阅读说明：本技术 电机驱动器、电机及应用 (Motor driver, motor and application ) 是由 何伟斌 何风云 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电机驱动器、电机及应用,其特征具有过滤快速续流信号的反电动势过零点输出电路或带电子开关的反电动势过零点输出电路或快速续流输出电路,具有相线取高电平电路,所述电子开关具有控制端,所述控制端与所述快速续流输出电路或所述相线取高电平电路或所述单片机电连接,上述两过零点输出电路具有施密特触发电路,所述电子开关位于相线的信号与过零点输出电路之间,上述两过零点输出电路与所述单片机电连接,所述快速续流输出电路,包括相线电平高于电源电平输出电路或相线电平低于电源地线电平输出电路；该电机驱动器特别涉及到步进电机无感闭环高速驱动,输出转矩大,温升低,电机不谐振等优点。(The invention discloses a motor driver, a motor and application, which is characterized by comprising a counter electromotive force zero crossing point output circuit for filtering a rapid follow current signal or a counter electromotive force zero crossing point output circuit with an electronic switch or a rapid follow current output circuit, wherein the counter electromotive force zero crossing point output circuit is provided with a phase line high level circuit, the electronic switch is provided with a control end, the control end is electrically connected with the rapid follow current output circuit or the phase line high level circuit or a single chip microcomputer, the two zero crossing point output circuits are provided with Schmidt trigger circuits, the electronic switch is positioned between a phase line signal and the zero crossing point output circuit, the two zero crossing point output circuits are electrically connected with the single chip microcomputer, and the rapid follow current output circuit comprises a phase line level output circuit or a phase line level output circuit lower than a power ground wire level output circuit; the motor driver particularly relates to the advantages of noninductive closed-loop high-speed driving of a stepping motor, large output torque, low temperature rise, no motor resonance and the like.)

电机驱动器、电机及应用

技术领域

本发明涉及到电机驱动器领域，涉及无刷电机、永磁电机、步进电机、低速同步电机等无传感器的驱动领域，涉及到用电机驱动的自动化设备或用电电器、车辆等领域的技术发明。

背景技术

在现有无传感器三相无刷电机的驱动器中，通常采取电子换相工作方式，换相信号来自于三相电压经过延时积分，三相积分后的电压分别经过电阻连接到一起形成公共点，各相积分后的电压与公共点经比较器输出换相信号，由于相电压是PWM方式下的电压，该电压是高电平和低电平交替而成，经过积分后，高电平时积分出来的电平也是随着高电平升高、低电平降低，为了能使积分后的电压更平稳，只能增加时间常数而使延时增加；还有一个问题是换相时快速续流所产生的电动势，该电动势需要较大的时间常数将其处理，以上两种原因，必须要增加积分时间常数来解决问题，从而使电机的换相过零点产生滞后，满足不了电机在高速的环境下换相的准确时间。

在现有步进电机驱动的领域，由于延时滞后的原因，对步进电机的精确换相还是史无前例，都是采用时间换相方式，采取固定的电流驱动，使电机的温升高，产生电机低频震动，高速时转矩较小，电效率低等缺点。

发明内容

鉴于背景技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是在换相时产生的快速续流电动势期间和相电压在PWM方式下的低电平期间，断开与反电动势过零点输出电路连接，或过滤掉快速续流电动势对过零点的影响。

提供一种高速稳定的换相电路，适合于直流无刷电机、步进电机、同步电机、永磁电机等换相要求高的电机驱动器。

为此，本发明是采取如下技术方案来解决上述技术问题的：电机驱动器、电机及应用，包括电源滤波电容，单片机，功率管驱动电路，功率桥输出电路，所述单片机的输出信号与所述的功率管驱动电路电连接，所述功率管驱动电路与所述功率桥输出电路电连接，其特征具有过滤快速续流信号的反电动势过零点输出电路或带电子开关的反电动势过零点输出电路或快速续流输出电路；具有相线取高电平电路，所述电子开关具有控制端，所述控制端与所述快速续流输出电路或所述相线取高电平电路或所述单片机电连接；所述过滤快速续流信号的反电动势过零点输出电路或所述带电子开关的反电动势过零点输出电路具有施密特触发电路；所述电子开关位于相线的信号与所述带电子开关的反电动势过零点输出电路之间，所述带电子开关的反电动势过零点输出电路与所述单片机电连接；所述快速续流输出电路，包括相线电平高于电源电平输出电路或相线电平低于电源地线电平输出电路；还具有上述技术特征电机驱动器的电机，其特征在于所述电机定子和转子，所述转子上或安装永久磁铁或短路环；还具有上述技术特征电机驱动器的步进电机，其特征在于所述步进电机与所述的电机驱动器电连接；具有所述电机的自动化设备，其特征在于所述电机安装在所述自动化设备上；具有所述电机的家用电器或工业电器或无人机，其特征在于所述电机与该家用电器或工业电器或无人机连接；具有所述电机的车辆，其特征具有蓄电池，车轮，转向装置，刹车装置，灯光装置，速度调节装置，所述的各装置直接或间接安装在车架上。

上述的电机驱动器，适合于两相、三相、四相和五相电机的驱动，可以对步进电机实现精确换相，使步进电机动态换相变为实现，由于实现了动态换相，单片机将外部输入的步脉冲信号和电机的换相信号相匹配实现了闭环控制，单片机控制步进电机的电流大小适当，控制合适的速度，相电流跟负载成正比，电机效率较高，温升较低，不会产生电机的低频震动，高速时转矩很大，实现了步进电机恒转矩驱动的先例。

附图说明

下面再结合附图进一步描述本发明的有关细节。

图1为本发明电路原理示意图；

具体实施方式

电机驱动器、电机及应用，包括电源滤波电容E1，单片机采用stm32系列，功率管驱动电路采用FD6288芯片，功率桥输出电路，M1、M2为U相上下半桥功率场效应管，D15为M1管内置二极管，D16为M2管内置二极管，M3、M4为V相上下半桥功率场效应管，D17为M3管内置二极管，D18为M4管内置二极管，M5、M6为W相上下半桥功率场效应管，D19为M5管内置二极管，D20为M6管内置二极管，PWM期间各相工作时上下桥臂功率管交替导通；R21为相电流采样电阻，所述单片机的输出信号与所述的功率管驱动电路电连接，单片机输出信号连接FD6288芯片，所述功率管驱动电路与所述功率桥输出电路电连接，FD6288芯片输出信号连接到M1至M6对应功率管的栅极，其特征具有过滤快速续流信号的反电动势过零点输出电路或带电子开关的反电动势过零点输出电路或快速续流输出电路，IC1A、IC1B、IC1C为电子开关，采用CD4066芯片，第1、2脚为开关，第13脚为控制端，第11、10脚为开关，第12脚为控制端，第4、3脚为开关，第5脚为控制端，也可以用场效应管作为电子开关，连接相线信号为S极，S、D极为开关，G极为控制端，控制端都连接SW网络，控制端高电平时，开关导通。电容C1、C2、C3为相电压积分过滤，三相积分后的电压分别经过R2、R11、R12电阻连接到一起形成公共点O，IC2A、IC2B、IC2C为比较器，输出过零点换相信号U_OUT、V_OUT、W_OUT，R7、R10、R17为比较器上拉电阻；D1、D2、D3、R5、R22、R4、R6、C6、IC2D组成了快速续流输出电路，快速续流是指换相时绕组续流产生的电能向电源回流，R4、R6分压使IC2D第10脚为0.4V电平，IC2D第13脚输出连接到SW网络，当U、V、W出现了低于地线的电平时，电路输出置SW为低电平；R18、N1、C4、D5、D6、D7、D4组成另外一种方式的快速续流输出电路，当U、V、W出现了低于地线电平时，三极管N1导通置SW为低电平；D11、D8、D9、D10、C5、P1、R19、R20、N2组成了快速续流输出电路，当U、V、W出现了高于+VM的电平时，三极管N2导通置SW为低电平；具有相线取高电平电路，D14、D13、D12、R24、R8组成了相线取高电平电路，当U、V、W信号出现高电平时，通过电阻R24输出让SW置高电平，也可以通过R27、R26、N3组成的电路，SW_CPU连接单片机接口，单片机根据PWM信号为高时将SW置高，为低时将SW置低；所述电子开关具有控制端，所述控制端与所述快速续流输出电路或所述相线取高电平电路或所述单片机电连接；所述过滤快速续流信号的反电动势过零点输出电路或所述带电子开关的反电动势过零点输出电路具有施密特触发电路，接入R9、R23、R25与O点连接为施密特触发方式输出换相信号；所述电子开关位于相线的信号与所述带电子开关的反电动势过零点输出电路之间，R1、R3分压为U相线信号，R13、R12分压为V相线信号，R14、R15分压为W相线信号，所述带电子开关的反电动势过零点输出电路与所述单片机电连接，U_OUT、V_OUT、W_OUT分别连接到单片机的I/O端口；所述快速续流输出电路，包括相线电平高于电源电平输出电路或相线电平低于电源地线电平输出电路；还具有上述技术特征电机驱动器的电机，其特征在于所述电机定子和转子，所述转子上或安装永久磁铁或短路环；还具有

上述技术特征电机驱动器的步进电机，其特征在于所述步进电机与所述的电机驱动器电连接；具有所述电机的自动化设备，其特征在于所述电机安装在所述自动化设备上；具有所述电机的家用电器或工业电器或无人机，其特征在于所述电机与该家用电器或工业电器或无人机连接；具有所述电机的车辆，其特征具有蓄电池，车轮，转向装置，刹车装置，灯光装置，速度调节装置，所述的各装置直接或间接安装在车架上。

以上对三相的电机驱动工作原理做介绍，本领域的普通技术人员根据上述实施例同理可以实现对两相、四相和五相电机的驱动。