[发明专利]具有超前角的换相控制电路、电机系统及换相控制方法

说明书

本发明提供了一种具有超前角的换相控制电路、电机系统及换相控制方法。基准值确定模块在霍尔周期信号每个周期内对第一时钟信号分频并计数以产生重复计数基准值；超前角设定电路接收超前角预设值和第二时钟信号，并在霍尔周期信号的每个周期起始时刻开始对第二时钟信号进行周期计数以输出第三时钟信号；换相信号产生模块基于重复计数基准值产生第一基准周期数量和第二基准周期数量，并根据第一基准周期数量、第二基准周期数量和第三时钟信号产生相位控制信号。该换相控制电路采用纯硬件电路，通过超前角设定电路切换不同频率的时钟信号实现超前角度，省略了微处理器，从而有效控制换相控制电路的成本、降低电路复杂度、提高电路可靠性。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是涉及一种具有超前角的换相控制电路、电机系统及换相控制方法。

背景技术

目前，直流无刷单相和直流无刷三相电机在工业、消费类电子上具有广泛的用途，因其工作噪音小、使用寿命长、低电磁干扰成为主流电机的首选方案。在实现正弦波驱动的时候电机属于感性负载，其电流相位滞后于电压相位，电压的相位是由霍尔传感器的相位来决定，为了提高电机的工作效率，往往会令加在电机线圈上的正弦电压的相位略微超前于霍尔传感器的相位，在常规正弦无刷电机驱动电路中往往会利用微处理器通过霍尔周期来计算出超前电压角度，霍尔传感器将检测到的霍尔周期信息发送到微处理器，微处理器通过霍尔周期信息进行超前角计算产生最终的相位控制信号Vphase。如图1所示的为现有的一种直流无刷三相电机的电路示意图，霍尔传感器将感测信号Hall-sence发送到外部数据处理器，例如MCU（Micro Controller Unit，微处理器），MCU通过感测信号Hall-sence进行超前角计算产生相位控制信号Vphase送至逻辑驱动电路，PWM发生器可以向逻辑驱动电路输出脉宽调制信Vpwm，逻辑驱动电路根据接收到的脉宽调制信号Vpwm和相位控制信号Vphase生成驱动信号，以控制电桥中各功率开关的通断，进而控制三相电机的转速。然而使用MCU进行超前角计算会占用较大一部分的芯片版图面积，不利于成本控制，同时MCU增加了系统的复杂程度，可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有超前角的换相控制电路及换相控制方法，以降低换相控制电路的成本，降低电路复杂度，提高可靠性。

本发明提供的一种具有超前角的换相控制电路，换相控制电路包括：基准值确定模块，接收霍尔周期信号和第一时钟信号，并在霍尔周期信号的每个周期内对第一时钟信号按第一预设分频数N进行分频并周期计数以产生重复计数基准值M，其中，N和M均为大于1的整数；超前角设定电路，接收超前角预设值和第二时钟信号，并在霍尔周期信号的每个周期起始时刻开始对第二时钟信号进行周期计数，并根据第二时钟信号的周期计数值输出第三时钟信号，其中，当第二时钟信号的周期计数值小于超前角预设值，第三时钟信号为第二时钟信号，当第二时钟信号的周期计数值等于超前角预设值，第三时钟信号为第一时钟信号，其中，第一时钟信号是第二时钟信号的分频信号；以及换相信号产生模块，接收重复计数基准值M和第三时钟信号，并基于重复计数基准值M和第一预设分频数N产生第一基准周期数量和第二基准周期数量，换相信号产生模块对第三时钟信号进行周期计数，并根据第三时钟信号的周期计数值、第一基准周期数量和第二基准周期数量产生相位控制信号。