采样电路及电机驱动电路的制作方法

1.本发明涉及电机驱动控制技术领域，具体而言，涉及一种采样电路及电机驱动电路。


背景技术：

2.现有空调器变频驱动大多通过采样电机电流实现闭环控制，利用采样的反馈信号进行反馈控制，但由于单一电路的采样单元与信号处理方式固定，一种采样电路只能控制单一功率的电机，通用性差，且当电机运行的功率范围较宽时，控制精度无法保证。


技术实现要素：

3.本发明解决的问题是：现有的采样电路结构单一，只能针对固定运行频率的驱动电路进行采样，在对变频电路进行采样时精度较低。
4.为解决上述问题，第一方面，本发明提供一种采样电路，所述采样电路用于对驱动电路模块进行信号采样，所述采样电路包括控制模块、采样选择模块与采样模块；
5.所述采样选择模块与所述控制模块、所述驱动电路模块、所述采样模块均连接；
6.所述采样模块包括多个采样单元，所述采样选择模块用于依据所述控制模块的采样控制指令将多个采样单元中的目标采样单元与所述驱动电路模块连通以对所述驱动电路模块的驱动信号进行信号采样，其中所述采样控制指令包括所述目标采样单元的标识信息。
7.本技术提供的采样电路设置有多个采样单元，控制模块可以依据实际情况选择最佳的采样单元进行采样，从而可以适配不同频率、功率运行的电机，大大提升了控制器的通用性。对于较宽功率范围运行的电机，可以保证电机在各个功率段运行时，都有较高的采样精度，提高控制可靠性。
8.在可选的实施方式中，所述采样电路包括信号处理模块，所述信号处理模块包括输入端与输出端，所述信号处理模块的输入端与所述采样模块连接，所述信号处理模块的输出端与所述控制模块连接；
9.所述信号处理模块用于对所述采样单元采样的信号进行降噪、放大处理后传输至所述控制模块。
10.在可选的实施方式中，所述控制模块发出控制指令控制所述采样模块中的多个采样单元依次对所述驱动电路模块进行预采样；
11.所述控制模块获取所述信号处理模块处理后的预采样信号，从多个预采样信号中确定精度最高的预采样信号，将所述精度最高的预采样信号的采样单元确定为所述目标采样单元。
12.在可选的实施方式中，所述采样选择模块包括多个选择开关，所述选择开关均包括第一端、第二端与控制端；
13.所述选择开关的第一端对应与一个所述采样单元连接，所述选择开关的第二端均
与所述驱动电路模块连接，所述选择开关的控制端与所述控制模块连接。
14.在可选的实施方式中，所述选择开关包括继电器、固态继电器、金属-氧化物半导体场效应晶体管或光耦中的一种。
15.在可选的实施方式中，所述多个采样单元包括第一采样单元、第二采样单元与第三采样单元；所述多个选择开关包括第一选择开关、第二选择开关与第三选择开关；
16.所述第一采样单元包括第一采样电阻，所述第一采样电阻的第一端与所述第一选择开关的第一端连接，所述第一采样电阻的第二端接地；
17.所述第二采样单元包括第二采样电阻，所述第二采样电阻的第一端与所述第二选择开关的第一端连接，所述第二采样电阻的第二端接地；
18.所述第三采样单元包括第三采样电阻，所述第三采样电阻的第一端与所述第三选择开关的第一端连接，所述第三采样电阻的第二端接地。
19.在可选的实施方式中，所述第一采样电阻、所述第二采样电阻与所述第三采样电阻的阻值依次增大。
20.在可选的实施方式中，所述信号处理模块包括运算放大器；
21.所述运算放大器的同相输入端与所述采样模块连接，用于获取采样信号或所述预采样信号；
22.所述运算放大器将采样信号或所述预采样信号进行放大后，通过输出端传输至所述控制模块。
23.在可选的实施方式中，所述信号处理模块还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述运算放大器的输出端连接，所述滤波电容的第二端接地。
24.第二方面，本发明提供一种电机驱动电路，所述电机驱动电路包括如前述实施方式任意一项所述的采样电路。
附图说明
25.图1为本技术实施例提供的一种采样电路的功能模块示意图；
26.图2为本技术实施例提供的另一种采样电路的功能模块示意图；
27.图3为本技术实施例提供的一种采样电路的电路示意图。
28.附图标记说明：
29.100-采样电路；110-控制模块；120-采样选择模块；121-第一选择开关；122-第二选择开关；123-第三选择开关；130-采样模块；131-第一采样单元；r1-第一采样电阻；132-第二采样单元；r2-第二采样电阻；133-第三采样单元；r3-第三采样电阻；140-信号处理模块；210-驱动电路模块。
具体实施方式
30.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护
的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.现有空调器变频驱动大多通过采样电机电流实现闭环控制，但由于单一电路的采样单元与信号处理方式基本是固定，一种电路只能控制单一功率的电机，通用性差，且当电机运行的功率范围较宽时，由于采样电路的结构是固定的，在对功率范围较宽的驱动电路进行采样时无法保证采样精度，进而电机的控制精度无法得到保障。
35.基于上述问题，本技术提供一种采样电路100，用于对驱动电路模块210的信号进行采样，请参阅图1，图1示出了本技术实施例提供的采样电路100的功能模块示意图。
36.如图1所示，本技术实施例提供的采样电路100包括：控制模块110、采样选择模块120、采样模块130以及信号处理模块140。
37.驱动电路模块210与控制模块110连接，用于依据控制模块110的控制指令驱动电机运转。变频驱动大多通过采样电机电流实现闭环控制，因此需要对驱动信号进行采样以进行反馈控制。
38.传统的采样电路无法适用于变频空调的宽频率运行范围，为此，本技术实施例提供了一种新型的采样电路100。其中，采样电路100包括控制模块110、采样选择模块120、采样模块130以及信号处理模块140，采样模块130通过采样选择模块120与驱动电路模块210连接，采样模块130还通过信号处理模块140与控制模块110连接，采样模块130用于对驱动电路模块210的驱动信号进行采样，并将采样得到的信号通过信号处理模块140传输至控制模块110。
39.采样模块130包括多个采样单元，采样选择模块120用于将采样模块130的多个采样单元中的一个与驱动电路模块210连通以进行采样。例如，采样选择模块120与控制模块110连接，采样选择模块120用于依据控制模块110的采样控制指令将多个采样单元中的目标采样单元与驱动电路模块210连通以对驱动电路模块210的驱动信号进行信号采样，其中采样控制指令包括目标采样单元的标识信息。
40.本技术提供的采样电路100设置有多个采样单元，控制模块110可以依据实际情况，例如依据不同采样单元的采样分辨率，选择最佳的采样单元进行采样，从而可以适配不同频率、功率运行的电机，大大提升了控制器的通用性，对于较宽功率范围运行的电机，可以保证电机在各个功率段运行时，都有较高的采样精度，提高控制可靠性。
41.采样模块130包括多个采样单元，采样选择模块120用于将采样模块130的多个采样单元中的一个与驱动电路模块210连通以进行采样。在一种可能的实现方式中，采样选择
模块120包括多个选择开关，选择开关的数量与采样单元的数量对应。例如，选择开关均包括第一端、第二端与控制端，选择开关的第一端对应与一个采样单元连接，选择开关的第二端均与驱动电路模块210连接，选择开关的控制端与控制模块110连接。
42.例如，请参阅图2，采样选择模块120包括第一选择开关121，第二选择开关122，第三选择开关123，第一选择开关121，第二选择开关122，第三选择开关123的第一端均对应与一个采样单元连接，第一选择开关121，第二选择开关122，第三选择开关123的第二端均与驱动电路模块210连接。在非工作状态，各个选择开关均为断开状态，当控制模块110发出控制指令，控制第一选择开关121闭合，此时第一选择开关121所连接的采样单元对驱动电路模块210进行采样；若控制模块110发出控制指令，控制第二选择开关122闭合，此时第二选择开关122所连接的采样单元对驱动电路模块210进行采样，从而可以实现依据控制模块110的指令，将某一个采样单元与驱动电路模块210连接进行采样。
43.在可选的实施方式中，选择开关可以选用继电器，但不限于此，在其他可能的实施方式中，选择开关还可以是固态继电器、金属-氧化物半导体场效应晶体管或光耦中的一种。
44.本技术实施例提供的采样模块130设置了多个不同的采样单元，以实现以不同的分辨率进行采样。本实施方式中以设置三个采样单元进行举例说明，例如，上述的多个采样单元包括第一采样单元131、第二采样单元132与第三采样单元133。第一采样单元131、第二采样单元132与第三采样单元133与第一选择开关121、第二选择开关122与第三选择开关123对应。
45.于本实施例中，采样的信号即为采样单元上的分压，在一种可能的实施方式中，如图3所示，第一采样单元131包括第一采样电阻r1，第一采样电阻r1的第一端与第一选择开关121的第一端连接，第一采样电阻r1的第二端接地；第二采样单元132包括第二采样电阻r2，第二采样电阻r2的第一端与第二选择开关122的第一端连接，第二采样电阻r2的第二端接地；第三采样单元133包括第三采样电阻r3，第三采样电阻r3的第一端与第三选择开关123的第一端连接，第三采样电阻r3的第二端接地。当任意一个采样单元对应的选择开关闭合，将该采样单元与驱动电路模块210连接的情况下，驱动电路模块210提供的电流经过采样电阻接地，采样的信号即为流经采样电阻上的电流信号。
46.为了实现能够以不同采样分辨率对信号进行采样，在可选的实施方式中，第一采样电阻r1、第二采样电阻r2与第三采样电阻r3的阻值依次增大。例如，第一采样电阻r1设置为0.01欧姆，第二采样电阻r2的阻值设置为0.05欧姆，第三采样电阻r3的阻值设置为0.2欧姆。需要说明的是，上述列举的阻值仅仅是对本技术实施例提供的第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第三采样电阻r3以不同分辨率进行采样做出的举例说明，并非是对其的限制，第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第三采样电阻r3的阻值还可以依据实际应用场景进行调整，本实施例对此不作限定。
47.请继续参阅图2，在可能的实现方式中，采样电路100包括信号处理模块140，信号处理模块140包括输入端与输出端，信号处理模块140的输入端与采样模块130连接，信号处理模块140的输出端与控制模块110连接，信号处理模块140用于对采样单元采样的信号进行降噪、放大处理后传输至控制模块110。
48.由于本技术实施方式提供的采样模块130包括三个采样单元，如图3所示，为了减
少端口的占用，上述信号处理模块140的输入端通过选择开关与采样单元连接，与本实施方式中，由于多个选择开关的第二端均与驱动电路模块210连接，因此信号处理模块140的输入端也与选择开关的第二端连接，当任意一个选择开关导通时，该选择开关所连接的采样单元产生采样信号，该采样信号即可通过信号处理模块140传输至控制模块110。
49.信号处理模块140获取采样信号后，对采样信号进行放大、滤波处理后，再将处理后的信号发送至控制模块110。在可选的实施方式中，信号处理模块140包括运算放大器以及滤波电容。
50.其中，运算放大器将采样信号或预采样信号进行放大后，通过输出端传输至控制模块110。例如，运算放大器的同相输入端形成信号处理模块140的输入端，与采样模块130连接，用于获取采样模块130采样的信号；运算放大器的反向输入端通过电阻接地。运算放大器的输出端与控制模块110连接，以将放大后的信号传输至控制模块110，在可选的实施方式中，利用滤波电容对运算放大器放大后的信号进行过滤，其中，滤波电容的第一端与运算放大器的输出端连接，滤波电容的第二端接地，利用滤波电容滤除放大后的采样信号中的噪声。
51.请结合图2与图3，控制模块110是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制芯片可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件、单片机等。
52.需要说明的是，图3所示的采样电路100的示意图中，采样选择模块120包括三个选择开关，采样模块130包括三个采样单元，但并不限于此，还可以设置更多的采样单元与选择开关，以实现精度更高的分辨率。
53.相应地，控制模块110包括多个io端口，如sr1端口、sr2端口、sr3端口，用于控制选择开关的通断，up、un、vp、vn、wp、wn等端口用于控制驱动电路模块210的运行状态。
54.驱动电路模块210包括多个开关管，如开关管q1～q6，多个开关管用于在控制模块110的控制下按照预先设定的顺序切换导通状态，对电源信号进行转换后驱动电机运转。
55.图3所示的采样电路100中，采样选择模块120包括多个选择开关，选择开关选用继电器，如第一选择开关121选用继电器sr1、第二选择开关122选用继电器sr2、第三选择开关123选用继电器sr3，继电器sr1的控制端、继电器sr2的控制端与继电器sr3的控制端分别与控制模块110的一个io端口(如sr1端口、sr2端口、sr3端口)连接，用于在控制模块110的控制下导通或断开，以实现采样单元的选择。
56.下面对本技术实施例提供的采样电路100的工作原理进行介绍，在电机启动或者改变运行状态后，控制模块110发出控制指令控制采样模块130中的多个采样单元依次对驱动电路模块210进行预采样；例如，控制模块110发出控制指令至采样选择模块120，控制采样选择模块120中的多个选择开关依次进入工作状态，需要说明的是，多个选择开关中仅有一个处于工作状态，多个选择开关依次进入工作状态，也就是令采样模块130中的多个采样单元分别对驱动电路模块210进行预采样，并将采样到的信号由信号处理模块140进行处理后，发送至控制模块110。
57.控制模块110获取信号处理模块140处理后的预采样信号，从多个预采样信号中确定采样精度最高的预采样信号，将采样精度最高的预采样信号的采样单元确定为目标采样单元。
58.例如，以图3所示的采样电路100为例，图3所示的采样电路100中信号处理模块140由运算放大器和滤波电容组成，运算放大器提供基准偏置电压2.5v，并将采样信号放大预设倍数(后续介绍中以放大倍数为10为例进行说明)后输出给控制模块110，通过下式计算反馈到控制模块110的采样信号大小：
[0059]vfk
＝2.5 ic*r
采样
(2.5≤v
fk
≤5v)；
[0060]
其中：r
采样
为当前选择的采样电阻值，ic为采样的驱动电路模块210的电流信号，在可能的实施方式中，控制模块110的采样信号端口可以读取的采样信号强度为2.5v～5v，在这样的情况下，若阻值最小的采样电阻的阻值为0.01ω，可得采样电流ic最大值为25a。要得到最佳采样精度，则需要ic*r
采样
在允许范围内需尽可能大。
[0061]
在一种可能的实现方式中，首先利用每一个采样单元进行预采样，获取每一个采样单元采样的、经过信号处理模块140处理后的信号采样信号v
fk
，并依据采样到的多个采样v
fk
确定采样精度最佳的采样信号。
[0062]
例如，在选择第一采样单元131进行预采样的情况下获取到的v
fk1
，在选择第一采样单元131进行预采样的情况下获取到的v
fk2
，在选择第一采样单元131进行预采样的情况下获取到的v
fk3
，对v
fk1
、v
fk2
、v
fk3
进行比较确定最佳的采样单元，在另一种可能的实现方式中，还可以按照一定的顺序来选择最佳的采样单元，例如：
[0063]
首先关闭第二选择开关122、第三选择开关123，导通第一选择开关121，由第一采样单元131进行预采样，得到采样信号v
fk1
。
[0064]
若v
fk1
≥3v，由于第一采样单元131的第一采样电阻r1为0.01欧，即表明采样电流的大小或者分辨率为5a≤ic≤25a，则当前采样精度即第一采样单元131为最佳，确定第一采样单元131为目标采样单元，控制模块110控制第一选择开关121导通，利用第一采样单元131对驱动电路模块210进行采样、控制。
[0065]
若v
fk1
《3v，即ic＜5a，则表明第一采样单元131采样的电流信号偏小，精度不足。此时切换第二选择开关122导通，第一选择开关121、第二选择开关122断开，由第二采样单元132进行预采样，得到采样信号v
fk2
。
[0066]
若v
fk2
≥3v，由于第二采样单元132的第二采样电阻r2为0.05欧，即表明采样电流的大小或者分辨率为1a≤ic≤5a，则当前采样精度最佳(相比于第一采样单元131仅能确认ic＜5a)，即第二采样单元132为最佳，确定第二采样单元132为目标采样单元，控制模块110控制第二选择开关122导通，利用第二采样单元132对驱动电路模块210进行采样、控制。
[0067]
若v
fk2
《3v，即ic＜1a，则表明第二采样单元132采样的电流信号偏小，精度不足。此时关闭第一选择开关121、第二选择开关122，导通第三选择开关123，由第三采样单元133进行采样，得到采样信号v
fk3
。
[0068]
若v
fk3
≥3v，由于第三采样单元133的第三采样电阻r3为0.2欧，即表明采样电流的大小或者分辨率为0.25a≤ic≤0.5a，若v
fk3
《3v，即ic＜0.25a，此时第三采样单元133采样得到的电流信号精度最高，由此可以确定第三采样单元133为目标采样单元，控制模块110控制第三选择开关123导通，利用第三采样单元133对驱动电路模块210进行采样、控制。
[0069]
由上述内容可知，本技术提供的采样电路100，设置了多个不同的采样单元，利用采样单元可以对不同精度或者分辨率的信号进行采样，对于宽频率运行范围的空调器而言，可以做到适配不同的功率、频率运行范围，在不同的功率、频率运行范围提供高精度的信号采样，对电机实现精确第控制
[0070]
本技术提供一种电机驱动电路(图未示出)，电机驱动电路包括如前述实施方式任意一项的采样电路100。需要说明的是，本技术实施例提供的电机驱动电路，其技术效果与技术原理与上述实施例提供的采样电路100基本相同，为简要描述，本技术实施例不再进行详细说明，本实施例未介绍详尽之处，请参阅前述实施方式中的相关内容。
[0071]
综上所述，本技术提供了一种采样电路及电机驱动电路，所述采样电路用于对驱动电路模块进行信号采样，所述采样电路包括控制模块、采样选择模块与采样模块；所述采样选择模块与所述控制模块、所述驱动电路模块、所述采样模块均连接；所述采样模块包括多个采样单元，控制模块根据多个采样单元进行预采样得到多个预采样信号，从多个预采样信号中确定精度最高的预采样信号，将精度最高的预采样信号的采样单元确定为所述目标采样单元。所述采样选择模块用于依据所述控制模块的采样控制指令将多个采样单元中的目标采样单元与所述驱动电路模块连通以对所述驱动电路模块的驱动信号进行信号采样，其中所述采样控制指令包括所述目标采样单元的标识信息。本技术提供的采样电路设置有多个采样单元，控制模块可以依据实际情况选择精度最佳的采样单元进行采样，从而可以适配不同频率、功率运行的电机，大大提升了控制器的通用性。对于较宽功率范围运行的电机，可以保证电机在各个功率段运行时，都有较高的采样精度，提高控制可靠性。
[0072]
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。