CN205335819U - 一种用于保护有刷直流电机的调速模块及汽车空调鼓风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于保护有刷直流电机的调速模块及汽车空调鼓风机，该调速模块包括开关管Q、电阻R1、R2，其中电阻R1为热敏电阻；开关管Q的G极连接有电阻R1，电阻R1的另一端接输入信号，开关管Q的D极依次串联连接汽车空调鼓风机的电机、电源，开关管Q的S极接地，电阻R2并联在开关管Q的G极、S极；其中，电阻R1设置在汽车空调鼓风机的散热器内或者散热器上，在超过保护温度后，其阻值随所在环境温度的升降而显著增减，进而通过由电阻R1、R2组成的分压电路而控制开关管Q通断。本实用新型能够很好的保护汽车空调鼓风机，延长汽车空调鼓风机的使用寿命，并且汽车空调鼓风机恢复工作时，不需要更换改装置中的零部件，使用起来非常方便。

Description

一种用于保护有刷直流电机的调速模块及汽车空调鼓风机

技术领域

本实用新型涉及直流电机的驱动控制装置，更具体地说，涉及一种用于保护有刷直流电机的调速模块及汽车空调鼓风机。

背景技术

目前应用在汽车空调鼓风机中的直流电机驱动控制装置有多种，但总体来讲可分为如下两类：

一类是温度熔断器形式(如图1所示)，几乎只是温度保护：当温度升高到熔断器动作温度时，熔断器熔断保护，此时MOS开关管不导通，主电路处于短路状态；要恢复工作就得换熔断器，在汽车空调鼓风机调速中就得换掉整个调速模块(即电路的整个装置)。

另一类是采用INFINEON(英飞凌)公司的BTS282Z芯片(如图2所示)，此芯片是将MOS开关管与温度保护器集成在一个TO-220封装的半导体芯片上，价格昂贵，线路复杂，在装置中感应温度较难安装，所以温度保护动作误差较大，虽然实现了可恢复性，但保护的全面性还是显得不够：比如在保护点动态保护时电机两端的电压及电机电流还是太高，影响系统的性能及寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种用于保护有刷直流电机的调速模块及汽车空调鼓风机，能够很好的保护汽车空调鼓风机，延长了汽车空调鼓风机的使用寿命，并且当汽车空调鼓风机恢复工作时，不需要更换改装置中的零部件，使用起来非常方便。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于保护有刷直流电机的调速模块，包括开关管Q、电阻R1、R2，其中所述电阻R1为热敏电阻；

所述开关管Q的G极连接有所述电阻R1，所述电阻R1的另一端接输入信号，所述开关管Q的D极依次串联连接汽车空调鼓风机的有刷直流电机、电源，所述开关管Q的S极接地，所述电阻R2并联在所述开关管Q的G极、S极；

其中，所述电阻R1设置在所述汽车空调鼓风机的散热器内或者所述散热器上，在超过保护温度后，其阻值随所在环境温度的升降而显著增减，进而通过由电阻R1、R2组成的分压电路而控制所述开关管Q通断。

优选地，还包括与所述电阻R2并联的稳压二极管D，以及串联在所述开关管Q的G极、所述电阻R1线路上的限流电阻R3。

优选地，还包括与所述电阻R2并联的滤波电容C。

优选地，所述电阻R3的另一端接的输入信号为PWM脉冲信号。

本实用新型还提供一种汽车空调鼓风机，包括有刷直流电机、散热器、电源，还包括上述的用于保护有刷直流电机的调速模块；

所述电机两端分别连接所述电源、所述用于保护有刷直流电机的调速模块中的开关管Q的D极。

优选地，所述散热器上设有一凹槽，所述用于保护有刷直流电机的调速模块的电阻R1固定在所述凹槽中，且所述电阻R1用传热胶包覆。

优选地，所述传热胶为硅胶传热胶。

优选地，在所述凹槽的上面设置一弹簧片来固定所述电阻R1。

优选地，所述散热器的底部均匀设置有若干长形条柱。

优选地，所述开关管Q与所述电机之间连接有一对连接器，

所述电阻R1的一端与所述控制信号输出模块之间连接有连接器，且所述电阻R2、所述二极管D、所述开关管Q1的S极与接地端之间连接有一对连接器。

实施本实用新型，具有以下有益效果：当电机堵转或者散热的风道被堵时，散热器温度迅速升高，设置在散热器内或者散热器上的电阻R1的阻值也会增大至远大于电阻R2的阻值，此时电阻R2两端分的的电压很低，导致开关管Q不能导通，从而保护了电机，当电机恢复到可正常工作时或者风道被疏通时，散热器的温度又降下来，电阻R1的阻值减小，此时电阻R2两端分的电压变大，导致开关管Q又开始导通，电机又开始正常工作；该装置很好的保护了汽车空调鼓风机，延长了汽车空调鼓风机的使用寿命，并且当汽车空调鼓风机恢复工作时，不需要更换改装置中的零部件，使用起来非常方便。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中的一直流电机驱动控制装置电路图；

图2是现有技术中的另一直流电机驱动控制装置电路图；

图3是本实用新型用于保护有刷直流电机的调速模块及汽车空调鼓风机的电路图；

图4是本实用新型汽车空调鼓风机中的散热器的结构图；

图5是本实用新型汽车空调鼓风机中的散热器的剖面图；

图6是本实用新型汽车空调鼓风机中的散热器的仰视图。

具体实施方式

如图3所示，在本实用新型的用于保护有刷直流电机的调速模块第一实施例中，该用于保护有刷直流电机的调速模块包括开关管Q、电阻R1、R2，其中电阻R1为热敏电阻，在本实施例中，开关管Q为MOS管。

开关管Q的G极连接有电阻R1，电阻R1的另一端接输入信号，开关管Q的D极依次串联连接汽车空调鼓风机的有刷直流电机、电源，开关管Q的S极接地，电阻R2并联在开关管Q的G极、S极。

其中，电阻R1设置在汽车空调鼓风机的散热器内或者散热器上，在超过保护温度后，其阻值随所在环境温度的升降而显著增减，进而通过由电阻R1、R2组成的分压电路而控制开关管Q通断。

进一步地，该用于保护有刷直流电机的调速模块还包括与电阻R2并联的稳压二极管D，以及串联在开关管Q的G极、电阻R1线路上的限流电阻R3。

进一步地，该用于保护有刷直流电机的调速模块还包括与所述电阻R2并联的滤波电容C。

进一步地，电阻R3的另一端接的输入信号为PWM脉冲信号。

上述的用于保护有刷直流电机的调速模块可用于汽车空调鼓风机及其它类似场合的电机的驱动、控制、调速和保护。

本实用新型还提供一种汽车空调鼓风机，包括有刷直流电机、散热器、电源，还包括上述的用于保护有刷直流电机的调速模块,该用于保护有刷直流电机的调速模块中的电子元器件设置在PCB电路板上，再将该PCB电路板通过焊接及卡口位固定在散热器上。

电机两端分别连接电源、用于保护有刷直流电机的调速模块中的开关管Q的D极。

进一步地，如图4、5所示，散热器上设有一凹槽1，用于保护有刷直流电机的调速模块的电阻R1固定在凹槽1中，且电阻R1用传热胶包覆，以便及时感应温度的变化，提高了该装置的灵敏度。

进一步地，该传热胶为硅胶传热胶。

进一步地，在凹槽1的上面设置一弹簧片来固定电阻R1。如图6所示，在散热器上还设置一个底部螺丝孔位3，在该螺丝孔位3中拧入一颗螺丝来固定弹簧片。

进一步地，散热器的底部均匀设置有若干长形条柱2，均匀设置的若干长形条柱2用来减小风阻，增大散热面积，提高散热的效率。

进一步地，开关管Q与电机之间连接有一对连接器，电阻R1的一端与控制信号输出模块之间连接有连接器，且电阻R2、二极管D、开关管Q1的S极与接地端之间连接有一对连接器。

在另一具体实施例中，具体工作原理：通过开关管Q不同占空比脉冲的开和关，电机就在不同的电压工作，电机上就流过均值大小不同的电流，从而输出不同的功率及风量。工作状态可分为如下几个状态来分析：

1、正常工作状态：开关管Q的导通与否又是通过电阻R1、R3(100欧)、R2(10K欧)组成的分压电路提供给开关管Q的G极电压幅值大小决定的，所以在正常工作时，R1+R3的阻值很小(110欧左右)，与R2相比电压主要在R2两端，这样开关管保证正常工作。本实施例中，开关管Q的启动电压为1～2V,且完全导通时的内阻很小，为3～4mΩ左右。

2、当电机堵转或风道被堵等情况：散热器温度升高到127℃左右时，R1的值会瞬变增加到600K欧左右(见电阻R1的特性表1、2)，其在保护温度点之前的阻值变化很小，此时R1+R3的值就远远大于R2,则R2两端电压很低，低到开关管Q不能导通，从而保护了电机。在电机堵转开始40秒内开始启动保护动作，此时电机电流在1A以内，电机两端电压近似于电机的最小启动电压。在风道完全堵塞时(即没风通过调速模块时)，会在5分钟内进行保护，此时电机以最小的启动电压点时断时续的运转。

3、在127℃保护点附近的状态：该用于保护有刷直流电机的调速模块会在此点上下(127±10℃)做动态的保护动作，此动作点除了本产品的参数设计决定外，还与电机的最小启动电压等相关。在此动态保护点时，开关管Q的导通电阻也比正常工作时大很多(主要是开关管Q所分得的控制电压未达到完全导通状态，处于半导通状态)，由此限制了流过电机的电流，起到保护作用。

表1

表2

由于整个方案是通过电子电路技术及器件的匹配实现的，所以整个产品无触点保护，即保护动作时没火花、烟雾等，相反同类产品由于有触点，保护动作时几乎都带着火花及烟尘；当问题解决处理后，汽车空调鼓风机中的调速模块温度也降低下来，整个电机系统就又恢复到正常工作状态，所以可重复使用而不用更换产品或器件，实现可恢复性能。

在R2两端并了一个稳压二极管D,主要起到对开关管控制极的电压钳位作用，当R2两端电压低于钳位电压例如15V时，钳位二极管不起作用，当R2两端电压高于钳位电压时，则只把电压钳位在固定的钳位电压点，这样一方面保护了开关管Q，另一方面也使得装置可以在更高电压的系统(比如货车是24V的电压)使用。

本装置的电子元器件设置在PCB电路板上，并将该PCB电路板通过螺丝固定在散热器上，热敏电阻R1设置在散热器的凹槽中，并通过弹簧片固定，使得该装置的结构紧凑，稳定性好。

相比较同类的产品中，所用的温度保护是一次性的熔断器，所以只要温度达到保护点保护动作产生后，就得换掉整个调速模块(因为这熔断器在产品的内部，不是很方便更换的)，而本实用新型的装置带着自恢复功能，保护动作后只要温度将下来到一定范围，它就可以继续工作。

同类产品很少同时对系统中的电机作保护，本实用新型的装置对于电机出现堵转、或风道堵塞等情况都起到保护功能。

本实用新型对小车(12V电池)及货车(24V电池)都通用，这是其它同类产品所不具备的。

采用特别研发的开关器件及温度保护器件，线路简单，结构紧凑，特别是对于模块本身及电机都采取了保护(多次可恢复性的保护)，大大提高了整个汽车空调鼓风机的可靠性及使用寿命。

综上所述，本实用新型通过简单的电路，电阻分压实现对MOS开关管的不同状态控制，也利用了MOS开关管在导通动态过程中的内阻变化为汽车空调鼓风机的电机保护提供有效的保护点，为温度升高到设定点实现保护提供依据，热敏电阻阻值随温度变化的可恢复性能为产品多次恢复使用也提供可靠保证，并且不需要更换改装置中的零部件，使用起来非常方便。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于保护有刷直流电机的调速模块，其特征在于，包括开关管Q、电阻R1、R2，其中所述电阻R1为热敏电阻；

所述开关管Q的G极连接有所述电阻R1，所述电阻R1的另一端接输入信号，所述开关管Q的D极依次串联连接汽车空调鼓风机的有刷直流电机、电源，所述开关管Q的S极接地，所述电阻R2并联在所述开关管Q的G极、S极；

其中，所述电阻R1设置在所述汽车空调鼓风机的散热器内或者所述散热器上，在超过保护温度后，其阻值随所在环境温度的升降而显著增减，进而通过由电阻R1、R2组成的分压电路而控制所述开关管Q通断。

2.根据权利要求1所述的用于保护有刷直流电机的调速模块，其特征在于，还包括与所述电阻R2并联的稳压二极管D，以及串联在所述开关管Q的G极、所述电阻R1线路上的限流电阻R3。

3.根据权利要求1所述的用于保护有刷直流电机的调速模块，其特征在于，还包括与所述电阻R2并联的滤波电容C。

4.根据权利要求2所述的用于保护有刷直流电机的调速模块，其特征在于，所述电阻R3的另一端接的输入信号为PWM脉冲信号。

5.一种汽车空调鼓风机，包括有刷直流电机、散热器、电源，其特征在于，还包括权利要求2或4所述的用于保护有刷直流电机的调速模块；

所述电机两端分别连接所述电源、所述用于保护有刷直流电机的调速模块中的开关管Q的D极。

6.根据权利要求5所述的汽车空调鼓风机，其特征在于，所述散热器上设有一凹槽，所述用于保护有刷直流电机的调速模块的电阻R1固定在所述凹槽中，且所述电阻R1用传热胶包覆。

7.根据权利要求6所述的汽车空调鼓风机，其特征在于，所述传热胶为硅胶传热胶。

8.根据权利要求6所述的汽车空调鼓风机，其特征在于，在所述凹槽的上面设置一弹簧片来固定所述电阻R1。

9.根据权利要求5-8任一项所述的汽车空调鼓风机，其特征在于，所述散热器的底部均匀设置有若干长形条柱。

10.根据权利要求5-8任一项所述的汽车空调鼓风机，其特征在于，所述开关管Q与所述电机之间连接有一对连接器，

所述电阻R1的一端与控制信号输出模块之间连接有连接器，且所述电阻R2、所述二极管D、所述开关管Q1的S极与接地端之间连接有一对连接器。