CN109962654A - 电机控制电路及清洁工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机控制电路，包括驱动电路及保护电路，所述驱动电路包括主控芯片及连接至所述主控芯片的电压调制模块，所述电压调制模块包括信号输入端及信号输出端，所述信号输入端与所述主控芯片相连，以根据所述主控芯片的控制信号调制所述驱动电路的输出电压；所述保护电路包括电平采集模块、监测芯片及串联入所述驱动电路中的继电器，所述电平采集模块与所述电压调制模块的信号输出端相连，所述监测芯片根据所述电平采集模块输出的信号控制所述继电器的开闭。本发明同时提供一种采用前述电机控制电路的清洁工具，所述电机控制电路响应速度快，可靠性高，最大限度消除电机失速运转所产生的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及驱动电路技术领域，尤其涉及一种电机控制电路及清洁工具。
背景技术
吸尘器作为常见的清洁工具，其工作原理是利用电机带动叶片旋转，在密封的壳体内产生空气负压，以吸取尘屑。现今市场上已出现多种类型的交流式及直流式吸尘器，其中，交流式吸尘器功率相对较大，吸尘效率高，但其输入电压亦较高，电机性能和整机的可靠性要求更高，这也使得交流式吸尘器的使用安全性成了用户与厂商首要关注的问题。
交流式吸尘器目前主要是将输入高压通过斩波技术进行降压处理，并将降压后的电压加到电机上。其中，斩波电路中的关键元器件MOS管失效时，输入高压会完全加到电机上，从而导致电机失速。现有交流式吸尘器中多采用保险丝、保险电阻等硬件对电机的电路进行过压保护。但，传统的慢断型保险丝熔断时间较长，需要几秒到几十秒时间才能熔断，此过程电机在高压驱动下出现转速急剧上升，仍存有较大的安全隐患。业内亦公开有采用保护电路配合继电器实现电机失速保护的技术方案，但仍亟需提供一种响应速度快、可靠性高的电机控制电路及采用该电机控制电路的清洁工具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电机控制电路及采用该电机控制电路的清洁工具，响应速度快，可靠性高，避免电机失速运转。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种电机控制电路，包括驱动电路及保护电路，所述驱动电路包括主控芯片及连接至所述主控芯片的电压调制模块，所述电压调制模块包括信号输入端及信号输出端，所述信号输入端与所述主控芯片相连，以根据所述主控芯片的控制信号调制所述驱动电路的输出电压；所述保护电路包括电平采集模块、监测芯片及串联入所述驱动电路中的继电器，所述电平采集模块与所述电压调制模块的信号输出端相连，所述监测芯片根据所述电平采集模块输出的信号控制所述继电器的开闭。
作为本发明的进一步改进，所述电压调制模块包括第一晶体管，所述第一晶体管的输出端设置为所述电压调制模块的信号输出端，所述电平采集模块连接至所述第一晶体管的输出端以采集得到电平信号，并将所述电平信号处理后传递至所述监测芯片。
作为本发明的进一步改进，所述第一晶体管根据主控芯片的控制信号输出周期性的斩波信号，所述电平采集模块具有滤波单元，在所述斩波信号正常时，所述电平采集模块输出第一信号，在所述斩波信号异常时，所述电平采集模块输出第二信号。
作为本发明的进一步改进，所述第一信号为高电平信号，第二信号为低电平信号。
作为本发明的进一步改进，在所述斩波信号发生异常的持续时间大于阈值时间时，所述电平采集模块向所述监测芯片输出第二信号，所述阈值时间至少大于一个斩波周期。
作为本发明的进一步改进，所述滤波单元包括二极管D1、滤波电容C及与所述滤波电容C并联设置的第三电阻R3。
作为本发明的进一步改进，所述电平采集模块具有分压单元，所述分压单元至少包括相互串联的第一电阻R1与第二电阻R2。
作为本发明的进一步改进，所述保护电路还包括连接设置于所述监测芯片与继电器之间的放大模块。
作为本发明的进一步改进，所述放大模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的输出端连接至所述继电器。
作为本发明的进一步改进，所述保护电路还包括并联设置于所述继电器两端的防护二极管D2。
本发明还提供一种清洁工具，具有电机，所述电机采用前述的电机控制电路；所述清洁工具开启工作时，所述电压调制模块根据主控芯片输出的控制信号调制所述驱动电路的输出电压，以使得所述电机按既定速率运转，所述保护电路处于监测状态；所述电压调制模块失效时，所述监测芯片根据电平采集模块输出的信号控制继电器切断驱动电路，电机停止运转，所述保护电路处于保护状态。
作为本发明的进一步改进，所述清洁工具断电后，所述继电器复位，所述驱动电路恢复通路。
作为本发明的进一步改进，所述清洁工具还具有指示单元，在所述保护电路处于保护状态时，发出指示信号，所述指示信号包括声、光、图像形式的提醒信号。
本发明的有益效果是：采用本发明电机控制电路及清洁工具，所述监测芯片直接判断电平采集模块所采集并处理后的信号，即可通过继电器控制驱动电路的导通或断开，线路简洁；且所述监测芯片与主控芯片相互独立设置，响应速度更快，可靠性高，消除电机失速运转所产生的安全隐患。
附图说明
图1是本发明电机控制电路的模块结构示意图；
图2是本发明电机控制电路的控制流程结构示意图；
图3是本发明电机控制电路的电路原理图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
请参阅图1与图2所示，本发明提供了一种电机控制电路，包括驱动电路及保护电路。所述驱动电路包括整流模块101、主控芯片102及连接至所述主控芯片102的电压调制模块103。所述电压调制模块103包括信号输入端及信号输出端，所述信号输入端与所述主控芯片102相连，以根据所述主控芯片102的控制信号调制所述驱动电路的输出电压。所述保护电路包括电平采集模块201、监测芯片202及串联入所述驱动电路中的继电器203，所述电平采集模块201与所述电压调制模块103的信号输出端相连，所述监测芯片202根据所述电平采集模块201输出的信号控制所述继电器203的开闭，以控制所述驱动电路的导通或断开。
在本实施例中，所述整流模块101用以将外部交流电源转换为驱使电机运转的直流电源，且所述整流模块101兼具滤波元器件。开启电机工作时，外部交流电源（120V）经过整流模块101整流滤波后得到稳定的170V直流电源。所述电压调制模块103包括第一晶体管，所述第一晶体管的输出端设置为所述电压调制模块103的信号输出端，所述电平采集模块201连接至所述第一晶体管的输出端以采集得到电平信号，并将所述电平信号处理后传递至所述监测芯片202。具体地，所述第一晶体管设置为MOS管Q1，所述MOS管Q1栅极连接至所述主控芯片102。所述主控芯片102输出既定占空比的PWM信号，所述MOS管Q1将所述直流电源斩波处理后加载到电机上，以驱使所述电机按既定速率运转。
所述电平采集模块201采集得到所述MOS管Q1输出端的斩波信号，并经处理后传递至所述监测芯片202。在所述斩波信号正常时，所述电平采集模块输出第一信号，在所述斩波信号异常时，所述电平采集模块输出第二信号。此处，所述第一信号为高电平信号；第二信号为低电平信号。
所述监测芯片202接收到高电平信号时，判断驱动电路正常并控制所述继电器203保持常闭状态，所述保护电路处于监测状态，电机正常运转；若所述MOS管Q1发生异常，电平采集模块201采集不到正常斩波信号，所述电平采集模块201输出低电平信号，所述监测芯片202接收该低平信号并判断MOS管Q1出现异常，同时激活所述继电器203的输入回路以控制该继电器203的输出回路动作，切断驱动电路，电机停止运转，所述保护电路进入保护状态。藉此，避免未经所述MOS管Q1斩波处理的直流电源被直接加载到电机上，导致电机失速，进而产生设备损毁及人员伤害。
实际使用过程中，所述斩波信号发生异常的持续时间大于阈值时间时，所述电平采集模块201向所述监测芯片202输出第二信号，所述阈值时间至少大于一个斩波周期。其中，所述阈值时间优选为1～10个斩波周期，即使得所述电平采集模块201在1～10个斩波周期时长内未采集到正常的斩波信号时，输出低电平信号。
结合图3所示，所述MOS管Q1具体优选为NMOS管，所述NMOS管的漏极连接至所述电机，源极接地。所述NMOS管根据所述主控芯片102输出的PWM信号控制源极与漏极周期性通断，以使得所述驱动电路将具有相应占空比的方波电压加载至所述电机上。
所述电平采集模块201包括分压单元与滤波单元，所述分压单元至少包括相互串联设置的第一电阻R1与第二电阻R2，所述第一电阻R1大于第二电阻R2，第二电阻R2接地。所述滤波单元与第二电阻R2并联设置，所述滤波单元包括相互串联的二极管D1、滤波电容C及与所述滤波电容C并联设置的第三电阻R3。此处，所述滤波电容C设置为两个且呈相互并联设置；所述滤波单元还包括与所述第三电阻R3串联的第六电阻R6，所述监测芯片202的输入端连接于所述第三电阻R3与第六电阻R6之间，所述第三电阻R3与第六电阻R6亦起着分压作用，以对所述监测芯片202的输入电平信号进行调节。
所述保护电路还包括连接设置于所述监测芯片202与继电器203之间的放大模块204，所述放大模块204包括连接至所述监测芯片202输出端的第四电阻R4及第二晶体管。此处，所述第二晶体管设置为NPN型三极管Q2，所述三极管Q2的基极连接至所述第四电阻R4，集电极连接至所述继电器203，发射极接地。并且，所述放大模块204还包括连接于所述三极管Q2的基极与发射极之间的第五电阻R5。
所述保护电路还包括并联设置于所述继电器203两端的防护二极管D2，以使所述继电器203两端产生的感应电动势得以消耗，从而避免继电器损坏。同样地，所述电机控制电路还包括并联设置于所述电机两端的续流二极管D3，所述续流二极管D3具有两个且呈相互并联设置。
除此，所述分压单元还包括与第一电阻R1并联设置的第七电阻R7、与第二电阻R2并联设置的第八电阻R8，以便于所述分压单元中所需电阻元件的选型。优选地，所述第一电阻R1与第七电阻R7的阻值一致，所述第二电阻R2与第八电阻R8的阻值一致。
所述电机控制电路还包括设置于所述驱动电路与外部交流电源之间的保险丝300，所述保险丝300能够在所述保护电路失效或继电器203发生异常而使得未经处理的直流电源被直接加载到电机时，通过自身逐渐熔断以对电机构成进一步的失速保护。除此，所述电机控制电路还包括用以为所述主控芯片102及监测芯片202供电的辅助电源400。
本发明还同时提供了一种清洁工具，具有电机，所述电机采用前述的电机控制电路。所述清洁工具开启工作时，所述继电器203处于常闭状态，即电机电路正常工作时，所述整流模块101将交流电源转换为直流电源，所述电压调制模块103根据主控芯片102输出的信号周期性控制直流电源的通断以对所述直流电源进行斩波处理，使得所述电机按既定速率运转，所述保护电路处于监测状态；所述电压调制模块103失效时，未经处理的所述直流电源将持续加载于所述电机两端，所述电平采集模块201在阈值时间内未采集得到正常的斩波信号，输出低电平信号，所述监测芯片202判断电压调制模块103异常，所述监测芯片202发出信号控制继电器203动作，切断驱动电路，电机停止运转，所述保护电路处于保护状态。
实际使用时，上述清洁工具中电机的驱动电路断开时，所述电机控制电路仍与外部电源相连通。所述清洁工具还具有用以提示上述异常的指示单元，在所述保护电路处于保护状态时，所述指示单元发出指示信号向外部用户指示该异常，所述指示信号包括声、光、图像形式的提醒信号。优选地，所述清洁工具断电时，前述继电器203的输入回路两侧将回到低压差状态，即继电器203恢复至常闭状态，所述驱动电路处于导通状态。藉此，用户对上述清洁工具断电并排除异常重启时，所述保护电路恢复到监测状态。
综上所述，采用本发明电机控制电路及清洁工具，所述监测芯片202直接通过所述电平采集模块201采集并处理后的高低电平信号，即可在MOS管Q1失效异常时，及时控制所述继电器203动作，以切断驱动电路，线路简洁；并且所述监测芯片202与主控芯片102相互独立设置，响应速度更快，可靠性高，消除电机失速运转所产生的安全隐患。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种电机控制电路，包括驱动电路及保护电路，其特征在于：所述驱动电路包括主控芯片及连接至所述主控芯片的电压调制模块，所述电压调制模块包括信号输入端及信号输出端，所述信号输入端与所述主控芯片相连，以根据所述主控芯片的控制信号调制所述驱动电路的输出电压；所述保护电路包括电平采集模块、监测芯片及串联入所述驱动电路中的继电器，所述电平采集模块与所述电压调制模块的信号输出端相连，所述监测芯片根据所述电平采集模块输出的信号控制所述继电器的开闭。
2.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于：所述电压调制模块包括第一晶体管，所述第一晶体管的输出端设置为所述电压调制模块的信号输出端，所述电平采集模块连接至所述第一晶体管的输出端以采集得到电平信号，并将所述电平信号处理后传递至所述监测芯片。
3.根据权利要求2所述的电机控制电路，其特征在于：所述第一晶体管根据主控芯片的控制信号输出周期性的斩波信号，所述电平采集模块具有滤波单元，在所述斩波信号正常时，所述电平采集模块输出第一信号，在所述斩波信号异常时，所述电平采集模块输出第二信号。
4.根据权利要求3所述的电机控制电路，其特征在于：所述第一信号为高电平信号，第二信号为低电平信号。
5.根据权利要求3所述的电机控制电路，其特征在于：在所述斩波信号发生异常的持续时间大于阈值时间时，所述电平采集模块向所述监测芯片输出第二信号，所述阈值时间至少大于一个斩波周期。
6.根据权利要求3所述的电机控制电路，其特征在于：所述滤波单元包括二极管D1、滤波电容C及与所述滤波电容C并联设置的第三电阻R3。
7.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于：所述电平采集模块具有分压单元，所述分压单元至少包括相互串联的第一电阻R1与第二电阻R2。
8.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于：所述保护电路还包括连接设置于所述监测芯片与继电器之间的放大模块。
9.根据权利要求8所述的电机控制电路，其特征在于：所述放大模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的输出端连接至所述继电器。
10.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于：所述保护电路还包括并联设置于所述继电器两端的防护二极管D2。
11.一种清洁工具，具有电机，其特征在于：所述电机采用如权利要求1-10任一项所述的电机控制电路；所述清洁工具开启工作时，所述电压调制模块根据主控芯片输出的控制信号调制所述驱动电路的输出电压，以使得所述电机按既定速率运转，所述保护电路处于监测状态；所述电压调制模块失效时，所述监测芯片根据电平采集模块输出的信号控制继电器切断驱动电路，电机停止运转，所述保护电路处于保护状态。
12.根据权利要求11所述的清洁工具，其特征在于：所述清洁工具断电后，所述继电器复位，所述驱动电路恢复通路。
13.根据权利要求11所述的清洁工具，其特征在于：所述清洁工具还具有指示单元，在所述保护电路处于保护状态时，发出指示信号，所述指示信号包括声、光、图像形式的提醒信号。
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