CN203851072U - 一种无刷直流电机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无刷直流电机控制器，包括：用以对电源设备输入的电流进行滤波和消除接通所述电源设备瞬间所产生的浪涌电流的电源保护模块；用以驱动电机并输出电机转速的电机驱动模块；用以为电机驱动模块提供电流和将输入至电机驱动模块中的输出电压箝位至输出电压最高值的驱动供电模块；用以接收通过电机驱动模块输出的电机转速，并将电机转速输出至外围设备以便外围设备根据电机转速判断电机工作是否正常和及时排除异常情况的接口模块。本实用新型所述的无刷直流电机控制器中电机驱动模块采用集成芯片，比采用分立器件性能更加优越、电路简单、成本低、功耗小；能保护驱动芯片和电机在高压下不会被损坏。

Description

一种无刷直流电机控制器

技术领域

本实用新型属于电机控制技术领域，涉及一种电机控制器，特别是涉及一种无刷直流电机控制器。

背景技术

汽车是指以汽油、柴油、天然气等燃料或者以电池、太阳能等新型能源由发动机作动力的运输工具。一般具有四个或四个以上车轮，不依靠轨道或架线而在陆地行驶的车辆。汽车通常被用作载运客、货和牵引客、货挂车，也有为完成特定运输任务或作业任务而将其改装或经装配了专用设备成为专用车辆。当今汽车越来越成为人们生活、工作中不可缺少的必须品。

而近几年由于人们对车灯造型和安全性能要求的提高，传统灯泡作为光源已经越来越不能满足要求，随着技术进步，用LED作为光源成为一种很好的选择。汽车前大灯采用LED的情况也越来越多，但前大灯所用LED都是大功率的，对散热要求较高，必须配备散热风扇才行。因此，在功率器件应用领域中，合理的安装结构和采用合理的元器件对于散热效果是有着决定性的作用。

原来的前大灯散热风扇是分立器件做的，这样的电路具有电路复杂、成本高、功耗大等缺陷。因此，解决现有技术中电机控制器电路复杂、成本高、功耗大等缺陷已成为实已成为本领域从业者亟待解决的技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种无刷直流电机控制器，用于解决现有技术中电机控制器由于采用分立器件，而由分立器件构成的电路结构复杂，成本极高，功耗极大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种无刷直流电机控制器，所述无刷直流电机控制器与用以给其输入电流的电源设备和其控制的电机分别连接，包括：用以对所述电源设备输入的电流进行滤波和消除接通所述电源设备瞬间所产生的浪涌电流的电源保护模块；用以驱动所述电机并输出电机转速的电机驱动模块；分别与所述电源保护模块和电机驱动模块连接的，用以为所述电机驱动模块提供电流和将输入至所述电机驱动模块中的输出电压箝位至输出电压最高值的驱动供电模块；及与所述电机驱动模块连接的，用以接收通过所述电机驱动模块输出的电机转速，并将所述电机转速输出至外围设备以便所述外围设备根据电机转速判断电机工作是否正常和及时排除异常情况的接口模块。

优选地，所述无刷直流电机控制器还包括连接模块，用以连接所述电源保护模块和电源设备，所述连接模块包括第一端口、第二端口、及第三端口，所述电源保护模块包括第一端口、及第二端口、第三端口，所述电源保护模块的第一端口、第二端口分别连接在所述连接模块的第一端口和第二端口上，所述接口模块的一端连接所述连接模块的第三端口上，所述接口模块的另一端连接在所述电机驱动模块的一端上，所述电机驱动模块的另一端连接在所述驱动供电模块的一端上，所述驱动供电模块的另一端连接在所述电源保护模块的第三端口。

优选地，所述连接模块的第一端口为正极端，第二端口为负极端。

优选地，所述电源保护模块包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感、第二电感、第三电感、第一二极管、及稳压管，其中，所述第一电容与所述第二电容并联，所述稳压管与所述第四电容并联；所述第二电容的一端与所述第一电感的一端相连接，所述第二电感的另一端与所述第三电感的一端相连接，所述第一电感的另一端与所述第二电感的一端相连接，所述第二电感的另一端与所述第三电容的一端相连接，所述第三电容的另一端与所述第三电感的另一端相连接；所述第三电容的一端还与第一二极管的正极相连接，所述第一二极管的负极与稳压管的一端相连接，所述稳压管的另一端与第三电容的另一端相连接。

优选地，所述稳压管为双向稳压二极，其等效为2个单向稳压管二极管反向串联，所述稳压管的一端为正极，另一端也为正极。

优选地，所述驱动供电模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、MOS管、及电压基准源；所述电压基准源具有第一端口、第二端口、及第三端口；其中，所述第一电阻的一端与所述MOS管的源极相连接，所述第一电阻的另一端与所述MOS管的栅极相连接，所述MOS管的漏极与所述第二电阻的一端相连接，所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端相连接，所述第三电阻的另一端与第四电阻的一端相连接，所述第四电阻的另一端接地；所述第五电容的一端与第五电阻的一端相连接，第五电容的另一端所述第六电容的一端相连接，第六电容的另一端与所述电压基准源的第一端口相连接，所述电压基准源的第二端口接地，所述电压基准源的第三端口与所述第六电阻的一端相连接，所述第六电阻的另一端接地，所述第七电容与第八电容并联，第七电容的一端与第五电阻的一端线连接，第七电容的另一端接地。

优选地，所述驱动供电模块还包括一具有三个端口的受控开关，所述受控开关的第一端口与所述MOS管的栅极相连接，所述受控开关的第二端口与第四电阻的一端相连接，所述受控开关的第三端口接地；所述MOS管为以PMOS管，其的源极和漏极之间连接有一寄生二极管。

优选地，所述电机驱动模块包括三个连接在所述电机上的输出端口、具有八个端口的驱动芯片、第七电阻、第八电阻、第九电容、及第十电容；其中，所述驱动芯片的第一端口与所述第九电容的一端相连接，所述驱动芯片的第二端口与第一输出端口相连接，所述驱动芯片的第三端口与所述第九电容的另一端相连接，所述驱动芯片的第四端口与所述第七电阻的一端相连接，所述第七电阻的另一端与驱动芯片的第三端口相连接，所述驱动芯片的第五端口与所述第八电阻的一端相连接，所述第八电阻的另一端驱动芯片的第六端口相连接，所述驱动芯片的第七端口与所述第十电容的一端相连接，所述第十电容的另一端接地，所述驱动芯片的第八端口与第二输出端口连接，第三输出端口与驱动芯片的第七端口相连接。

优选地，所述接口模块包括第九电阻、第四电感、第十一电容、第十二电容、及三极管；其中，所述第九电阻的一端与所述电机驱动模块中所述第八电阻的另一端相连接，所述第九电阻的另一端与三极管的基极相连接，三极管的集电极与所述第四电感的一端相连接，所述第四电感的另一端与所述第十一电容的一端相连接，所述第十一电容的另一端接地，所述第十二电容跨接在所述三极管的集电极和发射极之间。

如上所述，本实用新型所述的无刷直流电机控制器，具有以下有益效果：

1、本实用新型所述的无刷直流电机控制器中电机驱动模块采用集成芯片，比采用分立器件性能更加优越、电路简单、成本低、功耗小；

2、本实用新型所述的无刷直流电机控制器中驱动供电模块采用低压跟随高压箝位的供电电路，能保护驱动芯片和电机在高压下不会被损坏；

3、本实用新型所述的无刷直流电机控制器可输出转速反馈信号，外围设备可以根据转速信号来判断电机是否工作正常，及时排查异常情况。本实用新型所述的无刷直流电机控制器适用于功耗较低、空间较小的场合，如汽车前大灯内的散热风扇。

附图说明

图1显示为本实用新型的无刷直流电机控制器的原理结构示意图。

图2显示为本实用新型的无刷直流电机控制器中连接模块的原理结构示意图。

图3显示为本实用新型的无刷直流电机控制器中电源保护模块的电路图。

图4显示为本实用新型的无刷直流电机控制器中驱动供电模块的电路图。

图5显示为本实用新型的无刷直流电机控制器中电机驱动模块的电路图。

图6显示为本实用新型的无刷直流电机控制器中接口模块的电路图。

元件标号说明

1     无刷直流电机控制器

11   连接模块

12   电源保护模块

13   驱动供电模块

14   电机驱动模块

15   接口模块

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实施例提供一种无刷直流电机控制器1，所述无刷直流电机控制器与用以给其输入电流的电源设备和其控制的电机分别连接，请参阅图1，显示为无刷直流电机控制器的原理结构图，所述无刷直流电机控制器包括：连接模块11，电源保护模块12，驱动供电模块13，电机驱动模块14，及接口模块15。

请参阅图2，显示为无刷直流电机控制器中连接模块的结构图，所述连接模块11连接在电源设备上，用以连接所述电源保护模块和电源设备。所述连接模块11包括第一端口A、第二端口B、及第三端口C。所述连接模块11的第一端口A为正极端，第二端口B为负极端。

请参阅图3，显示为无刷直流电机控制器中电源保护模块的电路图，所述电源保护模块12与连接模块11连接，用以对所述电源设备输入的电流进行滤波，消除接通所述电源设备瞬间所产生的浪涌电流，及当所述无刷直流电机控制器的电源正负极被反接时能保证电路不导通从而保护内部电路不会被损坏的"电源防反接保护电路"。所述电源保护模块12包括第一端口A’、第二端口B’，所述电源保护模块的第一端口A’、第二端口B’分别连接在所述连接模块11的第一端口A和第二端口B上。所述接口模块15的一端连接所述连接模块11的第三端口C上，所述接口模块15的另一端连接在所述电机驱动模块13的一端上，所述电机驱动模块13的另一端连接在所述驱动供电模块14的一端上，所述驱动供电模块14的另一端连接在所述电源保护模块12的第三端口C’。所述电源保护模块12包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一二极管D1、及稳压管D2，其中，所述第一电容C1与所述第二电容C2并联，所述稳压管D2与所述第四电容C4并联；所述第二电容C2的一端与所述第一电感L1的一端相连接，所述第二电感L2的另一端与所述第三电感L2的一端相连接，所述第一电感L1的另一端与所述第二电感L2的一端相连接，所述第二电感L2的另一端与所述第三电容C3的一端相连接，所述第三电容C3的另一端与所述第三电感L3的另一端相连接；所述第三电容C3的一端还与第一二极管D1的正极相连接，所述第一二极管D1的负极与稳压管D2的一端相连接，所述稳压管D2的另一端与第三电容C3的另一端相连接。所述稳压管D2为双向稳压二极，其等效为2个单向稳压管二极管反向串联，所述稳压管D2的一端为正极，另一端也为正极。所述第四电容C4的一端为电源保护模块12的第三端口C’，第四电容C4的另一端接地。在本实施例中，所述电源保护模块12还用以保护电路使其免受静电损坏。

请参阅图4，显示为无刷直流电机控制器中驱动供电模块的电路图，所述驱动供电模块13分别与所述电源保护模块12和电机驱动模块14连接，用以为所述电机驱动模块14提供电流和将输入至所述电机驱动模块14中的输出电压箝位至输出电压最高值。所述驱动供电模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、MOS管Q1、及电压基准源D3；所述电压基准源D3具有第一端口、第二端口、及第三端口；其中，所述第一电阻R1的一端与所述MOS管Q1的源极S相连接，所述第一电阻R1的另一端与所述MOS管Q1的栅极G相连接，所述MOS管Q1的漏极D与所述第二电阻R2的一端相连接，所述第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端相连接，所述第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端相连接，所述第四电阻R4的另一端接地；所述第五电容C5的一端与第五电阻R5的一端相连接，第五电容R5的另一端所述第六电容C6的一端相连接，第六电容C6的另一端与所述电压基准源D3的第一端口相连接，所述电压基准源D3的第二端口接地，所述电压基准源D3的第三端口与所述第六电阻R6的一端相连接，所述第六电阻R6的另一端接地，所述第七电容C7与第八电容C8并联，第七电容C7的一端与第五电阻R5的一端线连接，第七电容C7的另一端接地。所述驱动供电模块13还包括一具有三个端口的受控开关Q2，所述受控开关Q2的第一端口与所述MOS管Q1的栅极G相连接，所述受控开关Q2的第二端口与第四电阻R4的一端相连接，所述受控开关Q2的第三端口接地；所述MOS管为PMOS管，其源极S和漏极D之间有一寄生体二极管D4。所述电源保护模块12的第四电容的一端与所述驱动供电模块13中第一电阻的一端相连接。在本实施例中，驱动供电模块13采用低压跟随高压箝位的供电电路，其主要利用一个电压基准源D3及其比较反馈特性来控制受控开关Q2，从而控制调整管Q1的导通程度。电压基准源D3的基准点压为2.5V，将第五电阻R5和第六电阻R6比例设置为6：1，当所述电机控制器1的输入电压较高时可将驱动供电模块13的输出电压箝位在17.5V。当输入电压较低时输出电压跟随输入电压变化。调整管Q1采用PMOS，可实现所有电路共地，电路稳定。

请参阅图5，显示为无刷直流电机控制器中电机驱动模块的电路图，所述电机驱动模块14与所述电机连接的电机驱动模块用以驱动所述电机并输出所述电机的转速。所述电机驱动模块14包括三个连接在所述电机线圈上的输出端口D、E、F、具有八个端口的驱动芯片U1、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电容C9、及第十电容C10；其中，所述驱动芯片U1的第一端口与所述第九电容C9的一端相连接，所述驱动芯片U1的第二端口与第一输出端口D相连接，所述驱动芯片U1的第三端口与所述第九电容C9的另一端相连接，所述驱动芯片U1的第四端口与所述第七电阻R7的一端相连接，所述第七电阻R7的另一端与驱动芯片U1的第三端口相连接，所述驱动芯片U1的第五端口与所述第八电阻R8的一端相连接，所述第八电阻R8的另一端驱动芯片U1的第六端口相连接，所述驱动芯片U1的第七端口与所述第十电容C10的一端相连接，所述第十电容C10的另一端接地，所述驱动芯片U1的第八端口与第二输出端口E连接，第三输出端口F与驱动芯片U1的第七端口相连接。所述电机驱动模块14中的驱动芯片的第三端口与所述驱动供电模块13中的第七电容C7的一端相连接。在本实施例中，所述电机驱动模块14由驱动芯片代替分立器件，由于驱动芯片比分立器件性能优越、电路简单、成本低、功耗小。目前市场上最合适的驱动芯片的工作电压范围是4V-18V，我们系统的供电电源来自汽车内的蓄电池，通常情况下为12V，但是会有很多电压较高的情况出现，比如发动机点火时电池的电压可能到达几十伏，而且系统要求输入电压为19V时电机也能工作，这都可能损坏该芯片，所以必须想办法把电压箝在18V以下，根据电机控制器在本实施例中将箝位电压为设定为17.5V，17.5V为输出电压最高值。另外，电机控制器要求电机在不同电压下转速会随之变化，所以在17.5V以下给驱动芯片的电压必须跟随输入电压的变化。

请参阅图6，显示为无刷直流电机控制器中接口模块的电路图，所述接口模块15与所述连接模块11和电机驱动模块14连接用以接收通过所述电机驱动模块14输出的电机转速，并将所述电机转速输出至外围设备以便所述外围设备根据电机转速判断电机工作是否正常和及时排除异常情况的接口模块15。所述接口模块15包括第九电阻R9、第四电感L4、第十一电容C11、第十二电容C12、及三极管Q3；其中，所述第九电阻R9的一端与所述电机驱动模块14中所述第八电阻R8的另一端相连接，所述第九电阻R9的另一端与三极管Q3的基极B相连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极C与所述第四电感L4的一端相连接，所述第四电感L4的另一端与所述第十一电容C11的一端相连接，所述第十一电容C11的另一端接地，所述第十二电容C12跨接在所述三极管的集电极C和发射极E之间。所述连接模块的第三端口C连接在所述接口模块15中第四电缆L4的另一端上。在本实施例中，所述接口模块15在电机控制器中输出转速信号，外围设备可以根据采集到转速信号来判断电机是否工作正常。该转速信号在接口处采用集电极开路的形式，起到隔离、保护的作用。

本实用新型所述的无刷直流电机控制器中电机驱动模块采用集成芯片，比采用分立器件性能更加优越、电路简单、成本低、功耗小、驱动供电模块采用低压跟随高压箝位的供电电路，能保护驱动芯片和电机在高压下不会被损坏；并且本实用新型所述的无刷直流电机控制器可输出转速反馈信号，外围设备可以根据转速信号来判断电机是否工作正常，及时排查异常情况。本实用新型所述的无刷直流电机控制器适用于功耗较低、空间较小的场合，如汽车前大灯内的散热风扇。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种无刷直流电机控制器，所述无刷直流电机控制器与用以给其输入电流的电源设备和其控制的电机分别连接，其特征在于，包括：

用以对所述电源设备输入的电流进行滤波和消除接通所述电源设备瞬间所产生的浪涌电流的电源保护模块；

用以驱动所述电机并输出所述电机转速的电机驱动模块；

分别与所述电源保护模块和电机驱动模块接的，用以为所述电机驱动模块提供电流和将输入至所述电机驱动模块中的输出电压箝位至输出电压最高值的驱动供电模块；

与所述电机驱动模块连接的，用以接收通过所述电机驱动模块输出的电机转速，并将所述电机转速输出至外围设备以便所述外围设备根据电机转速判断电机工作是否正常和及时排除异常情况的接口模块。

2.根据权利要求1所述的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述无刷直流电机控制器还包括连接模块，用以连接所述电源保护模块和电源设备，所述连接模块包括第一端口、第二端口、及第三端口，所述电源保护模块包括第一端口、及第二端口、第三端口，所述电源保护模块的第一端口、第二端口分别连接在所述连接模块的第一端口和第二端口上，所述接口模块的一端连接所述连接模块的第三端口上，所述接口模块的另一端连接在所述电机驱动模块的一端上，所述电机驱动模块的另一端连接在所述驱动供电模块的一端上，所述驱动供电模块的另一端连接在所述电源保护模块的第三端口。

3.根据权利要求2所述的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述连接模块的第一端口为正极端，第二端口为负极端。

4.根据权利要求1所述的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述电源保护模块包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感、第二电感、第三电感、第一二极管、及稳压管，其中，所述第一电容与所述第二电容并联，所述稳压管与所述第四电容并联；所述第二电容的一端与所述第一电感的一端相连接，所述第二电感的另一端与所述第三电感的一端相连接，所述第一电感的另一端与所述第二电感的一端相连接，所述第二电感的另一端与所述第三电容的一端相连接，所述第三电容的另一端与所述第三电感的另一端相连接；所述第三电容的一端还与第一二极管的正极相连接，所述第一二极管的负极与稳压管的一端相连接，所述稳压管的另一端与第三电容的另一端相连接。

5.根据权利要求4所述的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述稳压管为双向稳压二极管，其等效为2个单向稳压管二极管反向串联，所述稳压管的一端为正极，另一端也为正极。

6.根据权利要求4所述的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述驱动供电模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、MOS管、及电压基准源；所述电压基准源具有第一端口、第二端口、及第三端口；其中，所述第一电阻的一端与所述MOS管的源极相连接，所述第一电阻的另一端与所述MOS管的栅极相连接，所述MOS管的漏极与所述第二电阻的一端相连接，所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端相连接，所述第三电阻的另一端与第四电阻的一端相连接，所述第四电阻的另一端接地；所述第五电容的一端与第五电阻的一端相连接，第五电容的另一端所述第六电容的一端相连接，第六电容的另一端与所述电压基准源的第一端口相连接，所述电压基准源的第二端口接地，所述电压基准源的第三端口与所述第六电阻的一端相连接，所述第六电阻的另一端接地，所述第七电容与第八电容并联，第七电容的一端与第五电阻的一端线连接，第七电容的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述驱动供电模块还包括一具有三个端口的受控开关，所述受控开关的第一端口与所述MOS管的栅极相连接，所述受控开关的第二端口与第四电阻的一端相连接，所述受控开关的第三端口接地；所述MOS管为PMOS管，其源极和漏极之间连接有一寄生体二极管。

8.根据权利要求1所述的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述电机驱动模块包括三个连接在所述电机上的输出端口、具有八个端口的驱动芯片、第七电阻、第八电阻、第九电容、及第十电容；其中，所述驱动芯片的第一端口与所述第九电容的一端相连接，所述驱动芯片的第二端口与第一输出端口相连接，所述驱动芯片的第三端口与所述第九电容的另一端相连接，所述驱动芯片的第四端口与所述第七电阻的一端相连接，所述第七电阻的另一端与驱动芯片的第三端口相连接，所述驱动芯片的第五端口与所述第八电阻的一端相连接，所述第八电阻的另一端驱动芯片的第六端口相连接，所述驱动芯片的第七端口与所述第十电容的一端相连接，所述第十电容的另一端接地，所述驱动芯片的第八端口与第二输出端口连接，第三输出端口与驱动芯片的第七端口相连接。

9.根据权利要求8所述的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述接口模块包括第九电阻、第四电感、第十一电容、第十二电容、及三极管；其中，所述第九电阻的一端与所述电机驱动模块中所述第八电阻的另一端相连接，所述第九电阻的另一端与三极管的基极相连接，三极管的集电极与所述第四电感的一端相连接，所述第四电感的另一端与所述第十一电容的一端相连接，所述第十一电容的另一端接地，所述第十二电容跨接在所述三极管的集电极和发射极之间。