CN106712432B - 单相直流无刷马达及其输出相位的调整方法 - Google Patents
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Abstract
单相直流无刷马达包括霍尔元件、线圈组以及马达控制电路。马达控制电路产生驱动信号,以使一线圈电流流经线圈组。霍尔元件依据转子的磁极产生一霍尔信号。马达控制电路依据线圈组一端的电压产生一电流极性反转信号,其中电流极性反转信号的产生时点对应线圈电流的极性反转时点。马达控制电路依据霍尔信号的极性反转时点及电流极性反转信号的产生时点的时间差调整驱动信号的相位,以使单相无刷直流马达的反应电动势与线圈电流的相位同步。
Description
技术领域
本发明涉及一种马达及其输出相位的调整方法,特别关于一种单相直流无刷马达及其输出相位的调整方法。
背景技术
在单相直流无刷马达系统中,当流经线圈的电流与马达的反应电动势相位不同步时,将会产生虚功的问题,即马达无法操作于较佳效率点,如此将造成不必要电力消耗。
发明内容
依据本发明的一种单相直流无刷马达包括一霍尔元件、一线圈组以及一马达控制电路。霍尔元件感应马达的转子的磁极位置,并据以产生一霍尔信号。马达控制电路包括一线圈切换单元、一驱动单元、一线圈电压转换单元、一电流极性反转检测单元、一相位误差检知单元、一相位控制单元及一逻辑单元。线圈切换单元耦接线圈组。驱动单元产生一驱动信号而驱动线圈切换单元,以使一线圈电流流经线圈组。线圈电压转换单元耦接线圈组及线圈切换单元,并检测线圈组一端的电压,据以输出一相电压转换信号。电流极性反转检测单元接收相电压转换信号,并据以输出一电流极性反转信号,其中电流极性反转信号的产生时点对应线圈电流的极性反转时点。相位误差检知单元接收霍尔信号及电流极性反转信号,并依据霍尔信号的极性反转时点及电流极性反转信号的产生时点的时间差输出一相位误差信号。相位控制单元接收霍尔信号及相位误差信号,据以输出一相位补偿换向信号。逻辑单元接收相位补偿换向信号,并据以调整驱动信号的相位,以使单相无刷直流马达的反应电动势与线圈电流的相位同步。
在一实施例中,线圈切换单元包括一第一切换元件、一第二切换元件、一第三切换元件及一第四切换元件。线圈组的一第一端耦接第一切换元件及第三切换元件,而线圈组的一第二端耦接第二切换元件及第四切换元件。
在一实施例中,当驱动信号控制第一切换元件截止、第二切换元件导通、第三切换元件导通及第四切换元件截止,且第二切换元件接收一脉宽调变信号而为非工作周期时,电流极性反转检测单元接收线圈电压转换单元测得第二端上的电压所输出的相电压转换信号,据以输出电流极性反转信号。
在一实施例中,当驱动信号控制第一切换元件导通、第二切换元件截止、第三切换元件截止及第四切换元件导通,且第一切换元件接收一脉宽调变信号而为非工作周期时,电流极性反转检测单元接收线圈电压转换单元测得第一端上的电压所输出的相电压转换信号,据以输出电流极性反转信号。
在一实施例中,当驱动信号控制第一切换元件截止、第二切换元件导通、第三切换元件导通及第四切换元件截止,且第三切换元件接收一脉宽调变信号而为非工作周期时,电流极性反转检测单元接收线圈电压转换单元测得第一端上的电压所输出的相电压转换信号,据以输出电流极性反转信号。
在一实施例中,当驱动信号控制第一切换元件导通、第二切换元件截止、第三切换元件截止及第四切换元件导通,且第四切换元件接收一脉宽调变信号而为非工作周期时,电流极性反转检测单元接收线圈电压转换单元测得第二端上的电压所输出的相电压转换信号,据以输出电流极性反转信号。
在一实施例中,马达控制电路还包括一补偿调整单元,其耦接于相位误差检知单元与相位控制单元之间,补偿调整单元接收相位误差信号,并据以调整相位控制单元的相位补偿换向信号的补偿量。
依据本发明的一种马达输出相位的调整方法与一单相无刷直流马达配合应用。单相无刷直流马达包括一线圈组、一霍尔元件及一马达控制电路。马达控制电路包括一线圈切换单元。线圈切换单元耦接线圈组,并接收一驱动信号而使一线圈电流流经线圈组。调整方法包括下列步骤:霍尔元件感应单相无刷直流马达的转子的磁极位置以产生一霍尔信号;马达控制电路依据线圈组一端的电压产生一电流极性反转信号;以及马达控制电路依据霍尔信号的极性反转时点与电流极性反转信号的产生时点的时间差,调整驱动信号的相位,以使单相无刷直流马达的反应电动势与线圈电流的相位同步。
在一实施例中,在调整驱动信号的相位的步骤中,还包括以下步骤:马达控制电路判断霍尔信号的极性反转时点是否落后电流极性反转信号的产生时点;当霍尔信号的极性反转时点早于电流极性反转信号的产生时点,马达控制电路据以提前驱动信号的相位;以及当霍尔信号的极性反转时点晚于电流极性反转信号的产生时点,马达控制电路据以延后驱动信号的相位。
承上所述,本发明的单相直流无刷马达及其输出相位的调整方法通过检测线圈组一端的电压变化,进而判断线圈电流的相位,相较于现有通过电流检测元件与线圈组串接以量测电流变化,进而判断线圈电流相位的作法,本发明不须额外增设其他元件,并可避免现有线圈电流流经电流检测元件而产生能量损耗,使得电流检测元件可能过热,同时影响马达运转的问题产生。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的一种单相直流无刷马达的方块示意图。
图2为线圈电流换向期间的电流路径示意图。
图3为线圈电流与线圈电压落后关系示意图。
图4为本发明较佳实施例的另一种单相直流无刷马达的方块示意图。
图5为本发明较佳实施例的另一种单相直流无刷马达的方块示意图。
图6A为本发明较佳实施例的一种马达输出相位的调整方法的步骤流程图。
图6B为图6A所示调整方法的其他步骤流程图。
附图标记说明:
1:马达控制电路
11:线圈切换单元
12:驱动单元
13:线圈电压转换单元
14:电流极性反转检测单元
15:相位误差检知单元
16:相位控制单元
17:逻辑单元
18:补偿调整单元
2:线圈组
21:第一端
22:第二端
3:霍尔元件
Icoil:线圈电流
M:马达
S1、S2、S3、S4:切换信号
S10、S20、S30、S31、S32、S33:步骤
Scpr:电流极性反转信号
Scomm:相位补偿换向信号
Serror:相位误差信号
Sp':相电压转换信号
SW1:第一切换元件
SW2:第二切换元件
SW3:第三切换元件
SW4:第四切换元件
SHall:霍尔信号
T:时间差
THall:霍尔信号的极性反转时点
Tcur:电流极性反转信号的产生时点
VBEMF:马达的反应电动势
VCC:高压端
Vcoil1、Vcoil2:线圈端电压
VF:飞轮二极管的跨压
具体实施方式
以下将参照相关附图,说明依本发明较佳实施例的一种单相直流无刷马达及其输出相位的调整方法,其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
图1为本发明较佳实施例的一种单相直流无刷马达的方块示意图。请参照图1所示,马达M为单相直流无刷马达,其具有定子及转子。定子包括一马达控制电路1、一线圈组2以及一霍尔元件3。马达控制电路1耦接线圈组2,并使一线圈电流Icoil流经线圈组2,进而使线圈组2产生磁场,以驱动马达M的转子转动。而霍尔元件3感应马达M的转子的磁极位置,并据以产生一霍尔信号SHall,通过霍尔元件3的摆放位置使得当马达的反应电动势VBEMF极性转换时,霍尔信号SHall也对应变换极性,其中马达的反应电动势VBEMF及霍尔信号SHall的波形如图3所示。
马达控制电路1包括一线圈切换单元11、一驱动单元12、一线圈电压转换单元13、一电流极性反转检测单元14、一相位误差检知单元15、一相位控制单元16及一逻辑单元17。
线圈切换单元11耦接线圈组2。进一步来说,本实施例的线圈切换单元11包括四个切换元件,其分别为第一切换元件SW1、第二切换元件SW2、第三切换元件SW3及第四切换元件SW4。第一切换元件SW1的两端各自连接第二切换元件SW2的一端及第三切换元件SW3的一端,第二切换元件SW2的另一端连接第四切换元件SW4的一端,而第三切换元件SW3的另一端与第四切换元件SW4的另一端连接并接地,其中线圈组2的一第一端21耦接第一切换元件SW1及第三切换元件SW3,而线圈组2的一第二端22耦接第二切换元件SW2及第四切换元件SW4。在本实施例中,线圈切换单元11是以全桥电路为例,全桥电路中的上桥(即第一切换元件SW1及第二切换元件SW2)为PMOS,下桥(即第三切换元件SW3及第四切换元件SW4)为NMOS,使PMOS导通的信号为Low level电压,而使NMOS导通的信号为High level电压。当然也可以是半桥电路或是三相电路,于此并不加以限制。另外,各切换元件可为晶体管,如MOS、BJT、或其组合,而线圈组2可为单一线圈,或多个线圈之间的串联或并联的组合,于此同样不加以限制。
驱动单元12产生一驱动信号而驱动线圈切换单元11,以使线圈电流Icoil流经线圈组2,其中驱动信号包括对应控制各个切换元件导通与截止的切换信号,即控制第一切换元件SW1的切换信号S1,控制第二切换元件SW2的切换信号S2,控制第三切换元件SW3的切换信号S3以及控制第四切换元件SW4的切换信号S4。当驱动信号控制第一切换元件SW1及第四切换元件SW4导通,且第二切换元件SW2及第三切换元件SW3截止时,线圈电流Icoil自线圈组2的第一端21经由线圈组2而流至第二端22。类似地,当驱动信号控制第二切换元件SW2及第三切换元件SW3导通,且第一切换元件SW1及第四切换元件SW4截止时,线圈电流Icoil自线圈组2的第二端22经由线圈组2而流至第一端21。如此一来,通过上述驱动信号驱动线圈切换单元11,可使线圈电流Icoil改变流向,进而改变线圈组2的磁场方向,以驱动马达M的转子转动。
在本实施例中,当驱动信号控制第一切换元件SW1及第四切换元件SW4导通时,驱动单元12更以一脉宽调变(pulse width modulation,PWM)信号控制第一切换元件SW1的导通周期。换句话说,在第一切换元件SW1及第四切换元件SW4设定为导通的期间,第一切换元件SW1更呈现导通与关闭相互交替的脉宽调变周期。而同样地,当第二切换元件SW2及第三切换元件SW3导通时,第二切换元件SW2也会接收驱动单元12的脉宽调变信号而呈现导通与关闭交替的脉宽调变周期。
图2为线圈电流换向期间的电流路径示意图,而图3为线圈电流与线圈电压落后关系示意图。需先说明的是,为清楚说明线圈电流Icoil的流向变化,因此图2显示为同一线圈切换单元11在六个状态时的各个切换元件的导通与截止状况,其中图2区分为左、中、右三区,并分别对应线圈电流Icoil换向前、换向初期及换向完成三个时期,并且依据前述线圈切换单元11上桥(即第一切换元件SW1及第二切换元件SW2)的脉宽调变控制,因此每一时期还包括上桥导通(PWM ON)及上桥截止(PWM OFF)的状态。另外,图3由上到下分别显示马达的反应电动势VBEMF、霍尔信号SHall、线圈组2的第二端22上的线圈端电压Vcoil2、相电压转换信号Sp'、电流极性反转信号Scpr及线圈电流Icoil的波形图。
请一并参照图2及图3所示,线圈电压转换单元13耦接线圈组2及线圈切换单元11,并检测线圈组2一端的电压,据以输出一相电压转换信号Sp'。在本实施例中,线圈电压转换单元13是检测线圈组2的第二端22上的电压(线圈端电压Vcoil2)。进一步而言,当第一切换元件SW1及第四切换元件SW4导通,且第二切换元件SW2及第三切换元件SW3截止,并且脉宽调变信号控制第一切换元件SW1导通(PWM=Low level)时,线圈电流Icoil由高压端VCC依序流经第一切换元件SW1、线圈组2、第四切换元件SW4至接地端,因而线圈电流Icoil是自线圈组2的第一端21经由线圈组2而流至第二端22,此时线圈端电压Vcoil2将被第四切换元件SW4导至接地,因而电位为0。接着,当脉宽调变信号控制第一切换元件SW1截止(PWM=High level)时,此时线圈切换单元11仅有第四切换元件SW4为导通,其余为截止,线圈组2因电感特性释能而形成电流源,使得与第三切换元件SW3寄生的飞轮二极管、第四切换元件SW4及线圈组2形成封闭回路,因而线圈电流Icoil将自线圈组2依序流经第四切换元件SW4及飞轮二极管而流回线圈组2,因而线圈电流Icoil维持自第一端21经由线圈组2流向第二端22的流向,此时线圈端电压Vcoil2仍被第四切换元件SW4导至接地,因而电位维持为0。
接续上述,如图2换向初期所示,当线圈切换单元11进入换向阶段,即第一切换元件SW1及第四切换元件SW4截止,且第二切换元件SW2及第三切换元件SW3导通,此时因依电感特性,线圈组2需先释能完毕后,线圈电流Icoil才能反向,因此线圈组2将形成电流源。当脉宽调变信号控制第二切换元件SW2导通(PWM=Low level)时,线圈电流Icoil由接地端依序流经第三切换元件SW3、线圈组2、第二切换元件SW2至高压端VCC,因而线圈电流Icoil是自线圈组2的第一端21经由线圈组2而流至第二端22而维持原流向。于此同时,线圈端电压Vcoil2将被第二切换元件SW2导至高压端,因而电位为VCC。接着,当脉宽调变信号控制第二切换元件SW2截止(PWM=High level)时,线圈电流Icoil不流经第二切换元件SW2,而改流经与第二切换元件SW2寄生的飞轮二极管而至高压端VCC,此时线圈端电压Vcoil2将被飞轮二极管导至高压端,因而电位为VCC加上飞轮二极管的跨压VF(即VCC+VF)。
是以,当线圈组2释能完毕时,线圈电流Icoil将自高压端VCC依序流经第二切换元件SW2、线圈组2、第三切换元件SW3至接地,此时线圈电流Icoil已换向完成,以使线圈组2产生相反方向的磁场而驱动转子转动。而同样地,脉宽调变信号仍持续控制第二切换元件SW2的导通与截止。进一步地,当脉宽调变信号控制第二切换元件SW2导通时(PWM=Lowlevel),线圈端电压Vcoil2将被第二切换元件SW2导至高压端VCC,因而电位为VCC。而当脉宽调变信号控制第二切换元件SW2截止时(PWM=High level),线圈组2将因释能而形成电流源,使得线圈电流Icoil将自线圈组2依序流经第三切换元件SW3、与第四切换元件SW4寄生的飞轮二极管而流回线圈组2,此时线圈端电压Vcoil2的电位即为飞轮二极管的阴极端至阳极端的压差-VF。
整体来说,如图3所示,线圈端电压Vcoil2的电位变化在换向前维持低电位(电位0),而换向初期(线圈组2释能期间)维持在高电位(VCC及VCC+VF),最后在换向完成时电位呈现高、低电位交替的电压周期(VCC及-VF)。也就是说,当线圈端电压Vcoil2由长时间的低电位进入高电位时,即判断马达M进入换向阶段,其中换向阶段初期线圈端电压Vcoil2仍维持在高电位,而当线圈端电压Vcoil2降为低电位时,即为线圈组2释能完毕,也就是线圈电流Icoil的相位起点,且线圈端电压Vcoil2已换向。因此,通过线圈端电压Vcoil2的电位变化,便可以判断线圈端电压Vcoil2的电位降为-VF时,即表示线圈电流Icoil换向完成。于此,线圈电压转换单元13便是将检测到的线圈端电压Vcoil2输出相电压转换信号Sp',其中相电压转换信号Sp'为微控制器可读取的电压信号,其将线圈端电压Vcoil2的高电位(VCC或VCC+VF)对应输出为高位准(high),而低电位(0或-VF)对应输出为低位准(low),其对应波形如图3所示。
如此一来,电流极性反转检测单元14接收相电压转换信号Sp',并据以输出一电流极性反转信号Scpr,其中电流极性反转信号Scpr的产生时点对应线圈电流Icoil的极性反转时点,即换向完成的瞬间,而电流极性反转信号Scpr的波形如图3所示。在实施上,电流极性反转检测单元14可设定检测到相电压转换信号Sp'维持长时间的高位准之后的首次低位准信号时,即输出电流极性反转信号Scpr。
相位误差检知单元15接收霍尔信号SHall及电流极性反转信号Scpr,并依据霍尔信号SHall的极性反转时点THall及电流极性反转信号Scpr的产生时点Tcur的时间差T输出一相位误差信号Serror。进一步来说,霍尔信号SHall对应于马达的反应电动势VBEMF,因此极性反转时点THall即为马达的反应电动势VBEMF的极性反转时点,而电流极性反转信号Scpr的产生时点Tcur对应于线圈电流Icoil的换向时点,因此上述时间差T即为马达的反应电动势VBEMF及线圈电流Icoil的相位差。另外,相位误差信号Serror还包括极性反转时点THall及电流极性反转信号Scpr的产生时点Tcur的先后关系信息。
相位控制单元16接收霍尔信号SHall及相位误差信号Serror,据以输出一相位补偿换向信号Scomm。在本实施例中,相位控制单元16是以霍尔信号SHall的极性反转时点THall作为相位修正的基准参考点,并依据相位误差信号Serror判断相位补偿的量及方向。举例来说,当相位差(实时间差T)为150μS,且霍尔信号SHall的极性反转时点THall早于电流极性反转信号Scpr的产生时点Tcur,则相位补偿换向信号Scomm将包含修正线圈电流Icoil的相位为提前150μS的补偿信息。
最后,逻辑单元17接收相位补偿换向信号Scomm,并据以调整驱动信号的相位(例如提前或延后),以控制线圈切换单元11的各切换元件的工作周期,进而使马达的反应电动势VBEMF与线圈电流Icoil的相位同步。如此一来,本实施例通过检测线圈组2一端的电压变化,进而判断线圈电流Icoil的相位,相较于现有通过电流检测元件与线圈组串接以量测电流变化,进而判断线圈电流相位的作法,本实施例不须额外增设其他元件,并可避免现有线圈电流Icoil流经电流检测元件而产生能量损耗,使得电流检测元件可能过热,同时影响马达M运转的问题产生。
另外,在一些实施例中,如图4所示,电流极性反转检测单元14、相位误差检知单元15、相位控制单元16及逻辑单元17可整合至一微处理器(micro-processor)来实现其功能。其中,微处理器也可置换为一微控制器(MCU)、一可程序化逻辑门阵列(FPGA或CPLD)或一特定应用集成电路(ASIC),在此并不限制。
另外,在上述所有实施例中,是以上桥具有脉宽调变(PWM)控制,并以检测线圈组2的第二端22上的线圈端电压Vcoil2进行说明。当然,在其他实施例中也可通过检测线圈组2的第一端21上的线圈端电压Vcoil1判断线圈电流Icoil的相位。具体来说,当驱动信号控制第一切换元件SW1导通、第二切换元件SW2截止、第三切换元件SW3截止及第四切换元件SW4导通,且第一切换元件SW1接收脉宽调变信号而为非工作周期(即上桥截止PWM=High level)时,电流极性反转检测单元14接收线圈电压转换单元13测得线圈组2的第一端21上的电压所输出的相电压转换信号Sp',据以输出电流极性反转信号Scpr,如此也可测得线圈电流Icoil的相位。
另外,在其他实施例中,也可以下桥具有脉宽调变(PWM)控制的方式判断线圈电流Icoil的相位。具体而言,当驱动信号控制第一切换元件SW1截止、第二切换元件SW2导通、第三切换元件SW3导通及第四切换元件SW4截止,且第三切换元件SW3接收脉宽调变信号而为非工作周期(即下桥截止PWM=Low level)时,电流极性反转检测单元14接收线圈电压转换单元13测得线圈组2的第一端21上的电压所输出的相电压转换信号Sp',据以输出电流极性反转信号Scpr。或者,当驱动信号控制第一切换元件SW1导通、第二切换元件SW2截止、第三切换元件SW3截止及第四切换元件SW4导通,且第四切换元件SW4接收脉宽调变信号而为非工作周期(下桥截止PWM=Low level)时,电流极性反转检测单元14接收线圈电压转换单元13测得线圈组2的第二端22上的电压所输出的相电压转换信号Sp',据以输出电流极性反转信号Scpr。
值得一提的是,上述的相位误差判断及补偿可不需随时执行,可周期性地进行相位误差判断及补偿,例如每10分钟、每小时进行一次,或是马达M转速变更时进行,例如提高转速时,即执行一次相位误差判断及补偿。此外,线圈电压转换单元13可仅检测线圈组2的一端(第一端21或第二端22),或同时检测线圈组2的两端,于此并不限制。
请参照图5所示,其为本发明较佳实施例的另一种单相直流无刷马达的方块示意图。在本实施例中,马达控制电路1还包括一补偿调整单元18,其耦接于相位误差检知单元15及相位控制单元16之间。补偿调整单元18接收相位误差信号Serror,并据以调整相位控制单元16的相位补偿换向信号Scomm的补偿量。也就是说,在前述实施例时,相位的补偿量是以一固定值进行补偿,即每次修正固定量,直至相位同步为止。而本实施例中,补偿调整单元18可变更补偿量,例如先大幅度的修正相位,而后微调,实施上可例如由比例积分控制器(PI控制器)实现。如此可更快速地使线圈电流Icoil及马达的反应电动势VBEMF的相位同步。
图6A为本发明较佳实施例的一种马达输出相位的调整方法的步骤流程图。请参照图6A所示,本实施例的马达输出相位的调整方法可与上述马达M配合应用,其中马达M的组成与连结关系已详述于上,于此不在赘述。调整方法包括以下步骤:霍尔元件感应马达的转子的磁极位置以产生一霍尔信号(S10);马达控制电路依据线圈组一端的电压产生一电流极性反转信号(S20);以及马达控制电路依据霍尔信号的极性反转时点与电流极性反转信号的产生时点的时间差,调整驱动信号的相位,以使马达的反应电动势与线圈电流的相位同步(S30)。另外,调整方法的说明与叙述也以于上述实施例详述,因而不多作赘述。
此外,请一并参照图6A及图6B所示,在步骤S30中,更可包括以下步骤:马达控制电路判断霍尔信号的极性反转时点是否落后电流极性反转信号的产生时点(S31);当霍尔信号的极性反转时点早于电流极性反转信号的产生时点,马达控制电路据以提前驱动信号的相位(S32);以及当霍尔信号的极性反转时点晚于电流极性反转信号的产生时点,马达控制电路据以延后驱动信号的相位(S33)。
综上所述,本发明的单相直流无刷马达及其输出相位的调整方法通过检测线圈组一端的电压变化,进而判断线圈电流的相位,相较于现有通过电流检测元件与线圈组串接以量测电流变化,进而判断线圈电流相位的作法,本发明不须额外增设其他元件,并可避免现有线圈电流流经电流检测元件而产生能量损耗,使得电流检测元件可能过热,同时影响马达运转的问题产生。
以上所述仅为举例性,而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴,而对其进行的等效修改或变更,均应包含于所附的权利要求中。
Claims (8)
1.一种单相直流无刷马达,包括:
一霍尔元件,感应该马达的转子的磁极位置,并据以产生一霍尔信号;
一线圈组;以及
一马达控制电路,包括:
一线圈切换单元,耦接该线圈组;
一驱动单元,产生一驱动信号而驱动该线圈切换单元,以使一线圈电流流经该线圈组;
一线圈电压转换单元,耦接该线圈组及该线圈切换单元,并检测该线圈组一端的电压,据以输出一相电压转换信号;
一电流极性反转检测单元,接收该相电压转换信号,并据以输出一电流极性反转信号,其中该电流极性反转信号的产生时点对应该线圈电流的极性反转时点;
一相位误差检知单元,接收该霍尔信号及该电流极性反转信号,并依据该霍尔信号的极性反转时点及该电流极性反转信号的产生时点的时间差输出一相位误差信号;
一相位控制单元,接收该霍尔信号及该相位误差信号,据以输出一相位补偿换向信号;及
一逻辑单元,接收该相位补偿换向信号,并据以调整该驱动信号的相位,以使该单相直流无刷马达的反应电动势与该线圈电流的相位同步,
其中该线圈切换单元包括一第一切换元件、一第二切换元件、一第三切换元件及一第四切换元件,该线圈组的一第一端耦接该第一切换元件及该第三切换元件,而该线圈组的一第二端耦接该第二切换元件及该第四切换元件。
2.如权利要求1所述的单相直流无刷马达,其中当该驱动信号控制该第一切换元件截止、该第二切换元件导通、该第三切换元件导通及该第四切换元件截止,且该第二切换元件接收一脉宽调变信号而为非工作周期时,该电流极性反转检测单元接收该线圈电压转换单元测得该第二端上的电压所输出的该相电压转换信号,据以输出该电流极性反转信号。
3.如权利要求1所述的单相直流无刷马达,其中当该驱动信号控制该第一切换元件导通、该第二切换元件截止、该第三切换元件截止及该第四切换元件导通,且该第一切换元件接收一脉宽调变信号而为非工作周期时,该电流极性反转检测单元接收该线圈电压转换单元测得该第一端上的电压所输出的该相电压转换信号,据以输出该电流极性反转信号。
4.如权利要求1所述的单相直流无刷马达,其中当该驱动信号控制该第一切换元件截止、该第二切换元件导通、该第三切换元件导通及该第四切换元件截止,且该第三切换元件接收一脉宽调变信号而为非工作周期时,该电流极性反转检测单元接收该线圈电压转换单元测得该第一端上的电压所输出的该相电压转换信号,据以输出该电流极性反转信号。
5.如权利要求1所述的单相直流无刷马达,其中当该驱动信号控制该第一切换元件导通、该第二切换元件截止、该第三切换元件截止及该第四切换元件导通,且该第四切换元件接收一脉宽调变信号而为非工作周期时,该电流极性反转检测单元接收该线圈电压转换单元测得该第二端上的电压所输出的该相电压转换信号,据以输出该电流极性反转信号。
6.如权利要求1所述的单相直流无刷马达,其中该马达控制电路还包括一补偿调整单元,其耦接于该相位误差检知单元与该相位控制单元之间,该补偿调整单元接收该相位误差信号,并据以调整该相位控制单元的该相位补偿换向信号的补偿量。
7.一种马达输出相位的调整方法,与一单相直流无刷马达配合应用,该单相直流无刷马达包括一线圈组、一霍尔元件及一马达控制电路,该马达控制电路包括一线圈切换单元、一驱动单元、一线圈电压转换单元及一电流极性反转检测单元,该线圈切换单元耦接该线圈组,并接收该驱动单元产生的一驱动信号而使一线圈电流流经该线圈组,该调整方法包括下列步骤:
该霍尔元件感应该单相直流无刷马达的转子的磁极位置以产生一霍尔信号;
该马达控制电路依据该线圈组一端的电压产生一电流极性反转信号;以及
该马达控制电路依据该霍尔信号的极性反转时点与该电流极性反转信号的产生时点的时间差,调整该驱动信号的相位,以使该单相直流无刷马达的反应电动势与该线圈电流的相位同步,
其中该线圈切换单元包括一第一切换元件、一第二切换元件、一第三切换元件及一第四切换元件,该线圈组的一第一端耦接该第一切换元件及该第三切换元件,而该线圈组的一第二端耦接该第二切换元件及该第四切换元件,
其中该线圈电压转换单元耦接该线圈组及该线圈切换单元,并检测该线圈组一端的电压,据以输出一相电压转换信号,以及
其中,当该驱动信号控制该第一切换元件截止、该第二切换元件导通、该第三切换元件导通及该第四切换元件截止,且该第三切换元件接收一脉宽调变信号而为非工作周期时,该电流极性反转检测单元接收该线圈电压转换单元测得的该线圈组的第一端上的电压所输出的相电压转换信号,据以输出该电流极性反转信号;或者当该驱动信号控制该第一切换元件导通、该第二切换元件截止、该第三切换元件截止及该第四切换元件导通,且该第四切换元件接收该脉宽调变信号而为非工作周期时输出时,该电流极性反转检测单元测得该线圈组的第二端上的电压所输出的相电压转换信号,据以输出该电流极性反转信号。
8.如权利要求7所述的调整方法,其中在调整该驱动信号的相位的步骤中,还包括以下步骤:
该马达控制电路判断该霍尔信号的极性反转时点是否落后该电流极性反转信号的产生时点;
当该霍尔信号的极性反转时点早于该电流极性反转信号的产生时点,该马达控制电路据以提前该驱动信号的相位;以及
当该霍尔信号的极性反转时点晚于该电流极性反转信号的产生时点,该马达控制电路据以延后该驱动信号的相位。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1980045A (zh) * | 2005-12-08 | 2007-06-13 | 三菱电机株式会社 | 励磁线圈式同步发电电动机 |
CN201207628Y (zh) * | 2008-04-25 | 2009-03-11 | 广州华南智信微系统有限公司 | 一种六相直流无刷电机控制器 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1980045A (zh) * | 2005-12-08 | 2007-06-13 | 三菱电机株式会社 | 励磁线圈式同步发电电动机 |
CN201207628Y (zh) * | 2008-04-25 | 2009-03-11 | 广州华南智信微系统有限公司 | 一种六相直流无刷电机控制器 |
CN102916633A (zh) * | 2012-11-06 | 2013-02-06 | 沈阳创达技术交易市场有限公司 | 无刷直流电机控制系统 |
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