CN207234701U - 一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器，包括MCU、过零检测模块、自举升压驱动模块、电源输入模块、三相全桥驱动模块以及接口模块，MCU分别连接过零检测模块、自举升压驱动模块、电源输入模块、三相全桥驱动模块以及接口模块，本实用新型结构原理简单，采用无霍尔无刷驱动，输出的正弦波输出减少转矩脉动，运行平稳，噪声明显减低；无霍尔减少生产和维修工作量，减少硬件成本。

Description

一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器

技术领域

本实用新型涉及电机驱动技术领域，具体为一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器。

背景技术

目前汽车上使用的电机有相当一部分使用的是有刷电机，使用效果是持续叠加使用2000小时。这就是我们常说的有的汽车刚刚买的时候很好，用了2到3年就出现问题的常见原因。有刷电机采用碳刷机械换相，碳刷用完后碳粉会进入换向器缝隙造成短路，很快电机就会烧毁，导致维修工作量增加，回收利用成本增加，浪费金属资源，生产造成环境污染。有刷电机使用耗材多，噪声大，震动大，耗能多。

市面上常用的无刷方案是方波无感无刷电机及驱动器，有霍尔无刷电机及驱动，这2种都比有刷先进很多。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器，包括MCU、过零检测模块、自举升压驱动模块、电源输入模块、三相全桥驱动模块和接口模块，所述MCU分别连接过零检测模块、自举升压驱动模块、电源输入模块、三相全桥驱动模块以及接口模块；

所述过零检测模块包括电压比较芯片、电阻A-电阻I、电容A、电容B和电容C，所述电阻A串联电阻G形成第一串联支路；所述电阻B串联电阻H形成第二串联支路；所述电阻C串联电阻I形成第三串联支路，第一串联支路、第二串联支路、第三串联支路并联连接，且第一串联支路、第二串联支路、第三串联支路一端分别连接电机A相、电机B相、电机C相信号输入端，第一串联支路、第二串联支路、第三串联支路另一端连接MCU，所述电阻D、电容A一端均接在电阻C与电阻I之间，另一端接地；所述电阻E、电容B均接在电阻B与电阻H之间，另一端接地；所述电阻F、电容C均接在电阻A和电阻G之间，另一端接地，所述电容A、电容B、电容C还接入 电压比较芯片。

优选的，所述自举升压驱动模块包括N型场效应管A-N型场效应管F，电感A-电感C，所述电感A一端接在N型场效应管A与N型场效应管F之间，所述电感B一端接在N型场效应管B与N型场效应管E之间；所述电感C一端接在N型场效应管C与N型场效应管D之间；所述电感A另一端、电感B另一端、电感C另一端为共用端。

优选的，所述三相全桥驱动模块包括N沟道MOSFET管A-N沟道MOSFET管F、三极管A-三极管C，所述N沟道MOSFET管A栅极分别连接电阻J一端和三极管A集电极，N沟道MOSFET管A漏极连接N沟道MOSFET管D源极，所述N沟道MOSFET管D栅极接A相负极电源端，所述三极管A发射极接地，基极通过电阻M接A相正极电源端；所述N沟道MOSFET管B栅极分别连接电阻K一端和三极管B集电极，N沟道MOSFET管B漏极连接N沟道MOSFET管E源极，所述N沟道MOSFET管E栅极接B相负极电源端，所述三极管B发射极接地，基极通过电阻N接B相正极电源端；所述N沟道MOSFET管C栅极分别连接电阻L一端和三极管C集电极，N沟道MOSFET管C漏极连接N沟道MOSFET管F源极，所述N沟道MOSFET管F栅极接C相负极电源端，所述三极管C发射极接地，基极通过电阻O接C相正极电源端；所述电阻J、电阻K、电阻L另一端均连接自举升压电路，所述N沟道MOSFET管D、N沟道MOSFET管E、N沟道MOSFET管F漏极均接地。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构原理简单，采用无霍尔无刷驱动，输出的正弦波输出减少转矩脉动，运行平稳，噪声明显减低；无霍尔减少生产和维修工作量，减少硬件成本；其中，采用的过零检测模块过零时直接给信号给MCU，MCU判断后立即发出电压信号指令给中间双极结型晶体管，直到场效应晶体管输出正弦波电压；可以直接省去延时30度角；本实用新型采用的自举升压驱动模块能够使电压升高，升高的电压能达到数倍电源电压；本实用新型采用的三相全桥驱动模块中采用6个N沟道的MOSFET管做功率输出元件，工作时输出电流可达数十安培。

附图说明

图1为本实用新型原理框图；

图2为本实用新型过零检测模块电路图；

图3为本实用新型自举升压驱动模块电路图；

图4为本实用新型三相全桥驱动模块电路图。

图中：1、MCU；2、过零检测模块；3、自举升压驱动模块；4、电源输入模块；5、三相全桥驱动模块；6、接口模块；7、电压比较芯片；8、自举升压电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器，包括MCU1、过零检测模块2、自举升压驱动模块3、电源输入模块4、三相全桥驱动模块5和接口模块6， MCU1分别连接过零检测模块2、自举升压驱动模块3、电源输入模块4、三相全桥驱动模块5以及接口模块6；

过零检测模块2包括电压比较芯片7、电阻A1a-电阻I9a、电容A1b、电容B2b和电容C3b，电阻A1a串联电阻G7a形成第一串联支路；电阻B2a串联电阻H8a形成第二串联支路；电阻C3a串联电阻I9a形成第三串联支路，第一串联支路、第二串联支路、第三串联支路并联连接，且第一串联支路、第二串联支路、第三串联支路一端分别连接电机A相、电机B相、电机C相信号输入端，第一串联支路、第二串联支路、第三串联支路另一端连接MCU1，电阻D4a、电容A1b一端均接在电阻C3a与电阻I9a之间，另一端接地；电阻E5a、电容B2b均接在电阻B2a与电阻H8a之间，另一端接地；电阻F6a、电容C3b均接在电阻A1a和电阻G7a之间，另一端接地，电容A1b、电容B2b、电容C3b还接入 电压比较芯片7。本实用新型采用的过零检测模块过零时直接给信号给MCU，MCU判断后立即发出电压信号指令给中间双极结型晶体管，直到场效应晶体管输出正弦波电压；可以直接省去延时30度角。

本实用新型中，自举升压驱动模块3包括N型场效应管A1c-N型场效应管F6c，电感A1d-电感C3d，电感A1d一端接在N型场效应管A1c与N型场效应管F6c之间，电感B2d一端接在N型场效应管B2c与N型场效应管E5c之间；电感C3d一端接在N型场效应管C3c与N型场效应管D4c之间；电感A1d另一端、电感B2d另一端、电感C3d另一端为共用端。本实用新型采用的自举升压驱动模块能够使电压升高，升高的电压能达到数倍电源电压。

本实用新型中，三相全桥驱动模块5包括N沟道MOSFET管A1e-N沟道MOSFET管F6e、三极管A1f-三极管C3f，N沟道MOSFET管A1e栅极分别连接电阻J10a一端和三极管A1f集电极，N沟道MOSFET管A1e漏极连接N沟道MOSFET管D4e源极，N沟道MOSFET管D4e栅极接A相负极电源端，三极管A1f发射极接地，基极通过电阻M13a接A相正极电源端；N沟道MOSFET管B2e栅极分别连接电阻K11a一端和三极管B2f集电极，N沟道MOSFET管B2e漏极连接N沟道MOSFET管E5e源极，N沟道MOSFET管E5e栅极接B相负极电源端，三极管B2f发射极接地，基极通过电阻N14a接B相正极电源端；N沟道MOSFET管C3e栅极分别连接电阻L12a一端和三极管C3f集电极，N沟道MOSFET管C3e漏极连接N沟道MOSFET管F6e源极，N沟道MOSFET管F6e栅极接C相负极电源端，三极管C3f发射极接地，基极通过电阻O15a接C相正极电源端；电阻J10a、电阻K11a、电阻L12a另一端均连接自举升压电路8，N沟道MOSFET管D4e、N沟道MOSFET管E5e、N沟道MOSFET管F6e漏极均接地。本实用新型采用6个N沟道的MOSFET管做功率输出元件，工作时输出电流可达数十安培，其中，N沟道MOSFET管A1e、N沟道MOSFET管B2e、N沟道MOSFET管C3e称为上桥臂，N沟道MOSFET管D4e、N沟道MOSFET管E5e、N沟道MOSFET管F6e称为下桥臂。电阻J10a、电阻K11a、电阻L12a为N沟道MOSFET管A1e、N沟道MOSFET管B2e、N沟道MOSFET管C3e的上拉电阻，连接到二极管和电容组成的自举升压电路为上臂驱动管提供2倍于电源电压的上拉电平，使上臂MOSFET管在工作时有足够高的VGS压差，降低MOSFET大电流输出时的导通内阻，上臂MOSFET管的漏极分别由三极管A1f、三极管B2f、三极管C3f驱动，在工作时只起到导通换相的作用。下臂MOSFET管由MCU的PWM输出口直接驱动，所选用的MCU管脚为推挽输出特性。

本实用新型结构原理简单，采用无霍尔无刷驱动，输出的正弦波输出减少转矩脉动，运行平稳，噪声明显减低；无霍尔减少生产和维修工作量，减少硬件成本。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器，包括MCU（1）、过零检测模块（2）、自举升压驱动模块（3）、电源输入模块（4）、三相全桥驱动模块（5）和接口模块（6），其特征在于：所述MCU（1）分别连接过零检测模块（2）、自举升压驱动模块（3）、电源输入模块（4）、三相全桥驱动模块（5）以及接口模块（6）；

所述过零检测模块（2）包括电压比较芯片（7）、电阻A(1a)-电阻I(9a)、电容A(1b)、电容B(2b)和电容C(3b)，所述电阻A(1a)串联电阻G(7a)形成第一串联支路；所述电阻B(2a)串联电阻H(8a)形成第二串联支路；所述电阻C(3a)串联电阻I(9a)形成第三串联支路，第一串联支路、第二串联支路、第三串联支路并联连接，且第一串联支路、第二串联支路、第三串联支路一端分别连接电机A相、电机B相、电机C相信号输入端，第一串联支路、第二串联支路、第三串联支路另一端连接MCU(1)，所述电阻D(4a)、电容A(1b)一端均接在电阻C(3a)与电阻I(9a)之间，另一端接地；所述电阻E(5a)、电容B(2b)均接在电阻B(2a)与电阻H(8a)之间，另一端接地；所述电阻F(6a)、电容C(3b)均接在电阻A(1a)和电阻G(7a)之间，另一端接地，所述电容A(1b)、电容B(2b)、电容C(3b)还接入 电压比较芯片(7)。

2.根据权利要求1所述的一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器，其特征在于：所述自举升压驱动模块(3)包括N型场效应管A(1c)-N型场效应管F(6c)，电感A(1d)-电感C(3d)，所述电感A(1d)一端接在N型场效应管A(1c)与N型场效应管F(6c)之间，所述电感B(2d)一端接在N型场效应管B(2c)与N型场效应管E(5c)之间；所述电感C(3d)一端接在N型场效应管C(3c)与N型场效应管D(4c)之间；所述电感A(1d)另一端、电感B(2d)另一端、电感C(3d)另一端为共用端。

3.根据权利要求1所述的一种正弦波无霍尔无刷直流电机驱动器，其特征在于：所述三相全桥驱动模块(5)包括N沟道MOSFET管A(1e)-N沟道MOSFET管F(6e)、三极管A(1f)-三极管C(3f)，所述N沟道MOSFET管A(1e)栅极分别连接电阻J(10a)一端和三极管A(1f)集电极，N沟道MOSFET管A(1e)漏极连接N沟道MOSFET管D(4e)源极，所述N沟道MOSFET管D(4e)栅极接A相负极电源端，所述三极管A(1f)发射极接地，基极通过电阻M(13a)接A相正极电源端；所述N沟道MOSFET管B(2e)栅极分别连接电阻K(11a)一端和三极管B(2f)集电极，N沟道MOSFET管B(2e)漏极连接N沟道MOSFET管E(5e)源极，所述N沟道MOSFET管E(5e)栅极接B相负极电源端，所述三极管B(2f)发射极接地，基极通过电阻N(14a)接B相正极电源端；所述N沟道MOSFET管C(3e)栅极分别连接电阻L(12a)一端和三极管C(3f)集电极，N沟道MOSFET管C(3e)漏极连接N沟道MOSFET管F(6e)源极，所述N沟道MOSFET管F(6e)栅极接C相负极电源端，所述三极管C(3f)发射极接地，基极通过电阻O(15a)接C相正极电源端；所述电阻J(10a)、电阻K(11a)、电阻L(12a)另一端均连接自举升压电路（8），所述N沟道MOSFET管D(4e)、N沟道MOSFET管E(5e)、N沟道MOSFET管F(6e)漏极均接地。