[发明专利]马达驱动系统和方法、以及具备该系统的小功率电动设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对马达进行驱动控制的马达驱动系统和方法、以及具备该马达驱动系统的小功率电动设备。

背景技术

现有的小功率电动设备，例如电动牙刷、电动剃须刀等美容或生活小家电，通常以电池作为电源，通过该电源向马达供电，由马达驱动被驱动部转动。以电动牙刷为例，通常可通过作为电源的二次电池向马达供电以驱动马达，进而由马达带动作为被驱动部的电动牙刷刷头转动。

目前，适用于上述小功率电动设备的马达驱动系统通常形成为图3所示的结构。如图3所示，在该马达驱动系统中，以电池为电源，作为控制单元的微机通过控制与直流马达串联的晶体管，对直流马达进行驱动控制。

在该马达驱动系统的运行过程中，直流马达在启动时如果是直接强启动，会产生远超于马达额定电流的冲击电流，这种过大的启动电流会引起电源电压突然降低，将对电源内部结构造成破坏。此外，马达绕组会由于过热而损坏或使过流保护装置动作，切断电源，不能启动。此外，直流马达因冲击电流产生的启动转矩会对马达及所驱动的部件造成电气和机械损伤，造成机械传动部件的非正常磨损，因此会加速设备老化，缩短设备的使用寿命。

为了避免马达直接强启动产生的大冲击电流对电源、马达和马达所驱动的部件造成损坏。目前，在启动马达时，采用了软启动的方式。即、微机通过输出的PWM波控制晶体管的导通或关断，从而来控制马达的转速，占空比越大马达转速越高。

具体而言，在软启动过程中，驱动开始时微机根据程序里面已经设定好的软启动方式，进行驱动。软启动的初始占空比，目标占空比（一般设定正常工作时的占空比为目标占空比），占空比变化周期变化值（即变化率，例如：占空比变化周期可设为+1％/1s，表示1s增加1％，1s为占空比变化周期，+1％为占空比变化值）都是固定的。在对马达进行该软启动时，如图4所示，当用户按下开关时，微机会缓慢增大占空比，一直达到目标值，该过程中马达的转速会随着占空比增大而增大。

现有的小功率电动设备的马达驱动系统往往采用上述软启动模式+正常工作模式相结合的形式进行工作。即，按下开关后进入到软启动模式，软启动结束后进入到正常工作模式。而正常工作模式采用的是所谓的马达定电压控制，即在正常工作状态下通过微机输出的PWM波，来保持马达两端电压不变。以镍氢电池为例，正常工作状态下电池电压为1.0V-1.5V。如果想要保持马达两端的电压在1.2V，即电池电压大于1.2V时，微机通过输出PWM波，来保证马达两端电压1.2V。

但是，如果沿用现有的上述软启动技术，即设定软启动的开始占空比，目标占空比，占空比变化周期都是固定的，则在软启动模式与正常工作模式之间切换（即软启动结束进入正常工作状态）时，如图5所示，目标占空比≠正常驱动占空比，此时会发生占空比突变，容易引起马达的电压，电流，以及声音的突变，由此降低了电动设备的品质。

发明内容

鉴于以上存在的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够避免马达的电压，电流，以及声音等发生突变的马达驱动系统和方法、以及具备该马达驱动系统的小功率电动设备。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种马达驱动系统，包括：电源；经由开关元件从所述电源供电的马达；以及向所述开关元件输出PWM脉冲信号以控制其通断从而驱动所述马达的控制单元；所述控制单元形成为使所述PWM脉冲信号的占空比从预设的驱动开始时的初始占空比根据规定的变化率改变至正常工作时的目标占空比的结构，其中，所述初始占空比、所述变化率以及所述目标占空比基于所述电源的电压进行设定。

根据本发明，控制单元使输出的PWM脉冲信号的占空比从预设的驱动开始时的初始占空比根据规定的变化率改变至正常工作时的目标占空比，且由于用于进行软启动的初始占空比、占空比变化率以及目标占空比都可基于电源的电压进行设定，从而可以在软启动过程中基于该电源的电压调节占空比，以便在软启动模式与正常工作模式之间切换（即软启动结束进入正常工作状态）时使目标占空比等于正常驱动占空比。此时马达的电压，电流，声音等等不会发生突变，由此可提升产品品质。

本发明中，所述电压可由所述控制单元进行检测。

根据本发明，控制单元可形成为对电源的电压进行检测的结构，从而有利于基于检测到的该电压设定初始占空比、占空比变化率以及目标占空比。

优选地，本发明中，所述开关元件可为与所述马达串联的晶体管，所述控制单元向所述晶体管的控制输入端输出所述PWM脉冲信号。