【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子电路，尤其涉及一种初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片及控制系统。
技术介绍
1、转子初始位置的检测(initial position detection，后文简称ipd)对于三相直流无刷电机的启动起着关键性作用。当前大多数直流无刷电机驱动芯片采用的启动方案为两种，第一种为：向电机注入一个指定幅值、指定方向的电流，将电机转子强行拖动到某一确定的角度，随后系统进入开环加速阶段，使电机速度增大，直至产生可被检测的反电动势，再切入闭环驱动电机。第二种为：芯片内置或外置霍尔传感器来直接确定转子位置。第一种的缺点：无法避免电机启动时可能发生的反转；并且强拖过程对于惯性大的直流无刷电机来说，需要的时间比较长。第二种的缺点：芯片内置霍尔传感器使电路面积增加，若外置霍尔传感器则会导致应用成本增加。
2、基于以上缺陷，本专利介绍了一种已开发的能够将初始位置检测功能与过流检测的电流采样模块复用的直流无刷电机驱动芯片，其最显著的优点是提升了电机启动性能，且降低芯片内部模拟电路设计的重复性，提高芯片的集成度。
技术实现思路
1、针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片及控制系统，将初始位置检测功能与过流检测的电流采样模块复用，降低了芯片内部模拟电路设计的重复性，使芯片具有更高的集成度。
2、本专利技术通过实施例公开了一种初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，包括数字核、非易失性存储器和
3、数字核的电机驱动信号输出端与驱动模块的输入端连接，用于根据设置的各ipd驱动状态输出电机驱动控制信号到驱动模块；
4、数字核的复用信号控制输出端与复用检测电路的复用信号控制输入端连接，用于输出复用控制信号到复用检测电路；
5、驱动模块的输出端作为直流无刷电机驱动芯片的输出端；
6、电流采样电路用于采集驱动模块的输出电流，将输出电流缩放或不缩放传送到复用检测电路；
7、复用检测电路用于根据复用控制信号，输出初始位置指示信号到数字核，由数字核计算电机的初始位置；或输出过流检测结果信号到数字核，由数字核根据过流检测结果信号，判断持续输出或断开电机驱动控制信号。
8、进一步地，数字核包括：电机启动逻辑控制器、计时器和断路器；
9、电机启动逻辑控制器接收电机的速度指令或正反转指令后，输出电机驱动控制信号到驱动模块，输出复用控制信号到复用检测电路；
10、计时器用于统计各ipd驱动状态下的初始位置指示信号的持续时长，并将各ipd驱动状态下的持续时长返回到电机启动逻辑控制器，由电机逻辑控制器根据各ipd驱动状态下的持续时间最短的驱动状态确定初始位置；
11、断路器用于根据过流检测结果信号判断是否断开电机驱动控制信号。
12、进一步地，数字核还包括滤波器，滤波器用于滤除过流检测结果信号中的毛刺后，将过流检测结果信号传递到断路器。
13、进一步地，非易失性存储器还用于存储初始位置检测参考电流的幅度档位、过流检测参考电流的幅度档位、过流触发后是否重启的信息；并将初始位置检测参考电流的幅度档位、过流检测参考电流的幅度档位输出到复用检测电路。
14、进一步地，复用检测电路包括：多路复用器、电流比较器和解复用器；
15、多路复用器用于接收非易失性存储器输出的初始位置检测参考电流和过流检测参考电流，并根据接收的复用控制信号选择输出初始位置检测参考电流或过流检测参考电流到电流比较器的第一输入端；
16、电流采样电路采集的驱动模块的输出电流信号到电流比较器的第二输入端；
17、电流比较器的输出端与解复用器的输入端连接，用于输出电流比较结果信号到解复用器；
18、解复用器根据接收的复用控制信号和电流比较结果信号选择输出初始位置指示信号或过流检测结果信号到所述数字核。
19、进一步地，驱动模块包括预驱动电路和逆变器电路；
20、数字核输出各ipd驱动状态下的电机驱动控制信号到预驱动电路，预驱动电路将电机驱动控制信号进行电平转换后输出到逆变器电路，逆变器电路的输出端作为直流无刷电机驱动芯片的输出端。
21、进一步地，逆变器电路包括三相桥式逆变器，三相桥式逆变器的输出端作为直流无刷电机驱动芯片的输出端。
22、电流采样电路采集三相桥式逆变器各桥臂的电流之和作为输出电流，并将输出电流缩放或不缩放传送到复用检测电路。
23、进一步地，非易失性存储器还用于存储过流触发后是否重启的信息。
24、为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机控制系统，包括上述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，还包括三相无刷电机；其中，三相桥式逆变器的输出与三相无刷电机连接，数字核还连接有三相无刷电机的速度控制指令信号和正反转指令信号。
25、本专利技术的技术原理为：根据电机定子线圈等效电感与转子位置相关的原理，判断相同电压值、不同电压方向的电压脉冲，产生电流的变化速率不同来识别转子初始位置；在定子电流存在的情况下，电流方向和转子磁极n极的方向一致时，相电感最小，根据u＝ldi/dt，故当电感线圈两端电压一样大时，电感越小，电流上升的斜率也就越大。驱动芯片在不同的驱动状态下启动，电机的驱动电流由0达到设定的ipd阈值时，会有一个持续时间，获取电机遍历一次各驱动状态时的这一持续时间，再根据最短的持续时间即可获得电机转子的大致位置，再根据最短计时的驱动状态，可以对应地计算出转子的初始角度。其中，在电机启动时，位置检测功能生效：复用检测电路根据复用控制信号进行输出初始位置检测参考电流，由电流采样电路采集电机的驱动电流由0达到设定的ipd阈值(即初始位置检测参考电流)时的电流变化，将其经过电流比较器比较，一旦驱动电流达到阈值，电流比较器的输出翻转，由计时器记录这一时间，最后根据某个驱动状态的最短时间对应地计算出转子的初始角度；位置检测完成后，过流检测功能开始生效：复用检测电路根据复用控制信号进行输出过流检测参考电流，由电流采样电路采集电机的驱动电流，将其经过电流比较器比较，一旦驱动电流达到过流检测参考电流阈值，输出翻转，传递信号到断路器，使逆变器输出电压为0，迫使电机停止转动，以保护驱动芯片或电机。
26、相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：将初始位置检测功能与过流检测的电流采样电路及电流比较器复用复用，降低了芯片内部模拟电路设计的重复性，使芯片具有更高的集成度，同时非易失性存储器有不同额定电压下的电机的初始位置检测参考电流的幅度档位、过流检测参考电流的幅度档位，可根据需要分别设置不同的档位，以适配不同的应用方案。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，包括数字核、非易失性存储器和驱动模块，所述数字核设置多个IPD驱动状态及对应的续流状态，所述非易失性存储器存储有每个续流状态的持续时间参数和续流模式参数，其特征在于，还包括：电流采样电路和复用检测电路；
2.如权利要求1所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，其特征在于，所述数字核包括：电机启动逻辑控制器、计时器和断路器；
3.如权利要求2所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，其特征在于：所述数字核还包括滤波器，所述滤波器用于滤除所述过流检测结果信号中的毛刺后，将所述过流检测结果信号传递到所述断路器。
4.如权利要求2所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，其特征在于：所述非易失性存储器还用于存储不同额定电压下的电机的初始位置检测参考电流的幅度档位和过流检测参考电流的幅度档位、以及过流触发后是否重启的信息；并将初始位置检测参考电流的幅度档位、过流检测参考电流的幅度档位输出到所述复用检测电路。
5.如权利要求4所述的初始位置检测与过
6.如权利要求5所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，其特征在于：所述驱动模块包括预驱动电路和逆变器电路；
7.如权利要求6所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，其特征在于：所述逆变器电路包括三相桥式逆变器，所述三相桥式逆变器的输出端作为所述直流无刷电机驱动芯片的输出端；
8.如权利要求1所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，其特征在于：所述非易失性存储器还用于存储过流触发后是否重启的信息。
9.初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机控制系统，其特征在于：包括权利要求7所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，还包括三相无刷电机；所述三相桥式逆变器的输出与所述三相无刷电机连接，所述数字核还连接有速度控制指令信号和正反转指令信号。
...【技术特征摘要】
1.初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，包括数字核、非易失性存储器和驱动模块，所述数字核设置多个ipd驱动状态及对应的续流状态，所述非易失性存储器存储有每个续流状态的持续时间参数和续流模式参数，其特征在于，还包括：电流采样电路和复用检测电路；
2.如权利要求1所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，其特征在于，所述数字核包括：电机启动逻辑控制器、计时器和断路器；
3.如权利要求2所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，其特征在于：所述数字核还包括滤波器，所述滤波器用于滤除所述过流检测结果信号中的毛刺后，将所述过流检测结果信号传递到所述断路器。
4.如权利要求2所述的初始位置检测与过流检测复用的直流无刷电机驱动芯片，其特征在于：所述非易失性存储器还用于存储不同额定电压下的电机的初始位置检测参考电流的幅度档位和过流检测参考电流的幅度档位、以及过流触发后是否重启的信息；并将初始位置检测参考电流的幅度档位、过流检测参考电流的幅度档位输出到所...
【专利技术属性】
技术研发人员：封倩，简丹，郭伟，张瑞涛，
申请(专利权)人：重庆中科芯亿达电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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