CN220544885U - 一种便携式风扇的电机驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种便携式风扇的电机驱动控制电路，包括：电池电源、稳压单元、主控单元、电机驱动控制单元、电机驱动电路、电机、转子位置检测电路、USB接入电路、电池电压检测模数转换电路、显示单元。本申请的手持涡轮扇的充电管理电路，响应速度快，控制逻辑简单、定子绕组的电流调节范围大，集成了MOS管静电保护、电路过压过流保护、温度电量显示功能等功能。

Description

一种便携式风扇的电机驱动控制电路

技术领域

本实用新型属于电机驱动控制电路，具体涉及一种便携式风扇的电机驱动控制电路。

背景技术

现有的电机驱动电路响应慢、控制逻辑复杂、电机定子绕组的电流调节范围较小，影响便携式风扇在各高温场景下的使用效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便携式风扇的电机驱动控制电路，以解决现有技术中存在的技术问题。

一种便携式风扇的电机驱动控制电路，包括：电池电源、稳压单元、主控单元、电机、USB接入电路、电池电压检测模数转换电路、显示单元；便携式风扇的电机驱动控制电路包括电机驱动控制单元、电机驱动电路、转子位置检测电路中的至少一种电路。

可选的，永磁体设置在电机的转子上，第一绕组、第二绕组、第三绕组以Y型连接的形式设置在电机的定子上；电机驱动电路的MOS管开关电路连接电机的第一绕组、第二绕组、第三绕组，电机驱动控制单元控制各相绕组的电流大小、流向或相位关系。

可选的，第一MOS管开关一端接电源电压，另一端接第一绕组，第一MOS管开关的导通受第二MOS管开关控制；第二MOS管开关一端经过第一电阻接电源电压VBAT，另一端接地；第二MOS管开关接收电机驱动控制单元的脉冲调制控制信号PWM_AH。

可选的，第三MOS管开关一端接第一绕组，另一端经过电流采样电阻接地，第三MOS管开关接收电机驱动控制单元的脉冲调制控制信号PWM_AL。

可选的，MOS管开关上设置反向二极管。

可选的，第一MOS管开关为P型MOS管，第二、第三MOS管开关为N型MOS管。

可选的，第二电阻接第二MOS管开关的漏极和源极，第三电阻接第三MOS管开关的漏极和源极。

可选的，第四、第五、第六MOS管开关和第四、第五、第六电阻构成的MOS管开关电路，控制第二绕组电流的流入和流出；第七、第八、第九MOS管开关和第七、第八、第九电阻构成的MOS管开关电路，控制第三绕组电流的流入和流出。

可选的，电机驱动控制单元包含电机驱动芯片，电机驱动芯片输出电机驱动信号到电机驱动电路的MOS管的栅极。

可选的，主控单元包含控制芯片，控制芯片连接USB接入电路、电池电压检测模数转换电路、显示单元。

本申请的手持涡轮扇的充电管理电路，响应速度快，控制逻辑简单、定子绕组的电流调节范围大，集成了MOS管静电保护、电路过压过流保护、温度电量显示功能等功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为便携式风扇的电机驱动控制电路模块图。

图2为稳压单元电路原理图。

图3为电机驱动控制电路原理图。

图4为转子位置检测电路原理图。

图5为电机驱动控制单元电路图。

图6为主控单元电路原理图。

图7为显示单元电路原理图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。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。

如说明书附图1所示：

一种便携式风扇的电机驱动控制电路，包括：电池电源、稳压单元100、主控单元200、电机驱动控制单元300、电机驱动电路400、电机500、转子位置检测电路600、USB接入电路700、ADC(Analog-to-Digital Converter)电池电压检测模数转换电路800、显示单元900。

便携式风扇包括：手持式风扇、挂脖式风扇、可穿戴式风扇、挂腰式风扇、挂脖式风扇、头戴式风扇、桌面风扇、车载式风扇等。

如说明书附图2所示：

稳压单元100具备稳压芯片U1，电源电压VBAT通过限流电阻R1接入稳压芯片U1的IN输入引脚；滤波电容C1一端接稳压芯片U1的IN输入引脚1，另一端接地；稳压芯片U1的OUT输出引脚输出VDD工作电压，给主控芯片U2和电机驱动芯片U3供电；稳压芯片U1的OUT输出引脚通过电容C2接地，以过滤电流；稳压芯片U1的GND引脚接地。

稳压单元100用于稳定电源电压，并确保在不同负载条件下输出恒定电压，可以根据电源电压变化自动调节电流，以保持输出电压不变。稳压单元100用于对变化较大的电压源进行稳定,以防止外部环境因素(如温度、湿度等)对电路的影响。

如说明书附图3所示：

在一个实施例中，电机驱动控制单元300、电机驱动电路400、转子位置检测电路600协同工作，以驱动电机500的运转。

永磁体设置在电机500的转子上，3个绕组U2、V2、W2以Y型连接的形式设置在电机500的定子上。

电机驱动控制单元300输出控制信号，电机驱动电路400依照控制信号控制流经电机500的U2、V2、W2各相绕组的电流大小、流向、相位关系。

电机驱动电路400包括：电容C3、C4、C5并联后，一端接电源电压VBAT，另一端接地，以过滤电流、稳定电压。

在一个实施例中，电机驱动电路400还包括：MOS管开关Q1一端接电源电压VBAT，另一端接绕组U2，MOS管开关Q1的导通受MOS管开关Q4控制；MOS管开关Q4一端经过分压限流电阻R5接电源电压VBAT，另一端接地，电机驱动控制单元300输出PWM_AH信号到MOS管开关Q4漏极，以控制MOS管开关Q4的导通；MOS管开关Q7一端接绕组U2，另一端经过电阻R11接地，电机驱动控制单元300输出PWM_AL信号到MOS管开关Q7漏极，以控制MOS管开关Q7的导通。MOS管开关Q1、Q4、Q7上设置有反向二极管，在过压对MOS管造成破坏之前，二极管被反向击穿，以避免MOS管被烧坏。

可选的，MOS管开关Q1为P型MOS管，MOS管开关Q4、Q7为N型MOS管。电阻R2接MOS管开关Q4的漏极和源极，电阻R8接MOS管开关Q7的漏极和源极，为场效应管提供偏置电压，并且，可以泻放掉MOS管栅极和源极间的静电，从而保护MOS管。

绕组U2的电流控制原理如下：

电流流入绕组U2：电机驱动控制单元300输出PWM_AL低电平信号到MOS管开关Q7漏极，MOS管开关Q7处于截止状态；电机驱动控制单元300输出PWM_AH信号到MOS管开关Q4漏极，MOS管开关Q4的导通，电源电压VBAT经分压限流电阻R5接地，MOS管开关Q1漏极接地输入低电平，MOS管开关Q1导通，电流流入绕组U2。

电流流出绕组U2：电机驱动控制单元300输出PWM_AH低电平信号到MOS管开关Q4漏极，MOS管开关Q4处于截止状态，MOS管开关Q1漏极接高电平，MOS管开关Q1关断；电机驱动控制单元300输出PWM_AL信号到MOS管开关Q7漏极，MOS管开关Q7导通，电流流出绕组U2。

在一个实施例中，MOS管开关Q2、Q5、Q8和电阻R6、R3、R9构成的MOS管开关电路，控制绕组V2电流的流入和流出，其电路结构及控制原理与绕组U2的电流控制电路类似；MOS管开关Q3、Q6、Q9和电阻R7、R4、R10构成的MOS管开关电路，控制绕组W2电流的流入和流出，其电路结构及控制原理与绕组U2的电流控制电路类似。

在一个实施例中，电机过流保护电路包括：电流采样电阻R11用于监测流出电机500的电流；电阻R11的电压经过限流电阻R12输出至电机驱动控制单元300的ISENSE_IN过流保护检测引脚，电机驱动控制单元300将输入的电压信号，转化为相应的数字信号，从而得到量化后的电机500的电流值；电容C6一端接电机驱动控制单元300的ISENSE_IN过流保护检测引脚，另一端接地，以过滤电流，稳定电压；当电机500的电流值超出最大工作电流后，电机驱动控制单元300调节输出给电机驱动电路400的控制信号，以减小流经电机500绕组U2、V2、W2的电流。

如说明书附图4所示：

在一个实施例中，转子位置检测电路600中，电阻R13一端接电机驱动控制单元300的BEMF_COM引脚，另一端经过电阻R19接地；绕组U2经过电阻R14接电机驱动控制单元300的BEMF_U引脚，电阻R14的另一端经过电阻R19接地。

电阻R15、R16、R20构成的BEMF反电动势输出电路，输出绕组V2的BEMF反电动势电压信号，其电路结构及控制原理与绕组U2的BEMF反电动势输出电路类似；电阻R17、R18、R21构成的BEMF反电动势输出电路，输出绕组W2的BEMF反电动势电压信号，其电路结构及控制原理与绕组U2的BEMF反电动势输出电路类似。

电机驱动控制单元300通过BEMF_U、BEMF_V、BEMF_W引脚输入的信号，监测绕组U2、V2、W2的线电压，并计算得出电机500转子的反电动势，进而计算出电机500转子的位置。

电机500的驱动控制原理如下：

主控单元200输出电机启动信号到电机驱动控制单元300输入端，电机驱动控制单元300输出电机驱动信号到电机驱动电路400的MOS管的栅极；电机驱动控制单元300通过反电动势获得电机500转子的当前位置，控制好各相输出的相位关系，每次给相应两相绕组通电，每相绕组的通电时间为120度电角度，从而使得定子磁链和反向与转子磁链的方向呈一定的角度，以驱动电机500转子转动。

如说明书附图5所示：

在一个实施例中，电机驱动控制单元300包含电机驱动芯片U3，电机驱动芯片U3的VDD供电引脚12接VDD工作电压，电容C7接电机驱动芯片U3的VDD供电引脚12，以过滤电流，稳定电压；电机驱动芯片U3的GND引脚5接地；电机驱动芯片U3的PWM引脚11接收电机运行脉冲调制信号PWM，电机驱动芯片U3的引脚1-3、14-16输出电机驱动信号到电机驱动电路400的MOS管的栅极；电机驱动芯片U3的引脚6-8接收反电动势信号BEMF_U、BEMF_V、BEMF_W；电机驱动芯片U3的FG引脚13输出电机的转速信息；电机驱动芯片U3的ISENSE_IN引脚9接收过流保护信号。

如说明书附图6-7所示：

在一个实施例中，USB接入电路700包括：USB电压VBUS经过限流电阻R22输出USBDET信号；二极管D2正极接地，负极经过电阻R22接USB电压VBUS，以实现主控单元的过压保护。

在一个实施例中，电池电压检测模数转换电路800包括：电池电压VBAT经过电阻R23、R24接地，电容C8与电阻R24并联；电阻R24一端输出模数转换电压信号V_ADC。

在一个实施例中，便携式风扇的电机驱动控制电路设置有转接接口P2，转接接口P2将拨码开关的P_EN使能信号、调档信号KEY、KEY_X、KEY_Y传输给便携式风扇的主控单元200，VDD供电经过限流电阻R25、R26给模式切换滚轮供电。

在一个实施例中，显示单元900包括：SMG开关接口、数码显示屏，SMG开关转接接口引脚1-5经过限流电阻R25-R29连接主控单元200，已接收显示控制信号并传输给数码显示屏，数码显示屏根据显示控制信号显示便携式风扇吹风温度和风扇电量百分比。

在一个实施例中，主控单元200包含控制芯片U4，控制芯片U4的VDD供电引脚1接VDD工作电压，控制芯片U4的VDD供电引脚1经过稳压电容C9接地；控制芯片U4的VSS引脚16接地；控制芯片U4的引脚4、6、7接收调档信号KEY、KEY_X、KEY_Y并发送风扇的运行状态指令；控制芯片U4的引脚5输出电机运行脉冲调制信号PWM到电机驱动芯片U3；控制芯片U4的引脚8接收USBDET信号以判断供电状态；控制芯片U4的引脚9接收模数转换电压信号V_ADC；控制芯片U4的引脚2、12-15连接显示单元900，以输出显示控制信号。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种便携式风扇的电机驱动控制电路，具备电池电源、稳压单元(100)、主控单元(200)、电机(500)、USB接入电路(700)、电池电压检测模数转换电路(800)、显示单元(900)，其特征在于，所述便携式风扇的电机驱动控制电路包括电机驱动控制单元(300)、电机驱动电路(400)、转子位置检测电路(600)中的至少一种电路。

2.如权利要求1所述的电机驱动控制电路，其特征在于，永磁体设置于所述电机(500)的转子，第一绕组(U2)、第二绕组(V2)、第三绕组(W2)以Y型连接的形式设置在所述电机(500)的定子上；所述电机驱动电路(400)的MOS管开关电路连接所述电机(500)的所述第一绕组(U2)、第二绕组(V2)、第三绕组(W2)，所述电机驱动控制单元(300)控制各相绕组的电流大小、流向或相位关系。

3.如权利要求2所述的电机驱动控制电路，其特征在于，电机驱动电路(400)包括：第一MOS管开关(Q1)一端接电源电压(VBAT)，另一端接所述第一绕组(U2)，所述第一MOS管开关(Q1)的导通受第二MOS管开关(Q4)控制；所述第二MOS管开关(Q4)一端经过第一电阻(R5)接所述电源电压(VBAT)，另一端接地；所述第二MOS管开关(Q4)接收所述电机驱动控制单元(300)的脉冲调制控制信号(PWM_AH)。

4.如权利要求3所述的电机驱动控制电路，其特征在于，电机驱动电路(400)还包括：第三MOS管开关(Q7)一端接所述第一绕组(U2)，另一端经过电流采样电阻(R11)接地，所述第三MOS管开关(Q7)接收所述电机驱动控制单元(300)的脉冲调制控制信号(PWM_AL)。

5.如权利要求4所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述MOS管开关上设置反向二极管。

6.如权利要求5所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述第一MOS管开关(Q1)为P型MOS管，第二、第三MOS管开关(Q4、Q7)为N型MOS管。

7.如权利要求6所述的电机驱动控制电路，其特征在于，第二电阻(R2)接所述第二MOS管开关(Q4)的漏极和源极，第三电阻(R8)接所述第三MOS管开关(Q7)的漏极和源极。

8.如权利要求7所述的电机驱动控制电路，其特征在于，电机驱动电路(400)还包括：第四、第五、第六MOS管开关(Q2、Q5、Q8)和第四、第五、第六电阻(R6、R3、R9)构成的MOS管开关电路，控制所述第二绕组(V2)电流的流入和流出；第七、第八、第九MOS管开关(Q3、Q6、Q9)和第七、第八、第九电阻(R7、R4、R10)构成的MOS管开关电路，控制所述第三绕组(W2)电流的流入和流出。

9.如权利要求8所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述电机驱动控制单元(300)包含电机驱动芯片(U3)，所述电机驱动芯片(U3)输出电机驱动信号到所述电机驱动电路(400)的MOS管的栅极。

10.如权利要求9所述的电机驱动控制电路，其特征在于，所述主控单元(200)的控制芯片(U4)连接所述USB接入电路(700)、所述电池电压检测模数转换电路(800)、所述显示单元(900)。