[实用新型]电动机驱动和控制电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电动机驱动和控制电路，更具体地说，涉及一种在启动期间实现最大启动转矩的电动机驱动和控制电路。

背景技术

在大多数电动机应用领域，由于转矩不足够大使得具有重负载的电动机不能容易地启动。优化电源的使用以使得电动机成功地启动并且缩短从静止到额定速度的过渡时间变得很重要。当电动机开始运行时，控制器将从电源输出最大功率以确保电动机尽可能快地进入稳定状态。

图1和图2给出了控制电动机速度的现有方法。

图1示出了现有的电动机驱动电路结构图。

如图1所示，单相电动机驱动电路包括控制电路101和功率级。控制电路101输出控制信号PWM1、PWM2、PWM3和PWM4来驱动单相电动机102。功率级包括四个开关装置SW1、SW2、SW3和SW4。SW1和SW4接收来自控制电路101的驱动信号PWM1和PWM4以提供向右方向(如在图1中箭头“a”所示方向)的驱动电流。类似地，SW2和SW3接收驱动信号PWM2和PWM3以提供向左方向(如在图1中箭头“b”所示方向)的驱动电流。SW1、SW4和SW2、SW3互补地接通/截止以适当地改变单相电动机102的驱动电流的方向，借此单相电动机102旋转。

在其中驱动电流以箭头a所示方向提供给单相电动机102的时间段中，SW4一直处于接通状态，而SW1根据25kHz的基频被接通或截止。相反，在其中驱动电流以箭头b所示方向被提供给单相电动机102的时间段中，SW3一直保持处于接通状态，而SW2根据25kHz的基频被接通或截止。

图2是现有的单相电动机转矩控制和速度调节的波形图。

通常，电动机驱动控制信号PWM是预定周期的锯齿状电压Vcosc和负荷设定电压Vth之间的比较结果。如图2所示，根据Vth的变化(图2中的点线所示)，加宽或变窄由控制电路101中的比较器输出的脉冲信号的宽度。即，Vcosc＞Vth时，输出高电平“H”。PWM信号占空比的加宽/变窄能够改变电动机102的旋转速度，如图2所示，速度波形中脉冲信号的频率与电动机转速成正比。最大转矩出现在100％占空比，这是源自Vth＜Vcosc(min)，并且此时旋转速度最高。

图3和图4给出了现有技术中在启动期间如何最优化电动机速度特性。

在实际应用中，期望电动机能够尽可能快的启动，降低从静止到稳定旋转的过渡时间段。这需要电动机具有大的启动转矩，这意味着PWM信号的占空比在启动期间足够大。

图3示出了现有的PWM信号可变的启动波形图。如图3所示，其给出了启动时间段PWM信号宽度变化。占空比(Duty cycle)从100％开始，因此电动机以最大转矩开始旋转并且速度快速上升。在特定时间之后，占空比变化到由Vth确定的标准设置值，然后电动机进入稳定状态并且速度达到与占空比设置值成比例的稳定值。

图4示出了现有PWM信号不可变的启动波形图。如图4所示，占空比直接从由Vth确定的标准设置值开始，启动转矩与图3中所示的方法相比低很多，这使得从静止到稳定旋转的过渡时间长很多。如果电动机以重负载启动，那么启动过程甚至可能失败，因为电动机的启动转矩通常高于负载转矩。

实用新型内容

本实用新型的另外方面和优点部分将在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本实用新型的实践中得到。

本申请提出了一种使得电动机以大的转矩和短的时间启动的电路。

本申请所提出的电路能够使得BLDC(Brushless DC，无刷直流)电动机以最大转矩启动。

本申请所提出的电路能够判定电动机的负荷状态，根据负荷状态控制电动机的转速。

本实用新型提供了一种实现最大启动转矩的电动机驱动和控制电路，包括：旋转停止检测电路，用于检测电动机的旋转或停止，并输出旋转/停止信号到启动负荷设置电路和控制电路；驱动负荷判定电路，检测电动机驱动的风扇的周围环境温度，判定电动机的负荷，输出驱动负荷信号到启动负荷设置电路；启动负荷设置电路，用于根据电机的运行生成启动负荷设置信号，并利用启动负荷设置信号、驱动负荷信号和旋转/停止信号来生成第二控制信号；控制电路，用于根据来自旋转停止检测电路的旋转/停止信号和来自启动负荷设置电路的第二控制信号，控制电动机的运行，其中，在启动的初始时间段阶段，生成有效启动负荷设置信号以便以最大转矩启动电动机。