[发明专利]无传感器无刷直流电机的初始位置检测

说明书

技术领域

本发明总体涉及初始位置检测，更具体地涉及无传感器无刷直流（DC）电机的初始位置检测。

背景技术

对于大多数的大型电机应用（即，车辆），采用霍尔效应传感器来确定转子位置。然而，这些传感器增加了成本并且通常不可靠，所以期望消除这些传感器，类似于小型电机应用（即，硬盘驱动器）所实现的。存在一些与大尺寸（large scale）应用（即，在启动时维持初始位置）关联的问题，这些问题可能使小尺寸（small scale）解决方案的直接应用不适用。因此，需要一种确定电机的初始位置同时维持该初始位置的方法和/或装置。

在美国专利No.5,028,852、7,072,778、5,191,270和7,334,854中描述了常规方法和/或装置的一些示例。

发明内容

示例性实施例提供了一种装置。所述装置包括：感测电路；和具有存储器的微控制器，在存储器上存储有查找表（LUT），其中微控制器为具有N个相位的无传感器无刷直流（DC）电机的2N对相位生成2N个电压脉冲，并且其中微控制器耦合到感测电路，以便确定来自DC电机的2N对相位中的每一对相位的电流的相位电感，并且其中微控制器通过使用来自DC电机的2N对相位中的每一对相位的电流的相位电感，从LUT确定DC电机的初始位置。

一个示例可以进一步包括预驱动器，预驱动器耦合到微控制器，以便输出2N个电压脉冲。

预驱动器可以进一步包括电平移位器，并且所述装置可以进一步包括耦合到微控制器的通信端口。

感测电路可以进一步包括：放大器；以及耦合到放大器和微控制器的模数转换器（ADC），其中ADC数字化DC电机的2N对相位中的每一对相位的电流的测量值。

感测电路可以进一步包括：放大器；耦合到放大器和预驱动器的比较器；以及耦合在比较器和通信端口之间的寄存器，其中寄存器适于提供中断信号到微控制器，以指示DC电机的2N对相位中的每一对相位的电流达到预定阈值，使得微控制器可以确定DC电机的2N对相位中的每一对相位的电流的上升时间。

一个示例可以进一步包括数模转换器（DAC），DAC耦合在通信端口和比较器之间，以便提供参考电压到比较器。

一个示例可以进一步包括比较电路，其耦合到DC电机和微控制器，以便执行反电动势（反EMF）过零检测，从而换向DC电机。

在一个示例性实施例中，N为3。

一个示例也提供一种用于确定具有N个相位的无传感器无刷直流电机的初始位置的方法。所述方法包括：为DC电机的2N对相位提供2N个电压脉冲；感测DC电机的2N对相位中的每一对相位的电流，其中DC电机的2N对相位中的每一对相位的电流足够小，以便维持DC电机的转子的初始位置；确定DC电机的2N对相位中的每一对相位的电流的相位电感；以及比较DC电机的2N对相位中的每一对相位的电流的相位电感和LUT，以确定初始位置。

在一个示例中，DC电机可以是具有第一相位、第二相位和第三相位的三相电机，并且其中N为3。

在一个示例中，DC电机的N对相位中的每一对相位的电流可以进一步包括第一、第二、第三、第四、第五和第六电流，并且提供的步骤可进一步包括：提供生成第一电流的第一电压脉冲，其中第一电流按顺序经历第一和第二相位；提供生成第二电流的第二电压脉冲，其中第二电流按顺序经历第二和第一相位；提供生成第三电流的第三电压脉冲，其中第三电流按顺序经历第一和第三相位；提供生成第四电流的第四电压脉冲，其中第四电流按顺序经历第三和第一相位；提供生成第五电流的第五电压脉冲，其中第五电流按顺序经历第二和第三相位；以及提供生成第六电流的第六电压脉冲，其中第六电流按顺序经历第三和第二相位。

在一个示例中，N对相位中的每一对相位的电流的相位电感可以进一步包括第一、第二、第三、第四、第五和第六相位电感，它们分别对应于第一、第二、第三、第四、第五和第六电流，并且其中比较的步骤进一步包括比较所述第一、第二、第三、第四、第五和第六相位电感和LUT，以确定初始位置。

在一个示例中，确定的步骤可以进一步包括测量达到第一、第二、第三、第四、第五和第六电流中的每一个电流的阈值的上升时间。

在一个示例中，确定的步骤可以进一步包括对于第一、第二、第三、第四、第五和第六电流中的每一个电流，测量预定时间处的感测电阻器两端的电压。