CN204761344U - 一种无刷电机的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无刷电机的驱动电路，包括单片机，两个按键，与所述无刷电机连接的三相电路，与三相电路电连接的电流检测电路，与设于电机转子上的3个角度间隔依次为120度的霍尔传感器分别连接的3个位置检测电路；单片机、三相电路和3个位置检测电路依次电连接，3个位置检测电路的输出端和工作电压输入端与单片机电连接；电流检测电路的输出端和2个按键均与单片机电连接。本实用新型具有便于升级、价格便宜，能够迅速而稳定的启动电机，保证了电机的可靠控制，延长了电机的使用寿命的特点。

Description

一种无刷电机的驱动电路

技术领域

本实用新型涉及无刷电机控制技术领域，尤其是涉及一种便于升级、价格便宜的无刷电机的驱动电路。

背景技术

随着视听产品“小、轻、薄”化和家电产品的静音化以及豪华型轿车需求量增多，无刷直流电动机需要量迅速增加。无刷直流电机用电子换向替代了电刷和换向器，具有高可靠、高效率、寿命长、调速方便的优点。

目前，无刷电机的驱动装置通常采用纯硬件电路实现，例如，驱动装置采用dsp芯片，电路无法修改，并且dsp芯片价格昂贵，适用于高端产品，不利于产品升级换代。

中国专利授权公开号：CN203675019U，授权公开日2014年6月25日，公开了一种无刷电机驱动电路，包括单片机、无刷电机驱动板以及与无刷电机驱动板相连的无刷电机，还包括与单片机和无刷电机驱动板相连的无刷电机调速控制电路、无刷电机正反转控制电路以及无刷电机供电电路，所述的无刷电机调速控制电路是将脉冲宽度调制信号转化成连续变化电压信号的输出电路；无刷电机正反转控制电路利用单片机控制电路通断，实现电机的正转和反转换向功能；无刷电机供电电路利用单片机控制电路通断，经过三极管和两级MOS管推动供电电路的通断功能。该发明的不足之处是，电路无法修改，不利于产品升级换代。

发明内容

本实用新型的发明目的是为了克服现有技术中的驱动装置的电路无法修改，价格昂贵，不利于产品升级换代的不足，提供了一种便于升级、价格便宜的无刷电机的驱动电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种无刷电机的驱动电路，包括单片机，两个按键，与所述电机连接的三相电路，与三相电路电连接的电流检测电路，与设于电机转子上的3个角度间隔依次为120度的霍尔传感器分别连接的3个位置检测电路；单片机、三相电路和3个位置检测电路依次电连接，3个位置检测电路的输出端和工作电压输入端与单片机电连接；电流检测电路的输出端和2个按键均与单片机电连接。

本实用新型将3个霍尔传感器安装在电机的转子上，相互之间间隔120度，3个霍尔传感器的名称分别为Ha，Hb，Hc。霍尔传感器在电机的转子转动的每一个电周期内，转过一个转角，产生与电机逻辑分配状态对应的状态逻辑字。电机三相共六个周期，对应到每一个转角位0-60，60-120，120-180，180-240，240-300，300-360的相位期间，分别对应到状态逻辑字为001，000，100，110，111，011，状态逻辑字中以Ha，Hb，Hc为顺序，101和010为禁止状态逻辑字，即一旦单片机读取到如010或101信息，则表明状态出错。

电流检测电路用于电机的电流检测，位置检测电路用于霍尔传感器未知的检测，单片机用于控制电机加速、稳定运行及根据检测的位置状态逻辑字进行换相及力矩过小控制，提高了电机的可靠性和稳定性。

本实用新型的硬件电路简洁，可通过修改程序使电机适应不同的应用场合，便于产品的升级换代；能够迅速而稳定的启动电机，全程监控电机从启动到停止的整个过程，电机转速高，运行稳定，能够自行检测和判断电机运行的故障，可自行修复非硬件损坏的故障；保证了电机的可靠控制，延长了电机的使用寿命，有利于生产商对产品进一步优化。

因此，本实用新型具有便于升级、价格便宜，能够迅速而稳定的启动电机，全程监控电机从启动到停止的整个过程，电机转速高，运行稳定，能够自行检测和判断电机运行的故障，可自行修复非硬件损坏的故障；保证了电机的可靠控制，延长了电机的使用寿命的特点。

作为优选，所述位置检测电路包括电阻R1、电阻R2、滑动电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，放大器D1，电容C1和三极管T1；所述电阻R1一端分别与霍尔传感器和电阻R2一端电连接，电阻R1另一端、霍尔传感器和滑动电阻R3一端均接VCC，电阻R2另一端与放大器D1的同相输入端电连接，滑动电阻R3的中间抽头与放大器D1的反相输入端电连接，滑动电阻R3另一端接地，电阻R4一端与放大器D1的输出端电连接，电阻R4另一端分别与电阻R5一端和三极管T1的基极电连接，三极管T1的发射极通过电阻R7接地，三极管T1的集电极分别与电阻R6一端、电阻R8一端电连接，电阻R5和电阻R6另一端均与单片机电连接，电阻R8另一端分别与单片机和电容C1一端电连接，电容C1另一端接地。

作为优选，所述电流检测电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12，电容C2和电容C3，放大器D2；电阻R9一端与三相电路电连接，电阻R9另一端分别与放大器D2的同相输入端、电阻R11一端、电容C2一端、电阻R12一端和电容C3一端电连接，电阻R10一端接3V电压，电阻R10另一端与放大器D2的反相输入端电连接，电阻R11另一端和电容C2另一端均接0.3V电压，电阻R12另一端和电容C3另一端均与放大器D2的输出端电连接，放大器D2的输出端与单片机电连接。

作为优选，还包括电阻R14和放大器D3；放大器D2的输出端与放大器D3的反向输入端电连接，放大器D3的同相输入端与1.6V电压连接，放大器D3的输出端与单片机电连接。

单片机读取放大器D3输出的电平值，当放大器D3输出的电平值为0时，表明电机过流，单片机禁止PWM变加速波及PWM稳定波输出，电机停止运转；当放大器D3输出的电平值为1时，表明电机电流正常。

作为优选，所述三相电路包括6个场效应管，电阻R13，电容C4和电容C5；6个场效应管分别为场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、场效应管M5和场效应管M6；6个场效应管均与电机电连接，场效应管M2、场效应管M4和场效应管M6均通过电阻R13接地，电容C4和电容C5一端均与场效应管M1、场效应管M3和场效应管M5电连接，电容C4和电容C5另一端接地。

作为优选，单片机的型号为89C52。

因此，本实用新型具有如下有益效果：电路结构简洁，便于优化和升级，价格适当；能够自动监控电机的运行过程，能够自行检测和判断电机运行中的异常情况，给出不同的处理措施，电机运行的可操作性好，遇到紧急情况能够自行判断出故障并主动停机，售后维护方便。

附图说明

图1是本实用新型的三相电路、电流检测电路和位置检测电路的一种电路图；

图2是本实用新型的单片机和按键的一种电路图。

图中：单片机1、按键2、三相电路3、电流检测电路4、霍尔传感器5、位置检测电路6、电机7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示的实施例是一种无刷电机的驱动电路，包括单片机1，两个按键2，与电机7连接的三相电路3，与三相电路电连接的电流检测电路4，与设于电机转子上的3个角度间隔依次为120度的霍尔传感器5分别连接的3个位置检测电路6；单片机、三相电路和3个位置检测电路依次电连接，3个位置检测电路的输出端和工作电压输入端与单片机电连接；电流检测电路的输出端和2个按键均与单片机电连接。

位置检测电路包括电阻R1、电阻R2、滑动电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，放大器D1，电容C1和三极管T1；所述电阻R1一端分别与霍尔传感器和电阻R2一端电连接，电阻R1另一端、霍尔传感器和滑动电阻R3一端均接VCC，电阻R2另一端与放大器D1的同相输入端电连接，滑动电阻R3的中间抽头与放大器D1的反相输入端电连接，滑动电阻R3另一端接地，电阻R4一端与放大器D1的输出端电连接，电阻R4另一端分别与电阻R5一端和三极管T1的基极电连接，三极管T1的发射极通过电阻R7接地，三极管T1的集电极分别与电阻R6一端、电阻R8一端电连接，电阻R5和电阻R6另一端均与单片机电连接，电阻R8另一端分别与单片机和电容C1一端电连接，电容C1另一端接地。

电流检测电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12，电容C2和电容C3，放大器D2；电阻R9一端与三相电路电连接，电阻R9另一端分别与放大器D2的同相输入端、电阻R11一端、电容C2一端、电阻R12一端和电容C3一端电连接，电阻R10一端接3V电压，电阻R10另一端与放大器D2的反相输入端电连接，电阻R11另一端和电容C2另一端均接0.3V电压，电阻R12另一端和电容C3另一端均与放大器D2的输出端电连接，放大器D2的输出端与单片机电连接。

三相电路包括6个场效应管，电阻R13，电容C4和电容C5；6个场效应管分别为场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、场效应管M5和场效应管M6；6个场效应管均与无刷电机电连接，场效应管M2、场效应管M4和场效应管M6均通过电阻R13接地，电容C4和电容C5一端均与场效应管M1、场效应管M3和场效应管M5电连接，电容C4和电容C5另一端接地。单片机的型号为89C52。

如图2所示，还包括电阻R14和放大器D3；放大器D2的输出端与放大器D3的反向输入端电连接，放大器D3的同相输入端与1.6V电压连接，放大器D3的输出端与单片机电连接。

本实用新型的工作过程为：

1.电机启动、加速及稳定运行

单片机的寄存器中设有波形周期逐渐减小的PWM变加速波和波形周期恒定的PWM稳定波，电机磁极对数p，电机目标转速n，与目标转速相对应的周期t0，其中还设有如表1所示的换相时序表，换相时序表由6个依次排列的标准位置状态逻辑字构成，每个标准位置状态逻辑字与PWM变加速波及PWM稳定波的相位相对应；寄存器中设有电流阈值I1；两个按键分别为启动按键和关闭按键；

表1

表1中，A，B，C是3个霍尔传感器的符号，换相时序表中的6个标准位置状态逻辑字按照序号的顺序依次循环变换。

单片机向3个位置检测电路的工作电压输入端输入0电平，3个霍尔传感器检测的电平值均为0；

按下启动按键，单片机向三相电路输出PWM变加速波，电机逐渐加速，3个霍尔传感器检测位置信息，单片机将3个霍尔传感器的位置信息构成位置状态逻辑字后存储到存储器中；

单片机读取任一个霍尔传感器的位置信号，得到该霍尔传感器的两次低电平到高电平跳变的时间差t；

设定计时间隔t2＝(t0+t)/2；

当t2＜t0时，每隔时间T，循环计算t及t2；

当t2＝t0时，单片机停止变加速波的输出，单片机输出稳定波，电机稳定运行；

2.电机加速及稳定运行过程中的换相

单片机读取换相时序表中的当前时刻的标准位置状态逻辑字，同时读取检测的位置状态逻辑字，将二者进行比较；

如果二者不一致，则将换相时序表中的当前时刻的标准位置状态逻辑字换为检测的位置状态逻辑字的前一个标准位置状态逻辑，从而实现换相；

例如，当前存储器中的标准位置状态逻辑字为001，检测的位置状态逻辑字为110，则将换相时序表中的当前时刻的标准位置状态逻辑字换为100；

3.电机加速及稳定运行过程中的力矩检测

单片机以时间间隔T循环读取电流检测电路输出的检测电流Ic，如果Ic＜I1，单片机停止输出PWM稳定波，电机停止运行。

4.电机加速及稳定运行过程中的过流检测

单片机读取放大器D3输出的电平值，当放大器D3输出的电平值为0时，表明电机电流过流，单片机禁止PWM变加速波及PWM稳定波输出，电机停止运转。

本实施例中T为2毫秒。本实用新型主要用于剃须刀等个人护理产品中。

应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种无刷电机的驱动电路，其特征是，包括单片机(1)，两个按键(2)，与所述电机连接的三相电路(3)，与三相电路电连接的电流检测电路(4)，与设于电机转子上的3个角度间隔依次为120度的霍尔传感器(5)分别连接的3个位置检测电路(6)；单片机、三相电路和3个位置检测电路依次电连接，3个位置检测电路的输出端和工作电压输入端与单片机电连接；电流检测电路的输出端和2个按键均与单片机电连接。

2.根据权利要求1所述的无刷电机的驱动电路，其特征是，所述位置检测电路包括电阻R1、电阻R2、滑动电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，放大器D1，电容C1和三极管T1；所述电阻R1一端分别与霍尔传感器和电阻R2一端电连接，电阻R1另一端、霍尔传感器和滑动电阻R3一端均接VCC，电阻R2另一端与放大器D1的同相输入端电连接，滑动电阻R3的中间抽头与放大器D1的反相输入端电连接，滑动电阻R3另一端接地，电阻R4一端与放大器D1的输出端电连接，电阻R4另一端分别与电阻R5一端和三极管T1的基极电连接，三极管T1的发射极通过电阻R7接地，三极管T1的集电极分别与电阻R6一端、电阻R8一端电连接，电阻R5和电阻R6另一端均与单片机电连接，电阻R8另一端分别与单片机和电容C1一端电连接，电容C1另一端接地。

3.根据权利要求1所述的无刷电机的驱动电路，其特征是，所述电流检测电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12，电容C2和电容C3，放大器D2；电阻R9一端与三相电路电连接，电阻R9另一端分别与放大器D2的同相输入端、电阻R11一端、电容C2一端、电阻R12一端和电容C3一端电连接，电阻R10一端接3V电压，电阻R10另一端与放大器D2的反相输入端电连接，电阻R11另一端和电容C2另一端均接0.3V电压，电阻R12另一端和电容C3另一端均与放大器D2的输出端电连接，放大器D2的输出端与单片机电连接。

4.根据权利要求3所述的无刷电机的驱动电路，其特征是，还包括电阻R14和放大器D3；放大器D2的输出端与放大器D3的反向输入端电连接，放大器D3的同相输入端与1.6V电压连接，放大器D3的输出端与单片机电连接。

5.根据权利要求1所述的无刷电机的驱动电路，其特征是，所述三相电路包括6个场效应管，电阻R13，电容C4和电容C5；6个场效应管分别为场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、场效应管M5和场效应管M6；6个场效应管均与电机电连接，场效应管M2、场效应管M4和场效应管M6均通过电阻R13接地，电容C4和电容C5一端均与场效应管M1、场效应管M3和场效应管M5电连接，电容C4和电容C5另一端接地。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的无刷电机的驱动电路，其特征是，单片机的型号为89C52。