CN2672959Y - 直流无刷马达的过热保护电路装置 - Google Patents

Abstract

一种直流无刷马达的过热保护电路装置，包括一驱动源、一驱动电路、一马达线圈绕组电路、一锁死讯号感测部，以及一分流电路，其中该第一驱动电路分别以一第一输出线与一第二输出线，连接于该马达线圈绕组电路，该第一、二输出线上分别设一第一分流点与一第二分流点，该分流电路连接于该第一、二分流点，以及接地之间。本实用新型当该锁死讯号感测部感测该马达线圈绕组电路的一运转讯号不正常，即启动分流电路，进而在该驱动电路反覆对该马达线圈绕组电路发出一激磁电流时，能够由该分流电路的分流作用，使该激磁电流减弱为一锁死电流，可有效避免过高数值的激磁电流，造成的马达线圈绕组电路过热的问题。

Description

直流无刷马达的过热保护电路装置

技术领域

本实用新型涉及一种过热保护电路装置，尤其涉及一种可有效减少马达反覆激磁时产生高温，并可利用数个电阻来调整适当的电流分流量的直流无刷马达的过热保护电路装置。

背景技术

如图13所示，为现有直流无刷马达的电路结构，包括：

一驱动源，例如设一直流电压源VCC；

一驱动电路60，设有：一第十六电阻R16、一二极管、一第四电容C4、一齐纳二极管DZ、一第十七电阻R17、一霍尔元件61、一第十八电阻R18、一驱动集成电路IC62以及一第五电容C5；

一马达线圈绕组电路70，其设有：一第三马达线圈L3、一第四马达线圈L4、一第七三极管Q7，以及一第八三极管Q8；

一锁死感测部80，包括：一第十九电阻R19、一第二十电阻R20、一第六电容C6，以及一第九三极管Q9。

借此，以该直流电压源输入该驱动电路，进而对该马达线圈绕组电路产生交替变化的激磁讯号，使马达转动；而当驱动源供应正常，但马达因故停止转动时，即由该锁死感测部感测到一故障讯号，进而控制该驱动电路以预定频率，间隔不断的对该马达线圈绕组电路反覆发出一激磁电流，以进行激磁，以使马达重新启动恢复正常转动。

当现有马达正常运转时，流经马达线圈的激磁电流即使偏高，但只要符合马达的安全规定，皆可被转动的马达消耗掉。但是，当马达意外停止运转时，该驱动电路仍会以偏高的激磁电流，不断对马达反覆激磁以尝试重新启动，此时由于马达无法消耗偏高的激磁电流，不断累积能量而产生高热，容易造成马达线圈毁损。

实用新型内容

为了克服现有直流无刷马达存在的上述缺点，本实用新型提供一种直流无刷马达的过热保护电路装置，其可避免锁死的马达因激磁电流过高而损毁，借由电阻值的改变，针对不同安全规定的马达，通过分流电路将适量的电流分流掉，进而以一预定数值的激磁电流输入该马达，可有效避免过高数值的激磁电流，造成马达线圈绕组电路的过热。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于，包括：一驱动源、一驱动电路、一马达线圈绕组电路、一锁死讯号感测部，以及一分流电路，其中该第一驱动电路分别以一第一输出线与一第二输出线，连接于该马达线圈绕组电路，该第一、二输出线上分别设一第一分流点与一第二分流点，该分流电路连接于该第一、二分流点，以及接地之间；借此，当该锁死讯号感测部感测该马达线圈绕组电路的一运转讯号不正常，即启动分流电路，进而在该驱动电路反覆对该马达线圈绕组电路发出一激磁电流时，能够由该分流电路的分流作用，使该激磁电流减弱为一锁死电流，而该锁死电流的数值，大体上为恰可对该马达线圈绕组电路产生有效的激磁作用的数值，可有效避免过高数值的激磁电流，造成马达线圈绕组电路的过热。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中驱动源是设一直流电压源。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中驱动电路包括一霍尔集成电路IC。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中驱动电路包括一霍尔元件以及一驱动集成电路IC。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中马达线圈绕组电路包括：一第一三极管、一第一配合三极管、一第二三极管、一第二配合三极管，以及一第一马达线圈。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中马达线圈绕组电路包括：一第一激磁电路，设有：一第一马达线圈以及一第一三极管；一第二激磁电路，设有：一第二马达线圈以及一第二三极管。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中分流电路又包括：一第二电阻与一第三电阻，是分别设于第一分流点两侧的第一输出线上，该第二电阻与该驱动电路连接，而该第三电阻与该马达线圈绕组电路连接；一第四电阻与一第五电阻，分别设于该第二分流点两侧的第二输出线上，且该第四电阻与该驱动电路连接，而该第五电阻与该马达线圈绕组电路连接；一第三三极管，是设于该第一分流点与接地之间，且该第三三极管的基极，是经一第六电阻，而和该锁死讯号感测部连接；一第四三极管，是设于该第二分流点与接地之间，且该第四三极管的基极，经一第七电阻，而和该锁死讯号感测部连接。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中锁死讯号感测部，是设为该驱动集成电路IC的RD接脚。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中锁死讯号感测部，是设一频率感测部，其包括：一检测电路，设有：一第八电阻、一第九电阻、一第一电容，以及一第五三极管；一感测电路；一开关电路，设有：一第十电阻、一第十一电阻，以及一第六三极管；借由该检测电路撷取该第一马达线圈所输出的运转讯号，进而将该运转讯号输入感测电路检测，如检测为一正常运转讯号，则该分流电路不动作，而若为一不正常运转讯号，则该感测电路即经该开关电路启动该分流电路，以对马达进行预定频率的持续激磁。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中感测电路包括一第二电容以及一第十二电阻。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中感测电路包括一第二电容、第十二电阻、一二极管，以及一第三电容。

前述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其中分流电路包括：一第二电阻与一第三电阻，是分别设于该第一分流点两侧的第一输出线上，该第二电阻与该驱动电路连接，而该第三电阻与该马达线圈绕组电路连接；一第四电阻与一第五电阻，是分别设于该第二分流点两侧的第二输出线上，且该第四电阻与该驱动电路连接，而该第五电阻与该马达线圈绕组电路连接；两个二极管，其阳极分别设于该第一、二分流点上，而其阴极则同时连接于一第四三极管的集极，该第四三极管的基极是同时与一辅助电阻以及该锁死讯号感测部连接，且该第四三极管的射极接地。

本实用新型的有益效果是，其可避免锁死的马达因激磁电流过高而损毁，借由电阻值的改变，针对不同安全规定的马达，通过分流电路将适量的电流分流掉，进而以一预定数值的激磁电流输入该马达，可有效避免过高数值的激磁电流，造成马达线圈绕组电路的过热。

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是本实用新型的实施电路方块图

图2是本实用新型的较佳实施例的电路图

图3是本实用新型的第一/二三极管在分流状态前后，对应于波形变化的示意图

图4是本实用新型的第一马达线圈在分流状态前后，对应于波形变化的示意图

图5是本实用新型部分装置的第一实施例图

图6是图5所示分流电路的简略图

图7是本实用新型部分装置的第二实施例图

图8是本实用新型部分装置的第三实施例图

图9是图8所示部分电路的第一实施例图

图10是图8所示部分电路的第二实施例图

图11是本实用新型部分装置的第四实施例图

图12是本实用新型部分装置的第五实施例图

图13是现有马达反覆激磁的电路图

具体实施方式

本实用新型是为一种直流无刷马达的过热保护电路装置，如图1所示，本实用新型包括一驱动源(例如设一直流电压源VCC)、一驱动电路10、一马达线圈绕组电路20、一锁死讯号感测部30，以及一分流电路40，其中，该第一驱动电路10分别以一第一输出线121与一第二输出线122，连接于该马达线圈绕组电路20，且该第一、二输出线121与122上分别设一第一分流点41与一第二分流点42，该分流电路40是连接在该第一分流点41、第二分流点42，以及接地之间，而本实用新型的较佳实施例，如图2所示：

上述驱动电路10包括：一霍尔元件11、一驱动集成电路IC12，以及一第一电阻R1(为参考选用元件)，该直流电压源VCC对该第一电阻R1产生一压降讯号，并进一步传导至该霍尔元件11，使该霍尔元件11产生一第一霍尔电压讯号11、以及一第二霍尔电压讯号112，而该驱动集成电路IC12接受该第一、二霍尔电压讯号111及112后，分别经该第一输出线121以及一第二输出线122，以交替变化的态样，输出一第一驱动讯号13及一第二驱动讯号14至该马达线圈绕组电路20。

上述马达线圈绕组电路20包括：一第一三极管Q1、一第一配合三极管Q1’、一第二三极管Q2、一第二配合三极管Q2’，以及一第一马达线圈L1，该第一、二三极管Q1与Q2的射极同时与驱动源连接，而该第一、二配合三极管Q1’与Q2’的射极则同时接地。该第一、二驱动讯号13与14对应于该马达线圈绕组电路20的工作过程如下所述：

1、第一驱动讯号13，是由驱动集成电路IC12的第一输出线121输入该马达线圈绕组电路20，同时，一激磁电流依序流经：第一三极管Q1、第一马达线圈L1，以及第一配合三极管Q1’，如此，除让第一三极管Q1以及第一配合三极管Q1’导通外，相对的也是以该激磁电流对该第一马达线圈L1产生一激磁作用。

2、第二驱动讯号14，是由该驱动集成电路IC12的第二输出线122输入马达线圈绕组电路20，同时，一激磁电流依序流经：第二三极管Q2、第一马达线圈L1，以及第二配合三极管Q2’，如此，除让第二三极管Q2以及第二配合三极管Q2’导通外，相对的也是以该激磁电流对该第一马达线圈L1产生一激磁作用。

借此，以该激磁电流对应该第一、二驱动讯号13、14，交替变化输入马达线圈绕组电路20，对该第一马达线圈L1产生激磁作用，而让一马达运转；在此要强调的是，该激磁电流的数值，在大体上是高过于基本可以推动该马达的数值，但若仍符合该马达的安全规定，则只要马达处于正常运转，便都会被马达消耗掉。

以上为马达正常运转时，各相关元件的工作状态，而当马达因故锁死时，该锁死讯号感测部30(在本实施例中，例如一设于该驱动集成电路IC12上的RD脚位)感应到一故障讯号，如此在启动该分流电路40的同时，以预定频率，间隔不断的经该分流电路40，对该第一马达线圈L1进行激磁，以使马达运转顺畅。

在这个部分，该分流电路40的较佳实施例如下所述：

上述第一分流点41，是设于该第一输出线121上，并位于该驱动集成电路IC12，以及该第一三极管Q1与该第二配合三极管Q2’的基极之间；

第二分流点42，是设于该第二输出线122上，并位于驱动集成电路IC12，以及第二三极管Q2与第一配合三极管Q1’的基极之间；

一第二电阻R2与一第三电阻R3，分别设于第一分流点两侧的第一输出线121上；

一第四电阻R4与一第五电阻R5，分别设于第二分流点两侧的第一输出线122；

一第三三极管Q3，设于第一分流点41与接地之间，且该第三三极管Q3的基极，是经一第六电阻R6，而同时与一辅助电阻Ra，以及该锁死讯号感测部30连接；

一第四三极管Q4，设于该第二分流点42与接地之间，且该第四三极管Q4的基极，是经一第七电阻R7，而同时与该第六电阻R6、辅助电阻Ra，以及该锁死讯号感测部30连接；

这里，第二电阻R2、第一分流点41、第三电阻R3、第三三极管Q3、第六电阻R6，以及辅助电阻Ra形成一组分流电路一40A，该第四电阻R4、第二分流点42、第5电阻R5、第四三极管Q4、第七电阻R7，以及该辅助电阻Ra则形成一组分流电路二40B。该分流电路一、40A与40B分别与该马达线圈绕电路20连接，且该分流电路一、二40A与40B的分流原理均相同，在此以该分流电路一40A为例，详述其分流原理：

当该锁死讯号感测部30感测一故障讯号后，则启动分流电路40，进而经该第六电阻R6产生一导通讯号31，并输入该第三三极管Q3的基极，同时，经该第一输出线121输出的第一驱动讯号13在经过该第二电阻R2时，即产生一分流讯号411，并由该第一分流点41输入该第三三极管Q3的集极，如此，使该第三三极管Q3导通。

而第三三极管Q3导通，也让第一驱动讯号13在第一输出线121上的第一分流点41之前，分为一可驱动讯号131以及该分流讯号411，而该可驱动讯号131是小于该第一驱动讯号13，再以该可驱动讯号131经第三电阻R3后，输入该第一三极管Q1的基极。

且在可驱动讯号131输入该第一三极管Q1的基极的同时，亦因第三三极管Q3导通，故流入该第一三极管Q1的基极的电流减少，进而使原本流经该第一三极管Q1、第一马达线圈L1，以及该第一配合三极管Q1’的激磁电流，亦跟着减少其电流量，而成为一锁死电流23(此是三极管的工作原理，故不赘述。)，此时该第一三极管Q1(以及该第一配合三极管Q1’)与第一马达线圈L1其激磁电流由多减少对应于波形变化，则请分别参阅图3及图4所示，在这里，该锁死电流23的数值，大体上为恰可造成该第一马达线圈L1的激磁作用的数值。

如此，该驱动集成电路IC12经分流电路40，对该第一马达线圈L1以交替变化的预定频率，间隔不断的产生激磁作用，以使该马达重新启动恢复正常运转，尤其该锁死电流23为刚好可对该第一马达线圈L1产生激磁作用的数值，故不会因间隔不断的激磁电流，使该第一马达线圈L1产生高热，甚至烧毁。

再请参阅图5所示，本实用新型在实施上，可以设一第二马达线圈L2，这样，由第一马达线圈L1以及第一三极管Q1形成一第一激磁电路21，而该第二马达线圈L2以及第二三极管Q2则形成一第二激磁电路22，其中，该第一、二三极管Q1与Q2的基极分别与第三、五电阻R3与R5连接；而该第一、二三极管Q1与Q2的射极则接地，该第一、二马达线圈L1及L2同时与该驱动源连接。

上述第一、二激磁电路21与22分别与分流电路一、二40A与40B连接(配合参阅图2)，在该实施例里(包括其他易于实施的等效电路等，在不装设第六、七电阻R6及R7的情况下，并不会影响电路运作)，由于该第一、二激磁电路21与22是在同一时段以相同原理交替工作，故以该分流电路一40A配合第一激磁电路21的部分为例说明如下：

请参阅图6，当该锁死讯号感测部30(图中未示)感测到一故障讯号后，启动该分流电路40，进而经该第六电阻R6产生一导通讯号31，并输入第三三极管Q3的基极，同时，经该第一输出线121输出的第一驱动讯号13在经过第二电阻R2时，即产生一分流讯号411，并由该第一分流点41输入该第三三极管Q3的集极，如此，使第三三极管Q3导通。

当可驱动讯号131输入第一三极管Q1的基极的同时，亦因第三三极管Q3导通，故流入第一三极管Q1的基极的电流减少，进而使原本流经第一三极管Q1以及第一马达线圈L1的激磁电流，亦跟着减少其电流量，而成为一锁死电流23，该锁死电流23的数值，大体上恰可造成该第一马达线圈L1的激磁作用的数值。

如此，以该驱动集成电路IC12经该分流电路一、二40A与40B对应该第一、二马达线圈L1与L2，而以交替变化的预定频率，间隔不断的产生激磁作用，在不使用第一、二配合三极管Q1’、Q2’下的等效置换电路。

而本实用新型的再一实施例，如图7所示，主要将第三、四三极管Q3与Q4的极性颠倒，此时不设置辅助电阻Ra，或是不设置第六、七电阻R6与R7，还是能够达到一等效电路的效果。

如图8所示，在本实用新型的实施例中，该锁死讯号感测部30，亦可为一频率感测部的应用。该频率感测电路包括：

一第八电阻R8、一第一电容C1(为参考选用元件)、一第五三极管Q5、一第九电阻R9、一感测电路32、一第十电阻R10、一第十一电阻R11以及一第六三极管6，其中：

第八、九电阻R8与R9，以及第一电容C1，加上第五三极管Q5组成一检测电路33。

第十电阻R10、第十一电阻R11以及第六三极管Q6组成一开关电路34。

借由该检测电路33撷取第一马达线圈L1(或第二马达线圈L2)所输出的一运转讯号，进而将该运转讯号输入感测电路32，以检测该运转讯号是否正常。如检测为正常，则该感测电路32不动作，若检测不正常，则该感测电路32即经开关电路34启动分流电路40，以进一步配合驱动电路10对马达进行预定频率的持续激磁，以使马达回复正常运转状态。

请参阅图9所示，在该部分的实施例中，感测电路32可以是包括一第二电容C2以及一第十二电阻R12的RC电路，当然，也可以如图10所示，包括一第二电容C2、一第十二电阻R12、一个二极管，以及一第三电容C3。不同的运转讯号，必然产生不同的波形，如此，通过该感测电路32去感测不同的波形，即可检测运转讯号是否正常。

再则，请参阅图11所示，本实用新型的其他实施例，是设一第十四电阻R14，第十四电阻R14的一端，连接在该第一三极管Q1的集极与第一马达线圈L1之间，该十四电阻R14的另一端，则连接在第五电阻R5与第四三极管Q4的集极之间，这样的实施例，是以一霍尔集成电路IC15同时取代第一电阻R1、霍尔元件11以及该驱动集成电路IC12的状况下，可达到等效置换电路的效果。

请参阅图12，此实施例是图5所示电路的等效置换电路，而这个实施例与图5所示的电路不同处在于，不使用第三三极管Q3的情况下，以两个二极管的阳极分别设于该第一、二分流点41与42上，并将这两个二极管的阴极同时连接于第四三极管Q4的集极，如此，可发挥与图5所示电路同等分流作用。

具体地讲，本实用新型以感测马达运转状态的讯号，作为是否启动分流电路以调整对马达反覆激磁的电流的大小，达到避免马达因输入过大的激磁电流而产生高热的效益。当然，前述在本实用新型电路中所设的所有三极管，均可依实际需求，而更换为各种功率较小或较大的闸控电子元件，例如：双极结式晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)、金氧半导体场效应晶体管(MOSFET)等，如此，使本实用新型在应用范围上更为广泛，且重点是，本实用新型的分流设计，是以不同的电阻值，产生不同分流数值的激磁电流，而广泛应用于不同安全规定的马达。

综上所述，本实用新型的优点及功效可归纳如下：

1、以不造成马达高热的方式驱动马达。本实用新型以一分流电路设于驱动电路与马达线圈绕组电路之间，如一锁死讯号感测部感测到马达的运转讯号不正常，即在驱动电路反覆对马达线圈输出激磁电流时，以该分流电路将激磁电流分流、降低至恰好可有效的对马达反覆激磁的数值，如此可以适当的激磁电流，再次驱动马达。

2、具有可改变分流设计。本实用新型以电阻配合三极管的设计，可以改变相关的电阻值，去调整分流电流的大小。

3、在安全数值范围内提升马达运转时的扭力。在三极管耐电流的范围内，以及马达运转温升和锁住温升的安全规定的范围内，可以尽可能降低马达绕线阻值，以提升马达运转扭力。由于本实用新型设有分流电路，可降低流经马达线圈的激磁电流量，进而降低马达运转温升和锁住温升，换言之，该激磁电流在经该分流电路后，可在安全规定范围内提高流经马达线圈的工作电流，让马达产生更大的输出扭力。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于，包括：

一驱动源、一驱动电路、一马达线圈绕组电路、一锁死讯号感测部，以及一分流电路，其中该第一驱动电路分别以一第一输出线与一第二输出线，连接于该马达线圈绕组电路，该第一、二输出线上分别设一第一分流点与一第二分流点，该分流电路连接于该第一、二分流点，以及接地之间。

2.根据权利要求1所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述驱动源是设一直流电压源。

3.根据权利要求1所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述驱动电路包括一霍尔集成电路IC。

4.根据权利要求1所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述驱动电路包括一霍尔元件以及一驱动集成电路IC。

5.根据权利要求1所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述马达线圈绕组电路包括：

一第一三极管、一第一配合三极管、一第二三极管、一第二配合三极管，以及一第一马达线圈。

6.根据权利要求1所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述马达线圈绕组电路包括：

一第一激磁电路，设有：一第一马达线圈以及一第一三极管；

一第二激磁电路，设有：一第二马达线圈以及一第二三极管。

7.根据权利要求1所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述分流电路又包括：

一第二电阻与一第三电阻，是分别设于第一分流点两侧的第一输出线上，该第二电阻与该驱动电路连接，而该第三电阻与该马达线圈绕组电路连接；

一第四电阻与一第五电阻，分别设于该第二分流点两侧的第二输出线上，且该第四电阻与该驱动电路连接，而该第五电阻与该马达线圈绕组电路连接；

一第三三极管，是设于该第一分流点与接地之间，且该第三三极管的基极，是经一第六电阻，而和该锁死讯号感测部连接；

一第四三极管，是设于该第二分流点与接地之间，且该第四三极管的基极，经一第七电阻，而和该锁死讯号感测部连接。

8.根据权利要求1所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述锁死讯号感测部，是设为该驱动集成电路IC的RD接脚。

9.根据权利要求1所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述锁死讯号感测部，是设一频率感测部，其包括：

一检测电路，设有：一第八电阻、一第九电阻、一第一电容，以及一第五三极管；

一感测电路；

一开关电路，设有：一第十电阻、一第十一电阻，以及一第六三极管；

借由该检测电路撷取该第一马达线圈所输出的运转讯号，进而将该运转讯号输入感测电路检测，如检测为一正常运转讯号，则该分流电路不动作，而若为一不正常运转讯号，则该感测电路即经该开关电路启动该分流电路，以对马达进行预定频率的持续激磁。

10.根据权利要求9所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述感测电路包括一第二电容以及一第十二电阻。

11.根据权利要求9所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述感测电路包括一第二电容、第十二电阻、一二极管，以及一第三电容。

12.根据权利要求7所述的直流无刷马达的过热保护电路装置，其特征在于所述分流电路包括：

一第二电阻与一第三电阻，是分别设于该第一分流点两侧的第一输出线上，该第二电阻与该驱动电路连接，而该第三电阻与该马达线圈绕组电路连接；

一第四电阻与一第五电阻，是分别设于该第二分流点两侧的第二输出线上，且该第四电阻与该驱动电路连接，而该第五电阻与该马达线圈绕组电路连接；

两个二极管，其阳极分别设于该第一、二分流点上，而其阴极则同时连接于一第四三极管的集极，该第四三极管的基极是同时与一辅助电阻以及该锁死讯号感测部连接，且该第四三极管的射极接地。

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