零交越点侦测电路及采用此零交越点侦测电路的换相装置

技术领域

本发明涉及三相无刷直流马达的技术领域，尤其涉及一种适用于三相无刷直流马达的零交越点侦测电路以及一种采用此零交越点侦测电路的换相装置。

背景技术

目前应用在三相无刷直流马达的换相装置依据马达的三相激磁线圈的反电动势与三相激磁线圈的中性点电压来取得马达转子的动态位置，进而提供相应的激磁电流至三相激磁线圈，以便马达持续运转。但是现有换相装置中的零交越点侦测电路在电路设计上较为复杂，而且电路过于庞大，以图1来说明之。

图1所示即为现有零交越点侦测电路的电路图。如图1所示，在标示19与21这二者所示的电路架构中，共有三组一样的电路，且每组电路均需使用到三相激磁线圈的中性点电压（即接点N的电压）。此外，由图1也可知，每一线圈都需要搭配前述三组电路的其中一组电路来进行操作。

由前述的说明可知，传统零交越点侦测电路的电路设计往往过于复杂，因而使得这种零交越点侦测电路的电路尺寸过于庞大。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种零交越点侦测电路，其适用于一三相无刷直流马达。此零交越点侦测电路的电路设计简单，使得零交越点侦测电路的电路尺寸得以缩小。

本发明的另一目的在于提供一种换相装置，其采用上述的零交越点侦测电路。

本发明提出一种零交越点侦测电路，其适用于三相无刷直流马达。所述三相无刷直流马达具有第一线圈、第二线圈与第三线圈，且第一线圈的其中一端、第二线圈的其中一端与第三线圈的其中一端相互电性耦接。上述的零交越点侦测电路包括：第一选择电路、第二选择电路以及比较器。第一选择电路电性耦接第一线圈的另一端、第二线圈的另一端与第三线圈的另一端，以分别取得第一端电压、第二端电压与第三端电压，并依据选择信号而输出第一端电压、第二端电压与第三端电压的其中之一。第二选择电路电性耦接第一线圈的另一端、第二线圈的另一端与第三线圈的另一端，以分别取得第一端电压、第二端电压与第三端电压，并依据选择信号而输出第一端电压、第二端电压与第三端电压的其中之一。比较器用以比较第一选择电路的输出与第二选择电路的输出，以输出比较结果。

本发明另提出一种换相装置，其适用于三相无刷直流马达。所述三相无刷直流马达具有第一线圈、第二线圈与第三线圈，且第一线圈的其中一端、第二线圈的其中一端与第三线圈的其中一端相互电性耦接。所述换相装置包括：零交越点侦测电路及驱动电路。而所述零交越点侦测电路又包括：第一选择电路、第二选择电路以及比较器。第一选择电路电性耦接第一线圈的另一端、第二线圈的另一端与第三线圈的另一端，以分别取得第一端电压、第二端电压与第三端电压，并依据选择信号而输出第一端电压、第二端电压与第三端电压的其中之一。第二选择电路电性耦接第一线圈的另一端、第二线圈的另一端与第三线圈的另一端，以分别取得第一端电压、第二端电压与第三端电压，并依据选择信号而输出第一端电压、第二端电压与第三端电压的其中之一。比较器用以比较第一选择电路的输出与第二选择电路的输出，以输出比较结果。至于驱动电路，其电性耦接第一线圈的另一端、第二线圈的另一端与第三线圈的另一端，并依据上述的比较结果来提供第一线圈、第二线圈与第三线圈的激磁电流。

在本发明的一实施例中，上述的零交越点侦测电路还包括：第一低通滤波器以及第二低通滤波器。第一低通滤波器电性耦接于第一选择电路的输出端与比较器之间。第二低通滤波器电性耦接于第二选择电路的输出端与比较器之间。

在本发明的另一实施例中，上述的零交越点侦测电路还包括：第一低通滤波器、第二低通滤波器以及第三低通滤波器。第一低通滤波器电性耦接于第一线圈的另一端与第一选择电路之间，以及电性耦接于第一线圈的另一端与第二选择电路之间。第二低通滤波器电性耦接于第二线圈的另一端与第一选择电路之间，以及电性耦接于第二线圈的另一端与第二选择电路之间。第三低通滤波器电性耦接于第三线圈的另一端与第一选择电路之间，以及电性耦接于第三线圈的另一端与第二选择电路之间。

在本发明的一实施例中，上述的零交越点侦测电路，其在第一时间与第四时间中，第一选择电路与第二选择电路依据选择信号而分别输出第三端电压与第一端电压；在第二时间与第五时间中，第一选择电路与第二选择电路依据选择信号而分别输出第二端电压与第三端电压；在第三时间与第六时间中，第一选择电路与第二选择电路依据选择信号而分别输出第一端电压与第二端电压。若是在上述第一至第六时间中，第一选择电路与第二选择电路分别输出第一端电压与第二端电压，则在第一时间、第二时间与第三时间中，比较结果将呈现出第一端电压大于第二端电压，而在第四时间、第五时间与第六时间中，比较结果将呈现出第一端电压小于第二端电压。若是在上述第一至第六时间中，第一选择电路与第二选择电路分别输出第二端电压与第三端电压，则在第一时间、第二时间与第六时间中，比较结果将呈现出第二端电压小于第三端电压，而在第三时间、第四时间与第五时间中，比较结果将呈现出第二端电压大于第三端电压。若是在上述第一至第六时间中，第一选择电路与第二选择电路分别输出第三端电压与第一端电压，则在第一时间、第五时间与第六时间中，比较结果将呈现出第三端电压大于第一端电压，而在第二时间、第三时间与第四时间中，比较结果将呈现出第三端电压小于第一端电压。

本发明解决前述问题的主要方式，主要是采用二个选择电路与一个比较器来构建零交越点侦测电路，并使这二个选择电路将取得的三个线圈的端电压择一输出，以便让比较器可以对这二个选择电路的输出进行比较，进而输出比较结果。而此比较结果将以脉冲的方式来呈现，且此脉冲的上升沿与下降沿即为换相点。借着这种简单的电路设计，本发明的零交越点侦测电路的电路尺寸相较于现有零交越点侦测电路的电路尺寸小。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和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为现有零交越点侦测电路的电路图。

图2是依照本发明第一实施例所揭示的一种零交越点侦测电路的示意图。

图3是图2的三个线圈的端电压的时序关系图。

图4是依照本发明第二实施例所揭示的零交越点侦测电路的示意图。

图5是依照本发明一实施例的换相装置的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的零交越点侦测电路及采用此零交越点侦测电路的换相装置其具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效有一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

请参考图2，其是依照本发明第一实施例所揭示的一种零交越点侦测电路的示意图。而此零交越点侦测电路200适用于三相无刷直流马达10，且此三相无刷直流马达10具有第一线圈L1、第二线圈L2与第三线圈L3，且第一线圈L1的其中一端、第二线圈L2的其中一端与第三线圈L3的其中一端相互电性耦接。零交越点侦测电路200包括有低通滤波器201、低通滤波器202、低通滤波器203、第一选择电路211、第二选择电路212以及比较器215。在本实施例中，第一选择电路211与第二选择电路212均可采用一多路选择器来实现，然而本发明并不以此为限。

低通滤波器201电性耦接于第一线圈L1的另一端与第一选择电路211之间，以及电性耦接于第一线圈L1的另一端与第二选择电路212之间。低通滤波器202电性耦接于第二线圈L2的另一端与第一选择电路211之间，以及电性耦接于第二线圈L2的另一端与第二选择电路212之间。低通滤波器203电性耦接于第三线圈L3的另一端与第一选择电路211之间，以及电性耦接于第三线圈L3的另一端与第二选择电路212之间。第一选择电路211电性耦接低通滤波器201的输出端、低通滤波器202的输出端与低通滤波器203的输出端，以通过这三个低通滤波器201、202、203分别取得第一端电压Va、第二端电压Vb与第三端电压Vc，并依据选择信号Sel_Signal[a、b、c]而输出第一端电压Va、第二端电压Vb与第三端电压Vc的其中之一。

至于第二选择电路212，其电性耦接低通滤波器201的输出端、低通滤波器202的输出端与低通滤波器203的输出端，以通过这三个低通滤波器201、202、203分别取得第一端电压Va、第二端电压Vb与第三端电压Vc，并依据选择信号Sel_Signal[a、b、c]而输出第一端电压Va、第二端电压Vb与第三端电压Vc的其中之一。

而比较器215用以比较第一选择电路211的输出与第二选择电路212的输出，以便输出比较结果Cmp_Out。

图3是图2的三个线圈的端电压的时序关系图。在图3中，标示Va、Vb与Vc分别表示图2所示的第一端电压、第二端电压与第三端电压，标示Cmp(Va-Vb)表示为图2所示的比较器215对第一端电压Va（由比较器215的正输入端接收）与第二端电压Vb（由比较器215的负输入端接收）进行比较而将产生的比较结果，标示Cmp(Vb-Vc)表示为比较器215对第二端电压Vb （由比较器215的正输入端接收）与第三端电压Vc（由比较器215的负输入端接收）进行比较而将产生的比较结果，标示Cmp(Vc-Va)表示为比较器215对第三端电压Vc（由比较器215的正输入端接收）与第一端电压Va（由比较器215的负输入端接收）进行比较而将产生的比较结果。至于标示Cmp_Out，其表示为图2的比较器215所实际输出的比较结果。

由图3可知，若是在时间t1~t6中，第一选择电路211与第二选择电路212分别输出第一端电压Va与第二端电压Vb，则在第一时间t1、第二时间t2与第三时间t3中，比较器215所输出的比较结果Cmp_Out将呈现出第一端电压Va大于第二端电压Vb，而在第四时间t4、第五时间t5与第六时间t6中，比较器215所输出的比较结果Cmp_Out将呈现出第一端电压Va小于第二端电压Vb。

而若是在时间t1~t6中，第一选择电路211与第二选择电路212分别输出第二端电压Vb与第三端电压Vc，则在第一时间t1、第二时间t2与第六时间t6中，比较器215所输出的比较结果Cmp_Out将呈现出第二端电压Vb小于第三端电压Vc，而在第三时间t3、第四时间t4与第五时间t5中，比较器215所输出的比较结果Cmp_Out将呈现出第二端电压Vb大于第三端电压Vc。 

此外，若是在时间t1~t6中，第一选择电路211与第二选择电路212分别输出第三端电压Vc与第一端电压Va，则在第一时间t1、第五时间t5与第六时间t6中，比较器215所输出的比较结果Cmp_Out将呈现出第三端电压Vc大于第一端电压Va，而在第二时间t2、第三时间t3与第四时间t4中，比较器215所输出的比较结果Cmp_Out将呈现出第三端电压Vc小于第一端电压Va。

请一同参考图3和图2，以本实施方式来说，在第一时间t1与第四时间t4中，第一选择电路211与第二选择电路212依据选择信号Sel_Signal[c]而分别输出第三端电压Vc与第一端电压Va；在第二时间t2与第五时间t5中，第一选择电路211与第二选择电路212依据选择信号Sel_Signal[b]而分别输出第二端电压Vb与第三端电压Vc；而在第三时间t3与第六时间t6中，第一选择电路211与第二选择电路212依据选择信号Sel_Signal[a]而分别输出第一端电压Va与第二端电压Vb。这样就能将比较结果Cmp_Out所呈现的脉冲的上升沿与下降沿当作是换相点。

通过上述的说明可知，本发明实施例的零交越点侦测电路主要是采用二个选择电路与一个比较器来构建，并使这二个选择电路将取得的三个线圈的端电压择一输出，以便让比较器可以对这二个选择电路的输出进行比较，进而输出比较结果。而此比较结果将以脉冲的方式来呈现，且此脉冲的上升沿与下降沿即为换相点。借着这种简单的电路设计，本发明实施例的零交越点侦测电路的电路尺寸相较于现有零交越点侦测电路的电路尺寸小。

除了以上所述实施例所提供的电路与方法之外，在本发明的实施细节上还有许多可以细微调整的部分，以图4来举例说明之。请参考图4，其是依照本发明第二实施例所揭示的零交越点侦测电路的示意图。在图4中，标示与图2中的标示相同者表示为相同或相似元件。图4所示的零交越点侦测电路400与图2所示的零交越点侦测电路200的不同之处在于：零交越点侦测电路400仅采用了二个低通滤波器，例如图4所示的低通滤波器401与低通滤波器402。在本实施例中，低通滤波器401电性耦接于第一选择电路211的输出端与比较器215之间。低通滤波器402则电性耦接于第二选择电路212的输出端与比较器215之间。

此外，第一选择电路211电性耦接第一线圈L1的另一端、第二线圈L2的另一端与第三线圈L3的另一端，以分别取得第一端电压Va、第二端电压Vb与第三端电压Vc，并依据选择信号Sel_Signal[a、b、c]而输出第一端电压Va、第二端电压Vb与第三端电压Vc的其中之一。第二选择电路212电性耦接第一线圈L1的另一端、第二线圈L2的另一端与第三线圈L3的另一端，以分别取得第一端电压Va、第二端电压Vb与第三端电压Vc，并依据选择信号Sel_Signal[a、b、c]而输出第一端电压Va、第二端电压Vb与第三端电压Vc的其中之一。至于比较器215，其用以接收上述二个低通滤波器401、402的输出，以便输出比较结果Cmp_Out。

请参考图5，其是依照本发明实施例的一种换相装置的示意图，其采用本发明实施例的零交越点侦测电路。如图5所示，此换相装置50包括有零交越点侦测电路500与驱动电路510，其中零交越电侦测电路500采用上述第一实施例或第二实施例所述的零交越电侦测电路来实现。至于驱动电路510，其电性耦接三相无刷直流马达10的第一线圈L1的另一端、第二线圈L2的另一端与第三线圈L3的另一端，并依据上述的比较结果Cmp_Out来提供第一线圈L1的激磁电流Ia、第二线圈L2的激磁电流Ib与第三线圈L3的激磁电流Ic。

值得一提的是，尽管在上述说明中，第一选择电路211与第二选择电路212各以一多路选择器来实现，然而第一选择电路211与第二选择电路212均可改以一组开关来实现，而每一开关可进一步采用晶体管等电子元件来实现。

综上所述，本发明实施例解决前述问题的主要方式，主要是采用二个选择电路与一比较器，并使这二个选择电路将取得的三个线圈的端电压择一输出，以便让比较器可以对这二个选择电路的输出进行比较，进而输出比较结果。而此比较结果将以脉冲的方式来呈现，且此脉冲的上升沿与下降沿即为换相点。借着这种简单的电路设计，本发明实施例的零交越点侦测电路的电路尺寸相较于现有零交越点侦测电路的电路尺寸小。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。