一种直流无刷电机的驱动装置及其驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及直流无刷电机控制领域，尤其涉及一种直流无刷电机的驱动装置及其驱动系统。
【背景技术】
[0002]直流无刷电机具有效率高、噪声低、运行可靠等优点，近年来应用日益广泛，发展迅速。在直流无刷电机控制中通常使用速度开环控制或者速度/转矩闭环控制，这两种控制方式都需要使用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulat1n,简称PWM)单元来控制功率模块，对PWM单元的性能提出了较高要求，例如PWM单元的工作周期(对应PWM调制频率)，特别是PWM单元的精度(PWM单元的最小时间分辨力决定了 PWM单元的精度)。在高性能方案中高速微控制单元(Micro Controller Unit,简称MCU)和数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)可以轻易满足对PWM单元的性能要求，但这常常伴随着高的系统成本。在低成本方案中，由于受限于专用集成电路(Applicat1n SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC) /微控制器工作频率等限制因素，PWM单元在工作在较高PWM调制频率时被迫采用较低的精度。较低的PWM精度在开环控制下会导致明显的速度阶梯效应，而在闭环控制下则会导致稳态速度误差波动较大。因此在低成本方案中如何在较低性能PWM单元基础上尽量提高系统性能成为亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的，在于提供一种直流无刷电机的驱动装置及其驱动系统，在保持系统原有较低性能PWM单元基础上提高系统性能，削弱开环控制下的速度阶梯效应，降低闭环控制的稳态速度误差。
[0004]第一方面，本实用新型提供了一种直流无刷电机的驱动装置，所述装置包括:控制模块，精度扩展模块和调制模块；
[0005]精度扩展模块的输入端与控制模块的输出端相连接，输出端与调制模块的输入端相连接；
[0006]控制模块用于获取PWM脉冲宽度调制高精度占空比值；
[0007]精度扩展模块用于根据PWM高精度占空比值，确定PWM信号的精度扩展模式，精度扩展模式包括精度扩展周期以及精度扩展输出序列；
[0008]调制模块用于在精度扩展周期内，根据精度扩展输出序列，调制低精度PWM信号，并且输出控制信号。
[0009]优选的，控制模块具体用于:根据直流无刷电机的运行状态数据获取PWM高精度占空比值。
[0010]优选的，精度扩展模块具体用于，将PWM高精度占空比值与前一次PWM高精度占空比值进行比较，获取差值；
[0011]当差值小于预定阈值时，确定PWM信号的精度扩展模式。
[0012]第二方面，本实用新型提供了一种直流无刷电机的驱动系统，所述系统包括:
[0013]如上述直流无刷电机的驱动装置和功率控制模块，功率控制模块的多个输入端分别对应连接调制模块的多个输出端；
[0014]功率控制模块包括多组功率开关管，用于接收调制模块发出的控制信号，并且根据控制信号控制多组功率开关管中的一组或多组功率开关管的导通和关断的时间。
[0015]优选的，上述直流无刷电机的驱动装置还用于，根据直流无刷电机的转子的位置信号控制多组功率开关管中的一组或多组功率开关管的导通和关断。
[0016]本实用新型是通过直流无刷电机的驱动装置中的控制模块获取PWM高精度占空比值，并且根据该占空比值获取精度扩展模式；调制模块根据该精度扩展模式中精度扩展输出序列对低精度PWM信号进行调制。从而削弱开环控制下的速度阶梯效应，降低闭环控制的稳态速度误差波动范围，提高了系统性能。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例提供的一种直流无刷电机的驱动装置的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型实施例提供的一种直流无刷电机的驱动系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0020]图1为本实用新型实施例提供的一种直流无刷电机的驱动装置，该装置包括:控制模块101、精度扩展模块102和调制模块103。其中，控制模块101的两个输入端分别对应连接直流无刷电机(图中未示出)的两个输出端，控制模块101的输出端与精度扩展模块102的输入端相连接，调制模块103的输入端连接精度扩展模块102的输出端。
[0021]控制模块101用于获取PWM高精度占空比值。精度扩展模块102用于根据PWM高精度占空比值，确定PWM信号的精度扩展模式。具体为:将PWM高精度占空比值与前一次PWM高精度占空比值进行比较，获取差值。当差值小于某一预定阈值时，确定PWM信号的精度扩展模式。精度扩展模式包括精度扩展周期以及精度扩展输出序列。调制模块103用于在精度扩展周期内，根据精度扩展输出序列，调制低精度PWM信号，并且输出控制信号。
[0022]优选的，控制模块101根据直流无刷电机的运行状态数据获取PWM高精度占空比值，其中运行状态数据具体包括:闭环控制系统中的直流无刷电机的转子角速度或者转矩电流，或者在开环控制系统中直接使用外部设定的数据。
[0023]本实用新型实施例提供的直流无刷电机驱动装置通过控制模块获取PWM高精度占空比值；再由精度扩展模块将当前获取的PWM高精度占空比值与前一次占空比值进行比较，从而确定精度扩展模式；调制模块利用精度扩展模式中的精度扩展输出序列对低精度PWM信号进行调制。从而削弱开环控制下的速度阶梯效应，降低闭环控制的稳态速度误差波动范围，提尚了系统性能。
[0024]图2为本实用新型实施例提供的一种直流无刷电机的驱动系统，该系统除了包括了上述所介绍的驱动装置以外，还包括功率控制模块104。其中，驱动装置中的控制模块101的两个输入端分别对应连接系统外部的直流无刷电机的两个输出端，控制模块101输出端连接精度扩展模块102的输入端，调制模块103的输入端连接精度扩展模块102的输出端。功率控制模块104的多个输入端分别对应连接驱动装置中的调制模块103的多个输出端，其多个输出端则对应连接系统外部的直流无刷电机的多个输入端。
[0025]功率控制模块104包括多组功率开关管，用于接收调制模块103发出的控制信号，并且根据控制信号，控制多组功率开关管中的一组或多组功率开关管的导通和关断的时间。
[0026]需要说明的是，功率控制模块的输入端口个数是由其内部的功率开关管的个数或者功率开关管的组数决定。调制模块的输出端口个数与功率控制模块的输入端口个数相同，并且对应。
[0027]优选的，如图2中所显示的功率控制模块的输入端口和调制模块的输出端口皆为两个，就是将功率控制模块内部的功率开关管分为两组，每一个输入端口分别根据接收到的控制信号控制一组功率开关管的导通和关断时间。
[0028]此外，驱动装置还用于根据直流无刷电机的转子的位置信号控制多组功率开关管中的一组或多组功率开关管的导通和关断。
[0029]在一个具体的例子中，控制模块101根据直流无刷电机的运行状态数据，获取PWM高精度占空比值。其中，运行状态数据包括闭环控制系统中的直流无刷电机的转子角速度或者转矩电流，或者在开环控制系统中直接使用外部设定的数据。根据这些运行状态数据通过一定的控制算法计算，可以获取PWM高精度占空比值。优选的，本实