[发明专利]用于减少BLDC驱动器的逆变器损耗的块换向

说明书

本公开涉及用于减少BLDC驱动器的逆变器损耗的块换向。一种技术，该技术用于感测通过逆变器驱动电路的功率晶体管的电流的方向，以及用于无刷直流(BLDC)电机的转子的位置。在去磁电流流动的时间期间，功率晶体管被接通，将去磁电流导向通过更低阻抗的晶体管通道，而不是通过体二极管。将电流导向到晶体管通道，可减少功率晶体管中的二极管损耗，从而减少总体功率损耗。在另一示例中，低侧以及高侧功率晶体管可以在去磁电流流动通过给定功率晶体管的时间期间被接通。

技术领域

本公开涉及无刷直流电机控制。

背景技术

相比使用机械换向器的刷式电机，无刷直流(DC)电机可以具有包括耐用性、可靠性、大小和重量的优势。无刷直流(BLDC)电机可以使用电子控制器以正确时序激励定子线圈，以用于准确的速度和扭矩输出。控制器可以包括传感器输入，以确定定子的位置。BLDC电机可以包括单个或多个相位，并且可以被认为是同步电机，因为与一些感应电机相比，定子的磁场频率与转子的旋转同步。

发明内容

总体上，本公开涉及一种技术，该技术涉及在去磁电流流动通过功率晶体管时，在换向步骤结束时接通用于无刷直流(BLDC)电机的逆变器电路的功率晶体管。本公开的技术感测通过功率晶体管的电流的方向以及转子的位置。在去磁电流流动的时间期间，功率晶体管被接通，将去磁电流导向通过低阻抗晶体管通道(例如，MOSFET情况下的漏-源通道)，而不是通过体二极管。以此方式，本公开的技术可以降低功率晶体管中的二极管损耗，从而降低总体功率损耗。在一些示例中，低侧或高侧功率晶体管可以在去磁电流流动时被接通。在其他示例中，低侧以及高侧功率晶体管可以在去磁电流流动通过给定功率晶体管的时间期间被接通。

在三相BLDC电机的一个示例中，定子可以包括三个或更多个线圈，并且转子可以包括两个或多个永磁体，永磁体响应于来自定子线圈的磁场，这取决于极的数目。转子还可以包括传感器以确定转子位置。在一些示例中，定子可以包括三个霍尔传感器，这三个霍尔传感器可以确定相对于定子线圈的转子位置。在一些示例中，取决于控制器霍尔传感器可以相隔120度或相隔60度放置。控制器可以输出脉冲宽度调制(PWM)信号来控制激励每个定子线圈的逆变器电路。归因于PWM信号的逆变器的平均电压和平均电流，控制电机速度和扭矩。

在一个示例中，本公开涉及用于控制电机的方法，该方法包括：由控制器电路感测通过开关的电流的方向；由控制器电路感测转子的位置；由控制器电路基于转子的位置确定电机已经到达换向步骤的结束。响应于由控制器电路确定电机已经到达换向步骤的结束，接通开关。

在另一示例中，本公开涉及电机控制电路，电路包括：高侧(HS)开关和低侧(LS)开关，其中LS开关与HS开关被串联连接，电流感测元件，其中电流感测元件感测通过LS开关的电流的方向，转子感测元件，其中转子感测元件感测转子的位置。电路还包括处理电路，其中处理电路被配置为：控制HS开关和LS开关的操作，接收来自转子感测元件的转子位置信息，接收来自电流感测元件的电流的方向信息，基于转子的位置确定电机已经到达换向步骤的结束，基于来自电流感测元件的信息，确定电流以续流方向流动通过LS开关，响应于确定电机已经到达换向步骤的结束并且该电流以续流方向流动通过LS开关，接通LS开关。

在另一示例中，本公开涉及系统，该系统包括：逆变器电路，该逆变器电路包括：高侧(HS)开关和低侧(LS)开关，其中LS开关与HS开关被串联连接，以及电流感测元件，其中电流感测元件感测通过LS开关的电流的方向，栅极驱动器电路，其中栅极驱动器电路控制用于HS开关的第一栅极和用于LS开关的第二栅极，以及转子感测元件，其中转子感测元件感测转子的位置。系统进一步包括：控制器电路，其中控制器电路被配置为：控制栅极驱动器电路的操作，接收来自转子感测元件的转子位置信息，接收来自电流感测元件的电流的方向信息，基于转子的位置确定电机已经到达换向步骤的结束，基于电流感测元件确定电流以续流方向流动通过LS开关，响应于确定电机已经到达换向步骤的结束并且电流以续流方向流动通过LS开关，信号通知栅极驱动器电路接通LS开关。