用于操作直流马达的方法技术

一种用于操作直流马达(M)的方法，其中，该直流马达(M)经由桥式电路(4)被提供可变直流电压，该桥式电路由供电电压(VS)馈电并由第一可控开关(T1)、第二可控开关(T2)、第三可控开关(S1)和第四可控开关(S2)形成，其中，该直流电压通过对驱动该桥式电路(4)的可控开关(T1，T2，S1，S2)的控制信号的脉宽调制而变化，其中，控制装置(1)通过脉宽调制来驱动该桥式电路(4)，该控制装置在将该直流马达(M)连接到该供电电压(VS)的该第一开关(T1)已被关断之后使连接到接地端子的该第二开关(T2)接通，反之亦然，其中，该控制装置(1)在该第一开关或该第二开关(T1或T2)被关断与该第二开关或该第一开关(T2或T1)被接通之间自动插入驱动暂停(t

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作直流马达的方法
[0001]本专利技术涉及一种用于操作直流马达的方法，其中，直流马达经由桥式电路被提供可变直流电压，该桥式电路由供电电压馈电并由第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和第四可控开关形成，其中，直流电压通过对驱动桥式电路的可控开关的控制信号的脉宽调制而改变，并且其中，控制装置通过脉宽调制来驱动桥式电路，该控制装置在将直流马达连接到供电电压的第一开关已被关断之后使连接到接地端子的第二开关接通，反之亦然。
[0002]通过脉宽调制驱动的半导体输出级形式的开关正越来越多地用于控制直流马达的功率或调节直流马达的速度。在脉宽调制操作中，直流马达被提供经脉冲暂停调制或经脉宽调制的电压。在“小型马达应用”中，脉宽调制频率通常在15kHz以上。通常会选择恒定的周期持续时间(恒定频率)，并且经脉宽调制的驱动信号处于“开启”状态的持续时间会发生变化。“开启”状态的持续时间与周期持续时间之间的比率称为占空比。在这种情况下，占空比理论上可以设置在0％至100％之间。“开启”持续时间和“关闭”持续时间的平均值决定了施加到直流马达以使其操作的供电电压百分比。
[0003]在电感负载(例如马达)的钟控切换期间需要续流。有两种实现所述续流的可能性：被动续流或主动续流。
[0004]被动续流通常使用二极管来实现，二极管确保在开关(通常实现为场效应晶体管)关断后电流可以继续流过马达。被动续流的缺点是续流二极管中的功率损耗高。
[0005]在主动续流的情况下，续流二极管在续流阶段期间由开关晶体管/场效应晶体管桥接，这使得可以减少续流阶段的功率损耗。在主动续流的情况下，场效应晶体管的驱动逻辑必须确保串联连接在供电电压的两极之间的两个开关或场效应晶体管绝不会同时接通。
[0006]这里通常用作开关的场效应晶体管都具有基板二极管，所以在晶体管关断的情况下，并联连接的基板二极管具有续流的作用，虽然存在上面提到的较高的功率损耗。
[0007]这通常通过在为马达提供供电电压的开关的接通阶段与续流开关的接通阶段之间插入驱动暂停t
CCP
来实施，这两个开关在所述驱动暂停中都被关断。在技术文献中，这个阶段通常称为交叉电流保护时间。驱动暂停t
CCP
如图2所示。
[0008]特别是在用于控制开关的简单驱动逻辑/驱动部件的情况下，可能有必要将所述驱动暂停t
CCP
选择得非常大，以确保在所有部件容差范围内防止经由两个串联连接的开关出现短路电流。
[0009]根据图3，这会导致最大占空比，然而，这最终导致了在这种驱动方法的情况下可以为直流马达提供的最大供电电压百分比。
[0010]特别是在大约7V至16V的宽电池电压范围的汽车应用中，在低供电电压的情况下，这可能会产生直流马达无法获得足够的电压的影响。如果当必须超过实际需要的输出占空比时，控制电子设备从脉宽调制模式切换到直流模式(在直流模式下，供电电压被永久施加到马达)，则可以避免这个问题。这在图5中进行了示意性描绘。然而，由此产生的电压跳变会引起调节问题。
[0011]因此，本专利技术的目的是在此提供一种补救措施。
[0012]此目的是通过如权利要求1所述的方法来实现的。在从属权利要求中指明了有利的发展。
[0013]因此，在一种用于操作直流马达的方法中，其中，直流马达经由桥式电路被提供可变直流电压，该桥式电路由供电电压馈电并由第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和第四可控开关形成，其中，直流电压通过对驱动桥式电路的可控开关的控制信号的脉宽调制而改变，控制装置通过脉宽调制来驱动桥式电路，该控制装置在将直流马达连接到供电电压的第一开关已被关断之后使连接到接地端子的第二开关接通，反之亦然。该控制装置在该第一开关或该第二开关被关断与该第二开关或该第一开关被接通之间自动插入驱动暂停，其结果是，存在于该直流马达上的桥式电路电压被由此产生的最大可设置占空比限制为最大值，该最大值小于该供电电压，并且在这种情况下，该控制装置还可以切换到直流模式，在该直流模式下，向该直流马达提供该供电电压。该控制装置具有控制单元，该控制单元在预定义的控制持续时间内生成驱动信号，所述驱动信号包含关于经脉宽调制的信号的占空比或关于与该占空比成比例的该直流马达的供电电压的信息，其中，控制持续时间是经脉宽调制的控制信号的周期持续时间的倍数，其中，对于要为该直流马达设置的该桥式电路电压大于由该占空比的最大值产生的该电压的情况，该控制单元在可预定义的驱动持续时间期间驱动第一数量的控制持续时间和第二数量的控制持续时间，该可预定义的驱动持续时间是这些控制持续时间的倍数，在该第一数量的控制持续时间内，该桥式电路以具有最大占空比的经脉宽调制的信号操作，在该第二数量的控制持续时间内，该桥式电路在该直流模式下操作，其中，控制持续时间的第一数量与第二数量的比率是从该要设置的桥式电路电压与对应于最大值的电压之间的差值得到的。
[0014]换句话说，在控制马达所需的供电电压大于经脉宽调制的控制信号的最大占空比的情况下可能的电压的时间间隔内，实现叠加的脉宽调制，其包括具有由占空比的最大值产生的电压的阶段和具有供电电压的阶段。这些阶段的持续时间的比率于是决定了平均电压，该平均电压可以以细粒度适应所需的供电电压。
[0015]在根据本专利技术的方法的一个有利实施例中，该控制单元由微处理器形成，并且驱动该桥式电路的电路装置由集成电路形成。
[0016]定义了集成电路的性质，这就引起了切换到直流模式的过程中的电压跳变的问题。借助根据本专利技术的方法可以有利地以简单的方式利用集成电路。
[0017]在该方法的一个发展中，该第一数量的控制持续时间中的控制持续时间与该第二数量的控制持续时间中的控制持续时间在驱动持续时间内相互交替出现，在该第一数量的控制持续时间内，该桥式电路以具有最大占空比的经脉宽调制的信号操作，在该第二数量的控制持续时间内，该桥式电路在该直流模式下操作。
[0018]如果该第一数量和该第二数量相同，就会产生基波并且其可能导致嗡嗡声。为了减少这个基波分量，经脉宽调制的控制持续时间和直流模式控制持续时间现在分布在基波周期内。均匀分布是可能的，但也可以设想到其他分布模式。
[0019]下面在附图的帮助下基于示例性实施例更详细地描述本专利技术。在附图中：
[0020]图1示出了具有控制装置、桥式电路和直流马达的基本电路图，
[0021]图2示出了用于说明驱动暂停的信号特征曲线，
[0022]图3示出了用于说明最大占空比的信号特征曲线，
[0023]图4示出了用于说明脉宽调制中的最大电压的信号特征曲线，
[0024]图5示出了用于说明脉宽调制中的最大电压与直流模式中的电压之间的切换的信号特征曲线，
[0025]图6示出了用于说明叠加慢脉宽调制的信号特征曲线，
[0026]图7示出了用于说明可能的粒度的表格，
[0027]图8示出了在具有脉宽调制的不均匀分布阶段和直流模式阶段的情况下的图示，用于说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于操作直流马达(M)的方法，其中，该直流马达(M)经由桥式电路(4)被提供可变直流电压，该桥式电路由供电电压(VS)馈电并由第一可控开关(T1)、第二可控开关(T2)、第三可控开关(S1)和第四可控开关(S2)形成，其中，该直流电压通过对驱动该桥式电路(4)的可控开关(T1，T2，S1，S2)的控制信号的脉宽调制而变化，其中，控制装置(1)通过脉宽调制来驱动该桥式电路(4)，该控制装置在将该直流马达(M)连接到该供电电压(VS)的该第一开关(T1)已被关断之后使连接到接地端子的该第二开关(T2)接通，反之亦然，其中，该控制装置(1)在该第一开关或该第二开关(T1或T2)被关断与该第二开关或该第一开关(T2或T1)被接通之间自动插入驱动暂停(t
CCP
)，其结果是，存在于该直流马达(M)上的桥式电路电压(VB)被由此产生的最大可设置占空比(DTY_max)限制为最大值(VB
DTY_max
)，该最大值小于该供电电压(VS)，并且该控制装置(1)还能够切换到直流模式，在该直流模式下，向该直流马达(M)提供该供电电压(VS)，在该方法中，该控制装置(1)具有控制单元(2)，该控制单元在预定义的控制持续时间(T
SZD
)内生成驱动信号，所述驱动信号包含关于经脉宽调制的信号的占空比或关于与该占空比成比例的该直流马达(M)的供电电压的信息，其中，控制持续时间(T
SZD
)是经脉宽调制的控制信号的周期持续时间(T
PWM
)的倍数，其中，对于要为该直流马达(M)设置的该桥式电路电压(VB)大于由该占空比的最大值(DTY_max)产生的该电压(VB
DTY_max
)的情况，该控制单元(2)在可预定义的驱动持续时间(T
PWM_SLOW
)期间驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：大陆泰密克微电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：