霍尔传感器信号(HP和HN信号)，并分别传送至全差分放大模块的输入端；

全差分放大模块，与信号调理模块相连，分别对所接收到的两路霍尔传感器信号进行差分放大，并传送至信号调理模块；

信号调理模块，与比较器模块相连，用于将接收的差分两端信号转换为单端输出电压信号，并将单端输出电压信号传送至比较器模块的第一输入端。

如图3，三角波信号产生模块包括电流镜模块、开关控制模块、开关控 制输入回路模块、电阻阵列、充放电模块；

电流镜模块，与开关控制模块相连，用于对电流源进行比例复制后，并传送至开关控制模块；

开关控制模块，与开关控制输入回路模块、充放电模块相连，用于控制充放电模块的充电与放电的通断，产生三角波信号；

开关控制输入回路模块的输入端与开关控制模块的输出端相连，用于对开关控制模块进行实时动态采样与调理，输出调理信号，并将调理信号传送开关控制模块的输入端，实现开关控制模块的通断时间控制；

电阻阵列的输入端和输出端分别与电源，开关控制输入回路模块相连，通过对电源的分压决定三角波信号的高低电平；

充放电模块，与比较器模块相连，用于产生电压，并将电压信号传送至比较器模块的第二输入端。

如图4所示，无刷直流电机换相信号边沿产生模块的实施方式中：无刷直流电机换相信号边沿产生模块的实施方式中，HP和HN信号为感应无刷直流电机转子位置状态的霍尔传感器输出信号，该电路将无刷直流电机换相时的边沿信号电压进行放大，即在HP和HN信号交叉处(电机换相点)形成三角波信号EDGE。

MP1和MP2为差分输入对，I1为其尾电流，与MP3～MP6和MN1～MN6组成全差分放大电路，为该电路的第一级，分别对所接收到的两路霍尔传感器信号进行差分放大；MP7、MP8、MN7、MN8、I2构成第二级电路，即信号调理模块，实现差分双端输出到单端输出的转换，并将单端输出电压信号传送至比较器模块的第一输入端。

如图5所示，三角波信号产生模块的实施方式中：I3为电流源，MN11、 MN12，MP11、MP12、MP13，MN13、MN14构成电流镜模块，对I3电流源进行按各个MOS尺寸的比例进行电流复制；并通过MP14、MN15组成的开关控制模块，实现MOS管MP13和MN14对电容C₀进行充放电的控制，开关管MP14和MN15的通断受比较器B1、比较器B2、非门XI1、或非门XI2、或非门XI3组成(即开关控制输入回路模块)的处理电路输出控制，电容C₀的上极板电压OSC输出即为三角波信号，该三角波信号的高低电平由电阻阵列R1、R2、R3对电源VDD的分压所决定。

如图6所示，上述实施例所示换相边沿软开关波形产生示意图。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。