CN208723818U - 桥式驱动电路、无刷电机控制电路、吹风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了桥式驱动电路、无刷电机控制电路、吹风机，其中桥式驱动电路包括至少两条并联支路，并联后的一端连接至第一电压源，并联后的另一端连接至第二电压源；其中至少一条支路包括：第一可控开关，第一端连接第一电压源；第二可控开关，第一端与第一可控开关的第二端连接，第二可控开关的第二端连接第二电压源；第一可控开关与第二可控开关的连接点连接至无刷电机的一个控制端；二极管，正极与第三电压源连接；第一电容，一端与二极管的负极连接，另一端连接至第一可控开关与第二可控开关的连接点。通过本实用新型，在支路中的下管不导通的情况下切换至该支路中的上管导通时，上管可以在控制信号的作用下较稳定地导通或关断。

Description

桥式驱动电路、无刷电机控制电路、吹风机

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，具体涉及桥式驱动电路、无刷电机控制电路、吹风机。

背景技术

吹风机的主体部分由一组电热丝和一个高转速小风扇组成。吹风机工作时，电热丝产生热量，高转速风扇吹出的风将热量带出风筒就变成了热风；如果只有高转速小风扇转动而电热丝不工作，则吹出来的就是冷风。

现有技术公开了一种吹风机中无刷电机的桥式驱动电路，如图1所示，MOS管Q1、Q2串联形成第一支路，MOS管Q3、Q4串联形成第二支路， MOS管Q5、Q6串联形成第三支路；三个支路并联，并联后的一端连接至电源VCC，并联后的另一端接地。U连接至Q1、Q2之间，V连接至Q3、 Q4之间，W连接至Q5、Q6之间，U、V、W分别连接至转速控制器的输出端，以提供无刷电机所需的转速控制信号。吹风机实际使用时，交替控制六个MOS管中的两个导通，导通的两个MOS管不在同一支路，并且其中一个MOS管为支路中的上管(支路中靠近VCC的MOS管)，另一个 MOS管为另一支路中的下管(支路中靠近电源地的MOS管)。例如，依次按照下列顺序控制MOS管导通：Q1Q6—Q1Q4—Q5Q4—Q5Q2—Q3Q2— Q3Q6—Q1Q6……

发明人发现，采用上述桥式驱动电路驱动无刷电机运行时，无刷电机转动情况不稳定。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了桥式驱动电路、无刷电机控制电路、吹风机，以解决现有桥式驱动电路控制无刷电机运行时，无刷电机转动情况不稳定的问题。

本实用新型第一方面提供了一种桥式驱动电路，用于控制无刷电机转动，包括至少两条支路，所述至少两条支路并联，并联后的一端连接至第一电压源，并联后的另一端连接至第二电压源；所述第一电压源的电压高于所述第二电压源；其中，所述至少两条支路中的一条支路包括：第一可控开关，其第一端连接所述第一电压源；第二可控开关，其第一端与所述第一可控开关的第二端连接，所述第二可控开关的第二端连接所述第二电压源；所述第一可控开关的第二端或所述第二可控开关的第一端用于连接至无刷电机的一个控制端；二极管，其正极与第三电压源连接；所述第三电压源的电压高于所述第二电压源；第一电容，其一端与所述二极管的负极连接，另一端连接至所述第一可控开关的第二端或所述第二可控开关的第一端。

本实用新型第二方面提供了一种无刷电机控制电路，包括：第一方面所述的桥式驱动电路；控制器，所述至少两条支路中的所述第一可控开关和所述第二可控开关的控制端均连接至所述控制器。

可选地，所述无刷电机控制电路还包括：采样电阻，第一端与所述并联后的另一端连接，第二端与所述第二电压源连接；采样电流处理单元，其一侧连接在所述采样电阻的两端，用于获取所述采样电阻两端的电压；另一侧的输出端连接至所述控制器；所述采样电流处理单元用于根据所述采样电阻两端的电压获取流过所述采样电阻的采样电流。

可选地，每条支路中所述第一可控开关的第二端或所述第二可控开关的第一端还连接至所述控制器，用于所述控制器获取无刷电机内的电压过零点。

本实用新型第三方面提供了一种吹风机，包括：第二方面或第二方面任意一种可选实施方式所述的无刷电机控制电路；无刷电机及扇叶，所述扇叶安装在所述无刷电机的转轴上。

可选地，所述无刷电机为直流无刷电机。

可选地，所述吹风机还包括：至少一组加热丝，用于产生热量；至少一个加热丝控制电路，每个加热丝控制电路对应一组加热丝，用于根据所述控制器的控制指令控制对应的加热丝产生热量。

可选地，所述加热丝控制电路包括：光耦，一侧与控制器连接；可控硅，与一组加热丝串联后接在电源的两端；所述可控硅的控制端连接至所述光耦的另一侧。

本实用新型实施例所提供的桥式驱动电路、无刷电机控制电路及方法、吹风机，通过预定顺序控制各个可控开关依次导通时，当一个支路中的下管导通时，正电荷从第三电压源经二极管流向该支路中第一电容的一端，负电荷从第二电压源经导通的下管流向该支路中第一电容的另一端从而为第一电容充电；在该支路中的下管不导通的情况下切换至该支路中的上管导通时，由于上管的引脚中、与下管相连的引脚确定具有低电压，因此上管可以在控制信号的作用下较稳定地导通或关断。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了现有桥式驱动电路的原理图；

图2A示出了根据本实用新型实施例的一种桥式驱动电路的电路原理图；

图2B示出了无刷电机内的定子绕组接线示意图；

图3A示出了根据本实用新型实施例的一种无刷电机控制电路的原理框图；

图3B示出了根据本实用新型实施例的另一种无刷电机控制电路的原理框图；

图4示出了一种采样电流处理单元的电路原理图；

图5示出了每条支路中第可控开关的第二端或第二可控开关的第一端与控制器连接的电路原理图；

图6示出了图3A或图3B所示的无刷电机控制电路的控制方法的流程图；

图7A示出了根据本实用新型的一种吹风机的电路原理图；

图7B示出了根据本实用新型的另一种吹风机的电路原理图；

图8示出了一种加热丝控制电路的电路原理图。

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。

发明人仔细研究了现有吹风机中无刷电机的桥式驱动电路发现，无刷电机转动情况不稳定的原因在于：在一个支路中的下管不导通的情形下切换该支路的上管导通时，会出现上管无法正常导通的情形；而上管之所以无法导通则是由于上管的引脚中、与下管相连的引脚悬空而导致其电压不稳定。基于该发现，发明人提供了一种桥式驱动电路，以解决无刷电机转动不稳定的情况。

实施例一

图2A示出了根据本实用新型实施例的一种桥式驱动电路的电路原理图。该桥式驱动电路用于控制无刷电机转动。如图2A所示，该桥式驱动电路包括至少两条支路，该至少两条支路并联，并联后的一端连接至第一电压源V1，并联后的另一端连接至第二电压源V2，第一电压源V1高于第二电压源V2，例如V1为正电压，V2为电源地。

至少两条支路中的一条支路，以图2A中左侧的U支路为例，包括第一可控开关Q1、第二可控开关Q2、二极管D1和第一电容C1。第一可控开关Q1的第一端连接第一电压源V1，第二可控开关Q2的第一端与第一可控开关Q1的第二端连接，第二可控开关Q2的第二端连接第二电压源V2；第一可控开关Q1的第二端或第二可控开关Q2的第一端用于连接至无刷电机的一个控制端。二极管D1的正极与第三电压源V3连接，第三电压源V3的电压高于第二电压源V2。第一电容C1的一端与二极管D1的负极连接，另一端连接至第一可控开关Q1的第二端或第二可控开关Q2的第一端。图2A中中间的V支路第一可控开关Q3和第二可控开关Q4串联，其连接关系同U支路，右侧的W支路中第一可控开关Q5和第二可控开关Q6 串联，其连接关系同U支路。

无刷电机由定子和转子组成，通过定子产生方向变化的磁场，转子上设置有永磁体，变化的磁场与转子上永磁体之间的吸引力驱动转子转动。如图2B所示，无刷电机内的定子绕组多采用对称的星型接法，当U支路的第一可控开关Q1导通、V支路的第二可控开关Q4导通时，电流从图2B 中的U流向V；而当V支路的第一可控开关Q3导通、U支路的第二可控开关Q2导通时，电流从图2B中的V流向U。

采用如图2A所述的桥式驱动电路控制无刷电机时，依次按照下列顺序控制各个可控开关导通：Q1Q6—Q1Q4—Q5Q4—Q5Q2—Q3Q2—Q3Q6— Q1Q6……当从Q3、Q2导通时，U支路的下管(本申请各实施例中的下管是指靠近第一电压源V1的可控开关，上管是指靠近第二电压源V2的可控开关)导通，无刷电机中的电流从图2A所示的U经过Q2流向第二电压源 V2；与此同时，正电荷还从第三电压源V3经二极管D1流向第一电容C1 的一端，负电荷从第二电压源V2经Q2流向第一电容C1的另一端，从而为第一电容C1充电。当从Q3、Q6导通切换至Q1、Q6导通时，U支路的上管由于与第一电容C1连接，且第一电容C1的另一端充满负电荷而具有低电压，因此上管的引脚中、与下管相连的引脚不悬空，上管可以在控制信号的作用下较稳定地导通或关断。

上述桥式驱动电路，通过预定顺序控制各个可控开关依次导通时，当一个支路中的下管导通时，正电荷从第三电压源经二极管流向该支路中第一电容的一端，负电荷从第二电压源经导通的下管流向该支路中第一电容的另一端从而为第一电容充电；在该支路中的下管不导通的情况下切换至该支路中的上管导通时，由于上管的引脚中、与下管相连的引脚确定具有低电压，因此上管可以在控制信号的作用下较稳定地导通或关断。

需要补充说明的是，本申请中的并联支路可以为三条，但不限于三条，例如也可以为两条，或其他任意条数。并联支路的条数具体根据无刷电机的定子中星型连接的绕组数量(例如图2B中为3个绕组星型连接)确定。

本申请中可以是每个支路均包括二极管和第一电容；也可以只有个别支路包括二极管和第一电容，其他支路则可以采用别的方式解决支路中第二可控开关的引脚悬空、导致其电压不稳定的问题。

本申请中的可控开关可以为MOS管、IGBT或其他可控开关器件，申请对此不做限定。当可控开关为MOS管时，可以为如图2A所示的N沟道的MOS管。本领域技术人员能够理解，为控制MOS管的栅极G导通，需要栅极G与源极S之间具备符合条件的电压差，为此可以在栅极G与源极 S之间连接电阻。

实施例二

图3A示出了根据本实用新型实施例的一种无刷电机控制电路的原理框图。如图3A所示，该无刷电机控制电路包括实施例一所述的桥式驱动电路，此外，还包括控制器，实施例一支路中的第一可控开关和第二可控开关的控制端均连接至控制器。

如图3A所示，图2A中U支路的第一可控开关Q1的控制端P1、U支路的第二可控开关Q2的控制端P2、V支路的第一可控开关Q3的控制端 P3、V支路的第二可控开关Q4的控制端P4、W支路的第一可控开关Q5 的控制端P5、W支路的第二可控开关Q6的控制端P6均连接至控制器。

实施例三

图3B示出了根据本实用新型实施例的另一种无刷电机控制电路的原理框图，如图3B所示，与实施例二的区别在于，还包括采样电阻Rs和采样电流处理单元。

采样电阻Rs的第一端与并联后的另一端连接，第二端与第二电压源连接。采样电流处理单元的一侧连接在采样电阻Rs的两端，用于获取采样电阻Rs两端的电压；另一侧的输出端连接至控制器。采样电流处理单元用于根据采样电阻Rs两端的电压获取流过采样电阻Rs的采样电流。控制器可以根据采样电流控制无刷电机的转动，例如当采样电流过大时，无刷电机电路可能出现故障，控制器可以控制无刷电机停止转动。

上述采样电阻设置在各个支路并联后的连接点与第二电压源之间，其所采集到的电流为无刷电机中星型连接的各个绕组的电流之和(线圈绕组对电流有时延作用，因此切换导通的可控开关时，无刷电机中会出现至少两路电流叠加)，该电流之和大于单个绕组的电流。当单个绕组中的电流过大时采样电流必然会过大，而采样电流过大时，单个绕组中的电流未必过大，因此根据本申请实施例的采样电阻所采集的电流来控制无刷电机更为可靠。

本领域技术人员能够理解，将采样电阻两端的电压转换为采样电流可以有多种电路，采样电流处理单元的具体实现形式可以采用任意一种现有技术手段。可选地，采样电流处理单元如图4所示，其中U1为运算放大器。

作为本实施例的一种可选实施方式，每条支路中第可控开关的第二端或第二可控开关的第一端还连接至控制器，用于控制器获取无刷电机内的电压过零点，如图3B所示。可选地，每条支路中第可控开关的第二端或第二可控开关的第一端通过如图5所示的电路连接至控制器。

实施例四

图6示出了实施例二或实施例三所述的无刷电机控制电路的控制方法的流程图。如图6所示，该方法包括如下步骤：

S1：控制第一支路的第一可控开关导通，同时控制第三支路的第二可控开关导通，其余可控开关断开。如图2A所示，控制Q1、Q6导通，其他可控开关断开。

S2：控制第一支路的第一可控开关导通，同时控制第二支路的第二可控开关导通，其余可控开关断开。

如图2A所示，控制Q1、Q4导通，其他可控开关断开。

S3：控制第三支路的第一可控开关导通，同时控制第二支路的第二可控开关导通，其余可控开关断开。

如图2A所示，控制Q5、Q4导通，其他可控开关断开。

S4：控制第三支路的第一可控开关导通，同时控制第一支路的第二可控开关导通，其余可控开关断开。

如图2A所示，控制Q5、Q2导通，其他可控开关断开。

S5：控制第二支路的第一可控开关导通，同时控制第一支路的第二可控开关导通，其余可控开关断开。

如图2A所示，控制Q3、Q2导通，其他可控开关断开。

S6：控制第二支路的第一可控开关导通，同时控制第三支路的第二可控开关导通，其余可控开关断开。

如图2A所示，控制Q3、Q6导通，其他可控开关断开。

通过上述6个步骤，可控制桥式驱动电路的6个可控开关依次按照下列顺序导通：Q1Q6—Q1Q4—Q5Q4—Q5Q2—Q3Q2—Q3Q6—Q1Q6……交替控制六个可控开关中的两个导通，导通的两个可控开关不在同一支路，并且其中一个可控开关为支路中的上管，另一个MOS管为另一支路中的下管。

作为本实施例的一种可选实施方式，无刷电机控制电路的控制方法还获取无刷电机内的电压过零点，在电压过零点的时刻控制下一顺序的可控开关导通。

实施例五

图7A示出了根据本实用新型的一种吹风机的电路原理图。如图7A所示，该吹风机包括实施例二或实施例三所述的无刷电机控制电路、无刷电机及扇叶。其中，扇叶安装在无刷电机的转轴上。控制器用于执行实施例四或者其任意一种可选实施方式所述的控制方法。

吹风机采用无刷电机能够极大地降低运行时的噪声，并且转速可达 100000RPM。

实施例六

图7B示出了根据本实用新型的另一种吹风机的电路原理图。如图7B 所示，与实施例五的区别在于，还包括至少一组加热丝和至少一个加热丝控制电路。加热丝用于产生热量，每个加热丝控制电路对应一组加热丝，用于根据控制器的控制指令控制对应的加热丝产生热量。当无刷电机带动扇叶转动所形成的风将加热丝所产生的热量带出风筒时，吹出的就是热风；当加热丝不产生热量时，吹出的就是冷风。

本领域技术人员能够理解，加热丝控制电路的具体实现形式可以采用任意一种现有技术手段。可选地，如图8所示，加热丝控制电路包括光耦 M1和可控硅M2。光耦M1的一侧与控制器连接，可控硅M2与一组加热丝H1或H2串联后接在电源的两端(例如可以为市电的零线和火线)，可控硅M2的控制端连接至光耦M1的另一侧。

通过控制器经加热丝控制电路分别控制至少两个加热丝，可根据输入信号选择产生热量的加热丝的数量，从而能够控制吹风机吹风的温度。

可选地，吹风机还可以包括按键，与控制器连接，用于用户输入控制信号以调节吹风机吹风的温度，以及控制无刷电机转动的速度。此外，吹风机还可以包括指示灯，与控制器连接，用于显示吹风机的工作状态，具体可以根据实际需求定制。

需要补充说明的是，本申请的各个附图中，导线上标号相同的位置是相连的。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种桥式驱动电路，用于控制无刷电机转动，其特征在于，包括至少两条支路，所述至少两条支路并联，并联后的一端连接至第一电压源，并联后的另一端连接至第二电压源；所述第一电压源的电压高于所述第二电压源；其中，所述至少两条支路中的一条支路包括：

第一可控开关，其第一端连接所述第一电压源；

第二可控开关，其第一端与所述第一可控开关的第二端连接，所述第二可控开关的第二端连接所述第二电压源；所述第一可控开关的第二端或所述第二可控开关的第一端用于连接至无刷电机的一个控制端；

二极管，其正极与第三电压源连接；所述第三电压源的电压高于所述第二电压源；

第一电容，其一端与所述二极管的负极连接，另一端连接至所述第一可控开关的第二端或所述第二可控开关的第一端。

2.一种无刷电机控制电路，其特征在于，包括：

权利要求1所述的桥式驱动电路；

控制器，所述至少两条支路中的所述第一可控开关和所述第二可控开关的控制端均连接至所述控制器。

3.根据权利要求2所述的无刷电机控制电路，其特征在于，还包括：

采样电阻，第一端与所述并联后的另一端连接，第二端与所述第二电压源连接；

采样电流处理单元，其一侧连接在所述采样电阻的两端，用于获取所述采样电阻两端的电压；另一侧的输出端连接至所述控制器；所述采样电流处理单元用于根据所述采样电阻两端的电压获取流过所述采样电阻的采样电流。

4.根据权利要求2所述的无刷电机控制电路，其特征在于，每条支路中所述第一可控开关的第二端或所述第二可控开关的第一端还连接至所述控制器，用于所述控制器获取无刷电机内的电压过零点。

5.一种吹风机，其特征在于，包括：

权利要求2至4任一项所述的无刷电机控制电路；

无刷电机及扇叶，所述扇叶安装在所述无刷电机的转轴上。

6.根据权利要求5所述的吹风机，其特征在于，所述无刷电机为直流无刷电机。

7.根据权利要求5所述的吹风机，其特征在于，还包括：

至少一组加热丝，用于产生热量；

至少一个加热丝控制电路，每个加热丝控制电路对应一组加热丝，用于根据所述控制器的控制指令控制对应的加热丝产生热量。

8.根据权利要求7所述的吹风机，其特征在于，所述加热丝控制电路包括：

光耦，一侧与控制器连接；

可控硅，与一组加热丝串联后接在电源的两端；所述可控硅的控制端连接至所述光耦的另一侧。