CN101645686B

CN101645686B - 一种耕水机驱动控制电路

Info

Publication number: CN101645686B
Application number: CN2009103047210A
Authority: CN
Inventors: 文金华; 张健
Original assignee: WUXI KEH ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: WUXI KEH ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2029-07-23
Also published as: CN101645686A

Abstract

一种耕水机驱动控制电路，属叶轮旋转机械控制电路，由120W开关电源电路和无刷直流电机驱动控制电路两部分组成，开关电源电路的变压器原极，EMC电磁兼容电路、整流滤波电路、开关管依次连接后接入主控电路；变压器次级，变压器绕组感应出来的电流依次连接整流、滤波电路后输出，在输出端前有一电压反馈电路连至主控电路的COMP引脚。电机驱动控制电路中有三组电机线圈感应和三组霍尔感应连接到电机，还有输入电压下限限制电路和转速控制电路进行保护。本发明能将无刷直流电机用于耕水机，并可实时监测输出电流、温度和电机相位等参数，耕水机发生堵转、电压变化时，能自动停止，排除故障后自动恢复正常工作，可延长电机及整个设备的使用寿命。

Description

一种耕水机驱动控制电路

技术领域

本发明属于一种设备控制电路，特别是用于耕水机这一旋转式叶轮机械的驱动控制电路。

背景技术

耕水机是一种新出现的环保设备，是一种旋转式叶轮机械设备，在水面上特别是池塘水面上使用，能够促成水流动、改善水质、增加水体含氧量等功效，现已广泛用于养殖水产、水处理等行业。耕水机的基本结构，都是含有叶轮、驱动轴、电机和驱动电机的电路，如专利号200620056046.6、200620062833.1等中国专利所发明的耕水机都是类似结构。其中，驱动控制电路是耕水机的核心部分，一般现有的耕水机都是使用三相异步电机做动力，驱动电路都是采用现有的三相异步电机的控制电路。由于国内电网条件差，所以电压过高、过低的情况时有发生，而且耕水机户外工作，环境复杂，对驱动电路要求很高。而目前的耕水机驱动电路在欠压保护、短路保护、堵转保护等保障水平不高，电机很容易损坏，包括日本进口的耕水机，高性能的电气元件组成的电路，使用寿命依然不长。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的缺点，发明一种用于耕水机的驱动控制电路，驱动直流无刷电机进行工作，并提供高质量的欠压、短路、堵转保护，使耕水机产品具有良好的抗干扰、耐震、耐腐蚀的能力，提高耕水机的使用寿命。

本电路由120W开关电源电路和无刷直流电机驱动控制电路两部分电路组成。

开关电源电路含有变压器，变压器的原极侧含有主控电路及其供电电路、EMC电磁兼容电路、整流滤波电路、开关管，主控电路为型号为LD7575的集成电路，该集成电路含有HV高压供电引脚、COMP、CS、VCC供电、OUT输出、GND接地、RT引脚；驱动电路含有无刷直流电机驱动芯片，无刷直流电机驱动芯片选用的型号是LB11691的直流电机驱动芯片，该芯片电路含有VCC供电、EI-、EI+、FV、TOC、IN输入等功能引脚。120W开关电源电路输出连接至无刷直流电机驱动电路，给电机提供所需的36V电源。

特别的，本电路的EMC电磁兼容电路、整流滤波电路、开关管依次连接，开关管接入主控电路的CS引脚，整流滤波电路同时连接到主控电路的HV引脚给主控电路供高压电；变压器次级，变压器绕组感应出来的电流依次连接整流电路、滤波电路后输出，且在输出端前有一电压反馈电路，反馈至主控电路的COMP引脚；无刷直流电机驱动芯片有三组电机线圈感应及三组霍尔感应连接到直流电机上，检测电机的运行状态反馈给驱动芯片。电压反馈电路主要将开关电源电路的36V电压输出端上微小变化反馈给主控电路，让主控电路及时停振，输出电压为零，保护电机和整个电路不受损坏。驱动电路中的两套检测电路将电机的相位、线圈、电压、霍尔信息反馈给驱动芯片，在有故障的时候停止驱动，保护电机。

优选的方案是，在120W开关电源电路EMC电磁兼容电路中，在输入交流电AC的火线、零线上分别串一个慢断熔丝和一个热敏电阻，在熔丝后、火线零线之间并联一个压敏电阻。组成一个抗大电流冲击电路，可以有效控制输入电流冲击和浪涌，另外，压敏电阻可以吸收部分高压和雷击，起到雷击保护功能。

在120W开关电源电路的开关管是一个高频交流开关管，作用是和其他外围容阻件构成高频振荡电路，将前面被整流滤波电路转换而来的300V直流再次转换成50kHz左右的高频交流电源，输入给变压器。在该交流开关管的原极与地之间连接有一个检流电阻，将一个反馈至主控电路的CS端。目的是在输出电流没有达到设定的保护值的时候，让主控电路停振，从而保护整个电路；当该反馈电路检测到电流大于最低保护值的时候，让主控电路恢复振荡，重新开始工作。

进一步的优选方案是，在电机驱动电路中，无刷直流电机驱动芯片的TOC和EI-之间，还可以并联一个电容C31和一个R43电阻、TOC与FV端之间串一个电阻R57，组成一个输入电压下限限制电路。控制无刷直流电机驱动芯片在开关电源输入的电压过低的时候让驱动芯片停止工作，保护电机。

无刷直流电机驱动芯片的EI+端有一转速控制电路，具体电路是霍尔检测电路有一反馈接入驱动芯片的EI+端，在霍尔检测电路和EI+之间串联两个电阻R42、R44，两电阻之间的节点与地之间，再串接一电阻R43。

本发明改变了耕水机只能使用交流电机的现状，能够将直流无刷电机用于耕水机，并且可以实时监测输出电流、温度和电机相位等参数，当耕水机出现堵转、电压变化时，可以自动停止，待故障排除后恢复正常工作，可以使耕水机的应用范围更广，延长电机及整个耕水机的使用寿命，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明EMC电路中的抗大电流冲击电路实施例。

图3是本发明120W开关电源电路检流电路实施例图。

图4是本发明电机驱动电路中输入电压下限反馈电路实施例。

图5是本发明电机驱动电路中转速控制电路实施例。

具体实施方式

结合附图和本发明电路工作原理说明本发明的一个实施例。如附图1，本发明由120W开关电源电路1和无刷直流电机驱动电路2两部分电路组成，120W开关电源1输出的直流电供给驱动电路2，再由驱动电路驱动无刷直流电机3进行工作。

本实施例开关电源电路1中主要含有一个变压器T1、主控电路11、EMC电路12、整流滤波电路13、开关管14、检流电路15和主控电路的供电电路16；以及变压器T1的辅助绕组侧的整流电路17、滤波电路18、电压反馈电路19。EMC电路与整流滤波电路13连接，整流滤波电路13连接至开关管14，同时连接到主控电路11的HV引脚供高压电，开关管4连接到主控电路11的CS引脚和OUT引脚。整流电路17、滤波电路18依次连接后输出给电机驱动电路2，滤波电路18同时经一个电压反馈电路19连接至主控电路11的COMP引脚。

120W开关电源电路1中的EMC电磁兼容电路12中，优化方案是含有一个抗大电流电路121，具体电路如图2，是在输入电源AC的火线、零线上分别串联一个慢断熔丝F1和一个热敏电阻RT1，在熔丝后、火线零线之间并联一个压敏电阻RV1。

检流电路实施例按照图3所表示的，开关管14及其周围容阻件构成一个振荡电路，起振产生方波输入主控电路11的CS引脚，在开关管14的原极与地之间，连接有一个检流电阻R12，引一个反馈信号至主控电路的CS引脚。

无刷电机驱动电路2中，含有无刷直流电机驱动芯片21，本实施例中选用的芯片是广泛用于无刷电机驱动的LB11691电路。有三组电机线圈感应25和三组霍尔感应24与电机3连接，检测电机3的工作状态。

本实施例中，图4表示的是电压下限反馈电路实施例，无刷直流电机驱动芯片21的EI-引脚上连接有一输入电流反馈电路，具体的电路是，无刷直流电机驱动芯片21的TOC引脚和EI-引脚之间，并联一个电容C31和一个R43电阻、TOC引脚与FV引脚之间串联一个电阻R57。

按图5所示，在无刷直流电机驱动芯片21的EI+引脚有一转速控制电路，具体电路是霍尔检测电路24有一反馈接入驱动芯片的EI+端，在霍尔检测电路和EI+之间串联两个电阻R42、R44，两电阻之间的节点与地之间，再串接一电阻R43。

本发明是这样工作的：交流电AC经EMC电路12的防浪涌和保护后，被整流滤波电路13转换成300V左右的直流，该直流电被高频开关管14和主控电路11、变压器T1及外围容阻件转换成300V/50kHz的高频交流电，再经变压器T1后产生36V左右的高频交流电流，进入整流电路17、滤波电路18后，转换成36V直流，输出至无刷电机驱动电路2，在输出之前，还通过反馈电路19将输出电压变化反馈给主控电路1，进行电压保护，当线圈短路或者叶轮卡住，输出电流迅速增大的时候，体现在开关电源1的36V直流电压输出端的微小变化都将通过前述电压反馈电路19反馈至主控电路11，主控电路11立即停振，输出电压降为零，有效地保护电机和控制器不受损坏。驱动电路2中，开关电源1输入的稳定的36V电源驱动无刷直流电机驱动芯片21工作，用来控制无刷直流电机3，最终带动耕水机的叶轮旋转。并且所述的无刷直流电机驱动芯片21有三组电机线圈和霍尔检测电路，检测电机的相位、霍尔、电压等状态，随时保护电机。

Claims

1.一种耕水机驱动控制电路，由120W开关电源电路（1）和无刷直流电机驱动电路（2）两部分组成，120W开关电源电路（1）含有变压器（T1），变压器（T1）原极含有主控电路（11）及其供电电路（16）、EMC电磁兼容电路（12）、整流滤波电路（13）、交流开关管（14），电机驱动电路（2）含有无刷直流电机驱动芯片（21），其特征是：EMC电磁兼容电路（12）、整流滤波电路（13）、交流开关管（14）依次连接，交流开关管（14）接入主控电路（11）的CS引脚，整流滤波电路（13）同时连接到主控电路（11）的HV引脚给主控电路（11）供高压电；变压器次级，感应线圈依次连接整流电路（17）、滤波电路（18）后输出，且在输出端前有一电压反馈电路（19），反馈至主控电路（11）的COMP引脚；无刷直流电机驱动芯片（21）有三组电机线圈感应（25）及三组霍尔感应（24）连接到无刷直流电机（3）上。

2.根据权利要求1所述的一种耕水机驱动控制电路，其特征是：在所述的120W开关电源电路（1）的EMC电磁兼容电路（12）中，在输入交流电AC的火线、零线上分别串一个慢断熔丝（F1）和一个热敏电阻（RT1），在慢断熔丝（F1）后、火线零线之间并联一个压敏电阻（RV1）。

3. 根据权利要求1所述的一种耕水机驱动控制电路，其特征是：所述交流开关管（14）是一个高频交流开关管，与周围容阻件组成振荡电路输入至主控电路（11）的CS引脚，在该交流开关管（14）的原极与地之间连接有一个检流电阻（R12），将一个反馈连接至主控电路的CS端。

4. 根据权利要求1所述的一种耕水机驱动控制电路，其特征是：电机驱动电路（2）中与无刷直流电机驱动芯片（21）连接有一个输入电压下限限制电路（22）。

5.根据权利要求4所述的一种耕水机驱动控制电路，其特征是：所述输入电压下限限制电路（22）结构是无刷直流电机驱动芯片（21）的TOC和EI-引脚之间，并联有一个电容（C31）和一个电阻（R43）、TOC与FV引脚之间串一个电阻（R57）。

6.根据权利要求1所述的一种耕水机驱动控制电路，其特征是：电机驱动电路（2）中，无刷直流电机驱动芯片（21）的EI+端有一转速控制电路（23）。

7.根据权利要求6所述的一种耕水机驱动控制电路，其特征是：所述转速控制电路（23）的具体结构是霍尔检测电路（24）有一反馈接入无刷直流电机驱动芯片（21）的EI+端，在霍尔检测电路（24）和EI+之间串联两个电阻（R42、R44），两电阻之间的节点与地之间，再串接一电阻（R43）。

8.根据权利要求1任一项所述的一种耕水机驱动控制电路，其特征是：所述主控电路（11）是型号为LD7575的集成电路。

9.根据权利要求1任一项所述的一种耕水机驱动控制电路，其特征是：所述无刷直流电机驱动芯片（21）是型号为LB11691的集成电路。