CN207625291U - 一种防止控制板带电插入bldc电机的保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，包括接口模块、单片机、转速侦测模块、VSP快速关闭模块和VM关闭模块；接口模块FG端与单片机输入端通过转速侦测模块耦接；单片机输出端分别与VSP电压产生和关闭模块输入端、VSP快速关闭模块输入端和VM关闭模块输入端耦接；VSP电压产生和关闭模块输出端和VSP快速关闭模块输出端均与接口模块VSP端耦接；VM关闭模块输出端与接口模块VM端耦接。本实用新型提供的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，单片机根据转速侦测信号，依次输出驱动信号将VSP电压和VM电压消除；解决控制板带电插入BLDC电机造成的BLDC电机和控制板受损的问题。

Description

一种防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路

技术领域

本实用新型涉及BLDC电机保护电路领域，特别涉及一种防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路。

背景技术

BLDC电机接口包含5个端口：VM端、GND端、VCC端、VSP端和FG端；

VM端：外部控制板提供给BLDC电机的主要动力供给直流高压电源；

GND端：公共地，要求这5根线都要以GND为公共地；

VCC端：外部控制板提供给BLDC电机内部控制IC的直流低压电源；

VSP端：外部控制板提供给BLDC电机的调速电压；

FG端：BLDC电机输出的转速脉冲反馈信号，供给外部控制板作转速侦测使用。

BLDC电机在准备运转前，正常安全的接通顺序是先把BLDC电机插到外部控制板上，然后才插电源线给控制板通电；但在实际操作过程中，比如新操作人员等，经常是先插电源线给外部控制板通电并启动测试后才发现BLDC电机没有启动运转(VSP调速电压已经有效输出)，然后在没有先拔开电源线并等待VSP、VM、VCC这三个电压放电的情况下，直接把BLDC电机插到外部控制板上；

控制板带电插入BLDC电机的连接器很难确保先通VCC或VM最后才通VSP的正常电源切入顺序；一旦先有了VSP调速电压和VM直流高压然后才有VCC直流低压时，由于VCC直流低压是BLDC电机内部时序控制IC的电源，容易引发控制IC的时序控制混乱导致内部开关管误驱动致使VM直流高压对GND短路致损，导致出现BLDC电机短路损坏和外部控制板受损的问题。

实用新型内容

为解决上述背景技术中提到的问题，本实用新型提供一种防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，包括接口模块、单片机、转速侦测模块、VSP快速关闭模块和VM关闭模块；其中：

所述接口模块FG端与单片机输入端通过转速侦测模块耦接；所述单片机输出端分别与VSP电压产生和关闭模块输入端、VSP快速关闭模块输入端和VM关闭模块输入端耦接；所述VSP电压产生和关闭模块输出端和VSP快速关闭模块输出端均与接口模块VSP端耦接；所述VM关闭模块输出端与接口模块VM端耦接。

进一步地，所述转速侦测模块包括电阻R1、电感L1和电容C1；所述电感L1一端与所述接口模块FG端耦接；所述电感L1另一端、电阻R1一端和电容C1一端均与单片机输入端耦接；所述电阻R1另一端与第一电源耦接；所述电容C1另一端接地。

进一步地，所述VSP快速关闭模块包括三极管Q1、电阻R2和电阻R3；所述三极管Q1集电极与电阻R2一端耦接；所述电阻R2另一端与接口模块VSP端耦接；所述三极管Q1基极与电阻R3一端耦接；所述电阻R3另一端与单片机输出端耦接；所述三极管Q1发射极接地。

进一步地，所述VM关闭模块包括继电器REL1、二极管D1、三极管Q2和电阻R4；所述继电器REL1开关一端与接口模块VM端耦接；所述继电器REL1开关另一端耦接有第二电源；所述继电器REL1线圈一端与二极管D1阴极之间耦接有第一电源；所述继电器REL1线圈另一端、二极管D1阳极均与三极管Q2集电极耦接；所述三极管Q2基极与电阻R4一端耦接；所述电阻R4另一端与单片机输出端耦接；所述三极管Q2发射极接地。

进一步地，所述三极管Q1为NPN型。

进一步地，所述三极管Q2为NPN型。

进一步地，所述第一电源的电压值为+5V。

进一步地，所述电阻R1的阻值为80KΩ-120KΩ；所述电感L1的电感量为35μH-45μH；所述电容C1的电容值为9nF-11nF。

进一步地，所述三极管Q1的型号为S8050；所述电阻R2的阻值为8Ω-12Ω；所述电阻R3的阻值为4.5KΩ-5KΩ。

进一步地，所述继电器REL1触点的负荷为3A/250V；所述二极管D1的型号为IN4148；所述三极管Q2的型号为S8050。

本实用新型提供的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，通过侦测模块对接口模块的转速信号进行侦测，并将侦测信号耦合到单片机；单片机根据接收到的侦测信号，依次输出驱动信号给VSP电压产生和关闭模块、VSP快速关闭模块和VM关闭模块，在BLDC插入前将VSP电压和VM电压消除；避免由于控制板带电插入BLDC电机造成的BLDC电机短路损坏和外部控制板受损的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路示意图；

图2为防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路电路图。

附图标记：

10接口模块 20VSP电压产生和关闭模块 30侦测模块

40VSP快速关闭模块 50VM关闭模块 60单片机

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用了区分不同的组成部分。“耦接”、“连接”或者“相连”等类似词语并非限定与物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接、光连接等，不管是直接的还是间接的。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，包括接口模块10、单片机60、转速侦测模块30、VSP快速关闭模块40和VM关闭模块50；其中：

所述接口模块10FG端与单片机60输入端通过转速侦测模块30耦接；所述单片机60输出端分别与VSP电压产生和关闭模块20输入端、VSP快速关闭模块40输入端和VM关闭模块50输入端耦接；所述VSP电压产生和关闭模块20输出端和VSP快速关闭模块40输出端均与接口模块10VSP端耦接；所述VM关闭模块50输出端与接口模块10VM端耦接。

具体实施时，所述接口模块10FG端与单片机60输入端通过转速侦测模块30耦接；单片机60输出端分别与VSP电压产生和关闭模块20输入端、VSP快速关闭模块40输入端和VM关闭模块50输入端耦接；VSP电压产生和关闭模块20输出端和VSP快速关闭模块40输出端均与接口模块10VSP端耦接；VM关闭模块50输出端与接口模块10VM端耦接。

当BLDC电机外部控制板通电并启动输出VSP调速电压和VCC电源电压时，如果BLDC电机没有插在控制板上，则侦测模块30无法侦测到BLDC电机输出的FG转速脉冲反馈信号，利用这个特性，单片机60输入端通过侦测模块30对BLDC电机的FG转速脉冲反馈信号进行读取和判断来区分BLDC电机是否插在控制板上；若FG转速脉冲反馈信号完全没有(等于零)的情况下，那么单片机60输出驱动信号给VSP电压产生和关闭模块20，将VSP电压产生和关闭模块20关断；同时，单片机60输出驱动信号给VSP快速关闭模块40快速关闭电路执行有效动作来迫使VSP电压能尽快消耗关闭；然后，单片机60输出驱动信号给VM关闭模块50，VM电压断开；通过上述电路结构进行保护之后，能够有效防止操作人员误操作导致的BLDC电机和控制板的损坏；

驱动BLDC电机运转需要VSP电压产生和关闭模块20；当单片机60需要启动运转BLDC电机时，单片机60发送PWM驱动信号给VSP电压产生和关闭模块20，通过该VSP电压产生和关闭模块20输出一个电压给到BLDC电机，从而驱动BLDC电机运转。

关于单片机60对FG转速的读取、判断和反应如下：

当BLDC电机运转时，单片机60读到的FG-Pulse-In信号为一高一低变化的电平，若单片机60读到高变低的下降沿信号时则计数加1，正常BLDC电机运转一圈时会计数到12，12代表1圈；若单片机60在1秒内计数到60个脉冲的话，那么代表1秒钟内BLDC电机转了5圈，则1秒钟内电机转了5圈的话，换算成转速＝5*60秒＝300转/分钟；

当BLDC电机没有先插入控制板时，单片机60读到的FG-Pulse-In信号为持续高电平信号；单片机60将在第一时间输出信号，将VSP电压产生和关闭模块关断，防止VSP调速电压再生；同时，单片机60输出VSP-Close高电平信号给VSP快速关闭模块40，通过VSP快速关闭模块除能VSP调速电压；然后，单片机发出VM-Close高电平给VM关闭模块50，通过VM关闭模块50将VM电压关。一旦除能VSP转速电压再生并使能VSP快速关闭模块和VM关闭模块之后再插入BLDC电机就不存在损坏的风险了。这种电路的保护一直持续到单片机60断电复位之前，当单片机60断电复位之前插入BLDC电机是不允许启动运转的，单片机处于保护锁定状态；

本实用新型实施例提供的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路设于控制板上；单片机60断电复位指，当将控制板与电源断开后，因为没有电压输入，控制板上残余的电放低到复位电压时，单片机60自然而然就会自动复位。

本实用新型实施例提供的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，通过侦测模块对接口模块的转速信号进行侦测，并将侦测信号耦合到单片机；单片机根据接收到的侦测信号，依次输出驱动信号给VSP电压产生和关闭模块、VSP快速关闭模块和VM关闭模块，在BLDC插入前将VSP电压和VM电压消除；避免由于控制板带电插入BLDC电机造成的BLDC电机短路损坏和外部控制板受损的问题。

优选地，所述转速侦测模块30包括电阻R1、电感L1和电容C1；所述电感L1一端与所述接口模块10FG端耦接；所述电感L1另一端、电阻R1一端和电容C1一端均与单片机60输入端耦接；所述电阻R1另一端与第一电源耦接；所述电容C1另一端接地。

具体实施时，如图2所示，转速侦测模块30包括电阻R1、电感L1和电容C1；电感L1一端与接口模块10FG端耦接；电感L1另一端、电阻R1一端和电容C1一端均与单片机60输入端耦接；电阻R1另一端与电压值为+5V的第一电源耦接；电容C1另一端接地。

电感L1和电容C1构成滤波电路，使接口模块10的FG转速脉冲信号稳定地输入单片机60；由于FG转速脉冲信号在BLDC电机静止状态下是开漏高阻状态，故需要通过电阻R1连接到+5V，确保给单片机60一个稳定的初始状态；

通过上述转速侦测模块30电路，能够将接口模块10的FG的状态稳定有效地反馈给单片机，保证保护电路侦测的准确性。

优选地，所述VSP快速关闭模块40包括三极管Q1、电阻R2和电阻R3；所述三极管Q1集电极与电阻R2一端耦接；所述电阻R2另一端与接口模块10VSP端耦接；所述三极管Q1基极与电阻R3一端耦接；所述电阻R3另一端与单片机60输出端耦接；所述三极管Q1发射极接地。

具体实施时，如图2所示，VSP快速关闭模块40包括三极管Q1、电阻R2和电阻R3；三极管Q1集电极与电阻R2一端耦接；电阻R2另一端与接口模块10VSP端耦接；三极管Q1基极与电阻R3一端耦接；电阻R3另一端与单片机60输出端耦接；三极管Q1发射极接地。当单片机60接收到的FG-Pulse-In信号为持续高电平时，单片机60输出VSP-Close高电平电阻R3一端；将Q1三极管导通，并通过电阻R2的限流把VSP调速电压快速泻放到GND，实现除能VSP调速电压。

优选地，所述VM关闭模块50包括继电器REL1、二极管D1、三极管Q2和电阻R4；所述继电器REL1开关一端与接口模块10VM端耦接；所述继电器REL1开关另一端耦接有第二电源；所述继电器REL1线圈一端与二极管D1阴极之间耦接有第一电源；所述继电器REL1线圈另一端、二极管D1阳极均与三极管Q2集电极耦接；所述三极管Q2基极与电阻R4一端耦接；所述电阻R4另一端与单片机60输出端耦接；所述三极管Q2发射极接地。

具体实施时，如图2所示，VM关闭模块50包括继电器REL1、二极管D1、三极管Q2和电阻R4；继电器REL1开关一端与接口模块10VM端耦接；继电器REL1开关另一端耦接有电压值为+310V的第二电源；继电器REL1线圈一端与二极管D1阴极之间耦接有第一电源；继电器REL1线圈另一端、二极管D1阳极均与三极管Q2集电极耦接；三极管Q2基极与电阻R4一端耦接；电阻R4另一端与单片机60输出端耦接；三极管Q2发射极接地。

在除能VSP调速电压的前提下，单片机60发出VM-Close高电平给电阻R4，将三极管Q2关闭，继电器REL1开关断开，从而关闭VM高压电源。

通过上述的侦测模块30、VSP快速关闭模块40和VM关闭模块50的电路设计，在控制板导电而BLDC电机未先插入的情况下，能将VSP调速电压快速关闭，并通过VM关闭模块将VM电压关闭；整个过程从控制板插入电开始，到VSP调速电压和VM电压的关闭在1秒左右完成，确保了更高的保护时效性。

优选地，所述三极管Q1为NPN型。

优选地，所述三极管Q2为NPN型。

优选地，所述第一电源的电压值为+5V。

优选地，所述电阻R1的阻值为80KΩ-120KΩ；所述电感L1的电感量为35μH-45μH；所述电容C1的电容值为9nF-11nF。

优选地，所述三极管Q1的型号为S8050；所述电阻R2的阻值为8Ω-12Ω；所述电阻R3的阻值为4.5KΩ-5KΩ。

具体实施时，电阻R1的阻值为80KΩ-120KΩ，较佳地，电阻R1的阻值为100KΩ；电感L1的电感量为35μH-45μH，较佳地，电感L1的电感量为39μH；电容C1的电容值为9nF-11nF，较佳地，电容C1的电容值为10nF；nF三极管Q1的型号为S8050；电阻R2的阻值为8Ω-12Ω，较佳地，电阻R2的阻值为10Ω；电阻R3的阻值为4.5KΩ-5KΩ，较佳地，电阻R3的阻值为4.7KΩ。

优选地，所述继电器REL1触点的负荷为3A/250V；所述二极管D1的型号为IN4148；所述三极管Q2的型号为S8050。

尽管本文中较多的使用了诸如接口模块、VSP电压产生和关闭模块、侦测模块、VSP快速关闭模块、VM关闭模块、单片机、电容、电阻、三极管、二极管、继电器和电感等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，包括接口模块，其特征在于，还包括单片机、转速侦测模块、VSP快速关闭模块和VM关闭模块；其中：

所述接口模块FG端与单片机输入端通过转速侦测模块耦接；所述单片机输出端分别与VSP电压产生和关闭模块输入端、VSP快速关闭模块输入端和VM关闭模块输入端耦接；所述VSP电压产生和关闭模块输出端和VSP快速关闭模块输出端均与接口模块VSP端耦接；所述VM关闭模块输出端与接口模块VM端耦接。

2.根据权利要求1所述的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，其特征在于：所述转速侦测模块包括电阻R1、电感L1和电容C1；所述电感L1一端与所述接口模块FG端耦接；所述电感L1另一端、电阻R1一端和电容C1一端均与单片机输入端耦接；所述电阻R1另一端与第一电源耦接；所述电容C1另一端接地。

3.根据权利要求1所述的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，其特征在于：所述VSP快速关闭模块包括三极管Q1、电阻R2和电阻R3；所述三极管Q1集电极与电阻R2一端耦接；所述电阻R2另一端与接口模块VSP端耦接；所述三极管Q1基极与电阻R3一端耦接；所述电阻R3另一端与单片机输出端耦接；所述三极管Q1发射极接地。

4.根据权利要求3所述的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，其特征在于：所述VM关闭模块包括继电器REL1、二极管D1、三极管Q2和电阻R4；所述继电器REL1开关一端与接口模块VM端耦接；所述继电器REL1开关另一端耦接有第二电源；所述继电器REL1线圈一端与二极管D1阴极之间耦接有第一电源；所述继电器REL1线圈另一端、二极管D1阳极均与三极管Q2集电极耦接；所述三极管Q2基极与电阻R4一端耦接；所述电阻R4另一端与单片机输出端耦接；所述三极管Q2发射极接地。

5.根据权利要求3所述的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，其特征在于：所述三极管Q1为NPN型。

6.根据权利要求4所述的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，其特征在于：所述三极管Q2为NPN型。

7.根据权利要求2或4所述的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，其特征在于：所述第一电源的电压值为+5V。

8.根据权利要求2所述的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，其特征在于：所述电阻R1的阻值为80KΩ-120KΩ；所述电感L1的电感量为35μH-45μH；所述电容C1的电容值为9nF-11nF。

9.根据权利要求3所述的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，其特征在于：所述三极管Q1的型号为S8050；所述电阻R2的阻值为8Ω-12Ω；所述电阻R3的阻值为4.5KΩ-5KΩ。

10.根据权利要求4所述的防止控制板带电插入BLDC电机的保护电路，其特征在于：所述继电器REL1触点的负荷为3A/250V；所述二极管D1的型号为I N4148；所述三极管Q2的型号为S8050。