電機裝置、電氣設備及電路的製作方法
2023-07-01 10:53:51 1
專利名稱：電機裝置、電氣設備及電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電路技術，尤其涉及可用於電機的驅動電路。
背景技術：
圖1示出現有技術中一種電機裝置，包括第一半橋電路110、第二半橋電路120、及電機M，第一、第二半橋電路中的開關Kl K4在控制信號Sl S4的控制下導通或截止。 該電路的工作原理如下當開關ΚΙ、K4導通而K2、K3截止時，電流從節點nl流向節點n2 ； 當開關ΚΙ、Κ4截止而Κ2、Κ3導通時，電流從節點η2流向節點nl ；這樣，電流以交流方式流經電機M，從而驅動其工作。傳統技術中，需為開關Kl K4分別單獨配置驅動電路，其中上橋臂開關K1、K3通常為隔離驅動電路(如光隔離驅動電路)，導致電路結構複雜、成本較尚ο
發明內容
本發明實施例的一方面提供一種電機裝置，包括電機及驅動電路，所述驅動電路包括第一開關電路和第二開關電路，每一開關電路包括第一開關和第二開關，每一開關具有電流輸入端、電流輸出端和控制輸入端；其中每一開關電路中第一開關的電流輸出端和第二開關的電流輸入端彼此電連接，第一開關的電流輸入端接一較高電壓，第二開關的電流輸出端接一較低電壓；所述第一、第二開關電路的兩第二開關被配置為可交替導通； 所述電機電連接於所述兩第二開關的兩電流輸入端之間；所述第一、第二開關電路其中之一電路的第一開關的狀態跟隨其中之另一電路的第二開關的狀態變化。較佳的，所述第一、第二開關電路其中一電路的第一開關的控制輸入端經一限流單元與另一開關電路的第二開關的電流輸入端連接。較佳的，所述兩第二開關被配置為分別由第一信號和對第一信號反相所獲得的第二信號控制。較佳的，所述電機裝置還包括位置傳感器用於檢測所述電機的轉子位置並輸出檢測信號。較佳的，所述兩第二開關被配置為分別由所述檢測信號和對所述檢測信號反相所獲得的反相信號控制。較佳的，所述第一、第二開關電路的兩第一開關為低電平有效的開關，兩第二開關為高電平有效的開關。本發明實施例的另一方面提供一種電氣設備，具有上述的電機裝置。本發明實施例的第三方面提供一種電路，包括第一開關電路和第二開關電路，每一開關電路包括第一開關和第二開關，每一開關具有電流輸入端、電流輸出端和控制輸入端；其中每一開關電路的第一開關的電流輸出端和第二開關的電流輸入端彼此電連接， 第一開關的電流輸入端接一較高電壓，第二開關的電流輸出端接一較低電壓；所述第一、第二開關電路中至少其中之一電路的第一開關的狀態跟隨其中之另一電路的第二開關的狀
較佳的，所述第一、第二開關電路至少其中之一電路的第一開關的控制輸入端經一限流單元與其中之另一電路的第二開關的電流輸入端連接。較佳的，所述第一、第二開關電路的兩第二開關被配置為可交替導通。較佳的，所述電路還包括一一對應地與所述第一、第二開關電路的兩第二開關的兩電流輸入端電連接的兩端子用於連接一電負載於其中。本發明所舉實施例具有以下有益效果由於只需為下橋臂開關K2、K4配置驅動電路，而不需為上橋臂開關Κ1、Κ3配置驅動電路，因此，本發明實施例的電路結構簡單、成本較低；由於所使用的半導體器件的數量更少，還可提高電路可靠性並降低電路能耗。為了能更進一步了解本發明的特徵以及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。
圖1是現有技術中一種電機裝置的電路結構圖；圖2是本發明一實施例的電機裝置中的電路結構圖；圖3是圖2所示電機裝置的信號波形示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，通過對本發明的具體實施方式
詳細描述，將使本發明的技術方案及其他有益效果顯而易見。請參閱圖2，依本發明一實施例的電機裝置200包括電機210、驅動電路220用於驅動電機210、及控制單元230用於控制驅動電路220。較佳的，電機210為一無刷直流電機。驅動電路220包括第一開關電路240和第二開關電路250。其中，第一開關電路 240具有兩開關Kl和Κ2，第二開關電路250具有兩開關Κ3和Κ4。開關Κ2、Κ4的電流輸出端12、14接一較低電壓(本實施例中為地)，控制輸入端C2、C4分別接收控制單元230輸出的控制信號S2、S4，該兩控制信號S2、S4控制開關Κ2、Κ4交替導通。開關Κ2、Κ4的電流輸入端02、04分別與開關ΚΙ、Κ3的電流輸出端01、03彼此連接。開關ΚΙ、Κ3的電流輸入端11、13接一較高電壓(本實施例中為直流電源Vdd)，控制輸入端C1、C3分別經限流單元 (本實施例中為電阻Rl、R2)接至開關1(4、1(2的電流輸入端04、02。電機210連接於開關 K2、K4的電流輸入端02、04之間。本實施例中，開關K1、K3為低電平有效的開關，例如可以是PNP三極體、P溝道場效應電晶體(MOSFET)等。開關Κ2、Κ4為高電平有效的開關，例如可以是三極體、具有反並二極體的絕緣柵雙極電晶體(IGBT)、N溝道場效應電晶體、門極可關斷開關晶閘管(GTO)等。 採用三極體實現時時，可為三極體配置反並二極體。反並二極體用於在開關Kl Κ4的狀態發生變化時形成放電通路釋放電機M兩端形成的反向電動勢，以避免反向電動勢損環開關。本發明實施例中，開關為低(高)電平有效表示當輸入開關控制輸入端的控制信號為低電平(高)時開關導通，為高(低)電平時開關截止。較佳的，本實施例中電機裝置200可包括位置傳感器(如霍爾元件或光學編碼器等)260用於檢測無刷直流電機210的轉子位置。控制單元230可包括反相器234將一開關控制信號SO進行反相併經過電流放大後得到的控制信號S2輸出到開關K2、及放大器232 將開關控制信號SO進行電流放大後得到控制信號S4輸出到開關K4。一併參閱圖3描述上述實施例的工作原理。當開關控制信號SO為高電平時，開關 K2、K4的控制輸入端C2、C4分別為低電平和高電平，開關K2截止而開關K4導通，開關K4 的電流輸入端04被拉低為低電平使開關Kl導通後，開關Kl的電路輸出端01被拉高為高電平使開關K3截止；因此，開關控制信號SO為高電平時，開關K1、K4導通而開關Κ2、Κ3截止，電流從02流到04。當開關控制信號SO為低電平時，開關Κ2、Κ4的控制輸入端C2、C4 分別為高電平和低電平，開關Κ4截止而開關Κ2導通，開關Κ2的電流輸入端02被拉低為低電平使開關Κ3導通後，開關Κ3的電流輸出端03被拉高為高電平使開關Kl截止；因此，開關控制信號SO為低電平時，開關Κ2、Κ3導通而開關ΚΙ、Κ4截止，電流從04流向02。本實施例中，開關Κ4、Κ2在控制信號S4、S2的控制下交替導通，而開關ΚΙ、Κ3的狀態分別跟隨開關Κ4、Κ2的狀態變化，因此使電流以交流方式流經電機210，驅動其工作。較佳的，所述開關控制信號SO為位置傳感器260輸出的轉子位置檢測信號，此時不需額外電路來產生開關控制信號S0，因此可降低電路成本。以霍爾元件為例，其工作過程描述如下霍爾元件在通電後產生一個初始信號，由此使一對初始的互補信號被提供給開關Κ2和Κ4，依上述的工作原理，電流會流過電機的定子繞組，定子繞組的電流產生的磁場與永磁轉子的磁場相互作用，使永磁轉子旋轉，霍爾元件檢測到轉子磁極的位置變化後輸出反轉的信號，由此提供給開關Κ2和Κ4的互補信號也相應的分別反轉，使流過定子繞組的電流反向，使得永磁轉子繼續旋轉。這樣，霍爾元件不斷檢測轉子磁極的位置變化，並可相應地控制開關Κ2、Κ4的導通和關斷，使得電流以交流方式流經定子繞組，使轉子持續旋轉， 其旋轉速度取決於直流電源Vdd的輸出功率。可以理解的，在本發明更多實施例中，電機裝置中也可以不配置位置傳感器。此時，控制單元可以包括一微處理器，由該微處理器按照預先設置的控制程序分別向開關Κ2、 Κ4輸出所需的控制信號，控制兩開關Κ2、Κ4交替導通。本發明實施例還提供一種電氣設備，具有上述的電機裝置。所述的電氣設備例如可以是風扇、泵、洗碗機、洗衣機等其中之一。可以理解的，本發明實施例中所述的驅動電路不僅限於驅動電機，也可用於需由交流電驅動的其他類型電負載等其他情形。本發明一實施例提供的電路包括第一開關電路和第二開關電路，每一開關電路包括第一開關和第二開關，每一開關具有電流輸入端和電流輸出端；其中每一開關電路的第一開關的電流輸出端和第二開關的電流輸入端彼此電連接，第一開關的電流輸入端接一較高電壓，第二開關的電流輸出端接一較低電壓；所述第一、第二開關電路中至少其中之一電路的第一開關的狀態跟隨其中之另一電路的第二開關的狀態變化。較佳的，第一、第二開關電路至少其中之一電路的第一開關的控制輸入端經一限流單元與其中之另一電路的第二開關的電流輸入端連接。所述第一、第二開關電路的兩第二開關被配置為可交替導通。所述電路還包括一一對應地與所述兩第二開關的兩電流輸入端電連接的兩端子用於連接一電負載於其中。本發明實施例中，由於只需為下橋臂開關Κ2、Κ4配置驅動電路，而不需為上橋臂開關K1、K3配置驅動電路，因此，本發明實施例的電路結構簡單、成本較低；由於所使用的半導體器件的數量更少，還可提高電路可靠性並降低電路能耗。 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種電機裝置，包括電機及驅動電路，所述驅動電路包括第一開關電路和第二開關電路，每一開關電路包括第一開關和第二開關，每一開關具有電流輸入端、電流輸出端和控制輸入端；其中每一開關電路中第一開關的電流輸出端和第二開關的電流輸入端彼此電連接，第一開關的電流輸入端接一較高電壓，第二開關的電流輸出端接一較低電壓；所述第一、第二開關電路的兩第二開關被配置為可交替導通；所述電機電連接於所述兩第二開關的兩電流輸入端之間；所述第一、第二開關電路其中之一電路的第一開關的狀態跟隨其中之另一電路的第二開關的狀態變化。
2.如權利要求1所述的電機裝置，其特徵在於，所述第一、第二開關電路其中之一電路的第一開關的控制輸入端經一限流單元與其中之另一開關電路的第二開關的電流輸入端連接。
3.如權利要求1所述的電機裝置，其特徵在於，所述兩第二開關被配置為分別由第一信號和對第一信號反相所獲得的第二信號控制。
4.如權利要求1所述的電機裝置，其特徵在於，所述電機裝置還包括位置傳感器用於檢測所述電機的轉子位置並輸出檢測信號。
5.如權利要求4所述的電機裝置，其特徵在於，所述兩第二開關被配置為分別由所述檢測信號和對所述檢測信號反相所獲得的反相信號控制。
6.如以上任一權利要求所述的電機裝置，其特徵在於，所述第一、第二開關電路的兩第一開關為低電平有效的開關，兩第二開關為高電平有效的開關。
7.一種電氣設備，具有如權利要求1至6任一項所述的電機裝置。
8.一種電路，包括第一開關電路和第二開關電路，每一開關電路包括第一開關和第二開關，每一開關具有電流輸入端、電流輸出端和控制輸入端；其中每一開關電路的第一開關的電流輸出端和第二開關的電流輸入端彼此電連接，第一開關的電流輸入端接一較高電壓，第二開關的電流輸出端接一較低電壓；所述第一、第二開關電路中至少其中之一電路的第一開關的狀態跟隨其中之另一電路的第二開關的狀態變化。
9.如權利要求8所述的電路，其特徵在於，所述第一、第二開關電路至少其中之一電路的第一開關的控制輸入端經一限流單元與其中之另一電路的第二開關的電流輸入端連接。
10.如權利要求8或9所述的電路，其特徵在於，所述第一、第二開關電路的兩第二開關被配置為可交替導通。
11.如權利要求8或9所述的電路，其特徵在於，所述電路還包括一一對應地與所述第一、第二開關電路的兩第二開關的兩電流輸入端電連接的兩端子用於連接一電負載於其中。
全文摘要
本發明實施例公開電機裝置、電氣設備及電路，所述電機裝置包括電機及驅動電路，所述驅動電路包括第一開關電路和第二開關電路，每一開關電路包括第一開關和第二開關；其中，每一開關電路的第一開關的電流輸出端和第二開關的電流輸入端彼此電連接，所述第一開關的電流輸入端接一較高電壓，所述第二開關的電流輸出端接一較低電壓；第一、第二開關電路的兩第二開關被配置為可交替導通；所述電機電連接於所述兩第二開關的兩電流輸入端之間；所述第一、第二開關電路中至少其中之一電路的第一開關的狀態跟隨其中之另一電路的第二開關的狀態變化。本發明實施例具有電路結構簡單、成本較低、可靠性好、能耗低等優點。
文檔編號H02P6/16GK102412770SQ20101029559
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月26日 優先權日2010年9月26日
發明者信飛, 孫持平, 王恩暉 申請人:德昌電機(深圳)有限公司