CN103023401A - 一种无刷直流蒸发风机 - Google Patents

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顾正东
朱楚丽
于云明
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Abstract

本发明公开了一种无刷直流蒸发风机，包括无刷直流电机和蒸发风机，其特点是无刷直流电机由控制模块进行转子的位置检测和换相控制，所述控制模块由降压电路、驱动电路、换相电路和过流保护电路组成，降压电路将24V直流输入电源转换成14V的驱动电源和5V的控制电源电源输出，驱动电源接入驱动电路，控制电源接入过流保护电路，驱动电路驱动换相电路，换相电路驱动无刷直流电机。本发明与现有技术相比具有结构简单，制造成本低，运行可靠，可根据负载进行调速，而且电机损耗低，使用寿命长，效率高，噪声低，调速性能好，尤其适合负载变换的场合使用。

Description

一种无刷直流蒸发风机
 
技术领域
本发明涉及机电一体化技术领域，尤其是一种用于汽车空调的无刷直流蒸发风机。
背景技术
目前，汽车空调中的引风机一般都采用直流电动机为其提供动力驱动。由于传统的直流电动机采用整流子和电刷的机械方式进行切换输入线圈的电流来换向，对电机的转速控制相对比较容易实现，但是电刷和整流子的机械磨合，导致电机的使用寿命降低，制造复杂，维修困难，而且容易产生噪声、火花和无线干扰。针对上述传统的直流电动机存在的问题，进而研发了一种以电子换向替代电刷机械换向的直流无刷电机，具有结构简单，噪声低，运行可靠，维护方便等优点，因此被广泛地应用在家用电器上。
现有技术的直流无刷电机一般都采用三个霍尔效应定位传感器，用于检测转子位置实现换相控制，直流无刷电机通过霍尔传感器把转子位置反馈回控制电路，使其能够获知电机相位换向的准确时间，控制器比较复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种可无刷直流蒸发风机，它采用反电势检测电路进行转子位置的检测并实现换相的控制，结构简单，制造成本低，调速性能好，而且电机损耗低，使用寿命长，效率高，噪声低，运行可靠。 
本发明的目的是这样实现的：一种无刷直流蒸发风机，包括无刷直流电机和蒸发风机，无刷直流电机由设置在机壳内的定子和转子组成，蒸发风机设置在转子的两端，其特点是无刷直流电机由控制模块进行转子的位置检测和换相控制，所述控制模块由降压电路、驱动电路、换相电路和过流保护电路组成，降压电路将24V直流输入电源转换成14V的驱动电源和5V的控制电源电源输出，驱动电源接入驱动电路，控制电源接入过流保护电路，驱动电路驱动换相电路，换相电路驱动无刷直流电机。
所述降压电路由集成稳压芯片G和三极管T、二极管D6、电容C3～C4和电阻R7组成，集成稳压芯片G的                                                
Figure 2012105534167100002DEST_PATH_IMAGE001
、脚并接电容C3，集成稳压芯片G的
Figure 2012105534167100002DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 225288DEST_PATH_IMAGE002
脚并接电容C4；二极管D6正极接电容C4正极；电阻R7负极与二极管D6负极和三极管T的基极共接；三极管T的发射极接电容C4负极，三极管T的集电极接电阻R7正极后接24V直流输入电源；集成稳压芯片G的
Figure 82386DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 343384DEST_PATH_IMAGE003
脚分别为14V的驱动电源和5V控制电源，集成稳压芯片G的
Figure 994945DEST_PATH_IMAGE004
脚接偏置电压GND，集成稳压芯片G的
Figure 40262DEST_PATH_IMAGE002
脚接地。
所述驱动电路由三个独立的自举电压电路构成，自举电压电路由半桥驱动芯片U、二极管D1～D3、电阻R1～R6和电容C1～C2组成，半桥驱动芯片U的
Figure 497788DEST_PATH_IMAGE001
脚与电容C1正极、二极管D1正极和14V驱动电源输入端共接，电容C1负极与半桥驱动芯片U的
Figure 46581DEST_PATH_IMAGE002
脚共接地；半桥驱动芯片U的
Figure 2012105534167100002DEST_PATH_IMAGE005
脚与二极管D1负极和电容C2负极共接；半桥驱动芯片U的
Figure 134622DEST_PATH_IMAGE006
脚串接电阻R3后与二极管D2负极和电阻R5负极共接；半桥驱动芯片U的
Figure 2012105534167100002DEST_PATH_IMAGE007
脚与电容C2正极、电阻R5正极和二极管D2正极共接；半桥驱动芯片U的
Figure 526290DEST_PATH_IMAGE008
脚串接电阻R3后与二极管D3负极和电阻R6负极共接，二极管D3正极与电阻R6正极连接；半桥驱动芯片U的
Figure 725190DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 128489DEST_PATH_IMAGE003
脚分别串接电阻R1和电阻R2后与过流保护电路连接；二极管D2两端分别为连接换相电路的a和b节点；二极管D3的负极为连接换相电路的d节点。
所述换相电路由二极管D4、D5和场效应管M1～M6组成，场效应管M1源极与场效应管M2漏极共接为第一组驱动线路MU，场效应管M3源极与场效应管M4漏极共接为第二组驱动线路MV，场效应管M5源极与场效应管M6漏极共接为第三组驱动线路MW，三组驱动线路MU、MV和MW分别与三个自举电压电路中的b节点连接；场效应管M1、M3 、M5的漏极与二极管D4、D5的负极共接，二极管D4、D5的正极分别接24V直流输入电源；场效应管M2、M4、M6的源极共接过流保护电路；场效应管M1、M3、M5的栅极分别与三个自举电压电路中的a节点连接；场效应管M2、M4、M6的栅极分别与三个自举电压电路中的d节点连接。 
所述过流保护电路由电阻R8～R9、电容C5和控制芯片K组成，电阻R9一端接地，其另一端与电阻R8一端连接；电阻R8另一端与接地电容C5和控制芯片K的
Figure 2012105534167100002DEST_PATH_IMAGE009
脚并接，电阻R8与电R9的连接端与场效应管M2、M4、M6的三个源极并接。
本发明与现有技术相比具有结构简单，制造成本低，运行可靠，可根据负载进行调速，而且电机损耗低，使用寿命长，效率高，噪声低，调速性能好，尤其适合负载变换的场合使用。 
附图说明
图1为本发明结构示意图
图2为降压电路图
图3为自举电压电路图
图4为换相电路图
图5为过流保护电路图
图6为本发明工作示意图
具体实施方式
参阅附图1，本发明包括无刷直流电机1和蒸发风机2，无刷直流电机1由设置在机壳11内的定子12和转子13组成，蒸发风机2设置在转子13的两端。无刷直流电机1由控制模块3进行转子13的位置检测和换相控制，所述控制模块3由降压电路31、驱动电路32、换相电路33和过流保护电路34组成。
参阅附图2，所述降压电路31由集成稳压芯片G和三极管T、二极管D6、电容C3～C4和电阻R7组成，集成稳压芯片G的
Figure 951214DEST_PATH_IMAGE001
、脚并接电容C3，集成稳压芯片G的
Figure 442555DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 28257DEST_PATH_IMAGE002
脚并接电容C4；二极管D6正极接电容C4正极；电阻R7负极与二极管D6负极和三极管T的基极共接；三极管T的发射极接电容C4负极，三极管T的集电极接电阻R7正极后接24V直流输入电源；集成稳压芯片G的
Figure 458102DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 434148DEST_PATH_IMAGE003
脚分别为14V的驱动电源和5V控制电源，集成稳压芯片G的
Figure 37168DEST_PATH_IMAGE004
脚接偏置电压GND，集成稳压芯片G的
Figure 680638DEST_PATH_IMAGE002
脚接地。 
上述降压电路31中的三极管T、稳压二极管D6、电阻R7和电容C4组成第一级降压电路；集成稳压芯片G与电容C3组成第二级降压和稳压电路；输入的24V正电源由电阻R7和稳压二极管D6在三极管T的基极到输入电源负极之间电压嵌位在16V左右，由于稳压二极管D6的误差和三极管T的管压降，实际输出电压大于14V且小于16V（电路中标注为14V驱动电源），电容C4对电源进行高频滤波。
上述降压电路31中的集成稳压芯片G与电容C3组成第二级降压和稳压电路，对已经稳定在14V左右的电原进一步降压到5V并滤除高频杂波，此5V电源为控制芯片K的工作电源。
参阅附图3，所述驱动电路32由三个独立的自举电压电路35构成，自举电压电路35由半桥驱动芯片U、二极管D1～D3、电阻R1～R6和电容C1～C2组成，半桥驱动芯片U的
Figure 15805DEST_PATH_IMAGE001
脚与电容C1正极、二极管D1正极和14V驱动电源输入端共接，电容C1负极与半桥驱动芯片U的
Figure 807043DEST_PATH_IMAGE002
脚共接地；半桥驱动芯片U的
Figure 885858DEST_PATH_IMAGE005
脚与二极管D1负极和电容C2负极共接；半桥驱动芯片U的
Figure 944687DEST_PATH_IMAGE006
脚串接电阻R3后与二极管D2负极和电阻R5负极共接；半桥驱动芯片U的
Figure 450755DEST_PATH_IMAGE007
脚与电容C2正极、电阻R5正极和二极管D2正极共接；半桥驱动芯片U的
Figure 666973DEST_PATH_IMAGE008
脚串接电阻R3后与二极管D3负极和电阻R6负极共接，二极管D3正极与电阻R6正极连接；半桥驱动芯片U的
Figure 549478DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 964279DEST_PATH_IMAGE003
脚分别串接电阻R1和电阻R2后与过流保护电路34中的控制芯片K连接；二极管D2两端分别为连接换相电路33的a和b节点；二极管D3的负极为连接换相电路33的d节点。 
电容C1并接在半桥驱动芯片U的
Figure 906827DEST_PATH_IMAGE001
脚和
Figure 344762DEST_PATH_IMAGE002
脚之间，为稳定半桥驱动芯片U的供给电源并提供驱动带载瞬间的电量；二极管D1、电容C2与半桥驱动芯片U内部的电路组成电压泵电路，为换相电路33中上桥臂的场效应管M1、M3和M5提供悬浮且大于桥臂中点电压的14V电源；电阻R1和电阻R2是对来自控制芯片K控制芯片的驱动信号进行限流；电阻R3～R6为换相电路33中上、下桥臂的场效应管M1～M6的驱动限流电阻和偏置电阻；二极管D2～D3为栅极保护二极管。
参阅附图4，所述换相电路33由二极管D4、D5和场效应管M1～M6组成，场效应管M1源极与场效应管M2漏极共接为第一组驱动线路MU，场效应管M3源极与场效应管M4漏极共接为第二组驱动线路MV，场效应管M5源极与场效应管M6漏极共接为第三组驱动线路MW，三组驱动线路MU、MV和MW分别与三个自举电压电路35中的b节点连接；场效应管M1、M3 、M5的漏极与二极管D4、D5的负极共接，二极管D4、D5的正极分别接24V直流输入电源；场效应管M2、M4、M6的源极共接过流保护电路34；场效应管M1、M3、M5的三个栅极GUP1 、GVP1 、GWP1分别与三个自举电压电路35中的a节点连接；场效应管M2、M4、M6的三个栅极GUN1、GVN1 、GWN1分别与三个自举电压电路35中的d节点连接。 
参阅附图5，所述过流保护电路34由电阻R8～R9、电容C5和控制芯片K组成，电阻R9一端接地，其另一端与电阻R8一端连接；电阻R8另一端与接地电容C5和控制芯片K的脚并接；电阻R8与电R9的连接端与场效应管M2、M4、M6的三个源极并接，各个通道的电流汇总后经过电阻R9连接到电源负极，经过电阻R8和电容C5滤除电流信号尖刺，将工作电流转换成的电压信号输入到控制芯片K的
Figure 300265DEST_PATH_IMAGE009
脚与芯片内部的比较电压进行比较，当电压超过设定值时保护电路动作，关闭输出。
参阅附图6，本发明是这样工作的: 24V直流输入电源经降压电路31的电压转换，一路以 14V的驱动电源输出，另一路以5V控制电源输出，14V的驱动电源接入自举电压电路35，5V控制电源接入过流保护电路34。24V直流电源输入，将电源选择不同的输入引线而输出不同的转速，驱动电路32驱动换相电路33，换相电路33驱动无刷直流电机1。 
以上只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本发明专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本发明专利的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种无刷直流蒸发风机，包括无刷直流电机和蒸发风机，无刷直流电机由设置在机壳内的定子和转子组成，蒸发风机设置在转子的两端，其特征在于无刷直流电机由控制模块进行转子的位置检测和换相控制，所述控制模块由降压电路、驱动电路、换相电路和过流保护电路组成，降压电路将24V直流输入电源转换成14V的驱动电源和5V的控制电源电源输出，驱动电源接入驱动电路，控制电源接入过流保护电路，驱动电路驱动换相电路，换相电路驱动无刷直流电机；
所述降压电路由集成稳压芯片G和三极管T、二极管D6、电容C3～C4和电阻R7组成，集成稳压芯片G的                                                、
Figure 2012105534167100001DEST_PATH_IMAGE002
脚并接电容C3，集成稳压芯片G的、
Figure 894696DEST_PATH_IMAGE002
脚并接电容C4；二极管D6正极接电容C4正极；电阻R7负极与二极管D6负极和三极管T的基极共接；三极管T的发射极接电容C4负极，三极管T的集电极接电阻R7正极后接24V直流输入电源；集成稳压芯片G的
Figure 606300DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 35269DEST_PATH_IMAGE003
脚分别为14V的驱动电源和5V控制电源，集成稳压芯片G的
Figure 2012105534167100001DEST_PATH_IMAGE004
脚接偏置电压GND，集成稳压芯片G的脚接地；
所述驱动电路由三个独立的自举电压电路构成，自举电压电路由半桥驱动芯片U、二极管D1～D3、电阻R1～R6和电容C1～C2组成，半桥驱动芯片U的
Figure 757555DEST_PATH_IMAGE001
脚与电容C1正极、二极管D1正极和14V驱动电源输入端共接，电容C1负极与半桥驱动芯片U的
Figure 69587DEST_PATH_IMAGE002
脚共接地；半桥驱动芯片U的
Figure 54861DEST_PATH_IMAGE005
脚与二极管D1负极和电容C2负极共接；半桥驱动芯片U的
Figure 2012105534167100001DEST_PATH_IMAGE006
脚串接电阻R3后与二极管D2负极和电阻R5负极共接；半桥驱动芯片U的脚与电容C2正极、电阻R5正极和二极管D2正极共接；半桥驱动芯片U的脚串接电阻R3后与二极管D3负极和电阻R6负极共接，二极管D3正极与电阻R6正极连接；半桥驱动芯片U的
Figure 497660DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 613384DEST_PATH_IMAGE003
脚分别串接电阻R1和电阻R2后与过流保护电路连接；二极管D2两端分别为连接换相电路的a和b节点；二极管D3的负极为连接换相电路的d节点；
所述换相电路由二极管D4、D5和场效应管M1～M6组成，场效应管M1源极与场效应管M2漏极共接为第一组驱动线路MU，场效应管M3源极与场效应管M4漏极共接为第二组驱动线路MV，场效应管M5源极与场效应管M6漏极共接为第三组驱动线路MW，三组驱动线路MU、MV和MW分别与三个自举电压电路中的b节点连接；场效应管M1、M3 、M5的漏极与二极管D4、D5的负极共接，二极管D4、D5的正极分别接24V直流输入电源；场效应管M2、M4、M6的源极共接过流保护电路；场效应管M1、M3、M5的栅极分别与三个自举电压电路中的a节点连接；场效应管M2、M4、M6的栅极分别与三个自举电压电路中的d节点连接； 
所述过流保护电路由电阻R8～R9、电容C5和控制芯片K组成，电阻R9一端接地，其另一端与电阻R8一端连接；电阻R8另一端与接地电容C5和控制芯片K的脚并接，电阻R8与电R9的连接端与场效应管M2、M4、M6的三个源极并接。
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