CN105262061B - 一种无刷直流电机的保护电路和控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无刷直流电机的保护电路和控制装置，该保护电路应用于无刷直流电的控制装置，控制装置包括用于驱动无刷直流电机的主控芯片和保护电路。保护电路包括按预设结构连接在一起的采样信号输入端RNF、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、比较器IC2和开关元件IC1。当采样信号的电压值超过了保护阀值，比较器IC2输出高电平，开关元件IC1导通，第二电容C2储存的电量通过开关元件IC1的信号输出端放电，故障信号输出端FIB的电压迅速降低至低电平，主控芯片关断其6路PWM驱动信号的输出，即停止对无刷直流电机进行驱动，无刷直流电机也就停止了大电流的产生，从而能够避免大电流对控制装置造成损坏。

Description

一种无刷直流电机的保护电路和控制装置

技术领域

本申请涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种无刷直流电机的保护电路和控制装置。

背景技术

无刷直流电机的运行依靠控制装置通过功率部件向其输入多路PWM驱动信号。无刷直流电机在运行中有可能会因为负载或故障的原因过流或短路，当发生过流或短路故障时会产生大电流，大电流会对主控装置造成损坏，甚至造成功率部件的烧毁。如果当无刷直流电机发生过流或短路时能够及时切断功率部件的多路PWM驱动信号的输出，就能够避免大电流对控制装置造成无法挽回的损坏。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种无刷直流电机的保护电路和控制装置，用于当无刷直流电机发生过流或短路时及时停止控制装置的多路PWM驱动信号的输出，以避免对控制装置造成损坏。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种无刷直流电机的保护电路，应用于所述无刷直流电机的控制装置，包括：

用于接收所述无刷直流电机的电流信号的采样信号输入端；

一端与所述采样信号输入端相连接的第一电阻；

一端与所述第一电阻的另一端相连接的第一电容，所述第一电容的另一端接地；

正向输入端与所述第一电阻的另一端相连接的比较器，所述比较器的反向输入端用于接收参考电压；

控制端与所述比较器的输出端相连接的开关元件，所述控制端接收到高电平信号时所述开关元件导通；

用于连接所述控制装置的主控芯片的故障信号输入端的故障信号输出端；

一端与所述故障信号输出端相连接的第二电容，所述第二电容的另一端接地；

所述开关元件的信号输入端与所述故障信号输出端相连接、信号输出端接地。

可选的，所述开关元件包括继电器或三极管。

可选的，所述开关元件为MOS管，还包括：

一端与所述故障信号输出端相连接的第二电阻，所述第二电阻的另一端与所述控制端相连接。

可选的，还包括用于向所述故障信号输出端供电的供电电路。

可选的，所述供电电路包括：

用于接收驱动电压的电压输入端；

一端与所述电压输入端相连接的第三电阻，所述第三电阻的另一端与所述故障信号输出端相连接。

可选的，还包括用于向所述比较器的反向输入端输出所述参考电压的分压电路。

可选的，所述分压电路包括：

用于接收驱动电压的分压电压输入端；

一端与所述分压电压输出端相连接的第四电阻，所述第四电阻的另一端与所述比较器的正向输入端相连接；

一端与所述第四电阻的另一端相连接的第五电阻，所述第五电阻的另一端接地。

可选的，还包括：

一端与所述第四电阻的另一端接地的第三电容，所述第三电容的另一端接地。

一种控制装置，包括用于对无刷直流电机进行控制的主控芯片，可选的，还包括：

与所述主控芯片相连接的、如上所述的保护电路。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种无刷直流电机的保护电路和控制装置，该保护电路应用于无刷直流电的控制装置，控制装置包括用于驱动无刷直流电机的主控芯片和保护电路。保护电路包括按预设结构连接在一起的采样信号输入端RNF、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、比较器IC2和开关元件IC1。当采样信号的电压值超过了保护阀值，比较器IC2输出高电平，开关元件IC1导通，第二电容C2储存的电量通过开关元件IC1的信号输出端放电，故障信号输出端FIB的电压迅速降低至低电平，主控芯片关断其6路PWM驱动信号的输出，即停止对无刷直流电机进行驱动，无刷直流电机也就停止了大电流的产生，从而能够避免大电流对控制装置造成损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种无刷直流电机的保护电路的电路图；

图2为本申请实施例提供的另一种无刷直流电机的保护电路的电路图；

图3为本申请实施例提供的又一种无刷直流电机的保护电路的电路图；

图4为本申请另一实施例提供的一种无刷直流电机的保护电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种无刷直流电机的保护电路的电路图。

如图1所示，本实施例提供的保护电路应用于无刷直流电机的控制装置中，与控制装置的主控芯片相连接。具体包括采样信号输入端RNF、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、比较器IC2和开关元件IC1。

其中，采样信号输入端RNF用于接收无刷直流电机的电流信号，电流信号由无刷直流电机的电流传感器采集，并转换为标准的电流信号，例如0～5伏电压。

第一电阻R1的一端分别与采样信号输入端RNF、第一电容C1的一端相连接、比较器IC2的正向输入端相连接，第一电容C1的另一端则接地。

比较器IC2的反向输入端则用于接收预设的参考电压，该参考电压作为保护电路的保护阈值。比较器IC2的信号输出端则与开关元件IC1的控制端相连接，当采样信号输入端RNF接收到的电流信号的电压超出参考电压时，比较器IC2通过其信号输出端输出高电平信号。

故障信号输出端FIB用于连接主控芯片的故障信号输入端。故障信号输出端FIB与第二电容C2的一端、开关元件IC1的信号输入端相连接，第二电容C2的另一端接地，开关元件IC1的信号输出端同样接地。当开关元件IC1的控制端被加载高电平信号时，开关元件IC1将其信号输入端与其信号输出端导通。

开关元件IC1具体可选用继电器、三极管或者MOS管。

当采样信号的电压值没有超过保护阀值时，比较器IC2输出低电平，开关元件IC1关断，第二电容C2通过故障信号输出端进行充电，第二电容C2电压逐渐升高至高电平，此时主控芯片通过其信号输出端正常输出6路PWM驱动信号，无刷直流电机正常工作。

当采样信号的电压值超过了保护阀值，比较器IC2输出高电平，开关元件IC1导通，第二电容C2储存的电量通过开关元件IC1的信号输出端放电，故障信号输出端FIB的电压迅速降低至低电平，主控芯片关断其6路PWM驱动信号的输出。

第二电容C2容值的大小决定电容的充电、放电时间。可以通过改变第二C2的容值来控制充、放电时间，进而控制主控芯片关断、输出驱动信号的持续时间。

以无刷直流电机短路持续发生为例，当反映无刷直流电机的电流大小的采样信号的电压值高于保护阀值时，第二电容C2放电，第二电容C2上的电压从高电平逐渐变为低电平，主控芯片不再输出PWM驱动信号，无刷直流电机的电流迅速降低；随之采样信号的电压值低于保护阀值，第二电容C2开始充电，第二电容C2上的电压从低电平逐渐升为高电平，故障信号输出端FIB的电压信号升高到高电平，主控芯片又开始输出PWM驱动信号，无刷直流电机又产生大电流，此电路在保护发生和保护停止之间不停的循环动作。

设第一电阻R1和第一电容C1滤波充电时间为T1，比较器IC2的响应、延迟时间为T2，开关元件IC1的导通时间T3、关断时间T4，第二电容C2的放电时间T5、充电时间T6，其中，T1、T2、T3和T5的时间总和必须小于主控装置的功率模块能够承受短路所引发的大电流的时间，在此时间范围内将故障信号输出端FIB的电平拉低；T1、T2、T4和T6的时间总和必须满足功率模块的散热需求，避免功率模块在不断循环承受大电流冲击的情况下因为温度过高而损坏。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种无刷直流电机的保护电路，该保护电路应用于无刷直流电的控制装置，控制装置包括用于驱动无刷直流电机的主控芯片和保护电路。保护电路包括按预设结构连接在一起的采样信号输入端RNF、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、比较器IC2和开关元件IC1。当采样信号的电压值超过了保护阀值，比较器IC2输出高电平，开关元件IC1导通，第二电容C2储存的电量通过开关元件IC1的信号输出端放电，故障信号输出端FIB的电压迅速降低至低电平，主控芯片关断其6路PWM驱动信号的输出，即停止对无刷直流电机进行驱动，无刷直流电机也就停止了大电流的产生，从而能够避免大电流对控制装置造成损坏。

当开关元件选用MOS管时，还需要在其控制端上外接一个作为上拉电阻的第二电阻R2，具体见图2所示。

当对于没有在其故障信号输入端接电源的主控芯片来说，保护电路还需要设置向故障信号输入端供电的供电电路，该供电电路包括电压输入端POWER和第三电阻R3，用于接收外部电源的电压输入端POWER通过第三电阻R3与故障信号输出端FIB相连接，具体见图3所示。

实施例二

图4为本申请另一实施例提供的一种无刷直流电机的保护电路的电路图。

如图4所示，本实施例是在上一实施例的基础上增设了分压电路，该分压电路用于向比较器提供参考电压，利用分压电路的好处是通过调整分压电阻的阻值和比例可以方便地得到所需要的参考电压。分压电路包括分压电压输入端VREG、第四电阻R4和第五电阻R4。

分压电压输入端VREG用于接收驱动电压，其与第四电阻R4的一端相连接，第四电阻R4的另一端分别与比较器IC2的反向输入端、第五电阻R5的一端相连接，第五电阻R5的另一端接地。

通过调整第四电阻R4和第五电阻R5的阻值和比例可方便地对向比较器IC2的反向输入端输出的参考电压进行调整。

另外，为了滤除杂波，本实施例还设置有与第五电阻R5直接并联的第三电容C3。

实施例三

本实施例提供了一种无刷直流电机的控制装置，该控制装置包括主控芯片和上面实施例提供的保护电路。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种无刷直流电机的保护电路，应用于所述无刷直流电机的控制装置，其特征在于，包括：

用于接收所述无刷直流电机的电流信号的采样信号输入端；

一端与所述采样信号输入端相连接的第一电阻；

一端与所述第一电阻的另一端相连接的第一电容，所述第一电容的另一端接地；

正向输入端与所述第一电阻的另一端相连接的比较器，所述比较器的反向输入端用于接收参考电压；

控制端与所述比较器的输出端相连接的开关元件，所述控制端接收到高电平信号时所述开关元件导通；

用于连接所述控制装置的主控芯片的故障信号输入端的故障信号输出端；

一端与所述故障信号输出端相连接的第二电容，所述第二电容的另一端接地；

所述开关元件的信号输入端与所述故障信号输出端相连接、信号输出端接地。

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述开关元件包括继电器或三极管。

3.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述开关元件为MOS管，还包括：

一端与电源VCC相连接的第二电阻，所述第二电阻的另一端与所述控制端相连接。

4.如权利要求1～3任一项所述的保护电路，其特征在于，还包括用于向所述故障信号输出端供电的供电电路。

5.如权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述供电电路包括：

用于接收驱动电压的电压输入端；

一端与所述电压输入端相连接的第三电阻，所述第三电阻的另一端与所述故障信号输出端相连接。

6.如权利要求4所述的保护电路，其特征在于，还包括用于向所述比较器的反向输入端输出所述参考电压的分压电路。

7.如权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述分压电路包括：

用于接收驱动电压的分压电压输入端；

一端与所述分压电压输入端相连接的第四电阻，所述第四电阻的另一端与所述比较器的反向输入端相连接；

一端与所述第四电阻的另一端相连接的第五电阻，所述第五电阻的另一端接地。

8.如权利要求7所述的保护电路，其特征在于，还包括：

一端与所述第四电阻的另一端连接的第三电容，所述第三电容的另一端接地。

9.一种控制装置，包括用于对无刷直流电机进行控制的主控芯片，其特征在于，还包括：

与所述主控芯片相连接的、如权利要求1～8任一项所述的保护电路。