CN214707577U - 一种鼓风电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种鼓风电机驱动电路，包括与鼓风电机驱动连接的主控控制电路，主控控制电路上电连接有霍尔上拉电路、电流采样电路、信号调理电路；主控控制电路包括主控芯片，以及与主控芯片电连接的上电复位电路、晶振电路和若干组I/O口；单片机控制模块的至少一组I/O口与霍尔上拉电路电连接，用于接收采集的霍尔信号；电流采样电路通过信号调理电路与单片机控制模块的至少一组I/O口电连接。本实用新型公开了一种结构简单、操作便捷、稳定性好、可靠性高的鼓风电机驱动电路。

Description

一种鼓风电机驱动电路

技术领域

本实用新型涉及机械生产加工领域，具体涉及一种鼓风电机驱动电路。

背景技术

鼓风电机因叶轮在机体里运转，不存在摩擦，排出的气体不含油，这种特点使得鼓风电机在多领域进行推广应用。在现有技术中的直接对鼓风电机进行启动鼓风电机容易因外部环境的电压不稳定造成对鼓风电机的冲击，对鼓风电机的转子造成损害。

现有技术中，通过会在通过控制电路实现为电机的驱动控制。例如，现有技术；专利申请号: CN201480072207.8;专利名称：同步电动机、其驱动电路、鼓风机、以及空调机。公开了一种高效率的、并且能够抑制在利用矩形波驱动方式进行驱动时因径向的电磁激振力而产生的振动、噪音的同步电动机的驱动电路、由该驱动电路驱动的同步电动机、使用该同步电动机的鼓风机、使用该鼓风机的空调机、以及同步电动机的驱动方法。该同步电动机，包括：转子，其具有由永久磁铁构成的10极的磁极；以及定子，绕组以集中绕组的方式卷绕于与转子相向的9个齿部，该同步电动机的驱动电路包括：逆变器，其由多个开关元件桥式连接而构成；以及控制单元，其控制逆变器，以使绕组流通矩形波状的电流。

但是现有技术中的电机控制电路不具有对电机的运行状态进行监测的功能。因此现有技术进一步对于上述技术问题进行了研发，专利申请号: CN201721387129.8;专利名称：一种空调鼓风机的异常检测装置。公开了一种空调鼓风机的异常检测装置，包括：鼓风机、驱动电路、信号采集电路和MCU；驱动电路分别与鼓风机和MCU相连；信号采集电路分别与鼓风机、驱动电路以及MCU相连；信号采集电路采集鼓风机的电压信号，并将电压信号发送至MCU；MCU将该电压信号与预设电压值进行比对，判断鼓风机是否发生异常。

但是现有技术中的异常检测装置依然存在以下问题：

第一、异常检测装置的电路结构不具有独立模块化的结构，不便于后期的维护和更换；第二、操作不够便捷、信号抗干扰能力、检测的稳定性不佳，运行可靠性不佳；第三、对驱动系统不具有保护功能。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供了一种结构简单、操作便捷、稳定性好、可靠性高的鼓风电机控制电路。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种鼓风电机驱动电路，包括与鼓风电机驱动连接的主控控制电路，所述主控控制电路上电连接有霍尔上拉电路、电流采样电路、信号调理电路；所述主控控制电路包括主控芯片，以及与所述主控芯片电连接的上电复位电路、晶振电路和若干组I/O口；所述主控芯片的至少一组I/O口与霍尔上拉电路电连接，用于接收采集的霍尔信号；所述电流采样电路通过信号调理电路与主控芯片的至少一组I/O口电连接。

本实用新型一个优选的实施方案中，所述霍尔上拉电路包括连接器J1，以及与所述连接器J1电连接的上拉电阻R1、电阻R3、电阻R5和RC滤波电路；所述连接器J1与所述鼓风电机上的霍尔元件电连接。

本实用新型一个优选的实施方案中，霍尔上拉电路的HALLA霍尔信号端、HALLB霍尔信号端和HALLC霍尔信号端分别与主控芯片的至少一组I/O口连接。

具体的，连接器J1与安装在电机上的霍尔元件进行连接；作用是OC门输出高电平是高阻态，电路必须有上拉电阻才能有上拉电流，同时具有限流的作用。而RC滤波可以消除抖动，使信号更平缓，可提高信号抗干扰能力。经霍尔上拉电路后的HALLA霍尔信号端、HALLB霍尔信号端和HALLC霍尔信号端的信号直接连接至主控芯片的I/O口，用于获取电机转子位置。

本实用新型一个优选的实施方案中，主控芯片采用的是dsPIC30F4012芯片。

具体的，通过主控芯片解析鼓风电机的转子位置，从而得出电机的实时转速，并通过调节PWM的占空比，达到控制鼓风电机转速。在整个驱动电路中，为了系统的安全可靠运行，设置有电流保护功能。主控芯片将A/D模数转换引脚采集的数字信号Ia IN和Ib IN进行解析，得到运行中鼓风电机的相电流Ip，当鼓风电机出现异常时，相电流Ip会突增，反馈到Ia IN和Ib IN的电压也会随之增大，当主控芯片接收到异常的电压时，会及时做出反馈，主控芯片停止输出PWM1- PWM6六路波形，及时使鼓风电机停止转动，达到保护整个驱动系统的功能。

本实用新型一个优选的实施方案中，电流采样电路包括电流传感器，所述信号调理电路为电压跟随器。

具体的，调理电路采用电压跟随器，主要作用是可以提高输入阻抗，且减小输出阻抗，对电压信号起到缓冲作用。鼓风电机的相电流Ip经过电流采样电路和调理电路后输出的Ia IN和Ib IN直接连接至主控芯片的I/O口中的A/D模数转换引脚，通过芯片的A/D模数转换引脚采样进行相电流采集并实现电流保护的功能。

本实用新型一个优选的实施方案中，电流采样电路中的电流传感器采用型号是Hc2f100-S，电流传感器的VCC引脚分两路，一路与电源连接，一路通电容C9接地；电流传感器的E1、E2、E3、E4引脚与GND引脚共点接地；电流传感器的Vout输出端引出两路，一路通过电阻R9与信号调理电路的输入端电连接，另一路通过电容C10接地。

本实用新型一个优选的实施方案中，电流采样电路的电能参数转化公式是，Vout=2.5V+0.02*Ip，其中Vout为电流采样电路的输出电压，Ip是采样的所述鼓风电机的相电流。

本实用新型解决了技术背景中存在的缺陷，本实用新型有益的技术效果是：

本实用新型公开了一种结构简单、操作便捷、稳定性好的鼓风电机控制电路。

采用霍尔位置传感器的方波驱动方式，可以获得精准的电机位置，从而满足高速运转要求，同时控制电路含电流保护功能，使得整个驱动系统安全可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的优选实施例中鼓风电机控制电路的结构示意图；

图2是本实用新型的优选实施例中霍尔上拉电路的结构示意图；

图3是本实用新型的优选实施例中电流采样电路的结构示意图；

图4是本实用新型的优选实施例中信号调理电路的结构示意图；

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、底、顶等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1~图4所示，一种鼓风电机驱动电路，包括与鼓风电机驱动连接的主控控制电路，主控控制电路上电连接有霍尔上拉电路和电流采样电路以及信号调理电路。

具体的，主控控制电路包括主控芯片U4，以及与主控芯片U4电连接的上电复位电路、晶振电路和多组I/O口。主控芯片U4采用的是dsPIC30F4012芯片。dsPIC30F4012芯片的MCLR引脚通过串接电阻R11和电阻R12与电源VCC1连接；dsPIC30F4012芯片的AVSS引脚接DGND；dsPIC30F4012芯片的OSC1引脚和OSC2引脚并联有晶振G1，晶振G1的两端与电容C16的一端和电容C18的一端连接，电容C16的另一端和电容C18的另一端连接后分为两路，一路通过电容C15与电阻R11和电阻R12的连接节点连接，另一路接DGND。dsPIC30F4012芯片的VDD1引脚分成两路，一路连接电源VCC1,一路通过串接电容C20后接DGND；dsPIC30F4012芯片的RD1引脚通过电阻R14接DGND；AVDD引脚连接电源VCC2，AVSS引脚接AGND, AVDD引脚和AVSS引脚并联电容C14;RE0引脚~ RE5引脚因此引出PWM1~ PWM6信号；VDD2引脚与电源VCC1连接，VSS引脚与DGND连接，VDD2引脚和VSS引脚之间并联有电容C17。且，dsPIC30F4012芯片的RF2引脚和RF3引脚与外部的MPLAB ICD3在线调试器连接，用于程序下载和在线调试。

进一步的，电路中的电源VCC2和DGND分别是数字电源+5V和数字地。电源VCC1和AGND分别是+5VA模拟的电源和模拟的地。数字电源和数字地主要用于数字电路中进行供电，例如主控芯片U4；模拟的电源和模拟的地主要处理模拟信号的电路，例如电流采样电路和信号调理电路。

霍尔上拉电路包括连接器J1，以及与连接器J1电连接的上拉电阻R1、电阻R3、电阻R5和RC滤波电路；连接器J1与鼓风电机上的霍尔元件电连接。霍尔上拉电路的HALLA霍尔信号端、HALLB霍尔信号端和HALLC霍尔信号端分别与主控芯片U4的至少一组I/O口的dsPIC30F4012芯片的RB3引脚~RB5引脚连接，用于接收采集的霍尔信号。

电流采样电路包括电流传感器U2，电流采样电路中的电流传感器U2采用型号是Hc2f100-S，电流传感器U2的VCC引脚分两路，一路与电源VCC2连接，一路通电容C9接地；电流传感器U2的E1、E2、E3、E4引脚与GND引脚共点接AGND；电流传感器U2的Vout输出端引出两路，一路通过电阻R9与信号调理电路的输入端电连接，另一路通过电容C10接地。电流采样电路的电能参数转化公式是，Vout=2.5V+0.02*Ip，其中Vout为电流采样电路的输出电压，Ip是采样的鼓风电机的相电流。

信号调理电路为电压跟随器U1，电压跟随器U1的型号是MCP6002-E/SN；电压跟随器U1的正极输入端与电阻R9的输出端连接，且正极输入端通过电容C12接AGND, 电压跟随器U1的电源端的一路与电源VCC1，电压跟随器U1的电源端的另一路通过电容C11与AGND连接；电压跟随器U1的负极输入端与输出端引脚连接，且输出端通过电阻R10分别与dsPIC30F4012芯片的RB0引脚和RB2引脚连接，且电阻R10的输出端通过电容C13接AGND。

本实用新型工作原理：

如图1~图4所示，连接器J1与安装在电机上的霍尔元件进行连接；霍尔传感器型号SS466A；OC门就是集电极开路输出。霍尔元件是属于OC门的一类元器件。作用是霍尔元件中的OC门输出高电平是高阻态，电路必须有上拉电阻才能有上拉电流，同时具有限流的作用。而RC滤波可以消除抖动，使信号更平缓，可提高信号抗干扰能力。经霍尔上拉电路后的HALLA霍尔信号端、HALLB霍尔信号端和HALLC霍尔信号端的信号直接连接至主控芯片U4的I/O口，用于获取电机转子位置。

通过主控芯片U4解析鼓风电机的转子位置，从而得出电机的实时转速，并通过调节PWM的占空比，达到控制鼓风电机转速。在整个驱动电路中，为了系统的安全可靠运行，设置有电流保护功能。主控芯片U4将A/D模数转换引脚采集的数字信号Ia IN和Ib IN进行解析，得到运行中鼓风电机的相电流Ip，当鼓风电机出现异常时，相电流Ip会突增，反馈到IaIN和Ib IN的电压也会随之增大，当主控芯片U4接收到异常的电压时，会及时做出反馈，主控芯片U4停止输出PWM1- PWM6六路波形，及时使鼓风电机停止转动，达到保护整个驱动系统的功能。

调理电路采用电压跟随器，主要作用是可以提高输入阻抗，且减小输出阻抗，对电压信号起到缓冲作用。鼓风电机的相电流Ip经过电流采样电路和调理电路后输出的Ia IN和Ib IN直接连接至主控芯片U4的I/O口中的A/D模数转换引脚，通过芯片的A/D模数转换引脚采样进行相电流采集并实现电流保护的功能。

以上具体实施方式是对本实用新型提出的方案思想的具体支持，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。

Claims (7)

1.一种鼓风电机驱动电路，包括与鼓风电机驱动连接的主控控制电路，其特征在于：所述主控控制电路上电连接有霍尔上拉电路、电流采样电路、信号调理电路；所述主控控制电路包括主控芯片，以及与所述主控芯片电连接的上电复位电路、晶振电路和若干组I/O口；所述主控芯片的至少一组I/O口与霍尔上拉电路电连接，用于接收采集的霍尔信号；所述电流采样电路通过信号调理电路与主控芯片的至少一组I/O口电连接。

2.根据权利要求1所述的一种鼓风电机驱动电路，其特征在于：所述霍尔上拉电路包括连接器J1，以及与所述连接器J1电连接的上拉电阻R1、电阻R3、电阻R5和RC滤波电路；所述连接器J1与所述鼓风电机上的霍尔元件电连接。

3.根据权利要求2所述的一种鼓风电机驱动电路，其特征在于，所述霍尔上拉电路的HALLA霍尔信号端、HALLB霍尔信号端和HALLC霍尔信号端分别与主控芯片的至少一组I/O口连接。

4.根据权利要求3所述的一种鼓风电机驱动电路，其特征在于，所述主控芯片采用的是dsPIC30F4012芯片。

5.根据权利要求4所述的一种鼓风电机驱动电路，其特征在于，所述电流采样电路包括电流传感器，所述信号调理电路为电压跟随器。

6.根据权利要求5所述的一种鼓风电机驱动电路，其特征在于，所述电流采样电路中的电流传感器采用型号是Hc2f100-S，电流传感器的VCC引脚分两路，一路与电源连接，一路通电容C9接地；电流传感器的E1、E2、E3、E4引脚与GND引脚共点接地；电流传感器的Vout输出端引出两路，一路通过电阻R9与信号调理电路的输入端电连接，另一路通过电容C10接地。

7.根据权利要求6所述的一种鼓风电机驱动电路，其特征在于，电流采样电路的电能参数转化公式是，Vout=2.5V+0.02*Ip，其中Vout为电流采样电路的输出电压，Ip是采样的所述鼓风电机的相电流。

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