CN213125892U - 一种电机控制电路、风机及空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机控制技术领域，公开了一种电机控制电路、风机及空调。电机控制电路包括开关电路、储能电路及控制器，储能电路分别与开关电路及控制器连接，控制器还与电机连接，开关电路被施加PWM信号，当PWM信号的电压满足开关电路的闭合条件时，开关电路闭合，储能电路储存来自外部电源的电能，当PWM信号的电压不满足开关电路的闭合条件时，开关电路断开，储能电路释放自身储存的电能，使得储能电路输出电压信号，控制器根据该电压信号输出对应的控制信号至电机以控制电机的转速。本实用新型实施例提供的电机控制电路结构简单，且成本低。

Description

一种电机控制电路、风机及空调

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种电机控制电路、风机及空调。

背景技术

在一些家用电器设备中，例如变频空调，需要使用室外的风机进行换气，风机实现运转则需要有专门的风机控制电路，风机控制电路包括将输入PWM信号进行转换得到电压信号，通过改变输入PWM信号的占空比即可对应得到不同大小的电压，不同大小的电压对应不同的电机转速，当电压较大时，电机转速较高，当电压较小时，电机转速越低。

然而，发明人在实施本实用新型的过程中，发现传统的风机控制电路在将输入PWM信号进行转换得到电压信号的环节，通常使用光耦进行信号隔离，而光耦的使用则不利于PCB布线，并且成本较高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电机控制电路、风机及空调，能够解决现有技术中的风机控制电路由于使用光耦所导致的PCB布线复杂以及成本高的技术问题。

本实用新型实施例为解决上述技术问题提供了如下技术方案：

在第一方面，本实用新型实施例提供一种电机控制电路，包括：开关电路，用于与外部电源连接，所述开关电路还用于被施加PWM信号，并且，所述PWM信号的电压满足所述开关电路的闭合条件时，所述开关电路闭合，所述PWM信号的电压不满足所述开关电路的闭合条件时，所述开关电路断开；储能电路，与所述开关电路连接，当所述开关电路闭合时，所述储能电路储存来自外部电源的电能，当所述开关电路闭合时，所述储能电路释放自身储存的电能，使得所述储能电路输出电压信号；控制器，用于分别与所述储能电路及电机连接，所述控制器用于接收所述储能电路输出的电压信号，并且根据所述电压信号，输出对应的控制信号至电机以控制电机的转速。

可选地，所述开关电路包括第一开关管及偏置电路；所述第一开关管包括控制端、第一端及第二端，所述第一开关管的控制端与所述偏置电路连接，所述第一开关管的第一端用于与外部电源连接，所述第一开关管的第二端与所述储能电路连接，所述偏置电路用于被施加所述PWM信号；当所述PWM信号的电压为第一电压时，所述偏置电路根据所述第一电压，输出第一偏置电压至所述第一开关管的控制端，以使所述第一开关管导通；当所述PWM信号的电压为第二电压时，所述偏置电路根据所述第二电压，输出第二偏置电压至所述第一开关管的控制端，以使所述第一开关管关断。

可选地，所述第一开关管为PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极为所述第一开关管的控制端，所述PNP型三极管的发射极为所述第一开关管的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第一开关管的第二端；所述偏置电路包括NPN型三极管、第一电阻及第二电阻，所述NPN型三极管的基极用于被施加所述PWM信号，所述NPN型三极管的发射极接地，所述NPN型三极管的集电极与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述PNP型三极管的基极连接，所述第二电阻的另一端用于与外部电源连接。

可选地，所述储能电路包括电解电容，所述电解电容的正极与所述第一开关管的第二端连接,所述电解电容的负极用于接地。

可选地，还包括滤波电路，所述滤波电路的第一端与所述第一开关管的第二端连接,所述滤波电路的第二端接地。

可选地，所述滤波电路为滤波电容，所述滤波电容的一端为所述滤波电路的第一端，所述滤波电容的另一端为所述滤波电路的第二端。

可选地，还包括稳压电路，所述稳压电路的第一端与所述第一开关管的第二端连接,所述稳压电路的第二端接地。

可选地，所述稳压电路为稳压二极管，所述稳压二极管的阴极为所述稳压电路的第一端，所述稳压二极管的阳极为所述稳压电路的第二端。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种风机，包括：电机，以及如上所述的电机控制电路，所述电机控制电路与所述电机连接。

在第三方面，本实用新型实施例提供一种空调，包括如上所述的风机。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术，提供一种电机控制电路、风机及空调。电机控制电路包括开关电路、储能电路及控制器，储能电路分别与开关电路及控制器连接，控制器还与电机连接，开关电路被施加PWM信号，当PWM信号的电压满足开关电路的闭合条件时，开关电路闭合，储能电路储存来自外部电源的电能，当PWM信号的电压不满足开关电路的闭合条件时，开关电路断开，储能电路释放自身储存的电能，使得储能电路输出电压信号，控制器根据该电压信号输出对应的控制信号至电机以控制电机的转速。本实用新型实施例提供的电机控制电路结构简单，且成本低。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片仅作为示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供一种空调的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供一种空调的电路结构框图；

图3是图2中提供一种电机控制电路的电路结构框图；

图4是本实用新型另一实施例提供一种电机控制电路的电路结构框图；

图5是本实用新型实施例提供一种电机控制电路的电路结构示意图；

图6是本实用新型又一实施例提供一种电机控制电路的电路结构框图；

图7是图2中提供一种电机转速反馈电路的电路结构框图；

图8是本实用新型另一实施例提供一种电机转速反馈电路的电路结构框图；

图9是本实用新型实施例提供一种电机转速反馈电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1及图2，如图1所示，空调100包括风机10及主控芯片20。风机10与主控芯片20连接。

风机10可以为交流风机，也可以为直流风机。在本实施例中，风机10为直流风机，直流风机用于接收来自主控芯片20发送的风速控制信号(PWM信号)以实现自身的运转。在一些实施例中，主控芯片20为单片机。

如图2所示，风机10包括电机控制电路11、电机转速反馈电路12及电机13。电机控制电路11分别与电机转速反馈电路12、电机13及主控芯片20连接，电机控制电路11用于接收来自主控芯片20输入的PWM信号，电机控制电路11内部通过对PWM信号进行转换及处理后输出对应的控制信号至电机13，以控制电机13的转速。然而，通过粗调PWM信号只能控制电机13转动的快慢程度，并不能精确控制电机13的实时转速，于是，通过电机转速反馈电路12将指示电机转速的反馈信号反馈至主控芯片20，主控芯片20根据反馈信号，识别电机13的转速并与预设的转速进行比较，根据比较结果精细地调节输入至电机控制电路11的PWM信号，从而达到精确控制电机13转速的目的。

请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供一种电机控制电路的电路结构框图。如图3所示，电机控制电路11包括开关电路111、储能电路112及控制器113。开关电路111、储能电路112及控制器113依次连接，开关电路111还与外部电源VCC1连接。

当需要电机13工作时，开关电路111被施加来自主控芯片20的PWM信号，PWM信号是具有预设频率或占空比的驱动信号，用于驱动开关电路111的闭合或断开。在本实施例中，当PWM信号的电压满足开关电路111的闭合条件时，开关电路111闭合，储能电路112通过开关电路111储存来自外部电源VCC1的电能，当PWM信号的电压不满足开关电路111的闭合条件时，开关电路111断开，储能电路112无法通过开关电路111取电，此时储能电路112释放自身储存的电能，在储能电路112充放电的过程中，形成电压信号并输入至控制器113，控制器113根据电压信号输出对应的控制信号至电机13，从而控制电机的转速，不同的电压信号对应不同的转速，电压信号与PWM信号的占空比相关，通过调节PWM信号可对电机13的转速进行控制。

当需要停止电机13工作时，主控芯片20停止输出PWM信号至开关电路111。

在一些实施例中，如图4所示，开关电路111包括第一开关管1111及偏置电路1112，第一开关管1111包括控制端1111A、第一开关管1111的第一端1111B及第二端1111C，第一开关管1111的控制端1111A与偏置电路1112连接，第一开关管1111的第一端1111B与外部电源VCC1连接，第一开关管1111的第二端1111C与储能电路1112连接。

偏置电路1112用于被施加PWM信号，PWM信号可以为高低电平的电压信号，当PWM信号的电压为第一电压时，偏置电路1112根据第一电压，输出第一偏置电压至第一开关管1111的控制端1111A，以使第一开关管1111导通，当PWM信号的电压为第二电压时，偏置电路1112根据第二电压，输出第二偏置电压至第一开关管1111的控制端1111A，以使第一开关管1111关断。

其中，第一开关管1111可以为任意的电子开关管，例如是双极性晶体管(BipolarJunction Transistor,BJT)、场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)以及等等，或者为任意合适的开关器件。

第一电压和第二电压为高低电平信号时，例如第一电压为高电平信号时，第二电压可以为相对的低电平信号，或者，第一电压为低电平信号时，第二电压可以为相对的高电平信号。

在一些实施例中，如图5所示，第一开关管1111为PNP型三极管Q1，PNP型三极管Q1的基极为第一开关管1111的控制端1111A，PNP型三极管Q1的发射极为第一开关管1111的第一端1111B，PNP型三极管Q1的集电极为第一开关管1111的第二端1111C。

偏置电路1112包括NPN型三极管Q2、第一电阻R1以及第二电阻R2，NPN型三极管Q2的基极用于被施加PWM信号，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的集电极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端及PNP型三极管Q1的基极连接，电阻R2的另一端与外部电源VCC1连接。

在本实施例中，当PWM信号的电压为高电平时，NPN型三极管Q2导通，外部电源VCC1经由电阻R1与电阻R2分压后得到合适的偏置电压以使PNP型三极管Q1导通，外部电源VCC1的电能经PNP型三极管Q1流经储能电路112，当PWM信号的电压为,低电平时，NPN型三极管Q2关断，此时电阻R1与电阻R2连接点的偏置电压不能满足PNP型三极管Q1的导通条件而关断，外部电源VCC1的电能未能经PNP型三极管Q1流经储能电路112。

在一些实施例中，如图5所示，储能电路112包括电解电容E1，电解电容E1的正极端与PNP型三极管Q1的集电极连接，电解电容E1的负极端接地。电解电容E1根据PNP型三极管Q1的开关状态实现自身的充放电，并且在充放电过程中两端形成电压信号，该电压信号通过电解电容E1正极端输入至控制器113。

为了提高输入至控制器113的电压信号的稳定性，需要该电压信号进行滤波处理，在一些实施例中，如图6所示，电机控制电路11还包括滤波电路114，滤波电路114的第一端与第一开关管1111的第二端111C连接,滤波电路114的第二端接地。

具体的，如图5所示，滤波电路114为滤波电容C1，滤波电容C1的一端为滤波电路114的第一端，滤波电容C1的另一端为滤波电路114的第二端。

为了限制输入至控制器113的电压信号的最大电压，需要对电压信号进行稳压处理，在一些实施例中，如图6所示，电机控制电路11还包括稳压电路115，稳压电路115的第一端与第一开关管1111的第二端1111C连接,稳压电路115的第二端接地。

具体的，如图5所示，稳压电路115包括稳压二极管Z1，稳压二极管Z1的阴极为稳压电路115的第一端，稳压二极管Z1的阳极为稳压电路115的第二端。

请参阅图7，图7为本实用新型实施例提供一种电机转速反馈电路的电路结构框图。如图7所示，电机转速反馈电路12包括开关电路121及上拉电路122，开关电路121包括第一端121A、第二端121B以及第三端121C，第一端121A用于接收指示电机转速的反馈信号，该反馈信号为一种脉冲信号，第二端121B用于接地，第三端121C与输出接口12A连接，上拉电路122的第一端与外部电源VCC2连接，上拉电路122的第二端连接在开关电路121的第三端121C和输出接口12A连接的链路上。

当反馈信号的电压满足开关电路121的闭合条件时，开关电路121闭合，输出接口12A输出第一电平信号，当反馈信号的电压不满足开关电路121的闭合条件时，开关电路121断开，输出接口12A输出第二电平信号，第一电平信号和第二电平信号用于检测电机13的转速。

反馈信号是一种脉冲信号，在输出接口12A输出的第一电平信号和第二电平信号所形成的脉冲波用于跟随该脉冲信号，脉冲波可指示电机13转速，例如电机13转动一周对应N个脉冲，通过脉冲计数即可获取电机13转速。在一些实施例中，如图8所示，电机转速反馈电路12还包括控制器113及转速检测电路123，转速检测电路123分别与所控制器113及电机13连接，转速检测电路123用于检测电机13的转速，并且输出转速检测信号至控制器113，控制器113根据转速检测信号，输出反馈信号至开关电路121的第一端121A。

在一些实施例中，转速检测电路123为霍尔传感器。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机13转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。脉冲信号的周期与电机13的转速有以下关系：

n＝60/PT

式中：n为电机转速，P为电机转一圈的脉冲数，T为输出方波信号周期，因此，根据上式即可计算出电机的转速。

测量电机转速的第一步就是要将电机的转速表示为单片机可以识别的脉冲信号，从而进行脉冲计数。当电机转动时，带动霍尔传感器运动，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量。

在本实施例中，电机转速反馈电路12通过输出接口12A与主控芯片20连接，主控芯片20用于接收由第一电平信号和第二电平信号形成的脉冲波，对脉冲波进行脉冲计数以获取电机13的转速，为了精确控制电机13的转速，主控芯片20可以将获取到的电机13的转速与预设的转速进行比较，根据比较结果输出对应占空比的PWM信号至电机控制电路，达到精确控制电机13转速的目的。

反馈信号通过开关电路121和上拉电路122进行电平转换，并且在此过程中始终跟随反馈信号的脉冲的周期变化，使得在输出接口12A输出的脉冲波能够被主控芯片20所识别并处理。在一些实施例中，如图9所示，开关电路121包括第一二极管D1及第二二极管D2，二极管D1的阴极为开关电路121的第一端，二极管D1的阳极及二极管D2的阴极连接至12A输出接口，二极管D2的阳极为开关电路121的第三端。

上拉电路122包括电阻R3，电阻R3的一端为上拉电路122的第一端，电阻R3的另一端为上拉电路122的第二端。

在本实施例中，控制器113输出幅值较高的脉冲信号，例如是15V的脉冲信号，脉冲信号的高电平为15V左右，低电平为0V左右，该脉冲信号施加于二极管D1的阴极，二极管D1的阳极通过电阻R1连接于VCC2(VCC2的电压根据实际情况而定)，VCC2的电压以5V为例，当二极管D1的阴极电压为高电平时，二极管D1截止，输出接口12A的电压被拉至5V左右，作为高电平输出，当D1的阴极电压为低电平时，输出接口12A的电压被拉至二极管D1的导通压降，以该导通压降为0.3V为例，0.3V作为低电平输出，因此，输出接口12A输出脉冲波并跟随反馈信号的脉冲变化，并且脉冲信号的电平已经过转换，以便主控芯片20能够处理。

为了使得输出接口12A输出的信号更加稳定，在一些实施例中，如图8所示，在输出接口12A与主控芯片20连接的链路上还加入滤波电路124。滤波电路124连接在开关电路121的第三端121C与输出接口12A之间的链路。

具体的，如图9所示，滤波电路124包括电容C2及电阻R4，电阻R4的一端与电阻R3的一端连接，电阻R4的另一端与电容C2的一端共同连接输出接口12A，电容C2的另一端用于接地。

最后要说明的是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且在本实用新型的思路下，上述各技术特征继续相互组合，并存在如上所述的本实用新型不同方面的许多其它变化，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电机控制电路，其特征在于，包括：

开关电路，用于与外部电源连接，所述开关电路还用于被施加PWM信号，并且，所述PWM信号的电压满足所述开关电路的闭合条件时，所述开关电路闭合，所述PWM信号的电压不满足所述开关电路的闭合条件时，所述开关电路断开；

储能电路，与所述开关电路连接，当所述开关电路闭合时，所述储能电路储存来自外部电源的电能，当所述开关电路闭合时，所述储能电路释放自身储存的电能，使得所述储能电路输出电压信号；

控制器，用于分别与所述储能电路及电机连接，所述控制器用于接收所述储能电路输出的电压信号，并且根据所述电压信号，输出对应的控制信号至电机以控制电机的转速。

2.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关管及偏置电路；

所述第一开关管包括控制端、第一端及第二端，所述第一开关管的控制端与所述偏置电路连接，所述第一开关管的第一端用于与外部电源连接，所述第一开关管的第二端与所述储能电路连接，所述偏置电路用于被施加所述PWM信号；

当所述PWM信号的电压为第一电压时，所述偏置电路根据所述第一电压，输出第一偏置电压至所述第一开关管的控制端，以使所述第一开关管导通；

当所述PWM信号的电压为第二电压时，所述偏置电路根据所述第二电压，输出第二偏置电压至所述第一开关管的控制端，以使所述第一开关管关断。

3.根据权利要求2所述的电机控制电路，其特征在于，

所述第一开关管为PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极为所述第一开关管的控制端，所述PNP型三极管的发射极为所述第一开关管的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第一开关管的第二端；

所述偏置电路包括NPN型三极管、第一电阻及第二电阻，所述NPN型三极管的基极用于被施加所述PWM信号，所述NPN型三极管的发射极接地，所述NPN型三极管的集电极与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述PNP型三极管的基极连接，所述第二电阻的另一端用于与外部电源连接。

4.根据权利要求2所述的电机控制电路，其特征在于，所述储能电路包括电解电容，所述电解电容的正极与所述第一开关管的第二端连接,所述电解电容的负极用于接地。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的电机控制电路，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路的第一端与所述第一开关管的第二端连接,所述滤波电路的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的电机控制电路，其特征在于，所述滤波电路为滤波电容，所述滤波电容的一端为所述滤波电路的第一端，所述滤波电容的另一端为所述滤波电路的第二端。

7.根据权利要求2至4任意一项所述的电机控制电路，其特征在于，还包括稳压电路，所述稳压电路的第一端与所述第一开关管的第二端连接,所述稳压电路的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的电机控制电路，其特征在于，所述稳压电路为稳压二极管，所述稳压二极管的阴极为所述稳压电路的第一端，所述稳压二极管的阳极为所述稳压电路的第二端。

9.一种风机，其特征在于，包括：

电机，以及

如权利要求1至8任一项所述的电机控制电路，所述电机控制电路与所述电机连接。

10.一种空调，其特征在于，包括如权利要求9所述的风机。

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