CN205407639U - 一种无传感电机反电动势检测及硬件保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供公开一种无传感电机反电动势检测及硬件保护电路，包括反电动势检测单元A1，硬件保护单元A2和控制单元MCU，反电动势检测单元A1通过检测信号，得出电机转子位置信息，传递给控制单元；以555定时器为核心的硬件保护单元A2，通过检测比较放大器的输出，555定时器将运算结果输入到MCU。本实用新型的电路通过反电动势检测电路能够简单，且准确的检测到电机的反电动势，以555芯片为核心的硬件保护电路可较少软件干预，实时了解母线电压是否超过设定值，保护了电路板，延长控制系统的使用年限。

Description

一种无传感电机反电动势检测及硬件保护电路

技术领域

本实用新型涉及无刷电机的控制领域，尤其是在反电动势的检测和硬件的保护方面。

背景技术

现代社会中，电机作为能量转换的装置其应用范围已普及现代社会和国民经济的各个领域，为了满足不同场合的需求，各种各样的电机相继出现。随着人们追求生活的品质的提高，有传感电机相较与无传感电机而言，有传感电机的噪声，使用寿命短，制造成本高以及维修困难，使得人们越来越倾向于无传感电机。在电机的控制中推算转子的位置及方向，进而进行精确控制是最为重要的方面。通过采集电机的反电动势来计算转子的位置信息是一种常见而且较为节省成本的做法。

在电机的控制过程中，由于不同的电机其额定电流不同，所以就必须在硬件电路中加入硬件，以检测母线电压防止母线电压过大损坏电路板，延长硬件的工作年限。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无刷直流电机反电动势检测及硬件保护电路，通过该电路简单而有效的测得反电动势信号的同时防止了其他干扰信号进入反电动势信号中，以防止硬件电路中电压过高损坏硬件以及电机。

本实用新型提供的技术方案是：

一种无传感电机反电动势检测及硬件保护电路，包括反电动势检测单元A1，硬件保护单元A2和控制单元MCU；反电动势检测单元A1包括由电阻R1~R9组成的电阻分压网络，由电容C1，电容C2，电容C3组成反电动势检测模块,所述电阻R1一端连接电阻R4，电阻R2一端连接电阻R5，电阻R3一端连接电阻R6，电阻R4，电阻R5，电阻R6的另外一端连接构成中性点标记为P；电阻R7连接至电阻R1和R4的连接端，电阻R8连接至电阻R2和电阻R5的连接端，电阻R9连接至电阻R3和电阻R6的连接端，电阻R7，电阻R8，电阻R9另外一端连接至地，电容C1并联至电阻R7的两端，电容C2并联至电阻R8的两端，电容C3并联至电阻R9的两端；电机的三相输入端U连接电阻R1的另外一端，三相输入端V连接至电阻R2的另外一端，三相输入端W连接到电阻R3的另外一端；电机三相反电动势输入端VA连接至电阻R1，电阻R4，电阻R7的交点，三相反电动势输入端VB连接至电阻R2，电阻R5，电阻R8的交点，三相反电动势输入端VC连接至电阻R3，电阻R6，电阻R9的交点；比较放大器U3同向输入端输入三相反电动势输入端VA信号，比较放大器U3反向输入端输入中性点电压P，比较放大器U4同向输入端连接三相反电动势输入端VB，比较放大器U4反向输入端连接中性点电压P，比较放大器U5同向输入端连接三相反电动势输入端VC，比较放大器U5反向输入端连接中性点电压P；D触发器U1的输入端分别连接比较放大器U3，U4，U5的输出端，其触发器根据触发信号，采样输入信号ZU、ZV、ZW，然后输出所得到的信号，分别标记为ZCA、ZCB、ZCC，将经过采样输出的数据ZCA,ZCB,ZCC连接至控制单元MCU。

所述硬件保护单元A2包括电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电容C4，电容C5，电容C6，比较放大器U6，以及555定时器芯片；所述电阻R10一端和总线电压端Vbus连接，另外一端接入比较放大器U6的反向输入端；所述电阻R11一端和电容C4相连接至3.3V电源，另一端和电阻R12连接，并且接入比较放大器U6的同相输入端；所述电阻R12剩余一端和电容C4剩余另一端连接至地；所述R13一端接入555定时器的7号引脚，另一端连接电源;所述555定时器第一脚接地，第二引脚连接比较放大器U6的输出端，第三脚作为输出接到控制单元MCU，第四脚和第八脚连接接电源VCC，第五脚连接电容C5的一端，C5的另外一端接地，555定时器的第六脚连接电容C6的一端，电容C6的另一端接地，555定时器的第七脚和第六脚连接，同时接入电阻R13的一端，电阻R13的另外一端直接接电源VCC；所述电阻R11，R12组成串联分压电路；当555定时器的连接电路所设置电压小于直流母线上电压时，比较放大器U6会输入555定时器低触发端一个低电平信号，555定时器会截止并且置1输出，当所设电压大于母线电压时，555定时器会导通并清零。

所述电阻R1~R9的电阻值相同。

本实用新型有如下有益效果是：通过反电动势检测电路能够简单，且准确的检测到电机的反电动势，硬件保护电路可较少软件干预，实时了解母线电压是否超过设定值，保护了电路板，延长控制系统的使用年限。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1，一种无传感电机反电动势检测及硬件保护电路，包括反电动势检测单元A1，硬件保护单元A2和控制单元MCU；控制单元MCU在本设计电路中使用STM32f103芯片，反电动势检测单元A1包括由电阻R1~R9组成的电阻分压网络，由电容C1，电容C2，电容C3组成反电动势检测模块,所述电阻R1一端连接电阻R4，电阻R2一端连接电阻R5，电阻R3一端连接电阻R6，电阻R4，电阻R5，电阻R6的另外一端连接构成中性点标记为P；电阻R7连接至电阻R1和R4的连接端，电阻R8连接至电阻R2和电阻R5的连接端，电阻R9连接至电阻R3和电阻R6的连接端，电阻R7，电阻R8，电阻R9另外一端连接至地，电容C1并联至电阻R7的两端，电容C2并联至电阻R8的两端，电容C3并联至电阻R9的两端；电机的三相输入端U连接电阻R1的另外一端，三相输入端V连接至电阻R2的另外一端，三相输入端W连接到电阻R3的另外一端；为了保证反电动势信号的准确性，所述电阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9的电阻值应该一致；电机三相反电动势输入端VA连接至电阻R1，电阻R4，电阻R7的交点，三相反电动势输入端VB连接至电阻R2，电阻R5，电阻R8的交点，三相反电动势输入端VC连接至电阻R3，电阻R6，电阻R9的交点；比较放大器U3同向输入端输入三相反电动势输入端VA信号，比较放大器U3反向输入端输入中性点电压P，比较放大器U4同向输入端连接三相反电动势输入端VB，比较放大器U4反向输入端连接中性点电压P，比较放大器U5同向输入端连接三相反电动势输入端VC，比较放大器U5反向输入端连接中性点电压P；D触发器U1的输入端分别连接比较放大器U3，U4，U5的输出端，其触发器根据触发信号，采样输入信号ZU、ZV、ZW，然后输出所得到的信号，分别标记为ZCA、ZCB、ZCC，将经过采样输出的数据ZCA、ZCB、ZCC连接至控制单元MCU。使用D触发器采样信号是为了防止干扰信号的产生，当D触发器触发信号SIG的占空比是电机三相输入端U、V、W信号占空比的一半时，干扰信号比较少，电机平稳运行。

所述硬件保护单元A2包括电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电容C4，电容C5，电容C6，比较放大器U6，以及555定时器芯片；所述电阻R10一端和总线电压端Vbus连接，另外一端接入比较放大器U6的反向输入端；所述电阻R11一端和电容C4相连接至3.3V电源，另一端和电阻R12连接，并且接入比较放大器U6的同相输入端；所述电阻R12剩余一端和电容C4剩余另一端连接至地；所述R13一端接入555定时器的7号引脚，另一端连接电源;所述555定时器第一脚接地，第二引脚连接比较放大器U6的输出端，第三脚作为输出接到控制单元MCU，第四脚和第八脚连接接电源VCC，第五脚连接电容C5的一端，C5的另外一端接地，555定时器的第六脚连接电容C6的一端，电容C6的另一端接地，555定时器的第七脚和第六脚连接，同时接入电阻R13的一端，电阻R13的另外一端直接接电源VCC；所述电阻R11，R12组成串联分压电路，比较放大器U6正向输入端电压为：3.3*R12/(R11+R12)，所以当需要设定电机母线电压值的只需调整R11，R12的阻值即可，电容C4是为了防止地面的干扰信号；当555定时器的连接电路所设置电压小于直流母线上电压时，比较放大器U6会输入555定时器低触发端一个低电平信号，555定时器会截止并且置1输出，当所设电压大于母线电压时，555定时器会导通并清零。所以控制芯片MCU可以根据输入信号的变化来了解母线电压是否超过设定的最大值，进而可以保护控制器和整个电路板。

Claims (3)

1.一种无传感电机反电动势检测及硬件保护电路，其特征在于：包括反电动势检测单元A1，硬件保护单元A2和控制单元MCU；反电动势检测单元A1包括由电阻R1~R9组成的电阻分压网络，由电容C1，电容C2，电容C3组成反电动势检测模块,所述电阻R1一端连接电阻R4，电阻R2一端连接电阻R5，电阻R3一端连接电阻R6，电阻R4，电阻R5，电阻R6的另外一端连接构成中性点标记为P;电阻R7连接至电阻R1和R4的连接端，电阻R8连接至电阻R2和电阻R5的连接端，电阻R9连接至电阻R3和电阻R6的连接端，电阻R7，电阻R8，电阻R9另外一端连接至地，电容C1并联至电阻R7的两端，电容C2并联至电阻R8的两端，电容C3并联至电阻R9的两端；电机的三相输入端U连接电阻R1的另外一端，三相输入端V连接至电阻R2的另外一端，三相输入端W连接到电阻R3的另外一端；电机三相反电动势输入端VA连接至电阻R1，电阻R4，电阻R7的交点，三相反电动势输入端VB连接至电阻R2，电阻R5，电阻R8的交点，三相反电动势输入端VC连接至电阻R3，电阻R6，电阻R9的交点；比较放大器U3同向输入端输入三相反电动势输入端VA信号，比较放大器U3反向输入端输入中性点电压P，比较放大器U4同向输入端连接三相反电动势输入端VB，比较放大器U4反向输入端连接中性点电压P，比较放大器U5同向输入端连接三相反电动势输入端VC，比较放大器U5反向输入端连接中性点电压P；D触发器U1的输入端分别连接比较放大器U3，U4，U5的输出端，其触发器根据触发信号，采样输入信号ZU,ZV,ZW，然后输出所得到的信号，分别标记为ZCA,ZCB,ZCC，将经过采样输出的数据ZCA,ZCB,ZCC连接至控制单元MCU。

2.根据权利要求1所述的一种无传感电机反电动势检测及硬件保护电路，其特征在于：所述硬件保护单元A2包括电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电容C4，电容C5，电容C6，比较放大器U6，以及555定时器芯片；所述电阻R10一端和总线电压端Vbus连接，另外一端接入比较放大器U6的反向输入端；所述电阻R11一端和电容C4相连接至3.3V电源，另一端和电阻R12连接，并且接入比较放大器U6的同相输入端；所述电阻R12剩余一端和电容C4剩余另一端连接至地；所述R13一端接入555定时器的7号引脚，另一端连接电源;所述555定时器第一脚接地，第二引脚连接比较放大器U6的输出端，第三脚作为输出接到控制单元MCU，第四脚和第八脚连接接电源VCC，第五脚连接电容C5的一端，C5的另外一端接地，555定时器的第六脚连接电容C6的一端，电容C6的另一端接地，555定时器的第七脚和第六脚连接，同时接入电阻R13的一端，电阻R13的另外一端直接接电源VCC；所述电阻R11，R12组成串联分压电路；当555定时器的连接电路所设置电压小于直流母线上电压时，比较放大器U6会输入555定时器低触发端一个低电平信号，555定时器会截止并且置1输出，当所设电压大于母线电压时，555定时器会导通并清零。

3.根据权利要求1所述的一种无传感电机反电动势检测及硬件保护电路，其特征在于：所述电阻R1~R9的电阻值相同。