电机驱动器和电机控制系统的制作方法

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机驱动器和一种具有该电机驱动器的电机控制系统。

背景技术：

随着能效等级要求的不断提高，对于应用系统的待机功耗要求越来越低，作为应用系统的子系统，对电机驱动器的待机功耗也要求越来越低。因此，如何降低电机驱动器的待机功耗是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少从一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机驱动器，可有效降低电机驱动器的待机功耗，实现电机待机功耗接近零的低功耗模式，有效提升系统的能效。

本发明的第二个目的在于提出一种电机控制系统。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电机驱动器，包括：供电电源；电机控制单元，用于对所述电机进行控制；低待机功耗装置，所述低待机功耗装置连接在所述供电电源与所述电机控制单元之间，所述低待机功耗装置用于根据所述电机的转速指令信号和预设参考电压信号判断所述电机是否处于待机状态，并根据判断结果控制所述供电电源对所述电机控制单元的供电与否。

根据本发明实施例的电机驱动器，通过连接在供电电源与电机控制单元之间的低待机功耗装置根据电机的转速指令信号和预设参考电压信号判断电机是否处于待机状态，并根据判断结果控制供电电源对电机控制单元的供电与否。由此，可有效降低电机驱动器的待机功耗，实现电机待机功耗接近零的低功耗模式，有效提升系统的能效。

另外，根据本发明上述实施例的电机驱动器还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述低待机功耗装置包括：比较控制单元，所述比较控制单元的输入端与所述供电电源和转速指令信号提供端相连，所述比较控制单元的输出端与所述电机控制单元的电源输入端相连，其中，所述比较控制单元用于对所述转速指令信号和所述预设参考电压信号进行比较，并在所述转速指令信号的电平小于所述预设参考电压信号的电平时判断所述电机处于待机状态，并控制所述供电电源停止对所述电机控制单元供电，以及在所述转速指令信号的电平大于所述预设参考电压信号的电平时判断所述电机处于非待机状态，并控制所述供电电源对所述电机控制单元供电。

根据本发明的一个实施例，所述比较控制单元包括：比较器，所述比较器的电源正端与所述供电电源的正极相连，所述比较器的电源负端与所述供电电源的负极相连，所述比较器的正输入端与所述转速指令信号提供端相连，所述比较器的负输入端与预设参考电压信号提供端相连，所述比较器的输出端与所述电机控制单元的电源输入端相连。

进一步地，所述比较控制单元还包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联连接在所述供电电源的正极与所述供电电源的负极之间，并且所述第一电阻与所述第二电阻之间具有第一节点，所述第一节点作为所述预设参考电压信号提供端。

根据本发明的另一个实施例，所述比较控制单元包括：光耦和第三电阻，所述光耦的第一端与所述转速指令信号提供端相连，所述光耦的第二端通过所述第三电阻与所述供电电源的负极相连，所述光耦的第三端与所述供电电源的正极相连，所述光耦的第四端与所述电机控制单元的电源输入端相连。

根据本发明的一个实施例，所述低待机功耗装置还包括：限流电阻，所述限流电阻串联在所述比较控制单元的输出端与所述电机控制单元的电源输入端之间。

进一步地，所述低待机功耗装置还包括：稳压电容，所述稳压电容串联在所述电机控制单元的电源输入端与所述供电电源的负极之间。

再进一步地，所述低待机功耗装置还包括：二极管，所述二极管的阳极与所述比较控制单元的输出端相连，所述二极管的阴极与所述电机控制单元的电源输入端相连。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电机控制系统，其包括上述的电机驱动器。

本发明实施例的电机控制系统，通过上述的电机驱动器，可有效降低电机驱动器的待机功耗，实现电机待机功耗接近零的低功耗模式，有效提升系统的能效。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电机驱动器的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的电机驱动器的方框示意图；

图3是根据本发明一个具体实施例的电机驱动器的示意图；以及

图4是根据本发明另一个具体实施例的电机驱动器的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电机驱动器和具有该电机驱动器的电机控制系统。

图1是根据本发明实施例的电机驱动器的方框示意图。如图1所示，该电机驱动器可包括：供电电源10、电机控制单元20和低待机功耗装置30。

其中，电机控制单元20用于对电机进行控制，低待机功耗装置30连接在供电电源10与电机控制单元20之间，低待机功耗装置30用于根据电机的转速指令信号和预设参考电压信号判断电机是否处于待机状态，并根据判断结果控制供电电源10对电机控制单元20的供电与否。

其中，电机的转速指令信号可通过设置在电机上的电机转速测量探头(如，霍尔传感器)获取；预设参考电机信号小于能够使电机启动的转速指令信号。

具体地，低待机功耗装置30作为供电电源10与电机控制单元20之间的纽带，并根据电机的转速指令信号和预设参考电压信号判断电机是否处于待机状态。如果低待机功耗装置30根据电机的转速指令信号和预设参考电压信号判断出电机处于待机状态，则低待机功耗装置30控制供电电源10停止对电机控制单元20供电，即关断电机的供电电源10；如果低待机功耗装置30根据电机的转速指令信号和预设参考电压信号判断出电机处于非待机状态，则低待机功耗装置30控制供电电源10对电机控制单元20供电，即开通电机的供电电源10，以使电机控制单元20对电机进行正常控制。由此，可以实现电机待机功耗接近零的低待机功耗模式，从而降低了电机驱动器的待机功耗，进而有效提高了系统的能效。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，低待机功耗装置30可包括比较控制单元31。比较控制单元31的输入端与供电电源10和转速指令信号提供端40相连，比较控制单元31的输出端与电机控制单元20的电源输入端相连。其中，比较控制单元31用于对转速指令信号和预设参考电压信号进行比较，并在转速指令信号的电平小于预设参考电压信号的电平时，判断电机处于待机状态，并控制供电电源10停止对电机控制单元20供电，以及在转速指令信号的电平大于预设参考电压信号的电平时，判断电机处于非待机状态，并控制供电电源10对电机控制单元20供电。

具体地，比较控制单元31的输入端在接收到转速指令信号提供端40提供的转速指令信号后，将其与预设参考电压信号进行比较。如果转速指令信号的电平小于预设参考电压信号的电平，则判断电机处于待机状态，此时控制供电电源10停止对电机控制单元20供电；如果转速指令信号的电平大于预设参考电压信号的电平，则判断电机处于非待机状态，此时控制供电电源10对电机控制单元20供电。由此，通过比较控制单元即可实现电机待机功耗接近零的低待机功耗模式，从而能够有效降低电机驱动器的待机功耗。

需要说明的是，相关技术中，在控制电机进入低待机功耗模式时，主要是通过机械式开关(如，继电器)来实现，但是由于某些电机驱动器是安装在电机本体内部，受安装空间和安装环境(高温、磁场)的影响，使得通过机械式开关实现电路通断具有一定的风险，因此，在本发明的实施例中，通过低待机功耗装置根据电机转速指令信号与预设电压参考信号之间的大小关系来直接控制供电电源与电机控制单元之间的电压通断。进一步地，可通过低待机功耗装置中的比较控制单元来31对电机转速指令信号和预设电压参考信号进行比较，进而根据比较结果直接控制供电电源10与电机控制单元20之间的电压通断，相较于机械式开关，大大提高了通断控制的可靠性。

在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，比较控制单元31可包括比较器CMP。比较器CMP的电源正端与供电电源10的正极相连，比较器CMP的电源负端与供电电源10的负极相连，比较器CMP的正输入端与转速指令信号提供端40相连，比较器CMP的负输入端与预设参考电压信号提供端相连，比较器CMP的输出端与电机控制单元20的电源输入端相连。

进一步地，如图3所示，比较控制单元31还可包括第一电阻R1和第二电阻R2。第一电阻R1和第二电阻R2串联连接在供电电源10的正极与供电电源10的负极之间，并且第一电阻R1与第二电阻R2之间具有第一节点J1，第一节点J1作为预设参考电压信号提供端。

具体地，如图3所示，通过供电电源10给比较器CMP供电，并且比较器CMP的负输入端与预设参考电压信号提供端相连，其中，预设参考电压信号提供端用于提供预设参考电压信号，该预设参考电压信号可由供电电源10和分压电阻组成的分压电路来提供，例如，通过第一电阻R1和第二电阻R2对供电电源10的电压进行分压，以获得预设参考电压信号。比较器CMP的正输入端与转速指令信号提供端40相连，以获取电机的转速指令信号。其中，当转速指令信号的电平小于预设参考电压信号的电平时，说明电机处于待机状态，此时比较器CMP输出低电平信号。由于比较器CMP输出低电平信号，因而无法给电机控制单元20提供工作电压，即，低待机功耗装置30无输出电压给电机控制单元20，从而使得电机处于低待机功耗模式；当转速指令信号的电平大于预设参考电压信号的电平时，说明电机处于非待机状态，此时比较器CMP输出高电平信号，该高电平信号的大小为供电电源10的电压值，所以低待机功耗装置30将输出电压给电机控制单元20，以使电机控制单元20可以正常工作。

也就是说，在该实施例中，通过比较器CMP的输入端对电机的转速指令信号和预设参考电压信号进行比较，并通过比较器CMP的输出端输出高、低电平来实现电机控制单元供电的开通与关断，电路简单可靠、易于实现且成本低。

需要说明的是，在比较控制单元31使用比较器CMP时，比较器CMP的输出电流能力需大于电机控制单元20的电流值。如果比较器CMP的输出电流能力小于电机控制单元20的电流值，将无法保证电机控制单元20的输入功率需求，此时可通过增设驱动电路来提高电流能力，但是这会增加硬件成本，增加功耗和电路的复杂度，同时也会影响系统功耗，因此在本发明中优选使用具有输出电流能力较大的比较器。

在本发明的另一个具体实施例中，如图4所示，比较控制单元31可包括光耦OC和第三电阻R3。光耦OC的第一端与转速指令信号提供端40相连，光耦OC的第二端通过第三电阻R3与供电电源10的负极相连，光耦OC的第三端与供电电源10的正极相连，光耦OC的第四端与电机控制单元20的电源输入端相连。其中，第三电阻R3用于对转速指令信号回路中的电流进行限制。

具体地，如图4所示，电机的转速指令信号作为光耦OC的输入信号，预设参考电压信号作为光耦OC中发光二极管的导通电压。其中，当转速指令信号的电平小于预设参考电压信号的电平时，光耦OC中的三极管关断，说明电机处于待机状态，此时光耦OC的输出端处无电压输出。由于光耦OC的输出端处无电压输出，因而无法给电机控制单元20提供工作电压，即，低待机功耗装置30无输出电压给电机控制单元20，从而使得电机处于低待机功耗模式；当转速指令信号的电平大于预设参考电压信号的电平时，光耦OC中的三极管导通，说明电机处于非待机状态，此时供电电源10通过低待机功耗装置30给电机控制单元20供电，以使电机控制单元20可以正常工作。

也就是说，在该实施例中，通过光耦的输入端对电机的转速指令信号和预设参考电压信号进行比较，并通过光耦的输出端开通或关断来实现电机控制单元供电的开通与关断，电路简单可靠、易于实现且成本低。并且，在该实施例中预设参考电压信号的生成是利用了开关器件的导通电压获得。

同样的，当比较控制单元31使用光耦OC时，光耦OC的输出电流能力需大于电机控制单元20的电流值。

因此，根据本发明实施例的电机驱动器，通过比较器或者光耦即可实现对电机的转速指令信号和预设参考电压信号进行比较，并根据比较结果直接控制供电电源与电机控制单元之间的通断，进而在电机处于待机状态时，使得电机驱动器的功耗达到最低，并且采用电子方式实现供电电源的通断控制，可有效提高通断控制的可靠性。

根据本发明的一个实施例，如图3和图4所示，低待机功耗装置30还可包括限流电阻R4，限流电阻R4串联在比较控制单元31的输出端与电机控制单元20的电源输入端之间，用以减小比较控制单元31开通与关断时的电流冲击。

进一步地，如图3和图4所示，低待机功耗装置30还可包括稳压电容C1，稳压电容C1串联在电机控制单元20的电源输入端与供电电源10的负极之间，用以减小比较控制单元31开通与关断时的电压冲击。

再进一步地，如图3和图4所示，低待机功耗装置30还可包括二极管D1，二极管D1的阳极与比较控制单元31的输出端相连，二极管D1的阴极与电机控制单元20的电源输入端相连。通过该二极管D1的单向导通作用，能够在电机控制单元20异常时，阻止异常电压串入低待机功耗装置30中，从而有效防止该装置发生损坏。

综上所述，根据本发明实施例的电机驱动器，通过连接在供电电源与电机控制单元之间的低待机功耗装置根据电机的转速指令信号和预设参考电压信号判断电机是否处于待机状态，并根据判断结果控制供电电源对电机控制单元的供电与否。由此，可有效降低电机驱动器的待机功耗，实现电机待机功耗接近零的低功耗模式，有效提升系统的能效。

另外，本发明的实施例还提出了一种电机控制系统，其包括上述的电机驱动器。

本发明实施例的电机控制系统，通过上述的电机驱动器，可有效降低电机驱动器的待机功耗，实现电机待机功耗接近零的低功耗模式，有效提升系统的能效。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。