無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)刷電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種便于升級(jí)，運(yùn)行穩(wěn)定性好的 無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著視聽產(chǎn)品"小、輕、薄"化和家電產(chǎn)品的靜音化以及豪華型轎車需求量增多，無(wú) 刷直流電動(dòng)機(jī)需要量迅速增加。無(wú)刷直流電機(jī)用電子換向替代了電刷和換向器，具有高可 靠、高效率、壽命長(zhǎng)、調(diào)速方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 目前，無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置通常采用純硬件電路實(shí)現(xiàn)，例如，驅(qū)動(dòng)裝置采用dsp芯 片，電路無(wú)法修改，并且dsp芯片價(jià)格昂貴，適用于高端產(chǎn)品，不利于產(chǎn)品升級(jí)換代。
[0004] 中國(guó)專利授權(quán)公開號(hào)<吧036750191]，授權(quán)公開日2014年6月25日，公開了一種 無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，包括單片機(jī)、無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)板以及與無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)板相連的無(wú)刷電機(jī)， 還包括與單片機(jī)和無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)板相連的無(wú)刷電機(jī)調(diào)速控制電路、無(wú)刷電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電 路以及無(wú)刷電機(jī)供電電路，所述的無(wú)刷電機(jī)調(diào)速控制電路是將脈沖寬度調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)化成連 續(xù)變化電壓信號(hào)的輸出電路；無(wú)刷電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路利用單片機(jī)控制電路通斷，實(shí)現(xiàn)電 機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)換向功能；無(wú)刷電機(jī)供電電路利用單片機(jī)控制電路通斷，經(jīng)過(guò)三極管和兩 級(jí)M0S管推動(dòng)供電電路的通斷功能。該發(fā)明的不足之處是，電路無(wú)法修改，不利于產(chǎn)品升級(jí) 換代。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動(dòng)裝置的電路無(wú)法修改，價(jià)格昂 貴，不利于產(chǎn)品升級(jí)換代的不足，提供了一種便于升級(jí)，運(yùn)行穩(wěn)定性好的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 及其控制方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，包括單片機(jī)，存儲(chǔ)器，報(bào)警器，顯示器，兩個(gè)按鍵，與所述 電機(jī)連接的三相電路，與三相電路電連接的電流檢測(cè)電路，與設(shè)于電機(jī)轉(zhuǎn)子上的3個(gè)角度 間隔依次為120度的霍爾傳感器分別連接的3個(gè)位置檢測(cè)電路；單片機(jī)、三相電路和3個(gè) 位置檢測(cè)電路依次電連接，3個(gè)位置檢測(cè)電路的輸出端和工作電壓輸入端與單片機(jī)電連接； 電流檢測(cè)電路的輸出端與單片機(jī)電連接，單片機(jī)分別與存儲(chǔ)器、報(bào)警器、顯示器和2個(gè)按鍵 電連接。
[0008] 本發(fā)明將3個(gè)霍爾傳感器安裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，相互之間間隔120度，3個(gè)霍爾傳 感器的名稱分別為Ha，Hb，He?；魻杺鞲衅髟陔姍C(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的每一個(gè)電周期內(nèi)，轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè) 轉(zhuǎn)角，產(chǎn)生與電機(jī)邏輯分配狀態(tài)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)邏輯字。電機(jī)三相共六個(gè)周期，對(duì)應(yīng)到每一個(gè)轉(zhuǎn) 角位0-60,60-120,120-180,180-240, 240-300, 300-360的相位期間，分別對(duì)應(yīng)到狀態(tài)邏輯 字為001，000,100,110,111，011，狀態(tài)邏輯字中以Ha，Hb，He為順序，101和010為禁止?fàn)顟B(tài) 邏輯字，即一旦單片機(jī)讀取到010或101信息，則表明狀態(tài)出錯(cuò)。
[0009] 存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)定的波形周期逐漸減小的PWM變加速波和波形周期恒定 的PWM穩(wěn)定波，電機(jī)磁極對(duì)數(shù)P，電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速n，與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的周期t0,換相時(shí)序表 和電流閾值II;
[0010] 電流檢測(cè)電路用于電機(jī)的電流檢測(cè)，位置檢測(cè)電路用于霍爾傳感器未知的檢測(cè)， 單片機(jī)用于控制電機(jī)加速、穩(wěn)定運(yùn)行及根據(jù)檢測(cè)的位置狀態(tài)邏輯字進(jìn)行換相及力矩過(guò)小控 制，提尚了電機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。
[0011] 本發(fā)明的電路簡(jiǎn)潔，可通過(guò)修改程序使得電機(jī)適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，便于產(chǎn)品的 升級(jí)換代；能夠迅速而穩(wěn)定的啟動(dòng)電機(jī)，全程監(jiān)控電機(jī)從啟動(dòng)到停止的整個(gè)過(guò)程，電機(jī)轉(zhuǎn)速 高，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠自行檢測(cè)和判斷電機(jī)運(yùn)行的故障，自行修復(fù)部分非硬件損壞的故障，對(duì) 于無(wú)法修復(fù)的故障能夠及時(shí)停機(jī)并告知操作人員；保證了電機(jī)的可靠控制，延長(zhǎng)了電機(jī)的 使用壽命，有利于生產(chǎn)商對(duì)產(chǎn)品進(jìn)一步優(yōu)化。
[0012] 因此，本發(fā)明具有電路簡(jiǎn)潔、便于升級(jí)，能夠迅速而穩(wěn)定的啟動(dòng)電機(jī)，全程監(jiān)控電 機(jī)從啟動(dòng)到停止的整個(gè)過(guò)程，電機(jī)轉(zhuǎn)速高，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠自行檢測(cè)和判斷電機(jī)運(yùn)行的故 障，自行修復(fù)部分非硬件損壞的故障，對(duì)于無(wú)法修復(fù)的故障能夠及時(shí)停機(jī)并告知操作人員； 保證了電機(jī)的可靠控制，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命的特點(diǎn)。
[0013]作為優(yōu)選，所述位置檢測(cè)電路包括電阻R1、電阻R2、滑動(dòng)電阻R3、電阻R4、電阻R5、 電阻R6、電阻R7、電阻R8,放大器D1，電容C1和三極管T1 ;所述電阻R1-端分別與霍爾傳 感器和電阻R2-端電連接，電阻R1另一端、霍爾傳感器和滑動(dòng)電阻R3-端均接VCC，電阻 R2另一端與放大器D1的同相輸入端電連接，滑動(dòng)電阻R3的中間抽頭與放大器D1的反相輸 入端電連接，滑動(dòng)電阻R3另一端接地，電阻R4-端與放大器D1的輸出端電連接，電阻R4 另一端分別與電阻R5-端和三極管T1的基極電連接，三極管T1的發(fā)射極通過(guò)電阻R7接 地，三極管T1的集電極分別與電阻R6-端、電阻R8-端電連接，電阻R5和電阻R6另一端 均與單片機(jī)電連接，電阻R8另一端分別與單片機(jī)和電容C1 一端電連接，電容C1另一端接 地。
[0014] 作為優(yōu)選，所述電流檢測(cè)電路包括電阻R9、電阻R10、電阻R11和電阻R12,電容C2 和電容C3,放大器D2 ;電阻R9-端與三相電路電連接，電阻R9另一端分別與放大器D2的 同相輸入端、電阻R11-端、電容C2-端、電阻R12-端和電容C3-端電連接，電阻R10- 端接3V電壓，電阻R10另一端與放大器D2的反相輸入端電連接，電阻R11另一端和電容C2 另一端均接〇. 3V電壓，電阻R12另一端和電容C3另一端均與放大器D2的輸出端電連接， 放大器D2的輸出端與單片機(jī)電連接。
[0015] 作為優(yōu)選，還包括電阻R14和放大器D3;放大器D2的輸出端與放大器D3的反向 輸入端電連接，放大器D3的同相輸入端與1. 6V電壓連接，放大器D3的輸出端與單片機(jī)電 連接。
[0016] 作為優(yōu)選，所述三相電路包括6個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，電阻R13,電容C4和電容C5 ;6個(gè)場(chǎng)效 應(yīng)管分別為場(chǎng)效應(yīng)管M1、場(chǎng)效應(yīng)管M2、場(chǎng)效應(yīng)管M3、場(chǎng)效應(yīng)管M4、場(chǎng)效應(yīng)管M5和場(chǎng)效應(yīng)管 M6 ;6個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管均與無(wú)刷電機(jī)電連接，場(chǎng)效應(yīng)管M2、場(chǎng)效應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M6均通過(guò)電 阻R13接地，電容C4和電容C5-端均與場(chǎng)效應(yīng)管Ml、場(chǎng)效應(yīng)管M3和場(chǎng)效應(yīng)管M5電連接， 電容C4和電容C5另一端接地。單片機(jī)的型號(hào)為89C52。
[0017] -種無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的控制方法，包括如下步驟：
[0018] (6-1)電機(jī)啟動(dòng)、加速及穩(wěn)定運(yùn)行
[0019] (6-1-1)存儲(chǔ)器中設(shè)有波形周期逐漸減小的PWM變加速波和波形周期恒定的PWM
穩(wěn)定波，電機(jī)磁極對(duì)數(shù)P，電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速n，與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的周期t0,其中 儲(chǔ)器中還設(shè)有換相時(shí)序表，換相時(shí)序表由6個(gè)依次排列的標(biāo)準(zhǔn)位置狀態(tài)邏輯字構(gòu)成，每個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)位置狀態(tài)邏輯字與PWM變加速波及PWM穩(wěn)定波的相位相對(duì)應(yīng)；存儲(chǔ)器中設(shè)有電流閾值 II;兩個(gè)按鍵分別為啟動(dòng)按鍵和關(guān)閉按鍵；
[0020] (6-1-2)按下啟動(dòng)按鍵，單片機(jī)向三相電路輸出PWM變加速波，電機(jī)逐漸加速，3個(gè) 霍爾傳感器檢測(cè)位置信息，單片機(jī)將3個(gè)霍爾傳感器的位置信息構(gòu)成位置狀態(tài)邏輯字后存 儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中；
[0021] (6-1-3)單片機(jī)讀取任一個(gè)霍爾傳感器的位置信號(hào)，得到該霍爾傳感器的兩次低 電平到高電平跳變的時(shí)間差t;
[0022] 設(shè)定計(jì)時(shí)間隔t2 = (t0+t)/2 ;
[0023] 當(dāng)t2 <t0時(shí)，每隔時(shí)間T，循環(huán)計(jì)算t及t2 ;
[0024] 當(dāng)t2 =t0時(shí)，單片機(jī)停止變加速波的輸出，單片機(jī)輸出穩(wěn)定波，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行；
[0025] (6-2)電機(jī)加速及穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中的換相
[0026] 單片機(jī)讀取換相時(shí)序表中的當(dāng)前時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)位置狀態(tài)邏輯字，同時(shí)讀取檢測(cè)的位 置狀態(tài)邏輯字，將二者進(jìn)行比較；
[0027] 如果二者不一致，則將換相時(shí)序表中的當(dāng)前時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)位置狀態(tài)邏輯字換為檢測(cè) 的位置狀態(tài)邏輯字的前一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)位置狀態(tài)邏輯，從而實(shí)現(xiàn)換相；
[0028] (6-3)電機(jī)加速及穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中的力矩檢測(cè)
[0029] 單片機(jī)以時(shí)間間隔T循環(huán)讀取電流檢測(cè)電路輸出的檢測(cè)電流Ic，如果Ic<II，則 單片機(jī)控制報(bào)警器報(bào)警，顯示器顯示力矩過(guò)小的信息；同時(shí)單片機(jī)停止輸出PWM穩(wěn)定波，電 機(jī)停止運(yùn)行。
[0030] 作為優(yōu)選，還包括電阻R14和放大器D3 ;放大器D2的輸出端與放大器D3的反向 輸入端電連接，放大器D3的同相輸入端與1. 6V電壓連接，放大器D3的輸出端與單片機(jī)電 連接；
[0031 ] 單片機(jī)讀取放大器D3輸出的電平值，當(dāng)放大器D3輸出的電平值為0時(shí)，單片機(jī)禁 止PWM變加速波及PWM穩(wěn)定波輸出，顯示器顯示電機(jī)過(guò)流；同時(shí)單片機(jī)控制報(bào)警器報(bào)警。
[0032] 作為優(yōu)選，在步驟(6-1-2)之前還包括