CN108131317B - 一种空调外风机及其防反转驱动装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调外风机及其防反转驱动装置和方法，其中，所述空调外风机的防反转驱动装置包括主控模块、驱动模块、电机和保护模块，由所述主控模块输出驱动信号至驱动模块，所述驱动模块根据所述驱动信号输出电机控制信号至所述电机，控制所述电机以相应的转速工作，所述主控模块还根据电机的工作状态输出保护信号至保护模块，由所述保护模块根据所述保护信号控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开。通过保护模块控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开，能防止空调外风机在外力作用下的发生反转进而带来高电压的现象，有效提高了空调外风机的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及空调外风机技术领域，特别涉及一种空调外风机及其防反转驱动装置和方法。
背景技术
现有的高能效空调外风机所用的电机普遍永磁无刷直流电机。其控制方案为将直流电通过逆变器转化为驱动电机的电信号，如图1所示，驱动模块在主控模块的控制下输出电信号至电机，驱动其开始工作。由于逆变器为典型的半导体器件，容易受到大电流、大电压的冲击，造成损坏。在正常使用过程中没有问题。但是空调外机通常安装在室外，在空调停机的时候，如果遇到大风、台风天等恶劣天气，外风机在外力作用下会快速转动，从电动机转为发电机，这时候会有很高的电压作用在逆变器上，很容易击穿逆变器，造成逆变器损坏，从而导致空调不能使用，降低空调可靠性。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种空调外风机及其防反转驱动装置和方法，能防止空调外风机在外力作用下的发生反转进而带来高电压的现象，有效提高了空调外风机的安全性和可靠性。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种空调外风机的防反转驱动装置，包括主控模块、驱动模块和电机，由所述主控模块输出驱动信号至驱动模块，所述驱动模块根据所述驱动信号输出电机控制信号至所述电机，控制所述电机以相应的转速工作，所述空调外风机的防反转驱动装置还包括保护模块，所述主控模块根据电机的工作状态输出保护信号至保护模块，由所述保护模块根据所述保护信号控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开。
所述的空调外风机的防反转驱动装置中，所述主控模块在开始输出驱动信号至驱动模块之前，输出第一保护信号至所述保护模块，由所述保护模块根据所述第一保护信号保持闭合，使驱动模块与电机连接；所述主控模块在停止输出驱动信号至驱动模块之后，输出第二保护信号至所述保护模块，由所述保护模块根据第二保护信号保持关断，使驱动模块与电机断开。
所述的空调外风机的防反转驱动装置中，所述保护模块包括分别与电机的三相连接端连接的第一保护单元、第二保护单元和第三保护单元；所述第一保护单元、第二保护单元和第三保护单元根据接收到的第一保护信号或第二保护信号保持闭合或断开，使驱动模块与电机的三相连接端连接或断开。
所述的空调外风机的防反转驱动装置中，所述驱动模块包括驱动芯片，所述第一保护单元包括第一继电器，所述第一继电器的第1端连接所述驱动芯片的第17脚，所述第一继电器的第2端连接所述电机的U相连接端，所述第一继电器的第3端接地，所述第一继电器的第4脚连接主控模块。
所述的空调外风机的防反转驱动装置中，所述第二保护单元包括第二继电器，所述第二继电器的第1端连接所述驱动芯片的第22脚，所述第二继电器的第2端连接所述电机的V相连接端，所述第二继电器的第3端接地，所述第二继电器的第4脚连接主控模块。
所述的空调外风机的防反转驱动装置中，所述第三保护单元包括第三继电器，所述第三继电器的第1端连接所述驱动芯片的第25脚，所述第三继电器的第2端连接所述电机的W相连接端，所述第三继电器的第3端接地，所述第三继电器的第4脚连接主控模块。
所述的空调外风机的防反转驱动装置中，所述驱动芯片的型号为TPD4144K。
一种如上所述的空调外风机的防反转驱动装置的驱动方法，其包括如下步骤：
主控模块输出驱动信号至驱动模块，并根据电机的工作状态输出保护信号至保护模块；
保护模块根据所述保护信号控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开；
驱动模块根据所述驱动信号输出电机控制信号至所述电机，控制所述电机以相应的转速工作。
所述的驱动方法中，所述主控模块输出驱动信号至驱动模块，并输出保护信号至保护模块的步骤具体包括：
所述主控模块在开始输出驱动信号至驱动模块之前，输出第一保护信号至所述保护模块；所述主控模块在停止输出驱动信号之后，输出第二保护信号至所述保护模块。
一种空调外风机，其包括如上所述的空调外风机的防反转驱动装置。
相较于现有技术，本发明提供的空调外风机及其防反转驱动装置和方法中，所述空调外风机的防反转驱动装置包括主控模块、驱动模块、电机和保护模块，由所述主控模块输出驱动信号至驱动模块，所述驱动模块根据所述驱动信号输出电机控制信号至所述电机，控制所述电机以相应的转速工作，所述主控模块还根据电机的工作状态输出保护信号至保护模块，由所述保护模块根据所述保护信号控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开。通过保护模块控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开，能防止空调外风机在外力作用下的发生反转进而带来高电压的现象，有效提高了空调外风机的安全性和可靠性。
附图说明
图1 为现有技术中空调外风机驱动装置的结构框图；
图2 为本发明提供的空调外风机的防反转驱动装置的结构框图；
图3 为本发明提供的空调外风机的防反转驱动装置中保护模块和驱动模块的电路图；
图4 为本发明提供的空调外风机的防反转驱动装置中放大电路的第一部分的电路图；
图5 为本发明提供的空调外风机的防反转驱动装置中放大电路的第二部分的电路图；
图6 为本发明提供的驱动方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种空调外风机及其防反转驱动装置和方法，能防止空调外风机在外力作用下的发生反转进而带来高电压的现象，有效提高了空调外风机的安全性和可靠性。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图2，本发明提供的空调外风机的防反转驱动装置包括主控模块10、驱动模块20、电机30和保护模块40，所述主控模块10、驱动模块20、保护模块40和电机30依次连接，所述主控模块10还连接所述保护模块40，由所述主控模块10输出驱动信号至驱动模块20，所述驱动模块20根据所述驱动信号输出电机30控制信号至所述电机30，控制所述电机30以相应的转速工作，同时，所述主控模块10还根据电机30的工作状态输出保护信号至保护模块40，由所述保护模块40根据所述保护信号控制驱动模块20与电机30之间线路的连接与断开，因此本发明通过新增的保护模块40能根据电机30的工作状态控制驱动模块20与电机30之间线路的连接与断开，从而防止空调外风机在外力作用下的发生反转，进而带来高电压损坏电子元器件的现象，有效提高了空调外风机的安全性和可靠性。
具体地，所述主控模块10在开始输出驱动信号至驱动模块20之前，输出第一保护信号至所述保护模块40，由所述保护模块40根据所述第一保护信号保持闭合，使驱动模块20与电机30连接；所述主控模块10在停止输出驱动信号至驱动模块20之后，输出第二保护信号至所述保护模块40，由所述保护模块40根据第二保护信号保持关断，使驱动模块20与电机30断开。即本发明提供的空调外风机的防反转驱动装置，在控制电机30正常工作时，先输出第一保护信号至保护模块40，控制所述保护模块40闭合，使得驱动模块20与电机30连接，之后再输出驱动信号给驱动模块20，控制电机30开始工作；而当控制电机30停机时，则先停止输出驱动信号至驱动模块20，控制电机30停止工作，之后再输出第二保护信号至保护模块40，控制所述保护模块40关断，使得驱动模块20与电机30断开。
因此当电机30停止工作时，通过保护模块40的隔离，使得电机30与驱动模块20直接的通路断开，这样在因为外力引起的外风机反转时就不会把产生的大电压大电流传输到驱动电路以及逆变器上，起到了保护电子元器件作用；同时，在控制电机30正常工作时先控制保护模块40闭合在控制电机30工作，也能保证新增的保护模块40不会影响电机30的正常工作。
进一步地，请一并参阅图3，所述保护模块40包括分别与电机30的三相连接端连接的第一保护单元41、第二保护单元42和第三保护单元43；所述第一保护单元41、第二保护单元42和第三保护单元43根据接收到的第一保护信号或第二保护信号保持闭合或断开，使驱动模块20与电机30的三相连接端连接或断开。即通过三个保护单元分别控制驱动模块20与电机30之间的三条连接线路的连接或断开，确保能在电机30停机时有效隔离其与驱动模块20之间的连接，提高驱动装置的可靠性。
更进一步地，所述驱动模块20包括驱动芯片U1，所述第一保护单元41包括第一继电器K1，所述第二保护单元42包括第二继电器K2，所述第三保护单元43包括第三继电器K3，本实施例中，所述驱动芯片U1采用型号为TPD4144K的驱动芯片U1；所述第一继电器K1的第1端连接所述驱动芯片U1的第17脚，所述第一继电器K1的第2端连接所述电机30的U相连接端，所述第一继电器K1的第3端接地，所述第一继电器K1的第4脚连接主控模块10；所述第二继电器K2的第1端连接所述驱动芯片U1的第22脚，所述第二继电器K2的第2端连接所述电机30的V相连接端，所述第二继电器K2的第3端接地，所述第二继电器K2的第4脚连接主控模块10；所述第三继电器K3的第1端连接所述驱动芯片U1的第25脚，所述第三继电器K3的第2端连接所述电机30的W相连接端，所述第三继电器K3的第3端接地，所述第三继电器K3的第4脚连接主控模块10。
具体实施时，如图3所示，所述第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3均为常开继电器，当电机30需开始工作时，主控模块10输出第一保护信号（本实施例中为主控模块10给控制信号OUTFAN_CONTROL高电平）至继电器的第4脚，继电器的线圈导电，在磁力作用下继电器的1、3脚闭合，从而导通驱动模块20与电机30之间的线路；而在电机30处于停机状态时，则继电器输出第二保护信号（本实施例中为主控模块10给控制信号OUTFAN_CONTROL低电平）至继电器的第4脚，继电器的线圈停止导电，继电器的1、3脚恢复断开状态，从而断开驱动模块20与电机30之间的线路，使得空调外风机在没有上电的情况下，电机30与驱动电路之间始终通过继电器实现机械隔离，保证外风机反转时不会将产生的高电压传输至驱动电路，提高空调外风机的安全性。
进一步地，所述驱动模块20还包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和稳压二极管ZD1；所述第一电容C1的一端连接驱动芯片U1的第28脚和直流电压端，所述第一电容C1的另一端接地；所述第二电容C2的负极连接驱动芯片U1的第17脚、第三电容C3的一端和第一继电器K1的第1端，所述第二电容C2的正极连接驱动芯片U1的第18脚和第三电容C3的另一端；所述第四电容C4的负极连接驱动芯片U1的第22脚、第五电容C5的一端和第二继电器K2的第1端，所述第四电容C4的正极连接驱动芯片U1的第21脚和第五电容C5的另一端；所述第六电容C6的负极连接驱动芯片U1的第25脚、第七电容C7的一端和第三继电器K3的第1端，所述第六电容C6的正极连接驱动芯片U1的第24脚和第七电容C7的另一端。
本实施例中，驱动芯片U1的第4脚至第9脚连接主控模块10，接收主控模块10输出的PWM控制信号，第25脚为直流母线电压输入脚，并通过第一电容C1吸收浪涌电压，以提高电路安全性，避免浪涌电压对机器造成损伤，第17、22、25脚为电机30控制信号输出脚，分别通过第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3连接到电机30，第18、21、24脚为驱动芯片U1自举电压输入口，主要作用是为驱动芯片U1内部的驱动模块20提供驱动电压，与其连接的第二电容C2、第四电容C4和第八电容C8均为自举电容，所述第三电容C3、第五电容C5和第七电容C7均为滤波电容，从而吸收噪声信号使得驱动电压尽量平滑。
进一步地，所述第八电容C8的一端连接驱动芯片U1的第15脚、第九电容C9的正极和稳压二极管ZD1的负极，所述第八电容C8的另一端、第九电容C9的负极和稳压二极管ZD1的正极均连接驱动芯片U1的第16脚和地；所述第一电阻R1的一端连接8.8V供电端，所述第一电阻R1的另一端连接驱动芯片U1的第11脚和第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接主控模块10、还通过第十电容C10接地；所述第三电阻R3的一端连接驱动芯片U1的第19脚、第20脚和第26脚，还连接主控模块10和第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端连接驱动芯片U1的第10脚、还通过第十一电容C11接地。驱动芯片U1的第15、16脚为电源输出脚，第八电容C8和第九电容C9主要起滤波作用，且通稳压二极管ZD1保证驱动电压的稳定性。
更进一步地，请一并参阅图4和图5，其为空调外风机的防反转驱动装置中的放大电路，包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第十二电容C12，所述第五电阻R5连接8.8V供电端，所述第五电阻R5的另一端连接第六电阻R6的一端、第十二电容C12的一端、第七电阻R7的一端和第八电阻R8的一端，所述第六电阻R6的了另一端连接驱动芯片U1的第19脚、第20脚和第26脚，所述第十二电容C12的另一端接地，所述第八电容C8的另一端接地，所述第七电容C7的另一端连接主控模块10。
本实施例中，第三电阻R3为采样电阻，采样信号IFAN_SENSER连接到由第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第十二电容C12构成的放大电路，作为电机30的反馈信号提供给主控部分，用来控制电机30的工作；驱动芯片U1的第11脚为故障输出口，当运行过程中出现故障时，则经第二电阻R2以及第十电容C10滤波后输出至主控模块10；第10脚则为过流或短路故障检测口，将电流采样信号通过第四电阻R4输入至驱动芯片U1的第10脚，可进行电流限制和过流保护，提高电路工作安全性。
基于上述空调外风机的防反转驱动装置，本发明还相应提供一种空调外风机，其包括如上所述的空调外风机的防反转驱动装置，由于上文已对所述空调外风机的防反转驱动装置进行了详细描述，此处不作详述。
本发明还相应提供一种如上所述的空调外风机的防反转驱动装置的驱动方法，如图6所示，所述驱动方法包括如下步骤：
S100、主控模块输出驱动信号至驱动模块，并根据电机的工作状态输出保护信号至保护模块；
S200、保护模块根据所述保护信号控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开；
S300、驱动模块根据所述驱动信号输出电机控制信号至所述电机，控制所述电机以相应的转速工作。
所述步骤S100具体包括：所述主控模块在开始输出驱动信号至驱动模块之前，输出第一保护信号至所述保护模块；所述主控模块在停止输出驱动信号之后，输出第二保护信号至所述保护模块。具体请参阅上述装置对应的实施例。
综上所述，本发明提供的空调外风机及其防反转驱动装置和方法中，所述空调外风机的防反转驱动装置包括主控模块、驱动模块、电机和保护模块，由所述主控模块输出驱动信号至驱动模块，所述驱动模块根据所述驱动信号输出电机控制信号至所述电机，控制所述电机以相应的转速工作，所述主控模块还根据电机的工作状态输出保护信号至保护模块，由所述保护模块根据所述保护信号控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开。通过保护模块控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开，能防止空调外风机在外力作用下的发生反转进而带来高电压的现象，有效提高了空调外风机的安全性和可靠性。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种空调外风机的防反转驱动装置，包括主控模块、驱动模块和电机，由所述主控模块输出驱动信号至驱动模块，所述驱动模块根据所述驱动信号输出电机控制信号至所述电机，控制所述电机以相应的转速工作，其特征在于，所述空调外风机的防反转驱动装置还包括保护模块，所述主控模块根据电机的工作状态输出保护信号至保护模块，由所述保护模块根据所述保护信号控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开；
所述主控模块在开始输出驱动信号至驱动模块之前，输出第一保护信号至所述保护模块，由所述保护模块根据所述第一保护信号保持闭合，使驱动模块与电机连接；
所述主控模块在停止输出驱动信号至驱动模块之后，输出第二保护信号至所述保护模块，由所述保护模块根据第二保护信号保持关断，使驱动模块与电机断开；当电机停止工作时，通过保护模块的隔离，使得电机与驱动模块直接的通路断开；所述保护模块包括分别与电机的三相连接端连接的第一保护单元、第二保护单元和第三保护单元；所述第一保护单元、第二保护单元和第三保护单元根据接收到的第一保护信号或第二保护信号保持闭合或断开，使驱动模块与电机的三相连接端连接或断开；
通过三个保护单元分别控制所述驱动模块与所述电机之间的三条连接线路的连接或断开；
所述驱动模块包括驱动芯片，所述第一保护单元包括第一继电器，所述第一继电器的第1端连接所述驱动芯片的第17脚，所述第一继电器的第2端连接所述电机的U相连接端，所述第一继电器的第3端接地，所述第一继电器的第4脚连接主控模块；
所述第二保护单元包括第二继电器，所述第二继电器的第1端连接所述驱动芯片的第22脚，所述第二继电器的第2端连接所述电机的V相连接端，所述第二继电器的第3端接地，所述第二继电器的第4脚连接主控模块；
所述第三保护单元包括第三继电器，所述第三继电器的第1端连接所述驱动芯片的第25脚，所述第三继电器的第2端连接所述电机的W相连接端，所述第三继电器的第3端接地，所述第三继电器的第4脚连接主控模块。
2.根据权利要求1所述的空调外风机的防反转驱动装置，其特征在于，所述驱动芯片的型号为TPD4144K。
3.一种如权利要求1所述的空调外风机的防反转驱动装置的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：
主控模块输出驱动信号至驱动模块，并根据电机的工作状态输出保护信号至保护模块；
保护模块根据所述保护信号控制驱动模块与电机之间线路的连接与断开；
驱动模块根据所述驱动信号输出电机控制信号至所述电机，控制所述电机以相应的转速工作；
所述主控模块输出驱动信号至驱动模块，并输出保护信号至保护模块的步骤具体包括：
所述主控模块在开始输出驱动信号至驱动模块之前，输出第一保护信号至所述保护模块；所述主控模块在停止输出驱动信号之后，输出第二保护信号至所述保护模块；
当电机停止工作时，通过保护模块的隔离，使得电机与驱动模块直接的通路断开。
4.一种空调外风机，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的空调外风机的防反转驱动装置。
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