一种检测高速电机转子位置的电路的制作方法

本实用新型涉及检测高速电机转子位置技术领域，更具体地说是指一种检测高速电机转子位置的电路。

背景技术：

当前无刷直流电机转子检测采用传感器检测，增加了成本，同时工艺一致性很难把控，传感器易受电磁干扰，工作寿命短，另外传感器安装对电机体积有一定要求；当前无刷直流电机也有采用反向电动势法检测电机转子位置，但该方法仅针对三相，且转速不高的无刷电机，且当电机转速提高时，转子位置检测误差大，应用范围不广，不适用单相电机、三相高速电机。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种检测高速电机转子位置的电路。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种检测高速电机转子位置的电路，包括驱动控制模块，与所述驱动控制模块连接的电机，滤波电容模块，及自举电容模块；其中，

所述驱动控制模块，用于控制电机高速旋转工作；

所述滤波电容模块，用于滤除干扰杂波；

所述自举电容模块，用于抬高供电电压。

其进一步技术方案为：所述驱动控制模块包括半桥式电机驱动器q4和半桥式电机驱动器q5，所述电机的第一端与半桥式电机驱动器q4连接，第二端与半桥式电机驱动器q5连接。

其进一步技术方案为：所述半桥式电机驱动器q4与半桥式电机驱动器q5的型号相同，均为irsm808-105mh，所述电机为直流高速无刷电机。

其进一步技术方案为：所述滤波电容模块包括滤波电容c4，滤波电容c5，滤波电容c8，及滤波电容c9；所述滤波电容c4和滤波电容c8的一端均与所述半桥式电机驱动器q5连接，另一端均接地；所述滤波电容c5和滤波电容c9的一端均与所述半桥式电机驱动器q4连接，另一端均接地。

其进一步技术方案为：所述自举电容模块包括自举电容c6和自举电容c7；所述自举电容c6与所述半桥式电机驱动器q5连接，自举电容c7与所述半桥式电机驱动器q4连接。

其进一步技术方案为：所述半桥式电机驱动器q4和半桥式电机驱动器q5还连接有rc滤波子电路；所述rc滤波子电路用于滤除采样过程中的干扰信号，提高信号精度。

其进一步技术方案为：所述rc滤波子电路包括电阻r18和电容cn1；所述电阻r18的第一端与所述半桥式电机驱动器q4连接，所述电容cn1的第一端接地，所述电阻r18的第二端和电容cn1的第二端还连接有信号放大子电路。

其进一步技术方案为：所述信号放大子电路还连接有第一分压子电路和微分运放子电路；所述微分运放子电路还连接有第二分压子电路和隔直微分子电路，所述隔直微分子电路还连接有第三分压子电路和比较子电路；

所述信号放大子电路，用于放大电流采样信号；

所述第一分压子电路，用于提供电流采样信号的偏置电压；

所述微分运放子电路，用于生成电流斜率信号；

所述第二分压子电路，用于提供电流采样信号的偏置电压；

所述隔直微分子电路，用于滤除信号的直流成分；

所述第三分压子电路，用于分压引入母线电压；

所述比较子电路，用于将转子过零点的位置信号发生出来。

其进一步技术方案为：所述信号放大子电路包括运算放大器u6b,电阻r40，电阻r42，电阻r43，电阻r46，及电阻r47；所述电阻r40和电阻r42的第一端与所述电阻r18的第二端和电容cn1的第二端联接，电阻r40和电阻r42的第二端与运算放大器u6b的同相输入端连接，电阻r46和电阻r47的第一端与运算放大器u6b的反相输入端连接，电阻r47的第二端接地，运算放大器u6b的输出端与电阻r46的第二端，及电阻r43的第一端连接，电阻r43的第二端与微分运放子电路连接。

其进一步技术方案为：所述第一分压子电路包括电阻r39，电阻45，及电容cn6；所述电阻r39的第一端与电源输入端连接，第二端与电阻r40和电阻r42的第一端连接，电阻45和电容cn6的第一端与电阻r40和电阻r42的第一端连，电阻45和电容cn6的第二端均接地。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：无需在电机上安装传感器来检测转子位置，简化了工艺，减少了成本；同时检测电机转子位置精度高，可应用高速电机转子位置检测，且电路设计简单，便于实现。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一种检测高速电机转子位置的电路的方框示意图；

图2为本实用新型一种检测高速电机转子位置的电路的具体电路图一；

图3为本实用新型一种检测高速电机转子位置的电路的具体电路图二。

具体实施方式

为阐述本实用新型的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1至图3所示的具体实施例，其中，如图1所示，本实用新型一种检测高速电机转子位置的电路的方框示意图，包括驱动控制模块10，与所述驱动控制模块10连接的电机20，滤波电容模块30，及自举电容模块40；其中，

所述驱动控制模块10，用于控制电机20高速旋转工作；

所述滤波电容模块30，用于滤除干扰杂波，以使输入直流电源更加平滑；

所述自举电容模块40，用于抬高供电电压。

具体地，如图2所示，所述驱动控制模块10包括半桥式电机驱动器q4和半桥式电机驱动器q5，所述电机的第一端与半桥式电机驱动器q4连接，第二端与半桥式电机驱动器q5连接。

其中，在本实施例中，所述半桥式电机驱动器q4与半桥式电机驱动器q5的型号相同，均为irsm808-105mh，所述电机20为直流高速无刷电机，电机20上无传感器，电机20的型号为jx1(bldc)；信号motordriva，motordrivc_mcu，motordrivb，motordrivd_mcu分别通过半桥式电机驱动器q4与半桥式电机驱动器q5的引脚输入pwm(脉宽调制)信号，以控制电机高速旋转工作。

具体地，如图2所示，所述滤波电容模块30包括滤波电容c4，滤波电容c5，滤波电容c8，及滤波电容c9；所述滤波电容c4和滤波电容c8的一端均与所述半桥式电机驱动器q5连接，另一端均接地；所述滤波电容c5和滤波电容c9的一端均与所述半桥式电机驱动器q4连接，另一端均接地。

进一步地，滤波电容c4和滤波电容c8与半桥式电机驱动器q5连接的一端，还与电源端连接，滤波电容c5和滤波电容c9的与半桥式电机驱动器q4连接的一端，还与电源端连接。

其中，所述自举电容模块40包括自举电容c6和自举电容c7；所述自举电容c6与所述半桥式电机驱动器q5连接，自举电容c7与所述半桥式电机驱动器q4连接。

其中，半桥式电机驱动器q4还连接有电阻r15的第一端，电阻r15的第二端与电源端连接；半桥式电机驱动器q5还连接有电阻r14的第一端，电阻r14的第二端与电源端连接；当电机20高速旋转时，电流由半桥式电机驱动器q4_v+→半桥式电机驱动器q4_vs→电机jx1_1→电机jx1_2→半桥式电机驱动器q5_v→半桥式电机驱动器q5_v-，或半桥式电机驱动器q5_v+→半桥式电机驱动器q5_vs→电机jx1_1→电机jx1_2→半桥式电机驱动器q4_vs→半桥式电机驱动器q4_v-，经过电流采样电阻16,电阻r17到地(gnd)，形成电压形式的电机电流采样信号mornitormcu_mcu。

其中，所述半桥式电机驱动器q4和半桥式电机驱动器q5还连接有rc滤波子电路50；所述rc滤波子电路50用于滤除采样过程中的干扰信号，提高信号mornitormcu_mcu精度。

其中，在本实施例中，母线电压u(半桥式电机驱动器q4_v+和半桥式电机驱动器q5_v+供电电压)、电机线圈内阻r，电机线圈电感l、电机电流i、电机电流变换率di/dt，电机线圈反向电动势e，根据直流无刷电机工作原理可推出如下关系式：u＝i*r+l*di/dt+e→电流斜率di/dt＝(u-e-i*r)/l,电机高速旋转时，i*r值很小，且电流斜率di/dt在e＝0时约等于u/3ls；因此，通过设定阀值即可检测出关断相反电势的过零点位置，即高速电机转子的位置。

其中，所述rc滤波子电路50包括电阻r18和电容cn1；所述电阻r18的第一端与所述半桥式电机驱动器q4连接，所述电容cn1的第一端接地，所述电阻r18的第二端和电容cn1的第二端还连接有信号放大子电路60。

具体地，如图3所示，所述信号放大子电路60还连接有第一分压子电路70和微分运放子电路80；所述微分运放子电路80还连接有第二分压子电路90和隔直微分子电路100，所述隔直微分子电路100还连接有第三分压子电路110和比较子电路120；

所述信号放大子电路60，用于放大电流采样信号mornitormcn_mcu；

所述第一分压子电路70，用于提供电流采样信号mornitormcn_mcu的偏置电压；

所述微分运放子电路80，用于生成电流斜率信号；

所述第二分压子电路90，用于提供电流采样信号mornitormcn_mcu的偏置电压；

所述隔直微分子电路100，用于滤除信号的直流成分；

所述第三分压子电路110，用于分压引入母线电压；

所述比较子电路120，用于将转子过零点的位置信号发生出来。

具体地，如图3所示，所述信号放大子电路60包括运算放大器u6b,电阻r40，电阻r42，电阻r43，电阻r46，及电阻r47；所述电阻r40和电阻r42的第一端与所述电阻r18的第二端和电容cn1的第二端联接，电阻r40和电阻r42的第二端与运算放大器u6b的同相输入端连接，电阻r46和电阻r47的第一端与运算放大器u6b的反相输入端连接，电阻r47的第二端接地，运算放大器u6b的输出端与电阻r46的第二端，及电阻r43的第一端连接，电阻r43的第二端与微分运放子电路80连接。

具体地，如图3所示，所述第一分压子电路70包括电阻r39，电阻45，及电容cn6；所述电阻r39的第一端与电源输入端连接，第二端与电阻r40和电阻r42的第一端连接，电阻45和电容cn6的第一端与电阻r40和电阻r42的第一端连，电阻45和电容cn6的第二端均接地；因运算放大器u6b在此电路中单电源供电，在此主要用于提供电流采样信号mornitormcu_mcu的偏置电压。

具体地，如图3所示，在本实施例中，微分运放子电路80包括电容c12，运算放大器u6a，电容cn7，及电阻r48；电容c12的第一端与电阻r43的第二端连接，电容c12的第二端与运算放大器u6a的反相输入端，电容cn7的第一端，及电阻r48的第一端连接，电容cn7的第二端，及电阻r48的第二端与运算放大器u6a的输出端连接；主要用于生成上述电流斜率信号di/dt，该电路的输出值与实际电流斜率成比例关系。电路中的电阻r48,电容cn7用于抑制高频信号的微分输出。

具体地，如图3所示，第二分压子电路90包括电阻r32，电阻r31，电阻r36，及电容cn4；电阻r32的第一端与运算放大器u6a的同相输入端连接，电阻r32的第二端与电阻r31的第一端，电阻r36的第一端，及电容cn4的第一端连接，电阻r31的第二端与电源端连接，电阻r36的第二端，及电容cn4的第二端均接地；因运算放大器u6a在此电路中单电源供电，在此主要用于提供电流采样信号mornitormcn_mcu的偏置电压。

具体地，如图3所示，隔直微分子电路100包括电容c11和电阻r44；电容c11的第一端与运算放大器u6a的输出端连接，电容c11的第二端与电阻r44的第一端连接，电阻r44的第二端接地；用于滤除运算放大器u6a信号的直流成分。

其中，电容c11的第二端和电阻r44的第一端与电阻r41的第一端连接，电阻r41的第二端与第三分压子电路110和比较子电路120连接；第三分压子电路110包括电阻r34，电阻r35，电阻r33，二极管d1，及二极管d2；电阻r34的第一端与电阻r41的第二端连接，电阻r34的第二端与电阻35的第一端，电阻r33的第一端，二极管d1的正极，及二极管d2的负极连接，电阻35的第二端接地，电阻r33的第二端与直流电源端连接，二极管d1的正极与二极管d2的负极连接，二极管d1的负极与电源端连接，二极管d2的正极接地。

其中，比较子电路120包括二极管d3，运算放大器u8a，电阻r37，电阻r38，及电容cn5；二极管d3的负极和运算放大器u8a的反相输入端与电阻r41的第二端连接，二极管d3的正极接地，运算放大器u8a的同相输入端接地，运算放大器u8a的输出端与电阻r37的第一端，及电阻r38的第一端连接，电阻r37的第二端接电源端，电容cn5的第一端接地，电容cn5的第二端和电阻r38的第二端用于输出高速电机转子过零信号checkmotrophy_mcu。

其中，由上述推到公式di/dt＝(u-e-i*r)/l,当且仅当e＝0时，为电机转子过零点，i*r值相比较u很小，可忽略，则过零点时di/dt≈u/l，电流斜率需与算法中所设定的阀值进行比较，从而检测反电势过零点；此电路中通过一个比较电路将转子过零点的位置信号发生出来，其中运算放大器u8a为型号tl372比较器，另外，从上述公式可知电流斜率阀值与母线电压u成正比，所以此电路通过电阻r33,电阻r35分压引入母线电压，电流斜率与分压后的母线电压通过比较电路运算放大器u8a、电阻r38、电容cn5滤波电路生成高速电机转子过零信号checkmotrophy_mcu；其中，二极管d2的型号bas40-04lt1，用于运算放大器保护u8a避免过压损坏，电阻r37为上拉电阻，为与设定阀值比较后的电流斜率信号提供上拉电源，电阻r38,电容cn5为rc滤波信号，滤除信号处理过程中掺入的干扰信号，通过上述分析，电阻r38输出的checkmotrophy_mcu即为电机转子过零信号，即高速电机转子的位置。

在本实施例中，未写出的各个元器件及其型号、及连接关系，在图2至图3各个具体电路图中已经标明，在此不在赘述。

本实用新型具有以下优点：1、无需在电机上安装传感器来检测转子位置，简化了工艺，减少了成本；2、应用范围广，不仅可以应用检测单相无刷电机转子位置，而且可以检测三相无刷电机转子位置；3、检测电机转子位置精度高，可应用高速电机转子位置检测；4、电路设计简单，便于实现。

上述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。