CN109950877A - 一种三相电机驱动器过流保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三相电机驱动器过流保护装置，所述三相电机驱动器包括六个功率开关器件Q1‑Q6组成的三相桥式逆变电路，保护装置包括带有内部比较器和DAC的MCU，三相电机驱动器的三条电流回路上分别串联采样电阻R1、R2、R3，三相电机驱动器的接地母线上串联有采样电阻R4；所述采样电阻R4的电压信号连接至MCU内部比较器的同相输入端，DAC设置输出阈值电压，连接至MCU内部比较器的反相输入端，MCU内部比较器的输出信号作为驱动器PWM关断的保护信号。本发明的三相电机驱动器过流保护装置，比目前常规的过流保护方案节省了三路比较器、支持三路输入的或门及其外围阻容器件，降低了驱动器成本，同时减少了PCB上的走线，利于驱动器体积的优化。
Description
技术领域
本发明涉及三相电机驱动器，特别涉及一种三相电机驱动器过流保护装置。
背景技术
目前三相电机应用十分广泛，尤其三相永磁电机因其高效节能的优点更受使用者青睐，要使三相电机正常运行，则离不开三相电机驱动器。
对于一款可靠、稳定的三相电机驱动器，过流保护功能是必不可缺的。三相电机驱动器只有具备完善的过流保护功能才能在各种异常突发情况下保护驱动器自身和三相电机不受损害。
因三相电机驱动器有三条电流回路，故只有每一条电流回路都具备过流保护功能才能实现完整的过流保护功能。目前常规的解决方案，如图1所示：1、将每一条电流回路的电流通过霍尔传感器或采样电阻转化为电压信号；2、之后将三条电流回路的电压信号分别输入给三个比较器；3、通过与设定的保护阈值电压进行比较，输出三路保护信号；4、之后将三路保护信号通过或门处理，最终输出一路保护信号给MCU；5、MCU检测到保护信号后及时关断驱动器输出，实现过流保护功能。故常规的解决方案中必须使用三路比较器及支持三路输入的或门。
目前，机电产品以小型化为发展趋势，在此发展趋势下，电机驱动板需集成在电机内部，故对电机驱动板的体积有了比较严格的限制，在目前常规的过流保护方案下，因使用了三路比较器、支持三路输入的或门及其外围阻容器件，极大的限制了电机驱动板体积的优化。
发明内容
本发明目的是：提供一种三相电机驱动器过流保护装置，改善过流保护的检测方式，降低驱动器成本，同时减少PCB上的走线，优化驱动器体积。
本发明的技术方案是：
一种三相电机驱动器过流保护装置，所述三相电机驱动器包括六个功率开关器件Q1-Q6组成的三相桥式逆变电路， 保护装置包括带有内部比较器和DAC的MCU，三相电机驱动器的三条电流回路上分别串联采样电阻R1、R2、R3，三相电机驱动器的接地母线上串联有采样电阻R4；所述采样电阻R4的电压信号连接至MCU内部比较器的同相输入端，DAC设置输出阈值电压，连接至MCU内部比较器的反相输入端，MCU内部比较器的输出信号作为驱动器PWM关断的保护信号。
具体的，所述三相电机驱动器的功率开关器件Q1-Q3分别连接直流电源正极VCC，功率开关器件Q4-Q6分别通过采样电阻R1、R2、R3连接采样电阻R4的同一端，采样电阻R4另一端接地；功率开关器件Q1-Q3与功率开关器件Q4-Q6之间的结点分别输出U、V、W三相电流至三相电机M。
所述三相电机驱动器的功率开关器件Q1-Q6的控制端分别由MCU输出的PWM信号控制。
本发明的优点是：
本发明的三相电机驱动器过流保护装置，比目前常规的过流保护方案节省了三路比较器、支持三路输入的或门及其外围阻容器件，降低了驱动器成本，同时减少了PCB上的走线，利于驱动器体积的优化。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为现有的三相电机驱动器过流保护装置原理图；
图2为本发明的三相电机驱动器过流保护装置原理图。
具体实施方式
过流保护是机电产品稳定、可靠运行的必备功能，在接线错误或电机相间短路时，可以有效得防止驱动器自身及电机的损坏。
目前诸多风机产品都将电机驱动器集成在电机壳体内部，因此限制了电机驱动器的空间体积。尤其在一些小功率的机电产品中，由于体积的限制，电机驱动器上甚至无法多放一颗贴片电容，在此现状下，能省去电机驱动器上几颗IC及其外围阻容器件、PCB走线，对于降低产品的设计难度有十分突出的正面作用。同时由于元器件的节省，降低了产品成本，使其价格更有竞争力。
在一款80W的风机产品中，此三项电机驱动器过流保护方案得以应用，在保证过流保护功能有效、可靠的前提下，简化了电机驱动器的硬件架构，降低了产品成本，减小了产品的整体体积。
如图2所示，本发明的三相电机驱动器过流保护装置，所述三相电机驱动器包括六个功率开关器件Q1-Q6组成的三相桥式逆变电路，所述三相电机驱动器的功率开关器件Q1-Q3分别连接直流电源正极VCC，功率开关器件Q4-Q6分别通过采样电阻R1、R2、R3连接采样电阻R4的同一端，采样电阻R4另一端接地；功率开关器件Q1-Q3与功率开关器件Q4-Q6之间的结点分别输出U、V、W三相电流至三相电机M。所述三相电机驱动器的功率开关器件Q1-Q6的控制端分别由MCU输出的PWM信号控制。
本发明保护装置包括带有内部比较器和DAC的MCU，三相电机驱动器的三条电流回路上分别串联采样电阻R1、R2、R3，三相电机驱动器的接地母线上串联有采样电阻R4；所述采样电阻R4的电压信号连接至MCU内部比较器的同相输入端，DAC设置输出阈值电压，连接至MCU内部比较器的反相输入端，MCU内部比较器的输出信号作为驱动器PWM关断的保护信号。
假定在正常工作时流过采样电阻R4的电流最大为Ia，采样电阻R4在电流为Ia时产生的电压信号为Va。因采样电阻R4在正常工作时产生的电压信号最大为Va，则设定MCU内部DAC输出电压为Va，此时内部比较器输出低电平，PWM关断模块无效。
假设电机的U、V两相有短路发生，则会有较大的电流Ib从VCC经过Q1、Q5、采样电阻R2、采样电阻R4流入GND，且Ib必定大于Ia。采样电阻R4在大电流Ib的冲击作用下，产生电压阶跃信号Vb，且Vb必大于Va。此时MCU内部比较器的同相输入端电压Vb大于反相输入端Va，则比较器输出高电平，高电平使能PWM关断模块，使Q1-Q6强制关闭，避免了功率MOS和电机的损坏。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种三相电机驱动器过流保护装置，所述三相电机驱动器包括六个功率开关器件Q1-Q6组成的三相桥式逆变电路，其特征在于：
保护装置包括带有内部比较器和DAC的MCU，三相电机驱动器的三条电流回路上分别串联采样电阻R1、R2、R3，三相电机驱动器的接地母线上串联有采样电阻R4；
所述采样电阻R4的电压信号连接至MCU内部比较器的同相输入端，DAC设置输出阈值电压，连接至MCU内部比较器的反相输入端，MCU内部比较器的输出信号作为驱动器PWM关断的保护信号。
2.根据权利要求1所述的三相电机驱动器过流保护装置，所述三相电机驱动器的功率开关器件Q1-Q3分别连接直流电源正极VCC，功率开关器件Q4-Q6分别通过采样电阻R1、R2、R3连接采样电阻R4的同一端，采样电阻R4另一端接地；功率开关器件Q1-Q3与功率开关器件Q4-Q6之间的结点分别输出U、V、W三相电流至三相电机M。
3.根据权利要求2所述的三相电机驱动器过流保护装置，所述三相电机驱动器的功率开关器件Q1-Q6的控制端分别由MCU输出的PWM信号控制。
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