CN202737795U - 电机及其驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电机及其驱动电路，该驱动电路包括接收调速电压信号的微控制器，接收微控制器输出的信号的逆变电路，逆变电路具有多个可控开关器件，且逆变电路向电机的定子输出驱动信号，其中，电机驱动电路还包括比较电路，其具有电压比较器，电压比较器的第一输入端接收调速电压信号，电压比较器的第二输入端接收基准电压信号，电压比较器的输出端向一开关器件的输入端输出信号，开关器件的第一输出端接地，开关器件的第二输出端向微控制器输出电信号。本实用新型能够避免电机在调速电压信号较低时启动，减少电机启动及运行过程中发生振动的情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机领域，尤其是涉及一种电机的驱动电路以及具有这种驱动电路的电机。
背景技术
无刷直流电机因其具备连续调速的优点，越来越受到人们的青睐，已经广泛应用在各种电器设备中。对无刷直流电机的调速，往往需要使用驱动电路来实现，现在一种无刷直流电机的驱动电路框图如图1所示。
现有的驱动电路具有微控制器11，接收外部输入的调速电压信号。调速电压信号为直流电压信号，微控制器11接收调速电压信号后，生成对应的调制波形，并与微控制器11产生的载波进行比较，从而生成脉冲调制信号，即PWM信号。PWM信号可以等效于180°的正弦波信号，也可以是等效于方波的信号，微控制器11根据电机运行的不同情况输出不同的PWM信号。
微控制器11将PWM信号输出至逆变电路12，逆变电路12具有多个可控开关器件，如晶闸管或IGBT等，所有的可控开关器件的通断均由微控制器11控制，用于将直流信号转换成交流信号并向电机M输出驱动信号，驱动电机M的转子旋转，向外输出动力。
电机M上还安装有一个霍尔传感器13，用于检测转子的转动速度，并将检测的信号传输至微控制器11，微控制器11根据霍尔传感器13输出的信号判断电机M的转速，并控制输出的PWM波形。
由于方波驱动电机M运转时噪声较大，且容易引起电机M的振动，但对电机的启动能力较好，而正弦波驱动电机M运转则噪音小，电机M不易振动。因此，在电机M启动初期通常使用方波驱动，待电机M转子的转速达到一定速度时切换成正弦波驱动。这样，微控制器11根据霍尔传感器13输出的信号判断PWM信号从等效方波切换成等效正弦波的时间，并在合适的时间切换相应的波形输出。
电机启动时，调速电压信号的幅值从0开始增加，一直到微控制器11能够接受的最大电压值，电机的转速也从0开始增加，通过改变调速电压信号的幅值可以改变电机的转速。
但是，由于现在电机的运行对噪声有一定要求，这样对输入的调速电压上升速度以及时间也有一定的要求，若电机启动时负载过重，转矩较大，若此时调速电压信号从0开始增加可能会引起电机短时输出转矩不足，因此引起电机振动的现象，不利于电机的平稳启动。
此外，电机启动过程中对调速电压信号的调节不当还会引起微控制器内部对PWM信号从等效方波信号切换成等效正弦波信号的切换控制不良，因此切换控制不顺畅，也会引起电机的振动。
发明内容
本实用新型的主要目的是提供一种避免电机启动时转矩不足的电机驱动电路。
本实用新型的另一目的是提供一种启动平稳的电机。
为实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供的电机驱动电路具有接收调速电压信号的微控制器，接收微控制器输出的信号的逆变电路，逆变电路具有多个可控开关器件，且逆变电路向电机的定子输出驱动信号，其中，电机驱动电路还包括比较电路，其具有电压比较器，电压比较器的第一输入端接收调速电压信号，电压比较器的第二输入端接收基准电压信号，电压比较器的输出端向一开关器件的输入端输出信号，开关器件的第一输出端接地，开关器件的第二输出端向微控制器输出电信号。
由上述方案可见，调速电压经过电压比较器与基准电压进行对比，在调速电压高于基准电压时开关器件截止，调速电压信号可输出至微控制器，当调速电压低于基准电压时开关器件导通，输出到微控制器的信号为0。这样，避免输出到微控制器的调速电压信号过低，从而避免电机启动时转矩不足而引起振动的情况。
一个优选的方案是，开关器件的第二输出端连接至微控制器的调速电压输入端，调速电压输入端还接收调速电压信号。
由此可见，开关器件输出的信号与调速电压信号共同输出到微控制器的同一个输入端，微控制器只会接收到电压值较高的调速电压信号或者接地信号，避免造成微控制器同时接收两个输入信号。
为实现本实用新型的另一目的，本实用新型提供的电机具有定子以及转子，并设有驱动电路，驱动电路具有接收调速电压信号的微控制器，接收微控制器输出的信号的逆变电路，逆变电路具有多个可控开关器件， 且逆变电路向电机的定子输出驱动信号，其中，电机驱动电路还包括比较电路，其具有电压比较器，电压比较器的第一输入端接收调速电压信号，电压比较器的第二输入端接收基准电压信号，电压比较器的输出端向一开关器件的输入端输出信号，开关器件的第一输出端接地，开关器件的第二输出端向微控制器输出电信号。
由上述方案可见，驱动电路设置电压比较器，对输入的调速电压信号与基准电压信号进行对比，只有在调速电压高于基准电压时才向微控制器输出调速电压信号，避免电机在调速电压过低的情况下启动，减少电压启动时的振动情况，电机启动较为平稳。
附图说明
图1是现有电机驱动电路的电原理框图。
图2是本实用新型电机驱动电路实施例的电原理框图。
图3是本实用新型电机驱动电路实施例中比较电路的电路图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
本实施例的电机具有一个壳体，在壳体内安装有定子以及转子，在电机上还设有用于驱动电机运作的驱动电路，且在电机内安装有霍尔传感器，用于检测转子的转速。本实施例的驱动电路结构框图如图1所示。
驱动电路具有微控制器21、逆变电路22以及比较电路24，微控制器21接收外部输入的调速电压信号，并生成PWM信号输出至逆变电路22，逆变电路22具有多个可控开关器件，如晶闸管或IGBT等，将接收的PWM信号进行逆变形成交流信号并输出到电机M，从而驱动电机M启动。通过改变PWM信号的幅值能够改变电机M转子的转速，改变多个可控开关器件的通道时间，能够改变电机M三相端子接收电信号的时序，从而改变电机M的转子转动方向。
霍尔传感器23用于检测电机M转子的转速，并将检测的信号传输至微控制器11，由微控制器11判断当前电机M转子的转动速度，并判断是否需要对输出的信号波形进行切换。
参见图3，比较电路具有一个电压比较器U1，电压比较器U1具有两个输入端，其中正向输入端接收基准电压信号，反向输入端接收调速电压信号。调速电压信号为直流信号，其电压幅值从0开始增加，一直到微控制器11能够接受的最大电压值。
电压比较器U1接收的基准电压信号由基准电压生成电路产生，基准电压生成电路由串联连接的电阻R1、R2组成，电阻R1连接至直流电源VCC，电阻R2接地。
电压比较器U1的输出端通过电阻R5连接至作为开关器件的三极管Q1的基极b，基极b作为三极管Q1的输入端，接收电压比较器U1输出的比较信号。三极管Q1为高电平导通的开关器件，在基极b接收到高电平信号时导通，在基极b接收到低电平信号时截止。三极管Q1的发射极e接地，集电极c通过电阻R4连接至调速电压信号的输入端。并且，集电极c还连接至微控制器的调速电压输入端，向微控制器输出信号。从图3可见，微控制器的调速电压输入端接收三极管Q1集电极c输出的电压信号，还接收调速电压信号。
在三极管Q1集电极c的输出端还连接有一个电容C2，用于对输出到微控制器的信号进行滤波。
电压比较器U1对接收的调速电压信号与基准电压信号进行比较，在调速电压小于基准电压时，电压比较器U1输出高电平信号，三极管Q1导通，因此三极管Q1的集电极c向微控制器输出低电平信号，微控制器不驱动电机运行。当调速电压高于基准电压时，电压比较器U1输出低电平信号，三极管Q1截止，微控制器接收的信号为调速电压信号，从而转换成对应的调制信号，并输出PWM信号驱动电机运行。
可见，在外部输入的调速电压信号的幅值过低时，微控制器不会接收到调速电压信号，也就不会驱动电机运行，只有调速电压信号较高时才会驱动电机运行。这样，电机的驱动实际上并不是从0伏开始，避免因调速电压过低而导致电机启动初期的转矩不足，从而避免电机发生振动的情况，电机的启动更为平稳。
此外，使用较高的调速电压驱动电机启动，也有利于微控制器对PWM信号的切换顺畅进行，确保电机运行更为平稳。
当然，上述实施例仅是本实用新型优选的实施方式，实际应用时还可以有更多的改变，例如，电压比较器的两个输入端反接，即正向输入端接收调速电压信号，而反向输入端接收基准电压信号，此时三极管应该为低电平导通的开关器件；或者，使用场效应管替代三极管作为开关器件；又或者，驱动电路不使用霍尔传感器对转子的转速进行检测，而是使用光电传感器等替代霍尔传感器作为转速传感器对转子的转速进行检测，这些改变并不会影响本实用新型的实施。
最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，如基准电压幅值的改变、三极管类型的改变等变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.电机驱动电路，包括
微控制器，所述微控制器接收调速电压信号；
逆变电路，所述逆变电路具有多个可控开关器件，所述逆变电路接收所述微控制器输出的信号，并向电机的定子输出驱动信号；
其特征在于：
所述电机驱动电路还包括比较电路，所述比较电路具有电压比较器，所述电压比较器的第一输入端接收所述调速电压信号，所述电压比较器的第二输入端接收基准电压信号，所述电压比较器的输出端向一开关器件的输入端输出信号，所述开关器件的第一输出端接地，所述开关器件的第二输出端向所述微控制器输出电信号。
2.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：
所述开关器件的所述第二输出端连接至所述微控制器的调速电压输入端，所述调速电压输入端还接收所述调速电压信号。
3.根据权利要求1或2所述的电机驱动电路，其特征在于：
所述电压比较器的所述第一输入端为反向输入端，所述电压比较器的所述第二输入端为正向输入端。
4.根据权利要求3所述的电机驱动电路，其特征在于：
所述开关器件为高电平导通的开关器件。
5.根据权利要求1或2所述的电机驱动电路，其特征在于：
所述开关器件的所述第二输出端连接有一电容。
6.电机，包括
定子以及转子，并设有驱动电路，所述驱动电路具有
微控制器，所述微控制器接收调速电压信号；
逆变电路，所述逆变电路具有多个可控开关器件，所述逆变电路接收所述微控制器输出的信号，并向所述定子输出驱动信号；
其特征在于：
所述电机驱动电路还包括比较电路，所述比较电路具有电压比较器，所述电压比较器的第一输入端接收所述调速电压信号，所述电压比较器的第二输入端接收基准电压信号，所述电压比较器的输出端向一开关器件的输入端输出信号，所述开关器件的第一输出端接地，所述开关器件的第二输出端向所述微控制器输出电信号。
7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于：
所述开关器件的所述第二输出端连接至所述微控制器的调速电压输入端，所述调速电压输入端还接收所述调速电压信号。
8.根据权利要求6或7所述的电机，其特征在于：
所述电压比较器的所述第一输入端为反向输入端，所述电压比较器的所述第二输入端为正向输入端。
9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于：
所述开关器件为高电平导通的开关器件。
10.根据权利要求6或7所述的电机，其特征在于：
所述开关器件的所述第二输出端连接有一电容。
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|---|---|---|---|---|
| CN105471362A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-06 | 深圳市瑞凌实业股份有限公司 | 电机转速控制电路、电机转速控制方法及电机 |
| CN112737425A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 兰州飞行控制有限责任公司 | 一种基于cpld控制的直流无刷电机驱动电路 |
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