CN103548252B - 一种具有温度自动调节功能的无刷电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有温度自动调节功能的无刷电机，包括电机智能功率芯片IC3，电机智能功率芯片IC3设置有速度信号输入端口Vsp，其特征在于：它还包括温度探测电路和减法电路，温度探测电路检测电机智能功率芯片IC3的温度信号并转换成电压信号U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号Vout转换成电压信号U2输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端Vsp＿in连接电机智能功率芯片IC3设置的速度信号输入端口Vsp。当电机温度升高到一定情度，温敏电阻NTC的阻值急剧减少，从而使速度信号输入端口Vsp输入电压降低，电机转速会自动降低，但不停机，电机转速降低发热就降低，电机温度自动下降，因此这使电机可靠性大大提高，满足客户的技术要求－高温不停机，有效保护用户的整机的零件。

Description

一种具有温度自动调节功能的无刷电机
技术领域：
本发明涉及一种具有温度自动调节功能的无刷电机。
背景技术：
目前，直流无刷电机控制器一般带有微处理器MCU和IGBT驱动芯片，这微处理器MCU和IGBT驱动芯片的组合，外围电路复杂，导致成本增加，且并没有完全利用到微处理器MCU作用，有鉴于此，一些厂家专门为直流无刷电机开发的专用集成芯片－－电机智能功率芯片，如东芝公司开发的TPD4122K电机控制芯片，其它公司开发的FM5001、AX02芯片等，这些芯片集成度高，外围电路小，电路结构简单，成本较低，因此为广大厂家所接受。但是也存在一些缺陷：由于每个芯片的管脚都被定义了，一些芯片在开发时有没有考虑周全，缺少温度保护功能，电机控制芯片因工作中大量热量难以快速散去，所以经常出现烧毁的现象。
近来，一些厂家采用了一些方法来保护电机智能功率芯片，例如：通过温度传感器NTC与电阻分压后和设定值比较，一旦超过设定值，将电机停机保护，待温度下降后，再次启动电机，其结构如图1所示。但这种做法产生一定的问题：一些空调用户发现，当整机温度过高时，如果风机电机因温度保护停机的话，对整个空调的很对零部件都是有损伤的，而且影响室内制冷效果。所以，一些用户提出技术要求：在无刷风机电机在过温时，不能停机，可以降低转速。
发明内容：
本发明的目的是提供一种具有温度自动调节功能的无刷电机，它将温度探测电路检测的温度信号并转换成电压信号U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号Vout输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端Vsp＿in连接电机智能功率芯片IC3设置的速度信号输入端口Vsp，当温度越高，速度信号输入端口Vsp输入电压越低，转速会自动降低，电机温度自动下降，但不停机，可靠性大大提高，满足客户的技术要求，保护用户的整机的零件。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种具有温度自动调节功能的无刷电机，包括电机智能功率芯片IC3，电机智能功率芯片IC3设置有速度信号输入端口Vsp，另外它还包括温度探测电路和减法电路，温度探测电路检测电机智能功率芯片IC3的温度信号并转换成电压信号U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号Vout转换成电压信号U2输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端Vsp＿in连接电机智能功率芯片IC3设置的速度信号输入端口Vsp。
上述温度探测电路包括温敏电阻NTC和电阻R4，温敏电阻NTC和电阻R4串联起来，两端分别连接电源Vcc和地。
上述温敏电阻NTC贴在电机智能功率芯片的表面。
上述所述的减法电路主要包括运算放大器IC1、运算放大器IC2、电阻R2、电阻R3、电阻R7、电阻R8和电阻R9，两级运算放大器IC1、运算放大器IC2串接而成减法电路。
上述所述的外部系统控制信号Vout通过一个处理电路转换成电压信号U2。
上述所述的处理电路包括电阻R1、电阻R5、电容C2、稳压管Z1，电阻R1、电阻R5串联后两端分别连接在外部系统控制信号Vout和地之间，电阻R1与电阻R5之间节点A的电压信号U2连接在减法电路的输入端，电容C2、稳压管Z1和电阻R5并联起来两端分别连接节点A和地。
上述所述的电机智能功率芯片IC3直接连接电机的绕组，电机智能功率芯片IC3还连接霍尔元件Hall，霍尔元件Hall将电机的转子位置信号输入到电机智能功率芯片IC3。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1)它将温度探测电路检测的温度信号并转换成电压信号U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号Vout输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端Vsp＿in连接电机智能功率芯片IC3设置的速度信号输入端口Vsp，当电机工作在正常温度下，温敏电阻NTC的阻值非常大，减法电路的输出端Vsp＿in几乎等于外部系统控制信号Vout转换成电压信号U2，电机按外部系统控制信号选择一定的转速运行；当电机温度升高到一定情度，温敏电阻NTC的阻值急剧减少，温度探测电路检测电压信号U1也急剧增大，减法电路的输出端Vsp＿in的电压＝U2－U1，从而使速度信号输入端口Vsp输入电压降低，电机转速会自动降低，但不停机，电机转速降低发热就降低，电机温度自动下降，因此这使电机可靠性大大提高，满足客户的技术要求－高温不停机，有效保护用户的整机的零件。
2)温敏电阻NTC和电阻R4，温敏电阻NTC和电阻R4串联起来，两端分别连接电源Vcc和地，上述温敏电阻NTC贴在电机智能功率芯片的表面，结构简单，制造成本低；
3)减法电路主要包括运算放大器IC1、运算放大器IC2、电阻R2、电阻R3、电阻R7、电阻R8和电阻R9，两级运算放大器IC1、运算放大器IC2串接而成减法电路，结构简单，制造成本低；
4)上述所述的外部系统控制信号Vout通过一个处理电路转换成电压信号U2，处理电路可以很好与外部系统控制信号对接，转换成电机智能功率芯片IC3设置有速度信号输入端口Vsp要求的信号；
5)处理电路包括电阻R1、电阻R5、电容C2、稳压管Z1，电阻R1、电阻R5串联后两端分别连接在外部系统控制信号Vout和地之间，电阻R1与电阻R5之间节点A的电压信号U2连接在减法电路的输入端，电容C2、稳压管Z1和电阻R5并联起来两端分别连接节点A和地，结构简单，制造成本低。
附图说明：
图1是传统无刷电机的温度控制原理图；
图2是本发明的原理方框；
图3是图1对应的电路图；
图4是NTC电阻阻值随温度变化的曲线图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述：
如图2、图3所示，一种具有温度自动调节功能的无刷电机，包括电机智能功率芯片IC3，电机智能功率芯片IC3设置有速度信号输入端口Vsp，另外它还包括温度探测电路和减法电路，温度探测电路检测电机智能功率芯片IC3的温度信号并转换成电压信号U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号Vout转换成电压信号U2输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端Vsp＿in连接电机智能功率芯片IC3设置的速度信号输入端口Vsp，温度探测电路包括温敏电阻NTC和电阻R4，温敏电阻NTC和电阻R4串联起来，两端分别连接电源Vcc和地，温敏电阻NTC贴在电机智能功率芯片的表面，减法电路主要包括运算放大器IC1、运算放大器IC2、电阻R2、电阻R3、电阻R7、电阻R8和电阻R9，两级运算放大器IC1、运算放大器IC2串接而成减法电路，外部系统控制信号Vout通过一个处理电路转换成电压信号U2，所述的处理电路包括电阻R1、电阻R5、电容C2、稳压管Z1，电阻R1、电阻R5串联后两端分别连接在外部系统控制信号Vout和地之间，电阻R1与电阻R5之间节点A的电压信号U2连接在减法电路的输入端，电容C2、稳压管Z1和电阻R5并联起来两端分别连接节点A和地，电机智能功率芯片IC3直接连接电机的绕组，电机智能功率芯片IC3还连接霍尔元件Hall，霍尔元件Hall将电机的转子位置信号输入到电机智能功率芯片IC3。
本发明的原理是：如图3所示，减法电路的输出端Vsp＿in的电压＝U2－U1，Vsp_in＝(1+R9/R8)*(Vout*R5/(R1+R5)-vcc*R4/(NTC+R4),如图4所示，曲线B是NTC电阻阻值随温度变化的曲线，在正常温度下(即温度小于T0)，温敏电阻NTC的阻值非常大，且远大于电阻R4的阻值，电压信号U1＝vcc*R4/(NTC+R4)几乎等于0，减法电路的输出端Vsp＿in几乎等于外部系统控制信号Vout转换成电压信号U2，电机按外部系统控制信号选择一定的转速运行；当电机温度升高到一定情度，温敏电阻NTC的阻值急剧减少，温度探测电路检测电压信号U1＝vcc*R4/(NTC+R4)也急剧增大，减法电路的输出端Vsp＿in的电压＝U2－U1，从而使速度信号输入端口Vsp输入电压降低，电机转速会自动降低，但不停机，电机转速降低发热就降低，电机温度自动下降，因此这使电机可靠性大大提高，满足客户的技术要求－高温不停机，有效保护用户的整机的零件。
上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有温度自动调节功能的无刷电机，包括电机智能功率芯片IC3，电机智能功率芯片IC3设置有速度信号输入端口Vsp，其特征在于：它还包括温度探测电路和减法电路，温度探测电路检测电机智能功率芯片IC3的温度信号并转换成电压信号U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号Vout转换成电压信号U2输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端Vsp＿in连接电机智能功率芯片IC3设置的速度信号输入端口Vsp，温度探测电路包括温敏电阻NTC和电阻R4，温敏电阻NTC和电阻R4串联起来，两端分别连接电源Vcc和地，减法电路主要包括运算放大器IC1、运算放大器IC2、电阻R2、电阻R3、电阻R7、电阻R8和电阻R9，两级运算放大器IC1、运算放大器IC2串接而成减法电路。
2.根据权利要求1所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机，其特征在于：温敏电阻NTC贴在电机智能功率芯片的表面。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机，其特征在于：外部系统控制信号Vout通过一个处理电路转换成电压信号U2。
4.根据权利要求3所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机，其特征在于：所述的处理电路包括电阻R1、电阻R5、电容C2、稳压管Z1，电阻R1、电阻R5串联后两端分别连接在外部系统控制信号Vout和地之间，电阻R1与电阻R5之间节点A的电压信号U2连接在减法电路的输入端，电容C2、稳压管Z1和电阻R5并联起来两端分别连接节点A和地。
5.根据权利要求1或2所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机，其特征在于：电机智能功率芯片IC3直接连接电机的绕组，电机智能功率芯片IC3还连接霍尔元件Hall，霍尔元件Hall将电机的转子位置信号输入到电机智能功率芯片IC3。
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