採用無位置傳感器的直流無刷電機控制電路的製作方法

2024-03-25 02:22:05

本發明涉及直流無刷電機的控制技術領域，具體涉及一種採用無位置傳感器的轉子位置檢測、過載檢測、過熱檢測和低壓檢測的直流無刷電機控制電路。

背景技術：

直流無刷電機是一種永磁式同步電機，由電動機和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是接收電動機的啟動、停止、制動信號，以及安裝在電動機上的位置傳感器信號，用來控制電動機的啟動、停止和制動；

直流無刷電機因為不僅具有直流有刷電機的特性，同時也是頻率變化的裝置，所以直流無刷電機的運轉效率、低速轉矩、轉速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好。相對於傳統的有刷電機、感應電機而言，直流無刷電機具有高轉速/扭矩比、高動態特性、高效率、長壽命、低噪聲、寬轉速範圍和製造容易等優良特性。這些優良的特性使得直流無刷電機可應用在對尺寸和重量敏感的場合，在機器人、汽車工業、航空航天、消費電子、醫學電子、工業自動化、電動車等領域都有著非常廣泛的應用。

直流無刷電機的高性能主要依賴於電動機轉子位置檢測信號的準確性。在實際生產過程中，往往很難得到電動機轉子位置的準確信號。傳統的電動機轉子位置檢測方法是在電動機的定子上安裝位置傳感器來檢測轉子相對於定子所處的位置。安裝位置傳感器不僅增加了電機工藝的複雜性，而且增加了電機成本和電機故障率。針對這一點，人們提出了無位置傳感器的控制方式。目前， 無傳感器直流無刷電機控制最成熟也最常用的方法是反電動勢過零點檢測方法，通過檢測懸空相的反電動勢過零點，獲取到轉子的位置。但是由於電機採用PWM調速，相電壓波形中包含有大量的高次諧波，容易造成反電動勢過零點檢測方法對零點檢測產生相位誤差。同時，傳統的反電動勢過零點檢測電路複雜，延時時間難以補償，都容易導致反電動勢過零點檢測方法的識別。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服直流無刷電機控制中的電壓反電動勢檢測技術中的不足問題以及電機故障檢測缺乏問題，提供了一種採用無位置傳感器的直流無刷電機控制電路，可準備地檢測到反電動勢的過零點，並且抗幹擾性能好。同時，本發明也實現了電機的過載檢測、過熱檢測和低壓檢測等安全保護功能，避免了在實際應用場合中直流無刷電機易出現的過熱、過載、低壓等故障。

本發明所採取的具體技術方案：本發明包括主控單片機控制電路模塊、反電動勢檢測電路模塊、功率驅動電路模塊、電流採樣電路模塊、電池電壓採樣電路模塊和溫度採樣電路模塊。

所述的主控單片機控制電路模塊為產品型號STM8S903單片機最小系統，其電源接口VCC為反電動勢檢測電路模塊、溫度採樣電路模塊提供電源，模數轉換ADC0接口連接反電動勢檢測電路模塊中第八濾波電容C8的一端，模數轉換ADC1接口連接反電動勢檢測電路模塊中第九濾波電容C9的一端，模數轉換ADC2接口連接反電動勢檢測電路模塊中第十濾波電容C10的一端，模數轉換ADC3接口連接電流採樣電路模塊中第十一濾波電容C11的一端，模數轉換ADC4接口連接電池電壓採樣電路模塊中第二濾波電容C2的一端，模數轉換ADC5接口連接溫度採樣電路模塊中第二十七限流電阻R27的一端，數字I/O1接口連接電流採樣電路模塊中晶片U10的7腳，脈衝寬度調製PWM1接口連接功率驅動電路模塊中晶片U1的2腳，脈衝寬度調製PWM2接口連接功率驅動電路模塊中晶片U1的3腳，脈衝寬度調製PWM3接口連接功率驅動電路模塊中晶片U2的2腳，脈衝寬度調製PWM4接口連接功率驅動電路模塊中晶片U2的3腳，脈衝寬度調製PWM5接口連接功率驅動電路模塊中晶片U3的2腳，脈衝寬度調製PWM6接口連接功率驅動電路模塊中晶片U3的3腳，GND接口接地。

所述的反電動勢檢測電路模塊包括第六限流電阻R6、第七限流電阻R7、第八限流電阻R8、第九限流電阻R9、第十限流電阻R10、第十一限流電阻R11、第八濾波電容C8、第九濾波電容C9、第十濾波電容C10；第六限流電阻R6的一端連接功率驅動電路模塊中晶片U8的5腳，第六限流電阻R6的另一端連接第九限流電阻R9的一端，第九限流電阻R9的另一端接地；第八濾波電容C8的一端連接第九限流電阻R9的一端，第八濾波電容C8的另一端接地；第七限流電阻R7的一端連接功率驅動電路模塊中晶片U9的5腳，第七限流電阻R7的另一端連接第十限流電阻R10的一端，第十限流電阻R10的另一端接地；第九濾波電容C9的一端連接第十限流電阻R10的一端，第九濾波電容C9的另一端接地；第八限流電阻R8的一端連接功率驅動電路模塊中晶片U7的5腳，第八限流電阻R8的另一端連接第十一限流電阻R11的一端，第十一限流電阻R11的另一端接地；第十濾波電容C10的一端連接第十一限流電阻R11的一端，第十濾波電容C10的另一端接地。

所述的功率驅動電路模塊包括第十八濾波電容C18、第十九濾波電容C19、第二十濾波電容C20、第二十一濾波電容C21、第二十二濾波電容C22、第二十三濾波電容C23、第二十四濾波電容C24、第二十八限流電阻R28、第二十九限流電阻R29、第三十限流電阻R30、第三十一限流電阻R31、第三十二限流電阻R32、第三十三限流電阻R33、第三十四限流電阻R34、第三十五限流電阻R35、第三十六限流電阻R36、第三十七限流電阻R37、第三十八限流電阻R38、第三十九限流電阻R39、第四十限流電阻R40、第四十一限流電阻R41、第二穩壓二極體D2、第三穩壓二極體D3、第四穩壓二極體D4、驅動晶片U1、驅動晶片U2、驅動晶片U3、功率晶片U4、功率晶片U5、功率晶片U6、功率晶片U7、功率晶片U8、功率晶片U9，功率晶片的電源接口VBAT為電池電壓採樣電路模塊提供電源；驅動晶片U1的1腳連接第十八濾波電容C18的一端、第二穩壓二極體D2的正極並接12V，第十八濾波電容C18的另一端接地，驅動晶片U1的2腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM1接口，驅動晶片U1的3腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM2接口，驅動晶片U1的4腳接地，驅動晶片U1的5腳連接第二穩壓二極體D2的負極、第十九濾波電容C19的一端，驅動晶片U1的6腳連接第三十六限流電阻R36的一端，驅動晶片U1的7腳連接第十九濾波電容C19的另一端，驅動晶片U1的8腳連接第三十七限流電阻R37的一端；驅動晶片U2的1腳連接第二十濾波電容C20的一端、第三穩壓二極體D3的正極並接12V，第二十濾波電容C20的另一端接地，驅動晶片U2的2腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM3接口，驅動晶片U2的3腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM4接口，驅動晶片U2的4腳接地，驅動晶片U2的5腳連接第三穩壓二極體D3的負極並接第二十一濾波電容C21的一端，驅動晶片U2的6腳連接第三十二限流電阻R32的一端，驅動晶片U2的7腳連接第二十一濾波電容C21的另一端，驅動晶片U2的8腳連接第三十三限流電阻R33的一端；驅動晶片U3的1腳連接第二十二濾波電容C22的一端、第四穩壓二極體D4的正極並接12V，第二十二濾波電容C22的另一端接地，驅動晶片U3的2腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM5接口，驅動晶片U3的3腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM6接口，驅動晶片U3的4腳接地，驅動晶片U3的5腳連接第四穩壓二極體D4的負極並接第二十三濾波電容C23的一端，驅動晶片U3的6腳連接第二十八限流電阻R28的一端，驅動晶片U3的7腳連接第二十三濾波電容C23的另一端，驅動晶片U3的8腳連接第二十九限流電阻R29的一端；功率晶片U4的1腳連接第二十八限流電阻R28的另一端、第三十限流電阻R30的一端，功率晶片U4的2、3、4腳相連、第三十限流電阻R30的另一端，功率晶片U4的5、6、7、8腳相連並接VBAT；功率晶片U5的1腳連接第三十二限流電阻R32的另一端、第三十四限流電阻R34的一端，功率晶片U5的2、3、4腳相連、第三十四限流電阻R34的另一端，功率晶片U5的5、6、7、8腳相連並接VBAT；功率晶片U6的1腳連接第三十六限流電阻R36的另一端、第三十八限流電阻R38的一端，功率晶片U6的2、3、4腳相連、第三十八限流電阻R38的另一端，功率晶片U6的5、6、7、8腳相連並接VBAT；功率晶片U7的1腳連接第二十九限流電阻R29的另一端、第三十一限流電阻R31的一端，功率晶片U7的2、3、4腳相連、第三十一限流電阻R31的另一端，功率晶片U4的5、6、7、8腳相連並接功率晶片U4的2腳；功率晶片U8的1腳連接第三十三限流電阻R33的另一端、第三十五限流電阻R35的一端，功率晶片U8的2、3、4腳相連、第三十五限流電阻R35的另一端，功率晶片U8的5、6、7、8腳相連並接功率晶片U5的2腳；功率晶片U9的1腳連接第三十七限流電阻R37的另一端、第三十九限流電阻R39的一端，功率晶片U9的2、3、4腳相連、第三十九限流電阻R39的另一端，功率晶片U9的5、6、7、8腳相連並接功率晶片U6的2腳；第四十限流電阻R40的一端連接功率晶片U7的2腳、功率晶片U8的2腳、功率晶片U9的2腳、第四十一限流電阻R41的一端，第四十限流電阻R40的另一端接地，第四十一限流電阻R41的另一端連接第二十四濾波電容C24的一端、電流採樣電路模塊中的運算放大電路U10的3腳，第二十四濾波電容C24的另一端接地；所述驅動晶片U1、U2、U3採用國際整流器公司的IRS2003，U4、U5、U6、U7、U8、U9採用國際整流器公司的IRFH7440。

所述的電流採樣電路模塊包括第十二限流電阻R12、第十三限流電阻R13、第十四限流電阻R14、第十五限流電阻R15、第十六限流電阻R16、第十一濾波電容C11、第十二濾波電容C12、第十三濾波電容C13、第十四濾波電容C14，運算放大器U10；運算放大器U10的1腳連接第十二限流電阻R12的一端、第十四限流電阻R14的一端、第十二濾波電容C12的一端，第十二限流電阻R12的另一端連接第十一濾波電容C11的一端、主控單片機控制電路模塊中的模數轉換ADC3接口，第十一濾波電容C11的另一端接地，運算放大器U10的2腳連接第十四限流電阻R14的另一端、第十三限流電阻R13的一端，第十三限流電阻R13的另一端接地，運算放大器U10的3腳連接功率驅動電路模塊中的第二十四濾波電容C24的一端，運算放大器U10的4腳接地，運算放大器U10的5腳連接第十二濾波電容C12的另一端、第十三濾波電容C13的一端、第十五限流電阻R15的一端、第十六限流電阻R16的一端，第十三濾波電容C13的另一端接地，第十五限流電阻R15的另一端接5V，第十六限流電阻R16的另一端接地，運算放大器U10的6腳連接運算放大器U10的1腳，運算放大器U10的7腳連接主控單片機控制電路模塊中的數字I/O1腳，運算放大器U10的8腳連接第十四濾波電容C14的一端並接5V，第十四濾波電容C14的另一端接地，所述運算放大器U10採用德州儀器的LM358。

所述的電池電壓採樣電路模塊包括第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、第二濾波電容C2；第一限流電阻R1的一端連接VBAT，第一限流電阻R1的另一端連接第二限流電阻R2的一端、第三限流電阻R3的一端，第二限流電阻R2的另一端接地，第三限流電阻R3的另一端連接第二濾波電容C2的一端、主控單片機控制電路模塊中的模數轉換ADC4接口，第二濾波電容C2的另一端接地。

所述的溫度採樣電路模塊包括第二十七限流電阻R27，熱敏電阻NTC；熱敏電阻NTC的一端連接5V，熱敏電阻NTC的另一端連接第二十七限流電阻R27的一端、主控單片機控制電路模塊中的模數轉換ADC5接口，第二十七限流電阻R27的另一端接地。

與背景技術相比，本發明有益效果在於：

（1）本發明設備採用無位置傳感器的反電動勢過零點檢測方法來獲取轉子的位置，利用簡易低通濾波電路對反電動勢進行濾波，檢測延時時間可控，並利用主控單片機控制電路進行反電動勢過零點檢測，提高了電路的可靠性。

（2）本發明設備利用直流無刷電機的電流採樣、電池的電壓採樣、功率驅動電路的溫度採樣等，實現了直流電機的過載檢測、過熱檢測和低壓檢測等多種安全保護措施，提高了在實際應用場合中的安全性。

（3）本發明設備運行能耗低、電路結構簡單、安全性高、可靠性強，可長時間運行。設備的各部件均採用符合工業級標準的器件，在惡劣環境下具有較強的適應性，充分考慮了環境防潮、防腐及安全等因素。

附圖說明

圖1為本發明採用無位置傳感器的直流無刷電機控制電路結構示意圖；

圖2為圖1中主控單片機控制電路模塊示意圖；

圖3為圖1中反電動勢檢測電路模塊示意圖；

圖4為圖1中功率驅動電路模塊示意圖；

圖5為圖1中電流採樣電路模塊示意圖。

圖6為圖1中電池電壓採樣電路模塊示意圖。

圖7為圖1中溫度採樣電路模塊示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示，本發明包括主控單片機控制電路模塊1-1、反電動勢檢測電路模塊1-2、功率驅動電路模塊1-3、電流採樣電路模塊1-4、電池電壓採樣電路模塊1-5、溫度採樣電路模塊1-6。

如圖2所示，主控單片機控制電路模塊為產品型號STM8S903單片機最小系統,是專為直流無刷電機控制的通用單片機系統，其結構可分為電源供應模塊、處理器模塊、模數轉換模塊、脈衝寬度調製模塊。主控單片機控制電路模塊為用戶提供了連接其他設備的擴展接口，如提供多個數字I/O接口、多個模數轉換ADC接口和脈衝寬度調製PWM接口等。主控單片機控制電路模塊提供豐富的擴展接口，在此僅對使用的接口做簡要說明：電源接口VCC為可用於採用無位置傳感器的直流無刷電機控制電路的其他模塊提供電源，模數轉換ADC0接口連接反電動勢檢測電路模塊中第八濾波電容C8的一端，模數轉換ADC1接口連接反電動勢檢測電路模塊中第九濾波電容C9的一端，模數轉換ADC2接口連接反電動勢檢測電路模塊中第十濾波電容C10的一端，模數轉換ADC3接口連接電流採樣電路模塊中第十一濾波電容C11的一端，模數轉換ADC4接口連接電池電壓採樣電路模塊中第二濾波電容C2的一端，模數轉換ADC5接口連接溫度採樣電路模塊中第二十七限流電阻R27的一端，數字I/O1接口連接電流採樣電路模塊中晶片U10的7腳，脈衝寬度調製PWM1接口連接功率驅動電路模塊中晶片U1的2腳，脈衝寬度調製PWM2接口連接功率驅動電路模塊中晶片U1的3腳，脈衝寬度調製PWM3接口連接功率驅動電路模塊中晶片U2的2腳，脈衝寬度調製PWM4接口連接功率驅動電路模塊中晶片U2的3腳，脈衝寬度調製PWM5接口連接功率驅動電路模塊中晶片U3的2腳，脈衝寬度調製PWM6接口連接功率驅動電路模塊中晶片U3的3腳，GND接口接地。

如圖3所示，所述的反電動勢檢測電路模塊包括第六限流電阻R6、第七限流電阻R7、第八限流電阻R8、第九限流電阻R9、第十限流電阻R10、第十一限流電阻R11、第八濾波電容C8、第九濾波電容C9、第十濾波電容C10；第六限流電阻R6的一端連接功率驅動電路模塊中晶片U8的5腳，第六限流電阻R6的另一端連接第九限流電阻R9的一端，第九限流電阻R9的另一端接地；第八濾波電容C8的一端連接第九限流電阻R9的一端，第八濾波電容C8的另一端接地；第七限流電阻R7的一端連接功率驅動電路模塊中晶片U9的5腳，第七限流電阻R7的另一端連接第十限流電阻R10的一端，第十限流電阻R10的另一端接地；第九濾波電容C9的一端連接第十限流電阻R10的一端，第九濾波電容C9的另一端接地；第八限流電阻R8的一端連接功率驅動電路模塊中晶片U7的5腳，第八限流電阻R8的另一端連接第十一限流電阻R11的一端，第十一限流電阻R11的另一端接地；第十濾波電容C10的一端連接第十一限流電阻R11的一端，第十濾波電容C10的另一端接地。第六限流電阻R6和第九限流電阻R9構成分壓電路，對來自功率驅動電路模塊中的功率晶片U8的5腳信號進行分壓生成分壓信號，第八濾波電容C8用來為分壓信號提供濾波；第七限流電阻R7和第十限流電阻R10構成分壓電路，對來自功率驅動電路模塊中的功率晶片U9的5腳信號進行分壓生成分壓信號，第九濾波電容C9用來為分壓信號提供濾波；第八限流電阻R8和第十一限流電阻R11構成分壓電路，對來自功率驅動電路模塊中的功率晶片U7的5腳信號進行分壓生成分壓信號，第十濾波電容C10用來為分壓信號提供濾波。

如圖4所示，所述的功率驅動電路模塊包括第十八濾波電容C18、第十九濾波電容C19、第二十濾波電容C20、第二十一濾波電容C21、第二十二濾波電容C22、第二十三濾波電容C23、第二十四濾波電容C24、第二十八限流電阻R28、第二十九限流電阻R29、第三十限流電阻R30、第三十一限流電阻R31、第三十二限流電阻R32、第三十三限流電阻R33、第三十四限流電阻R34、第三十五限流電阻R35、第三十六限流電阻R36、第三十七限流電阻R37、第三十八限流電阻R38、第三十九限流電阻R39、第四十限流電阻R40、第四十一限流電阻R41、第二穩壓二極體D2、第三穩壓二極體D3、第四穩壓二極體D4、驅動晶片U1、驅動晶片U2、驅動晶片U3、功率晶片U4、功率晶片U5、功率晶片U6、功率晶片U7、功率晶片U8、功率晶片U9，其電源接口VBAT為電池電壓採樣電路模塊提供電源；驅動晶片U1的1腳連接第十八濾波電容C18的一端、第二穩壓二極體D2的正極並接12V，第十八濾波電容C18的另一端接地，驅動晶片U1的2腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM1接口，驅動晶片U1的3腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM2接口，驅動晶片U1的4腳接地，驅動晶片U1的5腳連接第二穩壓二極體D2的負極、第十九濾波電容C19的一端，驅動晶片U1的6腳連接第三十六限流電阻R36的一端，驅動晶片U1的7腳連接第十九濾波電容C19的另一端，驅動晶片U1的8腳連接第三十七限流電阻R37的一端；驅動晶片U2的1腳連接第二十濾波電容C20的一端、第三穩壓二極體D3的正極並接12V，第二十濾波電容C20的另一端接地，驅動晶片U2的2腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM3接口，驅動晶片U2的3腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM4接口，驅動晶片U2的4腳接地，驅動晶片U2的5腳連接第三穩壓二極體D3的負極並接第二十一濾波電容C21的一端，驅動晶片U2的6腳連接第三十二限流電阻R32的一端，驅動晶片U2的7腳連接第二十一濾波電容C21的另一端，驅動晶片U2的8腳連接第三十三限流電阻R33的一端；驅動晶片U3的1腳連接第二十二濾波電容C22的一端、第四穩壓二極體D4的正極並接12V，第二十二濾波電容C22的另一端接地，驅動晶片U3的2腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM5接口，驅動晶片U3的3腳連接主控單片機控制電路模塊中的脈衝寬度調製PWM6接口，驅動晶片U3的4腳接地，驅動晶片U3的5腳連接第四穩壓二極體D4的負極並接第二十三濾波電容C23的一端，驅動晶片U3的6腳連接第二十八限流電阻R28的一端，驅動晶片U3的7腳連接第二十三濾波電容C23的另一端，驅動晶片U3的8腳連接第二十九限流電阻R29的一端；功率晶片U4的1腳連接第二十八限流電阻R28的另一端、第三十限流電阻R30的一端，功率晶片U4的2、3、4腳相連、第三十限流電阻R30的另一端，功率晶片U4的5、6、7、8腳相連並接VBAT；功率晶片U5的1腳連接第三十二限流電阻R32的另一端、第三十四限流電阻R34的一端，功率晶片U5的2、3、4腳相連、第三十四限流電阻R34的另一端，功率晶片U5的5、6、7、8腳相連並接VBAT；功率晶片U6的1腳連接第三十六限流電阻R36的另一端、第三十八限流電阻R38的一端，功率晶片U6的2、3、4腳相連、第三十八限流電阻R38的另一端，功率晶片U6的5、6、7、8腳相連並接VBAT；功率晶片U7的1腳連接第二十九限流電阻R29的另一端、第三十一限流電阻R31的一端，功率晶片U7的2、3、4腳相連、第三十一限流電阻R31的另一端，功率晶片U4的5、6、7、8腳相連並接功率晶片U4的2腳；功率晶片U8的1腳連接第三十三限流電阻R33的另一端、第三十五限流電阻R35的一端，功率晶片U8的2、3、4腳相連、第三十五限流電阻R35的另一端，功率晶片U8的5、6、7、8腳相連並接功率晶片U5的2腳；功率晶片U9的1腳連接第三十七限流電阻R37的另一端、第三十九限流電阻R39的一端，功率晶片U9的2、3、4腳相連、第三十九限流電阻R39的另一端，功率晶片U9的5、6、7、8腳相連並接功率晶片U6的2腳；第四十限流電阻R40的一端連接功率晶片U7的2腳、功率晶片U8的2腳、功率晶片U9的2腳、第四十一限流電阻R41的一端，第四十限流電阻R40的另一端接地，第四十一限流電阻R41的另一端連接第二十四濾波電容C24的一端、電流採樣電路模塊中的運算放大電路U10的3腳，第二十四濾波電容C24的另一端接地；所述驅動晶片U1、U2、U3採用國際整流器公司的IRS2003，U4、U5、U6、U7、U8、U9採用國際整流器公司的IRFH7440。其中，第十八濾波電容C18、第二十濾波電容C20、第二十二濾波電容C22為12V電源提供濾波，第十九濾波電容C19為驅動晶片U1的5腳和7腳提供濾波，第二十一濾波電容C21為驅動晶片U2的5腳和7腳提供濾波，第二十三濾波電容C23為驅動晶片U4的5腳和7腳提供濾波，第二穩壓二極體D2為驅動晶片U1的5腳提供穩壓，第三穩壓二極體D3為驅動晶片U2的5腳提供穩壓，第四穩壓二極體D4為驅動晶片U3的5腳提供穩壓，驅動晶片U1為功率晶片U6和U9提供驅動信號，驅動晶片U2為功率晶片U5和U8提供驅動信號，驅動晶片U3為功率晶片U4和U7提供驅動信號，功率晶片U7、U8、U9分別連接到直流無刷電機的三相上可使直流無刷電機運動，第四十限流電阻R40和第四十一限流電阻R41用來提供直流無刷電機的電流信號，第二十四濾波電容C24為直流無刷電機的電流信號提供濾波。

如圖5所示，所述的電流採樣電路模塊包括第十二限流電阻R12、第十三限流電阻R13、第十四限流電阻R14、第十五限流電阻R15、第十六限流電阻R16、第十一濾波電容C11、第十二濾波電容C12、第十三濾波電容C13、第十四濾波電容C14，運算放大器U10；運算放大器U10的1腳連接第十二限流電阻R12的一端、第十四限流電阻R14的一端、第十二濾波電容C12的一端，第十二限流電阻R12的另一端連接第十一濾波電容C11的一端、主控單片機控制電路模塊中的模數轉換ADC3接口，第十一濾波電容C11的另一端接地，運算放大器U10的2腳連接第十四限流電阻R14的另一端、第十三限流電阻R13的一端，第十三限流電阻R13的另一端接地，運算放大器U10的3腳連接功率驅動電路模塊中的第二十四濾波電容C24的一端，運算放大器U10的4腳接地，運算放大器U10的5腳連接第十二濾波電容C12的另一端、第十三濾波電容C13的一端、第十五限流電阻R15的一端、第十六限流電阻R16的一端，第十三濾波電容C13的另一端接地，第十五限流電阻R15的另一端接5V，第十六限流電阻R16的另一端接地，運算放大器U10的6腳連接運算放大器U10的1腳，運算放大器U10的7腳連接主控單片機控制電路模塊中的數字I/O1腳，運算放大器U10的8腳連接第十四濾波電容C14的一端並接5V，第十四濾波電容C14的另一端接地，所述運算放大器U10採用德州儀器的LM358。其中第十四濾波電容C14為5V電源濾波，第十一濾波電容C11、第十二濾波電容C12、第十三濾波電容C13提供濾波，第十三限流電阻R13和第十四限流電阻R14提供運算放大器U10的反饋放大功能，第十五限流電阻R15和第十六限流電阻R16提供運算放大器U10的比較門限電壓。

如圖6所示，所述的電池電壓採樣電路模塊包括第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、第二濾波電容C2；第一限流電阻R1的一端連接VBAT，第一限流電阻R1的另一端連接第二限流電阻R2的一端、第三限流電阻R3的一端，第二限流電阻R2的另一端接地，第三限流電阻R3的另一端連接第二濾波電容C2的一端、主控單片機控制電路模塊中的模數轉換ADC4接口，第二濾波電容C2的另一端接地。第一限流電阻R1和第二限流電阻電阻R2提供電池分壓功能，第三限流電阻R3和第二濾波電容C2提供低通濾波功能。

如圖7所示，所述的溫度採樣電路模塊包括第二十七限流電阻R27，熱敏電阻NTC；熱敏電阻NTC的一端連接5V，熱敏電阻NTC的另一端連接第二十七限流電阻R27的一端、主控單片機控制電路模塊中的模數轉換ADC5接口，第二十七限流電阻R27的另一端接地。熱敏電阻NTC提供溫度採樣功能，熱敏電阻NTC和第二十七限流電阻R27提供分壓電路。

本發明的工作過程為：

本發明中主控單片機控制電路模塊的VCC為反電動勢檢測電路模塊、溫度採樣電路模塊提供電源，電池電壓採樣電路模塊的VBAT為功率驅動電路模塊提供電源。

在一定的周期時間內，主控單片機控制電路模塊通過模數轉換ADC0、ADC1、ADC2接口對直流無刷電機的三相反電動勢進行採樣，確定當前直流無刷電機的轉子位置。根據當前直流無刷電機的轉子位置，主控單片機控制電路模塊生成PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6等六個脈衝信號，傳遞給功率驅動模塊的三個驅動晶片U1、U2、U3。功率驅動模塊的驅動晶片U1生成功率晶片U6、U9的開關控制信號，來實現功率晶片U6、U9的開通和關斷。功率驅動模塊的驅動晶片U2生成功率晶片U5、U8的開關控制信號，來實現功率晶片U5、U8的開通和關斷。功率驅動模塊的驅動晶片U3生成功率晶片U4、U7的開關控制信號，來實現功率晶片U4、U7的開通和關斷。功率晶片U4、U5、U6、U7、U8、U9的不同開通和關斷動作周期，可以直接控制直流無刷電機的運動。

在相同的時間周期內，直流無刷電機的三相反電動勢，通過反電動勢檢測電路模塊進行濾波，並傳輸給主控單片機控制電路模塊的模數轉換ADC0、ADC1、ADC2接口，實現無位置傳感器的直流無刷電機的轉子位置檢測；直流無刷電機的電流，通過電流採樣電路模塊進行信號放大生產電流採樣信號，傳輸給主控單片機控制電路模塊的ADC3接口進行採樣，同時與預設門限電壓進行比較產生過流保護信號，傳輸給主控單片機控制電路模塊的數字I/O1進行直流無刷電機的過載保護檢測；電池電壓採樣電路模塊對電池電壓進行分壓並濾波，傳輸給主控單片機控制電路模塊的模式轉換ADC4接口，實現電池的低壓保護功能；溫度採樣電路模塊中的熱敏電阻NTC對功率驅動電路模塊中的功率晶片進行溫度採樣，避免功率晶片過熱損壞，溫度採樣信號傳輸給主控單片機控制電路模塊的模式轉換ADC5接口，實現直流無刷電機的過熱保護。

綜上，本發明提供了一種採用無位置傳感器的直流無刷電機控制電路，針對常見的基於電機中點的電壓反電動勢檢測，採用簡易低通濾波電路對反電動勢進行濾波，提高電路可靠性。針對實際應用場合中極易出現的過載過熱等電機故障，本發明也實現了直流無刷電機的過載檢測、過熱檢測和低壓檢測等安全保護功能。