CN210157106U - 家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构 - Google Patents
家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，属于开关磁阻电机领域，包括电路板，所述电路板上包括电源模块、中央处理模块、信号处理模块、通讯模块、驱动模块、功率模块、散热模块；所述功率模块位于电源模块下方且所述功率模块的端子通过导线与电机直接连接；所述驱动模块位于功率模块的左侧，中央处理模块位于驱动模块的左侧，所述信号处理模块位于中央处理模块的下方且靠近需要采集信息的模块旁，信号处理模块将信息传送到中央处理模块；所述通讯模块位于中央处理模块的上方。本实用新型具有可靠性高，抗干扰能力强，效率高，响应时间更短，连续负载运行时间更长、寿命更长的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于开关磁阻电机领域，具体涉及一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构。
背景技术
目前家用食品料理机所用电机绝大多数为单向串励电动机或者永磁无刷电机，所用控制器也和开关磁阻电机的控制器截然不同。这类串励电动机或者永磁无刷电机，特性比较软，高速运转时噪音极大，随负载变化速度波动性大。所用控制器性能单一，效率偏低，负载持续运行时间短，而且直驱调速范围窄，结构也比较原始，保护和检测功能比较少，不具备对电机的运行状态实时监测的能力，不具有大速比直驱调速特性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，具有可靠性高，抗干扰能力强，效率高，响应时间更短，连续负载运行时间更长、寿命更长的特点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为，采用一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，包括电路板，所述电路板上包括电源模块、中央处理模块、信号处理模块、通讯模块、驱动模块、功率模块、散热模块；
所述功率模块位于电源模块下方且所述功率模块的端子通过导线与电机直接连接；所述驱动模块位于功率模块的左侧，中央处理模块位于驱动模块的左侧，所述信号处理模块位于中央处理模块的下方且靠近需要采集信息的模块旁，信号处理模块将信息传送到中央处理模块；所述通讯模块位于中央处理模块的上方。
作为一种优选的方案，所述功率模块包括IGBT和功率二极管、散热模块，所述IGBT紧固于散热模块上，所述散热模块上设有温度检测器，所述功率二极管紧靠于对应的IGBT。
作为一种优选的方案，所述驱动模块包括驱动芯片及外围电路，所述驱动模块以最短的电路路径将开关信号输送到相应IGBT上，并且驱动模块各个开关信号输出线相互不交叉。
作为一种优选的方案，所述中央处理模块由ARM和CPLD双芯片组成，所述通讯模块靠近ARM芯片。
作为一种优选的方案，通讯模块通过光耦隔离与人机交互面板通讯，且所述通讯模块与其他模块的距离均大于与中央处理模块的距离。
作为一种优选的方案，所述电源模块集中分布在所有模块的垂直上方且靠近功率模块。
作为一种优选的方案，电路板上还设有电机位置信号输入端子，所述电机位置信号输入端子靠近信号处理模块。
作为一种优选的方案，所述电路板为不等边的五边形，所述五边形两条平行的竖直边分别为140mm和180mm，与两条竖直边分别垂直的长横边140mm，与180mm竖直边垂直的短横边为60mm，一条斜边分别与60mm的短横边和140mm的竖边连接。
作为一种优选的方案，所述电源模块设置在140mm的短横边一侧，所述功率模块设置在180mm竖直边一侧，所述中央处理模块与通讯模块设置在140mm的竖直边一侧，所述信号处理模块位于斜边一侧。
本实用新型有益效果：
本实用新型按照电路最短路径及信号流向最优的原则进行布局，以此减少信号干扰，保证运行可靠性，控制器的效率更高，响应时间更短，连续负载运行时间更长、寿命更长；宽范围直驱调速的能力更强，性能更强，噪音更小。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型结构示意框图；
图3为本实用新型中央处理器信号处理框图；
图4为本实用新型信号采集流程框图；
图5为本实用新型信号处理模块信号处理流程框图；
图6为本实用新型中央处理器工作流程框图；
其中，1、电路板；2、中央处理模块；3、通讯模块；4、电源模块；5、功率模块；6、散热模块；7、驱动模块；8、电机位置信号输入端子。
具体实施方式
实施例1：
结合说明书附图，本实施例所述的一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，食品料理机使用开关磁阻电机来取代原来的串励或无刷电机，因此对应地使用开关磁阻电机的控制器，该控制器具有30转--10000转范围内的直驱调速特性，能精确控制电机的扭矩、转速等输出特性和运转动作状态，瞬间响应能力强，并提供各类保护功能。
该控制器的结构布局各功能模块之间有机布局，相互关联，共同完成各种精确、复杂的控制任务。
整个控制器部分主要组成模块有中央处理模块2、信号处理模块、通讯模块3、驱动模块7、电源模块4和功率模块5等部分构成。所有的模块按照电路最短路径及信号流向最优的原则进行布局，以此减少信号干扰，保证运行可靠性。该控制器的形状、尺寸和结构布局如图所示：包括电路板1，所述电路板1为不等边的五边形，所述五边形两条平行的竖直边分别为140mm和180mm，与两条竖直边分别垂直的长横边140mm，与180mm竖直边垂直的短横边为60mm，一条斜边分别与60mm的短横边和140mm的竖边连接。
所述电路板1上包括电源模块4、中央处理模块2、信号处理模块、通讯模块3、驱动模块7、功率模块5、散热模块6；
电源模块4集中分布在所有模块的垂直上方且靠近功率模块5，功率模块5位于电源模块4下方且所述功率模块5的端子通过导线与电机直接连接；所述功率模块5包括IGBT和功率二极管、散热模块6，所述IGBT紧固于散热模块6上，所述散热模块6上设有温度检测器，所述功率二极管紧靠于对应的IGBT。
其中，电源模块4用于外部输入直流的降压稳压和将交流输入电压整流成直流电压供给功率模块5使用。电源模块4集中分布在所有模块的垂直上方，减少对其他模块的电磁干扰；同时紧紧靠近功率模块5，有利于减少高频脉动，减少对功率模块5的冲击，提高功率模块5的使用寿命和效率。
功率模块5用于控制电机绕组的开通关断，为电机提供电能量，为绕组储能提供回馈路径。温度检测器保证IGBT在规格工作温度范围内工作。功率二极管紧靠于对应的IGBT,缩短电流环路，减少电磁干扰的产生。
驱动模块7负责对功率模块5IGBT的通断，所述驱动模块7位于功率模块5的左侧，所述驱动模块7包括驱动芯片及外围电路，所述驱动模块7以最短的电路路径将开关信号输送到相应IGBT上，并且驱动模块7各个开关信号输出线相互不交叉，消除彼此之间的干扰。
中央处理模块2位于驱动模块7的左侧，所述中央处理模块2由ARM和CPLD双芯片组成，ARM负责整个控制系统的运行控制、逻辑运算、反馈处理、信号输出等。CPLD负责逻辑变换，斩波处理，为驱动模块7下达开关信号等。
所述信号处理模块位于中央处理模块2的下方且靠近需要采集信息的模块旁，信号处理模块将信息传送到中央处理模块2；并将信息传送到中央处理模块2。信号处理模块有位置信号、电流采样的运算放大、功率模块5电压采样、系统温度采样等功能，并进行位置采集信号、电流转换信号等的逻辑处理。
所述通讯模块3位于中央处理模块2的上方，所述通讯模块3靠近ARM芯片。通讯模块3通过光耦隔离与人机交互面板通讯，且所述通讯模块3与其他模块的距离均大于与中央处理模块2的距离，电路板1上还设有电机位置信号输入端子8，所述电机位置信号输入端子8靠近信号处理模块。通讯模块3与其他模块留有一定距离，并相对靠近于中央处理模块2的ARM旁，隔离通讯保证不受控制板及人机交互面板上其他信号的干扰，也保证了电气安全性。
所述电源模块4设置在140mm的短横边一侧，所述功率模块5设置在180mm竖直边一侧，所述中央处理模块2与通讯模块3设置在140mm的竖直边一侧，所述信号处理模块位于斜边一侧。
该控制器的主要工作流程如下：
安装在电机上的位置传感器装置可以将获得的当前电动机旋转速度、定转子位置信息，
通过隔离通讯传送到控制器的中央处理模块2，中央处理模块2通过得到的信息来判断当前的逻辑控制信号输出。驱动模块7收到中央处理模块2输出过来的逻辑控制信号后，控制功率模块5上相应IGBT的通断来使电动机旋转。
在旋转过程中，信号处理模块会实时采集电机系统的电压、电流等信号，并传送给中央处理模块2，中央处理模块2根据当前电流、电压信号，限制输出电流大小及改变逻辑控制信号，实现系统的闭环控制。
Claims (9)
1.一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，其特征在于，包括电路板(1)，所述电路板(1)上包括电源模块(4)、中央处理模块(2)、信号处理模块、通讯模块(3)、驱动模块(7)、功率模块(5)、散热模块(6)；
所述功率模块(5)位于电源模块(4)下方且所述功率模块(5)的端子通过导线与电机直接连接；所述驱动模块(7)位于功率模块(5)的左侧，中央处理模块(2)位于驱动模块(7)的左侧，所述信号处理模块位于中央处理模块(2)的下方且靠近需要采集信息的模块旁，信号处理模块将信息传送到中央处理模块(2)；所述通讯模块(3)位于中央处理模块(2)的上方。
2.根据权利要求1所述的一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，其特征在于，所述功率模块(5)包括IGBT和功率二极管、散热模块(6)，所述IGBT紧固于散热模块(6)上，所述散热模块(6)上设有温度检测器，所述功率二极管紧靠于对应的IGBT。
3.根据权利要求2所述的一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，其特征在于，所述驱动模块(7)包括驱动芯片及外围电路，所述驱动模块(7)以最短的电路路径将开关信号输送到相应IGBT上，并且驱动模块(7)各个开关信号输出线相互不交叉。
4.根据权利要求1所述的一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，其特征在于，所述中央处理模块(2)由ARM和CPLD双芯片组成，所述通讯模块(3)靠近ARM芯片。
5.根据权利要求1所述的一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，其特征在于，通讯模块(3)通过光耦隔离与人机交互面板通讯，且所述通讯模块(3)与其他模块的距离均大于与中央处理模块(2)的距离。
6.根据权利要求1所述的一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，其特征在于，所述电源模块(4)集中分布在所有模块的垂直上方且靠近功率模块(5)。
7.根据权利要求1所述的一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，其特征在于，电路板(1)上还设有电机位置信号输入端子(8)，所述电机位置信号输入端子(8)靠近信号处理模块。
8.根据权利要求1所述的一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，其特征在于，所述电路板(1)为不等边的五边形，所述五边形两条平行的竖直边分别为140mm和180mm，与两条竖直边分别垂直的长横边140mm，与180mm竖直边垂直的短横边为60mm，一条斜边分别与60mm的短横边和140mm的竖边连接。
9.根据权利要求8所述的一种家用食品机用开关磁阻电机控制器电路板布局结构，其特征在于，所述电源模块(4)设置在140mm的短横边一侧，所述功率模块(5)设置在180mm竖直边一侧，所述中央处理模块(2)与通讯模块(3)设置在140mm的竖直边一侧，所述信号处理模块位于斜边一侧。
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