用于DC电机的具有动态带通滤波器的纹波计数器的制作方法

本发明涉及电动机，且更特定来说涉及用于dc电机的具有动态带通滤波器的纹波计数器。

背景技术：

1、dc电机是将直流电能转换成机械能的旋转电机。大型dc电机用于电梯、起重机、汽车系统及钢厂的工业驱动器中。小型dc电机用于动力工具、家用电器、机器人及玩具中。

2、在许多刷式dc电机应用(例如，汽车致动器系统)中，跟踪电机旋转以便实施精确运动控制是必要的。传统上，已使用霍尔(hall)效应传感器或具有光电二极管的光学传感器来跟踪电机旋转。传统传感器通常响应于旋转的电机轴而产生脉冲并向电机控制器馈送信号。所述传感器需要pcb座架来在电机内部及外部进行安装且需要连接器及缆线来向电机控制器馈送信号。因此，传统传感器在刷式dc电机应用中增加复杂性及成本。

技术实现思路

1、本发明的一方面涉及一种纹波计数器。所述纹波计数器包含具有输入及输出的电流感测放大器。所述纹波计数器经配置以响应于dc电机的转子绕组中的线路内电流而在所述输出处提供模拟电压。所述纹波计数器还包含具有耦合到所述电流感测放大器的所述输出的输入且具有输出的模/数转换器(adc)。所述adc经配置以响应于所述模拟电压而提供数字信号。所述纹波计数器还包含具有耦合到所述adc的所述输出的第一输入、第二输入及输出的数字滤波器。所述数字滤波器经配置以在所述第一输入处接收所述数字信号且在所述第二输入处接收时钟信号，并且经配置以改变频率响应以便在所述输出处提供经滤波纹波电流。所述纹波计数器还包含具有耦合到所述数字滤波器的所述输出的输入且经配置以在所述输入处接收所述经滤波纹波电流的数字比较器电路。所述数字比较器经配置以在输出处提供脉冲信号。所述纹波计数器还包含时钟产生器，所述时钟产生器具有耦合到所述数字比较器电路的所述输出的输入并且经配置以检测所述脉冲输出的频率且响应于所述所检测频率而提供所述时钟信号。

2、在另一方面中，所述脉冲输出的所述频率对应于所述经滤波纹波电流中的纹波。在另一方面中，所述时钟产生器经配置以响应于所述脉冲输出而改变所述时钟信号的频率。在另一方面中，所述数字滤波器是经调谐以去除较低频率分量及较高频率噪声且允许纹波电流逸出的带通滤波器。在另一方面中，所述数字比较器电路经配置以基于所述经滤波纹波电流与一或多个阈值的比较提供所述脉冲输出。

3、本发明的另一方面涉及一种dc电机控制系统。所述系统包含具有经布置以为线路内电流提供传导路径的转子绕组的dc电机。所述系统还包含经配置以响应于所述线路内电流而提供模拟电压的电流感测放大器。所述系统还包含经配置以响应于所述模拟电压而提供数字信号的模/数转换器(adc)。所述系统还包含经配置以接收所述数字信号及时钟信号的数字滤波器。所述数字滤波器经配置以改变频率响应以便提供经滤波纹波电流。所述系统还包含经配置以接收所述经滤波纹波电流且提供脉冲输出的数字比较器电路。所述系统还包含经配置以检测所述脉冲输出的频率且响应于所述所检测频率而提供所述时钟信号的时钟产生器。

4、在另一方面中，所述转子绕组耦合到换向器片，所述换向器片经由电刷电耦合到dc电压供应器，其中从所述电刷与所述换向器片的触点产生换向尖峰，且其中由于所述换向尖峰而在所述线路内电流中形成纹波。

5、本发明的另一方面涉及一种控制系统，其包括具有布置于转子上的耦合到换向器片的转子绕组的dc电机。所述换向器片经由电刷电耦合到dc电压供应器以为所述转子绕组中的线路内电流提供传导路径。所述系统包含经配置以响应于所述线路内电流而提供模拟电压的电流感测放大器及经配置以响应于所述模拟电压而提供数字信号的模/数转换器(adc)。所述系统还包含经配置以接收所述数字信号及时钟信号的数字滤波器。所述数字滤波器经配置以改变频率响应以便提供经滤波纹波电流。所述系统还包含经配置以接收所述经滤波纹波电流且提供脉冲输出的数字比较器电路。所述系统还包含经配置以检测所述脉冲输出的频率且响应于所述所检测频率而提供所述时钟信号的时钟产生器。

技术特征：

1.一种纹波计数器，其包括：

2.根据权利要求1所述的纹波计数器，其中所述数字滤波器是带通滤波器。

3.根据权利要求1所述的纹波计数器，其中所述数字滤波器具有通过时钟信号的频率控制的通带。

4.根据权利要求1所述的纹波计数器，其中所述电流感测放大器电耦合到dc电机。

5.一种dc电机控制系统，其包括：

6.根据权利要求5所述的dc电机控制系统，其中所述转子绕组耦合到换向器片，所述换向器片经由电刷电耦合到dc电压供应器。

7.根据权利要求5所述的dc电机控制系统，其中所述数字滤波器是带通滤波器。

8.根据权利要求5所述的dc电机控制系统，其中所述数字滤波器具有通过时钟信号的频率控制的通带。

9.一种dc电机控制系统，其包括：

10.根据权利要求9所述的dc电机控制系统，其中所述数字滤波器是带通滤波器。

11.根据权利要求9所述的dc电机控制系统，其中所述数字滤波器具有通过时钟信号的频率控制的通带。

12.一种纹波计数器，其包括：

13.根据权利要求12所述的纹波计数器，其进一步包括电流感测放大器，所述电流感测放大器具有电耦合到dc电机的输入及耦合到所述adc的所述输入的输出。

14.根据权利要求12所述的纹波计数器，其中所述数字带通滤波器具有通过时钟信号的频率控制的通带。

技术总结
本发明公开一种用于DC电机的具有动态带通滤波器的纹波计数器(200)。所述纹波计数器包含经配置以响应于所述DC电机的转子绕组中的线路内电流而提供模拟电压的电流感测放大器(210)。所述纹波计数器还包含经配置以响应于所述模拟电压而提供数字信号的模/数转换器(214)。所述纹波计数器还包含数字滤波器(218)，所述数字滤波器经配置以接收所述数字信号及时钟信号且经配置以改变频率响应以便提供经滤波纹波电流。所述纹波计数器还包含经配置以接收所述经滤波纹波电流且提供脉冲输出的数字比较器电路(224)。所述纹波计数器还包含经配置以检测所述脉冲输出的频率且响应于所检测频率而提供所述时钟信号的时钟产生器(228)。

技术研发人员：C·贾殷,卡尔帕纳特·苏里亚万什,P·阿南德,A·欧嘉,K·尚卡尔
受保护的技术使用者：德州仪器公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13