CN201191807Y

CN201191807Y - 无刷电机控制器专用电源电路

Info

Publication number: CN201191807Y
Application number: CNU2008201150947U
Authority: CN
Inventors: 施春林; 施威
Original assignee: BEIJING HEK TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING HEK TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2018-05-16

Abstract

本实用新型属于一种无刷电机控制器专用电源装置。它由负反馈自激开关电路、变换电路和高压、低压输出电路三部分组成；本电源装置利用负反馈高效快速控制自激震荡的脉宽，进而快速稳定控制输出电压；结合迪克森电荷泵基本原理生成无刷电机控制器驱动电路所需的稳定高压，解决了传统无刷电机控制器线性稳压电源设计带来的高温、高功耗、高成本、低效率问题，成本比传统电源装置有了较大的降低。本实用新型适用电压范围广，可不经调整在20V－70V范围内稳定工作；本实用新型同时具有输出纹波小、稳压能力强、效率高、失调电压低、元器件少、器件要求低的特点。

Description

无刷电机控制器专用电源电路

技术领域

本实用新型属于电子电路领域，特别是一种适用于所有的无刷电机应用的控制器中的专用电源装置。

背景技术

现有市场上无刷电机控制器的电源装置大多采用以下形式，5V、12V电压，由线性稳压模块产生，功率管上桥驱动使用的(电源+12V)高压，由自举电容产生或由555震荡再通过升压电容产生等，以上电源装置存在以下缺陷：

1、蓄电池工作电压变化范围较大，单节蓄电池电压范围从10.5V-14V左右四节为例，其电压变化从40V-58V左右，传统电路由于使用线性稳压模块，但通常模块输入不充许超过40V，必须使用功率电阻降压，降压控制到40V以内才能正常工作，由于降压限流电阻和线性稳压模块的存在，发热问题非常严重，效率低下，需外接散热片辅助散热。

2、目前电源装置的通用性没有解决，市场上的无刷电机有48V、36V、24V等电压的电源装置都需要专门调整，互相都不能替换，影响整个电路的通用性。

3、现有的线性模块组成的电源装置成本高，电路元器件多，占据电路板面积大，功耗损耗大故障率高。

实用新型内容

本实用新型的目的是彻底改变现有无刷控制器电源装置中普遍存在的稳压能力差、功耗损耗大、发热量高、电压通用性差、成本高而提供的一种使用元器件少、成本低、允许器件误差范围宽的无刷电机控制器电源装置。其工作范围覆盖目前主流24V-48V无刷电机控制器的工作电压要求。

本实用新型解决的技术问题是采取以下技术方案实现的：无刷电机控制器电源装置由由负反馈自激开关电路、变换电路和高压、低压输出电路三部分组成。蓄电池电源输入到负反馈自激开关电路和低压输出电路，负反馈自激开关电路的输出连接到变换电路的输入端，变换电路有一个12V输出电压；高压、低压输出电路有一个5V的输出电压和一个蓄电池电压加12V的高压输出电压(即BAT+12V)。

本实用新型的优点：

1、发热低。本电源装置晶体管工作在纯开关状态，上升、下降延迟小，发热状态极短，工作效率高于80％。

2、通用性强。利用震荡开关、负反馈调宽稳压工作原理，输出稳压能力强，工作电压自动跟踪范围广20-70V，输出纹波低，实测12V输出纹波小于15mV、5V输出纹波小于10mV、电源+12V纹波小于100mV。可不经调整在20V-70V范围内稳定工作。

3、本实用新型电源装置有占据电路板面积少，使用元器件少的优势。本实用新型只使用了2个晶体管、4个电阻、7个二极管、5个电容即组成了稳定可靠的负反馈自跟踪开关电源，可输出无刷电机所需的5V、12V、电源+12V三路电源。增加了可靠性，便于调试并降低了成本；本实用新型同时具有输出纹波小、稳压能力强、效率高、失调电压低、元器件少、器件要求低的特点。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理方框图。

图2是本实用新型的电源装置一个实施例的电路图。

图中：1负反馈自激开关电路，2变换电路，3高压、低压输出电路。

具体实施方式

以下结合附图作具体说明。

无刷电机控制器用电路原理如图1、图2所示，它由负反馈自激开关电路1、变换电路2和高压、低压输出电路3三部分组成。该无刷电机控制器电源装置由蓄电池BAT提供电源，蓄电池的电源BAT节点分别接三极管Q1的发射极、电阻R1一端、电阻R3一端、电容C2正极、D4正极、C6与C7的一端；电容C2负极连接零电位点；二极管D4的负极与C6、C7的另一端和D5的负极组成BTA+12V高压输出端；电阻R1的另一端分别与R2分压后接于三极管Q1的基极；电阻R2另一端连接三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射极与电阻R4、C4正极、L1的B端、二极管D6正极组成12V电压的输出端；C4负极接零电位；电阻R4的另一端与D7稳压管负极组成5V电源输出端；D7的正极连接零电位点；三极管Q1集电极接点分别接C5负极、电容C1的一端、电感L1的A端和续流二极管D2、D3的负极；二极管D2、D3的正极分别连接零电位点；电容C1一端连接到三极管Q2的基极和D1稳压管的负极，同时连接到R3与C3的分压点；C3另一端和D1稳压管正极分别接零电位；续流电容C5的正极分别连接二极管D5的正极与D6的负极。升压电路结合迪克森电荷泵基本原理由C6、C7、D4、D5、D6、C5组成电源+12V高压。5V电路由R4和D7组成。

本实用新型电路如下：

1.负反馈自激开关电路

负反馈自激开关电路1是利用负反馈高效快速控制自激震荡的脉宽，进而快速稳定控制输出电压。从图2可以看出，自激触发开关电路具体由Q1、Q2、C1、C2、C3、D1、和连接L1A端、L1B端来完成。当接通BAT蓄电池电源时，电流通过电阻R3向C3充电，达到Q2的基极启动电压时Q2导通，通过电阻R2、R1导致Q1基极电位下降，Q1导通呈高电位向C1充电，同时通过L1A传输电压电流，取样电路L1B端电压上升，将其电压值反馈给Q2的发射极，当L1B端电压大于等于VD1值时，迫使Q2的基极电压减小，达到所需的电压值时，Q2输出转入截止状态，导致Q1基极通过电阻R1电压升高，Q1输出进入低电平截止状态，同时C1向L1A放电，Q2基极电压逐渐恢复上升触发电压，Q2再次导通，导致Q1导通，进入自激负反馈的循环状态。

2.变换电路

变换电路2具体由L1、D1、D2、C4、Q1的输出端和D6、12V输出端相连接组成的单端正激式变换电路。D1、D2是维持电压起到续流作用，Q1的开关信号电流进入电感L1、C4，在负载两端产生输出较平稳的直流电压。

3.高压、低压输出电路

高压输出电路具体由D4、D5、D6、C5、C6、C7组成，D6负端连接12V输出端，C5负端连接L1A端，D4的正极、C6、C7的另一端分别连接电源BAT，运用迪克森电荷泵基本原理产生电源电压+12V的高压。低压电路由D7、R4与12V输出端相连接完成。

本实用新型的工作原理：

控制器驱动电路所需电源刚加电时，C2、C3、C6、C7电容两边电压为O，电感L1的输出电流也为O，C2上的电压建立时间很短，电流经过R3和D1、C3，触发启动Q2基极导通电压，使得Q2导通。Q2导通导至Q1的基极电压下降、Q1基极达到最大的饱和电流，Q1导通，电流增大进入L1，C1充电。由于电感作用电压比电流峰值晚一个相位角，L1B输出端电压升高有一定延迟，在L1B输出端电压上升的过程中Q2发射极电压也同时升高，在Q2发射极升高至接近VD1中的某一值时，负反馈直到L1B达到一个最大的值，同时C1放电，Q2的基极电压急剧降低，Q1集电极导通电流急剧减小，此时L1的电流由D2、D3来续流维持，D2、D3的导通使得L1A电压降低导致Q2的基极电压的降低，使Q1电流减小，从而D2、D3被迫提供更多的电流到截至，反馈过程结束后，C5放电，C1放电导至Q2的基极电压又上升，直到升到某一个瞬间，开始新的重复过程。反馈过程交替进行，最后输出达到稳定的12V。C4起滤波作用。升压电路结合迪克森电荷泵基本原理由C6、C7、D4、D5、D6、C5组成电源+12V高压。5V电路由R4和D7组成。

Claims

1、一种无刷电机控制器用电源装置，其特征在于：它由负反馈自激开关电路、变换电路和高压、低压输出电路三部分组成；蓄电池电源输入到负反馈自激开关电路和低压输出电路，负反馈自激开关电路的输出连接到变换电路的输入端，变换电路的变换信号输入到高压、低压输出电路；变换电路有一个12V输出电压；高压、低压输出电路有一个5V的输出电压和一个蓄电池电压加12V的高压输出电压。

2、根据权利要求1所述的无刷电机控制器用电源装置，其特征在于：自激触发开关电路包括Q1、Q2、C1、C2、C3、D1、和连接L1A端、L1B端。

3、根据权利要求1所述的无刷电机控制器用电源装置，其特征在于：变换电路是由L1、D1、D2、C4、Q1的输出端和D6、12V输出端相连接组成的单端正激式变换电路。

4、根据权利要求1所述的无刷电机控制器用电源装置，其特征在于：高压、低压输出电路中的高压电路由D4、D5、D6、C5、C6、C7组成，D6负端连接12V输出端，C5负端连接L1A端，D4的正极、C6、C7的另一端分别连接电源产生高压；低压电路由D7、R4与12V输出端相连接组成。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的无刷电机控制器用电源装置，其特征在于：蓄电池的电源BAT节点分别接三极管Q1的发射极、电阻R1一端、电阻R3一端、电容C2一端、D4正极、C6与C7的一端、电容C2负极连接零电位点；二极管D4的负极与C6、C7的另一端和D5的负极组成BTA+12V高压输出端；电阻R1的另一端分别与R2分压后接于Q1的基极；电阻R2另一端连接与三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极与电阻R4、C4正极、L1的B端、二极管D6正极组成12V电压的输出端；C4负极接零电位，电阻R4的另一端与D7稳压管负极组成5V电源输出端；D7的正极连接零电位点，三极管Q1集电极接点分别接C5负极，电容C1的一端，电感L1的A端和续流二极管D2，D3的负极，二极管D2，D3的正极分别连接零电位点，电容C1另一端连接到三极管Q2的基极和D1稳压管的负极，同时连接到R3与C3的分压点，C3另一端和D1稳压管正极分别接零电位；电容C5的正极分别连接与二极管D5的正极与D6的负极；升压电路结合迪克森电荷泵基本原理由C6、C7、D4、D5、D6、C5组成蓄电池电源+12V高压；5V电路由R4和D7组成。