CN110768593A

CN110768593A - 单相无刷电机控制器

Info

Publication number: CN110768593A
Application number: CN201910836130.1A
Authority: CN
Inventors: 梁玉泉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2020-02-07

Abstract

单相电机控制器的硬件设计和控制方法，由软件部分组成，硬件部份组成，组成一个效率有提高，并且一个节能的无刷电机控制器，是一个多个国家不同的交流电压下都能等国内的功能性能一样的工作。

Description

单相无刷电机控制器

发明内容：

单相电机控制器的硬件设计和控制方法，由软件部分组成，硬件部份组成，组成一个效率有提高，并且一个节能的无刷电机控制器。

背景技术：

现在有很多无刷马达控制器，有三相无刷电机控制器，也有单相电机，单无刷电机控制器，效率也不高，启动时，电流大，启动声音大，对电机冲激大，为了解决这个问题。

发明内容：

用于控制的单相无刷电机，当控制器工作时，先上电，电压从0开始上升，控制器在这个时候，分两路，一路经过整流滤波后，就直接到了MOS管部分；另一路经过了开关电源部分，经过推动管部分，和经过稳压部分，然后，再到MCU开始复位，由于MOS管部分，和推动管部分都比MCU快，出现了一个问题，MCU没有正常的工作状态下，如果MCU发出充电信号，出现了上电就把MOS管部分烧坏了，为了解决这个问题，就让MCU没有完全正常时，没有充电信号输出给推动管，推动管部分的自举升压的充电信号没有，只要没有这个信号，就算MCU没有正常工作下，也不会让MOS管导通，就解决了一上电就把MOS管烧坏了。所以，在MCU正常工作之前做一个延时，才发出自举升压电容的充电信号，然后，信号传到推动管后，再推动管的自举升电容充电，这样就解决问题；在启动时，刚开始是软启动，电机不能全速启动，如果全速电机的启动电流很大，所以电机从低速开始慢上升，到了一定的速度，才能全速运行，这样就解决了电机大电流冲激；MCU控制电机提前换向，这样电机的转速更加高，效率更加高；从交流电输电后，经过整流桥变成直流电，再接电容滤波，电压比较稳定后，在电容正负之间串两个电阻，然后再在两个电阻之间的接出一个电阻，到了一个低压部份接电阻，然后再接一个电阻和并且一个小电容做滤波用，然后再把信号传到MCU，让MCU做识别电压，然后MCU调节PWM占空比和限流两个参数，控制器有识别能力外面交流电压能力后，再改变里面的控制方法来调整转速，在国外110V，120V，240V交流电，也可以相同于国内220V交流电，转速都相同功能也是一样用；为了使电机高速运行，使用电机超前换相，效率就会提高；在运行中，电机转动中，用程序控制两个MOS管打开，就是组成一组MOS上管和另一组MOS下管组合，中间连接电机线圈，当开通到部分时间后，把MOS上管关闭，另一组MOS下管还是打开，利用电机线圈的线圈不能突变的特性，电机线圈自产生一个续电流推动电机转动，到了下一个换向后，组成另一组两个MOS管，也是用同样的原理驱动电机，不停的循环控制这个方法，因为MOS上管后面时间段的关闭，这个时候没有电流从MOS上管流过，所以没有消耗电能，利用线圈特性不能突变特性，线圈自感产生一个续电流推动电机转动，电能损耗也降低，在电源部份用开关电源，能大很广的电压下工作。

附图说明

图1是控制器的正面。

图2是控制器的低面。

图3程序控制电机线圈时间图。

具体实施方式

1.电源部分，为了让高低压都能正常工作，用开关电源，由于为了节约板的空间，用集成IC输出低压直流电，交流电入来，先经过二极管D1变成直流电高压电，再经过一个电容C8滤波，入到开关IC，这个开关IC是U3，这个开关IC的封装是SOT-23-5，体积小，U3管有5个管脚，第5脚是输入高压直流电源，U3的第4脚和第3脚连在一起后，U3的3和4管脚接了6个电子元件，第1是接二极管D4，第2个接电感器L1，第3个是接反馈电容C6，第4个是接电容C7滤波，U3的第1脚为整个IC供电，第5是个分压参考电阻R5，第6个是参考电压滤波电容C4，经过一些电子元件的配合后，经过电感器L1出来的电压是直流电12V，12V接滤波电容C11，C12和电阻R6；为了检测12V电压是否正常反馈到U3的2脚中，先经过D3，再经过分压电阻R3和R5，然后在再从D3与C4接在一起点中，中滤波电容C7接到U3第2脚上；再从12V供电给推动管U5，U6，还有一个接稳压管U4后，出来是5V供给MCU，一些保护电路，控制温度电路，母线电压检测电路。

电压识别电路部份，从交流电输电后，接一个保险丝F1，经过整流桥D6变成直流电，再接电容C17滤波，电压比较稳定后，在电容正负之间串两个电阻R76，R77，然后再在两个电阻之间的接出一个电阻R79，到了一个低压部份接R81，然后再接一个电阻R80和并且一个小电容C53做滤波用，然后再把信号传到MCU，让MCU做识别电压，然后MCU调节PWM占空比和限流两个参数，让不同的国家标准的电压下也能正常工作。

硬件过流保护部分，先经过电阻R53和电容C51滤波后，给一个直流电压给一个电阻R27，再接三极管Q9的基极，并联滤波电容C48在Q9集电极和发射极之间，然后再把集电极的放大信号接到MCU中，让MCU做出识别是否保护。

控温保护，供一个直流电给阻流电阻R78，再并联两个元件，电容C52和温感电阻RT1，再接回路，然后在阻流电阻R78和温感电阻RT1中间两个脚点上接线到MCU，让MCU识别温度。

电机位置电路部分，直流电供给霍尔U2，加上一个旁路电容C5，在霍尔U2的第二脚加一个上拉电阻R4和滤波电容C9，把霍尔的信号发给MCU，让MCU时刻都知道电机转子的位置是那一个极。

MOS管接电机线圈部分，经过整流器和电容器滤波后，供电给MOS管Q1，Q2，Q3，Q4；驱动管部分U5，U6是由直流电12V供电，C18，C20旁路电容器。MCU给U5，U6的PWM信号经过U5，U6后，推动Q1，Q2，Q3，Q4，Q1和Q2为MOS上管，Q3，Q4为MOS下管。Q3，Q4下面回路接R20，Q1，Q3，中间的A点是接电机线圈一个端，另一个组是Q2，Q4中间点是B点，是接线圈的另一个端子。U5，U6是驱动管，充电升压部分，12V供给电，经过R82，二极管D7，电容C19，组成一个自举升压电路；另一组是12V供电，经过电阻R83，二极管D8，电容C21，组成一个自举升电路。

调速控制部分，交流电输入，经过D5整流后，经过R9，R10，R11串联分压后，在R11并联两个元件，电容C16和D9稳压管，之后在取R11上的分压信号输入到MCU，再调速。

MCU部分，MCU是微电脑中央处理器，给供给MCU一个电压后，MCU正常工作，复位电路是，R1和C1组成，C2，C3是MCU的两个滤波电容，J1是程序的输入口。

电路板布元件部分，两面板，一面是全部贴片部分元件，另一面是插件部分元件，设计后，过回流焊只是一次，成本低。

程序控制部分，电机软启动部分，电压识别部分，过流保护部分，温度保护部分，低速档控制部分，电机霍尔位置定位部分，超前电机换向部分，驱动部分，驱动中节能部分，组成一个单相无刷电机控制器。

Claims

1.本发明关系无刷电机控制器，其特征是，电路板布元件部分加工简单，多种保护和检测电路部分，驱动部分，MOS管部分，电源部分，调速控制部分，控制器有识别能力外面电压能力，MCU再改变里面的PWM占空比和加限流电路方法控制方法来调整转速，在国外110V，120V，240V交流电，也可以相同于国内220V交流电，转速都相同功能也是一样用，用一个简易的保护电路加上MCU就解决了启动时就烧坏了MOS管的问题，调节PWM占空比和限流保护，使电机有多种速度运行，电机启动时使用软启动，为了使电机高速运行，使用电机转子超前换相，电机效率就要以提高，电机转动中，用程序控制两个MOS管打开，就是组成一组MOS上管和另一组MOS下管组合，中间连接电机线圈，当开通到部分时间后，把MOS上管关闭，另一组MOS下管还是打开，利用电机线圈的线圈不能突变的特性，电机线圈自产生一个续电流推动电机转动，到了下一个换向后，组成另一组两个MOS管，也是用同样的原理驱动电机，不停的循环控制这个方法，因为MOS上管后面时间段的关闭，这段时间没有电流从MOS上管流过，所以没有消耗电能，利用线圈特性不能突变特性，线圈自感产生一个续电流推动电机转动，电能损耗也降低，在电源部分用开关电源，能在很广的电压下工作。

2.根据权利要求1的所述的控制器有识别能力外面电压能力，MCU再改变里面的PWM占空比和限流电路方法控制方法来调整转速，在国外110V交流电，也可以相同于国内220V交流电，转速都相同功能也是一样用，其特征是：从交流电输电后，经过整流器变成直流电，再接电容器滤波，电压稳定后，在电容正负之间串两个电阻，然后再在两个电阻之间的接出一个电阻，然后再接一个电阻分压和并且一个小电容做滤波用，然后再把信号传到MCU，让MCU做识别电压，然后MCU调节PWM占空比和限流两个参数，让不同的国家标准的电压下也能正常工作，另一个作用是在停止工作时，控制器为了安全是不能有电，电容是一个收集电能的器件，所以两个电阻还会帮助电容放能的功能。

3.根据权利要求1所述的电机启动时使用软启动，其特征是：在启动时，刚开始是软启动，马达不能全速启动，如果马达的启动电流很大，马达从低速开始升上升，这样对马达的冲激也减少，马达的寿命也加长，MCU就调节PWM占空比和限流两个，慢慢上升。

4.根据权利要求1的所述用一个简易的保护电路加上MCU就解决了启动时就烧坏了MOS管的问题，其特征是，在整个控制器中有些电路不是同步都能正常工作，MCU推迟一些时间，当全部电路的功能都能正常后，才发出自举升压电容的充电信号，然后，信号传到推动管后，再推动管的自举升电容充电，全部MOS下管的回路管脚接在一起，然后再线过一个采样电阻(R20)，采样再经过阻容电路输入到一个三极管的基极，放大信号后，再传入MCU识别，调节PWM占空比和限流两个参数控制器就有了启动时的保护。

5.根据权利要求1的所述电路板布元件部分加工简单，其特征是，电路板布元件部分，两面板，一面是全部贴片部分元件，另一面是插件部分元件，过回流焊只是一次，成本低。

6.根据权利要求1的所述，多种保护和检测电路部分，其特征是，过温电路部分，直流电接一个限电阻(R78)，再并联两个元件，电容(C52)和温感电阻(RT1)，再接回路，然后在阻流电阻(R78)和温感电阻(RT1)中间两个脚点接线到MCU，让MCU识别温度；硬件过流保护部分，先经过电阻(R53)和电容(C51)滤波后，输入到三极管(Q9)基极后，然后给一个直流电压给一个电阻(R27)接一个三极管(Q9)集电极，然后再并联滤波电容C48)在(Q9)集电极和发射极之间，然后再把(Q9)集电极的放大信号接到MCU中，让MCU做出识别是否保护。

7.根据权利要求1的所述的电源部分，其特征是，为了让高低压都能正常工作，用开关电源，由于为了节约板的空间，用集成IC输出低压直流电，交流电入来，先经过二极管(D1)变成直流电高压电，再经过一个电(C8)滤波，入到开关电源IC，这个开关电源IC是(U3)，(U3)管有5个管脚，第5脚是输入电源，(U3)的第4脚和第3脚连在一起后，(U3)的3和4管脚接了6个电子元件，第1是接二极管(D4)，第2个接电感器(L1)，第3个是接反馈滤波电容(C6)，第4个是接电容(C7)滤波，(U3)的第1脚是给供电整个开关IC，第5是个分压参考电阻(R5)，第6个是参考电压滤波电容(C4)，经过一些电子元件的配合后，经过电感器(L1)滤波出来的电压是直流电12V，12V接滤波电容(C11)，(C12)，接电阻(R6)，为了检测12V电压是否正常反馈到(U3)的2脚中，先经过(D3)，再经过分压电阻(R3)和(R5)，然后在再从(D3)与(C4)接点在一起后，再并联(C6)，接到(U3)第2脚上，直流电12V供电给推动管，(U5)，(U6)，还有一个接稳压管(U4)后，出来是5V供给MCU，一些保护电路，控制温度电路，母线电压检测电路。

8.根据权利要求1的所述的MOS管部分，其特征是，经过整流器和电容器滤波后，供电给MOS管(Q1)，(Q2)，(Q3)，(Q4)；驱动管部分U5，U6是由低压直流电供电，(C18)，(C20)旁路电容器。MCU给(U5)，(U6)的PWM信号经过(U5)，(U6)后，推动(Q1)，(Q2)，(Q3)，(Q4)，(Q1)和(Q2)为MOS上管，(Q3)，(Q4)为MOS下管。(Q3)，(Q4)下面回路接采样电阻(R20)，(Q1)，(Q3)，中间的A点是接电机线圈一个端，另一个组是(Q2)，(Q4)中间点是B点，是接电机线圈的另一个端子。(U5)，(U6)是驱动管，充电升压部分，低压直流电供电，经过电阻(R82)，二极管(D7)，电容(C19)，组成一个自举升压电路；另一组是直流电压供电，经过电阻(R83)，二极管(D8)，电容(C21)，组成一个自举升电路。

9.根据权利要求1的所述调速控制部分，交流电输入，经过(D5)整流后，经过电阻(R9)，(R10)，(R11)分压后，在电阻(R11)并联两个元件，电容(C16)和(D9)稳压管，之后在取电阻(R11)上的分压信号输入到MCU，再调速。