[发明专利]电机驱动系统

说明书

本发明是关于电机驱动系统，特别是其功率消耗得以减少的、用于单相和三相电机的驱动系统。

在先有技术中，例如日本专利未经审查的公开说明书No.66864/80和No.66262/80所公开的电机驱动系统中，PNP晶体管和NPN晶体管分别和电机驱动线圈的两端相连接，电功率经PNP晶体管和NPN晶体管馈入电机驱动线圈。在用集成电路形成的电机驱动系统，特别是形成如图1中虚线方框A所示的驱动电路时，存在一定的障碍，因为，由于增大芯片尺寸所致，难以实现能够工作在大电流区的PNP晶体管。为此，通常，如图1所示，用一个较小的PNP晶体管3和一个大的NPN晶体管4，以达灵顿接法将它们连接起来。靠这种达灵顿接法，虽然可以得到和PNP晶体管等价的效果，但就晶体管4的情况而言，要求其集电极-发射极电压V_CE至少和基极-发射极电压V_BE一样大（假设晶体管13的集电极-发射极电压V_CE是0伏）。这种事实引起了一个问题，因为，当电机线圈6和7被驱动时，尤其在低电压下，电机的效率η（包括驱动系统中的损失）大幅度降低。这里，电机的效率η表示为

η＝输出/输入＝负载转矩×输出功率/电压×电流

其中输出功率与负载转矩×转速成正比。在这种情况下，因为上式中的电压是晶体管4的集电极-发射极电压V_CE，于是靠降低电压V_CE，电机的效率η就能得到改善。在图1中，标号1表示第一电源，8和9分别表示控制晶体管3、4、5用的电机驱动控制信号的输入端，标号30表示第二电源。

在DE-OS2233188文件的附图1及其相应的说明中，也公开了一种桥式电机驱动供电电路，其中每个桥臂由第一个及第二个NPN晶体管（t₆及t₇，t₃及t₈）组成，电机的每个绕组端连接在每个第一个NPN晶体管（t₆或t₃）的发射极与第二个NPN晶体管（t₇或t₈）的集电极的连接点上，其中每个第一NPN晶体管（t₆或t₃）与每另一个PNP晶体管（t₅或t₂）构成达灵顿连接方式，每个PNP晶体管（t₅或t₂）的集电极共同连接于一个直流电源上，这些PNP管的基极及第二个NPN管的基极与控制电路相连接。这种电路也存在上文所述的问题。

此外从FR1479475文件的附图4及相应的说明同US3368139文件的附图2及相应的说明可知：为了减少达灵顿连接中功率管的V_CE、从而减少其功率损耗;在达承顿连接中，功率管上串联直流电压源（FR1479475），或是在达灵顿连接的驱动管中串联直流电压源（US3368139），由于所述直流电压源的电压是不可调节的，所以效果并不理想。

本发明之目的是提供用于单相电机和三相电机的电机驱动系统，该系统减少了电机驱动电路中的电功率损失，并且，由于消除了上面提及的先有技术的缺点，使该系统在电功率消耗大幅度降低的情况下运行。

本发明进一步的目的是减少电机驱动系统中产生的热量，改善电机效率。

为了达到这些目的，按照本发明，在由小电流PNP晶体管和大电流NPN晶体管以达灵顿接法构成的等价大功率PNP晶体管电路中，在大电流NPN晶体管的集电极和小电流PNP晶体管的发射极之间接一个高效开关型稳压器。

本发明的最佳实施例将和附图结合起来予以说明：

图1是先有技术的电机驱动系统方框图;

图2是说明本发明的电机驱动系统原理的方框图;

图3是馈给图2电路的信号波形图;

图4是表明本发明实施例的电路图;

图5是表明图4所示的位置检测器布局的电路图;

图6是表明用于本发明的开关式稳压器具体实施例的电路图。

下面，将参照图2-图6叙述本发明的实施例。图2是表明按照本发明构成的电机驱动系统原理的方框图，标号2表示开关式稳压器。而且，的图2中，凡是和图1中同样的元件，都标以同样的号码。在图2的元件安排中，晶体管4工作在饱和区，因此以通/断方式控制，而晶体管5是在非饱和区工作，使它工作如一个电流源。