無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無刷直流電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速 裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)中提供一種典型的無刷直流電機(jī)速度PID(Proportion-1 ntegration-Differentiation)控制模式。該方法將一個(gè)參考速度和電機(jī)反饋速度進(jìn)行比 較，然后將差值通過P (比例放大），I (誤差積分），D (微分求導(dǎo)）的算法而輸出一個(gè)PffM信 號，以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。但是，該方法需要一個(gè)精確的速度（頻率）輸入和一系列計(jì)算處理， 需要通過采用單片機(jī)或者其他可編程控制器加以完成，因此成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速裝置及其方 法，其通過采用電阻和電容設(shè)定目標(biāo)速度，積分電路、濾波器和比較器進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對 電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。本發(fā)明所述的模擬閉環(huán)調(diào)速裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、控制高效等特點(diǎn)，特別適 合于專用集成電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速裝置，包括：第一 放電控制電路、第一充電控制電路、第一比較器、積分電路和第二比較器；所述第一放電控 制電路的輸出端電連接至所述第一比較器的第一輸入端，用于設(shè)定放電時(shí)間；所述第一充 電控制電路的輸出端電連接至所述第一比較器的第一輸入端，用于控制充電時(shí)間；所述第 一比較器的第二輸入端接收第一基準(zhǔn)信號，所述第一比較器的輸出端電連接至所述積分電 路；所述積分電路與所述第二比較器的第一輸入端電連接；所述第二比較器的第二輸入端 接收第二基準(zhǔn)信號；所述第二比較器的輸出端電連接至無刷直流電機(jī)并發(fā)送一 PWM信號至 所述無刷直流電機(jī)，以控制所述無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速；其中，當(dāng)所述無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速低 于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，第一充電控制電路所控制的充電時(shí)間變長，積分電路輸出端的電壓逐步升 高，使所述第二比較器所輸出的PWM信號的占空比增加，進(jìn)而控制所述無刷直流電機(jī)加速； 或者，當(dāng)所述無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，第一充電控制電路所控制的充電時(shí)間 變短，積分電路輸出端的電壓逐步降低，使所述第二比較器所輸出的PWM信號的占空比減 小，進(jìn)而控制所述無刷直流電機(jī)減速。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速方法，包括： 步驟（a)設(shè)定第一放電控制電路的放電時(shí)間；步驟（b)判斷無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否低于 目標(biāo)轉(zhuǎn)速，若是，則執(zhí)行步驟（c)，否則執(zhí)行步驟（d);步驟（c)第一充電控制電路所控制的 充電時(shí)間變長，積分電路的輸出端的電壓逐步升尚，第二比較器所輸出的PWM信號的占空 比增加，以控制無刷直流電機(jī)加速，并返回執(zhí)行步驟（b);步驟（d)第一充電控制電路所控 制的充電時(shí)間變短，積分電路的輸出端的電壓逐步降低，第二比較器所輸出的PWM信號的 占空比減小，以控制無刷直流電機(jī)減速，并返回執(zhí)行步驟（b)。
[0006] 此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了另一種無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速方 法，包括：步驟（1)通過串聯(lián)的第一電阻和第一電容設(shè)定放電時(shí)間，采用霍爾傳感器以檢測 無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且所述霍爾傳感器發(fā)送霍爾信號至邊沿檢測電路；步驟（2)所述 邊沿檢測電路接收所述霍爾信號，當(dāng)檢測到所述霍爾信號發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，將輸出霍爾邊沿信 號并傳送至放電開關(guān)，以導(dǎo)通所述放電開關(guān)，進(jìn)而使得所述第一電阻和所述第一電容的共 同連接點(diǎn)的電壓下降；步驟（3)判斷所述第一電阻和所述第一電容的共同連接點(diǎn)的電壓是 否小于第一基準(zhǔn)電壓，若是，則使第一電流源關(guān)斷，并且控制連接至第一電流源和第二電流 源的共同連接點(diǎn)的第二電容通過第二電流源進(jìn)行放電；步驟（4)放電開關(guān)斷開，并且所述 第一電容通過所述第一電阻進(jìn)行充電；步驟（5)判斷所述第一電阻和所述第一電容的共同 連接點(diǎn)的電壓是否大于等于第一基準(zhǔn)電壓，若是，則所述第二電容通過所述第一電流源進(jìn) 行充電，直至所述邊沿檢測電路再次傳送所述霍爾邊沿信號至所述放電開關(guān)；步驟（6)比 較所述第二電容和所述第一電流源的共同連接點(diǎn)的電壓與第二基準(zhǔn)電壓，并且根據(jù)比較結(jié) 果輸出相應(yīng)的PWM信號以控制無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明提供的無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速裝置及調(diào)速方 法，采用電阻和電容設(shè)定目標(biāo)速度，積分電路、濾波器和比較器進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn) 速的控制。本發(fā)明能夠避免現(xiàn)有技術(shù)PID控制方式需復(fù)雜的數(shù)字邏輯運(yùn)算和處理等問題， 通過改變電阻和電容值就可以方便地設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制高效等特點(diǎn)。且， 本發(fā)明可兼容開環(huán)線性調(diào)速方式。
【附圖說明】
[0008] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)速度控制PID示意圖；
[0009] 圖2是本發(fā)明無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速裝置的示意圖；
[0010] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作波形；
[0011] 圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例中的無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速裝置的示意圖；
[0012] 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例中的無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速方法的示意圖；
[0013] 圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例中的無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速裝置及調(diào)速方法的
【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明。
[0015] 參見圖2和圖3所示，本發(fā)明提供一種無刷直流電機(jī)的模擬閉環(huán)調(diào)速裝置，其包 括：第一放電控制電路Ml、第一充電控制電路M2、第一比較器CMPl、積分電路M3和第二比 較器CMP2。所述第一放電控制電路Ml的輸出端電連接至所述第一比較器CMPl的第一輸入 端，用于設(shè)定放電時(shí)間。所述第一充電控制電路M2的輸出端電連接至所述第一比較器CMPl 的第一輸入端，用于控制充電時(shí)間。所述第一比較器CMPl的第二輸入端接收第一基準(zhǔn)信 號，所述第一比較器CMPl的輸出端電連接至所述積分電路M3。所述積分電路M3與所述第 二比較器CMP2的第一輸入端電連接。所述第二比較器CMP2的第二輸入端接收第二基準(zhǔn)信 號。所述第二比較器CMP2的輸出端電連接至無刷直流電機(jī)M并發(fā)送一 PffM信號至所述無 刷直流電機(jī)M，以控制所述無刷直流電機(jī)M的轉(zhuǎn)速。
[0016] 在本實(shí)施例中，所述第一放電控制電路Ml包括：第一電阻Rl和第一電容Cl ;所述 第一電阻Rl的一端與電源電壓VDD電連接，另一端與所述第一電容Cl電連接；第一電容Cl 的另一端接地。而在其他實(shí)施例中，第一放電控制電路Ml的結(jié)構(gòu)也不僅限于上述結(jié)構(gòu)，也 可以為RLC式等控制電路。
[0017] 在本實(shí)施例中，所述第一充電控制電路M2包括：放電開關(guān)S1、邊沿檢測電路 (EdgeDetect)和霍爾傳感器HALL ;所述霍爾傳感器HALL用于獲取所述無刷直流電機(jī)M的 轉(zhuǎn)速；當(dāng)所述邊沿檢測電路（EdgeDetect)檢測到所述霍爾傳感器HALL所發(fā)送的霍爾信號 發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，將輸出霍爾邊沿信號至所述放電開關(guān)S1。
[0018] 在本實(shí)施例中，所述積分電路M3可以被稱為電荷栗。所述積分電路M3可以通過 電荷栗方式加以實(shí)現(xiàn)。所述積分電路M3包括第二充電控制電路（圖中未標(biāo)示）、第二放電 控制電路（圖中未標(biāo)示）和第二電容C2 ;所述第一比較器CMPl的輸出端與所述第二充電控 制電路電連接，所述第二充電控制電路的輸出端分