CN105515463A - 一种直流无刷电机驱动系统 - Google Patents

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CN105515463A CN201610023684.6A CN201610023684A CN105515463A CN 105515463 A CN105515463 A CN 105515463A CN 201610023684 A CN201610023684 A CN 201610023684A CN 105515463 A CN105515463 A CN 105515463A
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor

Abstract

本发明提供一种直流无刷电机驱动系统，包括EMI滤波单元、整流滤波单元、直流降压转换器、控制器、直流交流逆变器和霍尔信号检测单元；EMI滤波单元用于消除交流电中的电磁干扰；整流滤波模块用于将交流电转换为高压直流电；直流降压转换器用于将高压直流电转换为低压直流电；直流交流逆变器用于将低压直流电转换成交流电，以驱动马达转动；霍尔信号检测单元用于检测马达的转速，输出霍尔开关信号至控制器；控制器用于根据所述霍尔开关信号输出控制信号至直流交流逆变器，以使得直流交流逆变器根据所述控制信号改变交流电的周期，以驱动马达转动。本发明的直流无刷电机驱动系统能够精准地实现对马达的驱动，且可根据实际需求实现马达转速的调整。

Description

一种直流无刷电机驱动系统
技术领域
本发明涉及电子电路的技术领域，特别是涉及一种直流无刷电机驱动系统。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，或者将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。
传统的电机多采用交流市电直接供电，其需要的功率逆变器的MOS开关和控制器来进行控制。但是，现有的电机控制方法具有以下不足：
(1)成本高、体积大、可靠性低、效率低；
(2)电机无法实现对马达驱动的精准控制，且不能通过控制器调整电机的转速。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种直流无刷电机驱动系统，能够精准地实现对马达的驱动，且可根据实际需求实现马达转速的调整。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种直流无刷电机驱动系统，包括EMI滤波单元、整流滤波单元、直流降压转换器、控制器、直流交流逆变器和霍尔信号检测单元；所述EMI滤波单元与交流电连接，用于消除交流电中的电磁干扰；所述整流滤波模块耦接至所述EMI滤波单元的输出端，用于将交流电转换为高压直流电；所述直流降压转换器耦接至所述整流滤波单元的输出端，用于将高压直流电转换为低压直流电，以向所述控制器和所述直流交流逆变器供电；所述直流交流逆变器耦接至所述直流降压转换器的输出端，用于将低压直流电转换成交流电，以驱动马达转动；所述霍尔信号检测单元用于检测马达的转速，输出霍尔开关信号至所述控制器；所述控制器耦接至霍尔信号检测单元的输出端，用于根据所述霍尔开关信号输出控制信号至所述直流交流逆变器，以使得所述直流交流逆变器根据所述控制信号改变交流电的周期，以驱动马达转动。
于本发明一实施例中，还包括速度控制电路；所述速度控制电路用于根据外部输入的调速控制信号输出速度控制信号至所述控制器，以使得所述控制器根据所述速度控制信号和所述霍尔开关信号输出控制信号至所述直流交流逆变器，从而改变所述直流交流逆变器输出的交流电的周期以调整马达的转速。
于本发明一实施例中，还包括保险丝，所述保险丝设置与所述EMI滤波单元与交流电之间，用于当流过马达的电流超过预设阈值时，切断交流电供电。
同时，本发明还提供一种直流无刷电机驱动系统，包括EMI滤波单元、整流滤波单元、直流降压转换电路、电机控制电路和直流交流逆变器；
所述EMI滤波单元与交流电连接，用于消除交流电中的电磁干扰；
所述整流滤波单元耦接至所述EMI滤波单元的输出端，用于将交流电转换为高压直流电；
所述直流降压转换电路耦接至所述整流滤波单元的输出端，用于将高压直流电转换为低压直流电，以向所述直流交流逆变器供电；
所述电机控制电路用于输出控制信号至所述直流交流逆变器，以使得所述直流交流逆变器根据所述控制信号改变交流电的周期，以维持马达的正常转动；
所述直流交流逆变器耦接至所述电机控制电路的输出端，用于将低压直流电转换成交流电，并根据电机控制电路输出的控制信号改变交流电的周期，以驱动马达转动。
于本发明一实施例中，所述电机控制电路包括控制器和霍尔信号检测单元，所述霍尔信号检测单元用于通过检测马达的转速产生霍尔开关信号并提供给所述控制器；所述控制器用于根据霍尔开关信号输出控制信号至所述直流交流逆变器。
于本发明一实施例中，所述直流交流逆变器包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第三场效应晶体管和第四场效应晶体管；所述第一场效应晶体管、所述第二场效应晶体管、所述第三场效应晶体管和所述第四场效应晶体管的栅极分别与所述控制器电连接；所述第一场效应晶体管的源极和所述第三场效应晶体管的源极与所述交流直流控制电路的输出端电连接；所述第二场效应晶体管的漏极与所述第一场效应晶体管的漏极电连接；所述第四场效应晶体管的漏极与所述第三场效应晶体管的漏极电连接；所述第二场效应晶体管的源极和所述第四场效应晶体管的源极接地；所述第一场效应晶体管的漏极和所述第三场效应晶体管的漏极分别连接在马达的两端。
于本发明一实施例中，当所述霍尔开关信号为高电平时，所述控制器发出控制信号至所述第一场效应晶体管、所述第二场效应晶体管、所述第三场效应晶体管和所述第四场效应晶体管，使所述第一场效应晶体管导通，第二场效应晶体管截止，第三场效应晶体管截止，第四场效应晶体管导通；当霍尔开关信号翻转时为低电平时，所述控制器发出控制信号至所述第一场效应晶体管、所述第二场效应晶体管、所述第三场效应晶体管和所述第四场效应晶体管，使所述第一场效应晶体管截止，所述第二场效应晶体管导通，所述第三场效应晶体管导通，所述第四场效应晶体管截止。
于本发明一实施例中，所述直流降压转换电路包括直流降压转换器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五场效应晶体管、第一采样电阻、第一电容、第一电感、第一二极管和第二二极管；所述第一电阻的一端耦接至所述整流滤波单元的输出端，另一端与所述第一电容的正极和所述直流降压转换器的输入电压引脚电连接；所述第一电容的负极接地；所述第一二极管的负级与所述第一电阻的另一端电连接，正级与所述第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的串联后接地；所述第五场效应晶体管的漏极耦接至所述整流滤波单元的输出端，栅极与所述直流降压转换器的输出控制引脚电连接，源极与所述第一采样电阻的一端和所述直流降压转换器的电流采样引脚电连接；所述第一采样电阻的另一端与所述第二二极管的负极和所述直流降压转换器的接地引脚电连接，所述第二二极管的正极接地；所述第一电感的一端与所述第二二极管的负极电连接，另一端与所述第一二极管的正极电连接。
于本发明一实施例中，所述直流降压转换电路的输出电压值为其中R3是第三电阻的阻值，R2是第二电阻的阻值，通过改变第二电阻和第三电阻的阻值来设定所述直流降压转换电路的输出端电压。
于本发明一实施例中，所述直流降压转换电路通过所述第一采样电阻对流过所述第一电感的电流进行采样并转换成采样电压，将所述采样电压与所述直流降压转换器内置的阈值电压进行比较；当所述采样电压大于等于所述阈值电压时，所述直流降压转换器发出关断信号至所述第五场效应晶体管使所述第五场效应晶体管截止，从而使所述直流降压转换电路的输出端电压为设定输出电压值。
于本发明一实施例中，所述电机控制电路还包括速度控制电路；所述速度控制电路用于根据外部输入的调速控制信号生成速度控制信号提供给所述控制器，以使得控制器根据所述速度控制信号和所述霍尔开关信号输出控制信号至所述直流交流逆变器，从而改变所述直流交流逆变器输出的交流电的周期以调整马达的转速。
于本发明一实施例中，当所述调速控制信号为一直流信号时，通过比较所述直流信号与所述速度控制电路内置的斜波信号的大小输出一速度控制信号至所述控制器。
于本发明一实施例中，当所述调速控制信号为一方波信号时，所述速度控制电路根据获取的方波信号的占空比来输出速度控制信号至所述控制器。
于本发明一实施例中，所述直流无刷电机驱动系统应用于单相/双相/三相电机。
于本发明一实施例中，所述直流交流逆变器是多个由MOS晶体管组成的开关阵列，MOS晶体管采用PMOS晶体管和NMOS晶体管的一种或者其组合。
于本发明一实施例中，所述直流降压转换器是非隔离直流降压转换器。
如上所述，本发明的直流无刷电机驱动系统，具有以下有益效果：
(1)能够实现对马达的精准驱动；
(2)能够根据实际需要实现马达转速的调整。
附图说明
图1显示为本发明的直流无刷电机驱动系统的第一实施例的结构示意图；
图2显示为本发明的直流无刷电机驱动系统的第二实施例的结构示意图；
图3显示为本发明的直流无刷电机驱动系统的第三实施例的结构示意图；
图4显示为本发明的直流无刷电机驱动系统的第四实施例的结构示意图；
图5显示为第四实施例中直流交流逆变器的工作波形的示意图；
图6显示为本发明的直流无刷电机驱动系统的第五实施例的结构示意图；
图7显示为本发明的直流无刷电机驱动系统的第六实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，在本发明的第一实施例中，直流无刷电机驱动系统包括EMI滤波单元11、整流滤波单元12、直流降压转换器13、控制器14、直流交流逆变器15和霍尔信号检测单元16。
EMI滤波单元11与交流电连接，用于消除交流电中的电磁干扰。
整流滤波模块12耦接至EMI滤波单元11的输出端，用于将交流电转换为高压直流电。
直流降压转换器13耦接至整流滤波单元12的输出端，用于将高压直流电转换为低压直流电，以向控制器14和直流交流逆变器15供电。
直流交流逆变器15耦接至直流降压转换器13的输出端，用于将低压直流电转换成交流电，以驱动马达(M)转动。
霍尔信号检测单元16用于检测马达的转速，输出霍尔开关信号至控制器4。
控制器14耦接至霍尔信号检测单元16的输出端，用于根据霍尔开关信号输出控制信号至直流交流逆变器15，以使得直流交流逆变器15根据控制信号改变交流电的周期，以驱动马达转动。
如图2所示，与本发明的直流无刷电机驱动系统的第一实施例相比，本发明的第二实施例还包括速度控制电路17。速度控制电路17用于根据外部输入的调速控制信号输出速度控制信号至控制器14，以使得控制器14根据速度控制信号和霍尔开关信号输出控制信号至直流交流逆变器15，从而改变直流交流逆变器15输出的交流电的周期以调整马达的转速。控制器14耦接至速度控制电路17和霍尔信号检测单元16的输出端，用于根据速度控制信号和霍尔开关信号输出控制信号至直流交流逆变器15，以使得直流交流逆变器15根据控制信号改变交流电的周期，从而调整马达的转速，即将马达的转速升至或者降至目标设定转速。
当外部输入的调速控制信号为直流信号时，速度控制电路17通过比较该直流信号与速度控制电路17内置的斜波信号的大小来输出速度控制信号至控制器14。
当外部输入的调速控制信号为方波信号时，速度控制电路17根据获取的方波信号的占空比输出速度控制信号至控制器14。优选地，速度控制信号可以采用方波。
在本发明中，直流无刷电机可以是单相/双相/三相电机，其对应的控制器和功率逆变器也是单相/双相/三相的。直流交流逆变器可以是由MOS晶体管组成的开关阵列，MOS晶体管可以是PMOS晶体管、NMOS晶体管的一种或者其组合。例如，直流无刷电机是单相电机时，直流交流逆变器则包括4个MOS晶体管而组成的开关阵列；直流无刷电机是三相电机时，直流交流逆变器则包括6个MOS晶体管而组成的开关阵列。当直流无刷电机转动时，速度控制电路可以根据外界输入的调速控制信号输出速度控制信号至控制器，控制器则输出控制信号至直流交流逆变器，以改变给马达供电的交流电周期，使得马达的转速调整为目标设定转速。进一步地，可以根据实际应用改变直流降压转换器的输出电压为目标设定电压值。如通过直流信号的电压大小或者方波信号的占空比大小来改变提供给直流交流逆变器的有效电压来改变转速；但是不影响提供给控制器的有效电压。
优选地，本发明的直流无刷电机驱动系统还包括保险丝，设置与EMI滤波单元11与交流电之间，用于当流过马达的电流超过预设阈值时，切断交流电供电，从而起到短路保护作用。
需要说明的是，控制器14可以集成在一颗电机控制芯片中。可选地，可以根据实际应用，将速度控制电路17、控制器14、霍尔信号检测单元16、直流交流逆变器15中的一个或者多个也可以集成在电机控制芯片中；直流降压转换器13可以被集成在一颗单独的电机控制芯片中。
本发明的直流无刷电机驱动系统的第三实施例采用非隔离AC-DC降压，并驱动单相直流电机。如图3所示，在本发明的第三实施例中，直流无刷电机驱动系统包括EMI滤波单元21、整流滤波单元22、直流降压转换电路23、电机控制电路24和直流交流逆变器25。
EMI滤波单元21与交流电连接，用于消除交流电中的电磁干扰。
整流滤波单元22耦接至EMI滤波单元21的输出端，用于将交流电转换为高压直流电。具体地，整流滤波单元22包括整流桥和滤波电容。
直流降压转换电路23耦接至整流滤波单元22的输出端，用于将高压直流电转换为低压直流电，以向直流交流逆变器25供电。具体地，直流降压转换电路23包括直流降压转换器。
电机控制电路24用于输出控制信号至直流交流逆变器25，以使得直流交流逆变器25根据控制信号改变交流电的周期，以维持马达的正常转动。具体地，电机控制电路24包括控制器241和霍尔信号检测单元242，其中，霍尔信号检测单元242用于通过检测马达的转速产生霍尔开关信号并提供给控制器241。控制器241用于根据霍尔开关信号输出控制信号至直流交流逆变器25。
直流交流逆变器25耦接至电机控制电路24的输出端，用于将低压直流电转换成交流电，并根据电机控制电路24输出的控制信号改变交流电的周期，以驱动马达转动。
具体地，直流交流逆变器25包括第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4。第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4的栅极分别与控制器241电连接；第一场效应晶体管M1和第三场效应晶体管M3的源极与直流降压转换电路23的输出端电连接；第二场效应晶体管M2的漏极与第一场效应晶体管M1的漏极电连接；第四场效应晶体管M4的漏极与第三场效应晶体管M3的漏极电连接；第二场效应晶体管M2的源极和第四场效应晶体管M4的源极接地；第一场效应晶体管M1的漏极和第三场效应晶体管M3的漏极分别连接在马达的两端。
具体地，控制器241根据霍尔开关信号输出控制信号至第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4，通过控制第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4的导通或者截止，来改变给马达供电的交流电周期，以驱动马达正常转动。具体地，当霍尔开关信号为高电平时，控制器241发出控制信号至第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4，使所述第一场效应晶体管M1导通，第二场效应晶体管M2截止，第三场效应晶体管M3截止，第四场效应晶体管M4导通；当霍尔开关信号翻转时为低电平时，控制器241发出控制信号至第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4，使第一场效应晶体管M1截止，第二场效应晶体管M2导通，第三场效应晶体管M3导通，第四场效应晶体管M4截止。
如图4所示，与本发明的直流无刷电机驱动系统的第三实施例相比，本发明的第四实施例中电机控制电路24还包括速度控制电路243。速度控制电路243用于根据外部输入的调速控制信号生成速度控制信号提供给控制器241，以使得控制器241根据速度控制信号和霍尔开关信号输出控制信号至直流交流逆变器25，从而改变直流交流逆变器25输出的交流电的周期以调整马达的转速。控制器241耦接至速度控制电路243和霍尔信号检测单元242的输出端，用于根据所述速度控制信号和霍尔开关信号输出控制信号至直流交流逆变器25，以使得直流交流逆变器25根据控制信号改变交流电的周期，从而调整马达的转速，即将马达的转速升至或者降至目标设定转速。
当外部输入的调速控制信号为直流信号时，通过比较直流信号与速度控制电路243内置的斜波信号的大小来输出速度控制信号至控制器241。
当外部输入的调速控制信号为方波信号时，速度控制电路243根据获取的方波信号的占空比来输出速度控制信号至控制器241。优选地，速度控制信号采用方波。
下面结合图5进一步说明本发明的直流无刷电机驱动系统的第四实施例的工作原理。其中，速度控制电路243提供速度控制信号PWM_IN至控制器241，霍尔信号检测单元242通过检测马达的转速输出霍尔开关信号HALL_IN至控制器241。当霍尔开关信号HALL_IN为高电平时，控制器241发出控制信号至第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4，使所述第一场效应晶体管M1导通，第二场效应晶体管M2截止，第三场效应晶体管M3截止，第四场效应晶体管M4导通；当霍尔开关信号HALL_IN翻转时为低电平时，控制器241发出控制信号至第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4，使第一场效应晶体管M1截止，第二场效应晶体管M2导通，第三场效应晶体管M3导通，第四场效应晶体管M4截止，以驱动马达按照速度控制信号设置的转速正常转动。
本发明的直流无刷电机驱动系统的第五实施例同样采用非隔离AC-DC降压，并驱动单相直流电机。实质上，第五实施例是第三实施例的进一步细化。如图6所示，在本发明的第五实施例中，直流无刷电机驱动系统包括EMI滤波单元31、整流滤波单元32、直流降压转换电路33、电机控制电路34和直流交流逆变器35。
EMI滤波单元31与交流电连接，用于消除交流电中的电磁干扰。
整流滤波单元32耦接至EMI滤波单元31的输出端，用于将交流电转换为高压直流电。具体地，整流滤波单元22包括整流桥和滤波电容。
直流降压转换电路33耦接至整流滤波单元32的输出端，用于将高压直流电转换为低压直流电，以向直流交流逆变器35供电。
电机控制电路34用于输出控制信号至直流交流逆变器35，以使得直流交流逆变器35根据控制信号改变交流电的周期，以维持马达的正常转动。具体地，电机控制电路34包括控制器341和霍尔信号检测单元342，其中，霍尔信号检测单元342用于通过检测马达的转速产生霍尔开关信号并提供给控制器341。控制器241用于根据霍尔开关信号输出控制信号至直流交流逆变器35。
直流交流逆变器35耦接至电机控制电路34的输出端，用于将低压直流电转换成交流电，并根据电机控制电路34输出的控制信号改变交流电的周期，以驱动马达转动。
第五实施例主要对直流降压转换电路33进行了细化。具体地，直流降压转换电路33包括直流交流转换器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第五场效应晶体管M5、第一采样电阻RCS1、第一电容C1、第一电感Lm、第一二极管Z1和第二二极管Z2。其中，第一电阻R1的一端耦接至整流滤波单元32的输出端，另一端与第一电容C1的正极和直流降压转换器U1的输入电压引脚(VCC)电连接，用于给所述直流降压转换器U1供电；所述第一电容C1的负极接地；第一二极管Z1的负级与第一电阻R1的另一端电连接，正级与第二电阻R2的一端连接；R2的另一端与第三电阻的R3串联后接地；第五场效应晶体管M5的漏极耦接至整流滤波单元32的输出端，栅极与直流降压转换器U1的输出控制引脚(GATE)电连接，源极与第一采样电阻RCS1的一端和直流降压转换器U1的电流采样引脚(CS)电连接；第一采样电阻RCS1的另一端与第二二极管Z2的负极和直流降压转换器U1的接地引脚(GND)电连接，第二二极管Z2的正极接地；第一电感Lm的一端与第二二极管Z2的负极电连接，另一端与第一二极管Z1的正极电连接。
直流降压转换电路33的工作原理如下：当系统上电后，第一电阻R1对第一电容C1进行充电，当VCC引脚的电压达到直流交流转换器U1的启动阈值时，直流交流转换器U1启动；直流交流转换器U1启动后，整流滤波单元32的输出端电压通过第一二极管Z1给VCC引脚供电；直流交流转换器U1通过第一采样电阻RCS1对流过第一电感Lm的电流进行采样并转换成采样电压，将采样电压与直流交流转换器U1内置的阈值电压进行比较；当采样电压大于等于阈值电压时，直流交流转换器U1发出关断信号至第一场效应晶体管M5使第五场效应晶体管M5截止，从而使直流交流转换电路的输出端电压为设定的输出电压值。
在该实施例中，直流降压转换电路33的输出电压值其中可以通过改变第二电阻R2和第三电阻R3的阻值来设定输出端电压。
在第五实施例中，直流交流逆变器35包括第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4。第一场效应晶体管M1的栅极与控制器U2的M1引脚电连接；第一场效应晶体管M1的源极和第三场效应晶体管M3的源极与直流降压转换电路33的输出端电连接；第三场效应晶体管M3的栅极与控制器U2的M3引脚电连接；第二场效应晶体管M2的栅极与控制器U2的M2引脚电连接，漏极与第一场效应晶体管M1的漏极电连接；第四场效应晶体管M4的栅极与控制器U2的M4引脚电连接，漏极与第三场效应晶体管M3的漏极电连接；第二场效应晶体管M2的源极和第四场效应晶体管M4的源极接地。第一场效应晶体管M1的漏极和第三场效应晶体管M3的漏极分别连接在马达的两端。其中，M1指与第一晶体管的栅极连接的引脚；M2指与第二晶体管的栅极连接的引脚。M3指与第三晶体管的栅极连接的引脚。M4指与第四晶体管的栅极连接的引脚。
其中，霍尔信号检测单元HALL通过检测马达的转速输出霍尔开关信号至控制器U2。当霍尔开关信号为高电平时，控制器U2发出控制信号至第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4，使第一场效应晶体管M1导通，第二场效应晶体管M2截止，第三场效应晶体管M3截止，第四场效应晶体管M4导通；当霍尔开关信号翻转时为低电平时，控制器U2发出控制信号至第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4，使第一场效应晶体管M1截止，第二场效应晶体管M2导通，第三场效应晶体管M3导通，第四场效应晶体管M4截止，以维持马达的正常转动。
如图7所示，与本发明的直流无刷电机驱动系统的第五实施例相比，本发明的第六实施例中电机控制电路34还包括速度控制电路343。速度控制电路343根据外部输入的调速控制信号生成速度控制信号提供给控制器341，以使得控制器341根据速度控制信号和霍尔开关信号输出控制信号至直流交流逆变器35，从而改变直流交流逆变器35输出的交流电的周期以调整马达的转速。控制器341耦接至速度控制电路343和霍尔信号检测单元342的输出端，用于根据速度控制信号和霍尔开关信号输出一控制信号至直流交流逆变器35，以使得直流交流逆变器35根据控制信号改变交流电的周期，从而调整马达的转速，即将马达的转速升至或者降至目标设定转速。
其中，速度控制信号和霍尔开关信号对直流交流逆变器35中的第一场效应晶体管M1、第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4的导通截止控制如第第四实施例中所述，故在此不再赘述。
综上所述，本发明的直流无刷电机驱动系统能够精准地实现对马达的驱动，且可根据实际需求实现马达转速的调整。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种直流无刷电机驱动系统，其特征在于：包括EMI滤波单元、整流滤波单元、直流降压转换器、控制器、直流交流逆变器和霍尔信号检测单元；
所述EMI滤波单元与交流电连接，用于消除交流电中的电磁干扰；
所述整流滤波模块耦接至所述EMI滤波单元的输出端，用于将交流电转换为高压直流电；
所述直流降压转换器耦接至所述整流滤波单元的输出端，用于将高压直流电转换为低压直流电，以向所述控制器和所述直流交流逆变器供电；
所述直流交流逆变器耦接至所述直流降压转换器的输出端，用于将低压直流电转换成交流电，以驱动马达转动；
所述霍尔信号检测单元用于检测马达的转速，输出霍尔开关信号至所述控制器；
所述控制器耦接至霍尔信号检测单元的输出端，用于根据所述霍尔开关信号输出控制信号至所述直流交流逆变器，以使得所述直流交流逆变器根据所述控制信号改变交流电的周期，以驱动马达转动。
2.根据权利要求1所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：还包括速度控制电路；所述速度控制电路用于根据外部输入的调速控制信号输出速度控制信号至所述控制器，以使得所述控制器根据所述速度控制信号和所述霍尔开关信号输出控制信号至所述直流交流逆变器，从而改变所述直流交流逆变器输出的交流电的周期以调整马达的转速。
3.根据权利要求1或2所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：还包括保险丝，所述保险丝设置与所述EMI滤波单元与交流电之间，用于当流过马达的电流超过预设阈值时，切断交流电供电。
4.一种直流无刷电机驱动系统，其特征在于：包括EMI滤波单元、整流滤波单元、直流降压转换电路、电机控制电路和直流交流逆变器；
所述EMI滤波单元与交流电连接，用于消除交流电中的电磁干扰；
所述整流滤波单元耦接至所述EMI滤波单元的输出端，用于将交流电转换为高压直流电；
所述直流降压转换电路耦接至所述整流滤波单元的输出端，用于将高压直流电转换为低压直流电，以向所述直流交流逆变器供电；
所述电机控制电路用于输出控制信号至所述直流交流逆变器，以使得所述直流交流逆变器根据所述控制信号改变交流电的周期，以维持马达的正常转动；
所述直流交流逆变器耦接至所述电机控制电路的输出端，用于将低压直流电转换成交流电，并根据电机控制电路输出的控制信号改变交流电的周期，以驱动马达转动。
5.根据权利要求4所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：所述电机控制电路包括控制器和霍尔信号检测单元，所述霍尔信号检测单元用于通过检测马达的转速产生霍尔开关信号并提供给所述控制器；所述控制器用于根据霍尔开关信号输出控制信号至所述直流交流逆变器。
6.根据权利要求5所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：所述直流交流逆变器包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第三场效应晶体管和第四场效应晶体管；所述第一场效应晶体管、所述第二场效应晶体管、所述第三场效应晶体管和所述第四场效应晶体管的栅极分别与所述控制器电连接；所述第一场效应晶体管的源极和所述第三场效应晶体管的源极与所述交流直流控制电路的输出端电连接；所述第二场效应晶体管的漏极与所述第一场效应晶体管的漏极电连接；所述第四场效应晶体管的漏极与所述第三场效应晶体管的漏极电连接；所述第二场效应晶体管的源极和所述第四场效应晶体管的源极接地；所述第一场效应晶体管的漏极和所述第三场效应晶体管的漏极分别连接在马达的两端。
7.根据权利要求6所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：当所述霍尔开关信号为高电平时，所述控制器发出控制信号至所述第一场效应晶体管、所述第二场效应晶体管、所述第三场效应晶体管和所述第四场效应晶体管，使所述第一场效应晶体管导通，第二场效应晶体管截止，第三场效应晶体管截止，第四场效应晶体管导通；当霍尔开关信号翻转时为低电平时，所述控制器发出控制信号至所述第一场效应晶体管、所述第二场效应晶体管、所述第三场效应晶体管和所述第四场效应晶体管，使所述第一场效应晶体管截止，所述第二场效应晶体管导通，所述第三场效应晶体管导通，所述第四场效应晶体管截止。
8.根据权利要求6所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：所述直流降压转换电路包括直流降压转换器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五场效应晶体管、第一采样电阻、第一电容、第一电感、第一二极管和第二二极管；所述第一电阻的一端耦接至所述整流滤波单元的输出端，另一端与所述第一电容的正极和所述直流降压转换器的输入电压引脚电连接；所述第一电容的负极接地；所述第一二极管的负级与所述第一电阻的另一端电连接，正级与所述第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的串联后接地；所述第五场效应晶体管的漏极耦接至所述整流滤波单元的输出端，栅极与所述直流降压转换器的输出控制引脚电连接，源极与所述第一采样电阻的一端和所述直流降压转换器的电流采样引脚电连接；所述第一采样电阻的另一端与所述第二二极管的负极和所述直流降压转换器的接地引脚电连接，所述第二二极管的正极接地；所述第一电感的一端与所述第二二极管的负极电连接，另一端与所述第一二极管的正极电连接。
9.根据权利要求8所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：所述直流降压转换电路的输出电压值为其中R3是第三电阻的阻值，R2是第二电阻的阻值，通过改变第二电阻和第三电阻的阻值来设定所述直流降压转换电路的输出端电压。
10.根据权利要求8所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：所述直流降压转换电路通过所述第一采样电阻对流过所述第一电感的电流进行采样并转换成采样电压，将所述采样电压与所述直流降压转换器内置的阈值电压进行比较；当所述采样电压大于等于所述阈值电压时，所述直流降压转换器发出关断信号至所述第五场效应晶体管使所述第五场效应晶体管截止，从而使所述直流降压转换电路的输出端电压为设定输出电压值。
11.根据权利要求5-10之一所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：所述电机控制电路还包括速度控制电路；所述速度控制电路用于根据外部输入的调速控制信号生成速度控制信号提供给所述控制器，以使得控制器根据所述速度控制信号和所述霍尔开关信号输出控制信号至所述直流交流逆变器，从而改变所述直流交流逆变器输出的交流电的周期以调整马达的转速。
12.根据权利要求11所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：当所述调速控制信号为一直流信号时，通过比较所述直流信号与所述速度控制电路内置的斜波信号的大小输出一速度控制信号至所述控制器。
13.根据权利要求11所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：当所述调速控制信号为一方波信号时，所述速度控制电路根据获取的方波信号的占空比来输出速度控制信号至所述控制器。
14.根据权利要求1或4所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：所述直流无刷电机驱动系统应用于单相/双相/三相电机。
15.根据权利要求14所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：所述直流交流逆变器是多个由MOS晶体管组成的开关阵列，MOS晶体管采用PMOS晶体管和NMOS晶体管的一种或者其组合。
16.根据权利要求14所述的直流无刷电机驱动系统，其特征在于：所述直流降压转换器是非隔离直流降压转换器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112583325A (zh) * 2020-12-16 2021-03-30 珠海格力电器股份有限公司 无极调速驱动系统、方法、装置、电子设备及存储介质
CN112968636A (zh) * 2021-03-12 2021-06-15 江苏雷利电机股份有限公司 直流电机驱动装置、直流电机组件、升降执行器和跑步机

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6737828B2 (en) * 2001-07-19 2004-05-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Washing machine motor drive device
CN101068102A (zh) * 2006-05-04 2007-11-07 Lg电子株式会社 同步磁阻电机的控制装置及其控制方法
CN101567655A (zh) * 2008-04-24 2009-10-28 迈为电子技术（上海）有限公司 电动车驱动用ipm电机的控制方法
CN201374671Y (zh) * 2009-03-23 2009-12-30 深圳市博巨兴实业发展有限公司 直流无刷马达的控制器
CN201656883U (zh) * 2010-01-20 2010-11-24 哈尔滨理工大学 新型吸尘器用无刷直流电动机控制器
CN201754551U (zh) * 2010-08-16 2011-03-02 新乡市夏烽电器有限公司 直流无刷电机及其控制系统
CN201781455U (zh) * 2009-12-13 2011-03-30 华南理工大学 一种直流无刷电动机控制驱动电路及具备该电路的直流无刷电机
CN102624301A (zh) * 2012-04-10 2012-08-01 武汉长海电气科技开发有限公司 浮选机变频调速控制装置及变频调速控制方法
CN102739133A (zh) * 2012-05-31 2012-10-17 南京银茂电气自动控制有限公司 双电压控制开关磁阻电机及其双电压控制驱动装置
CN103248293A (zh) * 2013-04-28 2013-08-14 天津大学 基于tms320f2812的直流无刷电机调速控制器
CN205356205U (zh) * 2016-01-14 2016-06-29 上海晶丰明源半导体有限公司 一种直流无刷电机驱动系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6737828B2 (en) * 2001-07-19 2004-05-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Washing machine motor drive device
CN101068102A (zh) * 2006-05-04 2007-11-07 Lg电子株式会社 同步磁阻电机的控制装置及其控制方法
CN101567655A (zh) * 2008-04-24 2009-10-28 迈为电子技术（上海）有限公司 电动车驱动用ipm电机的控制方法
CN201374671Y (zh) * 2009-03-23 2009-12-30 深圳市博巨兴实业发展有限公司 直流无刷马达的控制器
CN201781455U (zh) * 2009-12-13 2011-03-30 华南理工大学 一种直流无刷电动机控制驱动电路及具备该电路的直流无刷电机
CN201656883U (zh) * 2010-01-20 2010-11-24 哈尔滨理工大学 新型吸尘器用无刷直流电动机控制器
CN201754551U (zh) * 2010-08-16 2011-03-02 新乡市夏烽电器有限公司 直流无刷电机及其控制系统
CN102624301A (zh) * 2012-04-10 2012-08-01 武汉长海电气科技开发有限公司 浮选机变频调速控制装置及变频调速控制方法
CN102739133A (zh) * 2012-05-31 2012-10-17 南京银茂电气自动控制有限公司 双电压控制开关磁阻电机及其双电压控制驱动装置
CN103248293A (zh) * 2013-04-28 2013-08-14 天津大学 基于tms320f2812的直流无刷电机调速控制器
CN205356205U (zh) * 2016-01-14 2016-06-29 上海晶丰明源半导体有限公司 一种直流无刷电机驱动系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112583325A (zh) * 2020-12-16 2021-03-30 珠海格力电器股份有限公司 无极调速驱动系统、方法、装置、电子设备及存储介质
CN112968636A (zh) * 2021-03-12 2021-06-15 江苏雷利电机股份有限公司 直流电机驱动装置、直流电机组件、升降执行器和跑步机
CN112968636B (zh) * 2021-03-12 2023-09-29 江苏雷利电机股份有限公司 直流电机驱动装置、直流电机组件、升降执行器和跑步机

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