無刷直流電機的控制電路、無刷直流電機及空調的製作方法
2023-12-04 20:10:46
無刷直流電機的控制電路、無刷直流電機及空調的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種無刷直流電機的控制電路、無刷直流電機及空調，無刷直流電機的控制電路包括：控制晶片、功率逆變電路，以及包含分壓電阻和熱敏電阻的保護電路。保護電路可以依據功率逆變電路輸出的電流信號和溫度信號的變化，輸出相應變化的電壓信號並提供給控制晶片，控制晶片將接收到的電壓信號與預設電壓信號進行比較，當電壓信號的數值高於預設電壓信號的數值時，控制晶片停止對功率逆變電路的驅動，從而降低電機本體的轉速，進而減慢空調扇葉的運轉。本實用新型提供的無刷直流電機的控制電路中的保護電路，可以同時對功率逆變電路中功率開關管的電流值和溫度值進行採集，因此，有效降低了無刷直流電機的電路的複雜程度。
【專利說明】無刷直流電機的控制電路、無刷直流電機及空調
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電路保護【技術領域】，更具體地說，涉及一種無刷直流電機的控制電路、無刷直流電機及空調。
【背景技術】
[0002]無刷直流電機是伴隨著高頻電力電子器件而迅速成熟起來的一種新型機電一體化電動機，它克服了有刷直流電機由於機械轉向所帶來的缺點，又保持了有刷直流電機易於調壓調速的優良特性。參見圖1提供的無刷直流電機的結構示意圖，無刷直流電機包括:控制晶片1、功率逆變電路2和電機本體3，控制晶片I的信號輸出端與功率逆變電路2的信號輸入端連接，功率逆變電路2的信號輸出端與電機本體3的信號輸入端連接，電機本體3的信號輸出端與控制晶片I的信號輸入端連接，其中，功率逆變電路2中設置有多個功率開關管。無刷直流電機工作時，控制晶片I依據獲得的電機本體3的轉子的位置，有序的觸發功率逆變電路2中各個功率開關管，實現功率逆變電路2的有序換流，進而驅動電機本體3。
[0003]功率逆變電路2中各個功率開關管的溫度和電流均有一定的範圍要求，當功率開關管的溫度或電流超過要求的範圍時，功率開關管將會被燒毀，使無刷直流電機無法正常工作。現有技術採用電流傳感器將檢測的功率開關管的電流傳送給控制晶片I，採用溫度傳感器將檢測的功率開關管的溫度傳送給控制晶片1，控制晶片I將獲得的功率開關管的電流值和溫度值與相應的預設值進行比較，當超過功率開關管的預設電流值或是預設溫度值時，控制晶片I停止對功率逆變電路2的驅動。
[0004]可以看出，現有技術獲得功率開關管的電流值和溫度值需分別採用電流傳感器和溫度傳感器，即需要採用兩個電氣元器件，因此增加了無刷直流電機的電路的複雜程度，進而增加了無刷直流電機的製造成本。
實用新型內容
[0005]有鑑於此，本實用新型提供一種無刷直流電機的控制電路、無刷直流電機及空調，無刷直流電機的控制電路中的保護電路，可以同時對功率逆變電路中功率開關管的電流值和溫度值進行採集，因此，有效降低了無刷直流電機的電路的複雜程度，而保護電路中採用的電氣元器件相對於電流傳感器和溫度傳感器成本低很多，從而降低了無刷直流電機的製造成本。
[0006]一種無刷直流電機的控制電路，應用於無刷直流電機，包括:控制晶片、功率逆變電路，以及包含分壓電阻和熱敏電阻的保護電路；
[0007]所述保護電路的一端連接所述功率逆變電路的第一信號輸出端，所述保護電路的另一端與所述控制晶片的第一信號輸入端連接，所述保護電路依據所述功率逆變電路輸出的電流信號和溫度信號的變化，輸出相應變化的電壓信號並提供給所述控制晶片；
[0008]所述控制晶片的信號輸出端與所述功率逆變電路的信號輸入端連接，所述控制晶片將接收到的所述電壓信號與預設電壓信號進行比較，當所述電壓信號的數值高於所述預設電壓信號的數值時，所述控制晶片停止驅動所述功率逆變電路。
[0009]優選的，所述保護電路具體包括:第一分壓電阻、熱敏電阻和第二分壓電阻；
[0010]所述第一分壓電阻、所述熱敏電阻和所述第二分壓電阻串聯於直流電源和接地端之間；
[0011]所述第一分壓電阻和所述熱敏電阻的公共端作為所述保護電路的另一端，與所述控制晶片的第一信號輸入端連接；
[0012]所述熱敏電阻和所述第二分壓電阻的公共端作為所述保護電路的一端，與所述功率逆變電路的信號輸出端連接。
[0013]優選的，所述熱敏電阻為正溫度係數的熱敏電阻。
[0014]一種無刷直流電機，包括:電機本體，以及權利要求1至3任一項所述的無刷直流電機的控制電路，其中，所述無刷直流電機的控制電路的所述功率逆變電路中，設置有多個
功率開關管；
[0015]所述功率逆變電路的第二信號輸出端與所述電機本體的信號輸入端連接，所述電機本體的信號輸出端與所述無刷直流電機的控制電路的所述控制晶片的第二信號輸入端連接。
[0016]優選的，還包括:
[0017]設置在所述控制晶片和所述電機本體之間的轉子位置檢測電路；
[0018]其中，所述轉子位置檢測電路的輸入端與所述電機本體的信號輸出端連接，輸出端與所述控制晶片的所述第二信號輸入端連接，所述轉子位置檢測電路檢測所述電機本體的轉子的位置信息，並將所述位置信息傳送給所述控制晶片。
[0019]優選的，所述轉子位置檢測電路為位置傳感器。
[0020]優選的，所述功率開關管為MOS管。
[0021]優選的，還包括:
[0022]為所述控制晶片提供工作電壓的第一直流電源；
[0023]和，為所述電機本體提供工作電壓的第二直流電源。
[0024]一種空調，包括:權利要求4至8任一項所述的無刷直流電機。
[0025]從上述的技術方案可以看出，本實用新型提供了一種無刷直流電機的控制電路、無刷直流電機及空調，無刷直流電機的控制電路包括:控制晶片、功率逆變電路，以及包含分壓電阻和熱敏電阻的保護電路。保護電路可以依據功率逆變電路輸出的電流信號和溫度信號的變化，輸出相應變化的電壓信號並提供給控制晶片，控制晶片將接收到的電壓信號與預設電壓信號進行比較，當電壓信號的數值高於預設電壓信號的數值時，控制晶片停止對功率逆變電路的驅動，從而降低電機本體的轉速，進而減慢空調扇葉的運轉。與現有的分別採用溫度傳感器採集溫度信號，採用電流互感器採集電流信號的方式相比，本實用新型提供的無刷直流電機的控制電路中的保護電路，可以同時對功率逆變電路中功率開關管的電流值和溫度值進行採集，降低了無刷直流電機的控制電路的複雜程度，而且，所述保護電路通過分壓電阻和熱敏電阻即可實現對功率開關管的電流信號及溫度信號的採集，由於保護電路中採用的電氣元器件的成本相對於電流傳感器和溫度傳感器成本低很多，因此降低了無刷直流電機的製造成本。【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為現有技術中無刷直流電機的結構示意圖；
[0028]圖2為本實用新型實施例公開的一種無刷直流電機的控制電路的結構示意圖；
[0029]圖3為本實用新型實施例公開的另一種無刷直流電機的控制電路的結構示意圖；
[0030]圖4為本實用新型實施例公開的一種無刷直流電機的結構示意圖；
[0031]圖5為本實用新型實施例公開的另一種無刷直流電機的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0033]參見圖2本實用新型實施例公開了一種無刷直流電機的控制電路的結構示意圖，所述無刷直流電機的控制電路應用於無刷直流電機，無刷直流電機的控制電路包括:控制晶片1、功率逆變電路2，以及包含分壓電阻和熱敏電阻的保護電路4。
[0034]其中，
[0035]保護電路4的一端連接功率逆變電路2的第一信號輸出端，保護電路4的另一端與控制晶片I的第一信號輸入端連接，保護電路4依據功率逆變電路2輸出的電流信號和溫度信號的變化，輸出相應變化的電壓信號並提供給控制晶片I ;
[0036]控制晶片I的信號輸出端與功率逆變電路2的信號輸入端連接，控制晶片I將接收到的所述電壓信號與預設電壓信號進行比較，當所述電壓信號的數值高於所述預設電壓信號的數值時，控制晶片I停止對功率逆變電路2的驅動。
[0037]綜上可以看出，本實用新型提供的無刷直流電機的控制電路的保護電路4，可以同時對功率逆變電路2輸出的電流信號和溫度信號進行採集，與現有的分別採用溫度傳感器採集溫度信號，採用電流互感器採集電流信號的方式相比，本實用新型提供的無刷直流電機的控制電路中的保護電路，可以同時對功率逆變電路中功率開關管的電流值和溫度值進行採集，降低了無刷直流電機的控制電路的複雜程度，而且，所述保護電路通過分壓電阻和熱敏電阻即可實現對功率開關管的電流信號及溫度信號的採集，由於保護電路中採用的電氣元器件的成本相對於電流傳感器和溫度傳感器成本低很多，因此降低了無刷直流電機的製造成本。
[0038]與上述實施例相對應，參見圖3本實用新型實施例公開了另一種無刷直流電機的控制電路的結構示意圖，將圖2所示的無刷直流電機的控制電路進行具體化，無刷直流電機的控制電路包括:控制晶片1、功率逆變電路2和保護電路4。
[0039]具體的，控制晶片I的電壓輸入端連接第一直流電源Vcc，由第一直流電源Vcc為控制晶片I提供工作電壓，控制晶片I的輸出端連接接地端，其中，第一直流電源Vcc —般為 15V。
[0040]本領域技術人員可以理解的是，功率逆變電路2可以採用多種接線方式，例如:三相全橋式、三相半橋式、四開關式，等等。其中，每種接線方式的功率逆變電路2含有的功率開關管的數目各不相同。
[0041]例如:當功率逆變電路2為三相全橋式功率逆變電路時，功率逆變電路2中有六個功率開關管；當功率逆變電路2為三相半橋式功率逆變電路時，功率逆變電路2中有三個功率開關管；當功率逆變電路2為四開關式功率逆變電路時，功率逆變電路2中有四個功率開關管。
[0042]功率逆變電路2接收控制晶片I輸出的控制信號，依據控制信號進行相應功率開關管的導通和關斷。
[0043]以功率逆變電路2為三相全橋式功率逆變電路為例，三相全橋式功率逆變電路的具體結構參見圖3，功率逆變電路2包括:第一功率開關管Tl、第二功率開關管T2、第三功率開關管T3、第四功率開關管T4、第五功率開關管T5和第六功率開關管T6。
[0044]第一功率開關管Tl和第二功率開關管T2串聯連接構成第一支路；第三功率開關管T3和第四功率開關管T4串聯連接構成第二支路；第五功率開關管T5和第六功率開關管T6串聯構成連接第三支路；所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路並聯連接。
[0045]其中，第一功率開關管Tl、第三功率開關管T3和第五功率開關管T5構成三相全橋式功率逆變電路的上橋臂，第一功率開關管Tl、第三功率開關管T3和第五功率開關管T5的公共端作為功率逆變電路2的電壓輸入端，與第二直流電源Vdc連接，由第二直流電源Vdc為功率逆變電路2提供工作電壓。第二直流電源VD。一般為280V?310V，當然，按照實際情況的不同，第二直流電源Vdc電壓的大小也會相應不同；
[0046]第二功率開關管T2、第四功率開關管T4和第六功率開關管T6構成三相全橋式功率逆變電路的下橋臂，第二功率開關管T2、第四功率開關管T4和第六功率開關管T6的公共端作為功率逆變電路2的信號輸出端。
[0047]功率逆變電路2可以依據接收的控制晶片I輸出的不同的控制信號，進行相應功率開關管的導通和關斷。本領域技術人員可以理解的是，功率逆變電路2工作時，六個功率開關管，每次只有兩個功率開關管導通，其中，導通的兩個功率開關管在不同的支路，且一個位於三相全橋式功率逆變電路的上橋臂，一個位於三相全橋式功率逆變電路的下橋臂。例如，導通的功率開關管可以為:第一功率開關管Tl和第四功率開關管T4，或，第一功率開關管Tl和第六功率開關管T6，等等。
[0048]優選的，上述功率開關管可以為MOS管。
[0049]參見圖3，保護電路4具體可以包括:第一分壓電阻R1、熱敏電阻RT和第二分壓電阻R2 ；
[0050]其中，第一分壓電阻R1、熱敏電阻RT和第二分壓電阻R2串聯在第一直流電源Vcc和接地端之間；
[0051]第一分壓電阻Rl和熱敏電阻RT的公共端A作為保護電路4的另一端(即輸出端)，與控制晶片I的第一信號輸入端連接；
[0052]熱敏電阻RT和第二分壓電阻R2的公共端B作為保護電路4的一端(即輸入端)，與功率逆變電路2的信號輸出端連接。
[0053]需要說明的一點是，上述熱敏電阻RT為正溫度係數的熱敏電阻，即溫度升高時，電阻增大。
[0054]熱敏電阻RT的位置與功率逆變電路2相鄰，以便依據功率逆變電路2中功率開關管溫度的變化，電阻值發生相應的變化。
[0055]其中，第二分壓電阻R2可以對功率逆變電路2輸出的電流進行採樣。
[0056]假設，第一直流電源Vcc在第一分壓電阻R1、熱敏電阻RT及第二分壓電阻R2上產生的電流為I1，功率逆變電路2輸出的電流為I2，此時，通過第二分壓電阻R2的電流為(IAl2X
[0057]保護電路4具體的工作原理如下:
[0058]當無刷直流電機過載運行、堵轉運行，或，無刷直流電機的供電電壓過高時，電流I2增大，第二分壓電阻R2兩端的電壓增大，即B點的電壓增大，此時，熱敏電阻RT的電阻增大。因為A點電壓為熱敏電阻RT和第二分壓電阻R2的電壓和，故A點電壓增大。
[0059]控制晶片I將接收到的A點電壓信號與預設電壓信號進行比較，當A點電壓信號的數值高於所述預設電壓信號的數值時，控制晶片I停止對功率逆變電路2的驅動。
[0060]當控制晶片I停止對功率逆變電路2的驅動時，無刷直流電機的運行電流I2迅速下降，功率逆變電路2中B點的電壓降低，A點電壓隨著降低，當控制晶片I檢測到A點電壓信號的數值低於所述預設電壓信號的數值時，控制晶片I恢復對功率逆變電路2的驅動。由於功率逆變電路2停止和恢復的動作頻率很快，因此，無刷直流電機處於限流狀態下運行。
[0061]同理，當無刷直流電機的單相繞組內、相間繞組間電流增加，使無刷直流電機的溫度急劇上升時，或，無刷直流電機的散熱器件接觸不良，或，無刷直流電機工作的周圍環境溫度過高時，都會使熱敏電阻RT的電阻增大。
[0062]由於第一分壓電阻R1、熱敏電阻RT和第二分壓電阻R2串聯在第一直流電源Vcc和接地端之間，當熱敏電阻RT的電阻增大時，電流I1減小，第一分壓電阻Rl兩端的電壓減小，A點的電壓為(Vcc-11RI),由於Rl兩端的電壓減小，因此，熱敏電阻RT和第二分壓電阻R2兩端的電壓增大，即A點電壓增大。
[0063]控制晶片I將接收到的A點電壓信號與預設電壓信號進行比較，當A點電壓信號的數值高於所述預設電壓信號的數值時，控制晶片I停止對功率逆變電路2的驅動。
[0064]當控制晶片I停止對功率逆變電路2的驅動時，功率逆變電路2中的功率開關管的溫度下降，熱敏電阻RT的阻值下降，從而A點電壓逐漸降低。當控制晶片I檢測到A點電壓信號的數值低於所述預設電壓信號的數值時，控制晶片I恢復對功率逆變電路2的驅動。由於功率逆變電路2停止和恢復的動作頻率很快，因此，無刷直流電機處於限溫狀態下運行。
[0065]與上述無刷直流電機的控制電路相對應，參見圖4，本實用新型實施例公開了一種無刷直流電機的結構示意圖，無刷直流電機包括:電機本體3，以及上述實施例提供的無刷直流電機的控制電路，其中，無刷直流電機的控制電路的功率逆變電路2中，設置有多個功率開關管，具體參見圖3實施例中所述，此處不再贅述。
[0066]功率逆變電路2的第二信號輸出端與電機本體3的信號輸入端連接，電機本體3的信號輸出端與無刷直流電機的控制電路的控制晶片I的第二信號輸入端連接。[0067]其中，圖4所示實施例中，功率逆變電路2的第二信號輸出端具體為第一功率開關管Tl何第二功率開關管T2的公共端；第三功率開關管T3和第四功率開關管T4的公共端；以及第五功率開關管T5和第六功率開關管T6的公共端。
[0068]本領域技術人員可以理解的是，控制晶片I可以依據獲得的電機本體3的轉子位置信息，有序的觸發功率逆變電路2中各個功率開關管，實現功率逆變電路2中的有序環流，進而驅動電機本體3。
[0069]具體的，控制晶片I將接收到的A點電壓信號與預設電壓信號進行比較，當A點電壓信號的數值低於所述預設電壓信號的數值時，控制晶片I對功率逆變電路2進行驅動，並依據獲得的電機本體3的轉子位置信息，有序的觸發功率逆變電路2中各個功率開關管，實現功率逆變電路2中的有序環流，進而驅動電機本體3。此時，控制晶片1、功率逆變電路2和電機本體3構成一個閉合迴路。
[0070]為進一步優化上述實施例，參見圖5，無刷直流電機還可以包括:轉子位置檢測電路5，轉子位置檢測電路5設置在控制晶片I和電機本體3之間。
[0071 ] 其中，轉子位置檢測電路5的輸入端與電機本體3的信號輸出端連接，轉子位置檢測電路5的輸出端與控制晶片I的第二信號輸入端連接，轉子位置檢測電路5可以檢測電機本體3的轉子位置信息，並將所述位置信息傳送給控制晶片I。
[0072]其中，轉子位置檢測電路5可以為位置傳感器。
[0073]具體的，位置傳感器可以將電機本體3的轉子位置信息轉換成電信號，傳送給控制晶片1，控制晶片I依據接收的電信號，通過有序的控制功率逆變電路2中功率開關管的導通和關斷，實現功率逆變電路2換相與轉子同步，從而使電機本體3持續運轉。
[0074]無刷直流電機的工作原理，同上述無刷直流電機的控制電路的工作原理，此處不再贅述。
[0075]與上述本實用新型提供的無刷直流電機的實施例相對應，本實用新型還提供了一種空調，所述空調包括上述實施例中的無刷直流電機；
[0076]其中，空調控制電路的輸出端連接無刷直流電機的輸入端，無刷直流電機的輸出端連接空調扇葉的輸入端。
[0077]空調控制電路可以控制無刷直流電機的啟動和停止，無刷直流電機啟動時可以帶動空調扇葉的運轉。
[0078]需要說明的是，本實施例提供的空調包括無刷直流電機，以及空調應有的其他部分，且所述其他部分與現有的空調的其他部分相同，此處不再贅述。
[0079]本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0080]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種無刷直流電機的控制電路，應用於無刷直流電機，其特徵在於，包括:控制晶片、功率逆變電路，以及包含分壓電阻和熱敏電阻的保護電路； 所述保護電路的一端連接所述功率逆變電路的第一信號輸出端，所述保護電路的另一端與所述控制晶片的第一信號輸入端連接，所述保護電路依據所述功率逆變電路輸出的電流信號和溫度信號的變化，輸出相應變化的電壓信號並提供給所述控制晶片； 所述控制晶片的信號輸出端與所述功率逆變電路的信號輸入端連接，所述控制晶片將接收到的所述電壓信號與預設電壓信號進行比較，當所述電壓信號的數值高於所述預設電壓信號的數值時，所述控制晶片停止驅動所述功率逆變電路。
2.根據權利要求1所述的無刷直流電機的控制電路，其特徵在於，所述保護電路具體包括:第一分壓電阻、熱敏電阻和第二分壓電阻； 所述第一分壓電阻、所述熱敏電阻和所述第二分壓電阻串聯於直流電源和接地端之間； 所述第一分壓電阻和所述熱敏電阻的公共端作為所述保護電路的另一端，與所述控制晶片的第一信號輸入端連接； 所述熱敏電阻和所述第二分壓電阻的公共端作為所述保護電路的一端，與所述功率逆變電路的信號輸出端連接。
3.根據權利要求2所述的無刷直流電機的控制電路，其特徵在於，所述熱敏電阻為正溫度係數的熱敏電阻。
4.一種無刷直流電機，其特徵在於，包括:電機本體，以及權利要求1至3任一項所述的無刷直流電機的控制電路，其中，所述無刷直流電機的控制電路的所述功率逆變電路中，設置有多個功率開關管； 所述功率逆變電路的第二信號輸出端與所述電機本體的信號輸入端連接，所述電機本體的信號輸出端與所述無刷直流電機的控制電路的所述控制晶片的第二信號輸入端連接。
5.根據權利要求4所述的無刷直流電機，其特徵在於，還包括: 設置在所述控制晶片和所述電機本體之間的轉子位置檢測電路； 其中，所述轉子位置檢測電路的輸入端與所述電機本體的信號輸出端連接，輸出端與所述控制晶片的所述第二信號輸入端連接，所述轉子位置檢測電路檢測所述電機本體的轉子的位置信息，並將所述位置信息傳送給所述控制晶片。
6.根據權利要求5所述的無刷直流電機，其特徵在於，所述轉子位置檢測電路為位置傳感器。
7.根據權利要求4所述的無刷直流電機，其特徵在於，所述功率開關管為MOS管。
8.根據權利要求4所述的無刷直流電機，其特徵在於，還包括: 為所述控制晶片提供工作電壓的第一直流電源； 和，為所述電機本體提供工作電壓的第二直流電源。
9.一種空調，其特徵在於，包括:權利要求4至8任一項所述的無刷直流電機。
【文檔編號】H02P7/28GK203423642SQ201320510673
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】許煒, 許新甲, 闕宇瀟 申請人:廣東志高空調有限公司