CN203406812U - 直流无刷电机的控制电路及变频空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种直流无刷电机的控制电路及具有该控制电路的变频空调器。所述控制电路包括智能功率模块，智能功率模块包括过流检测端、用于接收中央处理器输出驱动信号的信号接收端；所述控制电路还包括用于对智能功率模块进行过流检测的过流检测模块，以及若干与门逻辑电路；其中与门逻辑电路具有两个输入端及一个输出端，与门逻辑电路的一输入端与所述中央处理器的驱动信号输出端对应连接，与门逻辑电路的另一输入端均与过流检测模块的输出端连接，与门逻辑电路的输出端与所述智能功率模块的信号接收端对应连接。本实用新型可有效防止过电流烧坏智能功率模块与直流无刷电机，因此提高了电路的稳定性。

Description

直流无刷电机的控制电路及变频空调器

技术领域

本实用新型涉及空调器技术领域，尤其涉及一种直流无刷电机的控制电路及变频空调器。

背景技术

为了提高空调器的能效等级，变频空调器的室内外风机普遍使用直流无刷电机代替原来的交流异步电机。直流无刷电机通过智能功率模块（Intelligent Power Module）进行驱动。现有技术中，智能功率模块常常因为某种原因引起电流过大，进而烧毁智能功率模块，烧坏直流无刷电机，甚至还有可能引发火灾事故。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种直流无刷电机的控制电路，旨在防止过电流烧坏智能功率模块与直流无刷电机。

本实用新型提供一种直流无刷电机的控制电路包括智能功率模块，所述智能功率模块包括过流检测端、用于接收中央处理器输出驱动信号的信号接收端；所述控制电路还包括用于对智能功率模块进行过流检测的过流检测模块，以及若干与门逻辑电路；其中与门逻辑电路具有两个输入端及一个输出端，与门逻辑电路的一输入端与所述中央处理器的驱动信号输出端对应连接，与门逻辑电路的另一输入端均与过流检测模块的输出端连接，与门逻辑电路的输出端与所述智能功率模块的信号接收端对应连接；当所述智能功率模块输出至所述直流无刷电机的电流超过预设值时，所述过流检测模块输出控制信号至所述与门逻辑电路的输入端，以控制所述中央处理器输出驱动信号传输的状态。

优选地，直流无刷电机的控制电路还包括第一电阻，所述第一电阻一端接地，另一端与所述过流检测端连接。

优选地，所述过流检测模块包括第一过流检测单元，所述第一过流检测单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第一比较器；所述第二电阻一端与所述过流检测端连接，另一端与所述第一比较器的负输入端连接；所述第三电阻一端接地，另一端经第四电阻与外部直流电源连接，所述第三电阻与第四电阻的公共端连接至所述第一比较器的正输入端；所述第一比较器的输出端连接至所述与门逻辑电路的输入端。

优选地，所述过流检测模块还包括第二过流检测单元，所述第二过流检测单元包括第五电阻、第六电阻以及第二比较器；所述第五电阻一端接地，另一端经第六电阻与外部直流电源连接，第五电阻与第六电阻的公共端连接至所述第二比较器的负输入端；所述第二比较器的正输入端与所述第一比较器的输出端连接，所述第二比较器的输出端连接至与门逻辑电路的输入端。

优选地，所述过流检测模块还包括第一延时缓冲单元，所述第一延时缓冲单元的输入端与第一比较器的输出端连接，所述第一延时缓冲单元的输出端与所述第二比较器的正输入端连接。

优选地，所述第一延时缓冲单元包括第七电阻及第一电容，所述第七电阻一端与第一比较器的输出端连接，另一端经第一电容接地，所述第七电阻与第一电容的公共端连接至第二比较器的正输入端。

优选地，所述过流检测模块还包括第二延时缓冲单元，所述第二延时缓冲单元的输入端与第二比较器的输出端连接，所述第二延时缓冲单元的输出端与所述与门逻辑电路的输入端连接。

优选地，所述第二延时缓冲单元包括第八电阻及第二电容，所述第八电阻一端与所述第二比较器的输出端连接，另一端经第二电容接地，所述第八电阻与第二电容的公共端连接至与门逻辑电路的输入端。

本实用新型还提供一种变频空调器，所述变频空调器包括直流无刷电机的控制电路，所述直流无刷电机的控制电路包括智能功率模块，所述智能功率模块包括过流检测端、用于接收中央处理器输出驱动信号的信号接收端；所述控制电路包括用于对智能功率模块进行过流检测的过流检测模块，以及与门逻辑电路；其中与门逻辑电路的一输入端与所述中央处理器的驱动信号输出端对应连接，输出端与所述智能功率模块的信号接收端对应连接；当所述智能功率模块输出至所述直流无刷电机的电流超过预设值时，所述过流检测模块输出控制信号至所述与门逻辑电路的另一输入端，以控制所述驱动信号传输的状态。

本实用新型通过过流检测模块对智能功率模块输出至直流刷电机的电流进行过流检测。当检测到电流大于预设值时，过流检测模块在其输出端输出低电平，低电平将发送至与门逻辑电路，低电平与中央处理器输出的驱动信号相与，使得驱动信号置为低电平，进而使得直流无刷电机在过电流的状态下停止工作，从而有效地保护了直流无刷电机与智能功率模块不被过电流烧坏，从而提高了电路的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型直流无刷电机的控制电路一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型直流无刷电机的控制电路中的过流检测模块一实施的结构示意图；

图3为本实用新型直流无刷电机的控制电路中的过流检测模块另一实施的结构示意图；

图4为本实用新型直流无刷电机的控制电路中的过流检测模块又一实施的结构示意图；

图5为本实用新型直流无刷电机的控制电路中的过流检测模块再一实施的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例就本实用新型的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提出一种直流无刷电机的控制电路。

参照图1，图1为本实用新型直流无刷电机的控制电路一实施例的结构示意图。本实施例提供的直流无刷电机的控制电路，包括智能功率模块1，该智能功率模块1包括过流检测端Vi、用于接收中央处理器3输出驱动信号的信号接收端。该控制电路包括用于对智能功率模块1进行过流检测的过流检测模块2，以及若干与门逻辑电路A。其中与门逻辑电路A具有两个输入端及一个输出端，与门逻辑电路A的一输入端与中央处理器3的驱动信号输出端对应连接，与门逻辑电路A的另一输入端均与过流检测模块2的输出端连接，与门逻辑电路A的输出端与所述智能功率模块1的信号接收端连接。当智能功率模块1输出至直流无刷电机M的电流超过预设值时，过流检测模块2输出控制信号至所述与门逻辑电路A的另一输入端，以控制中央处理器3输出驱动信号传输的状态。

应当说明的是，智能功率模块1在外部直流电源P为+310V的环境下工作，集成了功率开关器件和驱动电路，其中包括上桥臂的逻辑驱动集成电路和下桥臂的逻辑驱动集成电路。第一输入端I1、第二输入端I2和第三输入端I3为上桥臂的逻辑驱动集成电路的输入端，用于接收中央处理器3发送的信号。第一输入端I1对应第一输出端O1，第二输入端I2对应第二输出端O2，第三输入端I3对应第三输出端O3。其中第一输出端O1、第二输出端O2和第三输处端O3分别连接至直流无刷电机M的三个接线端。当上述智能功率模块1的任何一个输入端为高电平时，其相应的输出端也输出高电平。当智能功率模块1第一输入端I1、第二输入端I2和第三输入端I3接收到的驱动信号为低电平时，其对应输出端输出低电平，整个智能功率模块1也随之停止工作。当智能功率模块1的三个输出端均为低电平时，直流无刷电机M的三个接线端为低电平，电机停止工作。

在本实施例中，过流检测模块2与智能功率模块1的过流检测端Vi连接，并在控制电路中设置三个与门逻辑电路A。其中，三个与门逻辑电路A分别为第一与门逻辑电路、第二与门逻辑电路以及第三与门逻辑电路，且上述的与门逻辑电路A的两输入端分别为第一输入端和第二输入端。第一与门逻辑电路的第一输入端与过流检测模块2的输出端OCP连接，第二输入端与中央处理器3输出驱动信号至智能功率模块1第一输入端I1的输出端连接，输出端与智能功率模块1的第一输入端I1连接。第二与门逻辑电路的第一输入端与过流检测模块2的输出端OCP连接，第二输入端与中央处理器3输出驱动信号至智能功率模块1第二输入端I2的输出端连接，输出端与智能功率模块1第二输入端I2连接。第三与门逻辑电路的第一输入端与过流检测模块2的输出端OCP连接，第二输入端与中央处理器3输出驱动信号至智能功率模块1第三输入端I3的输出端连接，输出端与智能功率模块1第三输入端I3连接。智能功率模块1第一输出端O1、第二输出端O2和第三输处端O3分别连接至直流无刷电机M的三个接线端。

当智能功率模块1输出至直流无刷电机M的电流大于预设值时（直流无刷电机M的保护电流设置为0.7A），过流检测模块2在其输出端OCP输出低电平，低电平将发送至与门逻辑电路A。本领域技术人员当知，根据与门逻辑电路A的电路特性，输入端任意一个为低电平时，输出亦为低电平。因此，中央处理器3输出至智能功率模块1上桥臂的逻辑驱动集成电路的驱动信号全部被死锁，置为低电平，直至过流信号解除。使得智能功率模块1输出至直流无刷电机M的驱动信号也置为低电平，进而使得直流无刷电机M在过流的状态下停止工作，从而保护了直流无刷电机M与智能功率模块1不被过电流烧坏。

本实用新型通过过流检测模块2对智能功率模块1输出至直流刷电机M的电流进行过流检测。当检测到电流大于预设值时，过流检测模块2在其输出端OCP输出低电平，低电平将发送至与门逻辑电路A，低电平与中央处理器3输出的驱动信号相与，使得驱动信号置为低电平，进而使得直流无刷电机M在过电流的状态下停止工作，从而有效地保护了直流无刷电机M与智能功率模块1不被过电流烧坏，从而提高了电路的稳定性。

进一步地，直流无刷电机M的控制电路还包括第一电阻R1，第一电阻R1一端接地，另一端与过流检测端Vi连接。

在本实施例中，当智能功率模块1输出至直流无刷电机M的电流大于预设值时，第一电阻R1的压降将会增大，过流信号转换成电压信号并在过流检测端Vi体现。当过流检测模块2检测到过流检测端Vi的电压值增大时，输出控制信号，使得直流无刷电机M停止工作。在本实施例中，直流无刷电机M的保护电流设置为0.7A。当电流大于0.7A时为过电流状态。第一电阻R1的阻值设置为0.33Ω，当电流大于0.7A时，第一电阻R1的压降将大于0.231V。

结合参照图2，图2为本实用新型直流无刷电机的控制电路中的过流检测模块一实施的结构示意图。进一步地，过流检测模块2包括第一过流检测单元21，第一过流检测单元21包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第一比较器IC1。第二电阻R2一端与过流检测端Vi连接，另一端与第一比较器IC1的负输入端连接。第三电阻R3一端接地，另一端经第四电阻R4与外部直流电源VCC连接，第三电阻R3与第四电阻R4的公共端连接至第一比较器IC1的正输入端。第一比较器IC1的输出端连接至与门逻辑电路A的输入端。

在本实施例中，第二电阻R2的阻值设置为1KΩ，第三电阻R3设置为1.91KΩ,第四电阻R4设置为39KΩ。第三电阻R3与第四电阻R4的公共端设为A点，外部直流电源VCC为5V，A点的电压值约为0.233V。当智能功率模块1输出至直流无刷电机M的电流大于0.7A时，过流检测端Vi的电压将大于A点的电压，第一比较器IC1将输出低电平。第一比较器IC1输出的低电平将输出至三个与门逻辑电路A的输入端，并与中央处理器3输出至智能功率模块1的驱动信号相与后输出至相应的第一输入端I1、第二输入端I2以及第三输入端I3，使得中央处理器3输出至智能功率模块1的信号被锁死，进而停止了智能功率模块1的工作。由于第一输入端I1输入低电平，第一输出端O1将输出低电平。同样地，第二输出端O2和第三输出端O3同样输出低电平，使得直流无刷电机M的三个接线端均接上低电平，进而使得直流无刷电机M停止工作。从而有效地保护直流无刷电机M及智能功率模块1不被过电流烧坏。应当说明的是，以上仅为本实用新型的一实施例，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的阻值可根据实际情况进行设置，只要实现当智能功率模块1的电流大于0.7A时，第一比较器IC1输出低电平即可，在此不再对实施例进行一一说明。

结合参照图3，图3为本实用新型直流无刷电机的控制电路中的过流检测模块另一实施的结构示意图。进一步地，过流检测模块2还包括第二过流检测单元22，第二过流检测单元22包括第五电阻R5、第六电阻R6以及第二比较器IC2。第五电阻R5一端接地，另一端经第六电阻R6与外部直流电源VCC连接，第五电阻R5与第六电阻R6的公共端连接至第二比较器IC2的负输入端。第二比较器IC2的正输入端与所述第一比较器IC1的输出端连接，第二比较器IC2的输出端连接至与门逻辑电路A的输入端。

在本实施例中，第五电阻R5阻值设置为17.8KΩ，第六电阻R6的阻值设置为10KΩ，将第五电阻R5与第六电阻R6的公共端设为B点，外部直流电源VCC为5V，B点电压约为3.2V。当第一比较器IC1输出为低电平时，第二比较器IC2将输出低电平。第二比较器IC2输出的低电平连接至三个与门逻辑电路A的输入端，使得中央处理器3输出至智能功率模块1的驱动信号被锁死。应当说明的是，第二过流检测单元22与第一过流检测单元21所要达到的有益效果相同，请参照第一过流检测单元21理解本技术方案。进一步说明，在第一过流检测单元21的基础上加上第二过流检测单元22的主要目的是增加过流检测模块2的驱动能力，提高过流检测模块2的过流检测的能力。同样地，第五电阻R5与第六电阻R6的阻值同样可以根据实际情况进行相应的设置，只要实现当智能功率模块1输出至直流无刷电机M的电流大于预设值时，第二比较器IC2输出低电平即可，在此不再赘述。

结合参照图4，图4为本实用新型直流无刷电机的控制电路中的过流检测模块又一实施的结构示意图。进一步地，过流检测模块2还包括第一延时缓冲单元23，所述第一延时缓冲单元23的输入端与第一比较器IC1的输出端连接，所述第一延时缓冲单元23的输出端与所述第二比较器IC2的正输入端连接。

应当说明的是，在电路重启、转换开关或电源出现毛刺（毛刺的时间多为几纳秒）的情况下可能引起电流过流现象，但这些过流只是短暂性的，并不会对智能功率模块1及直流无刷电机M造成损坏。在此将以上情况定义为假过流现象。

在本实施例中，具体地，第一延时缓冲单元23包括第七电阻R7及第一电容，所述第七电阻R7一端作为输入端，另一端经第一电容C1接地，第七电阻R7与第一电容C1的公共端作为输出端。第七电阻R7阻值设置为100Ω，第一电容C1的电容大小为1000pF。根据电容的贮存特性，充电时间常数τ=RC，τ=0.1μS。0.1μS的延时缓冲可以滤除部分假过流现象，有效避免了过流检测模块2在假过流现象的状态下启动，从而延长了元器件的使用寿命。

结合参照图5，图5为本实用新型直流无刷电机的控制电路中的过流检测模块再一实施的结构示意图。基于上述实施例，进一步地，过流检测模块2还包括第二延时缓冲单元24，第二延时缓冲单元24的输入端与第二比较器IC2的输出端连接，第二延时缓冲单元24的输出端与所述与门逻辑电路A的输入端连接。

应当说明的是，第二延时缓冲单元24与第一延时缓冲单元23结构一致，其原理及有益效果也与第一延时缓冲单元23结构实际相同，请参照第一延时缓冲单元23理解本技术方案。

在本实施例中，第二延时缓冲单元24包括第八电阻R8及第二电容C2，第八电阻R8一端与第二比较器IC2的输出端连接，另一端经第二电容C2接地，第八电阻R8与第二电容C2的公共端连接至与门逻辑电路A的输入端。第二电容C2设置为1000pF，第八电阻R8设置为1K，充电时间常数τ=1000*1000 pF，延时时间为1μS。从而可以在第一延时缓冲单元23的前提下进一步过滤假过流现象，进一步避免了过流检测模块2在假过流现象的状态下启动，从而延长了元器件的使用寿命。

本实用新型还提供一种变频空调器，该变频空调器包括直流无刷电机的控制电路，该直流无刷电机的控制电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的变频空调器采用了上述直流无刷电机的控制电路的技术方案，因此该变频空调器具有上述直流无刷电机的控制电路所有的有益效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种直流无刷电机的控制电路，包括智能功率模块，所述智能功率模块包括过流检测端、用于接收中央处理器输出驱动信号的信号接收端；其特征在于，所述控制电路包括用于对智能功率模块进行过流检测的过流检测模块，以及若干与门逻辑电路；其中与门逻辑电路具有两个输入端及一个输出端，与门逻辑电路的一输入端与所述中央处理器的驱动信号输出端对应连接，与门逻辑电路的另一输入端与过流检测模块的输出端连接，与门逻辑电路的输出端与所述智能功率模块的信号接收端对应连接；当所述智能功率模块输出至所述直流无刷电机的电流超过预设值时，所述过流检测模块输出控制信号至所述与门逻辑电路的输入端，以控制所述中央处理器输出驱动信号传输的状态。

2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括第一电阻，所述第一电阻一端接地，另一端与所述过流检测端连接。

3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述过流检测模块包括第一过流检测单元，所述第一过流检测单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第一比较器；所述第二电阻一端与所述过流检测端连接，另一端与所述第一比较器的负输入端连接；所述第三电阻一端接地，另一端经第四电阻与外部直流电源连接，所述第三电阻与第四电阻的公共端连接至所述第一比较器的正输入端；所述第一比较器的输出端连接至所述与门逻辑电路的输入端。

4.如权利要求3所述控制电路，其特征在于，所述过流检测模块还包括第二过流检测单元，所述第二过流检测单元包括第五电阻、第六电阻以及第二比较器；所述第五电阻一端接地，另一端经第六电阻与外部直流电源连接，第五电阻与第六电阻的公共端连接至所述第二比较器的负输入端；所述第二比较器的正输入端与所述第一比较器的输出端连接，所述第二比较器的输出端连接至与门逻辑电路的输入端。

5.如权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述过流检测模块还包括第一延时缓冲单元，所述第一延时缓冲单元的输入端与第一比较器的输出端连接，所述第一延时缓冲单元的输出端与所述第二比较器的正输入端连接。

6.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述第一延时缓冲单元包括第七电阻及第一电容，所述第七电阻一端与第一比较器的输出端连接，另一端经第一电容接地，所述第七电阻与第一电容的公共端连接至第二比较器的正输入端。

7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述过流检测模块还包括第二延时缓冲单元，所述第二延时缓冲单元的输入端与第二比较器的输出端连接，所述第二延时缓冲单元的输出端与所述与门逻辑电路的输入端连接。

8.如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述第二延时缓冲单元包括第八电阻及第二电容，所述第八电阻一端与所述第二比较器的输出端连接，另一端经第二电容接地，所述第八电阻与第二电容的公共端连接至与门逻辑电路的输入端。

9.一种变频空调器，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的直流无刷电机的控制电路。

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