[发明专利]具有功率因数校正的电动机控制电路

说明书

一种具有功率因数校正能力的电动机控制电路，其在不同的电动机转速和转矩水平条件下，可对电动机外加电压和电流负载进行优化。所述的优选电动机控制电路包括一个功率因数校正电路和一个降压转换电路，电流在到达电动机之前将流过降压转换电路。优选地，微处理器用于监测电动机的供给电流和电动机的转速。如果确定电动机的供给电流过高，则微处理器可以通过利用脉宽调制(PWM)数模控制电路指示功率因数校正电路减小电流来降低电流水平，也可以利用PWM数字控制电路指示降压转换电路减小电流来降低电流水平。输出电压限制电路可用于检测电动机的供给电流的电压，如果电压高于预定电平，输出电压限制电路将切断电动机的供给电流。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年2月7日提交的标题为“带功率因数校正的简化电动机控制电路”的第62/802667号美国临时专利申请在《美国专利法》第35卷第119(e)节项下的优先权，所述第62/802667号美国临时专利申请通过本发明的整体引用，成为本发明的一部分。

技术领域

本发明涉及一种电动机控制电路，特别是针对低速、低转矩电动机运行机制而言，所述电动机控制电路可进行功率因数校正，有助于优化电动机的电气输出负载。

背景技术

最近，世界各国政府都在鼓励对电子产品和家用电器进行高效能源利用。为了响应这项倡议，针对这些电子产品和家用电器开发出了功率因数校正(PFC)电路。PFC电路是一种用于切换输入功率并调整输入功率电流和电压之间的相位差(功率因数)从而有效地向负载传输功率的电路。

PFC电路一直是众多现有技术专利研究的主题，这些专利包括Nanos的第5561356号美国专利；Ramu的第8264182号美国专利；Park的第8766581号美国专利；Heo的第9148062号美国专利；Kim的第9172323号美国专利以及Jeong的第9331598号美国专利。

集成电路芯片的发明使电路设计师能够将PFC的功能纳入到他们的电路设计中。有一种PFC芯片是“FL7701”智能LED灯驱动集成电路(IC)与PFC功能芯片，由安森美半导体(On Semiconductor)(凌力尔特(Linear Technologies))生产和销售。尽管FL7701芯片可用于提升电路的PFC功能，但是这种芯片是针对LED灯应用而设计的。尽管如此，除了需要PFC功能的LED灯以外，还有很多其他应用，包括电子产品和家用电器用电动机。

电动机向电路设计师提出的要求和挑战不同于LED灯。例如，电动机可以在不同的转速和转矩水平下运行。FL7701芯片特别适用于LED灯，而针对电动机在各种转速和转矩情况下的运行机制并没有进行优化。尤其是电动机在低转速和低转矩下运行时，FL7701芯片会出现问题。在低转速和低转矩运行方面，FL7701芯片提供给电动机的电压和电流可能过高。我们需要经过改进的PFC电路，能够安全地启用和优化电动机的各种能力，尤其是低转速低转矩运行的能力。

发明内容

本发明涉及一种具有PFC功能的电动机控制电路，能够针对不同的电动机转速和转矩水平，对电动机的外加电压和电流负载进行优化。在优选实施例中，所述电动机控制电路包括一个具有PFC功能的芯片。PFC芯片的输出端连接到降压转换电路，以驱动电动机。

为了优化电动机性能，优选将附加电路连接到电动机、PFC芯片和降压转换电路。例如，优选采用固件微处理器监测电动机的电流负载和转速。适当时，微处理器向连接到PFC芯片的脉宽调制(PWM)数模电路提供缓冲电动机驱动信号。此PWM数模电路可调整PFC芯片的输出电流，从而优化电动机的供给电流电平。通过使用光耦合器，PWM数模电路还可优选地将电动机与电动机驱动电路中的高压进行隔离。