CN108134551A - 一种风机驱动电路、空调室内机及空调 - Google Patents

一种风机驱动电路、空调室内机及空调 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例公开一种风机驱动电路、空调室内机及空调，涉及家用电器制造领域，能够将风机电机和风机电机的驱动模块分离，从而优化了风机电机的性能。风机驱动电路包括：风扇电机和驱动模块，所述驱动模块设置于PCB板上，所述PCB板与所述风扇电机分离设置，所述驱动模块连接所述PCB板上的主控电路、驱动电源以及所述风扇电机的输入端子；所述驱动模块与所述驱动电源之间的回路上串联有采样电阻；所述驱动模块，用于检测流经所述采样电阻的采样电流，根据所述采样电流以及所述主控电路发送的转速指令将所述驱动电源提供的初始电压转换为驱动电压，并将所述驱动电压输出至所述风扇电机的输入端子。

Description

一种风机驱动电路、空调室内机及空调
技术领域
本发明的实施例涉及家用电器制造领域，尤其涉及一种风机驱动电路、空调室内机及空调。
背景技术
空调室内机的风扇电机(风机)通常采用直流风扇电机，风机的控制普遍采用在电机中内置驱动电路的方案。即电机厂家负责制作电机的驱动电路并把驱动电路内置到电机中，而空调室内机的其他部分由空调生产厂商生产。这样在电机的转动部件或者驱动电路发生故障时，由于驱动电路是内置于电机中的，因此无论是故障检测还是维修拆装均会造成诸多不便；此外内置驱动电路的电机与外部的控制电路由两个不同的公司设计，会存在配合上的问题，导致转速和转矩控制精度低，甚至会导致产生噪音。
发明内容
本发明的实施例提供一种风机驱动电路、空调室内机及空调，能够将风机电机和风机电机的驱动模块分离，从而优化了风机电机的性能。
第一方面，提供一种空调室内机，包括：风扇电机和驱动模块，所述驱动模块设置于PCB板上，所述PCB板与所述风扇电机分离设置，所述驱动模块连接所述PCB板上的主控电路、驱动电源以及所述风扇电机的输入端子；所述驱动模块与所述驱动电源之间的回路上串联有采样电阻；
所述驱动模块，用于检测流经所述采样电阻的采样电流，根据所述采样电流以及所述主控电路发送的转速指令将所述驱动电源提供的初始电压转换为驱动电压，并将所述驱动电压输出至所述风扇电机的输入端子。
第二方面，提供一种空调，包括上述的空调室内机。
上述方案中，风机驱动电路包括：风扇电机和驱动模块，所述驱动模块设置于PCB板上，所述PCB板与所述风扇电机分离设置，所述驱动模块连接所述PCB板上的主控电路、驱动电源以及所述风扇电机的输入端子；所述驱动模块与所述驱动电源之间的回路上串联有采样电阻；所述驱动模块，用于检测流经所述采样电阻的采样电流，根据所述采样电流以及所述主控电路发送的转速指令将所述驱动电源提供的初始电压转换为驱动电压，并将所述驱动电压输出至所述风扇电机的输入端子，能够将风机电机和风机电机的驱动模块分离，优化了风机电机的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，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为本发明的实施例提供的一种风机驱动电路的结构示意图；
图2为本发明的另一实施例提供的一种风机驱动电路的结构示意图；
图3为本发明的再一实施例提供的一种风机驱动电路的结构示意图；
图4为本发明的又一实施例提供的一种风机驱动电路的结构示意图；
图5为本发明的实施例提供的一种驱动模块的结构视图1；
图6为本发明的实施例提供的一种驱动模块的结构视图2。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请的实施例是基于现有技术中空调室内机的风机的控制普遍采用在电机中内置驱动电路的方案所存在的技术问题，目前，直流风机电机内置的驱动电路多采用带霍尔位置传感器的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)控制方式，霍尔位置传感器安装在BLDC(Brushless Direct Current Motor，直流无刷电机)内部，霍尔位置传感器获取转子的位置，驱动电路根据转子的位置计算输出PWM信号，并由PWM信号控制变频器驱动BLDC运转。这对，对霍尔位置传感器安装角度、位置要求较高，增加了整个电机的装配难度，推高直流电机成本，并且会因为霍尔位置传感器本身失效导致电机故障；此外，BLDC内置驱动电路需要进行塑封，塑封工艺的不稳定会导致电机控制板有一定几率损坏，BLDC在厂外发生故障时，由于塑封工艺，内置的驱动电路无法取出，也无法直接测量电机绕组的电阻和电感，故障分析异常困难；此外，BLDC效率较低，BLDC与外部的控制电路分别设计，会存在配合上的问题，导致转速和转矩控制精度低，甚至会导致产生噪音。基于上述的问题，本申请通过将风机电机和风机电机的驱动模块分离，从而优化了风机电机的性能。
具体参照图1所示，本申请的实施例提供一种风机驱动电路，包括：风扇电机11和驱动模块12，驱动模块12设置于PCB板上，PCB板与风扇电机11分离设置，驱动模块12连接PCB板上的主控电路13、驱动电源14以及风扇电机11的输入端子；驱动模块12与驱动电源14之间的回路上串联有采样电阻R；
驱动模块12，用于检测流经采样电阻R的采样电流id，根据采样电流id以及主控电路13发送的转速指令将驱动电源13提供的初始电压Ed转换为驱动电压，并将驱动电压输出至风扇电机11的输入端子。
示例性的，风扇电机11包括三相输入电压端子：U相输入电压端子、V相输入电压端子、W相输入电压端子，则驱动电压包括驱动电压值包括U相的电压，V相的电压，W相的电压。主控电路13与驱动模块12之间通过通信协议总线SUB连接，并且两者之间通过设定的通信协议通信。
在上述方案中，由于驱动模块设置于PCB板上，PCB板与风扇电机分离设置，从而实现了将风机电机和风机电机的驱动模块分离，优化了风机电机的性能。例如当风扇电机或驱动模块发生故障时可以分别进行故障检测，无需安装霍尔位置传感器降低了装配难度避免了霍尔位置传感器本身失效导致的电机故障，此外可以将驱动模块与PCB板上的主控电路共同设计，避免了现有技术中将BLDC的内置驱动电路与外部的控制电路分别设计时存在的配合问题。
如图2所示，在一种实施例方式中，驱动模块12包括变频器121以及控制芯片122；其中，控制芯片122连接PCB板上的主控电路13，变频器121连接驱动电源14、风扇电机11的输入端子(U、V、W)，变频器121的PWM信号输入端连接控制芯片122，采样电阻R串联于变频器121与驱动电源14之间的回路上；
控制芯片122，用于检测流经采样电阻的采样电流id，根据采样电流id以及主控电路13发送的转速指令生成驱动PWM信号，并将驱动PWM信号输出至变频器121的PWM信号输入端；变频器121，具体用于根据驱动PWM信号将驱动电源14提供的初始电压转换为驱动电压，并将驱动电压输出至风扇电机11的输入端子(U、V、W)。
参照图3所示，对于控制芯片122的工作原理说明如下：
控制芯片122包括：采样模块a1、PWM模块a2、电流计算模块a3以及控制模块a4；
控制模块a4用于向PWM模块a2输出风扇电机11的初始驱动电压值，PWM模块a2用于根据初始驱动电压值计算初始PWM信号，并将初始PWM信号输出至变频器121的PWM信号输入端；
采样模块a1用于根据PWM模块a2生成的PWM时钟信号检测流经采样电阻R的采样电流，获取采样电流的电流值；电流计算模块a3，用于获取采样电流的电流值和初始PWM信号，根据采样电流的电流值和初始PWM信号计算风扇电机的驱动电流值(例如：风扇电机11采用三相电压驱动，则驱动电流值包括U相的电流值iu，V相的电流值iv，W相的电流值iw)；
控制模块a4，用于获取风扇电机11的驱动电流值，根据风扇电机11的驱动电流值获取风扇电机的转子位置信息，并根据风扇电机的转子位置信息和转速指令计算风扇电机的工作驱动电压值(例如：风扇电机11采用三相电压驱动，则驱动电压值包括U相的电压值Vu，V相的电压值Vv，W相的电压值Vw)；
PWM模块a2获取工作驱动电压值根据工作驱动电压值计算驱动PWM信号，并将驱动PWM信号输出至变频器121的PWM信号输入端。
其中在该方案中，驱动模块12实现了对风扇电机11的矢量控制，本方案中采用无霍尔位置传感器的矢量控制方案替代采用有霍尔位置传感器的SVPWM方式控制方案，无霍尔位置传感器的矢量控制对转速和转矩的控制更加精细化，转速和转矩控制精度高。应用于室内机时，转速控制精度高，会给用户带来更舒适的送风体验；转矩控制精度高，对起动以及运转过程中的转矩实现精准控制，保证起动和运转过程更加平稳，噪音更低。此外，无霍尔位置传感器的矢量控制方案相比于采用霍尔位置传感器的SVPWM控制方案的效率高，功耗小，更节能。由于无需安装安装霍尔位置传感器，即本申请提供的方案中无需考虑霍尔位置传感器安装角度和位置，可以降低装配难度，并避免因为霍尔位置传感器本身失效导致的电机故障。
示例性的，如图3所示，本申请的实施例提供一种变频器121的结构图，其包括六组开关晶体管Q1-Q6以及分别与Q1-Q6反并联的六个二极管D1-D6，驱动电源14向变频器121的第一输入端口和第二输入端口提供Ed幅值的输出电压，Q1和Q2串联于第一输入端口和第二输入端口之间，Q3和Q4串联于第一输入端口和第二输入端口之间，Q5和Q6串联于第一输入端口和第二输入端口之间，Q1-Q6的栅极接收PWM模块a2输出的驱动PWM信号，分别在Q1与Q2的串联节点A处输出风扇电机11的U相的电压值Vu，在Q3与Q4的串联节点B处输出风扇电机11的V相的电压值Vv，在Q5与Q6的串联节点C处输出风扇电机11的W相的电压值Vw。
如图4所示，控制芯片122还包括：电压采样模块a5，用于获取风扇电机11的输入端子的采样电压，并将采样电压转化为采样电压值，将采样电压值发送至控制模块a4；控制模块a4用于根据采样电压值确定风扇电机的实际转速，从而实现了风扇电机转速的采集。
此外在一种示例性的方案中，控制模块a4还用于向主控电路13发送报警信息，报警信息包括以下任意一项：控制芯片122与主控电路13之间发生通信故障、采样电流的电流值超过电流阈值和采样电压值超过电压阈值，以便控制模块a4根据报警信号对控制芯片122进行复位。主控电路13获取报警信号的次数超过预设值时，向终端设备发送报警代码，以便终端设备显示报警代码。从而提示用户或者运维人员从外部介入对控制芯片的检测或维护。此外，由于驱动模块设置在风扇电机的外部，因此还可以在驱动模块12上设置散热片15，其中驱动模块可以以集成的芯片的形式实现，如图5所示，在驱动模块12上可以贴附散热片15，以实现对驱动模块的散热，提高产品可靠性。
此外，本申请的实施例提供一种空调室内机，包括上述实施例提供的风机驱动电路，本申请的实施例还提供一种空调，包括上述的空调室内机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种风机驱动电路，其特征在于，包括：风扇电机和驱动模块，所述驱动模块设置于PCB板上，所述PCB板与所述风扇电机分离设置，所述驱动模块连接所述PCB板上的主控电路、驱动电源以及所述风扇电机的输入端子；所述驱动模块与所述驱动电源之间的回路上串联有采样电阻；
所述驱动模块，用于检测流经所述采样电阻的采样电流，根据所述采样电流以及所述主控电路发送的转速指令将所述驱动电源提供的初始电压转换为驱动电压，并将所述驱动电压输出至所述风扇电机的输入端子。
2.根据权利要求1所述的风机驱动电路，其特征在于，所述驱动模块包括变频器以及控制芯片；
其中，所述控制芯片连接所述PCB板上的主控电路，所述变频器连接所述驱动电源、所述风扇电机的输入端子，所述变频器的PWM信号输入端连接所述控制芯片，所述采样电阻串联于所述变频器与所述驱动电源之间的回路上；
所述控制芯片，用于检测流经所述采样电阻的所述采样电流，根据所述采样电流以及所述主控电路发送的转速指令生成驱动PWM信号，并将所述驱动PWM信号输出至所述变频器的PWM信号输入端；
所述变频器，具体用于根据所述驱动PWM信号将所述驱动电源提供的初始电压转换为驱动电压，并将所述驱动电压输出至所述风扇电机的输入端子。
3.根据权利要求2所述的风机驱动电路，其特征在于，所述控制芯片包括：采样模块、PWM模块、电流计算模块以及控制模块；
所述控制模块用于向所述PWM模块输出所述风扇电机的初始驱动电压值，
所述PWM模块用于根据所述初始驱动电压值计算初始PWM信号，并将所述初始PWM信号输出至所述变频器的PWM信号输入端；
所述采样模块用于根据PWM模块生成的PWM时钟信号检测流经所述采样电阻的所述采样电流，获取所述采样电流的电流值；
所述电流计算模块，用于获取所述采样电流的电流值和所述初始PWM信号，根据所述采样电流的电流值和所述初始PWM信号计算所述风扇电机的驱动电流值；
所述控制模块，用于获取所述风扇电机的驱动电流值，根据所述风扇电机的驱动电流值获取所述风扇电机的转子位置信息，并根据所述风扇电机的转子位置信息和所述转速指令计算所述风扇电机的工作驱动电压值；
所述PWM模块获取所述工作驱动电压值根据所述工作驱动电压值计算驱动PWM信号，并将所述驱动PWM信号输出至所述变频器的PWM信号输入端。
4.根据权利要求3所述的风机驱动电路，其特征在于，所述控制芯片还包括：电压采样模块，用于获取所述风扇电机的输入端子的采样电压，并将所述采样电压转化为采样电压值，将所述采样电压值发送至所述控制模块；
所述控制模块用于根据所述采样电压值确定所述风扇电机的实际转速。
5.根据权利要求4所述的风机驱动电路，其特征在于，所述控制模块还用于向所述主控电路发送报警信息，所述报警信息包括以下任意一项：所述控制芯片与所述主控电路之间发生通信故障、所述采样电流的电流值超过电流阈值和所述采样电压值超过电压阈值，以便所述主控电路根据所述报警信号对所述控制模块进行复位。
6.根据权利要求5所述的风机驱动电路，其特征在于，所述主控电路获取报警信号的次数超过预设值时，向终端设备发送报警代码，以便所述终端设备显示所述报警代码。
7.根据权利要求1-6任一项所述的风机驱动电路，其特征在于，还包括散热片，所述散热片固定于驱动模块上。
8.一种空调室内机，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的风机驱动电路。
9.一种空调，其特征在于，包括如权利要求8所述的空调室内机。
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