CN108964534A

CN108964534A - 一种直流无刷电机的无感控制电路

Info

Publication number: CN108964534A
Application number: CN201810951452.6A
Authority: CN
Inventors: 余敏; 朱立湘; 尹志明
Original assignee: Huizhou Blueway Electronic Co Ltd
Current assignee: Huizhou Blueway Electronic Co Ltd
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2018-12-07

Abstract

本发明涉及直流无刷电机技术领域，具体公开了一种直流无刷电机的无感控制电路，包括核心处理线路及与所述核心处理线路连接的输入检测线路、驱动线路、温度检测线路、电流检测线路、电压检测线路，还设有为以上所有线路供电的电源线路；所述电流检测线路还连接在所述电压检测线路和所述驱动线路之间，直流无刷电机(M)连接在所述驱动线路和所述电压检测线路之间；所述直流无刷电机(M)为单相BLDC直流无刷电机(M)，内部设有一个电气绕组。本发明提供的一种直流无刷电机的无感控制电路，采用内设一个电气绕组的单相BLDC无刷电机，电机驱动控制板只需要实现一相绕组驱动，电路设计上简化了各功能模块的设计，从而达到了降低成本的目的。

Description

一种直流无刷电机的无感控制电路

技术领域

本发明涉及直流无刷电机技术领域，尤其涉及一种直流无刷电机的无感控制电路。

背景技术

随着便携式移动电动工具、便携式移动吸尘器、扫地机器人等市场的需求扩大，产品功能越来越丰富，无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor，简称为BLDCM或BLDC)在便携式移动电动工具、便携式移动吸尘器、扫地机器人等应用领域越来越广泛，因为无刷直流电机克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器，所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点，又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。

目前市场主流采用三相BLDC无刷电机，而三相BLDC无刷电机本身机械结构复杂，电气线圈绕组三相，与之匹配的电机控制板同样需要设计三相控制，导致三相BLDC无刷控制电路方案复杂，成本高。

发明内容

本发明提供一种直流无刷电机的无感控制电路，解决的技术问题是，现有直流无刷电机(M)本身机械结构复杂，且其无感控制电路配合三相的电机结构需要实现三相控制，电路复杂，器件成本高。

为解决以上技术问题，本发明提供一种直流无刷电机的无感控制电路，包括核心处理线路及与所述核心处理线路连接的输入检测线路、驱动线路、温度检测线路、电流检测线路、电压检测线路，还设有为以上所有线路供电的电源线路；

所述电流检测线路还连接在所述电压检测线路和所述驱动线路之间，直流无刷电机(M)连接在所述驱动线路和所述电压检测线路之间；所述直流无刷电机(M)为单相BLDC直流无刷电机(M)，内部设有一个电气绕组；

所述输入检测线路用于将检测到的所述直流无刷电机(M)的位置信号、控制触发信号输入到所述核心处理线路；

所述驱动线路用于在核心处理线路的控制下驱动所述直流无刷电机(M)；

所述温度检测电路用于将检测到的整个电路空间的温度发送到所述核心处理线路；

所述电流检测线路、所述电压检测线路分别用于将电机的工作电流和电机工作电压发送到所述核心处理线路；

所述核心处理线路用于根据所述位置信号、控制触发信号、电机的工作电流及工作电压等，监控并控制电路处于正常工作状态。

优选地，所述输入检测线路包括相互连接的电机位置检测输入线路和按键控制信号输入线路；所述电机位置检测输入线路由连接器(J2)，电阻(R5)、(R10)，电容(C9)组成，所述位置信号由所述直流无刷电机(M)中的位置传感器提供；所述按键控制信号输入线路由所述连接器(J2)，电阻(R16)、电阻(R17)、电阻(R18)，晶体管(Q8)组成，用于接入控制触发信号；所述控制触发信号包括电机启动控制信号、停止控制信号、调速控制信号、报警信号、电机异常解除信号。

优选地，所述温度检测线路设有电阻(R7)、电阻(R68)，温度传感器(RT3)，电容(C13)，用于实时检测整个电路空间的温度。

优选地，所述电流检测线路设有精密运算放大器(U4)，电阻(R21)、电阻(R23)、电阻(R31)、电阻(R40)、电阻(R41)、电阻(R45)、电阻(R58)、电阻(R94)、电阻(R 95)、电阻(R110)、电阻(R111)、电阻(R112)、电阻(R113)，电容(C24)、电容(C56)、电容(C99)、电容(C100)、电容(C102)、电容(C103)、电容(C105)，用于检测所述直流无刷电机(M)的工作电流。

优选地，所述电压检测线路由精密运算放大器(U3)，电阻(R1)、电阻(R2)、电阻(R19)、电阻(R32)、电阻(R33)、电阻(R34)、电阻(R35)、电阻(R69)、电阻(R87)、电阻(R89)、电阻(R90)、电阻(R92)，电容(C15)、电容(C16)、电容(C17)、电容(C54)、电容(C98)，二极管(D3)组成，用于检测所述直流无刷电机(M)的工作电压。

优选地，所述核心处理线路由连接器(J6)，MCU控制器(U2)，电阻(R15)、电阻(R39)、电阻(R50)、电阻(R51)、电阻(R52)、电阻(R53)、电阻(R54)、电阻(R55)、电阻(R56)、电阻(R82)、电阻(R4)、电阻(R42)、电阻(R43)、电阻(R44)、电阻(R46)、电阻(R47)、电阻(R48)、电阻(R49)、电阻(R83)、电阻(R84)、电阻(R86)，电容(C5)、电容(C6)、电容(C8)、电容(C22)、电容(C23)、电容(C25)、电容(C31)组成。

优选地，所述驱动线路由电机驱动线路、电源滤波线路和组成；所述电机驱动线路由晶体管晶体管(Q1)、晶体管(Q2)、晶体管(Q3)、晶体管(Q4)组成；所述电源滤波线路由电容(C12)、(C13)组成；所述MOS管驱动线路由驱动IC(U5)、驱动IC(U6)，逻辑IC(U7)，电阻(R11)、电阻(R12)、电阻(R13)、电阻(R14)、电阻(R20)、电阻(R22)、电阻(R24)、电阻(R25)、电阻(R26)、电阻(R27)、电阻(R28)、电阻(R29)、电阻(R30)、电阻(R36)、电阻(R37)、电阻(R38)，电容(C14)、电容(C18)、电容(C19)、电容(C20)、电容(C21)，二极管(D4)、二极管(D5)组成。

优选地，所述晶体管(Q1)、晶体管(Q2)、晶体管(Q3)、晶体管(Q4)为MOS场效应管、三级管或IGBT。

优选地，所述电源线路由连接器(J1)，电源IC(U1)，电阻(R6)、电阻(R8)、电阻(R9)，电容(C1)、电容(C2)、电容(C3)、电容(C4)、电容(C7)、电容(C10)、电容(C11)、电容(C26)、电容(C27)，晶体管(Q5)，二极管(D1)组成。

优选地，所述晶体管(Q5)为NPN三极管、PNP型三极管或MOS场效应管。

本发明提供的一种直流无刷电机的无感控制电路，采用内设一个电气绕组的单相BLDC无刷电机，电机驱动控制板只需要实现一相绕组驱动，电路设计上简化了各功能模块的设计，从而达到了降低成本的目的，同样适用于便携式移动电动工具、便携式移动吸尘器、扫地机器人等应用领域，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种直流无刷电机的无感控制电路的线路结构图；

图2是本发明提供的图1实施例中直流无刷电机(M)的电气连接图；

图3是本发明提供的图1实施例中输入检测线路2的电气连接图；

图4是本发明提供的图1实施例中温度检测线路4的电气连接图；

图5是本发明提供的图1实施例中电流检测线路5的电气连接图；

图6是本发明提供的图1实施例中电压检测线路6的电气连接图；

图7是本发明提供的图1实施例中核心处理线路1的电气连接图；

图8是本发明提供的图1实施例中驱动线路3的电气连接图；

图9是本发明提供的图1实施例中电源线路7的电气连接图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括元器件的选型和取值大小及附图仅为较佳实施例，仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

发明实施例提供的一种直流无刷电机的无感控制电路，其线路结构如图1所示，包括核心处理线路1及与所述核心处理线路1连接的输入检测线路2、驱动线路3、温度检测线路4、电流检测线路5、电压检测线路6，还设有为以上所有线路供电的电源线路7；

所述电流检测线路5还连接在所述电压检测线路6和所述驱动线路3之间，直流无刷电机(M)连接在所述驱动线路3和所述电压检测线路6之间；

所述输入检测线路2将检测到的所述直流无刷电机(M)的位置信号、控制触发信号输入到所述核心处理线路1；

所述驱动线路3在核心处理线路1的控制下驱动所述直流无刷电机(M)；

所述温度检测电路将检测到的整个电路空间的温度发送到所述核心处理线路1；

所述电流检测线路5、所述电压检测线路6分别将电机的工作电流和电机工作电压发送到所述核心处理线路1；

所述核心处理线路1根据所述位置信号、控制触发信号、电机的工作电流及工作电压等，监控并控制电路处于正常工作状态，具备软件算法自动处理、电路逻辑运算、数据处理和数据存储等功能。

本发明实施例中所用的所述直流无刷电机(M)为单相BLDC直流无刷电机(M)，内部设有一个电气绕组，参见图2，将该直流无刷电机(M)接入电路。

作为本发明的一优选实施例，参见图3，所述输入检测线路2包括相互连接的电机位置检测输入线路和按键控制信号输入线路；所述电机位置检测输入线路由连接器(J2)，电阻(R5)、(R10)，电容(C9)组成，所述位置信号由所述直流无刷电机(M)中的位置传感器提供；所述按键控制信号输入线路由所述连接器(J2)，电阻(R16)、电阻(R17)、电阻(R18)，晶体管(Q8)组成，用于接入控制触发信号；所述控制触发信号包括但不限于电机启动控制信号、停止控制信号、调速控制信号、报警信号、电机异常解除信号等。元器件的连接关系也可直接参见图3，故本实施例并未用具体的文字来描述其连接关系。

参见图4，所述温度检测线路4设有电阻(R7)、电阻(R68)，温度传感器(RT3)，电容(C13)，用于实时检测整个电路空间的温度。元器件的连接关系也可直接参见图4，故本实施例并未用具体的文字来描述其连接关系。

参见图5，所述电流检测线路5设有精密运算放大器(U4)，电阻(R21)、电阻(R23)、电阻(R31)、电阻(R40)、电阻(R41)、电阻(R45)、电阻(R58)、电阻(R94)、电阻(R 95)、电阻(R110)、电阻(R111)、电阻(R112)、电阻(R113)，电容(C24)、电容(C56)、电容(C99)、电容(C100)、电容(C102)、电容(C103)、电容(C105)，用于检测所述直流无刷电机(M)的工作电流。元器件的连接关系也可直接参见图5，故本实施例并未用具体的文字来描述其连接关系。

参见图6，所述电压检测线路6由精密运算放大器(U3)，电阻(R1)、电阻(R2)、电阻(R19)、电阻(R32)、电阻(R33)、电阻(R34)、电阻(R35)、电阻(R69)、电阻(R87)、电阻(R89)、电阻(R90)、电阻(R92)，电容(C15)、电容(C16)、电容(C17)、电容(C54)、电容(C98)，二极管(D3)组成，用于检测所述直流无刷电机(M)的工作电压。元器件的连接关系也可直接参见图6，故本实施例并未用具体的文字来描述其连接关系。

参见图7，所述核心处理线路1由连接器(J6)，MCU控制器(U2)，电阻(R15)、电阻(R39)、电阻(R50)、电阻(R51)、电阻(R52)、电阻(R53)、电阻(R54)、电阻(R55)、电阻(R56)、电阻(R82)、电阻(R4)、电阻(R42)、电阻(R43)、电阻(R44)、电阻(R46)、电阻(R47)、电阻(R48)、电阻(R49)、电阻(R83)、电阻(R84)、电阻(R86)，电容(C5)、电容(C6)、电容(C8)、电容(C22)、电容(C23)、电容(C25)、电容(C31)组成。元器件的连接关系也可直接参见图7，故本实施例并未用具体的文字来描述其连接关系。

参见图8，所述驱动线路3由电机驱动线路3、电源滤波线路和组成；所述电机驱动线路3由晶体管晶体管(Q1)、晶体管(Q2)、晶体管(Q3)、晶体管(Q4)组成；所述电源滤波线路由电容(C12)、(C13)组成；所述MOS管驱动线路3由驱动IC(U5)、驱动IC(U6)，逻辑IC(U7)，电阻(R11)、电阻(R12)、电阻(R13)、电阻(R14)、电阻(R20)、电阻(R22)、电阻(R24)、电阻(R25)、电阻(R26)、电阻(R27)、电阻(R28)、电阻(R29)、电阻(R30)、电阻(R36)、电阻(R37)、电阻(R38)，电容(C14)、电容(C18)、电容(C19)、电容(C20)、电容(C21)，二极管(D4)、二极管(D5)组成。元器件的连接关系也可直接参见图8，故本实施例并未用具体的文字来描述其连接关系。所述晶体管(Q1)、晶体管(Q2)、晶体管(Q3)、晶体管(Q4)为MOS场效应管，在其他的应用场景中也可以为三级管或IGBT。元器件的连接关系也可直接参见图8，故本实施例并未用具体的文字来描述其连接关系。

参见图9，所述电源线路7由连接器(J1)，电源IC(U1)，电阻(R6)、电阻(R8)、电阻(R9)，电容(C1)、电容(C2)、电容(C3)、电容(C4)、电容(C7)、电容(C10)、电容(C11)、电容(C26)、电容(C27)，晶体管(Q5)，二极管(D1)组成。所述晶体管(Q5)为NPN三极管，在其他的应用场景中，也可以为PNP型三极管或MOS场效应管。元器件的连接关系也可直接参见图9，故本实施例并未用具体的文字来描述其连接关系。

在图2～图9中，相同的端口需要连接在一起，共同焊接在PCB板上，图1作为电路设计的宏观架构，图2～图9作为电路设计的电路原理，其中的T2、T5等均是测试端口。当然，在图1的宏观架构下，可以设计出多种电路，本实施例作为优选的一种。并且本实施例图2～图9公开了多种元器件及其连接关系，一些针对电路本身做的调整和改变，只要在图1的宏观架构下，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供的一种直流无刷电机的无感控制电路，采用内设一个电气绕组的单相BLDC无刷电机，电机驱动控制板只需要实现一相绕组驱动，电路设计上简化了各功能模块的设计，从而达到了降低成本的目的，同样适用于便携式移动电动工具、便携式移动吸尘器、扫地机器人等应用领域，具有广阔的应用前景。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变)、(修饰)、(替代)、(组合)、(简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于，包括核心处理线路及与所述核心处理线路连接的输入检测线路、驱动线路、温度检测线路、电流检测线路、电压检测线路，还设有为以上所有线路供电的电源线路；

2.如权利要求1所述的一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于：所述输入检测线路包括相互连接的电机位置检测输入线路和按键控制信号输入线路；所述电机位置检测输入线路由连接器(J2)，电阻(R5)、(R10)，电容(C9)组成，所述位置信号由所述直流无刷电机(M)中的位置传感器提供；所述按键控制信号输入线路由所述连接器(J2)，电阻(R16)、电阻(R17)、电阻(R18)，晶体管(Q8)组成，用于接入控制触发信号；所述控制触发信号包括电机启动控制信号、停止控制信号、调速控制信号、报警信号、电机异常解除信号。

3.如权利要求2所述的一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于：所述温度检测线路设有电阻(R7)、电阻(R68)，温度传感器(RT3)，电容(C13)，用于实时检测整个电路空间的温度。

4.如权利要求3所述的一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于：所述电流检测线路设有精密运算放大器(U4)，电阻(R21)、电阻(R23)、电阻(R31)、电阻(R40)、电阻(R41)、电阻(R45)、电阻(R58)、电阻(R94)、电阻(R 95)、电阻(R110)、电阻(R111)、电阻(R112)、电阻(R113)，电容(C24)、电容(C56)、电容(C99)、电容(C100)、电容(C102)、电容(C103)、电容(C105)，用于检测所述直流无刷电机(M)的工作电流。

5.如权利要求4所述的一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于：所述电压检测线路由精密运算放大器(U3)，电阻(R1)、电阻(R2)、电阻(R19)、电阻(R32)、电阻(R33)、电阻(R34)、电阻(R35)、电阻(R69)、电阻(R87)、电阻(R89)、电阻(R90)、电阻(R92)，电容(C15)、电容(C16)、电容(C17)、电容(C54)、电容(C98)，二极管(D3)组成，用于检测所述直流无刷电机(M)的工作电压。

6.如权利要求5所述的一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于：所述核心处理线路由连接器(J6)，MCU控制器(U2)，电阻(R15)、电阻(R39)、电阻(R50)、电阻(R51)、电阻(R52)、电阻(R53)、电阻(R54)、电阻(R55)、电阻(R56)、电阻(R82)、电阻(R4)、电阻(R42)、电阻(R43)、电阻(R44)、电阻(R46)、电阻(R47)、电阻(R48)、电阻(R49)、电阻(R83)、电阻(R84)、电阻(R86)，电容(C5)、电容(C6)、电容(C8)、电容(C22)、电容(C23)、电容(C25)、电容(C31)组成。

7.如权利要求6所述的一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于：所述驱动线路由电机驱动线路、电源滤波线路和组成；所述电机驱动线路由晶体管晶体管(Q1)、晶体管(Q2)、晶体管(Q3)、晶体管(Q4)组成；所述电源滤波线路由电容(C12)、(C13)组成；所述MOS管驱动线路由驱动IC(U5)、驱动IC(U6)，逻辑IC(U7)，电阻(R11)、电阻(R12)、电阻(R13)、电阻(R14)、电阻(R20)、电阻(R22)、电阻(R24)、电阻(R25)、电阻(R26)、电阻(R27)、电阻(R28)、电阻(R29)、电阻(R30)、电阻(R36)、电阻(R37)、电阻(R38)，电容(C14)、电容(C18)、电容(C19)、电容(C20)、电容(C21)，二极管(D4)、二极管(D5)组成。

8.如权利要求7所述的一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于：所述晶体管(Q1)、晶体管(Q2)、晶体管(Q3)、晶体管(Q4)为MOS场效应管、三级管或IGBT。

9.如权利要求8所述的一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于：所述电源线路由连接器(J1)，电源IC(U1)，电阻(R6)、电阻(R8)、电阻(R9)，电容(C1)、电容(C2)、电容(C3)、电容(C4)、电容(C7)、电容(C10)、电容(C11)、电容(C26)、电容(C27)，晶体管(Q5)，二极管(D1)组成。

10.如权利要求9所述的一种直流无刷电机的无感控制电路，其特征在于：所述晶体管(Q5)为NPN三极管、PNP型三极管或MOS场效应管。