CN211127632U - 一种无感无刷推进器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无感无刷推进器，属于推进器技术领域，包括主控电路；场效应管驱动控制电路，与主控电路连接，用于驱动推进器电机；反电动势检测电路，与主控电路连接，用于检测推进器电机的反向电动势；速度信号与正反转方向检测电路，用于实现调速和方向切换。本实用新型能有效控制推进器电机平稳运行，方便电机调速及正方转控制。

Description

一种无感无刷推进器

技术领域

本实用新型属于推进器技术领域，具体涉及一种无感无刷推进器。

背景技术

推进器广泛应用于水面或者水下航行器中，主要用来提供推进力。目前，市场上的推进器多采用直流有刷电机，这种有刷电机存在使用寿命短、效率较低以及噪音大的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无感无刷推进器，能通过检测电机反向电动势控制电机平稳运行，使用效率更高，能无极调速，使用寿命长，能低压警报，避免造成不必要的损失。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种无感无刷推进器，其特征在于：包括

主控电路；

场效应管驱动控制电路，与主控电路连接，用于驱动推进器电机；

反电动势检测电路，与主控电路连接，用于检测推进器电机的反向电动势；

速度信号与正反转方向检测电路，用于实现调速和方向切换。

进一步的，所述主控电路包括单片机最小系统，所述单片机最小系统采用HC32L130J8TA芯片。

进一步的，所述场效应管驱动控制电路为三相场效应管驱动控制电路，包括与HC32L130J8TA芯片连接的FD6288芯片U4，FD6288芯片U4的第11引脚、第18引脚、第19引脚与第20引脚连接第一相场效应管驱动控制电路，FD6288芯片U4的第10引脚、第15引脚、第16引脚与第17引脚连接第二相场效应管驱动控制电路，FD6288芯片U4的第9引脚、第12引脚、第13引脚与第14引脚连接第三相场效应管驱动控制电路；第一相场效应管驱动控制电路、第二相场效应管驱动控制电路、第三相场效应管驱动控制电路结构相同；所述第一相场效应管驱动控制电路的结构如下：FD6288芯片U4的第11引脚与电阻R18的第一端连接，电阻R18的第二端与二极管D10的负极、电阻R19的第一端连接，二极管D10的正极与电阻R19的第二端、电阻R20的第一端、电容C25的第一端、MOS管Q2的栅极连接，电阻R20的第二端、电容C25的第二端、MOS管Q2的源极接地，FD6288芯片U4的第18引脚与电容C23的第一端、电阻R17的第一端、电容C24的第一端、MOS管Q1的源极、MOS管Q2的漏极连接，FD6288芯片U4的第19引脚与电阻R15的第一端连接，电阻R15的第二端与二极管D7的负极、电阻R16的第一端连接，二极管D7的正极与电阻R16的第二端、电阻R17的第二端、电容C24的第二端、MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极接VCC，FD6288芯片U4的第20引脚与电容C23的第二端、二极管D9的负极连接，二极管D9的正极与电容C19的第一端连接至+12V，电容C19的第二端接地。

进一步的，所述反电动势检测电路包括三个结构相同的电路，U相电路、V相电路和W相电路，分别对应推进器电机的三相场效应管驱动控制电路；所述U相电路结构如下：包括电阻R4，电阻R4的第一端作为输入端连接自第一相场效应管驱动控制电路的输出端，电阻R4的第二端、电阻R7的第一端、电容C2的第一端作为输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第10引脚；V相电路的输入端连接至第二相场效应管驱动控制电路的输出端，V相电路的输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第11引脚；W相电路的输入端连接至第三相场效应管驱动控制电路的输出端，W相电路的输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第12引脚。

进一步的，所述速度信号与正反转方向检测电路包括电机接口P2，电机接口P2的第一引脚输出+5V电压；电机接口P2的第二引脚与电阻R50的第一端连接，电阻R50的第二端与电阻R51的第一端、电容C43的第一端作为输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第21引脚；电机接口P2的第三引脚、电阻R51的第二端、电容C43的第二端接地。

进一步的，所述无感无刷推进器，还包括

电源电路，为电路提供稳定电压；

电池电压检测电路，与主控电路连接，检测电池电压；

电流检测电路，与主控电路连接，检测电路电流。

进一步的，所述无感无刷推进器，还包括

防反接电路，与主控电路连接，防止反接；

故障报警电路，与主控电路连接，提供警示作用。

进一步的，所述防反接电路包括三个并联的电容C1、电容C13、电容C12，具体结构如下：防反接电路包括MOS管Q7，MOS管Q7的栅极与电阻R1的第一端、稳压二极管D1的负极、电阻R2的第一端连接，MOS管Q7的源极与稳压二极管D1的正极、电阻R2的第二端、电容C12的负极、电容C13的负极、电容C1的第一端连接并接地，电阻R1的第一端与电容C12的正极、电容C13的正极、电容C1的第二端连接。

进一步的，所述故障报警电路包括调试接口P3，调试接口P3的第1引脚与电容C3的第一端连接至+12V，调试接口P3的第2引脚与电容C3的第二端、电阻R3的第一端连接，电阻R3的第二端与三极管Q8的集电极连接，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的基极与电阻R10的第一端连接，电阻R10的第二端连接至HC32L130J8TA芯片的第42引脚。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的场效应管驱动控制电路包括三相独立半桥栅极驱动芯片，设置有死区时间，能够实现防直通保护功能；本实用新型的速度信号与正反转方向检测电路能外接可调电位器，具有调速及方向转换功能；本实用新型的故障报警电路在电池电压偏低或发生其他故障时，能够起到警示作用。

附图说明

图1为本实用新型的整体电路模块框体。

图2为本实用新型的主控电路图。

图3为本实用新型的场效应管驱动控制电路图。

图4为本实用新型的反电动势检测电路图。

图5为本实用新型的信号速度与正反转方向检测电路图。

图6为本实用新型的电源电路图。

图7为本实用新型的防反接电路图。

图8为本实用新型的电池电压检测电路。

图9为本实用新型的电流检测电路。

图10为本实用新型的温度检测电路。

图11为本实用新型的故障报警电路。

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。

如图1所示，本实用新型提供一种无刷无感推进器，包括

主控电路；主控电路包括单片机最小系统，所述单片机最小系统采用HC32L130J8TA芯片；

场效应管驱动控制电路，与主控电路连接，用于驱动推进器电机；

反电动势检测电路，与主控电路连接，用于检测推进器电机的反向电动势；

速度信号与正反转方向检测电路，用于实现调速和方向切换。

如图2所示，主控电路由单片机最小系统、调试接口P1、指示灯电路以及若干电阻电容组成。主控电路中，HC32L130J8TA芯片的第1引脚与电容C15的第一端连接，电容C15的第二端接地；第7引脚与电容C16的第一端、电阻R33的第一端连接，电容C16的第二端接地，电阻R33的第二端连接+5V电压；第8引脚接地；第23引脚与电容C32的第一端、电容C33的第一端连接并接地；第24引脚与电容32的第二端、电容33的第二端连接；第44引脚与电阻R34的第一端连接，电阻R34的第二端接地；第47引脚与电容C14的第一端、电容C5的第一端连接并接地；第48引脚与电容C14的第二端、电容C5的第二端连接；其余引脚连接各个功能电路模块，控制整体电路的运行。

主控电路中的指示灯电路包括发光二极管D2，发光二极管D2的正极连接至+3.3V电压，发光二极管D2的负极与电阻R40的第一端连接，电阻R40的第二端连接至HC32L130J8TA芯片的第46引脚。所述指示灯电路用于显示电路状态信息。

如图3所示，所述场效应管驱动控制电路为三相场效应管驱动控制电路，包括与HC32L130J8TA芯片连接的FD6288芯片U4，FD6288芯片U4的第11引脚、第18引脚、第19引脚与第20引脚连接第一相场效应管驱动控制电路，FD6288芯片U4的第10引脚、第15引脚、第16引脚与第17引脚连接第二相场效应管驱动控制电路，FD6288芯片U4的第9引脚、第12引脚、第13引脚与第14引脚连接第三相场效应管驱动控制电路；第一相场效应管驱动控制电路、第二相场效应管驱动控制电路、第三相场效应管驱动控制电路结构相同；所述第一相场效应管驱动控制电路的结构如下：FD6288芯片U4的第11引脚与电阻R18的第一端连接，电阻R18的第二端与二极管D10的负极、电阻R19的第一端连接，二极管D10的正极与电阻R19的第二端、电阻R20的第一端、电容C25的第一端、MOS管Q2的栅极连接，电阻R20的第二端、电容C25的第二端、MOS管Q2的源极接地，FD6288芯片U4的第18引脚与电容C23的第一端、电阻R17的第一端、电容C24的第一端、MOS管Q1的源极、MOS管Q2的漏极连接，FD6288芯片U4的第19引脚与电阻R15的第一端连接，电阻R15的第二端与二极管D7的负极、电阻R16的第一端连接，二极管D7的正极与电阻R16的第二端、电阻R17的第二端、电容C24的第二端、MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极接VCC，FD6288芯片U4的第20引脚与电容C23的第二端、二极管D9的负极连接，二极管D9的正极与电容C19的第一端连接至+12V，电容C19的第二端接地。所述场效应管驱动控制电路内置信号滤波低压保护，设有死区时间，能够实现防直通保护功能，且能有效控制推进器电机的运行，提高了电路整体的可靠性。

如图4所示，所述反电动势检测电路包括三个结构相同的电路，U相电路、V相电路和W相电路，分别对应推进器电机的三相场效应管驱动控制电路；所述U相电路结构如下：包括电阻R4，电阻R4的第一端作为输入端连接自第一相场效应管驱动控制电路的输出端，电阻R4的第二端、电阻R7的第一端、电容C2的第一端作为输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第10引脚；V相电路的输入端连接至第二相场效应管驱动控制电路的输出端，V相电路的输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第11引脚；W相电路的输入端连接至第三相场效应管驱动控制电路的输出端，W相电路的输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第12引脚。U相电路、V相电路和W相电路分别将检测到推进器电机运转过程中的电流回传至主控电路，在电流大时切断推进器电机的供电，防止故障发生，延长了电机的使用寿命。

如图5所示，所述速度信号与正反转方向检测电路包括调试接口P2，调试接口P2的第1引脚连接至+5V电压，调试接口P2的第2引脚与电阻R50的第一端连接，电阻R50的第二端与电阻R51的第一端、电容C43的第一端连接至HC32L130J8TA芯片的第21引脚，电阻R51的第二端、电容C43的第二端、调试接口P2的第3引脚接地。所述速度信号与正反转方向检测电路外接10K可调电位器，将阻值5K设定为零位点，从5K到10K为正转方向，从5K到0K为反转方向，能方便推进器电机的调速及实现方向切换。

如图1所示，所述无感无刷推进器还包括

电源电路，为整体电路提供5V电压；

防反接电路，为电路提供VCC；

电池电压检测电路，检测电路中的电压；

电流检测电路，检测整体电路中的电流；

温度检测电路，检测电路中的温度；

故障报警电路，提供警示作用。

如图6所示，所述电源电路包括XL7005A芯片U1，XL7005A芯片U1的第1引脚与二极管D5的负极、电容C8的正极连接，二极管D5的正极连接VCC，电容C8的负极接地，XL7005A芯片U1的第2引脚与二极管D4的负极、电感L1的第一端连接，二极管D4的正极接地，电感L1的第二端与电阻R13的第一端、电容C11的第一端，电容C9的正极、CJ7805芯片U2的第1引脚连接，XL7005A芯片U1的第3引脚与电阻R13的第二端、电阻R14的第一端、电容C11的第二端连接，电阻R14的第二端接地、电容C9的负极、CJ7805芯片U2的第2引脚接地，CJ7805芯片U2的第3引脚与电容C10的正极输出+5V，电容C10的负极接地。所述电源电路用于为其他模块供电。

如图7所示，所述防反接电路包括三个并联的电容C1、电容C13、电容C12，具体结构如下：防反接电路包括MOS管Q7，MOS管Q7的栅极与电阻R1的第一端、稳压二极管D1的负极、电阻R2的第一端连接，MOS管Q7的源极与稳压二极管D1的正极、电阻R2的第二端、电容C12的负极、电容C13的负极、电容C1的第一端连接并接地，电阻R1的第一端与电容C12的正极、电容C13的正极、电容C1的第二端连接。所述防反接电路进行了滤波，然后为电路提供VCC，且在正负极反接后，能使MOS管无法开启，起到防止反接的作用。

如图8所示，所述电池电压检测电路的结构与反电动势检测电路中任一一相的结构相同，其检测端连接VCC，当检测到VCC过大时，立即切断电机供电。

如图9所示，所述电流检测电路包括运算放大器，运算放大器的OP1 OUT端与电阻R43的第一端、电阻R41的第一端、电容C34的第一端连接至HC32L130J8TA芯片的第27引脚，电阻R43的第二端与电容C38的第一端、电阻R44的第一端连接至HC32L130J8TA芯片的第13引脚，电容C38的第二端接地，电阻R44的第二端与电容C39的第一端连接至HC32L130J8TA芯片的第15引脚，电容C39的第二端接地；运算放大器的OP1 INN端与电阻R41的第二端、电容C34的第二端、电阻R42的第一端连接至HC32L130J8TA芯片的第25引脚，电阻R42的第二端与电容C35的第一端连接并接地；运算放大器的OP1 INP端与电阻R45的第一端、电阻R46的第一端、电阻R47的第一端连接至HC32L130J8TA芯片的第26引脚，电阻R46的第二端接地，电阻R47的第二端连接至+5V电压，电阻R45的第二端与电容C40的第一端连接并接地，电容40的第二端接地。所述电流检测电路实现了电路电流的检测。

如图10所示，所述温度检测电路包括电阻R35，电阻R35的第一端与热敏电阻RT1的第一端、电阻R37的第一端连接，热敏电阻RT1的第二端接地，电阻R37的第二端与电容C17的第一端连接至HC32L130J8TA芯片的第20引脚，电容C17的第二端接地。所述温度检测电路能够检测电路中的温度。

如图11所示，所述故障报警电路包括调试接口P3，调试接口P3的第1引脚与电容C3的第一端连接至+12V，调试接口P3的第2引脚与电容C3的第二端、电阻R3的第一端连接，电阻R3的第二端与三极管Q8的集电极连接，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的基极与电阻R10的第一端连接，电阻R10的第二端连接至HC32L130J8TA芯片的第42引脚。所述故障报警电路在电池电压偏低时或者发生其他故障时，能够通过报警蜂鸣器起到警示作用。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种无感无刷推进器，其特征在于：包括

主控电路；

场效应管驱动控制电路，与主控电路连接，用于驱动推进器电机；

反电动势检测电路，与主控电路连接，用于检测推进器电机的反向电动势；

速度信号与正反转方向检测电路，用于实现调速和方向切换。

2.如权利要求1所述的无感无刷推进器，其特征在于：所述主控电路包括单片机最小系统，所述单片机最小系统采用HC32L130J8TA芯片。

3.如权利要求1所述的无感无刷推进器，其特征在于：所述场效应管驱动控制电路为三相场效应管驱动控制电路，包括与HC32L130J8TA芯片连接的FD6288芯片U4，FD6288芯片U4的第11引脚、第18引脚、第19引脚与第20引脚连接第一相场效应管驱动控制电路，FD6288芯片U4的第10引脚、第15引脚、第16引脚与第17引脚连接第二相场效应管驱动控制电路，FD6288芯片U4的第9引脚、第12引脚、第13引脚与第14引脚连接第三相场效应管驱动控制电路；第一相场效应管驱动控制电路、第二相场效应管驱动控制电路、第三相场效应管驱动控制电路结构相同；所述第一相场效应管驱动控制电路的结构如下：FD6288芯片U4的第11引脚与电阻R18的第一端连接，电阻R18的第二端与二极管D10的负极、电阻R19的第一端连接，二极管D10的正极与电阻R19的第二端、电阻R20的第一端、电容C25的第一端、MOS管Q2的栅极连接，电阻R20的第二端、电容C25的第二端、MOS管Q2的源极接地，FD6288芯片U4的第18引脚与电容C23的第一端、电阻R17的第一端、电容C24的第一端、MOS管Q1的源极、MOS管Q2的漏极连接，FD6288芯片U4的第19引脚与电阻R15的第一端连接，电阻R15的第二端与二极管D7的负极、电阻R16的第一端连接，二极管D7的正极与电阻R16的第二端、电阻R17的第二端、电容C24的第二端、MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极接VCC，FD6288芯片U4的第20引脚与电容C23的第二端、二极管D9的负极连接，二极管D9的正极与电容C19的第一端连接至+12V，电容C19的第二端接地。

4.如权利要求1所述的无感无刷推进器，其特征在于：所述反电动势检测电路包括三个结构相同的电路，U相电路、V相电路和W相电路，分别对应推进器电机的三相场效应管驱动控制电路；

所述U相电路结构如下：包括电阻R4，电阻R4的第一端作为输入端连接自第一相场效应管驱动控制电路的输出端，电阻R4的第二端、电阻R7的第一端、电容C2的第一端作为输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第10引脚；V相电路的输入端连接至第二相场效应管驱动控制电路的输出端，V相电路的输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第11引脚；W相电路的输入端连接至第三相场效应管驱动控制电路的输出端，W相电路的输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第12引脚。

5.如权利要求1所述的无感无刷推进器，其特征在于：所述速度信号与正反转方向检测电路包括电机接口P2，电机接口P2的第一引脚输出+5V电压；电机接口P2的第二引脚与电阻R50的第一端连接，电阻R50的第二端与电阻R51的第一端、电容C43的第一端作为输出端连接至HC32L130J8TA芯片的第21引脚；电机接口P2的第三引脚、电阻R51的第二端、电容C43的第二端接地。

6.如权利要求1所述的无感无刷推进器，其特征在于：还包括

电源电路，为电路提供稳定电压；

电池电压检测电路，与主控电路连接，检测电池电压；

电流检测电路，与主控电路连接，检测电路电流。

7.如权利要求1所述的无感无刷推进器，其特征在于：还包括

防反接电路，与主控电路连接，防止正负极反接；

故障报警电路，与主控电路连接，提供警示作用。

8.如权利要求7所述的无感无刷推进器，其特征在于：所述防反接电路包括三个并联的电容C1、电容C13、电容C12，具体结构如下：防反接电路包括MOS管Q7，MOS管Q7的栅极与电阻R1的第一端、稳压二极管D1的负极、电阻R2的第一端连接，MOS管Q7的源极与稳压二极管D1的正极、电阻R2的第二端、电容C12的负极、电容C13的负极、电容C1的第一端连接并接地，电阻R1的第一端与电容C12的正极、电容C13的正极、电容C1的第二端连接。

9.如权利要求7所述的无感无刷推进器，其特征在于：所述故障报警电路包括调试接口P3，调试接口P3的第1引脚与电容C3的第一端连接至+12V，调试接口P3的第2引脚与电容C3的第二端、电阻R3的第一端连接，电阻R3的第二端与三极管Q8的集电极连接，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的基极与电阻R10的第一端连接，电阻R10的第二端连接至HC32L130J8TA芯片的第42引脚。

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