CN210608971U - 一种无感低压无刷直流电机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无感低压无刷直流电机控制器，属于电机控制器领域，包括均与微处理器电路连接的电机旋转方向选择电路、电源电路、三相电压输出电路、PWM输入调速电路、BEMF测量电路及基层噪声措施电路。微处理器电路包括检测驱动电路、欠压锁定电路、电机启动频率设置电路、过电流保护电路、锁紧保护自动恢复电路及热停堆电路。本实用新型直接利用PWM软开关实现静音操作、低驱动及低功耗功能，能够解决有感无刷直流电机控制器的控制电路中存在的控制电路体积较为庞大、元器件数量较多、传感器连接线多不便安装及易引起电磁干扰等问题，同时还可以令传感器在高温、振动等条件下提高系统稳定性，尤其在多极电机安装精度难以保证的情况下。

Description

一种无感低压无刷直流电机控制器

技术领域

本实用新型属于电机控制器技术领域，更具体地，涉及一种无感低压无刷直流电机控制器。

背景技术

无刷直流电机是近年来随着电力电子发展和新型永磁材料出现而迅速广泛使用的一种新型电机。它以电子控制线路代替机械电刷和换向器实现直流电机的换相，是当今最高效率的调速电机。已经在商务设备、工厂自动化、航空航天、医疗机械，以及汽车和家电等领域中得到了广泛应用。采用无位置传感器控制技术，不但可以克服位置传感器的诸多弊端，而且能够达到提高电机动态特性与安全稳定运行能力，降低震动和噪声等目的。

无刷直流电机控制分为有感控制和无感控制。有感控制中无刷电机需装有位置传感器，通过位置传感器信号确定换相。无感无刷没位置传感器，通过反电动势信号等判断转子位置，并以此为依据进行换相。然而，现有的有感无刷直流电机控制器的控制电路中存在的控制电路体积较为庞大、元器件数量较多、传感器连接线多不便安装，易引起电磁干扰等的技术问题。典型的有感无刷电机控制需要霍尔位置元件及其配置电路，驱动中需要控制换相的控制器、驱动芯片和开关器件等，此种结构在小微型无刷直流电机控制中显得复杂且体积较为不便。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提出了一种无感低压无刷直流电机控制器，由此解决现有的有感无刷直流电机控制器的控制电路中存在的控制电路体积较为庞大、元器件数量较多、传感器连接线多不便安装，易引起电磁干扰等的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种无感低压无刷直流电机控制器，包括：电机旋转方向选择电路、电源电路、三相电压输出电路、PWM输入调速电路、BEMF测量电路、基层噪声措施电路及微处理器电路；

其中，所述微处理器电路包括BEMF检测驱动电路、过电流保护电路、欠压锁定电路、电机启动频率设置TOSC电容电路、锁紧保护自动恢复电路及热停堆TSD电路；

所述电机旋转方向选择电路、所述电源电路、所述三相电压输出电路、所述PWM输入调速电路、所述BEMF测量电路及所述基层噪声措施电路分别与所述微处理器电路电连接；

所述电机旋转方向选择电路与所述电源电路的输入端电连接；

所述电源电路在所述微处理器电路外部，且与所述微处理器电路内部的所述过电流保护电路电连接；

所述三相电压输出电路与所述微处理器电路内部线圈中性点端子的输入端电连接；

所述欠压锁定电路用于防止所述微处理器电路内部电路功能异常的供电电压；

所述PWM输入调速电路与所述微处理器电路内部的PWM输出端电连接；

所述BEMF测量电路与所述微处理器电路内部的所述BEMF检测驱动电路电连接；

所述锁紧保护自动恢复电路防止电机锁定，提供关闭输出一段时间再自动恢复正常运行；

所述热停堆TSD电路为所述微处理器电路内置的热关机电路，防止热损坏。

优选地，所述电机旋转方向选择电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻作为上拉电阻与所述电源电路输入端电连接，将不确定的信号通过所述第一电阻使端口电位保持上拉状态，且所述第一电阻同时起限流作用；所述第二电阻与电机旋转方向输出端电连接。

优选地，所述微处理器电路内部线圈中性点端子引脚电路包括第二电容器、第三电容器及第四电容器，所述第二电容器、所述第三电容器及所述第四电容器分别与所述三相电压输出电路电连接。

优选地，所述PWM输入调速电路包括第五电阻，所述第五电阻与所述微处理器电路的PWM输出端电连接。

优选地，所述BEMF测量电路包括稳压二极管和第一电容器；

所述稳压二极管和所述第一电容器并联于所述BEMF检测驱动电路两端。

优选地，所述电机启动频率设置TOSC电容电路通过在外部配置电容器并与接地电路电连接，改变电容器的值即可改变自振荡频率。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、由于本实用新型通过采用单面印刷电路板的设计，实现了控制电路结构的紧凑化和小型化；此外，通过进一步使用高度集成化、元器件数量少的BEMF测量电路、微处理器电路、电机旋转方向选择电路、三相电压输出电路、PWM输入调速电路，进一步缩小了控制电路所在电路板的体积，因此能够解决现有有感无刷电机的控制电路中存在的控制电路体积较为庞大、元器件数量较多的技术问题；

2、由于本实用新型中的微处理器电路采用了内部检测感应电动电压来旋转电机，因此可以改善在高温、振动等条件下由于传感器的存在使系统的可靠性降低的问题，同时也可改善传感器连接线多且不便安装、易引起电磁干扰造成传感器的安装精度下降，从而直接影响电机运行性能的问题；

3、本实用新型控制电路的元器件数量少，功能安全，可靠性和性价比高。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种无感低压无刷直流电机控制器的控制电路的组成框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电机旋转方向选择电路和BEMF测量电路的电路图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-电源电路；2-电机旋转方向选择电路；3-BEMF测量电路；4-电机启动频率设置TOSC电容电路；5-三相电压输出电路；6-基层噪声措施电路；7-PWM输入调速电路；8-微处理器电路；9-BEMF检测驱动电路；10-欠压锁定电路；11-过电流保护电路；12-锁紧保护自动恢复电路；13-热停堆TSD电路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型采用高度集成的专用芯片搭建，集成了控制、驱动和开关器件，芯片采用无感控制，无刷电机本体中无需加入霍尔等位置检测器件和电路，极大的缩小无刷电机和其控制器的体积，也可降低电磁干扰。

本实用新型提供了一种无感低压无刷直流电机控制器，基于BD6326NUX芯片实现，将原先的有感无刷直流电机采用霍尔传感器检测转子位置的方法，改变为直接通过检测感生电动势来旋转电机。

在高温、振动等条件下，传感器的存在使系统的可靠性降低，传感器连接线多且不便安装，这就易引起电磁干扰而且传感器的安装精度将直接影响电机运行性能，特别是在多极电机中，传感器安装精度难以保证。对此，本实用新型的微处理器电路具有内置的热停堆电路，可防止对电机控制器的热损坏。正常操作应始终在IC的功耗额定值内。但是，如果连续一段时间超过了额定值，则连接点温度将升高，从而激活TSD电路，该电路将关闭所有输出引脚。当结温低于TSD阈值，电路自动恢复正常工作。

如图1所示为本实用新型实施例提供的一种基于BD6326NUX芯片的无感低压无刷直流电机控制器，其包括：电源电路1、电机旋转方向选择电路2、BEMF测量电路3、电机启动频率设置TOSC电容电路4、三相电压输出电路5、基层噪声措施电路6、PWM输入调速电路7、微处理器电路8、BEMF检测驱动电路9、欠压锁定电路10、过电流保护电路11、锁紧保护自动恢复电路12、热停堆TSD电路13。

电源电路1、电机旋转方向选择电路2、BEMF测量电路3、三相电压输出电路5、基层噪声措施电路6及PWM输入调速电路7分别与微处理器电路8电连接；电机旋转方向选择电路2与电源电路1的输入端电连接；BEMF测量电路3与微处理器电路8内部的BEMF检测驱动电路9电连接；三相电压输出电路5与微处理器电路8内部线圈中性点端子的输入端电连接；欠压锁定电路10是微处理器和外部电路配合实现的，功能实现在微处理器内部，外部主要改进了保护电路。过电流保护电路11是微处理器内部电路，其与外部电源电路1电连接；锁紧保护自动恢复电路12防止电机锁定，提供关闭输出一段时间再自动恢复正常运行；热停堆电路13为微处理器电路8内置的热关机电路，防止热损坏。

如图2所示，电机旋转方向选择电路2包括第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻R1作为上拉电阻与电源电路1输入端电连接，第二电阻R2与电机旋转方向输出端电连接。

微处理控制器内部线圈中性点端子引脚电路包括第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4分别与三相电压输出电路5电连接。

BEMF测量电路3包括稳压二极管和第一电容器C1，且稳压二极管和第一电容器C1并联于微处理器电路内部的BEMF检测驱动电路9两端。

微处理器电路4可以使用专用IC的BD6235NUX-E2芯片。

PWM输入调速电路7包括第五电阻R5，第五电阻R5与微处理器电路的PWM输入端电连接。

电机启动频率设置(即第五电容C5)电路通过在外部配置电容器并与接地电路电连接，改变电容器的值即可改变自振荡频率。

本实用新型的工作原理如下：

基于BD6326NUX芯片的无感低压无刷直流电机控制器的启动机制是先强制启动，然后实现反电动势检测驱动，通过设定输出逻辑启动，监控电机的反电动势电压。一旦检测到反电动势信号且稳定后，驱动机制改为反电动势检测驱动。当启动时BEMF信号没有检测到恒定时间时，同步启动机构输出采用标准同步信号(同步信号)强制输出逻辑，使电机向前驱动。这种辅助电机启动作为恒定周期是同步驱动机构，同步频率是标准的同步信号。

同时也可进行简单的变速控制，所有重要电流均由单独的外接电阻器决定，设置比较简单的电机启动和停止时，可以利用电路的电源完成启动定时序列，具体由两个电容器完成可独立运行控制功能，且外围电路简单采用了新的反电势换向技术，能提供最小的无抖动转矩，可进行最大效率的控制，具有的换向FR可有效抑制PWM尖峰噪声信号。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本实用新型的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无感低压无刷直流电机控制器，其特征在于，包括电机旋转方向选择电路、电源电路、三相电压输出电路、PWM输入调速电路、BEMF测量电路、基层噪声措施电路及微处理器电路；

其中，所述微处理器电路包括BEMF检测驱动电路、过电流保护电路、欠压锁定电路、电机启动频率设置TOSC电容电路、锁紧保护自动恢复电路及热停堆TSD电路；

所述电机旋转方向选择电路、所述电源电路、所述三相电压输出电路、所述PWM输入调速电路、所述BEMF测量电路及所述基层噪声措施电路分别与所述微处理器电路电连接；

所述电机旋转方向选择电路与所述电源电路的输入端电连接；

所述电源电路在所述微处理器电路外部，且与所述微处理器电路内部的所述过电流保护电路电连接；

所述三相电压输出电路与所述微处理器电路内部线圈中性点端子的输入端电连接；

所述欠压锁定电路用于防止所述微处理器电路的内部电路功能异常的供电电压；

所述PWM输入调速电路与所述微处理器电路内部的PWM输出端电连接；

所述BEMF测量电路与所述微处理器电路内部的所述BEMF检测驱动电路电连接；

所述锁紧保护自动恢复电路防止电机锁定，提供关闭输出一段时间再自动恢复正常运行；

所述热停堆TSD电路为所述微处理器电路内置的热关机电路，防止热损坏。

2.根据权利要求1所述的无感低压无刷直流电机控制器，其特征在于，所述电机旋转方向选择电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻作为上拉电阻与所述电源电路输入端电连接，将不确定的信号通过所述第一电阻使端口电位保持上拉状态，且所述第一电阻同时起限流作用；所述第二电阻与电机旋转方向输出端电连接。

3.根据权利要求1所述的无感低压无刷直流电机控制器，其特征在于，所述微处理器电路内部线圈中性点端子引脚电路包括第二电容器、第三电容器及第四电容器，所述第二电容器、所述第三电容器及所述第四电容器分别与所述三相电压输出电路电连接。

4.根据权利要求1所述的无感低压无刷直流电机控制器，其特征在于，所述PWM输入调速电路包括第五电阻，所述第五电阻与所述微处理器电路的PWM输出端电连接。

5.根据权利要求1所述的无感低压无刷直流电机控制器，其特征在于，所述BEMF测量电路包括稳压二极管和第一电容器；

所述稳压二极管和所述第一电容器并联于所述BEMF检测驱动电路两端。

6.根据权利要求1所述的无感低压无刷直流电机控制器，其特征在于，所述电机启动频率设置TOSC电容电路通过在外部配置电容器并与接地电路电连接，改变电容器的值即可改变自振荡频率。

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