CN106992722A - 直流无刷电机控制电路和采用该控制电路的pcb单面板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种直流无刷电机控制电路，包括智能功率模块电路，所述智能功率模块电路设有电控U相端子、电控V相端子和电控W相端子，所述电控U相端子连接电机的U相端子，所述电控V相端子连接电机的V相端子，所述电控W相端子连接电机的W相端子，还包括保护电路、稳压电路、霍尔传感电路、转速反馈电路、速度指令信号电路和过流保护与过热保护电路，所述智能功率模块分别连接保护电路、稳压电路、霍尔传感电路、转速反馈电路、速度指令信号电路和过流保护与过热保护电路；一种PCB单面板，包括如权利要求1至6中任意一项所述的直流无刷电机控制电路。本发明通过使用该单面板设计，使得无刷直流电机的控制板成本大大降低，并节约PCB板材。
Description
技术领域
本发明涉及无刷直流电机控制技术领域，特别涉及一种直流无刷电机控制电路和采用该控制电路的PCB单面板。
背景技术
一般情况下，无刷直流电机的控制电路大多都是采用PCB双面板设计或者是采用插件Hall IC，由于无刷直流电机的结构特点，它的霍尔感应电路焊接面与无刷直流电机的三相端子焊接面不能够焊接在同一PCB版面上，所以只能采用PCB双面板设计，就造成线路过多，不能节省空间；采用插件Hall IC，虽然焊接方便，PCB面板整洁，但其成本较高，并且需增加专用折角工装，因此并未在无刷直流电机领域有应用。
发明内容
为解决无刷直流电机的控制电路不能设计在成PCB单面板的技术问题，本发明提出一种直流无刷电机控制电路和采用该控制电路的PCB单面板来实现。
一种直流无刷电机控制电路，包括智能功率模块电路，所述智能功率模块电路设有电控U相端子、电控V相端子和电控W相端子，所述电控U相端子连接电机的U相端子，所述电控V相端子连接电机的V相端子，所述电控W相端子连接电机的W相端子，还包括保护电路、稳压电路、霍尔传感电路、转速反馈电路、速度指令信号电路和过流保护与过热保护电路，所述智能功率模块分别连接保护电路、稳压电路、霍尔传感电路、转速反馈电路、速度指令信号电路和过流保护与过热保护电路。
作为一种可实施方式，所述保护电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，所述第一电阻串联第二电阻再串联智能功率模块电路，所述第一电容一端串联第三电阻再接地，所述第一电容另一端串联第二电阻，所述第二电阻串联第二电容后接地。
作为一种可实施方式，所述稳压电路包括稳压二极管、第四电阻和第三电容，所述第四电阻串联所述稳压二极管，稳压二极管一端接地，所述第三电容并联所述稳压二极管，所述第四电阻连接所述智能功率模块电路。
作为一种可实施方式，所述霍尔传感电路包括第一霍尔传感支路、第二霍尔传感支路和第三霍尔传感支路，所述第一霍尔传感支路、第二霍尔传感支路和第三霍尔传感支路并联；
所述第一霍尔传感支路包括第一霍尔传感器和第四电容，所述第四电容连接第一霍尔传感器的4脚和2脚，所述第一霍尔传感器的4脚和2脚分别连接智能功率模块电路的U相霍尔输入；
所述第二霍尔传感支路包括第二霍尔传感器和第五电容，所述第五电容连接第二霍尔传感器的4脚和2脚，所述第二霍尔传感器的4脚和2脚分别连接智能功率模块电路的V相霍尔输入；
所述第三霍尔传感支路包括第三霍尔传感器和第六电容，所述第六电容连接第三霍尔传感器的4脚和2脚，所述第三霍尔传感器的4脚和2脚分别连接智能功率模块电路的W相霍尔输入；
所述第一霍尔传感器的1脚依次连接第二霍尔传感器的1脚和第三霍尔传感器的1脚再串联第一负载电阻再接地；
所述第三霍尔传感器的3脚依次连接第二霍尔传感器的3脚和第一霍尔传感器的3脚再串联第一负载电阻再连接电源电压。
作为一种可实施方式，所述转速反馈电路包括三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第七电容，所述三极管的基极连接所述智能功率模块电路，所述三极管的基极连接串联所述第六电阻，所述第六电阻连接电源，所述三极管的集电极串联所述第七电阻，所述三极管的发射极接地，所述第七电容串联所述第八电阻后再与所述第七电阻并联，所述第七电容接地。
作为一种可实施方式，所述过流保护与过热保护电路包括第九电阻、第十电阻和热电阻，所述第九电阻并联所述第十电阻后串联所述热电阻，所述热电阻连接所述智能功率模块电路，所述第九电阻、第十电阻连接所述智能功率模块电路。
一种PCB单面板，包括如权利要求1至6中任意一项所述的直流无刷电机控制电路。
作为一种可实施方式，所述PCB单面板上设有电控U相端子过孔、电控V相端子过孔和电控W相端子过孔、U相端子过孔、V相端子过孔和W相端子过孔，所述电控U相端子过孔、电控V相端子过孔和电控W相端子过孔、U相端子过孔、V相端子过孔和W相端子过孔；
所述电控U相端子穿过电控U相端子过孔通过A接线端子连接穿过U相端子过孔的电机U相端子，所述电控V相端子穿过电控V相端子过孔通过B接线端子连接穿过V相端子过孔的电机V相端子，所述电控W相端子穿过电控W相端子过孔通过C接线端子连接穿过W相端子过孔的电机W相端子。
作为一种可实施方式，所述A接线端子为导电连接线，所述B接线端子为导电连接线，所述C接线端子为导电连接线。
本发明相比于现有技术的有益效果在于：
本发明为一种直流无刷电机控制电路，包括智能功率模块电路，所述智能功率模块电路设有电控U相端子、电控V相端子和电控W相端子，所述电控U相端子连接电机的U相端子，所述电控V相端子连接电机的V相端子，所述电控W相端子连接电机的W相端子，还包括保护电路、稳压电路、霍尔传感电路、转速反馈电路、速度指令信号电路和过流保护与过热保护电路，所述智能功率模块分别连接保护电路、稳压电路、霍尔传感电路、转速反馈电路、速度指令信号电路和过流保护与过热保护电路；一种PCB单面板，包括如权利要求1至6中任意一项所述的直流无刷电机控制电路。本发明通过使用该单面板设计，使得无刷直流电机的控制板成本大大降低，并节约PCB板材。
附图说明
图1为本发明的整体框架示意图；
图2为本发明的电路示意图；
图3为本发明的PCB单面板的示意图；
图4为本发明的不含电路设计的PCB单面板的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
请参阅以下实施例
在背景技术中讲到：无刷直流电机的控制电路大多都是采用PCB双面板设计或者是采用插件Hall IC，由于无刷直流电机的结构特点，它的霍尔感应电路焊接面与无刷直流电机的三相端子焊接面不能够焊接在同一PCB版面上，所以只能采用PCB双面板设计，就造成线路过多，不能节省空间；采用插件Hall IC，虽然焊接方便，PCB面板整洁，但其成本较高，并且需增加专用折角工装，因此并未在无刷直流电机领域有应用。这样，不仅浪费了PCB板，并且PCB面板还不整洁，导致走线太乱，因此需要一种布线清楚并且走线明确的PCB单面板来实现。
实施例1
一种直流无刷电机控制电路，参见附图1，包括智能功率模块电路1，智能功率模块电路1设有电控U相端子、电控V相端子和电控W相端子，电控U相端子连接电机的U相端子，电控V相端子连接电机的V相端子，电控W相端子连接电机的W相端子，还包括保护电路2、稳压电路3、霍尔传感电路4、转速反馈电路5、速度指令信号电路6和过流保护与过热保护电路7，智能功率模块电路1分别连接保护电路2、稳压电路3、霍尔传感电路4、转速反馈电路5、速度指令信号电路6和过流保护与过热保护电路7。在本实施例中，保护电路2为VM保护电路，可提高电路的抗浪涌能力，保险丝电阻可保证马达在异常时的熔断；稳压电路3为VCC稳压电路，通过稳压二极管2D1、第四电阻R3和第三电容C2保证了电机在运转时自举电容充放电的稳定性，保护智能功率模块电路1；霍尔传感电路4应用霍尔原理，使用3个霍尔传感器对三相电机的转子位置信号转化为模拟信号发送到集成功率芯片；转速反馈电路5使用三极管Q1，将其作为开关，实现转速的实时反馈，并通过限流电阻和RC滤波电路提高电路可靠性；过流保护和过热保护回路7通过将电流检测电阻与热敏电阻串联的方式。整个电路中，VM、VCC、FG、GND和Vsp为直流无刷电机控制电路的接口部分，通过括保护电路2、稳压电路3、霍尔传感电路4、转速反馈电路5、速度指令信号电路6和过流保护与过热保护电路7的作用，最终输出稳定的供电机使用的W，U，V信号。
在保护电路2中包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R15、第一电容C1和第二电容C35，第一电阻R1串联第二电阻R2再串联智能功率模块电路1，第一电容C1一端串联第三电阻R15再接地，第一电容C1另一端串联第二电阻R2，第二电阻R2串联第二电容C35后接地。
在稳压电路3中包括稳压二极管2D1、第四电阻R3和第三电容C2，第四电阻R3串联稳压二极管2D1，稳压二极管2D1一端接地，第三电容C2并联稳压二极管2D1，第四电阻R3连接智能功率模块电路1。
在述霍尔传感电路4中包括第一霍尔传感支路、第二霍尔传感支路和第三霍尔传感支路，第一霍尔传感支路、第二霍尔传感支路和第三霍尔传感支路并联；
第一霍尔传感支路包括第一霍尔传感器IC2和第四电容C3，第四电容C3连接第一霍尔传感器IC2的4脚和2脚，第一霍尔传感器的4脚和2脚分别连接智能功率模块电路的U相霍尔输入；
第二霍尔传感支路包括第二霍尔传感器IC3和第五电容C7，第五电容C7连接第二霍尔传感器IC3的4脚和2脚，第二霍尔传感器IC3的4脚和2脚分别连接智能功率模块电路的V相霍尔输入；
第三霍尔传感支路包括第三霍尔传感器IC4和第六电容C8，第六电容C8连接第三霍尔传感器IC4的4脚和2脚，第三霍尔传感器IC3的4脚和2脚分别连接智能功率模块电路1的W相霍尔输入；
第一霍尔传感器的1脚依次连接第二霍尔传感器IC3的1脚和第三霍尔传感器IC4的1脚再串联第一负载电阻R5再接地；
第三霍尔传感器IC4的3脚依次连接第二霍尔传感器IC3的3脚和第一霍尔传感器IC2的3脚再串联第一负载电阻R5再连接电源电压。霍尔传感电路4是采用了应用霍尔原理，使用3个霍尔传感器对三相电机的转子位置信号转化为模拟信号发送到集成功率芯片。
转速反馈电路5包括三极管Q1、第六电阻R9、第七电阻R8、第八电阻R16和第七电容C13，三极管Q1的基极连接智能功率模块电路1，三极管Q1的基极连接串联第六电阻R9，第六电阻R9连接电源5V，三极管Q1的集电极串联第七电阻R8，三极管Q1的发射极接地，第七电容C13串联第八电阻R16后再与第七电阻R8并联，第七电容C13接地。转速反馈电路5实现转速的实时反馈，并通过限流电阻R16和R8与C13组成的RC滤波电路提高电路可靠性。
过流保护与过热保护电路7包括第九电阻R12、第十电阻R13和热电阻PT1，第九电阻R12并联第十电阻R13后串联热电阻PT1，热电阻PT1连接智能功率模块电路1，第九电阻R12、第十电阻R13连接智能功率模块电路1。
为了更加节省PCB面板，将直流无刷电机控制电路印刷到PCB单面板上，一种PCB单面板，如图3、4所示，包括的直流无刷电机控制电路，在PCB单面板上，包括了智能功率模块电路1的输出部分101和接口部分102，PCB单面板上设有电控U相端子过孔11、电控V相端子过孔12和电控W相端子过孔13、U相端子过孔14、V相端子过孔15和W相端子过孔16，电控U相端子过孔11、电控V相端子过孔12和电控W相端子过孔13、U相端子过孔14、V相端子过孔15和W相端子过孔16；
电控U相端子穿过电控U相端子过孔11通过A接线端子连接穿过U相端子过孔14的电机U相端子，电控V相端子穿过电控V相端子过孔12通过B接线端子连接穿过V相端子过孔15的电机V相端子，电控W相端子穿过电控W相端子过孔13通过C接线端子连接穿过W相端子过孔16的电机W相端子。
如图4所示，电控U相端子过孔11、电控V相端子过孔12和电控W相端子过孔13、U相端子过孔14、V相端子过孔15和W相端子过孔16分别清楚的展示了每个过孔的形状及样子，正是基于这些特殊过孔，才能使直流无刷电机控制电路以PCB单面板形式呈现。
A接线端子为导电连接线，B接线端子为导电连接线，C接线端子为导电连接线。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种直流无刷电机控制电路，包括智能功率模块电路，所述智能功率模块电路设有电控U相端子、电控V相端子和电控W相端子，所述电控U相端子连接电机的U相端子，所述电控V相端子连接电机的V相端子，所述电控W相端子连接电机的W相端子，其特征在于，还包括保护电路、稳压电路、霍尔传感电路、转速反馈电路、速度指令信号电路和过流保护与过热保护电路，所述智能功率模块分别连接保护电路、稳压电路、霍尔传感电路、转速反馈电路、速度指令信号电路和过流保护与过热保护电路。
2.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制电路，其特征在于，所述保护电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容，所述第一电阻串联第二电阻再串联智能功率模块电路，所述第一电容一端串联第三电阻再接地，所述第一电容另一端串联第二电阻，所述第二电阻串联第二电容后接地。
3.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制电路，其特征在于，所述稳压电路包括稳压二极管、第四电阻和第三电容，所述第四电阻串联所述稳压二极管，稳压二极管一端接地，所述第三电容并联所述稳压二极管，所述第四电阻连接所述智能功率模块电路。
4.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制电路，其特征在于，所述霍尔传感电路包括第一霍尔传感支路、第二霍尔传感支路和第三霍尔传感支路，所述第一霍尔传感支路、第二霍尔传感支路和第三霍尔传感支路并联；
所述第一霍尔传感支路包括第一霍尔传感器和第四电容，所述第四电容连接第一霍尔传感器的4脚和2脚，所述第一霍尔传感器的4脚和2脚分别连接智能功率模块电路的U相霍尔输入；
所述第二霍尔传感支路包括第二霍尔传感器和第五电容，所述第五电容连接第二霍尔传感器的4脚和2脚，所述第二霍尔传感器的4脚和2脚分别连接智能功率模块电路的V相霍尔输入；
所述第三霍尔传感支路包括第三霍尔传感器和第六电容，所述第六电容连接第三霍尔传感器的4脚和2脚，所述第三霍尔传感器的4脚和2脚分别连接智能功率模块电路的W相霍尔输入；
所述第一霍尔传感器的1脚依次连接第二霍尔传感器的1脚和第三霍尔传感器的1脚再串联第一负载电阻再接地；
所述第三霍尔传感器的3脚依次连接第二霍尔传感器的3脚和第一霍尔传感器的3脚再串联第一负载电阻再连接电源电压。
5.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制电路，其特征在于，所述转速反馈电路包括三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第七电容，所述三极管的基极连接所述智能功率模块电路，所述三极管的基极连接串联所述第六电阻，所述第六电阻连接电源，所述三极管的集电极串联所述第七电阻，所述三极管的发射极接地，所述第七电容串联所述第八电阻后再与所述第七电阻并联，所述第七电容接地。
6.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制电路，其特征在于，所述过流保护与过热保护电路包括第九电阻、第十电阻和热电阻，所述第九电阻并联所述第十电阻后串联所述热电阻，所述热电阻连接所述智能功率模块电路，所述第九电阻、第十电阻连接所述智能功率模块电路。
7.一种PCB单面板，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的直流无刷电机控制电路。
8.根据权利要求7所述的PCB单面板，其特征在于，所述PCB单面板上设有电控U相端子过孔、电控V相端子过孔和电控W相端子过孔、U相端子过孔、V相端子过孔和W相端子过孔，所述电控U相端子过孔、电控V相端子过孔和电控W相端子过孔、U相端子过孔、V相端子过孔和W相端子过孔；
所述电控U相端子穿过电控U相端子过孔通过A接线端子连接穿过U相端子过孔的电机U相端子，所述电控V相端子穿过电控V相端子过孔通过B接线端子连接穿过V相端子过孔的电机V相端子，所述电控W相端子穿过电控W相端子过孔通过C接线端子连接穿过W相端子过孔的电机W相端子。
9.根据权利要求8所述的PCB单面板，其特征在于，所述A接线端子为导电连接线，所述B接线端子为导电连接线，所述C接线端子为导电连接线。
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