專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和具有它的電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，特別涉及從外部對(duì)控制電路輸入PWM 信號(hào)作為電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的指令信號(hào)的方式。
背景技術(shù)：
在無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，有從外部對(duì)控制電路輸入PWM信號(hào)作為電機(jī) 的轉(zhuǎn)速控制的指示信號(hào)的方式。通過(guò)在安裝無(wú)刷電機(jī)的裝置端所包括的微型 計(jì)算機(jī)，容易地生成PWM信號(hào)作為控制指令信號(hào)，并且不需要DA轉(zhuǎn)換器 等附加電路，所以近年來(lái)看到迅速普及。在該情況下，為了檢測(cè)周期變化的 PWM輸入信號(hào)的占空比，如算式l所示，由運(yùn)算電路將PWM輸入信號(hào)的高 電平區(qū)間的脈沖數(shù)H1除以PWM輸入信號(hào)的一周期的脈沖數(shù)Wl。 pwmdty=H1/W1
因此，運(yùn)算電路中需要除法電路，存在電路復(fù)雜且規(guī)模增大的問(wèn)題。因 此，考慮一種計(jì)算PWN占空比而不用進(jìn)行除法運(yùn)算的電路。例如專(zhuān)利文獻(xiàn)l 所公開(kāi)。
圖11表示該1例。在該圖中，對(duì)被加入用于檢測(cè)由16位的第一計(jì)數(shù)器 260計(jì)數(shù)的占空比的數(shù)字信號(hào)的n周期間的第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)， 產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)，將由8位移位電路261將第一計(jì)數(shù)器260的數(shù)據(jù)信號(hào)移動(dòng)為 8位，檢測(cè)高位8位的數(shù)據(jù)信號(hào)，第一加法器(adder)電路262將所述數(shù)據(jù) 信號(hào)的低位8位信號(hào)進(jìn)行累積，在成為高位8位數(shù)的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位， 通過(guò)將在所述高位8位的數(shù)據(jù)信號(hào)中累積了來(lái)自第一加法器電路262的進(jìn)位 而得的校正數(shù)據(jù)信號(hào)和第二計(jì)數(shù)器266的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行比較而得的第二時(shí)鐘 信號(hào)，對(duì)在所述數(shù)字信號(hào)的n周期中L電平(低電平)期間被加到第三計(jì)數(shù) 器268的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)并得到占空比。
由此，低位8位的信號(hào)也成為有效，能夠誤差較少地檢測(cè)數(shù)字信號(hào)的占空比而不使用麻煩的除法電路。
但是，在將上述以往的結(jié)構(gòu)用于對(duì)無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的轉(zhuǎn)速控制 電路的情況下，還需要如以下這樣進(jìn)行變換的電路。
即，在根據(jù)PWM輸入信號(hào)的占空來(lái)控制無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速的PWM控制 電路中，由于PWM輸入信號(hào)的占空以50 %為中心分為加速區(qū)域和減速區(qū)域， 因此判斷占空為50%以上或以下，并且檢測(cè)對(duì)于50%有百分之幾的偏差，從 而需要變換為驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。)
以下，參照?qǐng)D12說(shuō)明PWM輸入信號(hào)和PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的關(guān)系。圖12 的PWM輸入信號(hào)的占空為50%以上的區(qū)域?yàn)榧铀賲^(qū)域，在該區(qū)域中，需要 將PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)變換為0%到100%的占空。反之，PWM輸入信號(hào)的占空 小于50%的情況為減速區(qū)域，在需要快速的減速的情況下，按照進(jìn)行反轉(zhuǎn)制 動(dòng)動(dòng)作的通電順序，將PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)變換為0%到100%的占空。
因此，在使用檢測(cè)出的PWM占空數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的情況 下，還需要判斷在50%以上或以下的電路以及用于得到與50%的差分?jǐn)?shù)據(jù)的 減法電路，存在結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的問(wèn)題。
此外，在圖11中，由于占空比數(shù)據(jù)與輸入的數(shù)字信號(hào)相比，在第三計(jì)數(shù) 器268的位數(shù)之后得到，因此產(chǎn)生時(shí)間延遲。
從而，輸入的數(shù)字信號(hào)的頻率越低、第三計(jì)數(shù)器268的位數(shù)越大，則上 述延遲時(shí)間越長(zhǎng)，存在對(duì)無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制影響很大的問(wèn)題。
此外，在PWM輸入信號(hào)的頻率和驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的 PWM頻率相同的情況下，例如，如果PWM輸入信號(hào)為500Hz,無(wú)刷電機(jī)的 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)也成為500Hz,從無(wú)刷電機(jī)產(chǎn)生該P(yáng)WM頻率的聲音，由于處 在可聽(tīng)到頻帶，因此感覺(jué)為刺耳的聲音。因此，作為無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng) 信號(hào)，將PWM頻率變換為比可聽(tīng)到頻帶高的例如20kHz后作為PWM驅(qū)動(dòng) 信號(hào)輸出，也存在電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的問(wèn)題。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)2002-238280號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路具有下述結(jié)構(gòu)。包括偏差檢測(cè)單元，被輸 入指示轉(zhuǎn)速控制的PWM輸入信號(hào)，并檢測(cè)該P(yáng)WM輸入信號(hào)的占空比與50 %的偏差；判定單元，檢測(cè)以占空比50%作為閾值的比較結(jié)果；以及PWM
輸出電路單元，被輸入占空比為50%的PWM基準(zhǔn)信號(hào)，4艮據(jù)偏差和比較結(jié) 果，生成無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在PWM輸入信號(hào)的占空比為50%以 上時(shí)，對(duì)PWM基準(zhǔn)信號(hào)附加偏差，在PWM輸入信號(hào)的占空比小于50%時(shí)， 從PWM基準(zhǔn)信號(hào)中減去偏差，從而生成PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
進(jìn)而，本發(fā)明的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包含下述結(jié)構(gòu)。包括第一計(jì)數(shù)器， 被輸入第一時(shí)鐘信號(hào)，將用于指示轉(zhuǎn)速控制的PWM輸入信號(hào)的高電平區(qū)間 或低電平區(qū)間作為第一時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)值輸出；以及第二計(jì)數(shù)器，被輸入第 二時(shí)鐘信號(hào)，并對(duì)第二時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將從第二計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)開(kāi)始到計(jì)數(shù) 值與從第一計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)值一致為止的時(shí)間作為高電平區(qū)間或低電 平區(qū)間生成無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)并輸出。
通過(guò)該結(jié)構(gòu)，不需要除法電路來(lái)作為運(yùn)算電路，可以每次進(jìn)行檢測(cè)，因
令數(shù)據(jù)的值控制無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的PWM控制檢測(cè) 電路和PWM輸出電路的方框圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的方框圖。
圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的PWM控制檢測(cè)電路和PWM輸 出電路的動(dòng)作的動(dòng)作定時(shí)圖。
圖4是表示使用本發(fā)明的實(shí)施方式1的PWM控制檢測(cè)電路輸出PWM驅(qū) 動(dòng)信號(hào)的輸入和輸出的關(guān)系的曲線圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的PWM控制4企測(cè) 電路和PWM輸出電路的方框圖。
圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的PWM控制檢測(cè)電路和PWM輸 出電路的動(dòng)作的動(dòng)作定時(shí)圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的PWM控制企測(cè) 電路和PWM輸出電路的方框圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的方框圖。
圖9是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3的PWM控制檢測(cè)電路和PWM輸 出電路的動(dòng)作的動(dòng)作定時(shí)圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的PWM輸入信號(hào)的占空比和PWM驅(qū) 動(dòng)信號(hào)的占空比的關(guān)系的曲線圖。
圖11是以往的PWM控制檢測(cè)電路的方框圖。
圖12是表示無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸入和輸出的關(guān)系 的曲線圖。 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
1 、 101 N位增減計(jì)數(shù)器(up-down counter)(第 一計(jì)數(shù)器) 2第一邊沿檢測(cè)電路
3、 103可變分頻器
4、 104數(shù)據(jù)寄存器
5 "同"門(mén)(exclusive NOR )
6第一鎖存電路
7D觸發(fā)器
8 "異或"門(mén)(第一 "異或"門(mén)) 9第二邊沿檢測(cè)電路 10、 110 N位計(jì)數(shù)器(第二計(jì)數(shù)器) 11第二鎖存電路
12 "異或"門(mén)(第二 "異或"門(mén)) 13移位寄存器
21、 121PWM輸入信號(hào)
22、 122基準(zhǔn)時(shí)鐘 23重置信號(hào)
24下溢信號(hào)
25、 125 N位數(shù)據(jù)
26、 126 A時(shí)鐘信號(hào)(第一時(shí)鐘信號(hào))
27、 127 B時(shí)鐘信號(hào)(第二時(shí)鐘信號(hào)) 28PWM基準(zhǔn)信號(hào)
30鎖存電路輸出 31數(shù)據(jù)寄存器輸出 32 Q輸出信號(hào) 33、 133控制指令數(shù)據(jù)
36、 136—致輸出 38減法器
40 、 140 PWM控制檢測(cè)電路
42、 142PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)
43、 143PWM輸出電路
44、 144霍爾放大波形變換電路
45、 145輸出電i 各
46、 146PWM驅(qū)動(dòng)電路
47、 48、 49、 147、 148、 149繞組線圈
50、 150電機(jī)單元
51、 52、 53、 151、 152、 153位置4企測(cè)元件 60偏差檢測(cè)單元
70、 71判定單元
具體實(shí)施例方式
以下，使用

本發(fā)明的實(shí)施方式。 (實(shí)施方式1 )
圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的PWM控制檢測(cè)電路 和PWM輸出電路的方框圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1的動(dòng)作定時(shí)圖。圖1 所示的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由具有偏差檢測(cè)單元60和判定單元70的PWM控 制檢測(cè)電路40以及PWM輸出電路43構(gòu)成。
偏差檢測(cè)單元60被輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的指示的PWM輸入信號(hào)21,并檢 測(cè)該P(yáng)WM輸入信號(hào)21的占空比與50 %的偏差。判定單元70 ^皮輸入該偏差 檢測(cè)單元60的輸出信號(hào)，檢測(cè)以占空比50%作為閾值的比較結(jié)果。PWM輸 出電路43被輸入占空比為50 %的PWM基準(zhǔn)信號(hào)28,根據(jù)偏差^r測(cè)單元60 的輸出信號(hào)即偏差和判定單元70的輸出信號(hào)即比較結(jié)果，生成無(wú)刷電機(jī)的 PWM驅(qū)動(dòng)卩言號(hào)42。
更詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。在圖1中，第一計(jì)數(shù)器(以下稱(chēng)作N 位增減計(jì)數(shù)器1)，在PWM輸入信號(hào)21為高電平時(shí)，對(duì)由可變分頻器3對(duì)基 準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)22進(jìn)行分頻而生成的第一時(shí)鐘信號(hào)(以下稱(chēng)作A時(shí)鐘信號(hào)26) 增加計(jì)數(shù)(up count),在PWM輸入信號(hào)21為低電平時(shí)，對(duì)A時(shí)鐘信號(hào)26減少計(jì)數(shù)(down count )。在該計(jì)數(shù)值下溢時(shí)輸出下溢信號(hào)24，并由#:測(cè)PWM 輸入信號(hào)21的上升沿的第一邊沿檢測(cè)電路2的輸出即重置信號(hào)23進(jìn)行重置。
N位增減計(jì)數(shù)器1的輸出即N位數(shù)據(jù)25在PWM輸入信號(hào)21的上升沿 被取入數(shù)據(jù)寄存器4。然后，下溢信號(hào)24通過(guò)邊沿檢測(cè)電路2的輸出被保持 在第一鎖存電路6中。
第一鎖存電路6的輸出30連接到D觸發(fā)器7的D輸入，并在PWM輸 入信號(hào)21的上升沿被取入。然后，從D觸發(fā)器7輸出Q輸出信號(hào)32。數(shù)據(jù) 寄存器4的輸出31和D觸發(fā)器7的Q輸出信號(hào)32被輸入"同"門(mén)(exclusive NOR gate) 5，而且"同"門(mén)5的輸出被輸入用于從輸入減去1的減法器38 中。該減法器38由D觸發(fā)器7的Q輸出信號(hào)32控制進(jìn)行減法處理。在不進(jìn) 行減法處理的情況下，減法器38原樣將輸入輸出。然后，減法器38的輸出 被輸入移位寄存器13,向右移動(dòng)1位后作為控制指令數(shù)據(jù)33被輸出。通過(guò) 以上這樣構(gòu)成具有偏差4企測(cè)單元60和判定單元70的PWM控制4企測(cè)電路40。
如圖3的動(dòng)作定時(shí)圖所示，在PWM輸入信號(hào)21的占空為50%以上的情 況下(記載于圖3的上部)，增加計(jì)數(shù)的數(shù)比減少計(jì)數(shù)的數(shù)多。從增加計(jì)數(shù)的 數(shù)中減去減少計(jì)數(shù)的數(shù)所得的計(jì)數(shù)的數(shù)bl作為計(jì)數(shù)值殘留。此外，在占空小 于50% (記載于圖3的下部)的情況下，引起下溢，成為比N位的全位少 b2的計(jì)數(shù)的數(shù)(b2的補(bǔ)數(shù)b2n )。
在不從N位增減計(jì)數(shù)器1輸出下溢信號(hào)24的情況下，即在PWM輸入 21的占空為50%以上的情況下，第一鎖存電路6保持設(shè)置狀態(tài)，D觸發(fā)器7 的輸出Q輸出信號(hào)32成為高電平。從而，PWM輸入信號(hào)21的占空為50% 以上時(shí)，在被輸入了數(shù)據(jù)寄存器4的輸出31和D觸發(fā)器7的Q輸出信號(hào)32 的"同"門(mén)5的輸出，原樣輸出被取入數(shù)據(jù)寄存器4的減少計(jì)數(shù)時(shí)的計(jì)數(shù)值 M。而且，在D觸發(fā)器7的Q輸出信號(hào)32為高電平時(shí)，減法器38不進(jìn)行減 法處理而原樣輸出該輸入。從而"同"門(mén)5的輸出被原樣從減法器38輸入移 位寄存器13，通過(guò)向右移動(dòng)1位從而由移位寄存器13的輸出得到計(jì)數(shù)值bl 的1/2的控制指令數(shù)據(jù)33。
接著，在輸出下溢信號(hào)24的情況下，即PWM輸入信號(hào)21的占空小于 50%的情況下，計(jì)數(shù)的數(shù)成為比N位的全位少b2的值，即b2的補(bǔ)數(shù)(b2n)。
然后，第一鎖存電路6成為重置狀態(tài)，D觸發(fā)器7的輸出Q輸出信號(hào)32 成為低電平。從而，在PWM輸入信號(hào)21的占空小于50%時(shí)，在被輸入了數(shù)
據(jù)寄存器4的輸出31和Q輸出信號(hào)32的"同"門(mén)5的輸出，輸出被取入數(shù) 據(jù)寄存器4的減少計(jì)數(shù)時(shí)的計(jì)數(shù)值b2n反轉(zhuǎn)后的值，并輸入減法器38。減法 器38在D觸發(fā)器7的輸出Q輸出信號(hào)32為低電平時(shí)，進(jìn)行從輸入減去1的 減法處理，所以從減法器38輸出從計(jì)數(shù)的數(shù)b2n的反轉(zhuǎn)值減去1后的值即 b2。
將減法器38的輸出進(jìn)一步輸入移位寄存器13后向右移動(dòng)1位，從而從 移位寄存器13的輸出得到計(jì)數(shù)值b2n的補(bǔ)數(shù)b2的1/2的控制指令數(shù)據(jù)33。
以下說(shuō)明上述結(jié)構(gòu)的PWM控制檢測(cè)電路的動(dòng)作的細(xì)節(jié)。N位增減計(jì)數(shù) 器1在PWM輸入信號(hào)21為高電平時(shí)增加計(jì)數(shù)，在低電平時(shí)減少計(jì)數(shù)。
如圖3所示，在占空為50%以上的情況下，增加計(jì)^t比減少計(jì)凄t的計(jì)數(shù) 的數(shù)多。將該計(jì)數(shù)的數(shù)的差設(shè)為bl。該計(jì)數(shù)的數(shù)的差bl是減少計(jì)數(shù)時(shí)的N 位增減計(jì)數(shù)器1的輸出。
此外，在占空小于50%的情況下，引起下溢，成為比N位的全位少b2 的計(jì)數(shù)的數(shù)即b2的補(bǔ)數(shù)(b2n)。
其結(jié)果，在不發(fā)生下溢的情況下，占空為50%以上，說(shuō)明該情況。
占空=50 ( % )時(shí)的計(jì)數(shù)的數(shù)是相當(dāng)于PWM輸入信號(hào)21的1/2的周期 的計(jì)數(shù)的數(shù)，將該計(jì)數(shù)的數(shù)設(shè)為dHalf。
如下述的算式2所示，增加計(jì)數(shù)時(shí)的計(jì)數(shù)的數(shù)al是比相當(dāng)于PWM輸入 信號(hào)21的1/2的周期的計(jì)數(shù)的數(shù)dHalf大a的值。
而且，在減少計(jì)數(shù)時(shí)，從該al中減少計(jì)數(shù)(dHalf- a )而成為最終的 計(jì)數(shù)的數(shù)bl。從而，算式3所示的關(guān)系式成立。
al =dHalf+ a
bl =al _ (dHalf- a )
從算式2分別減去算式3的兩邊而消去a并整理后，算式4成立。
以上，通過(guò)從增加計(jì)數(shù)時(shí)的計(jì)數(shù)的數(shù)al中減去減少計(jì)數(shù)時(shí)的bl的1/2, 從而得到相當(dāng)于PWM輸入信號(hào)21的1/2的周期的計(jì)數(shù)的數(shù)dHalf。
此外，通過(guò)算式2和算式4,可以通過(guò)算式5所示的計(jì)算式計(jì)算占空
pwmdty。
<formula>see original document page 13</formula>
即，減少計(jì)數(shù)值bl的1/2表示相當(dāng)于與占空50%的差分的值。
接著，在發(fā)生下溢的情況下，占空比小于50%,說(shuō)明該情況。
如下述算式6、算式7所示，將增加計(jì)數(shù)時(shí)的計(jì)數(shù)的數(shù)a2和從減少計(jì)數(shù) 時(shí)的計(jì)數(shù)的數(shù)b2n反轉(zhuǎn)后的值減去1而得到的b2n的補(bǔ)數(shù)b2的1/2相加，從 而得到相當(dāng)于PWM輸入信號(hào)21的1/2的周期的計(jì)數(shù)的數(shù)dHalf。<formula>see original document page 13</formula>
<formula>see original document page 13</formula>[算式7]
從而，可以通過(guò)算式8所示的計(jì)算式計(jì)算所述PWM輸入信號(hào)21的占空 pwmdty。
<formula>see original document page 13</formula>
即，減少計(jì)數(shù)值b2n的補(bǔ)數(shù)b2的1/2表示相當(dāng)于與占空50%的差分的值。
這里，說(shuō)明本申請(qǐng)發(fā)明的無(wú)刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖2是無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路 的方框圖。
在圖2中，無(wú)刷電機(jī)的電機(jī)單元50包括位置檢測(cè)元件51、 52、 53和定 子線圏47、 48、 49。由位置4企測(cè)元件51、 52、 53檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，通過(guò)霍爾 放大波形變換電路44對(duì)其輸出進(jìn)行波形處理后輸入到輸出電路45,由輸出 電路45生成用于指示對(duì)定子線圈47、 48、 49進(jìn)行通電的定時(shí)切換的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)。然后，通過(guò)控制由PWM驅(qū)動(dòng)電路46驅(qū)動(dòng)定子線圏47、 48、 49的電流的占空比, 從而控制轉(zhuǎn)速。
然后，通過(guò)上述PWM控制檢測(cè)電路40的控制指令數(shù)據(jù)33以及Q輸出信號(hào)32，生成通過(guò)PWM輸出電路43使PWM驅(qū)動(dòng)電路46工作的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42。
以下，再次參照?qǐng)D1說(shuō)明從圖2所示的PWM控制檢測(cè)電路40經(jīng)由PWM 輸出電^各43生成PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。
在圖1中，將從PWM控制檢測(cè)電路40輸出的D觸發(fā)器7的Q輸出信 號(hào)32和用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的占空50%的PWM基準(zhǔn)信號(hào)28輸入"異或"門(mén) (exclusive OR) 8，并將該輸出信號(hào)34輸入第二邊沿檢測(cè)電路9來(lái)片企測(cè)上升 沿。
然后，將從PWM控制檢測(cè)電路40輸出的控制指令數(shù)據(jù)33輸入第二計(jì) 數(shù)器(以下稱(chēng)作N位計(jì)數(shù)器10)。 N位計(jì)數(shù)器10由第二邊沿檢測(cè)電路9的輸 出即信號(hào)35重置，并進(jìn)行增加計(jì)數(shù)，直到由可變分頻器3對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào) 22進(jìn)行分頻而生成的第二時(shí)鐘信號(hào)(以下稱(chēng)作B時(shí)鐘信號(hào)27 )與控制指令數(shù) 據(jù)33的值一致為止。
然后，如果計(jì)數(shù)值與控制指令數(shù)據(jù)33的值一致，則從N位計(jì)數(shù)器10輸 出一致輸出36,并停止增加計(jì)數(shù)。該N位計(jì)數(shù)器IO的一致輸出36被輸入第 二鎖存電路11的重置端，并由被輸入第二鎖存電路11的設(shè)置端的第二邊沿 檢測(cè)電路9的輸出信號(hào)35鎖存。將該第二鎖存電路ll的輸出37和PWM基 準(zhǔn)信號(hào)28輸入"異或"門(mén)12，并作為控制無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速的信號(hào)即PWM驅(qū) 動(dòng)信號(hào)42從"異或"門(mén)12輸出。
通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)，由從PWM控制檢測(cè)電路40輸出的控制指令數(shù)據(jù)33 和D觸發(fā)器7的Q輸出信號(hào)32對(duì)占空50 %的PWM基準(zhǔn)信號(hào)28進(jìn)行調(diào)制從 而可以生成用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電4幾的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42。
以下參照?qǐng)D3更詳細(xì)地說(shuō)明生成PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的動(dòng)作。在PWM輸 入信號(hào)21的占空為50 %以上時(shí)，由于D觸發(fā)器7的Q輸出信號(hào)32為高電平， 所以在PWM基準(zhǔn)信號(hào)28轉(zhuǎn)換為低電平的定時(shí)，"異或"門(mén)8的輸出34成為 高電平。然后，"異或，，門(mén)8的輸出34由第二邊沿檢測(cè)電路9檢測(cè)出上升沿， 并由該第二邊沿檢測(cè)電路9的輸出35將N位計(jì)數(shù)器IO重置，開(kāi)始B時(shí)鐘信 號(hào)27的增加計(jì)數(shù)動(dòng)作，在與預(yù)先設(shè)置在N位計(jì)數(shù)器10中的控制命令數(shù)據(jù)33 一致的時(shí)刻輸出一致輸出36，從而停止增加計(jì)數(shù)動(dòng)作。另一方面，第二邊沿才全測(cè)電路9的輸出35通過(guò)該一致輸出36被鎖存在第二鎖存電路11中。即， 在N位計(jì)數(shù)器10的增加計(jì)數(shù)與控制命令數(shù)據(jù)33 —致的時(shí)刻，第二鎖存電路 11的輸出37被鎖存，反轉(zhuǎn)為低電平。由此，被輸入了 PWM基準(zhǔn)信號(hào)28和 第二鎖存電路11的輸出37的"異或"門(mén)12的輸出從第二鎖存電路11的輸 出37為高電平期間所維持的高電平反轉(zhuǎn)為低電平。即，在PWM基準(zhǔn)信號(hào)28 的高電平區(qū)間，N位計(jì)數(shù)器10延長(zhǎng)從計(jì)數(shù)開(kāi)始到與控制指令數(shù)據(jù)33 —致為 止期間的區(qū)間而持續(xù)高電平，生成具有50 %以上的占空的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42。
接著，在PWM輸入信號(hào)21的占空小于50 0/。時(shí)，由于D觸發(fā)器7的Q 輸出信號(hào)32為低電平，所以"異或"門(mén)8的輸出34原樣輸出PWM信號(hào)28。 然后，在PWM基準(zhǔn)信號(hào)28反轉(zhuǎn)為高電平的時(shí)刻，由第二邊沿檢測(cè)電路9檢 測(cè)出上升沿，N位計(jì)數(shù)器10通過(guò)該第二邊沿檢測(cè)電路9的輸出35重置，開(kāi) 始B時(shí)鐘信號(hào)27的增加計(jì)數(shù)動(dòng)作，并在與預(yù)先設(shè)置在N位計(jì)數(shù)器10中的控 制指令數(shù)據(jù)33—致的時(shí)刻輸出一致輸出36，然后停止增加計(jì)數(shù)動(dòng)作。
另 一方面，第二邊沿檢測(cè)電路9的輸出35通過(guò)該一致輸出36被鎖存在 第二鎖存電路11中。即，在N位計(jì)數(shù)器10的增加計(jì)數(shù)與控制命令數(shù)據(jù)33 一致的時(shí)刻，第二鎖存電路11的輸出37被鎖存，反轉(zhuǎn)為低電平。由此，被 輸入了 PWM基準(zhǔn)信號(hào)28和第二鎖存電路11的輸出37的"異或"門(mén)12的 輸出從第二鎖存電路11的輸出37為高電平期間所維持的低電平反轉(zhuǎn)為高電 平。即，在PWM基準(zhǔn)信號(hào)28的低電平區(qū)間，N位計(jì)數(shù)器IO延長(zhǎng)從計(jì)數(shù)開(kāi) 始到與控制指令數(shù)據(jù)33 —致為止期間的區(qū)間而持續(xù)低電平，生成具有小于 (高電平)50 %的占空的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42。
如以上這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，由于不直接檢測(cè)PWM(數(shù)字)輸入信號(hào) 的占空而生成與占空50%的偏差值和50%以上或小于50%的判定信號(hào)，所 以不需要除法電路，而且，可以每次檢測(cè)PWM輸入信號(hào)的占空。從而，在進(jìn)行無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的電路中也可以沒(méi)有時(shí)間延遲地進(jìn)行控制。
此外，生成PWM輸入信號(hào)與占空50%的偏差值和50%以上或小于50 %的判定信號(hào)，并根據(jù)判定信號(hào)而對(duì)與PWM輸入信號(hào)獨(dú)立設(shè)置的占空50% 的PWM信號(hào)加減偏差值，乂人而生成驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所以 具有提高PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的設(shè)定自由度的效果。
此外，在輸入端，如果將A時(shí)鐘信號(hào)26的頻率設(shè)為f時(shí)鐘A,將PWM 輸入信號(hào)21的頻率設(shè)為fPWM輸入信號(hào)，則偏差計(jì)數(shù)值bl時(shí)的占空比成為
下述算式9。<formula>see original document page 16</formula>
同樣在輸出端，如果將B時(shí)鐘信號(hào)27的頻率設(shè)為f時(shí)鐘B，將PWM驅(qū) 動(dòng)信號(hào)42的頻率設(shè)為fPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，則偏差計(jì)數(shù)值bl時(shí)的占空比成為下 述算式10。
<formula>see original document page 16</formula>驅(qū)動(dòng)增益為輸出的占空比與輸入的占空比的比，因此成為下述算式ii。 [算式ii]<formula>see original document page 16</formula>
在本實(shí)施方式中，PWM控制^f企測(cè)電3各40的A時(shí)鐘信號(hào)26和用于生成 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的B時(shí)鐘信號(hào)27可通過(guò)可變分頻器3分別以任意的分頻比將 基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)22分頻。即，可以調(diào)整算式11所示的比。而且，同時(shí)通過(guò)適 當(dāng)設(shè)定PWM基準(zhǔn)信號(hào)28，從而能夠以保持PWM輸入信號(hào)21的占空的狀態(tài) 使PWM輸入信號(hào)21的周期和PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的周期不同。此外，可以 維持驅(qū)動(dòng)增益的同時(shí)使PWM輸入信號(hào)21的周期和PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的周 期不同。
例如，在PWM輸入信號(hào)21為lkHz， A時(shí)鐘信號(hào)26為100kHz的情況 下，如果對(duì)用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的頻率原樣使用PWM輸 入信號(hào)21的頻率lkHz，則成為可聽(tīng)到頻帶的頻率，因此產(chǎn)生噪聲的問(wèn)題。
在為了避免該問(wèn)題而提高PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的頻率的情況下，由于根據(jù) PWM輸入信號(hào)21的占空進(jìn)行PWM控制，所以需要在保持PWM輸入信號(hào)21的占空的狀態(tài)下提高PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的頻率。
考慮將PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的頻率提高到10kHz ( PWM輸入信號(hào)21的頻 率的10倍)的情況。
此時(shí)，如果假設(shè)PWM輸入信號(hào)21的占空為60% ，則由于PWM輸入信 號(hào)21的頻率和A時(shí)鐘信號(hào)26的頻率的比為1: 100，所以輸出與占空為50 %的狀態(tài)的偏差值(計(jì)數(shù)的數(shù))的控制指令數(shù)據(jù)33為10個(gè)計(jì)數(shù)(十進(jìn)制)。
而且，由于10個(gè)計(jì)^t的B時(shí)鐘信號(hào)附加到占空比50%的PWM信號(hào)28 中而成為PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42，所以為了使PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的占空與PWM 輸入信號(hào)21的占空同樣為60% ,使10個(gè)計(jì)數(shù)的B時(shí)鐘信號(hào)相當(dāng)于與PWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)42與占空50 %的偏差即10 %即可。
即，為了在維持與PWM輸入信號(hào)21相同占空的狀態(tài)下，將用于驅(qū)動(dòng)無(wú) 刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的頻率提高到10kHz,使PWM輸入信號(hào)21的頻 率和A時(shí)鐘信號(hào)26的頻率的比與PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的頻率和B時(shí)鐘信號(hào)的 頻率的比相等即可。從而，將B時(shí)鐘信號(hào)的頻率設(shè)為A時(shí)鐘信號(hào)26的10倍 的1000kHz即可。
此外，在本實(shí)施方式中，可以改變無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)增益。
在上述實(shí)施方式中，在將用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的頻率 (fPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào))和PWM輸入信號(hào)21的頻率(fPWM輸入信號(hào))之比 (fPWM輸入信號(hào)/fPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào))固定為1/10 (lkHz/10kHz)時(shí)，根據(jù)算 式11可知，通過(guò)改變時(shí)鐘A的頻率和時(shí)鐘B的頻率之比(f時(shí)鐘B/f時(shí)鐘A ) 從而能夠使驅(qū)動(dòng)增益變化。
圖4是將X軸設(shè)為PWM輸入信號(hào)的占空，將Y軸設(shè)為PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào) 的占空的情況下的PWM輸入信號(hào)和PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的關(guān)系的曲線圖。
在圖4中，Gl表示PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率fPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)、B時(shí)鐘的頻 率ffi時(shí)鐘和計(jì)數(shù)器的位數(shù)N為算式12的關(guān)系的情況下的曲線圖。
fpWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)[Hz]=fB時(shí)鐘[Hz]/N(bit)
傾斜越大，則PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)與占空50%的偏差越大于與PWM輸入信 號(hào)的偏差。即，驅(qū)動(dòng)增益增大。
如圖4中G2所示，如果設(shè)定為PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率fPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)、B時(shí)鐘的頻率ffl時(shí)鐘和計(jì)數(shù)器的位數(shù)N為算式13的關(guān)系，則能夠提高無(wú)刷 電機(jī)的轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)增益。<formula>see original document page 18</formula><formula>see original document page 18</formula>
在上述例子中，在用于PWM驅(qū)動(dòng)的頻率提高到PWM輸入信號(hào)21的頻 率的10倍的10kHz時(shí)，通過(guò)使B時(shí)鐘信號(hào)的頻率成為j氐于1000kHz的頻率， 從而延長(zhǎng)B時(shí)鐘周期。由于在PWM輸入信號(hào)21的占空比所決定的控制指令 數(shù)據(jù)33的數(shù)值(在上述例子中在占空比60%時(shí)為10 )和對(duì)B時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù) 的N位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值一致為止的時(shí)間延長(zhǎng)，所以PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比 大于60%。由于與占空比50%的偏差成為控制量，所以驅(qū)動(dòng)增益增大。
反之，如果將B時(shí)鐘信號(hào)的頻率設(shè)為高于1000kHz的頻率，則驅(qū)動(dòng)增益 減小。即，通過(guò)改變輸入到PWM控制檢測(cè)電路40的N位增減計(jì)數(shù)器1的第 一時(shí)鐘(A時(shí)鐘信號(hào))頻率和輸入生成無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)42的N位 計(jì)數(shù)器10的第二時(shí)鐘(B時(shí)鐘信號(hào))頻率，從而能夠改變無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)增 益。
在本實(shí)施方式中，為了使數(shù)據(jù)寄存器4的輸出在"同"門(mén)5之后成為1/2 而設(shè)置了進(jìn)行右移1位的移位寄存器13，但通過(guò)將B時(shí)鐘信號(hào)的頻率設(shè)為A 時(shí)鐘信號(hào)的兩倍，從而所述數(shù)據(jù)寄存器4的輸出可以原樣作為PWM控制指 令數(shù)據(jù)33使用，因此也可以刪除本發(fā)明的移位寄存器13。 (實(shí)施方式2)
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的PWM控制檢測(cè)電 路和PWM輸出電路的方框圖。以下，詳細(xì)說(shuō)明上述結(jié)構(gòu)的PWM控制檢測(cè) 電路的動(dòng)作。
圖5所示的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由具有偏差檢測(cè)單元60和判定單元71的 PWM控制檢測(cè)電路40以及PWM輸出電路43構(gòu)成。與實(shí)施方式1相比，判 定單元71的結(jié)構(gòu)不同。對(duì)與實(shí)施方式1相同的構(gòu)成元件附加同一參照標(biāo)號(hào)并 省略說(shuō)明。
在PWM輸入信號(hào)21為高電平時(shí)，N位增減計(jì)算器1增加計(jì)數(shù)，在低電 平時(shí)減少計(jì)數(shù)。如圖4所示，在占空為50%以上(稿電平區(qū)間比低電平區(qū)間 長(zhǎng))的情況下，增加計(jì)數(shù)比減少計(jì)數(shù)所計(jì)數(shù)的數(shù)多。將該計(jì)數(shù)的數(shù)的差設(shè)為bl。而且，在占空小于50%的情況下，引起下溢，同時(shí)N位增減計(jì)算器1再次切換到增加計(jì)數(shù)。
其結(jié)果，在不發(fā)生下溢的情況下，與上述第一實(shí)施方式的情況同樣，通過(guò)算式4得到與PWM輸入信號(hào)21的1/2的周期相當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)的數(shù)dHalf,通過(guò) 算式5得到PWM輸入信號(hào)21的占空pwmdty。
其結(jié)果，在不發(fā)生下溢的情況下，與上述第一實(shí)施方式的情況同樣，為 占空50%以上，減少計(jì)數(shù)值bl的1/2表示相當(dāng)于與占空50%的差分的值， 如果從無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)看，相當(dāng)于作為加速指令工作的值。
接著，在發(fā)生下溢的情況下，由于占空小于50%,所以N位增減計(jì)數(shù)器 再次切換到增加計(jì)數(shù)。從而，能夠直接得到減少計(jì)數(shù)時(shí)的計(jì)數(shù)的數(shù)b2,這與 上述第一實(shí)施方式不同。即，不需要上述算式6所表示的運(yùn)算。
以下，可以通過(guò)算式7得到與PWM輸入信號(hào)21的1/2的周期相當(dāng)?shù)挠?jì) 數(shù)的數(shù)dHalf，通過(guò)算式8得到所述PWM輸入信號(hào)21的占空pwmdty，這與 上述第一實(shí)施方式同樣。
其結(jié)果，在不發(fā)生下溢的情況下，與上述第一實(shí)施方式的情況同樣，減 少計(jì)數(shù)值b2n的補(bǔ)數(shù)b2的1/2表示相當(dāng)于與占空50 %的差分的值，如果從無(wú) 刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)看，相當(dāng)于作為減速指令工作的值。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的動(dòng)作定時(shí)圖。在圖6中，在PWM輸入 信號(hào)21為低電平時(shí)，對(duì)A時(shí)鐘信號(hào)26減少計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)值下溢時(shí)，輸出下 溢信號(hào)24，同時(shí)使用切換到增加計(jì)數(shù)的N位增減計(jì)數(shù)器1,從而在發(fā)生下溢 的情況下直接得到減少計(jì)數(shù)時(shí)的計(jì)數(shù)的數(shù)b2,所以不必反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)寄存器4的 輸出31。從而，可以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。
另外，在以上的說(shuō)明中，如果N位增減計(jì)數(shù)器1和N位計(jì)數(shù)器IO在PWM 輸入信號(hào)21的高電平時(shí)作為增加計(jì)數(shù)器工作，而在低電平時(shí)作為增加計(jì)數(shù)器 工作，則僅占空50%以上和以下的定時(shí)相反，可以與上述同樣檢測(cè)控制指令 數(shù)據(jù)33和Q輸出信號(hào)32。
(實(shí)施方式3 )
圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式3的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的方框圖。圖9是本發(fā) 明的實(shí)施方式3的動(dòng)作定時(shí)圖。
在圖7中，第一計(jì)數(shù)器(以下稱(chēng)作N位計(jì)數(shù)器101 ),在PWM輸入信號(hào) 121為高電平時(shí)，對(duì)由可變分頻器103對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)122進(jìn)行分頻而生成
的第一時(shí)鐘信號(hào)(以下稱(chēng)作A時(shí)鐘信號(hào)126)增加計(jì)數(shù)，在PWM輸入信號(hào) 121為低電平時(shí)，將計(jì)數(shù)重置。通過(guò)該N位計(jì)數(shù)器101和在PWM輸入信號(hào) 121的下降沿取入N位計(jì)數(shù)器101的輸出即N位計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)125的數(shù)據(jù)寄存 器104構(gòu)成PWM控制檢測(cè)電^各140。
而且，由邊沿檢測(cè)電路109、第二計(jì)數(shù)器(以下稱(chēng)作N位計(jì)數(shù)器110)以 及鎖存電路111構(gòu)成生成并輸出無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)142的PWM輸出 電路143，所述邊沿檢測(cè)電路109檢測(cè)PWM輸入信號(hào)121的上升沿，所述第 二計(jì)數(shù)器由該邊沿檢測(cè)電路109的輸出信號(hào)135重置，對(duì)與第一時(shí)鐘信號(hào)不 同的由可變分頻器103分頻生成的第二時(shí)鐘信號(hào)(以下稱(chēng)作B時(shí)鐘信號(hào)127) 增加計(jì)數(shù)，直到與從PWM控制^^測(cè)電路140的數(shù)據(jù)寄存器104輸出的控制 指令數(shù)據(jù)133的值一致為止，如果一致，則輸出一致輸出136，并停止增加 計(jì)數(shù)，所述鎖存電路111通過(guò)該一致輸出136重置并對(duì)邊沿檢測(cè)電路109的 輸出信號(hào)135進(jìn)行鎖存。
在N位計(jì)數(shù)器110的計(jì)數(shù)值與控制指令數(shù)據(jù)133 —致的時(shí)刻，鎖存電路 lll通過(guò)一致輸出136重置并反轉(zhuǎn)為低電平。從而，N位計(jì)數(shù)器110開(kāi)始計(jì)數(shù) 到與控制指令數(shù)據(jù)133 —致為止的期間，生成持續(xù)高電平的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào) 142。
如以上這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，由于直接利用PWM (數(shù)字)輸入信號(hào)的 占空來(lái)進(jìn)行控制，所以不需要除法電路，而且每次可以原樣使用PWM輸入 信號(hào)的占空。
從而，在進(jìn)行無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的電路中也能夠沒(méi)有延遲地進(jìn)行控制。
這里，在輸入端，如果將A時(shí)鐘信號(hào)126的頻率設(shè)為f時(shí)鐘A,以及將
PWM輸入信號(hào)121的頻率設(shè)為fPWM輸入信號(hào)，則N位計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)125為
al時(shí)的占空比Pdin由下述算式14表示。 [算式14]<formula>see original document page 20</formula>
同樣在輸出端，如果將B時(shí)鐘信號(hào)127的頻率設(shè)為f時(shí)鐘B,將PWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)142的頻率i殳為fPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，則計(jì)lt值al時(shí)的占空比Pdout 由下述算式15表示。
<formula>see original document page 21</formula>
驅(qū)動(dòng)增益為輸出的占空比與輸入的占空比的比，驅(qū)動(dòng)增益由下述算式16 表示。
<formula>see original document page 21</formula>
由于輸入端的PWM輸入信號(hào)121和輸出端的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)142的頻 率相等，所以如下述算式17所示這樣，驅(qū)動(dòng)增益為f時(shí)鐘A和f時(shí)鐘B之比。
<formula>see original document page 21</formula>
從而，驅(qū)動(dòng)增益可通過(guò)A時(shí)鐘信號(hào)126和B時(shí)鐘信號(hào)127的頻率之比來(lái)調(diào)整。
圖9表示改變f時(shí)鐘A和f時(shí)鐘B之比的情況下的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)142 的占空比的變換。
f時(shí)鐘A = f時(shí)鐘B時(shí)，PWM輸入信號(hào)121和PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)142的占 空比相等。
f時(shí)鐘A<f時(shí)鐘B時(shí)，與PWM輸入信號(hào)121相比，PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)142 的占空比減小(由于驅(qū)動(dòng)增益為1以下)。
f時(shí)鐘A〉f時(shí)鐘B時(shí)，與PWM輸入信號(hào)121相比，PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)142 的占空比增大(由于驅(qū)動(dòng)增益為1以上)。
圖10表示PWM輸入信號(hào)的占空比和PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比的關(guān)系。
這里，說(shuō)明本申請(qǐng)發(fā)明的無(wú)刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖8是無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路 的方框圖。在該圖中，無(wú)刷電機(jī)的電機(jī)單元150包括位置檢測(cè)元件151、 152、153和定子線圈147、 148、 149。通過(guò)位置4全測(cè)元件151、 152、 153纟全測(cè)轉(zhuǎn)子 位置，通過(guò)霍爾放大波形變換電路144對(duì)其輸出進(jìn)行波形處理后輸入到輸出 電路145，由輸出電路145生成用于指示對(duì)定子線圈147、 148、 149進(jìn)行通 電的定時(shí)切換的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。然后，通過(guò)控制由PWM驅(qū)動(dòng)電路146驅(qū)動(dòng)定子 線圈147、 148、 149的電流的占空比，從而控制轉(zhuǎn)速。
然后，通過(guò)由上述PWM控制檢測(cè)電路140和PWM輸出電路143生成 的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)142使PWM驅(qū)動(dòng)電路146工作。
另外，在本實(shí)施方式中，為了容易說(shuō)明而以高電平為中心考慮PWM輸 入信號(hào)和PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，但根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)，將邏輯反轉(zhuǎn)而以低 電平為中心考慮占空比也得到同樣的作用、效果。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在根據(jù)PWM信號(hào)的占空來(lái)控制無(wú)刷電機(jī)的 轉(zhuǎn)速的控制電路中不需要乘法電路和除法電路，而且可以變更PWM驅(qū)動(dòng)控 制增益，可以用作能夠以PWM方式驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，包括偏差檢測(cè)單元，被輸入用于指示轉(zhuǎn)速控制的PWM輸入信號(hào)，并檢測(cè)所述PWM輸入信號(hào)的占空比與50％的偏差；判定單元，檢測(cè)以占空比50％作為閾值的比較結(jié)果；以及PWM輸出電路單元，被輸入占空比為50％的PWM基準(zhǔn)信號(hào)，根據(jù)所述偏差和所述比較結(jié)果，生成無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)在所述PWM輸入信號(hào)的占空比為50％以上時(shí)，對(duì)所述PWM基準(zhǔn)信號(hào)附加所述偏差，在所述PWM輸入信號(hào)的占空比小于50％時(shí)，從所述PWM基準(zhǔn)信號(hào)中減去所述偏差，從而生成所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述偏差檢測(cè)單元包括第 一計(jì)數(shù)器，所述第 一計(jì)數(shù)器被輸入第 一時(shí)鐘信 號(hào)，對(duì)所述第一時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而將所述偏差作為偏差計(jì)數(shù)值輸出， 所述判定單元包括輸出以占空比50 %作為閾值的判定信號(hào)的D觸發(fā)器， 所述PWM驅(qū)動(dòng)單元包括對(duì)第二時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)器， 所述第二計(jì)數(shù)器根據(jù)所述判定信號(hào)，在所述PWM輸入信號(hào)的占空比為 50%以上時(shí)，從所述PWM輸入信號(hào)由高電平向j氐電平下降的定時(shí)起開(kāi)始計(jì) 數(shù)，并在計(jì)數(shù)值與從所述偏差檢測(cè)單元輸出的偏差計(jì)數(shù)值一致時(shí)結(jié)束計(jì)數(shù)， 將從計(jì)數(shù)開(kāi)始到結(jié)束為止的時(shí)間附加到所述PWM基準(zhǔn)信號(hào)的高電平區(qū)間， 在所述PWM輸入信號(hào)的占空比小于50%時(shí)，從所述PWM輸入信號(hào)由低電 平向高電平上升的定時(shí)起開(kāi)始計(jì)數(shù)，并在計(jì)數(shù)值與從所述偏差檢測(cè)單元輸出 的偏差計(jì)數(shù)值一致時(shí)結(jié)束計(jì)數(shù)，從所述PWM基準(zhǔn)信號(hào)的高電平區(qū)間減去從 計(jì)數(shù)開(kāi)始到結(jié)束為止的時(shí)間。
3. 如權(quán)利要求2所述的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述偏差檢測(cè)單元還包括檢測(cè)所述PWM輸入信號(hào)的上升沿的第一邊沿 才企測(cè)電3各，在所述PWM輸入信號(hào)為高電平時(shí)對(duì)第一時(shí)鐘信號(hào)增加計(jì)數(shù)，在所述 PWM輸入信號(hào)為低電平時(shí)對(duì)所述第一時(shí)鐘信號(hào)減少計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)值下溢時(shí)輸 出下溢信號(hào)，所述第一計(jì)數(shù)器通過(guò)所述第一邊沿檢測(cè)電路的輸出而被重置。
4. 如權(quán)利要求2所述的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述判定單元包括數(shù) 據(jù)寄存器，在所述PWM輸入信號(hào)的上升沿取入所述第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值；第一鎖存電路，保持由所述第一計(jì)數(shù)器輸出的下溢信號(hào)；所述D觸發(fā)器，被 輸入所述第一鎖存電路的輸出，在所述PWM輸入信號(hào)的上升沿輸出Q輸出 信號(hào)；"同"門(mén)，輸入所述數(shù)據(jù)寄存器的輸出和所述Q輸出信號(hào)；減法器， 輸入所述"同"門(mén)的輸出，在所述Q輸出信號(hào)為高電平時(shí)進(jìn)行從輸入減去1 的處理，在所述Q輸出信號(hào)為低電平時(shí)將輸入直接輸出；以及移位寄存器， 輸入所述減法器的輸出并向右移動(dòng) 一 位，從所述移位寄存器輸出與所述偏差對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，從所述D觸發(fā)器輸出所 述Q輸出信號(hào)作為所述判定信號(hào)，所述判定信號(hào)以所述PWM輸入信號(hào)的占 空比50%作為閾值。
5. 如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述PWM輸出電路單 元包括第一 "異或"門(mén)，輸入所述PWM基準(zhǔn)信號(hào)；第二邊沿檢測(cè)電路， 檢測(cè)所述第一 "異或"門(mén)的輸出的上升沿；第二計(jì)數(shù)器，由所述第二邊沿檢 測(cè)電路的輸出重置，對(duì)第二時(shí)鐘信號(hào)增加計(jì)數(shù)，直到與從所述判定單元輸出 的數(shù)據(jù)的值一致為止，如果一致，則將輸出一致輸出并停止增加計(jì)數(shù)；第二 鎖存電路，由所述一致輸出重置，并對(duì)所述第二邊沿檢測(cè)電路的輸出進(jìn)行鎖 存；以及第二 "異或，，門(mén)，輸入所述第二鎖存電路的輸出和所述PWM基準(zhǔn) 信號(hào)，通過(guò)所述第二 "異或"門(mén)輸出所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求2所述的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述判定單元包括數(shù) 據(jù)寄存器，在所述PWM輸入信號(hào)的上升沿取入所述第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值； 第一鎖存電路，保持由所述第一計(jì)數(shù)器輸出的下溢信號(hào)；所述D觸發(fā)器，被 輸入所述第一鎖存電路的輸出，在所述PWM輸入信號(hào)的上升沿輸出Q輸出 信號(hào)；以及移位寄存器，輸入所述數(shù)據(jù)寄存器的輸出并向右移動(dòng)一位，從所述移位寄存器輸出與所述偏差對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，從所述D觸發(fā)器輸出Q 輸出信號(hào)作為所述判定信號(hào)，所述判定信號(hào)以所述PWM輸入信號(hào)的占空比 50%作為閾值。
7. 如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述偏差檢測(cè)單元包括第一計(jì)數(shù)器，被輸入第一時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)所述第一 時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而將所述偏差作為偏差計(jì)數(shù)值輸出，所述判定單元包括輸出以占空比50%作為閾值的判定信號(hào)的D觸發(fā)器， 所述PWM驅(qū)動(dòng)單元包括對(duì)所述第二時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)器，根據(jù)所述判定單元的比較結(jié)果，將在所述PWM輸入信號(hào)的占空比為50 %以上時(shí)，將從所述第二計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)值與從所述第一計(jì)數(shù)器輸出 的偏差計(jì)數(shù)值一致為止的時(shí)間附加到所述PWM基準(zhǔn)信號(hào)的高電平區(qū)間，在 所述PWM輸入信號(hào)的占空比小于50%時(shí)，從所述PWM基準(zhǔn)信號(hào)的高電平 區(qū)間減去從所述第二計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)值與從所述第一計(jì)數(shù)器輸出的偏 差計(jì)數(shù)值一致為止的時(shí)間，并將由此生成的信號(hào)作為所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸 出，可調(diào)整所述第二時(shí)鐘信號(hào)的頻率和所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率之比與所 述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率和所述PWM輸入信號(hào)的頻率之比的比。
8. 如權(quán)利要求7所述的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述偏差檢測(cè)單元還包括用于檢測(cè)所述PWM輸入信號(hào)的上升沿的第一 邊沿檢測(cè)電路，所述第一計(jì)數(shù)器在所述PWM輸入信號(hào)為高電平時(shí)對(duì)第一時(shí)鐘信號(hào)增加 計(jì)數(shù)，在所述PWM輸入信號(hào)為低電平時(shí)對(duì)所述第一時(shí)鐘信號(hào)減少計(jì)數(shù)，在 計(jì)數(shù)值下溢時(shí)輸出下溢信號(hào)，并通過(guò)所述第一邊沿檢測(cè)電路的輸出而被重置。
9. 如權(quán)利要求7所述的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述判定單元包括數(shù) 據(jù)寄存器，在所述PWM輸入信號(hào)的上升沿取入所述第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值； 第一鎖存電路，保持由所述第一計(jì)數(shù)器輸出的下溢信號(hào)；所述D觸發(fā)器，被 輸入所述第一鎖存電路的輸出，在所述PWM輸入信號(hào)的上升沿輸出Q輸出 信號(hào)；"同"門(mén)，輸入所述數(shù)據(jù)寄存器的輸出和所述Q輸出信號(hào)；減法器， 輸入所述"同”門(mén)的輸出，在所述Q輸出信號(hào)為高電平時(shí)進(jìn)行從輸入減去1 的處理，在所述Q輸出信號(hào)為低電平時(shí)將輸入直接輸出；以及移位寄存器， 輸入所述減法器的輸出并向右移動(dòng)一位，從所述移位寄存器輸出與所述偏差對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，從所述D觸發(fā)器輸出所 述Q輸出信號(hào)作為所述判定信號(hào)，所述判定信號(hào)以所述PWM輸入信號(hào)的占 空比50%作為閾值。
10. —種無(wú)刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，包括第一計(jì)數(shù)器，被輸入第一時(shí)鐘信號(hào)， 將用于指示轉(zhuǎn)速控制的PWM輸入信號(hào)的高電平區(qū)間或低電平區(qū)間作為所述 第一時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)值輸出；以及第二計(jì)數(shù)器，被輸入第二時(shí)鐘信號(hào)，并對(duì) 所述第二時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將從所述第二計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)值與從所述第一計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù) 值一致為止的時(shí)間作為高電平區(qū)間或低電平區(qū)間而生成并輸出無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
11. 如權(quán)利要求10所述的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述第一計(jì)數(shù)器包括 數(shù)據(jù)寄存器，在所述PWM輸入信號(hào)為高電平時(shí)對(duì)所述第一時(shí)鐘信號(hào)增加計(jì) 數(shù)，在所述PWM輸入信號(hào)為低電平時(shí)重置計(jì)數(shù)值，在所述PWM輸入信號(hào) 的下降沿取入所述第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值；以及邊沿檢測(cè)電路，檢測(cè)所述PWM 輸入信號(hào)的上升沿，所述第二計(jì)數(shù)器包括鎖存電路，所述鎖存電路由所述邊沿檢測(cè)電路的輸 出而被重置，對(duì)所述第二時(shí)鐘信號(hào)增加計(jì)數(shù)直到與從所述數(shù)據(jù)寄存器輸出的 計(jì)數(shù)值一致為止，如果一致，則輸出一致輸出并停止增加計(jì)數(shù)，通過(guò)所述一 致輸出而被重置，并對(duì)所述邊沿檢測(cè)電路的輸出進(jìn)行鎖存，將所述鎖存電路的輸出作為所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
12. —種無(wú)刷電機(jī)，包括權(quán)利要求1至權(quán)利要求11的任何一項(xiàng)所述的無(wú)刷 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
全文摘要
本無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括偏差檢測(cè)單元，被輸入用于指示轉(zhuǎn)速控制的PWM輸入信號(hào)，并檢測(cè)該P(yáng)WM輸入信號(hào)的占空比與50％的偏差；判定單元，檢測(cè)以占空比50％作為閾值的比較結(jié)果；以及PWM輸出電路單元，被輸入占空比為50％的PWM基準(zhǔn)信號(hào)，根據(jù)偏差和比較結(jié)果，生成無(wú)刷電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)在PWM輸入信號(hào)的占空比為50％以上時(shí)，對(duì)PWM基準(zhǔn)信號(hào)附加偏差，在PWM輸入信號(hào)的占空比小于50％時(shí)，從PWM基準(zhǔn)信號(hào)中減去偏差，從而生成PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
文檔編號(hào)H02P6/08GK101176252SQ200680006148
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者井上智寬 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社