CN213279526U - 一种无刷直流电机的电源控制电路和电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无刷直流电机的电源控制电路和电路板，包括电源电路、控制电路以及驱动电路；所述电源电路分别与所述控制电路、所述驱动电路电连接，所述驱动电路分别与所述控制电路以及电机电连接；通过所述电源电路接收第一数值交流电压后，经处理，输出满足所述驱动电路输入电压需求的第二数值交流电压，以及输出满足所述控制电路电压需求的第三数值交流电压。本实用新型给电机提供了一种高效、抗干扰能力强、功率损失低、可靠性强的直流无刷电机电源控制电路和驱动板。

Description

一种无刷直流电机的电源控制电路和电路板

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机的电源控制电路和电路板。

背景技术

无刷直流电机驱动板在设计过程中，通常需要通过电源电路给控制电路和驱动电路供电，控制电路的供电电压一般较低，而稳定性和抗电磁干扰能力要求较高，而驱动电路的供电电压相对较高，稳定性要求和抗电磁干扰能力相对低一点。

本申请实用新型人发现上述技术至少存在如下技术缺陷：

现有无刷直流电机电路板的电源控制电路通常效率不够高、功率损失较大、低压供电时抗辐射发射和传导发射的电磁干扰能力不够强，可靠性不够高。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种无刷直流电机的电源控制电路和电路板，解决了现有技术中效率不高，功率损失大，抗干扰能力不够强以及可靠性不高的问题，实现了提供一种效率高、抗电磁干扰能力强、功率损失小、可靠性强的无刷直流电机的电源控制电路和电路板。

第一方面，本申请实施例提供了一种无刷直流电机的电源控制电路，包括电源电路、控制电路以及驱动电路；所述电源电路分别与所述控制电路、所述驱动电路连接，所述驱动电路分别与所述控制电路以及电机电连接；

通过所述电源电路接收第一数值交流电压后，输出满足所述驱动电路输入电压需求的第二数值交流电压，以及输出满足所述控制电路电压需求的第三数值交流电压。

在一种实施例中，所述电源电路包括干路模块、高压供电支路模块、低压供电支路模块，所述干路模块分别与所述高压供电支路模块、所述低压供电支路模块电连接；其中，

所述干路模块用于接收第一数值交流电压；所述高压供电支路模块用于给所述驱动电路供电；所述低压供电支路模块用于给所述控制电路供电。

在一种实施例中，所述干路模块至少包括输入端P1、第一RL电路、第二RL电路；

所述输入端P1引出火线L和零线N；所述第一RL电路串联在火线L上，第二RL电路设置在零线N上。

在一种实施例中，所述干路模块还包括压敏电阻ZNR1，所述压敏电阻ZNR1并联在火线L与零线N之间。

在一种实施例中，所述高压供电支路模块至少包括第一RC电路、第五整流桥D5、第一输出端VDD；

所述第一RC电路分别与所述第一RL电路、所述第五整流桥D5电连接，所述第五整流桥D5分别与所述第二RL电路、所述第一输出端VDD电连接，所述第一输出端VDD连接所述驱动电路；

通过所述第一RC电路对所述第一输出端VDD的输出电压进行滤波，通过所述第五整流桥D5将输入的交流电转变成直流电，并通过所述第一输出端VDD传输给所述驱动电路。

在一种实施例中，所述低压供电支路模块至少包括第二RC电路、第三RC电路、第六整流桥D6、第二十四电阻R24、第二输出端VCC；

所述第二RC电路分别与第一RL电路、第六整流桥D6连接；所述第三RC电路分别与第二RL电路、第六整流桥D6连接；通过所述第二RC电路和所述第三RC电路对输出电压进行滤波；

所述第六整流桥D6与所述第二十四电阻R24，所述第二十四电阻R24与所述第二输出端VCC连接，通过所述第六整流桥D6将输入的交流电转变成直流电，并通过所述第二输出端VCC传输给所述控制电路。

在一种实施例中，所述控制电路包括霍尔传感器和控制芯片，所述霍尔传感器与所述控制芯片电连接；其中，所述霍尔传感器和所述控制芯片的VCC输入端分别与电源电路的第二输出端VCC电连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种电路板，包括电路板本体，所述电路板本体上分布有如第一方面的任意一项所述的无刷直流电机的电源控制电路，所述电路板本体上分布有上、中、下三个区域，分别布置所述控制电路、所述驱动电路以及所述电源电路。

本申请实施例中提供的一种无刷直流电机的电源控制电路和电路板，至少具有如下技术效果：

1，由于在干路模块设置了两个RL电路，即第一RL电路和第二RL电路，有效防止电路受负载变化影响产生高次谐波，从而防止波形变形。

2，由于第二输出端VCC输出电压低，对电压稳定性和抗电磁干扰能力要求高，因此在低压供电支路模块中的第六整流桥D6之前设置了两个RC电路，即第二RC电路和第三RC电路，相比于只设置一个RC电路的情况，输出电压纹波减小了，对电解电容的要求变低了，抗电磁干扰能力提高了，此外，提高RC电路中电容的容值，也可以减小纹波。

3，由于电路板大致可分为上部、中部、下部三个区域，电路布局紧密，层次分明，尺寸小，便于安装和检修。

附图说明

图1为本申请实施例中一种无刷直流电机的电源控制电路结构框图；

图2为本申请实施例中电源电路示意图；

图3为本申请实施例中的电源电路连接框图；

图4为本申请实施例中的电源电路结构框架图；

图5为本申请实施例中的控制电路示意图；

图6为本申请实施例中的驱动电路示意图；

图7为本申请实施例中的电路板的EMC测试报告。

附图标号：电源电路100，控制电路200，驱动电路300，电机400，干路模块110，低压供电支路模块120，高压供电支路模块130，第一RL电路111，第二RL电路112。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1

参考附图1所示，为本实施例中一种无刷直流电机的电源控制电路结构框图，本实施例提供了一种无刷直流电机400的电源控制电路200，包括电源电路100、控制电路200以及驱动电路300。电源电路100分别与控制电路200、驱动电路300电连接，驱动电路300分别与控制电路200以及电机400电连接。

通过电源电路100接收第一数值交流电压后，经转换处理后，输出满足驱动电路300输入电压需求的第二数值交流电压，以及输出满足控制电路200电压需求的第三数值交流电压。在一种实施例中，第二数值直流电压数量级为百伏特，满足驱动电路300输入电压的需求，第三数值直流电压数量级为十伏特，满足控制电路200输入电压的需求，从而实现控制电路200在第三数值直流电压下运行，以控制驱动电路300在第二数值直流电压下控制电机400运行。

参考图2所示，为本实施例中电源电路示意图，电源电路100包括输入端P1，保险丝F1、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第一电感L1、第二电感L2、第五整流桥D5、第六整流桥D6、稳压二极管D7、压敏电阻ZNR1、第一电容CY1、第二电容CY2、第三电容CY3、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第一输出端VDD、第二输出端VCC、接地端GND。

参考图3所示，为本实施例中的电源电路连接框图，本实施例中的电源电路100包括干路模块110、高压供电支路模块130、低压供电支路模块120，干路模块110分别与高压供电支路模块130、低压供电支路模块120电连接。

其中，通过干路模块110接收第一数值交流电压后，分别发送给高压供电支路模块130和低压供电支路模块120进行处理，以便通过高压供电支路模块130给驱动电路300供电，通过低压供电支路模块120给控制电路200供电。

参考图4所示，本实施例中的电源电路100结构框架图。本实施例中的干路模块110至少包括输入端P1、第一RL电路111、第二RL电路112以及接地端GND。其中，输入端P1引出火线L和零线N。本实施例中，两个RL电路，可以有效防止电路受负载变化影响产生高次谐波，从而防止波形变形。

第一RL电路111串联在火线L上。本实施例中的第一RL电路111包括第十八电阻R18和第一电感L1，第十八电阻R18和第一电感L1并联组成第一RL电路111，串联在火线L上，通过第一RL电路111防止火线L受负载变化影响产生高次谐波，防止波形变形。本实施例中的第十八电阻R18采用贴片碳膜电阻。

第二RL电路112设置在零线N上。本实施例中的第二RL电路112包括第二十二电阻R22和第二电感L2，第二十二电阻R22和第二电感L2并联组成第二RL电路112，设置在零线N上，通过第二RL电路112防止零线N受负载变化影响产生高次谐波，防止波形变形。本实施例中的第二十二电阻R22采用贴片碳膜电阻。

本实施例中的干路模块110还包括压敏电阻ZNR1、保险丝F1。

本实施例中的压敏电阻ZNR1并联在火线L与零线N之间，用于过压保护，防止电压波动对后级电路带来影响。

本实施例中的保险丝F1设于第二RL电路112与输入端P1之间的零线N上，用于过流保护，即用于保护电路，防止过流。

本实施例中的干路模块110还包括第二十电阻R20以及第二十一电阻R21。第二十电阻R20和第二十一电阻R21串联于火线L和零线N之间，本实施例中的第二十电阻R20和第二十一电阻R21为预留贴片电阻位，预留贴片电阻位正常情况下不贴元器件，可视为断路，但可以为电路提供进一步设计更改的空间。

本实施例中的高压供电支路模块130至少包括第一RC电路、第五整流桥D5、第一输出端VDD。

第一RC电路分别与第一RL电路111、第五整流桥D5电连接。本实施例中的第五整流桥D5有四个引脚，分别标识为1，2，3，4。

本实施例中的第一RC电路包括第十九电阻R19和第一电容CY1，第十九电阻R19和第一电容CY1并联组成第一RC电路，第一RC电路一端与第一RL电路111相连，另一端与第五整流桥D5的4号引脚相连，用于对输出电压进行滤波。本实施例中的第一电容CY1采用CBB电容；第十九电阻R19采用普通贴片电阻。

第五整流桥D5分别与第二RL电路112、第一输出端VDD以及接地端GND电连接，第一输出端VDD连接驱动电路300。本实施例中的第五整流桥D5的1号引脚与第二RL电路112相连，2号引脚与接地端GND相连，3号引脚与第一输出端VDD相连；第五整流桥D5用于整流，将输入的交流电转变成直流电。

进而实现通过第一RC电路对第一输出端VDD的输出电压进行滤波，通过第五整流桥D5将输入的交流电转变成直流电，并通过第一输出端VDD传输给驱动电路300，以便驱动电路300给电机400供电。

本实施例中的高压供电支路模块130还包括第七电容C7，第七电容C7设于第一输出端VDD和接地端GND之间，用于对第一输出端VDD的输出电压进行滤波和稳压，以减少交流成分，并防止因负载变化而产生变化。进而可以知道，通过第七电容C7的滤波和稳压，进一步减少第一输出端VDD输出电压的交流成分，并防止输出电压因负载变化而产生变化。本实施例中的第七电容C7采用电解电容。

本实施例中的高压供电支路模块130还包括第六电容C6，第六电容C6与第七电容C7并联设置。本实施例中的第六电容C6为预留贴片电容位，预留贴片电容位正常情况下不贴元器件，可视为断路，但可以为电路提供进一步设计更改的空间，即应用到电路板时，此处设置焊盘但不焊接元器件，必要时为了调整电路特性可焊接相应元器件。

本实施例中的低压供电支路模块120至少包括第二RC电路、第三RC电路、第六整流桥D6、第二十四电阻R24、第二输出端VCC。本实施例中，相比于只有一个RC电路的情况，两个RC电路，减小输出电压纹波，降低电解电容的要求，提高抗电磁干扰能力，此外，还提高RC电路中电容的容值，减小纹波。

第二RC电路分别与第一RL电路111、第六整流桥D6连接。本实施例中的第六整流桥D6有四个引脚，分别标识为1，2，3，4。

本实施例中的第二RC电路包括第二十三电阻R23和第二电容CY2，第二十三电阻R23和第二电容CY2并联组成第二RC电路，第二RC电路一端与第一RL电路111相连，另一端与第六整流桥D6的1号引脚相连。第二RC电路对第二输出端VCC的输出电压进行滤波，减小纹波，提高防电磁干扰能力。本实施例中的第二十三电阻R23采用普通贴片电阻；第二电容CY2采用高压贴片电容。

所述第三RC电路分别与第二RL电路112、第六整流桥D6连接。

本实施例中的第三RC电路包括第二十五电阻R25和第三电容CY3，第二十五电阻R25和第三电容CY3并联组成第三RC电路，第三RC电路一端与第二RL电路112相连，另一端与第六整流桥的4号引脚相连。第三RC电路用于对第二输出端VCC的输出电压进行滤波，减小纹波，提高防电磁干扰能力。本实施例中的第二十五电阻R25采用普通贴片电阻；第三电容CY3采用高压贴片电容。

第六整流桥D6与第二十四电阻R24以及接地端GND电连接，第二十四电阻R24与第二输出端VCC连接，通过第六整流桥D6将输入的交流电转变成直流电，并通过第二输出端VCC传输给控制电路200。本实施例中的第六整流桥D6的2号引脚与接地端GND相连，3号引脚与第二十四电阻R24一端相连，第二十四电阻R24另一端与第二输出端VCC相连，第六整流桥D6用于整流，将输入的交流电转变成直流电。本实施例中的第二十四电阻R24为限流电阻，采用插件电阻。

本实施例中的低压供电支路模块120还包括稳压二极管D7、第八电容C8、第十电容C10，第九电容C9。

其中，稳压二极管D7、第八电容C8、第九电容C9均与第十电容C10并联；第二十四电阻R24、稳压二极管D7、第八电容C8、第十电容C10共同作用以确保第二输出端VCC输出基本不受外界影响的稳定直流电压。

本实施例中的稳压二极管D7与第二十四电阻R24为限流电阻组成简单稳压电路，用于稳压。

第八电容C8用于滤波后平滑电压波形，本实施例中的第八电容C8采用普通贴片电容。

第十电容C10设置在第二输出端VCC和地线之间。第十电容C10用于滤波和稳压，本实施例中的第十电容C10采用电解电容。

第九电容C9为预留贴片电容位，预留贴片电容位正常情况下不贴元器件，可视为断路，但可以为电路提供进一步设计更改的空间，即应用到电路板时，此处设置焊盘但不焊接元器件，必要时为了调整电路特性可焊接相应元器件。

参考图5所示，为本实施例中的控制电路示意图，控制电路200包括霍尔传感器和控制芯片，霍尔传感器与控制芯片电连接；其中，霍尔传感器和控制芯片的VCC输入端分别与电源电路100的第二输出端VCC电连接。进一步地，

霍尔传感器的VCC输入端与电源电路100的第二输出端VCC相连；在一种实施例中，霍尔传感器的型号采用U1MK188。控制芯片的VCC输入端与电源电路100的第二输出端VCC相连，

在一种实施例中，控制芯片的型号采用STM8S003F3P6。控制芯片中的Vcap引脚连接第四电容C4，VDD引脚连接第五电容C5，且第四电容C4、第五电容C5都连接到控制芯片的接地端GND，第四电容C4的型号采用CL10B474KA8NNNC，第五电容C5的型号采用CL10F104ZB8NNNC。

参考图6所示，为本实施例中的驱动电路示意图，驱动电路300的VDD输入端用于与电源电路100中的高压供电支路模块130的第一输出端VDD电连接。驱动电路300的其它端口与控制芯片的引脚相连，以便控制电路200控制驱动驱动电路300运行。如附图6中所示，驱动电路300中除VDD输入端外，还包括UN端、UP端以及Bk端。参考图5所示，控制芯片的引脚包括PB4、PB5、PC3、PC4、PC6等。进而引脚PB4连接驱动电路300的UN端，引脚PB4或引脚PC6连接驱动电路300的UP端，引脚PB5连接驱动电路300的Bk端。

实施例2

本实施例提供了一种电路板，包括电路板本体，电路板本体上分布有如实施例1的无刷直流电机400的电源控制电路200，电路板本体上分布有上、中、下三个区域，分别布置控制电路200、驱动电路300以及电源电路100。

在一种实施例中，电路板为一款PCB板，其分布有上、中、下三个区域，上部设为控制电路200区域，中部设为驱动电路300区域，下部设为电源电路100区域，通过上、中、下三个区域分别布置控制电路200、驱动电路300以及电源电路100，可以使整体电路布局更加紧密，层次分明，尺寸小，便于安装和检修。

利用本实施例电路板进行EMC测试，如图7所示，为本实施例中EMC测试报告，本实施例中的电路板抗电磁辐射干扰能力强，可以输出稳定直流电压，可靠性强且损失功率小，电源效率高。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种无刷直流电机的电源控制电路，其特征在于，包括电源电路、控制电路以及驱动电路；所述电源电路分别与所述控制电路、所述驱动电路电连接，所述驱动电路分别与所述控制电路以及电机电连接；

通过所述电源电路接收第一数值交流电压后，经处理转换后，输出满足所述驱动电路输入电压需求的第二数值交流电压，以及输出满足所述控制电路电压需求的第三数值交流电压。

2.如权利要求1所述的无刷直流电机的电源控制电路，其特征在于，所述电源电路包括干路模块、高压供电支路模块、低压供电支路模块，

所述干路模块分别与所述高压供电支路模块、所述低压供电支路模块电连接；

其中，通过所述干路模块接收第一数值交流电压后，分别发送给所述高压供电支路模块和所述低压供电支路模块进行处理，以便通过所述高压供电支路模块给所述驱动电路供电，通过所述低压供电支路模块给所述控制电路供电。

3.如权利要求2所述的无刷直流电机的电源控制电路，其特征在于，所述干路模块至少包括输入端P1、第一RL电路、第二RL电路以及接地端GND；

所述输入端P1引出火线L和零线N；所述第一RL电路串联在火线L上，所述第二RL电路设置在零线N上。

4.如权利要求3所述的无刷直流电机的电源控制电路，其特征在于，所述干路模块还包括压敏电阻ZNR1，所述压敏电阻ZNR1并联在火线L与零线N之间，用于过压保护。

5.如权利要求3所述的无刷直流电机的电源控制电路，其特征在于，所述干路模块还包括保险丝F1，所述保险丝F1设于所述第二RL电路与所述输入端P1之间的零线N上，用于过流保护。

6.如权利要求3所述的无刷直流电机的电源控制电路，其特征在于，所述高压供电支路模块至少包括第一RC电路、第五整流桥D5、第一输出端VDD；

所述第一RC电路分别与所述第一RL电路、所述第五整流桥D5电连接，所述第五整流桥D5分别与所述第二RL电路、所述第一输出端VDD以及所述接地端GND电连接，所述第一输出端VDD连接所述驱动电路；

通过所述第一RC电路对所述第一输出端VDD的输出电压进行滤波，通过所述第五整流桥D5将输入的交流电转变成直流电，并通过所述第一输出端VDD传输给所述驱动电路。

7.如权利要求6所述的无刷直流电机的电源控制电路，其特征在于，所述高压供电支路模块还包括第七电容C7，所述第七电容C7设于所述第一输出端VDD和所述接地端GND之间，用于对所述第一输出端VDD的输出电压进行滤波和稳压，以减少交流成分，并防止因负载变化而产生变化。

8.如权利要求3所述的无刷直流电机的电源控制电路，其特征在于，所述低压供电支路模块至少包括第二RC电路、第三RC电路、第六整流桥D6、第二十四电阻R24、第二输出端VCC；

所述第二RC电路分别与第一RL电路、第六整流桥D6连接；所述第三RC电路分别与第二RL电路、第六整流桥D6连接；通过所述第二RC电路和所述第三RC电路对输出电压进行滤波；

所述第六整流桥D6与所述第二十四电阻R24以及接地端GND电连接，所述第二十四电阻R24与所述第二输出端VCC电连接；通过所述第六整流桥D6将输入的交流电转变成直流电，并通过所述第二输出端VCC传输给所述控制电路。

9.如权利要求8所述的无刷直流电机的电源控制电路，其特征在于，所述控制电路包括霍尔传感器和控制芯片，所述霍尔传感器与所述控制芯片电连接；其中，所述霍尔传感器和所述控制芯片的VCC输入端分别与电源电路的第二输出端VCC电连接。

10.一种电路板，其特征在于，包括电路板本体，所述电路板本体上分布有如权利要求1～9任意一项所述的无刷直流电机的电源控制电路，所述电路板本体上分布有上、中、下三个区域，分别布置所述控制电路、所述驱动电路以及所述电源电路。

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