CN212909400U - 一种无刷直流电机的堵转保护电路及其控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无刷直流电机的堵转保护电路及其控制器，堵转保护电路包括检测单元和触发单元，检测单元通过采集端口获取母线电流值，通过比较器比较母线电流值和电流阈值并向触发单元发出对应信号；触发单元响应检测单元的信号并通过调速电路以对速度控制信号进行比例缩小。通过设置检测单元和触发单元，堵转保护电路能对母线电流值进行采集并与电流阈值进行对比，当电机堵转导致母线电流值超过电流阈值时，触发单元响应并对电机速度调节信号进行比例缩小，避免控制器在堵转检测时电机功率过大带来的损坏，保护无刷直流电机的控制芯片，提高无刷直流电机的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机技术领域，尤其是一种无刷直流电机的堵转保护电路及其控制器。
背景技术
随着国家能效标准升级，白色家电行业，尤其空调行业，使用无刷直流电机替代传统单相异步交流电机的趋势明显。为防止无刷直流电机发生堵转时损坏电机控制器，大部分厂家采用电机专用控制芯片去制作电机控制器。常规的电机专用控制器在检测到电机堵转时，内部会有关断动作；但在堵转检测过程中，会出现堵转功率过大的情况，过大的堵转功率会导致控制芯片的损伤失效。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种无刷直流电机的堵转保护电路，用以提高无刷直流电机控制器的堵转保护性能和使用寿命。
本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：
本实用新型的第一方面，一种无刷直流电机的堵转保护电路，包括：检测单元，所述检测单元包括用于获取母线电流值的采集端口、用于设置电流阈值的控制电路、用于比较所述母线电流值和所述电流阈值的比较器，所述采集端口与所述比较器的第一输入端连接，所述控制电路的输出端与所述比较器的第二输入端连接；触发单元，所述触发单元包括调速电路、速度控制输入端口和速度控制输出端口，所述调速电路的输入端与所述比较器的输出端连接；所述调速电路连接所述速度控制输入端口和所述速度控制输出端口以对速度控制信号进行比例缩小。
上述无刷直流电机的堵转保护电路至少具有以下的有益效果：通过设置检测单元和触发单元，堵转保护电路能对母线电流值进行采集并与电流阈值进行对比，当母线电流值超过电流阈值时，触发单元响应并对电机速度调节信号进行比例缩小，避免堵转时电机功率过大带来的损坏，保护无刷直流电机的控制芯片，提高无刷直流电机的使用寿命。
进一步，所述比较器获取的所述母线电流值大于所述电流阈值，所述比较器的输出端输出高电平信号；当所述比较器获取的所述母线电流值小于所述电流阈值，所述比较器的输出端输出低电平信号。这种设置保证了母线电流值大于电流阈值时，比较器能快速向触发单元输出相应的电平信号，提高堵转保护电路的响应速度。
进一步，所述控制电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和稳压电源；所述第一电阻与所述第二电阻串联并连接在所述稳压电源与接地端之间，所述第二电阻与所述第一电容并联并连接在所述比较器的第二输入端与接地端之间。这种结构，保证控制电路能向比较器的第二输入端稳定地输出与电流阈值一致的电流，保证堵转保护电路的防护功能；同时，通过改变第一电阻、第二电阻和第一电容的阻容参数，能对电流阈值进行调整，使堵转保护电路能适用于不同规格的无刷直流电机。
进一步，所述调速电路包括三极管、第三电阻和第四电阻，所述第三电阻和所述第四电阻串联并连接在所述三极管的集电极和所述速度控制输入端口之间；所述三极管的基极与所述比较器的输出端连接；所述三极管的发射极与接地端连接；所述速度控制输出端口连接在所述第三电阻和所述第四电阻之间。这种结构保证了调速电路接收到高电平信号后，三极管能快速进入导通状态，对速度控制输入端口的速度控制信号进行比例缩小，避免堵转期间电机的转速过高，保证堵转保护电路的防护功能；通过改变第三电阻和第二电容的阻容参数，能调整调速电路缩小速度控制信号的比例，使无刷直流电机发生堵转后，调速电路能根据需求对速度控制信号进行预设比例值的缩小，把无刷直流电机的堵转转速控制在正常范围内。
进一步，所述调速电路还包括第二电容，所述第二电容的两端分别连接所述三极管的发射极和所述第四电阻。通过设置第二电容，保证了调速电路内电流的稳定性，降低高频干扰，使速度控制输出端口的输出电流更加平滑。
进一步，所述采集端口与所述比较器之间、所述比较器与所述调速电路之间均设置有滤波电路。通过设置滤波电路，避免了比较器和调速电路受到高频干扰，提高堵转保护电路的响应准确性。
进一步，所述滤波电路包括第五电阻和第三电容，所述第五电阻的两端分别连接所述滤波电路的输入端和输出端；所述第三电容的一端与所述第五电阻连接，所述第三电容的另一端与接地端连接。这种结构进一步避免电路中的高频干扰，保证滤波电路输出信号的稳定性。
进一步，所述比较器还连接有供电电路，所述供电电路包括稳压电源和第四电容；所述稳压电源与所述比较器连接；所述第四电容的一端与所述稳压电源连接，所述第四电容的另一端与接地端连接。通过设置供电电路，保证比较器的工作电压的稳定性，避免稳压电源对比较器造成损坏，导致堵转保护电路的失效。
进一步，所述比较器的输出端还连接有输出电路，所述输出电路包括第六电阻和第五电容；所述第六电阻与所述第五电容串联并连接在所述稳压电源与接地端之间，所述比较器的输出端连接在所述第六电阻和所述第五电容之间。通过设置输出电路，提高比较器输出信号的稳定性，保证堵转保护电路的防护精准性。
本实用新型的第二方面，一种控制器，包括如上所述的无刷直流电机的堵转保护电路。
上述控制器的有益效果是：通过设置无刷直流电机的堵转保护电路，当电机堵转导致母线电流值超过电流阈值时，触发单元响应并对电机速度调节信号进行比例缩小，避免控制器在堵转检测时电机功率过大带来的损坏，保护无刷直流电机的控制芯片，提高无刷直流电机的使用寿命。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型实施例一种无刷直流电机的堵转保护电路的电路图；
图2为本实用新型实施例一种无刷直流电机的堵转保护电路的工作原理图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1和图2，本实用新型实施例提供了一种无刷直流电机的堵转保护电路，包括：检测单元，检测单元包括用于获取母线电流值的采集端口IBUS、用于设置电流阈值的控制电路、用于比较母线电流值和电流阈值的比较器U1A，采集端口IBUS与比较器U1A的第一输入端连接，控制电路的输出端与比较器U1A的第二输入端连接；触发单元，触发单元包括调速电路、速度控制输入端口VSP INPUT和速度控制输出端口FIB，调速电路的输入端与比较器U1A的输出端连接；调速电路连接速度控制输入端口VSP INPUT和速度控制输出端口FIB以对速度控制信号进行比例缩小。
通过设置检测单元和触发单元，堵转保护电路能对母线电流值进行采集并与电流阈值进行对比，当母线电流值超过电流阈值时，触发单元响应并对电机速度调节信号进行比例缩小，避免堵转时电机功率过大带来的损坏，保护无刷直流电机的控制芯片，提高无刷直流电机的使用寿命。
另一个实施例，比较器U1A获取的母线电流值大于电流阈值，比较器U1A的输出端输出高电平信号；当比较器U1A获取的母线电流值小于电流阈值，比较器U1A的输出端输出低电平信号。这种设置保证了母线电流值大于电流阈值时，比较器U1A能快速向触发单元输出相应的电平信号，提高堵转保护电路的响应速度。
另一个实施例，控制电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和稳压电源；第一电阻R1与第二电阻R2串联并连接在稳压电源与接地端之间，第二电阻R2与第一电容C1并联并连接在比较器U1A的第二输入端与接地端之间。这种结构，保证控制电路能向比较器U1A的第二输入端稳定地输出与电流阈值一致的电流，保证堵转保护电路的防护功能；同时，通过改变第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1的阻容参数，能对电流阈值进行调整，使堵转保护电路能适用于不同规格的无刷直流电机。例如，在实际应用中，R1＝20KΩ，R2＝2KΩ，C1＝0.1uF，则当前比较器U1A的第二输入端的输入电压值为0.45V，若采样电阻的阻值为0.5Ω，则电流阈值为0.9A。
另一个实施例，调速电路包括三极管Q1、第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3和第四电阻R4串联并连接在三极管Q1的集电极和速度控制输入端口VSP INPUT之间；三极管Q1的基极与比较器U1A的输出端连接；三极管Q1的发射极与接地端连接；速度控制输出端口FIB连接在第三电阻R3和第四电阻R4之间。这种结构保证了调速电路接收到高电平信号后，三极管Q1能快速进入导通状态，对速度控制输入端口VSP INPUT的速度控制信号进行比例缩小，避免堵转期间电机的转速过高，保证堵转保护电路的防护功能；通过改变第三电阻R3和第二电容C2的阻容参数，能调整调速电路缩小速度控制信号的比例，使无刷直流电机发生堵转后，调速电路能根据需求对速度控制信号进行预设比例值的缩小，把无刷直流电机的堵转转速控制在正常范围内。例如，在实际应用中，R3＝20KΩ，R4＝30KΩ，缩小比例为60％，即无刷直流电机发生堵转后，速度控制输出端口FIB输出的转速信息为速度控制输入端口VSP INPUT输入的转速信息的60％，达到降低电机堵转功率的效果。
另一个实施例，调速电路还包括第二电容C2，第二电容C2的两端分别连接三极管Q1的发射极和第四电阻R4。通过设置第二电容C2，保证了调速电路内电流的稳定性，降低高频干扰，使速度控制输出端口FIB的输出电流更加平滑。
另一个实施例，采集端口IBUS与比较器U1A之间、比较器U1A与调速电路之间均设置有滤波电路。通过设置滤波电路，避免了比较器U1A和调速电路受到高频干扰，提高堵转保护电路的响应准确性。
另一个实施例，滤波电路包括第五电阻R5和第三电容C3，第五电阻R5的两端分别连接滤波电路的输入端和输出端；第三电容C3的一端与第五电阻R5连接，第三电容C3的另一端与接地端连接。这种结构进一步避免电路中的高频干扰，保证滤波电路输出信号的稳定性。
另一个实施例，比较器U1A还连接有供电电路，供电电路包括稳压电源和第四电容C4；稳压电源与比较器U1A连接；第四电容C4的一端与稳压电源连接，第四电容C4的另一端与接地端连接。通过设置供电电路，保证比较器U1A的工作电压的稳定性，避免稳压电源对比较器U1A造成损坏，导致堵转保护电路的失效。
另一个实施例，比较器U1A的输出端还连接有输出电路，输出电路包括第六电阻R6和第五电容C5；第六电阻R6与第五电容C5串联并连接在稳压电源与接地端之间，比较器U1A的输出端连接在第六电阻R6和第五电容C5之间。通过设置输出电路，提高比较器U1A输出信号的稳定性，保证堵转保护电路的防护精准性。
本实用新型实施例还提供一种控制器，包括如上所述的无刷直流电机的堵转保护电路。
当电机处于正常工作状态时，采集端口IBUS采集到的母线电流值低于电流阈值，比较器U1A的输出端输出低电平信号，三极管Q1处于截止状态，此时调速电路不改变速度控制信号，速度控制输出端口FIB的输出与速度控制输入端口VSP INPUT的输入一致，电机正常运转；当电机发生堵转后，采集端口IBUS采集到的母线电流值大于电流阈值，比较器U1A的输出端输出高电平信号，三极管Q1处于导通状态，调速电路对速度控制信号按第三电阻R3和第四电阻R4设置的比例进行缩小，降低电机的转速，避免电机的堵转功率过高对控制芯片造成损害。当电机的堵转现象消除或者控制器对电机执行关断操作后，采集端口IBUS采集到的母线电流值恢复正常，三极管Q1恢复截止状态，保证电机处于正常运转状态。
从以上的描述可以看出，本实用新型的无刷直流电机的堵转保护电路及其控制器通过设置无刷直流电机的堵转保护电路，当电机堵转导致母线电流值超过电流阈值时，触发单元响应并对电机速度调节信号进行比例缩小，避免控制器在堵转检测时电机功率过大带来的损坏，保护无刷直流电机的控制芯片，提高无刷直流电机的使用寿命。
上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种无刷直流电机的堵转保护电路，其特征在于，包括：
检测单元，所述检测单元包括用于获取母线电流值的采集端口、用于设置电流阈值的控制电路、用于比较所述母线电流值和所述电流阈值的比较器，所述采集端口与所述比较器的第一输入端连接，所述控制电路的输出端与所述比较器的第二输入端连接；
触发单元，所述触发单元包括调速电路、速度控制输入端口和速度控制输出端口，所述调速电路的输入端与所述比较器的输出端连接；所述调速电路连接所述速度控制输入端口和所述速度控制输出端口以对速度控制信号进行比例缩小。
2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的堵转保护电路，其特征在于，当所述比较器获取的所述母线电流值大于所述电流阈值，所述比较器的输出端输出高电平信号；当所述比较器获取的所述母线电流值小于所述电流阈值，所述比较器的输出端输出低电平信号。
3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的堵转保护电路，其特征在于，所述控制电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和稳压电源；所述第一电阻与所述第二电阻串联并连接在所述稳压电源与接地端之间，所述第二电阻与所述第一电容并联并连接在所述比较器的第二输入端与接地端之间。
4.根据权利要求3所述的一种无刷直流电机的堵转保护电路，其特征在于，所述调速电路包括三极管、第三电阻和第四电阻，所述第三电阻和所述第四电阻串联并连接在所述三极管的集电极和所述速度控制输入端口之间；所述三极管的基极与所述比较器的输出端连接；所述三极管的发射极与接地端连接；所述速度控制输出端口连接在所述第三电阻和所述第四电阻之间。
5.根据权利要求4所述的一种无刷直流电机的堵转保护电路，其特征在于，所述调速电路还包括第二电容，所述第二电容的两端分别连接所述三极管的发射极和所述第四电阻。
6.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的堵转保护电路，其特征在于，所述采集端口与所述比较器之间、所述比较器与所述调速电路之间均设置有滤波电路。
7.根据权利要求6所述的一种无刷直流电机的堵转保护电路，其特征在于，所述滤波电路包括第五电阻和第三电容，所述第五电阻的两端分别连接所述滤波电路的输入端和输出端；所述第三电容的一端与所述第五电阻连接，所述第三电容的另一端与接地端连接。
8.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的堵转保护电路，其特征在于，所述比较器还连接有供电电路，所述供电电路包括稳压电源和第四电容；所述稳压电源与所述比较器连接；所述第四电容的一端与所述稳压电源连接，所述第四电容的另一端与接地端连接。
9.根据权利要求8所述的一种无刷直流电机的堵转保护电路，其特征在于，所述比较器的输出端还连接有输出电路，所述输出电路包括第六电阻和第五电容；所述第六电阻与所述第五电容串联并连接在所述稳压电源与接地端之间，所述比较器的输出端连接在所述第六电阻和所述第五电容之间。
10.一种控制器，其特征在于，包括上述权利要求1-9任一项所述的无刷直流电机的堵转保护电路。
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| CN113572131A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-10-29 | 深圳英恒电子有限公司 | 一种双相线圈直流无刷电机的控制方法、装置和系统 |
| WO2023087603A1 (zh) * | 2021-11-16 | 2023-05-25 | 苏州威摩尔智能科技有限公司 | 一种滚刷的控制方法 |
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