用于電動機的反向電流保護控制制造技術

在一種電動機控制系統(200)中，接收對應于電動機(110)的目標速度的指令。對所述電動機的轉速(SPD)進行測量，并且通過控制邏輯(212)至少部分基于所述轉速(SPD)、所述目標速度(TGT)、制動參數(KE)計算制動時間間隔的制動與斷開的比率。在所述制動時間間隔的斷開部分期間誘發耦合到電動機(110)的反相器(106)的斷開狀態；并且在所述制動時間間隔的制動部分期間向所述反相器施加制動信號。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】在一種電動機控制系統(200)中，接收對應于電動機(110)的目標速度的指令。對所述電動機的轉速(SPD)進行測量，并且通過控制邏輯(212)至少部分基于所述轉速(SPD)、所述目標速度(TGT)、制動參數(KE)計算制動時間間隔的制動與斷開的比率。在所述制動時間間隔的斷開部分期間誘發耦合到電動機(110)的反相器(106)的斷開狀態；并且在所述制動時間間隔的制動部分期間向所述反相器施加制動信號。【專利說明】用于電動機的反向電流保護控制
本專利技術總體涉及電動機控制，并且更具體地涉及無刷直流（DC)電動機的控制。
技術介紹
無刷DC電動機在廣泛的多種應用中被采用，并且（例如）無刷DC電動機的一個 應用是作為用于硬盤驅動器（HDD)或光盤驅動器（即數字通用光盤或DVD播放器）的主軸 電動機。對于這些應用中的一些應用（如DVD播放器），電動機的速度控制可能非常重要， 因為電動機將頻繁地改變速度。這意味著存在制動和加速的瞬變時段。 特別地,對于制動來說，電動機應迅速放慢速度以大體上確保保存適當的功能性， 并且在圖1中可以看到采用制動方案的系統100-1的示例。在此示例中，電動機110是三 相無刷DC電動機，其中每個相位PHA到PHC分別耦合到反相器106的晶體管對Q1/Q2、Q3/ Q4以及Q5/Q6 (其如圖所示為NM0S晶體管）。控制器104-1向反相器106施加脈沖寬度調 制（PWM)信號PWM1至PWM6,以控制電動機110的相位PHA至PHC(即驅動電動機110)。但 是，在制動期間，電動機110產生通過集成電路（1C)或電動機驅動器102-1的引腳U、V和W 至IJ電源引腳VDD上的反向電流或負電流。當發生此情況時，控制器104-1閉合放電電路108 的開關S以便通過將晶體管Q8的漏極耦合到電源引腳GND上來啟動電流鏡Q7和Q8(其如 圖所示為PM0S晶體管）。這允許反向電流或負電流通過電阻器R2放電。然而，這種布置的 一個問題是晶體管Q7和Q8可以占據1C 102-1的面積的較大部分以充分大到足以承載反 向電流，因此作為一個替代方案（在圖2中示出），可以移除放電電路108并且采用幾種不 同類型的制動方案（如圖3和圖4中所示）。 對于一個方案（其在圖3中示出），控制器104-2可以停用或"關閉"晶體管Q1至 Q6,使反相器106處于高阻抗或HIZ模式中。機械摩擦（即來自軸承）可以用于減慢電動 機110的轉速。通常，為使此情況發生，向控制器104-2發出的速度指令在時間T1處從代 碼L1 (其對應于目標轉速ω 1)變化到代碼L3 (其對應于未示出的目標轉速）以使得產生 負電流或反向電流。在此時，反相器106被置于ΗΙΖ (斷開）狀態或模式，但是由于摩擦導 致的損耗通常如此小以至于電動機110在所需的減速期間內（即在時間Τ1與Τ2之間）并 未達到所需的目標速度ω 2 (其與代碼L2相關聯）。相反，電動機110在時間Τ2處達到高 得多的速度ω 3。 對于另一方案（其在圖4中示出），可以采用短的制動周期。在時間Τ3與Τ4之 間的周期期間，將向控制器104-2發出的速度指令設定成代碼L3(其對應于未示出的目標 轉速）。因此，控制器104-2使反相器106處于制動模式或狀態。在此制動狀態中，晶體管 Ql、Q3和Q5被停用或"關閉"，而晶體管Q2、Q4和Q6被啟用或"打開"。這使得反向電流或 負電流通過引腳C0MM流回以便通過電阻器R1耗散。使用這種短的制動周期能有效地使電 動機110在所需的減速周期內（即在時間T3與T4之間）放慢速度到所需速度或目標速度， 但是速度并不穩定。確實會發生一些"振鈴瞬變（ringing)"。 因此，需要無刷DC電動機的制動的改進方法和/或設備。 常規系統的一些示例是：美國專利第6, 528, 968號、美國專利第7, 309, 967號、美 國專利第8, 098, 031號、美國專利預授權公開第2009/0218972號。
技術實現思路
-種示例性設備實施例包括反相器以及控制器，所述反相器被配置為耦合到電動 機；所述控制器具有：稱合到反相器的脈沖寬度調制（PWM)發生器；稱合到PWM的反向電流 檢測器；耦合到PWM發生器并且被配置為接收目標速度信號的控制邏輯；以及耦合到反向 電流檢測器和控制邏輯的反向電流邏輯，其中反向電流邏輯被配置為接收目標速度信號、 制動參數以及轉速參數，并且其中當檢測到反向電流時，反向電流邏輯被配置為至少部分 基于目標速度信號、制動參數以及轉速參數計算基于制動時間間隔的制動與斷開的比率。 在一種形式中，反向電流邏輯被配置為向控制器提供控制信號以便將制動與斷開 的比率應用到反相器上。 在一種形式中，反向電流被配置為針對多個制動時間間隔反復地計算多個制動與 斷開的比率，以實現由目標速度信號指示的目標速度。 在一種形式中，反向電流邏輯進一步包括有限狀態機。 在一種形式中，反向電流檢測器進一步包括：耦合到PWM發生器的電阻器；以及耦 合到電阻器的比較器。 在一種形式中，旋轉參數被配置為是電動機的轉速。 在示例性方法實施例中包括接收對應于電動機的目標速度的指令；測量電動機的 轉速；至少部分基于轉速、目標速度、制動參數計算制動時間間隔的制動與斷開的比率；在 制動時間間隔的斷開部分期間誘發耦合到電動機的反相器的斷開狀態；并且在制動時間間 隔的制動部分期間向反相器施加制動信號。 在一種形式中，轉速進一步包括第一轉速，并且其中制動時間間隔進一步包括第 一制動時間間隔，并且其中所述方法進一步包括：在第一制動時間間隔之后測量電動機的 第二轉速，并且如果針對第二轉速計算的逆電動勢（逆emf)大于針對目標速度計算的逆 emf，則針對第二制動時間間隔重復計算、誘發以及施加的步驟。 在一種形式中，制動信號進一步包括對應于制動的多個PWM信號。 在一種形式中，所述方法進一步包括檢測反向電流。 在一種形式中，所述電動機是三相無刷直流（DC)電動機。 在修改的示例性設備實施例中包括：電動機；電動機驅動裝置，所述電動機驅動 裝置具有耦合到電動機的反相器；以及控制器，所述控制器具有：耦合到反相器的PWM發生 器；耦合到PWM的反向電流檢測器；耦合到PWM發生器并且被配置為接收目標速度信號的 控制邏輯；以及耦合到反向電流檢測器和控制邏輯的反向電流邏輯，其中反向電流邏輯被 配置為接收目標速度信號、制動參數以及轉速參數，并且其中當檢測到反向電流時，反向電 流邏輯被配置為至少部分基于目標速度信號、制動參數以及轉速參數計算基于制動時間間 隔的制動與斷開的比率。 在一種形式中，反向電流邏輯耦合到電動機上以便接收轉速。 在一種形式中，所述電動機是三相無刷DC電動機。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1及圖2是常規系統的示例的圖示； 圖3及圖4是描繪用于圖2的系統的常規制動方案的圖示； 圖5是根據本專利技術的系統的一個示例的圖示； 圖6是描繪用于圖5的系統的制動方案的一個示例的圖示；以及 圖7是用于圖5的反向電流邏輯的示例性狀態圖。 【具體實施方式】 圖5示出體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種設備，其包括：反相器，其被配置為耦合到電動機；以及控制器，其具有：耦合到所述反相器的脈沖寬度調制發生器即PWM發生器；耦合到所述PWM的反向電流檢測器；耦合到所述PWM發生器并且被配置為接收目標速度信號的控制邏輯；以及耦合到所述反向電流檢測器和所述控制邏輯的反向電流邏輯，其中所述反向電流邏輯被配置為接收所述目標速度信號、制動參數以及轉速參數，并且其中當檢測到反向電流時，所述反向電流邏輯被配置為至少部分基于所述目標速度信號、所述制動參數以及所述轉速參數計算基于制動時間間隔的制動與斷開的比率。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：K·伊藤，Y·北村，
申請(專利權)人：德克薩斯儀器股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US