本公開要求2014年1月24日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?1/931,483的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。

背景技術(shù)：

本文提供的背景技術(shù)的描述出于一般地呈現(xiàn)本公開的背景的目的。目前稱為發(fā)明人的工作在該背景技術(shù)部分中描述的程度上并且該描述的各部分并不能在提交的時(shí)間被看做現(xiàn)有技術(shù)，既不明示也不暗示地被承認(rèn)作為抵觸本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

無刷直流(BLDC)電機(jī)(也稱為電子換向同步電機(jī))使用驅(qū)動器電路來對電機(jī)的一個(gè)或多個(gè)繞組電子地進(jìn)行換向。驅(qū)動器電路將電機(jī)的一個(gè)或多個(gè)繞組周期性地連接到電源電壓和地并斷開，并且然后，電流流動通過一個(gè)或多個(gè)繞組，生成電機(jī)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)磁場。

當(dāng)驅(qū)動器電路將一個(gè)或多個(gè)繞組與電源電壓和地?cái)嚅_時(shí)，電機(jī)內(nèi)的磁場使得電流繼續(xù)流動通過一個(gè)或多個(gè)繞組。電流的持續(xù)流動生成跨一個(gè)或多個(gè)繞組的電壓。由于電流的持續(xù)流動生成的電壓上升，直至找到使電流流動通過的路徑。

在一些驅(qū)動器電路中，路徑包括一個(gè)或多個(gè)保護(hù)二極管，該一個(gè)或多個(gè)保護(hù)二極管跨驅(qū)動器電路的晶體管、驅(qū)動器電路的晶體管固有的體二極管和與將電力供應(yīng)到驅(qū)動器電路的電路相關(guān)聯(lián)的諸如電容器的無源組件的導(dǎo)電端子連接。

電流的流動消耗在電機(jī)中的磁場中所存儲的能量。當(dāng)在磁場中的能量被完全消耗時(shí)，電流流動停止。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在實(shí)施例中，一種裝置包括箝位控制電路，被配置為控制第一電流以當(dāng)?shù)诙娏骶哂蓄A(yù)定流動方向時(shí)具有基本上等于所述第二電流的幅度的幅度。

在實(shí)施例中，預(yù)定流動方向是第一流動方向，并且箝位控制電路被配置為感測所述第二電流，并且控制所述第一電流以在所述第二電流具有與所述第一流動方向相反的第二流動方向時(shí)基本上為零。

在實(shí)施例中，該裝置包括配置為控制第二電流的晶體管。箝位控制電路被配置為根據(jù)所述第二電流的值以及參考電壓的值來將箝位信號提供給所述晶體管的控制端子。

在實(shí)施例中，預(yù)定流動方向是第一流動方向。當(dāng)所述第二電流具有所述第一流動方向時(shí)，根據(jù)所述箝位信號來控制所述晶體管。當(dāng)所述第二電流具有與所述第一流動方向相反的第二流動方向時(shí)，根據(jù)除了所述箝位信號的信號來控制所述晶體管。

在實(shí)施例中，該裝置包括電流感測電阻器，被配置為根據(jù)所述第二電流來生成感測信號。當(dāng)所述第二電流在所述第一方向上流動時(shí)，所述感測信號的值的極性是第一極性。當(dāng)所述第二電流在所述第二方向上流動時(shí)，所述感測信號的值的極性是與所述第一極性相反的第二極性。箝位控制電路包括差分放大器電路，被配置為接收所述感測信號和所述參考電壓，并且根據(jù)在所述參考電壓和所述感測信號之間的差來生成所述箝位信號。

在實(shí)施例中，該裝置驅(qū)動器電路，具有耦合到電源電壓的第一端子和耦合到地的第二端子。晶體管具有耦合到所述驅(qū)動器電路的所述第一端子的第一導(dǎo)電端子以及耦合到所述驅(qū)動器電路的所述第二端子的第二導(dǎo)電端子。

在實(shí)施例中，該裝置包括：阻斷二極管，被設(shè)置在所述驅(qū)動器電路的第一端子和所述電源電壓之間；去耦合電容器，具有耦合到所述驅(qū)動器電路的第一端子的第一端子和耦合到地的第二端子；以及電流感測電阻器，被耦合在所述驅(qū)動器電路的第二端子和所述地之間。箝位控制電路根據(jù)跨所述電流感測電阻器的壓降來確定所述第二電流的值。

在實(shí)施例中，驅(qū)動器電路是第一驅(qū)動器電路，并且該裝置包括：第二驅(qū)動器電路，具有耦合到所述電源電壓的第一端子和耦合到地的第二端子。

在實(shí)施例中，該裝置包括第一驅(qū)動器電路和第二驅(qū)動器電路。當(dāng)所述第二電流具有所述預(yù)定流動方向并且所述第二電流流動通過所述第一驅(qū)動器電路時(shí)，所述箝位控制電路被配置為檢測所述第一驅(qū)動器電路中的所述第二電流的流動，并且控制所述第二驅(qū)動器電路，使得所述第一電流流動通過所述第二驅(qū)動器電路。

在實(shí)施例中，當(dāng)所述第二電流具有所述預(yù)定流動方向，并且所述第二電流流動通過所述第二驅(qū)動器電路時(shí)，所述箝位控制電路被配置為檢測所述第二驅(qū)動器電路中的第二電流的流動并且控制所述第一驅(qū)動器電路，使得所述第一電流流動通過所述第一驅(qū)動器電路。

在實(shí)施例中，該裝置包括一個(gè)或多個(gè)感測電路，被配置為檢測到一個(gè)或多個(gè)二極管分別被正向偏置。箝位控制電路被配置為當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)二極管的感測二極管被正向偏置時(shí)，控制所述第一電流，并且被配置為，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)二極管中沒有一個(gè)被正向偏置時(shí)，不控制所述第一電流。

在實(shí)施例中，該裝置包括多個(gè)晶體管和開關(guān)電路，開關(guān)電路被配置為根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)二極管中的哪一個(gè)是感測二極管來確定所述多個(gè)晶體管中的所選擇的晶體管。箝位控制電路被配置為通過向所選擇的晶體管提供箝位信號來控制所述第一電流。

在實(shí)施例中，感測二極管包括耦合到感測晶體管的導(dǎo)電端子的保護(hù)二極管，或者包括感測晶體管的體二極管。

在實(shí)施例中，感測晶體管是多個(gè)晶體管中除了所選擇的晶體管之外的晶體管。

在實(shí)施例中，箝位控制電路被設(shè)置在集成電路中。

在實(shí)施例中，一種方法包括確定第一電流的值，控制第二電流以當(dāng)所述第一電流的值指示所述第一電流的第一流動方向時(shí)具有基本上零的值，以及控制第二電流以當(dāng)所述第一電流的值指示所述第一電流的第二流動方向時(shí)具有基本上等于所述第一電流的幅度。

在實(shí)施例中，第二流動方向與所述第一流動方向相反。

在實(shí)施例中，確定第一電流的值包括測量跨電阻器的壓降?？珉娮杵鞯乃鰤航翟谒龅谝浑娏骶哂兴龅谝涣鲃臃较驎r(shí)具有第一極性，并且在所述第一電流具有所述第二流動方向時(shí)具有與所述第一極性相反的第二極性。

在實(shí)施例中，控制所述第二電流以具有基本上等于所述第一電流的幅度的幅度包括：根據(jù)在參考電壓和所述壓降之間的差來生成箝位信號，當(dāng)所述第一電流的值指示所述第一電流的第二流動方向時(shí)，將所述箝位信號供應(yīng)到晶體管的控制端子。晶體管控制第二電流的幅度。

在實(shí)施例中，當(dāng)所述第一電流的值指示所述第一電流的第一流動方向時(shí)，所述箝位信號不被供應(yīng)到所述晶體管的控制端子。

在實(shí)施例中，當(dāng)向電機(jī)的繞組供應(yīng)能量時(shí)，所述第一電流具有第一流動方向，并且當(dāng)所述電機(jī)的繞組放電能量時(shí)，所述第一電流具有所述第二流動方向。

在實(shí)施例中，該方法包括：確定二極管是否被正向偏置。當(dāng)所述二極管被正向偏置時(shí)，控制所述第二電流以具有基本上等于所述第一電流的幅度的幅度。當(dāng)所述二極管被正向偏置時(shí)，控制所述第二電流以具有基本上等于零的值。

附圖說明

圖1圖示了根據(jù)實(shí)施例的單相BLDC電機(jī)系統(tǒng)。

圖2A、2B和2C圖示了根據(jù)實(shí)施例的圖1的單相BLDC電機(jī)系統(tǒng)的附加特征和操作。

圖3是圖示根據(jù)實(shí)施例的圖1和圖2的單相BLDC電機(jī)系統(tǒng)的操作的波形圖。

圖4是根據(jù)實(shí)施例的圖1和圖2的單相BLDC電機(jī)系統(tǒng)的控制回路框圖。

圖5圖示了根據(jù)實(shí)施例的三相BLDC電機(jī)系統(tǒng)。

圖6A、6B和6C圖示了根據(jù)實(shí)施例的圖5的三相BLDC電機(jī)系統(tǒng)的附加特征和操作。

圖7是圖示根據(jù)實(shí)施例的圖5和圖6的三相BLDC電機(jī)系統(tǒng)的操作的波形圖。

圖8是根據(jù)實(shí)施例的控制箝位電流的過程的流程圖。

圖9是根據(jù)另一實(shí)施例的控制箝位電流的過程的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1圖示了根據(jù)實(shí)施例的單相無刷直流(BLDC)電機(jī)系統(tǒng)100。BLDC電機(jī)系統(tǒng)100包括電機(jī)控制電路1-102、第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B、箝位控制電路1-106、電流感測電阻器1-108和單相BLDC電機(jī)1-110。通過阻斷二極管1-120和去耦合電容器1-122將電源電壓VDD供應(yīng)到第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B。

電機(jī)控制電路1-102將第一和第二控制信號CTRLA和CTRLB分別提供給第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B。在實(shí)施例中，第一和第二控制信號CTRLA和CTRLB中的每一個(gè)包括多個(gè)信號。電機(jī)控制電路1-102通過測量跨電流感測電阻器1-108的電壓來感測通過第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B中的一個(gè)或多個(gè)的電流流動。

第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B中的每一個(gè)通過阻斷二極管1-120和去耦合電容器1-122被連接到電源電壓VDD。阻斷二極管1-120被配置為防止來自第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B的電流反向流入電源電壓VDD的源。去耦合電容器1-122被配置為減少由于流動通過第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B的電流的變化而產(chǎn)生的電源電壓VDD的電壓變化的幅度。

第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B中的每一個(gè)通過電流感測電阻器1-108連接到地。電流感測電阻1-108用于產(chǎn)生由電機(jī)控制電路1-102并且由箝位控制電路1-106監(jiān)視的電流感測信號SENSE。

第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B將第一和第二電機(jī)驅(qū)動信號分別供應(yīng)到電機(jī)1-110的第一和第二電機(jī)端子A和B。電機(jī)1-110包括連接在第一和第二電機(jī)端子A和B之間的繞組1-112。電機(jī)1-110可以進(jìn)一步包括具有一個(gè)或多個(gè)磁體的轉(zhuǎn)子(未示出)，每個(gè)磁體包括北極和南極。

第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B有時(shí)用于將能量供應(yīng)到電機(jī)1-110的繞組1-112。供應(yīng)到繞組1-112的能量的第一部分被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能和熱能，并且供應(yīng)到繞組1-112的能量的第二部分被存儲在繞組1-112中。當(dāng)能量沒有被供給到繞組1-112時(shí)，存儲在繞組1-112中的能量可以通過來自繞組1-112的殘余電流的流動被放電。

箝位控制電路1-106分別從第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B接收第一和第二箝位感測信號CLSA和CLSB。箝位控制電路也接收電流感測信號SENSE。

箝位控制電路1-106根據(jù)第一和第二箝位感測信號CLSA和CLSB以及電流感測信號SENSE來生成第一和第二箝位信號CLA和CLB。箝位控制電路1-106被配置為，根據(jù)由存儲在電機(jī)1-110的繞組1-112中的能量的放電所生成的電流流動來生成第一和第二箝位信號CLA和CLB，以便將由放電所生成的電流流動的一些或全部從解耦合電容器1-122轉(zhuǎn)移走。在實(shí)施例中，箝位控制電路1-106被配置為，當(dāng)電流感測信號SENSE具有小于預(yù)定電壓值的電壓值時(shí)，生成第一和第二箝位感測信號CLSA和CLSB中的一個(gè)或多個(gè)的當(dāng)前值。

本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文的教導(dǎo)和公開可以理解，BLDC電機(jī)系統(tǒng)100可以進(jìn)一步包括其他電路，諸如反EMF監(jiān)視電路和轉(zhuǎn)子位置檢測電路。為了簡單起見，這樣的電路被省略。在實(shí)施例中，電機(jī)控制電路1-102、第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B以及箝位控制電路1-106中的全部或一些被設(shè)置在集成電路中。

圖2A、2B和2C圖示了根據(jù)實(shí)施例的適用于分別用作圖1的BLDC電機(jī)系統(tǒng)100的第一和第二驅(qū)動器電路1-104A和1-104B以及箝位控制電路1-106的第一和第二驅(qū)動器電路2-104A和2-104B以及箝位控制電路2-106的其他細(xì)節(jié)和操作。圖2A、2B和2C中的灰色箭頭指示與電路2-104A、2-104B和2-106的操作相關(guān)聯(lián)的電流流動，如下詳述。

具有正電壓值的電源電壓VDD被提供給阻斷二極管2-120的陽極。阻斷二極管2-120的陰極被連接到去耦合電容器2-122的第一端子。去耦合電容器2-122的第二端子被連接到地。

第一驅(qū)動器電路-2-104A接收第一正柵極信號PGA和第一負(fù)柵極信號NGA，并且這些信號可以被包括在圖1的第一控制信號CTRLA中。第一驅(qū)動器電路2-104A包括第一p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(pMOSFET)2-220A、第一n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(nMOSFET)2-222A、第一上部保護(hù)二極管2-226A以及第一下部保護(hù)二極管2-228A。在實(shí)施例中，第一上部保護(hù)二極管2-226A和第一下部保護(hù)二極管2-228A分別是第一pMOSFET 2-220A和第一nMOSFET 2-222A固有的體二極管。

第一正柵極信號PGA被連接到第一pMOSFET 2-220A的柵極。第一pMOSFET 2-220A的源極被連接到去耦合電容器2-122的第一端子。第一pMOSFET 2-220A的漏極連接到第一輸出端子OUTA。第一上部保護(hù)二極管2-226A被連接在第一pMOSFET 2-220A的漏極和源極之間。

第一負(fù)柵極信號NGA被連接到第一nMOSFET 2-222A的柵極。第一nMOSFET 2-222A的源極通過電流感測電阻器2-108被連接到地。第一nMOSFET 2-222A的漏極被連接到第一輸出端子OUTA。第一下部保護(hù)二極管2-228A被連接在第一nMOSFET 2-222A的漏極和源極之間。

第二驅(qū)動器電路2-104B接收第二正柵極信號PGB和第二負(fù)柵極信號NGB，并且這些信號可以被包括在圖1的第二控制信號圖CTRLB中。第二驅(qū)動器電路2-104B包括第二pMOSFET 2-220B、第二nMOSFET 2-222B、第二上部部保護(hù)二極管2-226B和第二下部保護(hù)二極管2-228B。在實(shí)施例中，第二上部保護(hù)二極管2-226B和第二下部保護(hù)二極管2-228B分別是第二pMOSFET 2-220B和第二nMOSFET 2-222B固有的體二極管。

第二正柵極信號PGB被連接到第二pMOSFET 2-220B的柵極。第二pMOSFET 2-220B的源極被連接到去耦合電容器2-122的第一端子。第二pMOSFET 2-220B的漏極被連接到第二輸出端子OUTB。第二上部保護(hù)二極管2-226B被連接在第二pMOSFET 2-220B的漏極和源極之間。

第二負(fù)柵極信號NGB被連接到第二nMOSFET 2-222B的柵極。第二nMOSFET 2-222B的源極通過電流感測電阻器2-108被連接到地。第二nMOSFET 2-222B的漏極被連接到第二輸出端子OUTB。第二下部保護(hù)二極管2-228B被連接在第二nMOSFET 2-222B的漏極和源極之間。

第一驅(qū)動器電路2-104A的第一輸出端子OUTA被連接到BLDC電機(jī)2-110的第一端子A。第二驅(qū)動器電路2-104B的第二輸出端子OUTB被連接到BLDC電機(jī)2-110的第二端子B。繞組2-112被連接在BLDC電機(jī)2-110的第一和第二端子A和B之間。

箝位控制電路2-106包括第一和第二電壓感測電路2-230A和2-230B、第一和第二開關(guān)2-232A和2-232B、差分放大器電路2-234以及第一、第二、第三和第四電阻器2-236、2-237、2-238和2-239。在實(shí)施例中，差分放大器電路2-234是運(yùn)算放大器(opamp)。

第一電壓感測電路2-230A從第一驅(qū)動器電路2-104A接收第一感測信號，其可以被包括在圖1的第一箝位感測信號CLSA中。第一感測信號對應(yīng)于跨第一下部保護(hù)二極管2-228A的電壓。第一電壓檢測電路2-230A使用第一感測信號來將跨第一下部保護(hù)二極管2-228A的電壓與預(yù)定閾值電壓作比較，并且根據(jù)比較的結(jié)果來生成第一開關(guān)控制信號SCA。第一開關(guān)控制信號SCA被提供給第二開關(guān)2-232B。

第二電壓感測電路2-230B從第二驅(qū)動器電路2-104B接收第二感測信號，其可以被包括在圖1的第二箝位感測信號CLSB中。第二感測信號對應(yīng)于跨第二下部保護(hù)二極管2-228B的電壓。第二電壓感測電路2-230B使用第二感測信號來將跨第二下部保護(hù)二極管2-228B的電壓與預(yù)定閾值電壓作比較，并且根據(jù)比較的結(jié)果來生成第二開關(guān)控制信號SCB。第二開關(guān)控制信號SCB被提供給第一開關(guān)2-232A。

差分放大器電路2-234包括正輸入和負(fù)輸入。差分放大器電路2-234的正輸入使用包括第一和第二電阻器2-236和2-237的分壓器來接收從參考電壓V_REF生成的縮放的參考電壓V_SR。第一電阻器2-236被連接在參考電壓V_REF和差分放大電路2-234的正輸入之間。第二電阻器2-237被連接在差分放大器電路2-234的正輸入和地之間?？s放的參考電壓V_SR根據(jù)等式1來確定，其中，V_REF是參考電壓V_REF的值，R₁是第一電阻器2-236的電阻值，并且R₂是第二電阻器2-237的電阻值：

差分放大電路2-234的負(fù)輸入通過第三電阻器2-238接收電流感測信號SENSE。第四電阻器2-239被連接在差分放大器電路2-234的負(fù)輸入和輸出之間。因此，在差分放大電路2-234的輸出處生成的通用箝位信號CL的電壓值V_CL根據(jù)等式2來確定，其中V_SENSE是電流感測信號SENSE的電壓值，R₃是第三電阻器2-238的電阻值，并且R₄是第四電阻器2-239的電阻值：

通用箝位信號CL被提供給第一和第二開關(guān)2-232A和2-232B。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)2-232A通過第二開關(guān)控制信號SCB被接通時(shí)，通用箝位信號CL被提供給第一nMOSFET 2-222A的柵極作為第一箝位信號CLA。當(dāng)?shù)诙_關(guān)2-232B通過第一開關(guān)控制信號SCA被接通時(shí)，通用箝位信號CL被提供給第二nMOSFET 2-222B的柵極作為第二箝位信號CLB。

在實(shí)施例中，使用包括電阻器或其他器件(未示出)的電路來組合第一負(fù)柵極信號NGA和第一箝位信號CLA，其他器件在第一負(fù)柵極信號NGA和第一箝位信號CLA均未被提供給第一nMOSFET 2-222A時(shí)的時(shí)間段期間將第一nMOSFET 2-222A的柵極的電壓值保持在低電平。類似的電路可以用于組合第二負(fù)柵極信號NGB和第二箝位信號CLB。

在另一實(shí)施例中，第一和第二開關(guān)控制信號SCA和SCB可以控制第一和第二復(fù)用器，其分別選擇第一和第二箝位信號CLA和CLB或第一和第二負(fù)柵極信號NGA和NGB。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文的教導(dǎo)和公開可以理解，許多其他電路可以用于將第一和第二箝位信號CLA和CLB與第一和第二負(fù)柵極信號NGA和NGB適當(dāng)?shù)亟M合，以便于分別控制第一和第二nMOSFET 2-222A和2-222B。

圖3是圖示根據(jù)實(shí)施例的圖2A、2B和2C的電路的操作的波形圖。具體地，圖2A的灰色箭頭示出了在圖3中所示的第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2之間的第一間隔期間流動的電流，圖2B的灰色箭頭示出了在圖3中所示的第二時(shí)間T2和第三時(shí)間T3之間的第二間隔期間流動的電流，并且圖2C的灰色箭頭示出了在圖3中所示的第三時(shí)間T3和第四時(shí)間T4之間的第三間隔期間流動的電流。

初始地，第一和第二正柵極信號PGA和PGB具有高的值，其分別關(guān)斷第一和第二pMOSFET 2-220A和2-220B。第一和第二負(fù)柵信號NGA和NGB被驅(qū)動為低，并且第一和第二箝位信號CLA和CLB不被驅(qū)動，使得示出為圖3中的第一和第二組合負(fù)柵極信號NGA+CLA和NGB+CLB的相應(yīng)的第一和第二組合具有低的值，該低值分別關(guān)斷第一和第二nMOSFET 2-222A和2-222B。作為結(jié)果，BLDC電機(jī)2-110的第一和第二端子A和B浮置，沒有電流流過第一和第二驅(qū)動器電路2-104A和2-104B，電流感測信號SENSE具有零值，并且線圈電流I_COIL具有零值。

在第一時(shí)間T1，如圖2A所示，第一正柵極信號PGA被拉低，這接通第一pMOSFET 2-220A。第二負(fù)柵極NGB被驅(qū)動為高，這使得第二組合負(fù)柵極信號NGB+CLB變高，這接通第二nMOSFET 2-222B。結(jié)果，線圈電流I_COIL從電源電壓VDD流動通過阻斷二極管2-120、第一pMOSFET 2-220A、BLDC電機(jī)2-110的繞組2-112、第二nMOSFET 2-222B和電流感測電阻器2-108。

第一和第二電壓感測電路2-230A和2-230B分別確定，第一和第二下部保護(hù)二極管2-228A和2-228B被反向偏置，即，基本上沒有電流流過第一和第二下部保護(hù)二極管2-228A和2-228B?；谠摯_定，第一和第二電壓感測電路2-230A和2-230B生成第一和第二開關(guān)控制信號SCA和SCB，其分別關(guān)斷第二和第一開關(guān)2-232B和2-232A。

在第二時(shí)間T2，如圖2B所示，第一正柵極信號PGA被驅(qū)動為高，這關(guān)斷第一pMOSFET 2-220A。第二負(fù)柵極NGB被驅(qū)動為低并且隨后被浮置，這會使得第二組合負(fù)柵極信號NGB+CLB變?yōu)榈?，這關(guān)斷第二nMOSFET 2-222B。

然而，線圈電流I_COIL繼續(xù)流動通過BLDC電機(jī)2-110的線圈2-112。結(jié)果，BLDC電機(jī)2-110的第一端子A的電壓值減小到負(fù)值，并且BLDC電機(jī)2-110的第二端子B的電壓值增加到比電源電壓VDD的電壓值更正的值。

BLDC電機(jī)2-110的第一端子A處的電壓值的減小使得第一下部保護(hù)二極管2-228A成為正向偏置。BLDC電機(jī)2-110的第二端子B處的電壓值的增加使得第二上部保護(hù)二極管2-226B成為正向偏置。

結(jié)果，線圈電流I_COIL從地開始流動，通過電流感測電阻器2-108、第一下部保護(hù)二極管2-228A、繞組2-112和第二上部保護(hù)二極管2-226B。相對于在第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2之間的時(shí)間段期間的通過電流感測電阻器2-108的電流流動的方向，在第二時(shí)間T2之后的時(shí)間段中通過電流感測電阻器2-108的電流流動的方向被反轉(zhuǎn)。結(jié)果，在第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2之間的時(shí)間段期間為正的電流感測信號SENSE的電壓值V_SENSE，在第二時(shí)間T2之后的時(shí)間段期間為負(fù)。

線圈電流I_COIL的流動由阻斷二極管2-120阻斷。替代地，電流流動通過去耦合電容器2-122，使得跨去耦合電容器2-122的電壓增加。如果跨去耦合電容器2-122的電壓增加到充分高于第一和第二正柵極信號PGA和PBG中的一個(gè)或多個(gè)的電壓值的值，則第一和第二pMOSFET 2-220A和2-220B中的一個(gè)或多個(gè)可能在不適當(dāng)?shù)臅r(shí)間被接通。該第一和第二pMOSFET 2-220A和2-220B中的一個(gè)或多個(gè)的接通可能產(chǎn)生BLDC電機(jī)2-110的不期望的移動或制動以及增加的功耗。

在第三時(shí)間T3，如圖2C所示，箝位控制電路2-106進(jìn)行操作以通過轉(zhuǎn)移線圈電流I_COIL中一些或所有遠(yuǎn)離去耦合電容器2-122來防止跨去耦合電容器2-122的電壓成為過高的值。從第二時(shí)間T2到第三時(shí)間T3的延遲是箝位控制電路2-106的響應(yīng)時(shí)間。

第一電壓感測電路2-230A確定，第一下部保護(hù)二極管2-228A被正向偏置，并且用接通第二開關(guān)2-232B的值來驅(qū)動第一開關(guān)控制信號SCA。然后，第一開關(guān)控制信號SCA將通用箝位信號CL提供給第二nMOSFET 2-222B作為第二箝位信號CLB。

在實(shí)施例中，第一和第二開關(guān)2-232A和2-232B可以被控制為，在第二時(shí)間T2和第四時(shí)間T4之間的時(shí)間段期間，將通用箝位信號CL提供給在第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2之間的時(shí)間段期間接通的第一和第二nMOSFET 2-222A和2-222B中的一個(gè)?？梢愿鶕?jù)在第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2之間的時(shí)間段期間的第一和第二負(fù)柵極信號NGA和NGB的值來在第二時(shí)間T2和第四時(shí)間T4之間的時(shí)間段期間控制第一和第二開關(guān)2-232A和2-232B。

通過電流感測電阻器2-108從地流動的電流使得電流感測信號SENSE具有負(fù)電壓值。結(jié)果，第二箝位信號CLB具有比縮放的參考電壓V_SR更大的電壓值。第二箝位信號CLB的電壓值使得第二nMOSFET 2-222B接通，并且結(jié)果，箝位電流I_CLAMP從繞組2-112開始流動通過第二nMOSFET 2-222B和第一下部保護(hù)二極管2-228A，并且然后返回到繞組2-112。

圖4是圖示箝位控制電路2-106和第二nMOSFET 2-222B的操作的控制回路框圖。在圖4中，I_COIL是通過繞組2-112的線圈電流I_COIL的幅度，I_CLAMP是通過第二nMOSFET 2-222B的箝位電流I_CLAMP的幅度，R_SNS是電流感測電阻器2-108的電阻值，R3是第三電阻器2-238的電阻值，R4是第四電阻2-239的電阻值，V_TH是第二nMOSFET 2-222B的閾值電壓，V_REF是參考電壓V_REF的電壓值，并且G是控制回路的增益?？刂苹芈返脑鲆鍳可以包括第二nMOSFET 2-222B的跨導(dǎo)。

如果第一電阻器2-236的電阻值R₁與第二電阻器2-237的電阻值R₂的比率被選擇為等于第四電阻器2-239的電阻值R₄與第三電阻器2-238的電阻值R₃的比率，則箝位電流I_CLAMP的幅度由等式3給出，其中K＝1+R₄/R₃：

從等式3可以看出，當(dāng)回路增益K·G·R_SNS大時(shí)，第一項(xiàng)將接近線圈電流I_COIL。第二項(xiàng)是由于參考電壓V_REF和第二nMOSFET 2-222B的閾值電壓V_TH的失配產(chǎn)生的電壓偏移，該電壓偏移以因子K·R_SNS衰減。通過適當(dāng)?shù)剡x擇第三電阻器2-238的電阻值R₃和第四電阻器2-239的電阻值R₄，可以使得K(＝I+R₄/R₃)是大的，并且結(jié)果，箝位電流I_CLAMP可以近似等于線圈電流I_COIL。結(jié)果，非常少量的電流流動到去耦合電容器2-122，并且降低了跨去耦合電容器2-122的電壓的增加。

在實(shí)施例中，電流感測電阻器2-108、箝位控制電路2-106和第二nMOSFET 2-222B操作作為反饋回路，被配置為將第二輸出端子OUTB處的電壓保持在接近電源VDD的電壓值的電壓值，由此保持繞組2-112中的快速電流衰減速率。

返回到圖3，在第四時(shí)間T4，存儲在繞組2-112中的能量已經(jīng)消耗，線圈電流I_COIL基本上為零，并且第一下部保護(hù)二極管2-228A不再被正向偏置。第一電壓感測電路2-230A確定，第一下部保護(hù)二極管2-228A不再被正向偏置，并且用關(guān)斷第二開關(guān)2-232B的值來驅(qū)動第一開關(guān)控制信號SCA。結(jié)果，在時(shí)間T4之后，第二nMOSFET 2-222B不再由箝位控制電路2-106控制。

圖3還示出，在從第五時(shí)間T5通過第六時(shí)間T7、第七時(shí)間T7和第八時(shí)間T8的時(shí)間段期間，在線圈電流I_COIL在于圖2A、2B、2C中所示的方向相反的方向上流動時(shí)的圖1和圖2的BLDC電機(jī)控制系統(tǒng)100的操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在第五時(shí)間T5和第六時(shí)間T6、第六時(shí)間T6和第七時(shí)間T7、以及第七時(shí)間T7和第八時(shí)間T8之間的時(shí)段期間，BLDC電機(jī)控制系統(tǒng)100分別以類似于以上針對在第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2、第二時(shí)間T2和第三時(shí)間T3、以及第三時(shí)間T3和第四時(shí)間T4之間的時(shí)段描述的方式進(jìn)行操作。

在第五時(shí)間T5和第八時(shí)間T8之間的時(shí)間段期間，第二pMOSFET 2-220B、第一nMOSFET 2-222A、第二下部保護(hù)二極管2-222B、第二電壓感測電路2-230B和第一開關(guān)2-232A執(zhí)行在第一時(shí)間T1和第四時(shí)間T4之間的時(shí)間段期間由第一pMOSFET 2-220A、第二nMOSFET 2-222B、第一下部保護(hù)二極管2-222A、第一電壓感測電路2-230A和第二開關(guān)2-232B分別執(zhí)行的功能。結(jié)果，當(dāng)箝位控制電路在第七時(shí)間T7和第八時(shí)間T8之間的時(shí)段期間接通第一nMOSFET 2-222A時(shí)，線圈電流I_COIL流動通過繞組2-112，如由圖2中的相應(yīng)的灰色箭頭所示，但是在相反方向上。

雖然以上描述了單相BLDC電機(jī)系統(tǒng)100，但是實(shí)施例不限于此，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文的教導(dǎo)和公開將理解，三相BLDC電機(jī)系統(tǒng)100可以適于利用具有兩個(gè)、三個(gè)或三個(gè)以上相的電機(jī)或者利用具有使用換向驅(qū)動的線圈的任何電機(jī)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文的教導(dǎo)和公開將理解，單相BLDC電機(jī)系統(tǒng)100可以適于利用上述具有負(fù)電壓值而不是正電壓值的電源電壓VDD。

圖5圖示了根據(jù)實(shí)施例的三相無刷直流(BLDC)電機(jī)系統(tǒng)500。BLDC電機(jī)系統(tǒng)500包括電機(jī)控制電路5-102、第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和5-104C、箝位控制電路5-106、電流感測電阻器5-108、阻斷二極管5-120、去耦合電容器5-122以及三相BLDC電機(jī)5-110。

電機(jī)控制電路5-102將第一、第二和第三控制信號CTRLA、CTRLB和CTRLC分別提供給第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和5-104C。在實(shí)施例中，第一、第二和第三控制信號CTRLA、CTRLB和CTRLC中的每一個(gè)包括多個(gè)信號。電機(jī)控制電路5-102通過測量跨電流感測電阻器5-108的電壓來感測通過第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和5-104C中的一個(gè)或多個(gè)的電流流動。

第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和5-104C中的每一個(gè)通過阻斷二極管5-120和去耦合電容器5-122被連接到電源電壓VDD。阻斷二極管5-120被配置為，防止來自第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和5-104C的電流反向流入電源電壓VDD的源。去耦合電容器5-122被配置為減少由流動通過第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和5-104C中的一個(gè)或多個(gè)的電流的變化所產(chǎn)生的電源電壓VDD的電壓變化的幅度。

第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和5-104C中的每一個(gè)通過電流感測電阻器5-108被連接到地。電流感測電阻器5-108用于產(chǎn)生由該電機(jī)控制電路5-102和由箝位控制電路5-106監(jiān)視的電流感測信號SENSE。

第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和5-104C分別控制供應(yīng)到電機(jī)5-110的第一、第二和第三電機(jī)端子A、B和C的第一、第二和第三信號。

電機(jī)5-110包括具有分別連接到第一、第二和第三電機(jī)端子A、B和C的第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C。第一第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C的第二端以“Y形”配置彼此連接。在另一實(shí)施例中，第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C以“三角形”配置彼此連接，其中，第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C的第二端分別被連接到第二、第三和第一繞組5-112B、5-112C和5-112A的第一端。

第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和5-104C有時(shí)用于將能量供應(yīng)到第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C中的一個(gè)或多個(gè)。供應(yīng)到第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C的能量的第一部分被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能和熱。供應(yīng)到第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C的能量的第二部分被存儲在第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C中的一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)能量不被供給到第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)，存儲在第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C中的能量可以被放電。

箝位控制電路5-106包括差分放大器5-234、第一、第二、第三和第四電阻器5-236、5-237、5-238和5-239、箝位nMOSFET 5-540和箝位保護(hù)二極管5-542。箝位控制電路5-106被配置為減少電流從BLDC電機(jī)5-110的第一、第二和第三繞組5-112A、5-112B和5-112C中的一個(gè)或多個(gè)回流到去耦合電容器5-122，如下所述。在實(shí)施例中，箝位保護(hù)二極管5-542包括在箝位nMOSFET 5-540中固有的體二極管。

本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文的教導(dǎo)和公開將理解，BLDC電機(jī)系統(tǒng)500可以進(jìn)一步包括其他電路，諸如反EMF監(jiān)視電路和轉(zhuǎn)子位置檢測電路。為了簡單起見，這樣的電路被省略。在實(shí)施例中，電機(jī)控制電路5-102、第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A、5-104B和l-104c以及箝位控制電路5-106中的全部或一部分被設(shè)置在集成電路中。

圖6A、6B和6C圖示了根據(jù)實(shí)施例的用于分別適用于用作根據(jù)實(shí)施例的圖5中的BLDC電機(jī)系統(tǒng)500的第一、第二和第三驅(qū)動器電路5-104A，5-104B和5-104C以及箝位控制電路5-106的第一、第二和第三驅(qū)動器電路6-104A、6-104B和6-104C以及箝位控制電路6-106的其他細(xì)節(jié)和操作。圖6A、6B和6C中的灰色箭頭指示與電路5-104A、5-104B、5-104C和5-106相關(guān)聯(lián)的電流流動，如下詳述。

電源電壓VDD被提供給阻斷二極管6-120的陽極。阻斷二極管6-120的陰極被連接到去耦合電容器6-122的第一端子。去耦合電容器6-122的第二端子被連接到地。

第一驅(qū)動器電路6-104A接收第一正柵極信號PGA和第一負(fù)柵極信號NGA。這些信號可以被包括在圖5的第一控制信號CTRLA中。

第一正柵極信號PGA被連接到第一pMOSFET 6-220A的柵極。第一pMOSFET 6-220A的源極被連接到去耦合電容器6-122的第一端子。第一pMOSFET 6-220A的漏極連接到第一輸出端子OUTA。第一上部保護(hù)二極管6-226A被連接第一pMOSFET 6-220A的漏極和源極之間。在實(shí)施例中，第一上部保護(hù)二極管6-226A是第一pMOSFET 6-220A固有的體二極管。

第一負(fù)柵極信號NGA被連接到第一nMOSFET 6-222A的柵極。第一nMOSFET 6-222A的源極通過電流感測電阻器6-108被連接到地。第一nMOSFET 6-222A的漏極被連接到第一輸出端子OUTA。第一下部保護(hù)二極管6-228A被連接在第一nMOSFET 6-222A的漏極和源極之間。在實(shí)施例中，第一下部保護(hù)二極管6-228A是第一nMOSFET 6-222A固有的體二極管。

當(dāng)?shù)谝徽龞艠O信號PGA信號具有高電壓值時(shí)，第一pMOSFET 6-220A關(guān)斷，并且沒有電流流過第一pMOSFET 6-220A。當(dāng)?shù)谝徽龞艠O信號PGA具有低電壓值時(shí)，第一pMOSFET 6-220A接通，并且電流可以從電源電壓VDD通過阻斷二極管6-120和第一pMOSFET 6-220A流動到第一輸出端子OUTA。

當(dāng)?shù)谝回?fù)柵極信號NGA信號具有低電壓值時(shí)，第一nMOSFET 6-222A關(guān)斷，并且沒有電流流過第一nMOSFET 6-222A。當(dāng)?shù)谝回?fù)柵極信號NGA具有高電壓值時(shí)，第一nMOSFET 6-222A被接通，并且電流可以從第一輸出端子OUTA通過第一nMOSFET 6-222A和電流感測電阻器6-108流動到地。

第二驅(qū)動器電路6-104B接收第二正柵極信號PGB和第二負(fù)柵極信號NGB。該信號可以被包括在圖5的第二控制信號CTRLB中。

第二正柵信號PGB被連接到第二pMOSFET 6-220B的柵極。第二pMOSFET 6-220B的源極被連接到去耦合電容器6-122的第一端子。第二pMOSFET 6-220B的漏極被連接到第二輸出端子OUTB。第二上部保護(hù)二極管6-226B被連接在第二pMOSFET 6-220B的漏極和源極之間。在實(shí)施例中，第二上部保護(hù)二極管6-226B是第二pMOSFET 6-220B固有的體二極管。

第二負(fù)柵極信號NGB被連接到第二nMOSFET 6-222B的柵極。第二nMOSFET 6-222B的源極通過電流感測電阻器6-108被連接到地。第二nMOSFET 6-222B的漏極被連接到第二輸出端子OUTB。第二下部保護(hù)二極管6-228B被連接在第二nMOSFET 6-222B的漏極和源極之間。在實(shí)施例中，第二下部保護(hù)二極管6-228B是第二nMOSFET 6-222B固有的體二極管。

第三驅(qū)動器電路6-104C接收第三正柵極信號PGC和第三負(fù)柵極信號NGC。這些信號可以被包括在圖5的第三控制信號CTRLC中。

第三正柵信號PGC被連接到第三pMOSFET 6-220C的柵極。第三pMOSFET 6-220C的源極被連接到去耦合電容器6-122的第二端子。第三pMOSFET6-220C的漏極被連接到第三輸出端子OUTC。第三上部保護(hù)二極管6-226C被連接在第三pMOSFET 6-220C的漏極和源極之間。在實(shí)施例中，第三上部保護(hù)二極管6-226C是第三pMOSFET 6-220C固有的體二極管。

第三負(fù)柵信號的NGC被連接到第三nMOSFET 6-222C的柵極。第三nMOSFET 6-222C的源極通過電流感測電阻器6-108被連接到地。第三nMOSFET 6-222C的漏極被連接到第三輸出端子OUTC。第三下部保護(hù)二極管6-228C被連接在第三nMOSFET 6-222C的漏極和源極之間。在實(shí)施例中，第三下部保護(hù)二極管6-228C是第三nMOSFET 6-222C固有的體二極管。

第二和第三驅(qū)動器電路6-104B和6-104C以類似于以上針對第一驅(qū)動器電路6-104A描述的方式進(jìn)行操作。

BLDC電機(jī)6-110包括第一、第二和第三繞組6-112A、6-112B和6-112C，分別具有連接到第一、第二和第三電機(jī)端子A，B和C的第一端。第一、第二和第三繞組6-112A、6-112B和6-112C的第二端以“Y形”配置彼此連接。在另一實(shí)施例中，第一、第二和第三繞組6-112A、6-112B和6-112C以“三角形”配置彼此連接，其中，第一、第二和第三繞組6-112A、6-112B和6-112C的第二端被分別連接到第二、第三和第一繞組6-112B、6-112C和6-112A的第一端。

箝位控制電路6-106包括差分放大器6-234、第一、第二、第三和第四電阻器6-236、6-237、6-238、6-239和6-239、箝位nMOSFET 6-540以及箝位保護(hù)二極管6-542。

差分放大器電路6-234包括正輸入和負(fù)輸入。差分放大器電路6-234的正輸入使用包括第一和第二電阻器6-236和6-237的分壓器接收從參考電壓V_REF生成的縮放參考電壓V_SR。第一電阻器6-236被連接在參考電壓V_REF和差分放大器電路6-234的正輸入之間。第二電阻器6-237被連接在差分放大器電路6-234的正輸入和地之間?？s放的參考電壓V_SR是根據(jù)以上等式1確定的，其中R₁是第一電阻器6-236的電阻值，并且R₂是第二電阻器6-237的電阻值。在實(shí)施例中，參考電壓V_REF基本上等于箝位nMOSFET 6-540的閾值電壓V_TH。

差分放大器電路6-234的負(fù)輸入端通過第三電阻器6-238來接收電流感測信號SENSE。第四電阻器6-239被連接在差分放大器電路6-234的輸出和負(fù)輸入之間。因此，在差分放大器電路6-234的輸出處生成的箝位信號CL的電壓值是根據(jù)以上等式2來確定的，其中R₃是第三電阻器6-238的電阻值，并且R₄是第四電阻器6-239的電阻值。

箝位信號CL被提供到箝位nMOSFET 6-540的柵極。箝位nMOSFET 6-540的漏極被連接到去耦合電容器6-122的第一端子。箝位nMOSFET 6-540的源極被連接到電流感測電阻器6-108。箝位保護(hù)二極管6-542被連接到箝位nMOSFET 6-540的漏極和源極。在實(shí)施例中，箝位保護(hù)二極管6-542包括箝位nMOSFET 6-540固有的體二極管。

當(dāng)箝位信號CL的電壓值超過箝位nMOSFET 6-540的閾值電壓V_TH時(shí)，電流從箝位nMOSFET 6-540的漏極流動到箝位nMOSFET 6-540的源極。當(dāng)箝位信號CL的電壓值低于箝位nMOSFET 6-540的閾值電壓V_TH時(shí)，沒有電流從箝位nMOSFET 6-540的漏極流動到箝位nMOSFET 6-540的源極。

圖7是圖示根據(jù)實(shí)施例的圖6A、6B和6C的電路的操作的波形圖。具體地，圖6A的灰色箭頭示出了在圖7中所示的第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2之間的第一間隔期間流動的電流，圖6B的灰色箭頭示出了在圖7中所示的第二時(shí)間T2和第三時(shí)間T3之間的第二間隔期間流動的電流，并且圖6C的灰色箭頭示出了在圖7中所示的第三時(shí)間T3和第四時(shí)間T4之間的第三間隔期間流動的電流。

初始地，第一和第二正柵極信號PGA和PGB具有高的值，其分別關(guān)斷第一和第二pMOSFET 6-220A和6-220B。第一和第二負(fù)柵信號NGA和NGB具有低的值，其分別關(guān)斷第一和第二pMOSFET 6-222A和6-222B。結(jié)果，BLDC電機(jī)6-110的第一和第二端子A和B浮置，沒有電流流過第一和第二驅(qū)動器電路6-104A和6-104B，電流感測信號SENSE具有零值，并且線圈電流I_COIL具有零值。

圖7中未示出的第三正柵極信號PGC和第三負(fù)柵極信號NGC在圖7中所示的時(shí)間段中分別被保持在高電平和低電平。結(jié)果，在圖7所示的時(shí)間段中，第三pMOSFET 6-220C和第三nMOSFET 6-222C被關(guān)斷，并且BLDC電機(jī)6-110的第三端子C浮置。

因?yàn)殡娏鞲袦y信號SENSE具有零值，所以箝位信號CL的電壓值小于箝位nMOSFET 6-540的閾值電壓V_TH，并且箝位nMOSFET 6-540被關(guān)斷。

在第一時(shí)間T1，如圖6A所示，第一正柵極信號PGA被驅(qū)動為低，這接通第一pMOSFET 6-220A。第二負(fù)柵極NGB被驅(qū)動為高，這接通第二nMOSFET 6-222B。結(jié)果，電流I_COIL從電源電壓VDD流動通過阻斷二極管6-120、第一pMOSFET 6-220A、BLDC電機(jī)6-110的第一和第二繞組6-112A和6-112B、第二nMOSFET 6-222B和電流感測電阻器6-108。

通過電流感測電阻器6-108的線圈電流I_COIL的流動使得電流感測信號SENSE的電壓值V_SENSE具有正電壓。結(jié)果，箝位信號CL的電壓值小于箝位nMOSFET 6-540的閾值電壓V_TH，并且箝位nMOSFET 6-540被關(guān)斷。

在第二時(shí)間T2，如圖6B所示，第一正柵極信號PGA被驅(qū)動為高，其關(guān)斷第一pMOSFET 6-220A。第二負(fù)柵極NGB被驅(qū)動為低，其關(guān)斷第二nMOSFET 6-222B。

然而，線圈電流I_COIL繼續(xù)流動通過BLDC電機(jī)6-110的第一和第二繞組6-112A和6-112B。結(jié)果，BLDC電機(jī)6-110的第一端子A的電壓值減小到負(fù)值，并且BLDC電機(jī)6-110的第二端子B處的電壓值6-110增加到比電源VDD的電壓值更正的值。

BLDC電機(jī)6-110的第一端子A處的電壓值的減小使得第一下部保護(hù)二極管6-228A成為正向偏置。BLDC電機(jī)6-110的第二端B處的電壓值的增加使得第二上部保護(hù)二極管6-226B成為正向偏置。

結(jié)果，線圈電流I_COIL從地面流動通過電流感測電阻器6-108、第一下部保護(hù)二極管6-228A、第一和第二繞組6-112A和6-112B、以及第二上保護(hù)二極管6-226B。相對于在第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2之間的時(shí)間段期間通過電流感測電阻器6-108的電流流動的方向，通過電流感測電阻器6-108的電流流動的方向在第二時(shí)間T2之后的時(shí)間段中被反轉(zhuǎn)。結(jié)果，在第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2之間的時(shí)間段期間為正的電流感測信號SEMSE的電壓值V_SENSE在第二時(shí)間T2之后的時(shí)間段期間為負(fù)。

線圈電流I_COIL的流動由阻斷二極管6-120阻斷。替代地，線圈電流I_COIL流動通過去耦合電容器6-122，使得跨去耦合電容器6-122的電壓增加。

如果跨去耦合電容器的電壓6-122增加充分高于第一、第二和第三正柵極信號PGA、PGB和PGC中的一個(gè)或多個(gè)的電壓值的值，則第一、第二和第三pMOSFET 6-220A、6-220B和6-220C中的一個(gè)或多個(gè)可能在不適當(dāng)?shù)臅r(shí)間被導(dǎo)通。該第一、第二和第三pMOSFET 6-220A、6-220B和6-220C中的一個(gè)或多個(gè)的導(dǎo)通可能產(chǎn)生BLDC電機(jī)6-110的不期望的移動或制動以及增加的功耗。

在第三時(shí)間T3，如圖6C所示，箝位控制電路6-106進(jìn)行操作以通過轉(zhuǎn)移線圈電流I_COIL中的一些或所有遠(yuǎn)離去耦合電容器6-122來防止跨去耦合電容器6-122的電壓成為過高的值。

從地通過電流感測電阻器6-108流動的線圈電流I_COIL使得電流感測信號SENSE具有負(fù)的電壓值。結(jié)果，箝位信號CL增加到大于箝位nMOSFET 6-540的閾值電壓V_TH的電壓值，并且箝位電流I_CLAMP流動通過箝位nMOSFET 6-540。

箝位控制電路6-106和箝位nMOSFET 6-540的操作由圖4的控制回路框圖圖示，其中I_COIL是線圈電流I_COIL的幅度，I_CLAMP是通過箝位nMOSFET 6-540的箝位電流I_CLAMP的幅度，R_SNS是電流感測電阻器6-108的電阻值，R₃是第三電阻器6-238的電阻值，R₄是第四電阻器6-239的電阻值，V_TH是箝位nMOSFET 6-540的閾值電壓，V_REF是參考電壓V_REF的電壓值，并且G是控制回路的增益?？刂苹芈返脑鲆鍳可以包括箝位nMOSFET 6-540的跨導(dǎo)。

如果第一電阻器6-236的電阻值R₁與第二電阻器6-237的電阻值R₂的比率被選擇為等于第四電阻器6-239的電阻值R₄與第三電阻器6-238的電阻值R₃的比率，則箝位電流I_CLAMP的幅度由以上等式3給出，其中K＝1+R₄/R₃。

從等式3可以看出，當(dāng)回路增益K·G·R_SNS大時(shí)，第一項(xiàng)將接近線圈電流I_COIL。第二項(xiàng)是由于參考電壓V_REF和箝位nMOSFET6-540的閾值電壓V_TH的失配產(chǎn)生的電壓偏移，并且該電壓偏移以因子K·R_SNS衰減。通過適當(dāng)?shù)剡x擇第三電阻器6-238的電阻R₃值以及第四電阻器6-239的電阻值R₄，可以使得K(＝1+R₄/R₃)是大的，并且結(jié)果，箝位電流I_CLAMP可以近似等于線圈電流I_COIL。結(jié)果，非常少量的電流流動到去耦合電容器6-122，并且降低了跨去耦合電容器6-122的電壓的增加。

在BLDC電機(jī)系統(tǒng)500中，在圖7的第三時(shí)間T3和第四時(shí)間T4之間的時(shí)間段期間諸如第二端子B的具有最高電壓的BLDC電機(jī)6-110的端子處的電壓保持處于接近在能量從BLDC電機(jī)6-110放電時(shí)的電源VDD的電壓值的電壓值，從而保持BLDC電機(jī)6-110的繞組中的快速電流衰減速率。

圖6A、6B、6C和圖7圖示了線圈電流I_COIL從BLDC電機(jī)6-110的第一端子A流動到BLDC電機(jī)6-110的第二端子B的情況。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文的教導(dǎo)和公開將理解，當(dāng)電流流動從第二端子B到第一端子A、從第一端子A到第三端子C、從第三端子C到第一端子A、從第二端子B到第三端子C或從第三端子C到第二端子B時(shí)，箝位電路6-106將以基本上相同的方式操作。

雖然三相BLDC電機(jī)系統(tǒng)500如上所述，但是實(shí)施例不限于此，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文的教導(dǎo)和公開內(nèi)將理解，三相BLDC電機(jī)系統(tǒng)500可以適于使用具有一個(gè)、兩個(gè)或多于三個(gè)相的電機(jī)、或者具有使用換向驅(qū)動的線圈的任何電機(jī)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文的教導(dǎo)和公開將理解，三相BLDC電機(jī)系統(tǒng)500可以適于利用上述具有負(fù)電壓值而不是正電壓值的電源電壓VDD。

盡管上述實(shí)施例包括nMOSFET和pMOSFET，但是實(shí)施例不限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，能夠放大和交換電氣信號的各種三端子電子設(shè)備或電路中的任何一個(gè)能夠代替上述nMOSFET和pMOSFET使用，包括結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)、雙極結(jié)型晶體管(BJT)及其組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，所描述的實(shí)施例的nMOSEFT和pMOSFET的漏極和源極是nMOSFET和pMOSFET的導(dǎo)電端子，并且其他導(dǎo)電端子包括例如BJT的集電極和射極。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解，nMOSEFT和pMOSFET的柵極是nMOSFET和pMOSFET的控制端子，并且其他控制端子包括BJT的基極。

圖8是根據(jù)實(shí)施例的控制箝位電流的過程800的流程圖。

在S802，確定通過電阻器的感測電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電阻器是被配置為感測流入地或來自地的電流的電流感測電阻器。在一個(gè)實(shí)施例中，感測到的電流是根據(jù)跨電阻器的電壓降來確定。

在S806，確定所感測的電流的極性。在實(shí)施例中，當(dāng)感測電流流入地時(shí)，感測電流的極性為正，并且當(dāng)感測電流從地流出時(shí)，感測電流的極性為負(fù)。

如果極性為負(fù)，則在S816處生成箝位電流。箝位電流的幅度被控制使得最小化流動通過電阻器的電流。在實(shí)施例中，當(dāng)極性為負(fù)時(shí)，箝位電流的幅度由包括電阻器的反饋回路電路來控制。

圖9是根據(jù)另一實(shí)施例的控制箝位電流的過程900的流程圖。

在S902中，一個(gè)或多個(gè)二極管被監(jiān)視，以確定一個(gè)或多個(gè)二極管中的任何一個(gè)是否被正向偏置，即，一個(gè)或多個(gè)二極管中的任何一個(gè)是否導(dǎo)通電流。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)二極管中的每一個(gè)是與一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動器電路的晶體管相關(guān)聯(lián)的保護(hù)二極管或體二極管。一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動器電路可以被配置為將能量提供給電機(jī)的一個(gè)或多個(gè)繞組。

在S906，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)二極管中的一個(gè)二極管被正向偏置時(shí)，過程900通過前進(jìn)到S912來進(jìn)入或繼續(xù)處于箝位模式。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)二極管沒有被正向偏置時(shí)，過程900退出或不進(jìn)入箝位模式。

在S912，確定跨電流感測電阻器的壓降。電流感測電阻器被配置為測量流向電機(jī)控制電路的地或從電機(jī)控制電路的地流動的電流。在實(shí)施例中，跨電流感測電阻器的壓降在電流流動到地時(shí)是正電壓，并且在電流從地流出時(shí)是負(fù)電壓。

在S914，用于控制箝位電流的晶體管是從一個(gè)或多個(gè)晶體管中選擇的。一個(gè)或多個(gè)晶體管可以包括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動器電路的晶體管。在實(shí)施例中，晶體管是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)二極管中的那一個(gè)被正向偏置來選擇的。晶體管可以是一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動器電路的第一驅(qū)動器電路的晶體管，并且二極管可以是一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動器電路的第二驅(qū)動器電路的保護(hù)二極管或體二極管。

在另一實(shí)施例中，晶體管是根據(jù)提供給一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動器電路的控制信號的先前狀態(tài)選擇的?？刂菩盘柨梢园ㄔ隍?qū)動電路將能量提供給電機(jī)的一個(gè)或多個(gè)繞組時(shí)接通多個(gè)晶體管中的相應(yīng)晶體管的控制信號。所選擇的晶體管可以是由控制信號選擇以在先前時(shí)間段期間導(dǎo)通電流的晶體管。

在S916，箝位信號的值是根據(jù)在參考電壓和壓降之間的差來確定的。在實(shí)施例中，參考電壓對應(yīng)于晶體管的閾值電壓。

在S918，箝位信號被提供到晶體管，并且晶體管進(jìn)行操作以控制箝位電流。包括晶體管和電流感測電阻器的反饋回路電路進(jìn)行操作，以最小化跨電流感測電阻器的負(fù)壓降的幅度。反饋回路可以具有高增益，并且可以進(jìn)行操作以最小化從地通過電流感測電阻器的電流的流動。

本公開的各方面已經(jīng)結(jié)合作為示例提出的其具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。對本文闡述的實(shí)施例的許多替代、修改和變化可以在不脫離以下闡述的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的情況下進(jìn)行。因此，本文闡述的實(shí)施例意在是說明性的而不是限制性的。