CN203504463U

CN203504463U - 无刷电机驱动电路

Info

Publication number: CN203504463U
Application number: CN201320364401.6U
Authority: CN
Inventors: 夏运明; 涂聚友
Original assignee: HEFEI LONGDUO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEFEI LONGDUO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2023-06-24

Abstract

本实用新型公开了一种无刷电机驱动电路，包括有电源部分电路和控制部分电路，本实用新型通过反向电动势来检测电机位置，比霍尔检测方式更精准，能最大发挥驱动板的效率，由于启动之前已通过霍尔检测到电机位置，因此可以做到电机启动过程平滑，不抖动、不反转，容易生产及装配，对霍尔元件的装配位置要求比较宽松，不会因为霍尔位置偏差造成电机工作效率低下等问题。

Description

无刷电机驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种无刷电机驱动电路。

背景技术

无刷电机结构为无刷无齿，是理想的动力结构，有着寿命长，低噪音等优点，但是由于采用无刷结构，必须通过一个电子控制器来解决电流的环向问题，所以控制器比较复杂，整个系统的可靠性要求从电机的内部转移到控制器里。

目前无刷电机驱动电路分为有传感器和无传感器两种。

有霍尔传感器无刷电机驱动电路：通过霍尔元件检测转子磁极的位置，来确定电流换相的时机，此种电路控制算法相对简单，但对生产工艺要求较高，如果霍尔的安装位置稍有偏差将会影响整个电机的工作效率，但实际中很难保证安装位置都100%精确，所以跟霍尔驱动电路相比效率偏低。

无霍尔传感器无刷电机驱动电路：是通过流经每组线圈的反向电动势来检测电机转子磁极的位置，反向电动势可以真实的反应转子磁极位置，使控制电路在最佳的时机换向导通，所以，此种电路的工作效率比有霍尔传感器驱动电路要高，但在实际的产品应用中也存在一个问题，就是在电机启动前，电机处于静止状态时，无法检测到反向电势，必须要电机先转动一定角度才能检测到，所以在电机启动时会有一个反转或抖动的过程，因此在实际应用上会有一定的限制，比如用在落地扇或吊扇就不容易让人接受。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种无刷电机驱动电路。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种无刷电机驱动电路，包括有电源部分电路和控制部分电路，所述的电源部分电路包括有220VAC电源，AC电源通过保险丝FUSE1、压敏电阻ZNR1和安规电容MC1输入，其中压敏电阻ZNR1和安规电容MC1并联连接，再经过整流桥DB1整流和电解电容EC1滤波后，输出高压直流，后分为两路，其中一路HV连接电机驱动芯片U1的17脚，另一路经过由电阻R1、电阻R2和电阻R3串联组成的分压电路和开关电源输出15V电源，15V电源再由稳压器IC3输出5V电源，为主控芯片U2供电，所述的控制部分电路包括有电机驱动芯片U1和主控芯片U2，所述的电机驱动芯片U1的1脚接地，2脚通过电容CC18与18脚连接，3脚、8脚和13脚接15V电源，3脚、8脚和13脚上还分别连接有电容CC13、电容CC14和电容CC15，所述的电容CC13、电容CC14和电容CC15的另一端分别接地，7脚通过电容CC17接21脚，12脚通过电容CC16接23脚，19脚、20脚和22脚上分别连接电阻R20、电阻R19和电阻R18，所述的电阻R20、电阻R19和电阻R18均与17脚连接，18脚、21脚和23脚分别连接无刷电机的U、V、W端，4脚、5脚、9脚、10脚、11脚、14脚和15脚分别连接所述的主控芯片U2的27脚、28脚、29脚、30脚、14脚、31脚和32脚，主控芯片U2的3脚和4脚分别连接烧录接口CN2的SCL脚和SDA脚，主控芯片U2的8脚通过电阻R4与电机调速及转速反馈接口CN1的FO脚，12脚与烧录接口CN2的RST脚连接，12脚上还连接有电容CC2和电阻R5，所述的电容CC2的另一端接5V电源，电阻R5的另一端接地，电阻R5上并联有电容CC3,15脚还与所述的分压电路的输出端连接，14脚和15脚上分别连接有电容CC4和电容CC5，电容CC4和电容CC5的另一端接地，17脚接地，18脚依次通过电阻R8和电阻R6与所述的电机调速及转速反馈接口CN1的VSP脚连接，18脚上还分别连接有电容CC7、电容CC6和电阻R7，电容CC7、电容CC6和电阻R7的另一端分别接地，19脚、20脚和21脚分别通过电阻R9、R10和R11连接电机驱动芯片U1的19脚、20脚和22脚，电容CC8、电容CC9和电容CC10并联连接，三个电容的另一端分别连接主控芯片U2的19脚、20脚和21脚，主控芯片U2的22脚和23脚连接后分两路，一路接地，另一路连接电容CC12，电容CC12的另一端接地，25与26脚之间连接有电容CC12,26脚还与烧录接口CN2的VPP脚连接，25脚接地，9脚、10脚和11脚分别通过电阻R15、电阻R16和电阻R17连接三个霍尔元件H1、H2、H3,霍尔元件H1、H2、H3连接15V电源，电容CC20、电容CC21和电容CC22的一端并联后接地，另一端分别连接主控芯片U2的11脚、10脚和9脚，电阻R14、电阻R13和电阻R12的一端并联后接5V电源，另一端分别接霍尔元件H1、H2和H3。

所述的电机驱动芯片U1的型号为FSB550TSPM5，所述的主控芯片U2的型号为FCM8531，所述的稳压器的型号为LM78L05ACZ。

本实用新型的优点是：本实用新型通过反向电动势来检测电机位置，比霍尔检测方式更精准，能最大发挥驱动板的效率，由于启动之前已通过霍尔检测到电机位置，因此可以做到电机启动过程平滑，不抖动、不反转，容易生产及装配，对霍尔元件的装配位置要求比较宽松，不会因为霍尔位置偏差造成电机工作效率低下等问题。

附图说明

图1为本实用新型电源部分电路图。

图2为主控芯片U2的结构及其外围电路图。

图3为电机驱动芯片U1的结构及其外围电路图。

图4为主控芯片U2的9、10、11脚的外围电路图。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，一种无刷电机驱动电路，包括有电源部分电路和控制部分电路，所述的电源部分电路包括有220VAC电源，AC电源通过保险丝FUSE、压敏电阻ZNR1和安规电容MC1输入，其中压敏电阻ZNR1和安规电容MC1并联连接，再经过整流桥DB1整流和电解电容EC1滤波后，输出高压直流，后分为两路，其中一路HV连接电机驱动芯片U1的17脚，另一路经过由电阻R1、电阻R2和电阻R3串联组成的分压电路和开关电源输出15V电源，15V电源再由稳压器IC3输出5V电源，为主控芯片U2供电，所述的控制部分电路包括有电机驱动芯片U1和主控芯片U2，所述的电机驱动芯片U1的1脚接地，2脚通过电容CC18与18脚连接，3脚、8脚和13脚接15V电源，3脚、8脚和13脚上还分别连接有电容CC13、电容CC14和电容CC15，所述的电容CC13、电容CC14和电容CC15的另一端分别接地，7脚通过电容CC17接21脚，12脚通过电容CC16接23脚，19脚、20脚和22脚上分别连接电阻R20、电阻R19和电阻R18，所述的电阻R20、电阻R19和电阻R18均与17脚连接，18脚、21脚和23脚分别连接无刷电机的U、V、W端，4脚、5脚、9脚、10脚、11脚、14脚和15脚分别连接所述的主控芯片U2的27脚、28脚、29脚、30脚、14脚、31脚和32脚，主控芯片U2的3脚和4脚分别连接烧录接口CN2的SCL脚和SDA脚，主控芯片U2的8脚通过电阻R4与电机调速及转速反馈接口CN1的FO脚，12脚与烧录接口CN2的RST脚连接，12脚上还连接有电容CC2和电阻R5，所述的电容CC2的另一端接5V电源，电阻R5的另一端接地，电阻R5上并联有电容CC3,15脚还与所述的分压电路的输出端连接，14脚和15脚上分别连接有电容CC4和电容CC5，电容CC4和电容CC5的另一端接地，17脚接地，18脚依次通过电阻R8和电阻R6与所述的电机调速及转速反馈接口CN1的VSP脚连接，18脚上还分别连接有电容CC7、电容CC6和电阻R7，电容CC7、电容CC6和电阻R7的另一端分别接地，19脚、20脚和21脚分别通过电阻R9、R10和R11连接电机驱动芯片U1的19脚、20脚和22脚，电容CC8、电容CC9和电容CC10并联连接，三个电容的另一端分别连接主控芯片U2的19脚、20脚和21脚，主控芯片U2的22脚和23脚连接后分两路，一路接地，另一路连接电容CC12，电容CC12的另一端接地，25与26脚之间连接有电容CC12,26脚还与烧录接口CN2的VPP脚连接，25脚接地，9脚、10脚和11脚分别通过电阻R15、电阻R16和电阻R17连接三个霍尔元件H1、H2、H3,霍尔元件H1、H2、H3连接15V电源，电容CC20、电容CC21和电容CC22的一端并联后接地，另一端分别连接主控芯片U2的11脚、10脚和9脚，电阻R14、电阻R13和电阻R12的一端并联后接5V电源，另一端分别接霍尔元件H1、H2和H3。

220VAC电源经保险丝FUSE和压敏电阻R1输入，再由整流桥DB1整流、电解电容EC1滤波后，输出高压直流，一路供给电机驱动芯片U1用于驱动电机，别一路经开关电源，输出15V电源，为霍尔元件H1、H2、H3和电机驱动芯片U1提供工作电压。15V电源再由稳压器IC3输出5V电源，为主控芯片U2供电。

高低压保护：电阻R1、R2、R3三个电阻组成分压，输出到主控芯片U2，作为高、低压保护的电压检测，当电压过高或过低时，关闭输出；

过流保护：电源输入端设有电流保险丝FUSE，一旦电路发生短路，保险丝FUSE立即熔断，断开整机电源，保护其它元件不被损坏，同时避免引起其它危险。

过压保护：当接入的电压过高时，压敏电阻ZNR1相当短路，流经保险丝FUSE电路增大，最终烧断保险丝FUSE，保护整个电路不被烧毁；

超温保护：电机驱动芯片U1的第11脚为芯片温度传感器输出信号端口，工作时输出实时温度信号至主控芯片U2，当主控芯片U2检测温度达到设定值时，关闭输出，实现超温保护功能。

位置检测部分：有两种位置检测，一种是霍尔元件，可以在静态的情况下检测电机位置，用于启动时准确控制电机转动方向；另一种是通过三个取样电阻R18、R19、R20获取，当电机转动后会产生反向电动势，能过取样电阻，会产生一个正弦波的反馈信号，通过三组反馈信号的波形判断出当时电机位置。

功率输出部分：功率输出部分使用了一个三相高压集成驱动模组，可以直接驱动三相高压无刷电机。

本电路的特点在于同时采用了霍尔传感器和检测反向电动势两种方式来检测电机转子位置，当电路初次上电时，电机处于静态，此时通过霍尔传感器检测电机转子所处的位置，当主控芯片U2第18脚接收到调速信号时，电机启动，电机转动后，同时通过主控芯片U2第19、20、21脚检测电机每相的反向电动势波形，从而判断出当前电机转子位置，当此时检测到的位置信息与霍尔传感检测到的电机位置信息一致时，停止霍尔元件的检测，切换为无霍尔工作状态。

Claims

1.一种无刷电机驱动电路，其特征在于：包括有电源部分电路和控制部分电路，所述的电源部分电路包括有220VAC电源，AC电源通过保险丝FUSE1、压敏电阻ZNR1和安规电容MC1输入，其中压敏电阻ZNR1和安规电容MC1并联连接，再经过整流桥DB1整流和电解电容EC1滤波后，输出高压直流，后分为两路，其中一路HV连接电机驱动芯片U1的17脚，另一路经过由电阻R1、电阻R2和电阻R3串联组成的分压电路和开关电源输出15V电源，15V电源再由稳压器IC3输出5V电源，为主控芯片U2供电，所述的控制部分电路包括有电机驱动芯片U1和主控芯片U2，所述的电机驱动芯片U1的1脚接地，2脚通过电容CC18与18脚连接，3脚、8脚和13脚接15V电源，3脚、8脚和13脚上还分别连接有电容CC13、电容CC14和电容CC15，所述的电容CC13、电容CC14和电容CC15的另一端分别接地，7脚通过电容CC17接21脚，12脚通过电容CC16接23脚，19脚、20脚和22脚上分别连接电阻R20、电阻R19和电阻R18，所述的电阻R20、电阻R19和电阻R18均与17脚连接，18脚、21脚和23脚分别连接无刷电机的U、V、W端，4脚、5脚、9脚、10脚、11脚、14脚和15脚分别连接所述的主控芯片U2的27脚、28脚、29脚、30脚、14脚、31脚和32脚，主控芯片U2的3脚和4脚分别连接烧录接口CN2的SCL脚和SDA脚，主控芯片U2的8脚通过电阻R4与电机调速及转速反馈接口CN1的FO脚，12脚与烧录接口CN2的RST脚连接，12脚上还连接有电容CC2和电阻R5，所述的电容CC2的另一端接5V电源，电阻R5的另一端接地，电阻R5上并联有电容CC3,15脚还与所述的分压电路的输出端连接，14脚和15脚上分别连接有电容CC4和电容CC5，电容CC4和电容CC5的另一端接地，17脚接地，18脚依次通过电阻R8和电阻R6与所述的电机调速及转速反馈接口CN1的VSP脚连接，18脚上还分别连接有电容CC7、电容CC6和电阻R7，电容CC7、电容CC6和电阻R7的另一端分别接地，19脚、20脚和21脚分别通过电阻R9、R10和R11连接电机驱动芯片U1的19脚、20脚和22脚，电容CC8、电容CC9和电容CC10并联连接，三个电容的另一端分别连接主控芯片U2的19脚、20脚和21脚，主控芯片U2的22脚和23脚连接后分两路，一路接地，另一路连接电容CC12，电容CC12的另一端接地，25与26脚之间连接有电容CC12,26脚还与烧录接口CN2的VPP脚连接，25脚接地，9脚、10脚和11脚分别通过电阻R15、电阻R16和电阻 R17连接三个霍尔元件H1、H2、H3,霍尔元件H1、H2、H3连接15V电源，电容CC20、电容CC21和电容CC22的一端并联后接地，另一端分别连接主控芯片U2的11脚、10脚和9脚，电阻R14、电阻R13和电阻R12的一端并联后接5V电源，另一端分别接霍尔元件H1、H2和H3，所述的电机驱动芯片U1的型号为FSB550TSPM5，所述的主控芯片U2的型号为FCM8531，所述的稳压器的型号为LM78L05ACZ。