[发明专利]一种无刷直流电机的过零点检测装置及方法

说明书

本申请公开了一种无刷直流电机的过零点检测装置及方法，所述装置包括：输出三相桥，连接无刷直流电机的三相输入端；反电势检测电路，连接在无刷直流电机的三相输入端和微控制器之间；微控制器，连接所述输出三相桥，以及所述反电势检测电路，所述微控制器接收反电势检测电路检测的反电势信号，通过设置屏蔽时间以屏蔽在输出三相桥的MOSFET开通或关断时间点之后的产生毛刺抖动的所述反电势信号，并采样剩余区间的反电势信号，以确定过零点。本申请中开关电压毛刺干扰改为由软件处理，在消除开关噪声影响的同时，最大限度保证了过零点可采样区间，增加了高速应用中过零点的采样精度，并且也具有一定的操作灵活性。

技术领域

本申请属于无刷直流电机技术领域，具体涉及一种高速无刷直流电机的过零点检测装置及方法。

背景技术

无刷直流电机(BLDC)由于结构简单，效率高，去掉了电刷等优势，在小型电动工具、手持式的真空吸尘器和医疗设备等领域应用越来越广泛。传统的无刷直流电机的过零点检测方式分为两种：基于硬件比较器的过零点检测法，和基于AD采样端电压过零点检测法。前者需要额外添加比较器硬件电路、或需要内部集成比较器模块的MCU芯片，会增加产品成本。因此，对于无成本增加的AD过零点检出方案，更具产品通用性。

而对于AD过零点检出方案的实现，是通过MCU里的AD采样模块对电机三相端电压进行采样，并以Udc/2处作为反电势过零点进行换相操作。但是当系统处于PWM斩波控制状态时，由于Mosfet固有开关特性，会在开通和关断的瞬间产生瞬时的电压毛刺，而该电压毛刺会直接反映在端电压包络线波形上，会对AD过零点检测造成误检的情况，导致换相不均甚至失步。传统的方式是采用RC滤波电路来滤除开关电压毛刺，但是该方案最大的缺陷是会造成信号相位的滞后。在高速的应用场合中，过零点的检出周期都是微秒级别，对于信号延迟非常敏感。如果由于滤波导致过零点滞后检出，则会引起换相滞后，严重影响系统驱动效果。

发明内容

本申请的目的是通过以下技术方案实现的。

本申请提出一种无刷直流电机的过零点检测的装置及方法，在不增加成本的基础上，可以避开电压毛刺造成的影响，同时消除硬件滤波电路所带来的相位滞后，使得过零点能够最大限度的快速检出。

根据本申请的第一个方面，提出一种无刷直流电机的过零点检测装置，包括：输出三相桥，连接无刷直流电机的三相输入端；反电势检测电路，连接在无刷直流电机的三相输入端和微控制器之间；微控制器，连接所述输出三相桥，以及所述反电势检测电路，所述微控制器接收反电势检测电路检测的反电势信号，通过设置屏蔽时间以屏蔽在输出三相桥的MOSFET开通或关断时间点之后的产生毛刺抖动的所述反电势信号，并采样剩余区间的反电势信号，以确定过零点。

在本申请的一些实施例中，所述反电势检测电路包括六个电阻，分为三组，其中第一组包括两个串联电阻，第一电阻的一端连接无刷直流电机的三相输入端的第一端，第一电阻的另一端连接微控制器和第二电阻的一端；第二组包括两个串联电阻，第三电阻的一端连接无刷直流电机的三相输入端的第二端，第三电阻的另一端连接微控制器和第四电阻的一端；第三组包括两个串联电阻，第五电阻的一端连接无刷直流电机的三相输入端的第三端，第五电阻的另一端连接微控制器和第六电阻的一端。

在本申请的一些实施例中，进一步包括：输入电压检测电路，与所述输出三相桥并联在输入电源两极之间，并连接所述微控制器。

在本申请的一些实施例中，进一步包括：所述输入电压检测电路为两个串联的第七电阻和第八电阻，所述第七电阻的一端连接输入电源的正极，另一端连接微控制器和第八电阻；所述第八电阻的一端连接第七电阻，另一端连接输入电极的阴极。

在本申请的一些实施例中，进一步包括：电流检测电路，串联在输入电源的负极与所述输出三相桥之间，并连接所述微控制器。

在本申请的一些实施例中，所述电流检测电路为一个第九电阻，，所述第九电阻的一端连接输入电源的阴极，另一端与微控制器连接。