TW201843922A - 用於具有霍爾感測器之單相無刷直流電 (bldc)馬達之可程式化驅動器 - Google Patents

用於具有霍爾感測器之單相無刷直流電 (bldc)馬達之可程式化驅動器 Download PDF

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Abstract

一種BLDC馬達驅動系統可經組態以將例如一正弦PWM電流之一可程式化PWM電流波形提供至該馬達。該驅動系統可包含控制電子器件，其經組態以基於下文各者依一控制信號頻率產生一系列PWM控制信號：(a)基於以感測器為基礎之轉子角資料由一角計時器判定之當前馬達速度資料，(b)一目標馬達速度，例如基於一熱管理單元，及(c)儲存之電流波形資料，其界定該BDLC轉子之各角區段之一目標電流，該目標電流界定一非矩形波形形狀。該PWM控制信號由一PWM單元使用以產生用於控制該BDLC之一非矩形(例如正弦)PWM電流。

Description

用於具有霍爾感測器之單相無刷直流電 (BLDC)馬達之可程式化驅動器
本發明係關於電動馬達，且更特定言之係關於用於具有一霍爾感測器之單相無刷直流(BLDC)馬達之例如具有一正弦波形之一可程式化驅動器。
直流(DC)馬達利用換相將電流轉換為一轉子之旋轉轉矩。換相係在適當時間改變馬達相電流以產生旋轉扭矩之行為。在一有刷DC馬達中，馬達總成含有一實體換相器，其藉由實際電刷移動以便移動轉子。在一無刷DC馬達(BLDC)中，電流為一永磁體供電致使馬達移動，因此不需要實體換相器。 更特定言之，一BLDC馬達使用轉子位置回饋電子地達成換相，以判定何時切換馬達之不同定子線圈之間之電流，以與轉子上之永磁體協作以在轉子中產生一旋轉扭矩。一霍爾感測器或一旋轉編碼器通常用於提供有關轉子旋轉位置之回饋。 BDLC通常用於低功率、低扭矩應用，例如用於電腦風扇或其他低功率風扇應用。現有驅動器解決方案可藉由在換相期間產生轉矩漣波之一矩形電流來驅動一BLDC馬達。脈動轉矩漣波可致使非所要機械振動及噪音。
本發明之實施例提供用於具有一霍爾感測器之一單相無刷直流(BLDC)馬達之一可程式化驅動器，以及由此驅動器控制之一BLDC。在一些實施例中，可程式化驅動器可使用一正弦電流來驅動BLDC。因此，不係由現有單相BLDCM驅動器產生之矩形電流驅動，本發明之實施例利用具有一可組態介面之正弦或其他可程式化電流驅動來驅動馬達，而沒有複雜計算。正弦或其他可程式化電流之使用可減少或消除馬達中之脈動轉矩之產生，並且因此減少或消除非所要機械振動及雜訊。 一個實施例提供一種用於驅動具有一可程式化電流波形之一無刷直流(BLDC)馬達之系統。該系統可包含一角計時器、一目標馬達速度控制單元、電流波形資料、電流波形資料、PWM控制電子器件及一PWM單元。該角計時器可經組態以接收指示該BLDC之一轉子之一角位置之轉子位置資料，以及基於所接收之轉子位置資料判定與該轉子之一當前速度相關聯之當前馬達速度資料。該目標馬達速度控制單元可經組態以產生指示一目標馬達速度之目標馬達速度資料。該電流波形資料(例如，儲存於記憶體中，或藉由韌體中之函數調用可存取)可界定該BLDC轉子之一旋轉中之一系列角區段之各者之一目標電流，該系列角區段之該目標電流界定具有一非矩形形狀之一電流波形。該PWM控制電子器件可經組態以依基於以下各者之一控制信號頻率而產生一系列脈寬調變(PWM)：由該角計時器判定之該當前馬達速度資料，由該目標馬達速度控制單元產生之該目標馬達速度資料，及界定該目標電流波形之形狀之該電流波形資料。由該PWM控制電子器件產生之該系列PWM控制信號可與該BLDC轉子之旋轉中之該系列角區段對應，其中各PWM控制信號指示用於一各自角區段之一目標電流。該PWM單元可經組態以依該控制信號頻率自該PWM控制電子器件接收該系列PWM控制信號，並產生用於控制該BDLC之一PWM電流。針對由該PWM單元接收之各個各自PWM控制信號，其中該各自PWM控制信號指示用於一各自角區段之一目標電流量值，該PWM單元可經組態以動態控制至少一個脈衝特性以產生與針對由該各自PWM控制信號指示之該各自角區段之該目標電流對應之一PWM區段電流。用於至少一個角區段之該PWM區段電流可包含在比該控制信號頻率更高之一頻率下之PWM脈動。 在一個實施例中，該BLDC係一單相BLDC。在另一實施例中，該BLDC係一雙相BLDC。 在一個實施例中，該電流波形記憶體儲存界定具有一正弦形狀之一目標電流波形之電流波形資料。 在一個實施例中，儲存於該電流波形記憶體中之該電流波形資料包括一查詢表，其界定該BLDC轉子之該旋轉內之該系列角區段之各者之一目標電流。 在一個實施例中，該角計時器經組態以依與由該角計時器基於該接收之轉子位置資料來判定之該當前馬達速度資料相對應之一角計時器頻率輸出一系列角區段信號脈衝，各角區段信號脈衝與該BLDC轉子之該旋轉內之一角區段相對應。此外，PWM控制電子器件可經組態以針對由該角計時器輸出之各角區段信號脈衝：自該當前波形資料識別該各自角區段之一目標電流；基於由該目標馬達速度控制單元產生之該目標馬達速度資料來調整該各自角區段之目標電流；及將該各自角區段之經調整目標電流傳送至該PWM單元。該PWM單元可經組態以：接收各個各自角區段之該經調整之目標電流；及動態控制至少一個脈衝特性以產生與各個各自角區段之該經調整目標電流相對應之一PWM區段電流。 在一個實施例中，該角計時器經組態以基於該接收之轉子位置資料判定與該轉子之一當前速度相關聯之當前馬達速度資料包括該角計時器經組態以基於該接收之轉子位置資料判定該BLDC轉子之一先前旋轉之一持續時間。 在一個實施例中，該目標馬達速度控制單元經組態以基於由一溫度感測器偵測之溫度資料來產生目標馬達速度資料。 在一個實施例中，該目標馬達速度控制單元經組態以自一印刷電路板上之一熱管理晶片接收信號，並且基於來自該熱管理晶片之該接收信號來產生目標馬達速度資料。 另一實施例包含一種系統，其包含一無刷直流(BLDC)馬達；及一馬達驅動系統，其用於驅動具有一可程式化電流波形之該BDLC。該馬達驅動系統可包含一角計時器、一目標馬達速度控制單元、電流波形資料、電流波形資料、PWM控制電子器件及一PWM單元。該角計時器可經組態以接收指示該BLDC之一轉子之一角位置之轉子位置資料，以及基於所接收之轉子位置資料判定與該轉子之一當前速度相關聯之當前馬達速度資料。該目標馬達速度控制單元可經組態以產生指示一目標馬達速度之目標馬達速度資料。該電流波形資料(例如，儲存於記憶體中，或藉由韌體中之函數調用可存取)可界定該BLDC轉子之一旋轉中之一系列角區段之各者之一目標電流，該系列角區段之該目標電流界定具有一非矩形形狀之一電流波形。該PWM控制電子器件可經組態以依基於以下各者之一控制信號頻率而產生一系列脈寬調變(PWM)：由該角計時器判定之該當前馬達速度資料，由該目標馬達速度控制單元產生之該目標馬達速度資料，及界定該目標電流波形之形狀之該電流波形資料。由該PWM控制電子器件產生之該系列PWM控制信號可與該BLDC轉子之旋轉中之該系列角區段對應，其中各PWM控制信號指示用於一各自角區段之一目標電流。該PWM單元可經組態以依該控制信號頻率自該PWM控制電子器件接收該系列PWM控制信號，並產生用於控制該BDLC之一PWM電流。針對由該PWM單元接收之各個各自PWM控制信號，其中該各自PWM控制信號指示用於一各自角區段之一目標電流量值，該PWM單元可經組態以動態控制至少一個脈衝特性以產生與針對由該各自PWM控制信號指示之該各自角區段之該目標電流對應之一PWM區段電流。用於至少一個角區段之該PWM區段電流可包含在比該控制信號頻率更高之一頻率下之PWM脈動。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張2017年2月10日申請之共同擁有之美國臨時專利申請案第62/457,247之優先權，該案出於所有目的特此以引用的方式併入本文中。 圖1繪示根據實例性實施例之用於驅動具有一可程式化電流波形(例如，一正弦電流)之一無刷直流(BLDC)馬達12之一馬達驅動系統10。如所展示，馬達驅動系統10可包含一目標馬達速度控制單元20、一角計時器22、儲存界定一電流波形(例如，一正弦波形)之電流波形資料40之一電流波形記憶體24、PWM控制電子器件26及一PWM單元30。 例如，BLDC馬達12可係一單相或雙相馬達。此外，BLDC馬達12可包含任何適合數目之極，例如轉子極及定子槽。例如，在一個實施例中，BLDC馬達12包含一四槽定子及一四極永磁轉子。 目標馬達速度控制單元20可經組態以產生指示BLDC馬達12之一目標馬達速度之目標馬達速度資料。例如，在BLDC馬達12驅動一冷卻風扇之情況下，目標馬達速度可基於一微處理器、一印刷電路板(PCB)或其他電子組件或裝置之熱管理資料，例如基於由一或多個溫度感測器產生之信號。如下面參照圖4中所展示之實例性實施例所討論，目標馬達速度控制單元20可包含一計時器擷取單元，其自一PCB上之一熱管理晶片接收目標馬達速度信號，並處理目標馬達速度信號以將一控制速度調整信號輸出至PWM控制電子器件26。 角計時器22可經組態以監測BDLC馬達12之當前速度(例如，轉子速度)並且基於BDLC馬達12之當前速度來控制由PWM控制電子器件產生之PWM控制信號之時序或頻率。角計時器22可基於由與BDLC馬達12相關聯之一或多個轉子位置感測器(例如，經組態以偵測BLDC轉子之角位置之一或多個霍爾感測器)產生之信號來監測BDLC馬達12之當前速度。在一些實施例中，判定當前馬達速度可包括基於來自(若干)轉子位置感測器34之接收位置資料來判定BLDC轉子之一界定角旋轉(例如，一個完整旋轉)之一持續時間。例如，角計時器22可基於來自(若干)位置感測器34之資料基於轉子之最近完整旋轉之持續時間來判定當前馬達速度。在其他實施例中，角計時器22可額外地或替代地計算轉子之一角速度。 角計時器22可依對應於判定BLDC 12之當前馬達速度之一時序/頻率輸出一系列時序信號。在一些實施例中，馬達驅動系統10可將BLDC轉子之各完整旋轉(360度)細分為一界定組角區段，例如360個1度角區段、120個3度角區段、36個10度角區段或任何其他界定組角區段。下文討論之實例使用將轉子位置劃分成36個10度角區段之一序列之一實例。因此，根據此實例，角計時器22可判定轉子之最近一次完整旋轉(旋轉i)之持續時間(週期)，如週期Tfull_rotation_i 所指示，並且依36/Trotor_360°_rotation 之一頻率輸出一系列36個時序信號，即，每1/36 * Tfull_rotation_i 一個時序信號，該時序信號可被用作(藉由PWM控制電子器件26)用於控制BLDC轉子之下一個旋轉(旋轉i+1)之輸入。接著，角計時器22可判定此下一旋轉之持續時間(週期)Tfull_rotation_i+1 ，並且依對應於判定Tfull_rotation_i+1 之一時序/頻率輸出新的一系列36個計時信號。如下文討論，針對由角計時器22輸出之各時序信號，對應電流波形資料40可由PWM控制電子器件26識別及利用，以控制PWM單元30用於對應於該各自時序信號之角區段(例如，10度角區段)。各系列之36個時序信號及對應電流波形資料40透過由電流波形資料40界定之一界定電流波形(例如，正弦曲線)之一個行程前進。 角計時器22亦可控制各後續旋轉之重設時序。例如，角時序22每次偵測轉子之一預定位置(例如0°)時，角正時22可傳送一波形重設信號(例如，經由選定時序信號中之一標記)以重設系統以遞送用於初始角區段(例如，對應於角區段0°-10°)之電流波形資料40，藉此保持系統同步。 如上所述，電流波形記憶體24可儲存界定用於驅動BLDC 12之一電流波形之電流波形資料40，例如一正弦波形或其他非矩形波形。在一些實施例中，電流波形資料40可界定用於界定角區段之一目標電流，並且其中目標電流共同界定電流波形，例如正弦波形。例如，使用36個10度段之實例，電流波形資料40可包括界定36個角區段之各者之一目標電流之一查詢表。 圖2繪示根據一實例性實施例之36個角區段之目標電流之一實例性組之一圖表，其可儲存為一查詢表。如所展示，圖2所展示之實例目標電流資料界定一正弦波形。各目標電流資料點之值可表示一預定最大電流之一百分比，或可替代地指示一實際電流值。 如上文討論，由角計時器22輸出之各時序信號可觸發系統以查詢對應於各自時序信號之角區段之目標電流值，並且將此目標電流值傳送至PWM控制電子器件26。 PWM控制電子器件26經組態以基於以下各者依一控制信號頻率(對應於由角計時器22設定之時序信號頻率)產生針對PWM單元30之一系列脈寬調變(PWM)控制信號：(a)基於經判定當前馬達速度之由角計時器22輸出之角區段時序信號，(b)由目標馬達速度控制單元20輸出之控制速度調整信號(例如，基於來自一熱管理單元/晶片之目標馬達速度信號)，以及(c)與由角計時器22輸出之各個各自角區段時序信號結合通信之電流波形資料40。由PWM控制電子器件26產生之該系列PWM控制信號與該系列角區段對應，使得PWM控制電子器件26產生指示針對各自角區段之一目標電流之各角區段之PWM控制信號。 在一個實施例中，針對由角計時器22輸出之各角區段時序信號，PWM控制電子器件26可(a)自儲存電流波形資料40識別時序信號之各自角區段之一目標電流，(b)基於自目標馬達速度控制單元20接收之控制速度調整信號調整各自角區段之目標電流，並且將各自角區段之經調整目標電流傳送到PWM單元30。 PWM單元30經組態以依控制信號頻率自PWM控制電子器件26接收PWM控制信號(其包含各個各自角區段之一經調整目標電流)，並產生用於控制BDLC 12之一PWM電流。例如，針對在PWM單元30處接收之各個各自PWM控制信號(包含用於各自角區段之一經調整目標電流)，PWM單元30可動態地控制至少一個脈衝特性(例如，脈衝幅值、頻率、工作週期、脈寬、週期等)以產生各自角區段之一PWM電流，其與由自PWM控制電子器件26接收之各自PWM控制信號所指示之角區段之經調整目標電流對應。PWM單元30可包含或控制任何適合電子器件以產生施加至BLDC 12之PWM電流，其用於各角區段，例如，與一適合電壓供應器/電流源連接之一或多個FET、開關、H橋及/或任何其他電子組件或電路。 在一些實施例中，為了產生各角區段之PWM電流，PWM單元30可開啟及關閉電流以在角區段之持續時間內產生任何數目之PWM脈衝，例如0個脈衝、1個脈衝或任何數目之多個脈衝，例如，由PWM單元30之一最大脈動頻率界定之一最大數目之脈衝。 圖3繪示根據一實例性實施例之由PWM單元30產生之用於向BLDC 12之繞組遞送一正弦電流之一實例性PWM信號。圖3繪示(a)由偵測BLDC 12之轉子位置之一霍爾感測器產生之一信號，作為時間之一函數，(b)由一比較器輸出之一比較器信號，該比較器經配置以將霍爾感測器信號與一參考信號進行比較(下文參考圖4之實施例論述)，(c)由PWM單元30(藉由控制相關電子器件，例如開關等)產生之用於一對馬達繞組A及B之一PWM電壓信號，作為時間之函數；及(d)施加至各馬達繞組A及B之所得PWM正弦電流。 各360°角週期(與轉子之一個完整旋轉)被分成36個10度角區段，其中各角區段之週期藉由由角計時器22輸出之時序信號界定。因此，各角區段之寬度，且因此圖3所展示之各360°角週期之所得寬度由角計時器22控制。此外，如上文討論，各10度角區段可包含零個、一個或多個PWM脈衝，如由PWM單元30界定以提供各自角區段之經調整目標電流(基於自PWM控制電子器件26接收之用於各自角區段之PWM控制信號)。如所展示，隨著轉子位置自各角區段前進至下一角區段，PWM單元30可動態地調整至少一個脈衝特性(例如，脈衝幅值、頻率、工作週期、脈寬、週期等)以產生匹配各自角區段之經調整電流之一PWM電流。 圖4展示根據一個實例性實施例之用於使用具有一正弦波或其他可程式化波形之一電流來驅動一BLDC 112之一實例性可程式化馬達驅動器系統100。馬達驅動器系統100包含一計時器擷取單元120、一角計時器122、一波形查詢表140、一速度調整單元126、一PWM單元130、一固定電壓參考(FVR) 150、一數位轉類比轉換器(DAC) 152及比較器154。在一個實施例中，驅動器系統100可使用核心獨立周邊器件之一集合來實施。例如，BLDC馬達112可係一單相或雙相BLDC馬達。 例如，計時器擷取單元120可經組態以基於自與一電子裝置或PCB 162相關聯之一熱管理單元160接收之信號來判定一目標馬達速度。熱管理單元160可輸出具有對應於一目標馬達速度之一工作週期之一低頻脈衝化信號形式之一馬達速度控制信號。計時器擷取單元120可包括一信號量測計時器，其經組態以量測由熱管理單元160輸出之馬達速度控制信號之工作週期，並且產生及輸出一對應速度控制信號以控制速度調整單元126。 角計時器(AT) 122可經組態以判定BLDC轉子之位置。例如，一霍爾感測器134可經組態以偵測BDLC轉子之角位置並將位置信號輸出至比較器154，比較器154可比較霍爾感測器信號與一參考電壓，例如由固定參考電壓(FVR) 150輸出並且由數位轉類比轉換器(DAC) 152處理，如圖4中所展示。例如，比較器154可經組態以輸出指示轉子之特定位置之信號，例如轉子之各0°位置，或各0°及180°轉子位置或各0º、90º、180º及270º轉子位置。 角計時器122可基於來自比較器154之信號來判定完成轉子之最近完整旋轉之時間週期，例如藉由量測來自比較器154之最近一對0°轉子位置信號之間之時間。如上文關於圖1中所展示之角計數器22討論，角計時器122可基於(a)各360°旋轉內之一界定數目之角區段(例如，如上文討論之36個10度區段)及(b) BLDC 112之經判定當前馬達速度(例如，轉子之最近旋轉之量測時間週期)依一時序/頻率輸出一系列時序信號。例如，角計時器22可依針對完整轉子旋轉、針對對應於下一轉子旋轉中之36個角區段(在此實例中)之一總共36個時序信號量測之最近時間週期之1/36之一頻率輸出一時序信號。時序信號亦可識別角區段之數目。 由角計時器22輸出之各時序信號觸發由波形查詢表140指定之一目標角區段電流之查詢及轉發(以控制速度調整單元126)用於由來自角計時器22之各自時序信號識別或對應於自角計時器22之各自時序信號之角區段。波形查詢表140可儲存於記憶體中或藉由韌體中之函數調用來體現。 控制速度調整單元126可經組態以基於自計時器擷取單元120接收之速度控制信號(例如，基於來自一熱管理晶片之信號，如上文討論)來調整自波形查詢表140接收之各目標角區段電流。例如，速度控制信號可指示一最大目標馬達速度之一百分比(例如，0與1之間之一值)。控制速度調整單元126可包含用於使其相乘或執行使自波形查詢表140接收之各目標角區段電流乘以藉由由計時器擷取單元120接收之速度控制信號指示之當前百分比值之其他算術之適合電路(例如，Microchip Technology Inc.之一MathACC「數學加速器」核心獨立周邊器件)。控制速度調整單元126可將各循序角區段之所得調整目標角區段電流輸出至PWM單元30，PWM單元30接著可控制遞送至BLDC 112之一電流，用於各循序角區段，其例如藉由控制針對各個各自角區段電流之PWM工作週期，基於各個各自角區段之經調整目標角區段電流。 因此，一個實施例可如下操作。在啟動期間，比較器154可偵測霍爾感測器134之狀態。當霍爾感測器信號為高時，比較器154迫使PWM單元130中之一互補波形產生器(CWG)以全橋正向模式操作。當霍爾感測器信號為低時，比較器154迫使PWM單元130中之CWG以全橋反向模式操作。此可確保基於BLDC轉子之旋轉位置來校正H橋132中之MOSFET之切換。當馬達112自旋時，角計時器122經由比較器154偵測霍爾感測器之上升沿以標記轉子之0°相位(或其他預界定轉子位置)。接著，角計時器122可基於霍爾感測器信號基於來自比較器154之信號連續地偵測轉子之角度位置。角計時器122判定轉子速度(例如，轉子之連續0°位置之間之時間)並輸出用於各角區段之一基於時脈之計時器信號以查詢儲存一波形(例如，正弦)查詢表140用於各個各自角區段之一對應目標速度值(例如，工作週期值)。 針對各角區段，將目標速度值(例如，工作週期值)轉發至控制速度調整單元126 (例如，Microchip之MATHACC周邊器件)，其使工作週期值乘以自計時器擷取單元120接收之一馬達速度調整值(例如，基於由與一PCB、電子裝置等相關聯之一熱管理晶片輸出之一信號之一工作週期)。波形查詢表140可在記憶體中實施或可透過韌體中之函數調用來存取。由PWM單元130使用控制速度調整單元126之輸出以產生一正弦PWM (SPWM)，其被饋送至PWM單元130之一CWG中以驅動一H橋電路132以施加電流來驅動具有一正弦電流之馬達112。如上文討論，CWG之全橋模式亦可基於角計時器122之經偵測相位角。例如，當經量測轉子相位角在0度與180度之間時，模式設定為正向，並且當經偵測轉子相位角在180度與360度之間時，CWG模式設定為反向。此允許轉子之換相之一改變及因此馬達之連續旋轉。 圖1及圖4中所展示之系統馬達驅動系統10及100之各組件可在硬體、軟體或韌體中實施，並且可使用數位電路、類比電路或其一適合組合來實施。此外，可藉由一非暫時性電腦可讀媒體中之指令來實施上文揭示之各組件或單元之功能性，該非暫時性電腦可讀媒體在由一處理器載入及執行時致使處理器執行本發明中描述之操作及功能性。 本發明之實施例可解決至少一些習知系統及方法之問題。 一些實施例提供一單相或雙相無刷DC馬達以及使用一正弦或其他非矩形電流波形來驅動BLDC之一馬達驅動系統。例如，該馬達可用於諸如一低功率風扇應用之應用。現有驅動器解決方案可藉由在換相期間產生轉矩漣波之矩形電流來驅動馬達。脈動轉矩漣波可為主要源機械振動及噪音。不係由現有單相BLDCM驅動器產生之矩形電流驅動，本發明之實施例利用具有一可組態介面之正弦或其他非矩形電流驅動來驅動馬達，而沒有複雜計算。正弦或其他非矩形電流波形可減少或消除脈動扭矩之產生。
10‧‧‧馬達驅動系統
12‧‧‧無刷直流(BLDC)馬達
20‧‧‧目標馬達速度控制單元
22‧‧‧角計時器
24‧‧‧電流波形記憶體
26‧‧‧PWM控制電子器件
30‧‧‧PWM單元
34‧‧‧轉子位置感測器
40‧‧‧對應電流波形資料
100‧‧‧馬達驅動器系統
112‧‧‧BLDC馬達
120‧‧‧計時器擷取單元
122‧‧‧角計時器(AT)
126‧‧‧控制速度調整單元
130‧‧‧PWM單元
132‧‧‧H橋電路/H橋
134‧‧‧霍爾感測器
140‧‧‧波形查詢表
150‧‧‧固定參考電壓(FVR)
152‧‧‧數位轉類比轉換器(DAC)
154‧‧‧比較器
160‧‧‧熱管理單元
162‧‧‧電子裝置或PCB
下文參考圖式討論實例性方面及實施例，其中： 圖1展示根據本發明之實施例之包含一BDLC及一可程式化驅動器系統之一BLDC系統，該可程式化驅動器系統經組態以使用一正弦或其他可程式化電流來驅動BLDC； 圖2展示根據一實例性實施例之被分成角區段之一實例性正弦波形，其可用於由圖1或圖2之一可程式化驅動器系統使用之用於向BDLC提供一正弦電流之一波形查詢表； 圖3展示根據一實例性實施例之由圖1或圖2之可程式化驅動器系統之一PWM單元產生之用於產生遞送至BDLC繞組之正弦電流之一實例性PWM信號；及 圖4展示根據一實例性實施例之用於使用一正弦或其他可程式化電流來驅動一BLDC之一實例性可程式化驅動器系統。

Claims (10)

  1. 一種用於驅動具有一可程式化電流波形之一無刷直流(BLDC)馬達之系統，該系統包括： 一角計時器，其經組態以： 接收指示該BLDC之一轉子之一角位置之轉子位置資料； 基於該接收之轉子位置資料判定與該轉子之一當前速度相關聯之當前馬達速度資料； 一目標馬達速度控制單元，其經組態以產生指示一目標馬達速度之目標馬達速度資料； 電流波形資料，其界定該BLDC轉子之一旋轉中之一系列角區段之各者之一目標電流，該系列角區段之該目標電流界定具有一非矩形形狀之一電流波形； PWM控制電子器件，其經組態以基於下文各者依一控制信號頻率而產生一系列脈寬調變(PWM)控制信號： 由該角計時器判定之該當前馬達速度資料； 由該目標馬達速度控制單元產生之該目標馬達速度資料；及 界定該目標電流波形之形狀之該電流波形資料； 其中由該PWM控制電子器件產生之該系列PWM控制信號與該BLDC轉子之該旋轉中之該系列角區段對應，其中各PWM控制信號指示用於一各自角區段之一目標電流；及 一PWM單元，其經組態以依該控制信號頻率自該PWM控制電子器件接收該系列PWM控制信號，並產生用於控制該BDLC之一PWM電流； 其中針對由該PWM單元接收之各個各自PWM控制信號，該各自PWM控制信號指示用於一各自角區段之一目標電流量值，該PWM單元經組態以動態控制至少一個脈衝特性以產生與針對由該各自PWM控制信號指示之該各自角區段之該目標電流對應之一PWM區段電流； 其中用於至少一個角區段之該PWM區段電流包含在比該控制信號頻率更高之一頻率下之PWM脈動。
  2. 如請求項1之系統，其中該BLDC係一單相BLDC。
  3. 如請求項1之系統，其中該BLDC係一雙相BLDC。
  4. 如請求項1之系統，其中該電流波形資料界定具有一正弦形狀之一目標電流波形。
  5. 如請求項1之系統，其中該電流波形資料包括一查詢表，其界定該BLDC轉子之該旋轉內之該系列角區段之各者之一目標電流。
  6. 如請求項1之系統，其中： 該角計時器經組態以依與由該角計時器基於該接收之轉子位置資料來判定之該當前馬達速度資料對應之一角計時器頻率輸出一系列角區段信號脈衝，各角區段信號脈衝與該BLDC轉子之該旋轉內之一角區段對應； 該等PWM控制電子器件經組態以針對由該角計時器輸出之各角區段信號脈衝： 自該當前波形資料識別該各自角區段之一目標電流； 基於由該目標馬達速度控制單元產生之該目標馬達速度資料來調整該各自角區段之目標電流；及 將該各自角區段之經調整目標電流傳送至該PWM單元； 其中該PWM單元經組態以： 接收各個各自角區段之該經調整之目標電流；及 動態控制至少一個脈衝特性以產生與各個各自角區段之該經調整目標電流對應之一PWM區段電流。
  7. 如請求項1之系統，其中該角計時器經組態以基於該接收之轉子位置資料判定與該轉子之一當前速度相關聯之當前馬達速度資料包括該角計時器經組態以基於該接收之轉子位置資料判定該BLDC轉子之一先前旋轉之一持續時間。
  8. 如請求項1之系統，其中該目標馬達速度控制單元經組態以基於由一溫度感測器偵測之溫度資料來產生目標馬達速度資料。
  9. 如請求項1之系統，其中該目標馬達速度控制單元經組態以自一印刷電路板上之一熱管理晶片接收信號，並且基於來自該熱管理晶片之該接收信號來產生目標馬達速度資料。
  10. 一種系統，其包括： 一無刷直流(BLDC)馬達；及 一馬達驅動系統，其用於驅動具有一可程式化電流波形之該BDLC，該馬達驅動系統包括： 一角計時器，其經組態以： 接收指示該BLDC之一轉子之一角位置之轉子位置資料； 基於該接收之轉子位置資料判定與該轉子之一當前速度相關聯之當前馬達速度資料； 一目標馬達速度控制單元，其經組態以產生指示一目標馬達速度之目標馬達速度資料； 電流波形資料，其界定該BLDC轉子之一旋轉中之一系列角區段之各者之一目標電流，該系列角區段之該目標電流界定具有一非矩形形狀之一電流波形； PWM控制電子器件，其經組態以基於下文各者依一控制信號頻率而產生一系列脈寬調變(PWM)控制信號： 由該角計時器判定之該當前馬達速度資料； 由該目標馬達速度控制單元產生之該目標馬達速度資料；及 界定該目標電流波形之形狀之該電流波形資料； 其中由該PWM控制電子器件產生之該系列PWM控制信號與該BLDC轉子之旋轉中之該系列角區段對應，其中各PWM控制信號指示用於一各自角區段之一目標電流；及 一PWM單元，其經組態以依該控制信號頻率自該PWM控制電子器件接收該系列PWM控制信號，並產生用於控制該BDLC之一PWM電流； 其中針對由該PWM單元接收之各個各自PWM控制信號，該各自PWM控制信號指示用於一各自角區段之一目標電流量值，該PWM單元經組態以動態控制至少一個脈衝特性以產生與針對由該各自PWM控制信號指示之該各自角區段之該目標電流對應之一PWM區段電流； 其中用於至少一個角區段之該PWM區段電流包含在比該控制信號頻率更高之一頻率下之PWM脈動。
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