[发明专利]无刷直流电机的模拟闭环调速装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及无刷直流电机技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机的模拟闭环调速装置及其方法。

背景技术

如图1所示，在现有技术中提供一种典型的无刷直流电机速度PID(Proportion-Integration-Differentiation)控制模式。该方法将一个参考速度和电机反馈速度进行比较，然后将差值通过P(比例放大)，I(误差积分)，D(微分求导)的算法而输出一个PWM信号，以控制电机转速。但是，该方法需要一个精确的速度(频率)输入和一系列计算处理，需要通过采用单片机或者其他可编程控制器加以完成，因此成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种无刷直流电机的模拟闭环调速装置及其方法，其通过采用电阻和电容设定目标速度，积分电路、滤波器和比较器进行控制，以实现对电机转速的控制。本发明所述的模拟闭环调速装置具有结构简单、控制高效等特点，特别适合于专用集成电路的电机驱动。

根据本发明的一方面，提供了一种无刷直流电机的模拟闭环调速装置，包括：第一放电控制电路、第一充电控制电路、第一比较器、积分电路和第二比较器；所述第一放电控制电路的输出端电连接至所述第一比较器的第一输入端，用于设定放电时间；所述第一充电控制电路的输出端电连接至所述第一比较器的第一输入端，用于控制充电时间；所述第一比较器的第二输入端接收第一基准信号，所述第一比较器的输出端电连接至所述积分电路；所述积分电路与所述第二比较器的第一输入端电连接；所述第二比较器的第二输入端接收第二基准信号；所述第二比较器的输出端电连接至无刷直流电机并发送一PWM信号至所述无刷直流电机，以控制所述无刷直流电机的转速；其中，当所述无刷直流电机的转速低于目标转速时，第一充电控制电路所控制的充电时间变长，积分电路输出端的电压逐步升高，使所述第二比较器所输出的PWM信号的占空比增加，进而控制所述无刷直流电机加速；或者，当所述无刷直流电机的转速高于目标转速时，第一充电控制电路所控制的充电时间变短，积分电路输出端的电压逐步降低，使所述第二比较器所输出的PWM信号的占空比减小，进而控制所述无刷直流电机减速。

根据本发明的另一方面，还提供了一种无刷直流电机的模拟闭环调速方法，包括：步骤(a)设定第一放电控制电路的放电时间；步骤(b)判断无刷直流电机的转速是否低于目标转速，若是，则执行步骤(c)，否则执行步骤(d)；步骤(c)第一充电控制电路所控制的充电时间变长，积分电路的输出端的电压逐步升高，第二比较器所输出的PWM信号的占空比增加，以控制无刷直流电机加速，并返回执行步骤(b)；步骤(d)第一充电控制电路所控制的充电时间变短，积分电路的输出端的电压逐步降低，第二比较器所输出的PWM信号的占空比减小，以控制无刷直流电机减速，并返回执行步骤(b)。

此外，根据本发明的另一方面，还提供了另一种无刷直流电机的模拟闭环调速方法，包括：步骤(1)通过串联的第一电阻和第一电容设定放电时间，采用霍尔传感器以检测无刷直流电机的转速，并且所述霍尔传感器发送霍尔信号至边沿检测电路；步骤(2)所述边沿检测电路接收所述霍尔信号，当检测到所述霍尔信号发生翻转时，将输出霍尔边沿信号并传送至放电开关，以导通所述放电开关，进而使得所述第一电阻和所述第一电容的共同连接点的电压下降；步骤(3)判断所述第一电阻和所述第一电容的共同连接点的电压是否小于第一基准电压，若是，则使第一电流源关断，并且控制连接至第一电流源和第二电流源的共同连接点的第二电容通过第二电流源进行放电；步骤(4)放电开关断开，并且所述第一电容通过所述第一电阻进行充电；步骤(5)判断所述第一电阻和所述第一电容的共同连接点的电压是否大于等于第一基准电压，若是，则所述第二电容通过所述第一电流源进行充电，直至所述边沿检测电路再次传送所述霍尔边沿信号至所述放电开关；步骤(6)比较所述第二电容和所述第一电流源的共同连接点的电压与第二基准电压，并且根据比较结果输出相应的PWM信号以控制无刷直流电机的转速。

本发明的优点在于：本发明提供的无刷直流电机的模拟闭环调速装置及调速方法，采用电阻和电容设定目标速度，积分电路、滤波器和比较器进行控制，以实现对电机转速的控制。本发明能够避免现有技术PID控制方式需复杂的数字逻辑运算和处理等问题，通过改变电阻和电容值就可以方便地设定目标转速，具有结构简单、控制高效等特点。且，本发明可兼容开环线性调速方式。

附图说明

图1是现有技术中电机速度控制PID示意图；

图2是本发明无刷直流电机的模拟闭环调速装置的示意图；