直流風機的集成控制裝置製造方法
2023-11-07 01:03:17
直流風機的集成控制裝置製造方法
【專利摘要】一種直流風機的集成控制裝置，包括電源電路、單片機電路、直流風機，單片機電路、直流風機與電源電路電連接，還包括與電源電路電連接的矢量控制引擎晶片電路、集成功率晶片電路，矢量控制引擎晶片電路同時與單片機電路、集成功率晶片電路電連接，集成功率晶片電路同時與直流風機電連接，集成功率晶片電路用於採集、反饋直流風機的信號並驅動直流風機轉動，矢量控制引擎晶片電路用於接收單片機電路的命令並根據集成功率晶片電路採集、反饋的信號調節直流風機的轉速，直流風機為無控制板風機，極大的提高了單片機電路MCU的執行能力和靈化性，滿足對直流無刷風機全方位功率、電流、轉速的監控及可視化。
【專利說明】直流風機的集成控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種直流風機的集成控制裝置，特別是適用於燃氣熱水器領域的直流風機。
【背景技術】
[0002]目前，在現有大流量強排燃氣熱水器技術中，主要還是採用主電壓調幅調速控制直流風機全部的轉速使用範圍，主電壓調幅調速由閉環BUCK開關控制電路、緩衝放大電路組成，其中閉環BUCK開關控制電路又包括有開關管、儲能功率電感、續流肖特基二極體，開關管的發射極與緩衝放大電路電阻連接，開關管基極與緩衝放大電路電阻連接，開關管的集電極與儲能功率電感的一端及續流肖特基二極體的負極連接，續流肖特基二極體的正極接地，儲能功率電感的另一端與直流風機連接。單片機通過緩衝放大電路及主電壓調幅調速電路給一定PWM值，驅動直流風機以穩定轉速運動，達到調壓調速目的。元器件數量多，致使整個直流風機控制電路結構複雜，線路板尺寸大。
[0003]由於開關為大電流PNP功率管或P型場效應管，控制成本高，且批次性的性能很難保證一致性；儲能功率電感容易受磁性材料的影響，可靠性差。
[0004]集成控制板的主電壓調幅調速的直流風機，風機本身必須配置控制板，成本較高，並且通過恆壓閉環控制達到提速增風效果不明顯。在恆壓閉環控制的運算中採用大量的軟體算法及計算運算時間，極大的減少了主控制器單片機MCU的執行能力，無法實現功率實時監控。
[0005]為克服上述缺陷，對無控制板直流風機的控制裝置進行了研製。
【發明內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種直流風機的集成控制裝置，通過分離直流風機原有自帶控制板方式，又高集成小型模塊化整合在主控制器單片機MCU上的方式，使直流無刷風機結構簡單化，主制器單片機MCU高集成模塊化、小型化、高效化，減少主控制器單片機電路MCU大量的軟體模型算法及運算時間，極大的提高了單片機電路MCU的執行能力和靈化性，滿足對直流無刷風機全方位功率、電流、轉速的監控及可視化。
[0007]本實用新型解決其技術問題採用的技術方案是:包括電源電路、單片機電路、直流風機，單片機電路、直流風機與電源電路電連接，還包括與電源電路電連接的矢量控制引擎晶片電路、集成功率晶片電路，矢量控制引擎晶片電路同時與單片機電路、集成功率晶片電路電連接，集成功率晶片電路同時與直流風機電連接，集成功率晶片電路用於採集、反饋直流風機的信號並驅動直流風機轉動，矢量控制引擎晶片電路用於接收單片機電路的命令並根據集成功率晶片電路採集、反饋的信號調節直流風機的轉速，直流風機為無控制板風機。
[0008]還包括與電源電路電連接的電流取樣電路、線性放大及濾波電路，電流取樣電路的輸入端與集成功率晶片電路的電流輸出端電連接，線性放大及濾波電路的輸入端與電流取樣電路的輸出端電連接、輸出端與矢量控制引擎晶片電路的輸入端電連接。
[0009]所述的電源電路為開關電源，輸出電壓為直流安全電壓。
[0010]所述的單片機電路具有I2C或SPI通信或串口通信功能，單片機為PIC16系列或MEGA16系列或MB95F870系列或RL78系列。
[0011]所述的矢量控制引擎晶片電路具有坐標軸變換控制、相位變換控制、比例積分PI控制、馬達PWM控制、ADC轉換功能，矢量控制引擎晶片為TMPM370系列。
[0012]所述的集成功率晶片電路具有全橋驅動、有過壓、過流、過溫保護功能，驅動電流小於等於3A，集成功率晶片為TPD4135K。
[0013]所述的線性放大及濾波電路中的運算放大器為LM358系列。
[0014]所述的電流取樣電路中的取樣功率電阻的阻值小於等於3Ω。
[0015]所述的直流風機為三相星形連接直流無刷風機，功率小於等於751
[0016]本實用新型同【背景技術】相比所產生的有益效果:由於本實用新型採用包括電源電路、單片機電路、直流風機，單片機電路、直流風機與電源電路電連接，還包括與電源電路電連接的矢量控制引擎晶片電路、集成功率晶片電路，矢量控制引擎晶片電路同時與單片機電路、集成功率晶片電路電連接，集成功率晶片電路同時與直流風機電連接，集成功率晶片電路用於採集、反饋直流風機的信號並驅動直流風機轉動，矢量控制引擎晶片電路用於接收單片機電路的命令並根據集成功率晶片電路採集、反饋的信號調節直流風機的轉速，直流風機為無控制板風機的方案，通過分離直流風機原有自帶控制板方式，又高集成小型模塊化整合在主控制器單片機MCU上的方式，使直流無刷風機結構簡單化，主制器單片機MCU高集成模塊化、小型化、高效化，減少主控制器單片機電路MCU大量的軟體模型算法及運算時間，極大的提高了單片機電路MCU的執行能力和靈化性，滿足對直流無刷風機全方位功率、電流、轉速的監控及可視化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的連接框圖；
[0018]圖2為圖1的電路連接圖。
【具體實施方式】
[0019]參看附圖1、附圖2，本實施例包括電源電路1、單片機電路2、矢量控制弓丨擎晶片電路3、集成功率晶片電路4、直流風機7，電源電路I為單片機電路2、矢量控制引擎晶片電路
3、集成功率晶片電路4、直流風機7提供電源，矢量控制引擎晶片電路3同時與單片機電路
2、集成功率晶片電路4電連接，集成功率晶片電路4同時與直流風機7電連接，集成功率晶片電路4用於採集、反饋直流風機7的信號並驅動直流風機7轉動，矢量控制引擎晶片電路3用於接收單片機電路的命令並根據集成功率晶片電路4採集、反饋的信號調節直流風機的轉速，直流風機7為兩相以上無控制板風機。
[0020]優選地，它還包括與電源電路I電連接的電流取樣電路6、線性放大及濾波電路5，電流取樣電路6的輸入端與集成功率晶片電路4的電流輸出端電連接，線性放大及濾波電路5的輸入端與電流取樣電路6的輸出端電連接、輸出端與矢量控制引擎晶片電路3的輸入端電連接。電流取樣電路6將集成功率晶片電路4檢測到直流風機9的實時電流經過線性放大及濾波電路5後傳送到矢量控制引擎晶片電路3，矢量控制引擎晶片電路3可根據預設電流值和實際電流值的比較更精確地調整實際的PWM輸出信號，使直流風機7運行更穩定。
[0021]進一步地，所述的電源電路I為開關電源，輸出電壓為直流安全電壓，可以為10V-42V,如10V、12V、24V、36V、40V、42V，保證各個電路的用電安全。
[0022]優選地，所述的單片機電路2具有I2C或SPI通信或串口通信功能，單片機為PIC16系列或MEGA16系列或MB95F870系列或RL78系列。
[0023]所述的矢量控制引擎晶片電路3是高集成化的，具有坐標軸變換控制、相位變換控制、比例積分PI控制、馬達PWM控制、ADC轉換功能，可調節功率範圍5-75W，如5W、10W、20W、30W、50W、75W，能實現恆功率閉環控制，矢量控制引擎晶片為TMPM370系列，如TMPM370、TMPM372、TMPM373、TMPM374、TMPM375。
[0024]所述的集成功率晶片電路4具有全橋驅動、有過壓、過流、過溫保護功能，驅動電流小於等於3A，如1A、2A、3A集成功率晶片為TPD4135K。
[0025]所述的線性放大及濾波電路5中的運算放大器為LM358系列。
[0026]所述的電流取樣電路6中的取樣功率電阻的阻值小於等於3 Ω，可以為I Ω、2 Ω、3Ω。
[0027]所述的直流風機7為三相星形連接直流無刷風機，無帶控制板，功率小於等於75W，可以為 10W、20W、30W、50W、75W。
[0028]單片機電路2通過與矢量控制引擎晶片電路3建立雙向通信，單片機電路2給出一個功率值，矢量控制引擎晶片電路3接收該功率值並結合集成功率晶片電路4自動控制直流風機7的轉速，使其保持在上述功率值工作，由於矢量控制引擎晶片電路3和集成功率晶片電路4均是高集成晶片，可以單獨利用內部軟體形成閉環迴路，單片機電路2隻需發送命令、採用通信指令管理方式直接調用矢量控制引擎晶片電路3計算得到的功率參數值，不需要進行的具體的參數設置及相關運算，直流風機7上不需要配置電路板。
[0029]本實施例中的直流風機7為三項直流無刷風機，矢量控制引擎晶片電路3接收到單片機電路2的功率命令後，通過內部三相全橋PWM輸出接口與集成功率晶片電路4三相全橋PWM輸入口相連接，集成功率晶片電路4的三相全橋電路輸出端子與直流風機7馬達繞組相連接，同時集成功率晶片電路4對直流風機7各相電流及電壓進行採集、反饋，當檢測到的實際值與預設值不同時，矢量控制引擎晶片電路3利用內部矢量控制運算、ADC轉換器、PWM電路以及電流、電壓、轉速的數學模型軟體數據計算出實際需要的PWM信號並重新發送給集成功率晶片電路4，進而實現恆功率控制，達到控制風機轉速的目的。
[0030]通過分離直流無刷風機控制板的方式，直流無刷風機結構簡單化，使單片機高集成模塊化、小型化、高效化，大量減少了單片機電路2軟體模型算法及運算時間，採用通信指令調用，也極大的提高了單片機電路MCU的執行能力和靈化性，滿足對直流風機7全方位功率、電流、轉速的監控及可視化。
【權利要求】
1.一種直流風機的集成控制裝置，包括電源電路(I)、單片機電路(2)、直流風機(7)，單片機電路(2 )、直流風機(7 )與電源電路(I)電連接，其特徵在於還包括與電源電路(I)電連接的矢量控制引擎晶片電路(3)、集成功率晶片電路(4)，矢量控制引擎晶片電路(3)同時與單片機電路(2)、集成功率晶片電路(4)電連接，集成功率晶片電路(4)同時與直流風機(7)電連接，集成功率晶片電路(4)用於採集、反饋直流風機(7)的信號並驅動直流風機(7)轉動，矢量控制引擎晶片電路(3)用於接收單片機電路(2)的命令並根據集成功率晶片電路(4)採集、反饋的信號調節直流風機的轉速，直流風機(7)為無控制板風機。
2.根據權利要求1所述的直流風機的集成控制裝置，其特徵在於還包括與電源電路(I)電連接的電流取樣電路(6 )、線性放大及濾波電路(5 )，電流取樣電路(6 )的輸入端與集成功率晶片電路(4)的電流輸出端電連接，線性放大及濾波電路(5)的輸入端與電流取樣電路(6)的輸出端電連接、輸出端與矢量控制引擎晶片電路(3)的輸入端電連接。
3.根據權利要求1或2所述的直流風機的集成控制裝置，其特徵在於所述的電源電路(I)為開關電源，輸出電壓為直流安全電壓。
4.根據權利要求1或2所述的直流風機的集成控制裝置，其特徵在於所述的單片機電路(2)具有I2C或SPI通信或串口通信功能，單片機為PIC16系列或MEGA16系列或MB95F870系列或RL78系列。
5.根據權利要求1或2所述的直流風機的集成控制裝置，其特徵在於所述的矢量控制引擎晶片電路(3)具有坐標軸變換控制、相位變換控制、比例積分PI控制、馬達PWM控制、ADC轉換功能，矢量控制引擎晶片為TMPM370系列。
6.根據權利要求1或2所述的直流風機的集成控制裝置，其特徵在於所述的集成功率晶片電路(4)具有全橋驅動、有過壓、過流、過溫保護功能，驅動電流小於等於3A，集成功率晶片為TPD4135K。
7.根據權利要求2所述的直流風機的集成控制裝置，其特徵在於所述的線性放大及濾波電路(5)中的運算放大器為LM358系列。
8.根據權利要求2所述的直流風機的集成控制裝置，其特徵在於所述的電流取樣電路(6)中的取樣功率電阻的阻值小於等於3Ω。
9.根據權利要求1或2所述的直流風機的集成控制裝置，其特徵在於所述的直流風機(7)為三相星形連接直流無刷風機，功率小於等於751
【文檔編號】F04D27/00GK203926093SQ201420313484
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】葉遠璋, 林銳勤 申請人:佛山市順德萬和電氣配件有限公司