一种自动校零电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种自动校零电路，根据一个实施例，所述自动校零电路包括第一电压调节电路和第二电压调节电路，所述第一电压调节电路被耦接以用于接收感应电压，所述第二电压调节电路被耦接以用于接收公共电压。比较器具有耦接到所述第一电压调节电路的反相输入端子以及耦接到所述第二电压调节电路的非反相输入端子。根据另一个实施例，一种用于对检测电路自动校零的方法包括接收第一电压电平下的第一反电动势以及将所述第一反电动势从所述第一电压电平移位到第二电压电平。校准比较器电路并且检测所述第一反电动势。
【专利说明】
一种自动校零电路
技术领域
[0001]本发明整体涉及电子装置，并且更具体地讲，涉及无刷直流电机。
【背景技术】
[0002]无刷直流(Brushless Direct Current，BLDC)电机用于多种应用，包括磁盘驱动器、光盘播放器、数字视频光盘播放器、扫描仪、打印机、绘图仪、汽车和航空业中所用的致动器，等等。通常，多相电机包括产生旋转磁场的静止部分或定子以及通过旋转磁场于其中产生扭矩的非静止部分或转子。扭矩使转子旋转，这继而又使连接到转子的轴旋转。启动时，需要检测无刷直流电机的转子的位置和旋转速率。在具有传感器的无刷直流电机中，可使用包括至少一个霍尔传感器和至少一个比较器的检测电路来检测和控制转子位置及转子旋转速率。然而，检测电路的准确度受其工作环境的影响，所述工作环境可能降低位置和转速测量的准确度。例如，比较器的固有失调通常导致来自比较器的输出信号存在不期望的失调水平。此外，霍尔比较器通常具有影响比较器输出电压的固有直流失调温度漂移，这导致位置和转速测量的进一步不准确。无传感器BLDC电机的另一个缺点是，它们可能无法应对包括大输入电压范围的应用，所述大输入电压范围例如为从零伏到二十八伏的范围。
[0003]因此，将有利的是，拥有一种用于在电机启动时以及在大幅温度偏离情况下的低转速期间检测准确的转子位置和旋转速率的方法和结构。期望的是，所述方法和结构以成本效益好和时间效益好的方式来实施。
【实用新型内容】
[0004]根据本实用新型的第一方面，提供一种自动校零电路，其特征在于所述自动校零电路包括:第一电压调节电路，所述第一电压调节电路具有第一端子和第二端子，所述第一电压调节电路的所述第一端子被耦接以用于接收第一感应电压、第二感应电压或第三感应电压;第二电压调节电路，所述第二电压调节电路具有第一端子和第二端子，第二电压调节电路的所述第一端子被耦接以用于接收公共电压；以及比较器，所述比较器具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子，所述比较器的所述反相输入端子耦接到所述第一电压调节电路的所述第二端子，而差分放大器的所述非反相输入端子耦接到所述第二电压调节电路的所述第二端子。
[0005]根据上述自动校零电路的一个单独实施例，所述自动校零电路还包括第一开关，所述第一开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第一导电端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子，而所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述输出。
[0006]根据上述自动校零电路的一个单独实施例，所述自动校零电路还包括:第二开关，所述第二开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第二开关的所述第一导电端子耦接到所述第一电压调节电路，而所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子；以及第三开关，所述第三开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第三开关的所述第一导电端子耦接到所述第二开关的所述第二导电端子，而所述第三开关的所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述非反相输入端子。
[0007]根据上述自动校零电路的一个单独实施例，所述自动校零电路还包括具有输入端子和输出端子的第一放大器，所述第一放大器的所述输入端子耦接到所述第一电压调节电路，而所述第一放大器的所述输出端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子。
[0008]根据本实用新型的第二方面，提供一种自动校零电路，被配置为增大输入电压范围，其特征在于所述自动校零电路包括:比较器，所述比较器具有差分输入以及输出，所述差分输入包括反相输入端子和非反相输入端子;第一电平移位电路，所述第一电平移位电路具有第一端子和第二端子，所述第一端子被耦接以用于接收第一反电动势电压，而所述第二端子可切换地耦接到所述比较器的所述反相输入端子；以及第二电平移位电路，所述第二电平移位电路具有第一端子和第二端子，所述第一端子被耦接以用于接收公共电压，并且所述第二端子可切换地耦接到所述比较器的所述非反相输入端子。
[0009]根据上述自动校零电路的一个单独实施例，所述自动校零电路还包括第一开关，所述第一开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第一导电端子耦接到所述第一电平移位电路，而所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述反相输入。
[0010]根据上述自动校零电路的一个单独实施例，所述自动校零电路还包括:电容器，所述电容器具有第一端子和第二端子，所述电容器的所述第一端子耦接到所述第一开关的所述第二导电端子，而所述电容器的所述第二端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子；第二开关，所述第二开关具有控制端子、第一导电端子、以及第二导电端子，所述第二开关的所述第一导电端子耦接到所述第一开关的所述第二导电端子，而所述第二开关的所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述非反相输入端子；以及第三开关，所述第三开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第三开关的所述第一导电端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子，而所述第三开关的所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述输出端子。
[0011]根据上述自动校零电路的一个单独实施例，其中所述第一电平移位电路包括:第一分压网络，所述第一分压网络具有第一端子和第一节点，所述第一节点可切换地耦接到所述比较器的所述反相输入端子，而所述第一端子被耦接以用于接收第一反电动势;第二分压网络，所述第二分压网络具有第一端子和第一节点，所述第二分压网络的所述第一节点可切换地耦接到所述比较器的所述反相输入端子，并且所述第二分压网络的所述第一端子被耦接以用于接收第二反电动势；以及第三分压网络，所述第三分压网络具有第一端子和第一节点，所述第三分压网络的所述第一节点可切换地耦接到所述比较器的所述反相输入端子，而所述第三分压网络的所述第一端子被耦接以用于接收第三反电动势；并且其中所述第二电平移位电路包括具有第一端子和第一节点的第三分压网络，所述第三分压网络的所述第一节点耦接到所述比较器的所述非反相输入端子，而所述第三分压网络的所述第一端子被耦接以用于接收所述公共电压。
[0012]根据上述自动校零电路的一个单独实施例，其中所述第三分压网络的所述第一节点可切换地耦接到所述比较器的所述非反相输入端子。
[0013]根据上述自动校零电路的一个单独实施例，所述自动校零电路还包括:第一放大器，所述第一放大器具有输入端子和输出端子，所述第一放大器的所述输入端子耦接到所述第一电平移位电路的所述第二端子，而所述第一放大器的所述输出端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子;以及第二放大器，所述第二放大器具有输入端子和输出端子，所述第二放大器的所述输入端子耦接到所述第一电平移位电路的所述第二端子，而所述第二放大器的所述输出端子耦接到所述比较器的所述非反相输入端子。
【附图说明】
[0014]通过阅读结合附图进行的以下详细描述将更好地理解本发明，在所述附图中，相同的参考标号指示相同的元件，并且其中:
[0015]图1A为根据本发明的一个实施例的耦接到无刷直流(BLDC)电机和电机驱动电路的自动校零和检测电路的电路示意图的一部分；
[0016]图1B为图1A的耦接到BLDC电机和电机驱动电路的自动校零和检测电路的电路示意图的另一部分；
[0017]图2为图1A和IB的自动校零和检测电路的操作的流程图；
[0018]图3为图1A和IB的自动校零和检测电路的操作的时间图；
[0019]图4A为根据本发明的另一个实施例的耦接到BLDC电机和电机驱动电路的自动校零和检测电路的电路示意图的一部分;并且
[0020]图4B为图4A的耦接到BLDC电机和电机驱动电路的自动校零和检测电路的电路示意图的另一部分。
[0021]为了图示的简单和清楚，图中的元件不一定按比例，并且不同图中的相同参考标号指示相同元件。此外，为了描述的简单，省略了公知步骤和元件的描述和细节。如本文所用，载流电极意指装置的载送通过装置的电流的元件，诸如MOS晶体管的源极或漏极或者双极型晶体管的发射极或集电极或者二极管的阴极或阳极，而控制电极意指装置的控制通过装置的电流的元件，诸如MOS晶体管的栅极或者双极型晶体管的基极。尽管装置在本文中被描述为某些η沟道或P沟道装置或者某些η型或P型掺杂区，但本领域的技术人员将理解，根据本发明实施例的互补装置也是可以的。应注意的是，掺杂区可被称为掺杂物区。本领域的技术人员将理解，本文所用的词语“期间”、“在...同时”和“当...时”不是意指在引发动作后即刻发生动作的确切词语，而是意指在初始动作所引发的反应与初始动作之间可能存在一些小但合理的延迟，诸如传播延迟。词语“大概”、“约”或“基本上”的使用意指元件的值具有预期非常接近陈述值或位置的参数。然而，如本领域所熟知，始终存在妨碍值或位置确切地为陈述值或位置的微小偏差。本领域公认的是，最多至约百分之十(10%)(并且对于半导体掺杂浓度，最多至百分之二十(20%))的偏差被认为是与确切如所述的理想目标相差的合理偏差。
【具体实施方式】
[0022]—般来讲，本发明实施例包括一种被配置为增大输入电压范围的自动校零电路以及一种用于对检测电路自动校零的方法。根据一个实施例，自动校零检测电路包括第一电压调节电路、第二电压调节电路和比较器。第一电压调节电路具有第一端子和第二端子，其中第一电压调节电路的第一端子被耦接以用于接收第一感应电压、第二感应电压或第三感应电压。第二电压调节电路具有第一端子和第二端子，第一端子被耦接以用于接收公共电压(common voltage)。比较器具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子，其中比较器的反相输入端子连接到第一电压调节电路的第二端子，而比较器的非反相输入端子连接到第二电压调节电路的第二端子。
[0023]根据另一个实施例，自动校零电路被配置为增大输入电压范围并且包括比较器、第一电平移位电路(level shifting circuit)和第二电平移位电路。比较器具有差分输入以及输出，其中差分输入包括反相输入端子和非反相输入端子。第一电平移位电路具有第一端子和第二端子，其中第一端子被耦接以用于接收第一反电动势，并且第二端子可切换地连接到比较器的反相输入端子。第二电平移位电路具有第一端子和第二端子，其中第一端子被连接以用于接收公共电压，并且第二参考端子可切换地连接到比较器的非反相输入端子。
[0024]根据另一个实施例，提供了一种用于对检测电路自动校零的方法，该方法包括接收第一电压电平下的第一反电动势以及将第一反电动势从第一电压电平移位到第二电压电平。对第二电压电平下的第一反电动势滤波以生成第一滤波电压。校准比较器电路的输出信号并且检测第一反电动势。
[0025]图1A和IB示出了耦接到无刷直流(BLDC)电机12和电机驱动电路14的自动校零电路10的电路示意图。为清楚起见，已将自动校零电路10的电路示意图分成两张图并标注为图1A和图1B。自动校零电路10由比较器20组成，该比较器具有可切换地耦接到电平移位电路16的输入20A、可切换地耦接到电平移位电路18的输入20B、以及输出20C。开关32具有被耦接以用于接收来自开关控制电路70的控制信号的控制端子32A、连接到比较器20的输入20A的导电端子32B、以及连接到比较器20的输出20C的导电端子32C。开关34和36通过电容器37连接到比较器20的输入20A。更具体地讲，开关34具有被耦接以用于接收来自开关控制电路70的控制信号的控制端子34A、导电端子34B、以及通过电容器37连接到反相输入20A的导电端子34C。电容器37具有连接到开关34的导电端子34C的端子37A以及连接到比较器20的反相输入20A的端子37B。
[0026]根据一个实施例，电平移位电路16包括分压网络(voltage divider network)22、24和26。分压网络22由连接到电阻器40的电阻器38组成，分压网络24由连接到电阻器44的电阻器42组成，分压网络26由电阻器46和电阻器48组成。电阻器38具有被耦接以用于接收反电动势电压Vbemf1的端子38A以及连接到电阻器40的端子40A以形成节点50的端子38B。电阻器42具有被耦接以用于接收反电动势电压Vbemf2的端子42A以及连接到电阻器44的端子44A以形成节点52的端子42B。电阻器46具有被耦接以用于接收反电动势电压Vbemf3的端子46A以及连接到电阻器48的端子48A以形成节点54的端子46B。电阻器40具有被耦接以用于接收工作电位源Vss的端子40B，电阻器44具有被耦接以用于接收工作电位源Vss的端子44B，并且电阻器48具有被耦接以用于接收工作电位源Vss的端子48B。举例来说，工作电位Vss是地电位。尽管端子40B、44B和48B被示出和描述为被耦接以用于接收相同电压电平下的工作电位源，但这不是对本发明的限制。即，连接到端子40B、44B和48B的电压电平可彼此不同。
[0027]电平移位电路16通过开关60、62和64连接到比较器20的输入20A。电平移位电路16可被称为电压调节电路。根据一个实施例，电平移位电路16包括分别具有节点50、52和54的分压网络22、24和26。节点50、52和54分别通过开关60、62和64可切换地连接到比较器20的输入20A。更具体地讲，电平移位电路22的节点50通过开关60可切换地连接到比较器20的输入20A;电平移位电路24的节点52通过开关62可切换地连接到比较器20的输入20A;而电平移位电路26的节点54通过开关64可切换地连接到比较器20的输入20A。开关60具有被耦接以用于接收来自开关控制电路70的控制信号的控制端子60A、连接到电平移位电路22的节点50的导电端子60B、以及连接到节点68的导电端子60C，所述节点68连接到比较器20的输入20A。开关62具有被耦接以用于接收来自开关控制电路70的控制信号的控制端子62A、连接到电平移位电路24的节点52的导电端子62B、以及连接到节点68的导电端子62C。开关64具有被耦接以用于接收来自开关控制电路70的控制信号的控制端子64A、连接到电平移位电路26的节点54的导电端子64B、以及连接到节点68的导电端子64C。
[0028]根据一个实施例，电平移位电路18包括由连接到电阻器84的电阻器82组成的分压网络18。电阻器82具有被耦接以用于接收公共电压Vcqm的端子82A以及连接到电阻器84的端子84A以形成节点86的端子82B。电阻器84具有被耦接以用于接收工作电位源Vss的端子84B。节点86连接到比较器20的非反相输入20B使得节点86处出现的电压Vaoim被传输到比较器20的非反相输入。电平移位电路18可被称为电压调节电路。
[0029]电机驱动电路14包括耦接到驱动晶体管112、114、116、118、120和122的驱动控制电路110，其中驱动控制电路110被配置用于驱动晶体管112-122。每个驱动晶体管112-122具有漏极、源极和栅极。晶体管112、114和116的漏极共同连接在一起并连接到驱动控制电路110的端子11OA，并且晶体管118、120和122的源极共同连接在一起并连接到驱动控制电路110的端子110B。晶体管112的源极连接到晶体管118的漏极并且连接到电阻器38的端子38A以形成节点132。反电动势Vbemf1在节点132处生成。晶体管114的源极连接到晶体管120的漏极并且连接到电阻器42的端子42A以形成节点134。反电动势Vbemf2在节点134处生成。晶体管116的源极连接到晶体管122的漏极并且连接到电阻器46的端子46A以形成节点136。反电动势Vbemf3在节点136处生成。晶体管112的栅极连接到驱动控制电路110的端子I1C;晶体管114的栅极连接到驱动控制电路110的端子110D;晶体管116的栅极连接到驱动控制电路110的端子110E;晶体管118的栅极连接到驱动控制电路110的端子110F;晶体管120的栅极连接到驱动控制电路110的端子110G;并且晶体管122的栅极连接到驱动控制电路110的端子
IlOHo
[0030]BLDC电机12包括感应元件140、142和144。感应元件140具有端子140A，该端子分别共同连接到感应元件142和144的端子142A和144A以形成公共节点COM。感应元件140具有连接到节点132的端子140B，感应元件142具有连接到节点134的端子142B，并且感应元件144具有连接到节点136的端子144B。
[0031]图2为流程图200，示出了根据本发明一个实施例的用于对比较器自动校零的方法。在工作时，驱动控制电路110在输出端子11(^、1108、110(:、1100、11(^、11(^、1106和110!1处生成驱动控制信号。更具体地讲，驱动控制电路110在输出端子IlOA处生成偏置电压Vdd并且在输出端子I1B处生成偏置电压Vss。举例来说，电压Vss是接地电压。驱动控制电路110还生成在晶体管112-122的栅极处出现的栅极电压。例如，驱动控制电路110在输出端子IlOC处生成用于晶体管112的栅极电压，在输出端子IlOD处生成用于晶体管114的栅极电压，在输出端子IlOE处生成用于晶体管116的栅极电压，在输出端子IlOF处生成用于晶体管118的栅极电压，在输出端子IlOG处生成用于晶体管120的栅极电压，并且在输出端子IlOH处生成用于晶体管122的栅极电压。响应于输出端子110A-110H处的驱动信号，分别在节点132、134和13 6处生成BEMF信号V bemf1、Vbemf2和V bemf3。此外，还在公共节点COM处生成公共电压Vcom。
[0032]在通常称为U相的相中，BEMF信号Vbemfi出现在节点13 2处，而BEMF信号Vbemf2和Vbemf3分别不出现在节点134和136处。BEMF信号Vbemfi被分压电路22电平移位或电压调节成更低的电压，使得经移位或调节的电压Vabemfi在节点50处生成并且出现在开关60的导电端子60B处。开关控制电路70生成闭合开关60并断开开关62和64的控制信号。更具体地讲，开关控制电路70在控制端子60A处生成控制信号以闭合开关60，在控制端子62A处生成控制信号以断开开关62，并且在控制端子64A处生成控制信号以断开开关64。响应于开关60闭合，出现在导电端子60B处的经调节的电压Vabemfi被传输到导电端子60C并且传输到比较器20的反相输Λ20Αο
[0033]出现在节点COM处的公共电压Vcqm被分压电路18电平移位或电压调节成更低的电压电平，使得经移位或调节的电压Vacqm在比较器20的非反相输入20B的节点86处生成(图2中的方框204所示)。
[0034]因此，分压电路22使BEMF电压Vbemfi降低或移位到与比较器20兼容的电平，即Vabemfi(图2中的方框204所示)。同样，分压电路18使电压Vcqm降低或移位到一电平，即VACQM，处于与比较器20的输入电压电平兼容的电压电平处。分别响应于输入20A和20B处的信号Vabemfi和Vacom,比较器20在输出端子20C处生成比较信号Vout。
[0035]自动校零电路10包括比较器20，该比较器配置有自动校零功能，该自动校零功能包括两个阶段(stages):校准阶段和检测阶段(方框206所示)。校准阶段可被称为校准期间，检测阶段可被称为检测期间。更具体地讲，参见图3，时间图216示出了根据本发明的一个实施例的自动校零和过零检测。在标记为ZERO的表示校准阶段的折线中，开关32和36工作或闭合，而开关34不工作或断开，使得比较器20被配置作为电压跟随电路(voltagefollower circuit)。在这个配置中，电容器37被充电至电压V37并且失调电压保存在两个电容端缘(cap edge)上，即跨电容器37保存，所述失调电压是从节点35到输入20A的电压。电容器37被充电至电压V37，该电压基本上等于比较器20的失调电压。在标记为ZEROB的表示检测阶段的折线中，开关34工作或闭合，并且开关32和36不工作或断开。在这个配置中，电容器37被充电至具有相对于校准阶段的偏移电压Voff set;然而，节点35处的电压等于-Voffset,这就消除了电压比较器20的失调电压Vof f set。
[0036]因此，自动校零电路10被配置为以两阶段工作模式工作，在所述两阶段工作模式中，比较器20在校准阶段中被校准并在检测阶段中执行过零检测。因此，自动校零电路10被配置为具有校准阶段或校准期间以及检测阶段或检测期间。在校准阶段中，开关控制电路70生成闭合开关32和36并且断开开关34的控制信号，S卩，开关控制电路70在控制端子32A和36A处生成逻辑高电压电平并且在控制端子34A处生成逻辑低电压电平。在检测阶段中，开关控制电路70生成断开开关32和36并且闭合开关34的控制信号，S卩，开关控制电路70在控制端子32A和36A处生成逻辑低电压电平并且在控制端子34A处生成逻辑高电压电平。
[0037]仍然参见图3，在时间to，驱动控制电路110打开晶体管112，并且开关控制电路70生成闭合开关32和36并且断开开关34的控制信号。因此，电容器37被充电至电压电平Vos，其中输出电压Vciut基本上等于节点86处的电压，即，Vacqm加上电压Vos(Vout = Vacqm+Vqs)。电压Vos表示比较器20的固有失调电压。
[0038]在时间t，开关控制电路70生成断开开关32和36并且闭合开关34的控制信号。因此，比较器20的反相输入20A处的电压V2QA等于节点50处的电压减去失调电压Vos，即，Vabemfi减去电压VQS(V2QA=VABEMF1-VQS)，该失调电压是跨电容器37的电压。应注意的是，节点35处的电压等于节点50处响应于开关60和34闭合的电压。作为另外一种选择，节点35处的电压等于节点52处响应于开关62和34闭合的电压或者节点35处的电压等于节点54处响应于开关64和34闭合的电压。
[0039]在时间t3，开关控制电路70生成闭合开关32和36并且断开开关34的控制信号。因此，电容器37被充电至电压电平Vos，其中输出电压Vqut基本上等于节点86处的电压，即Vacom加上电压Vqs(Vout = Vao]m+Vqs)。电压Vqs表不比较器20的固有失调电压。
[0040]在时间t4，开关控制电路70生成断开开关32和36并且闭合开关34的控制信号。因此，比较器20的反相输入20A处的电压V2QA等于节点50处的电压减去失调电压Vos，即，Vabemfi减去电压VQS(V2QA=VABEMF1-VQS)，该失调电压是跨电容器37的电压。应注意的是，节点35处的电压等于节点50处响应于开关60和34闭合的电压。作为另外一种选择，节点35处的电压等于节点52处响应于开关62和34闭合的电压或者节点35处的电压等于节点54处响应于开关64和34闭合的电压。
[0041]在时间U，开关控制电路70生成闭合开关32和36并且断开开关34的控制信号。因此，电容器37被充电至电压电平Vos，其中输出电压Vqut基本上等于节点86处的电压，Vacqm及加上电压Vos(Vout = Vao]m+Vqs)。电压Vqs表不比较器20的固有失调电压。
[0042]在时间t7，开关控制电路70生成断开开关32和36并且闭合开关34的控制信号。因此，比较器20的反相输入20A处的电压V2QA等于节点50处的电压减去失调电压Vos，即，Vabemfi减去电压VQS(V2QA=VABEMF1-VQS)，该失调电压是跨电容器37的电压。应注意的是，节点35处的电压等于节点50处响应于开关60和34闭合的电压。作为另外一种选择，节点35处的电压等于节点52处响应于开关62和34闭合的电压或者节点35处的电压等于节点54处响应于开关64和34闭合的电压。
[0043]在时间t8，驱动控制电路110关闭晶体管112并且打开晶体管118，并且开关控制电路70生成闭合开关32和36并且断开开关34的控制信号。因此，电容器37被充电至电压电平Vos，其中输出电压Vqut基本上等于节点86处的电压，即Vacqm加上电压Vqs(Vqut = Vacqm+Vqs)。电压Vos表不比较器20的固有失调电压。
[0044]图4A和4B示出了耦接到直流无刷电机(DCBM) 12和电机驱动电路14的自动校零电路250的电路示意图。为清楚起见，已将自动校零电路250分成两张图并标注为图4A和图4B。应注意的是，自动校零电路250的在图4A中示出的部分类似于图1A所示的自动校零电路10，不同之处在于开关控制电路70不包括连接到控制端子32A、34A和36A的输出端子。自动校零电路250包括放大器252和254，而不是具有开关32、24和36以及电容器37，S卩，开关32、34和36以及电容器37被放大器252和254替代。因此，放大器252具有连接到节点68的输入端子252A以及连接到比较器20的反相输入20A的输出端子252B，而放大器254具有连接到节点86的输入端子254A以及连接到比较器20的非反相输入20B的输出端子254B。
[0045]因此，图4A和4B的实施例包括一个或多个放大器252和254，所述一个或多个放大器输入到比较器20，其中放大器252和254任选地改变到比较器20的输入的信号电平。因此，图4A和4B的实施例是自动校零电路，其中自动校零由放大器252获得并且比较器失调被降低。因此，放大和自动校零发生在信号到达比较器20之前。比较器20的输出用作过零控制信号。举例来说，放大器252的增益可为6，并且总失调电压是放大器252的失调的六倍加上比较器20的失调之和。
[0046]到目前为止，应当理解，已提供了自动校零电路以及用于自动校零的方法。根据一个方面，一种用于使用检测电路来检测无传感器自动校零电路的电机的转子位置的方法，其中所述方法包括接收从电机的线圈生成的BEMF(反电动势)电压；用第一分压电阻器对BEMF电压进行分压;接收电机线圈的中间点电压，然后用第二分压电阻器分压;接收来自第一分压电阻器和第二分压电阻器分压的比较信号;将每个相电压与中间点电压(VcciM)进行比较，其中比较器具有电容器，该电容器进行差分电压充电，所述差分电压响应于第二分压电阻器以及放大器的误差值而输出。根据一个方面，差分电压用于消除失调。
[0047]根据另一个方面，检测电路包括连接到比较器的电容器、第一开关、第二开关和第三开关，其中比较器可被配置为根据第一开关、第二开关和第三开关的设置作为电压跟随器以及比较器来工作。因此，电容器、比较器以及第一开关、第二开关和第三开关可被配置为消除直流温度失调漂移(DC temperature offset drift)。
[0048]根据另一个方面，放大器被配置作为比较器，该比较器消减电机驱动时间问题，即，降低电机驱动噪声的影响。
[0049]根据实施例，提供了一种具有低直流失调的比较器，S卩，在自动校零之后，直流失调可小于±1毫伏；电路被配置为使得电路不受温度漂移的影响，这就降低了总失调；并且输入电压范围被增加，这就增加了可用的低压电路。自动校零功能以及宽的输入范围改善了输入失调和温度漂移。
[0050]根据本发明的一个方面，自动校零电路包括具有输入端子和输出端子的第二放大器，第二放大器的输入端子耦接到第二电压调节电路，并且第二放大器的输出端子耦接到比较器的非反相输入端子。
[0051]根据本发明的另一个方面，自动校零电路的第一电压调节电路包括:具有第一端子和第二端子的第一电阻器，第一电阻器的第一端子被耦接以用于接收第一感应电压;具有第一端子和第二端子的第二电阻器，第二电阻器的第一端子耦接到第一电阻器的第二端子，并且第二电阻器的第二端子被耦接以用于接收第一工作电位源;具有第一端子和第二端子的第三电阻器，第三电阻器的第一端子被耦接以用于接收第二感应电压;具有第一端子和第二端子的第四电阻器，第四电阻器的第一端子耦接到第三电阻器的第二端子，并且第四电阻器的第二端子被耦接以用于接收第一工作电位源;具有第一端子和第二端子的第五电阻器，第五电阻器的第一端子被耦接以用于接收第三感应电压;具有第一端子和第二端子的第六电阻器，第六电阻器的第一端子耦接到第五电阻器的第二端子，并且第六电阻器的第二端子被耦接以用于接收第一工作电位源。
[0052]根据本发明的另一个方面，自动校零电路的第一电阻器的第二端子可切换地耦接到比较器的反相输入端子，第三电阻器的第二端子可切换地耦接到比较器的反相输入端子，并且第五电阻器的第二端子可切换地耦接到比较器的反相输入端子。
[0053]根据本发明的另一个方面，自动校零电路还包括:具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子的第四开关，第四开关的控制端子被耦接以用于接收第四控制信号，第四开关的第一导电端子耦接到第一电阻器的第二端子以及第二电阻器的第二端子，第四开关的第二导电端子耦接到比较器的反相输入端子;具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子的第五开关，第五开关的控制端子被耦接以用于接收第五控制信号，第五开关的第一导电端子耦接到第二电阻器的第二端子以及第二电阻器的第一端子，第五开关的第二导电端子耦接到差分放大器的反相输入端子；以及具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子的第六开关，第六开关的控制端子被耦接以用于接收第六控制信号，第六开关的第一导电端子耦接到第三电阻器的第二端子以及第八电阻器的第一端子，第六开关的第二导电端子耦接到比较器的反相输入端子。
[0054]根据本发明的另一个方面，自动校零电路的第二电压调节电路包括:具有第一端子和第二端子的第七电阻器，第七电阻器的第一端子被耦接以用于接收公共电压；以及具有第一端子和第二端子的第八电阻器，第八电阻器的第一端子耦接到第七电阻器的第二端子，并且第八电阻器的第二端子被耦接以用于接收第一工作电位源，并且第二放大器的输入端子耦接到第八电阻器的第一端子。
[0055]根据本发明的另一个方面，自动校零电路的第一电压调节电路包括:具有第一端子和第二端子的第一电阻器，第一电阻器的第一端子被耦接以用于接收第一感应电压;具有第一端子和第二端子的第二电阻器，第二电阻器的第一端子耦接到第一电阻器的第二端子，并且第二电阻器的第二端子被耦接以用于接收第一工作电位源;具有第一端子和第二端子的第三电阻器，第三电阻器的第一端子被耦接以用于接收第二感应电压;具有第一端子和第二端子的第四电阻器，第四电阻器的第一端子耦接到第三电阻器的第二端子，并且第四电阻器的第二端子被耦接以用于接收第一工作电位源;具有第一端子和第二端子的第五电阻器，第五电阻器的第一端子被耦接以用于接收第三感应电压;具有第一端子和第二端子的第六电阻器，第六电阻器的第一端子耦接到第五电阻器的第二端子，并且第六电阻器的第二端子被耦接以用于接收第一工作电位源。
[0056]根据本发明的另一个方面，自动校零电路的第一电阻器的第二端子可切换地耦接到比较器的反相输入端子，第三电阻器的第二端子可切换地耦接到比较器的反相输入端子，并且第五电阻器的第二端子可切换地耦接到比较器的反相输入端子。
[0057]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对检测电路自动校零的方法，该方法包括:接收第一反电动势，所述第一反电动势处于第一电压电平下;将第一反电动势从第一电压电平移位到第二电压电平;校准比较器电路输出信号；以及检测第一反电动势。
[0058]根据本发明的另一个方面，校准比较器包括将比较器配置作为电压跟随器，生成跨电容器的失调电压，以及保存失调电压。
[0059]根据本发明的另一个方面，检测第一反电动势包括将失调电压转换成负失调电压，以及使用负失调电压来消除失调电压。
[0060]尽管本文已公开了具体实施例，但本发明并不意在局限于所公开的实施例。本领域的技术人员将认识到，可在不脱离本发明的精神的情况下做出修改和变型。本发明意在涵盖落在随附权利要求书的范围内的所有此类修改和变型。
【主权项】
1.一种自动校零电路，其特征在于所述自动校零电路包括: 第一电压调节电路，所述第一电压调节电路具有第一端子和第二端子，所述第一电压调节电路的所述第一端子被耦接以用于接收第一感应电压、第二感应电压或第三感应电压； 第二电压调节电路，所述第二电压调节电路具有第一端子和第二端子，第二电压调节电路的所述第一端子被耦接以用于接收公共电压；以及 比较器，所述比较器具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子，所述比较器的所述反相输入端子耦接到所述第一电压调节电路的所述第二端子，而差分放大器的所述非反相输入端子耦接到所述第二电压调节电路的所述第二端子。2.根据权利要求1所述的自动校零电路，所述自动校零电路还包括第一开关，所述第一开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第一导电端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子，而所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述输出。3.根据权利要求2所述的自动校零电路，所述自动校零电路还包括: 第二开关，所述第二开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第二开关的所述第一导电端子耦接到所述第一电压调节电路，而所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子；以及 第三开关，所述第三开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第三开关的所述第一导电端子耦接到所述第二开关的所述第二导电端子，而所述第三开关的所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述非反相输入端子。4.根据权利要求1所述的自动校零电路，所述自动校零电路还包括具有输入端子和输出端子的第一放大器，所述第一放大器的所述输入端子耦接到所述第一电压调节电路，而所述第一放大器的所述输出端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子。5.—种自动校零电路，被配置为增大输入电压范围，其特征在于所述自动校零电路包括: 比较器，所述比较器具有差分输入以及输出，所述差分输入包括反相输入端子和非反相输入端子； 第一电平移位电路，所述第一电平移位电路具有第一端子和第二端子，所述第一端子被耦接以用于接收第一反电动势电压，而所述第二端子可切换地耦接到所述比较器的所述反相输入端子；以及 第二电平移位电路，所述第二电平移位电路具有第一端子和第二端子，所述第一端子被耦接以用于接收公共电压，并且所述第二端子可切换地耦接到所述比较器的所述非反相输入端子。6.根据权利要求5所述的自动校零电路，所述自动校零电路还包括第一开关，所述第一开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第一导电端子耦接到所述第一电平移位电路，而所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述反相输入。7.根据权利要求6所述的自动校零电路，所述自动校零电路还包括: 电容器，所述电容器具有第一端子和第二端子，所述电容器的所述第一端子耦接到所述第一开关的所述第二导电端子，而所述电容器的所述第二端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子； 第二开关，所述第二开关具有控制端子、第一导电端子、以及第二导电端子，所述第二开关的所述第一导电端子耦接到所述第一开关的所述第二导电端子，而所述第二开关的所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述非反相输入端子;以及 第三开关，所述第三开关具有控制端子、第一导电端子和第二导电端子，所述第三开关的所述第一导电端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子，而所述第三开关的所述第二导电端子耦接到所述比较器的所述输出端子。8.根据权利要求7所述的自动校零电路，其中所述第一电平移位电路包括: 第一分压网络，所述第一分压网络具有第一端子和第一节点，所述第一节点可切换地耦接到所述比较器的所述反相输入端子，而所述第一端子被耦接以用于接收第一反电动势； 第二分压网络，所述第二分压网络具有第一端子和第一节点，所述第二分压网络的所述第一节点可切换地耦接到所述比较器的所述反相输入端子，并且所述第二分压网络的所述第一端子被耦接以用于接收第二反电动势；以及 第三分压网络，所述第三分压网络具有第一端子和第一节点，所述第三分压网络的所述第一节点可切换地耦接到所述比较器的所述反相输入端子，而所述第三分压网络的所述第一端子被耦接以用于接收第三反电动势;并且其中所述第二电平移位电路包括具有第一端子和第一节点的第三分压网络，所述第三分压网络的所述第一节点耦接到所述比较器的所述非反相输入端子，而所述第三分压网络的所述第一端子被耦接以用于接收所述公共电压。9.根据权利要求8所述的自动校零电路，其中所述第三分压网络的所述第一节点可切换地耦接到所述比较器的所述非反相输入端子。10.根据权利要求5所述的自动校零电路，所述自动校零电路还包括: 第一放大器，所述第一放大器具有输入端子和输出端子，所述第一放大器的所述输入端子耦接到所述第一电平移位电路的所述第二端子，而所述第一放大器的所述输出端子耦接到所述比较器的所述反相输入端子；以及 第二放大器，所述第二放大器具有输入端子和输出端子，所述第二放大器的所述输入端子耦接到所述第一电平移位电路的所述第二端子，而所述第二放大器的所述输出端子耦接到所述比较器的所述非反相输入端子。
【文档编号】H02P6/182GK205622555SQ201620382279
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】横尾哲, 市川笃广
【申请人】半导体元件工业有限责任公司