[发明专利]用于驱动单线圈BLDC电动机的方法和电路

说明书

驱动具有定子和转子以及线圈的单线圈电动机的方法，所述方法包括以下的步骤：监测位置信号(Sp)并确定所述信号(Sp)何时经过第一阈值(Tr1)；b)提供控制信号以用于激励线圈；c)在预定义期间(Tpred)以后，提供控制信号(C11、C12、C21、C22)以用于停止或降低线圈的激励；d)监测指示线圈电流的第二信号(Sc)，并且确定当所述信号经过第二阈值电平(Tr2)时的第三时间(t3)；以及监测第一信号(Sp)，以及确定当所述信号(Sp)经过第三阈值电平(Tr3)时的第四时间(t4)；e)更新预测期间(Tpred)；f)重复步骤b)至e)。一种适配用于执行这种方法的驱动器电路(800)。一种包括这种驱动器电路的系统。

发明领域

本发明涉及单线圈无刷DC(直流)电动机以及驱动单线圈电动机的方法的领域。

发明背景

本发明涉及单相无刷DC电动机，即，具有单线圈的电动机。单相电动机典型地被用在诸如风扇冷却应用之类的低成本的电动机应用。

用于驱动单电圈电动机的方法和电路在本领域是已知的，例如从US2011181214(A1)和US7639064(B2)。

图1示出现有技术的系统100，其包括具有有着线圈的定子和有着永磁体(例如2个北极和两个南极)的转子的单线圈BLDC(无刷直流)电动机，以及用于感测北极还是南极正在经过霍尔传感器的位置的霍尔传感器102。例如包括模拟状态机或数字状态机的控制器101可以以本领域自身已知的方式读取霍尔传感器信号并提供控制信号C11、C12、C21和C22以驱动双H桥的低侧晶体管T11、T21和高侧晶体管T12、T22(见图1a)。

在一些应用(例如风扇冷却应用)中，电动机被设计为始终以最大速度运行(当电力被提供时)。即使在速度是不可配置的这些应用中，控制器需要确保取决于实际转子位置，正确的晶体管被接通和断开。晶体管的切换被称为“换向(commutation)”，这是用于驱动无刷电动机的公知的原理。

图2(a)示出通过所谓的“硬切换”技术可获得的具有突然改变的示例性的(理想的)电流波形201。当使用这样的控制方案时，线圈中的电流在旋转每个180°(称为“半相”)之后从最大正值非常快地改变到最大负值，并且在这些“换向点”之间保持恒定。

图2(b)示出通过所谓的“软切换”技术获得的另一个示例性波形202，其例如可以通过在晶体管的线性区域中驱动晶体管或者通过用PWM信号驱动晶体管中的至少一些晶体管来实现。许多变型是可能的。例如，上升沿的斜率(典型地在换向的时刻之后)和下降沿的斜率(典型地在换向的时刻之前)不需要是相同的，并且在下降沿的结束和上升沿的开始之间可能存在延迟等。图2(b)的波形202的一部分也以放大视图被示出在图2(c)中。

图2(c)还示出第三个示例性的波形203的部分，其中波形的“尾部”突然地改变，接着对于180°的1/8保持为零，并且在换向点之后线性地斜升以在180°的1/16处达到其最大幅度。在所有这些情况下，波形需要以这种或那种方式被与实际的转子位置同步，这实现起来是一种挑战，尤其对于低成本的风扇驱动器。

发明概述

本发明的目的是提供用于驱动单线圈BLDC电动机的方法和驱动器电路。

具体而言，本发明的目的是提供用于以改善的换向驱动单线圈BLDC电动机的方法和驱动器电路。

本发明的具体实施例的目的是提供用于驱动单线圈BLDC电动机的方法和驱动器电路，其提供有利于增加的扭矩(伴随声学噪音和回踢电压的稍微增加)，或者有利于减小的声学噪音以及减小的回踢电压(伴随平均扭矩的稍微减小)的换向的调谐能力。

通过根据本发明实施例的方法和驱动器电路来实现这些目的和其它目的。