[发明专利]双相无刷直流电机的无传感器控制

权利要求书

1.一种特别配置用于控制双相无刷直流电机的集成电路，所述双相无刷直流电机具有带有永磁极的转子和带有两组与驱动电路相耦合的定子线圈的定子，所述驱动电路以切换定子线圈组的方式交替励磁相应定子线圈组，所述集成电路包括：

EMF电路，耦合成接收和采样电动势(EMF)信号，该EMF信号对应于任一定子线圈组在任何给定采样时间上没有被励磁时响应转子运动所产生的EMF电压；以及，

换向控制电路，响应所采样到的EMF信号以向所述驱动电路提供切换控制信号，使得换向时间根据未励磁定子线圈上的EMF电压来确定。

2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述EMF电路包括耦合到两组定子线圈两端的电阻网络以便于接收来自电阻网络的EMF信号的模数转换电路，所述模数转换电路被配置成采样所接收到的EMF信号并向所述换向控制电路提供EMF信号的数字测量值。

3.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述换向控制电路通过所述采样EMF信号与阈值的比较来确定换向时间。

4.如权利要求3所述的集成电路，其特征在于，所述阈值取决于所需的目标电机速度，该速度相关阈值由所述换向控制电路从查找表中获取。

5.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，还包括：

脉宽调制(PWM)电路，它形成所述换向控制电路的一部分，所述PWM电路响应指定所需目标电机速度的外部电机速度基准信号，所述PWM电路被配置成将PWM信号叠加于提供给所述驱动电路的切换控制信号上，并且PWM占空比周期对应于所需目标电机速度。

6.如权利要求5所述的集成电路，其特征在于，所述PWM电路包括加减计数器定时电路和比较电路，用于将定时器电路的计数值与对应于所需目标电机速度的比较值作比较，计数值与比较值的每次匹配都触发基于切换控制信号的PWM转变。

7.一种电机控制系统，包括：

双相无刷直流电机，具有带有永磁极的转子和带有两组定子线圈的定子，所述定子线圈被配置成交替地磁力驱动所述转子；

驱动电路，以切换方式耦合于所述定子线圈组，使得在持续换向时间间隔内所述定子线圈组的交替选择之一耦合于电机电源电压并被其激励，其它未连接的定子线圈组构成无源线圈，响应转子运动而在所述无源线圈上产生电动势(EMF)电压；以及，

微控制器，耦合成接收和测量无源线圈上的EMF电压，并确定其换向时间间隔，所述微控制器还耦合于所述驱动电路以控制通电定子线圈组的选择切换。

8.如权利要求7所述的电机控制系统，其特征在于，所述微控制器包括模数转换电路，以将所接收到的任何模拟EMF电压转换成数字形式。

9.如权利要求7所述的电机控制系统，其特征在于，所述微控制器通过测量到的EMF电压和阈值电压的比较来确定换向时间间隔。

10.如权利要求9所述的电机控制系统，其特征在于，所述阈值电压取决于所需目标电机速度。

11.如权利要求7所述的电机控制系统，其特征在于，所述微控制器还耦合成接收指定所需目标电机速度的外部电机速度基准信号，所述微控制器使用所述外部电机速度基准信号来控制所述驱动电路的切换。

12.如权利要求11所述的电机控制系统，其特征在于，所述微控制器提供所述驱动电路对切换的脉宽调制(PWM)控制，所述PWM切换控制的占空比周期对应于所需目标电机速度。

13.如权利要求12所述的电机控制系统，其特征在于，所述微控制器包括加减计数定时器电路，所述外部电机速度基准信号提供用于与所述定时器电路的计数作比较的基准值，所述基准值与计数值的每次匹配都触发所述PWM切换控制的脉冲转变。

14.如权利要求13所述的电机控制系统，其特征在于，所述定时器产生的零计数产生溢流中断状态，所述溢流中断状态触发所述微控制器对所述EMF电压的采样。

15.如权利要求7所述的电机控制系统，其特征在于，所述微控制器还耦合于查找表存储器。

16.如权利要求15所述的电机控制系统，其特征在于，所述查找表存储器存储速度相关阈值，用于与测量到的EMF电压作比较。