專利名稱：無刷直流電機恒流斬波驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無刷直流電機驅(qū)動的領(lǐng)域，特別涉及到采用恒流斬波驅(qū)動直流無 刷電機，還涉及到配置上述電機驅(qū)動器的車輛。
技術(shù)背景現(xiàn)有無刷直流電機驅(qū)動器，采用P麗調(diào)制輸出驅(qū)動電流，根據(jù)P麗占空比 的大小，控制其輸出電流的大小，在電流開始上升一直受P麗信號的調(diào)制，使 電流上升速度變慢，轉(zhuǎn)矩小尤其在高速運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)矩更小，在電機運轉(zhuǎn)時不能改 變驅(qū)動電流的限流值，在大電流的驅(qū)動方式下，驅(qū)動管的開關(guān)產(chǎn)生很大的功率 消耗，使功率管溫升高，在電動車上配置了該控制器，起步加速度不大，最高 的騎行速度慢等?，F(xiàn)有技術(shù)P麗調(diào)制輸出電流波形，其波形的上升沿中功率管處于開關(guān)狀態(tài)， 其上升到預(yù)定的電流需要的時間較長，在預(yù)定電流區(qū)間，其電機的負荷大小直 接影響其驅(qū)動電流的大小，容易產(chǎn)生峰值電流超過了功率管的最大電流，嚴(yán)重 威脅功率管的安全，功率管的開關(guān)較頻繁，產(chǎn)生的熱量較大，電池的利用率不 高。由于上述溫升高、電池能量消耗大等缺陷的存在使目前車輛上安裝的電機 驅(qū)動器行駛里程不會4艮遠，而且加速時電機發(fā)出的震動與車輛發(fā)生共震還會產(chǎn) 生極大的噪音，影響駕車環(huán)境。 發(fā)明內(nèi)容鑒于背景技術(shù)存在的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種采用恒流 斬波方式的驅(qū)動器，其電流上升快，高速運轉(zhuǎn)時輸出的轉(zhuǎn)矩大，電池使用率高的電機驅(qū)動器。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還包括提供一種配置上述驅(qū)動器的 車輛。為此，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的 一種無刷直流 電機恒流斬波驅(qū)動器，包括控制電路，直流供電電^各，功率驅(qū)動電路，其特征 在于控制電路中具有單片機，信號比較電路，所述功率驅(qū)動電路中具有電流取 樣電阻，該取樣電阻上產(chǎn)生的電流取樣信號與所述信號比較電路的輸入端相連 接，所述信號比較電路另一輸入端連接基準(zhǔn)電壓，所述單片機控制基準(zhǔn)電壓的 升高或降低，所述信號比較電路輸出連接到所述單片機，所述單片機輸出電機 轉(zhuǎn)動信號，該轉(zhuǎn)動信號與所述功率驅(qū)動電路連接；所述電流取樣電阻的一端經(jīng) 過運算放大器連接到所述信號比較電路；所述單片機產(chǎn)生PWM信號或D/A信號 控制所述基準(zhǔn)電壓的升高或降低，該基準(zhǔn)電壓在電才幾運轉(zhuǎn)過程中可以改變；所 述單片機輸出P麗信號經(jīng)濾波電路產(chǎn)生鋸齒波，該鋸齒波與模擬信號連接同一 比較器的兩輸入端，該比較器的輸出連接至所述單片機；所述模擬信號之一是 調(diào)速信號、電源電壓信號、電流取樣信號、溫度傳感器信號、制動信號；還具 有模擬信號輸入口，該輸入口輸入的信號是調(diào)速信號或制動信號，或者是該輸 入口輸入的信號既可以作為調(diào)速信號又可以作為制動信號，所述調(diào)速信號改變 驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，所述制動信號改變驅(qū)動電機制動的強弱；所述信號比較電路 輸出信號跳變時，所述單片機控制所述功率驅(qū)動電路的開通或關(guān)閉；電流取樣 信號與另一基準(zhǔn)電壓連接到一個比較器的輸入端，該比較器的輸出端連接所述單片機的復(fù)位引腳；本發(fā)明還將該驅(qū)動器應(yīng)用在電動車輛上；該驅(qū)動電路具有一個數(shù)據(jù)通訊口 ， 該通訊口將該控制器實時工作的數(shù)據(jù)發(fā)送到儀表顯示；該電動車為電動自行車，所述調(diào)速信號或制動信號的傳感器安裝在車把上，該傳感器的信號線連接所述 的模擬信號輸入口。本無刷直流電機恒流斬波驅(qū)動器發(fā)明中，其控制電路采用單片機，信號比較電路使驅(qū)動電流趨于恒定；所述單片機控制基準(zhǔn)電壓的升高或降低，單片機 可以隨時控制驅(qū)動電流值，使負載和轉(zhuǎn)速發(fā)生變化來調(diào)整不同的工作電流，有 效降低了驅(qū)動器及發(fā)熱情況；所述信號比較電路輸出連接到所述單片機，單片 機能迅速作出反應(yīng)，決定功率輸出電路的開與關(guān)；所述單片機輸出電機轉(zhuǎn)動信 號，該轉(zhuǎn)動信號與所述功率驅(qū)動電路連接，該電路能直接與所述功率驅(qū)動電路 的前置放大電路連接，筒化了電路；所述電流取樣電阻的一端經(jīng)過運算放大器 連接到所述信號比較電路，使恒流斬波峰、谷電流值差更?。凰鰡纹瑱C產(chǎn)生 P麗信號或D/A信號控制所述基準(zhǔn)電壓的升高或降低，使電路更優(yōu)化，控制更方 便；該基準(zhǔn)電壓在電機運轉(zhuǎn)過程中可以改變，隨時調(diào)整電流的變化；所述單片 機輸出P麗信號經(jīng)濾波電路產(chǎn)生鋸齒波，該鋸齒波與模擬信號連接同一比較器 的兩輸入端，該比較器的輸出連接至所述單片機，該電路可以測量模擬信號的 電平值，所述模擬信號可以是調(diào)速信號、電源電壓信號、電流取樣信號、溫度 傳感器信號、制動信號，可以分別測量電平值；還具有模擬信號輸入口，該輸 入口輸入的信號是調(diào)速信號或制動信號，或者是該輸入口輸入的信號既可以作 為調(diào)速信號又可以作為制動信號，所述調(diào)速信號改變驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，所述制 動信號改變驅(qū)動電機制動的強弱，制動時將機械動能轉(zhuǎn)化成電能向蓄電池充電， 將模擬的速度信號或制動信號變成電平信號，有利于單片機的控制，使不帶A/D 電路的單片機能測量電平值；所述信號比較電路輸出信號跳變時，所迷單片機 控制所述功率驅(qū)動電路的開通或關(guān)閉，使單片機對驅(qū)動電流的反應(yīng)更敏捷；電流取樣信號與另一基準(zhǔn)電壓連接到一個比較器的輸入端，該比較器的輸出端連 接所述單片機的復(fù)位引腳，使一旦電流失控外部電流過大，使單片機進入復(fù)位 狀態(tài)，關(guān)閉功率驅(qū)動電路的輸出，從而保證過大電流時，準(zhǔn)確及時關(guān)閉功率輸 出。將該驅(qū)動器應(yīng)用在電動車輛上，使電動車的加速度更大，騎行的路程更遠； 該電動車為電動自行車，所述調(diào)速信號或制動信號的傳感器安裝在車把上，該傳感器的信號線連接所述的模擬信號輸入口 ，使自行車手把上的轉(zhuǎn)把即能當(dāng)作 加速控制，又能當(dāng)作制動控制，使電子剎車系統(tǒng)更完美，舒心騎車， 一舉兩得。


下面再結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明的有關(guān)細節(jié)。 圖1為本發(fā)明驅(qū)動器電路原理示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)P麗調(diào)制輸出電流波形示意圖； 圖3為本發(fā)明驅(qū)動器輸出電流波形示意圖；具體實施方式
一種無刷直流電機恒流斬波驅(qū)動器，包括控制電路，直流供電電路，功率 驅(qū)動電路，其特征在于控制電路中具有單片機，信號比較電路，所述功率驅(qū)動 電路中具有電流取樣電阻，該取樣電阻上產(chǎn)生的電流取樣信號與所述信號比較 電路的輸入端相連接，所述信號比較電路另一輸入端連接基準(zhǔn)電壓，所述單片 機控制基準(zhǔn)電壓的升高或降低，所述信號比較電路輸出連接到所述單片機，所 述單片機輸出電機轉(zhuǎn)動信號，該轉(zhuǎn)動信號與所述功率驅(qū)動電路連接；所迷電流 取樣電阻的一端經(jīng)過運算放大器連接到所述信號比較電路；所述單片機產(chǎn)生PWM 信號或D/A信號控制所述基準(zhǔn)電壓的升高或P爭低，該基準(zhǔn)電壓在電機運轉(zhuǎn)過程 中可以改變；所述單片機輸出PWM信號經(jīng)過濾波電路產(chǎn)生鋸齒波，該鋸齒波與模擬信號連接同一比較器的兩輸入端，該比較器的輸出連接至所述單片機；所 述模擬信號之一是調(diào)速信號、電源電壓信號、電流:f又樣信號、溫度傳感器信號、制動信號；還具有模擬信號輸入口，該輸入口輸入的信號是調(diào)速信號或制動信 號，或者是該輸入口輸入的信號既可以作為調(diào)速信號又可以作為制動信號，所 述調(diào)速信號改變驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，所述制動信號改變驅(qū)動電機制動的強弱；所 述信號比較電路輸出信號跳變時，所述單片機控制所述功率驅(qū)動電路的開通或 關(guān)閉；電流取樣信號與另一基準(zhǔn)電壓連接到一個比較器的輸入端，該比較器的 輸出端連接所述單片機的復(fù)位引腳；本發(fā)明還將該驅(qū)動器應(yīng)用在電動車輛上；該驅(qū)動電路具有一個數(shù)據(jù)通訊口 ， 該通訊口將該控制器實時工作的數(shù)據(jù)發(fā)送到儀表顯示；該電動車為電動自行車， 所述調(diào)速信號或制動信號的傳感器安裝在車把上，該傳感器的信號線連接所述 的模擬信號輸入口。圖l示意三相直流無刷電機驅(qū)動器電路原理圖，圖中的VI至V6為功率驅(qū) 動電路的N溝道場效應(yīng)管，IC2為單片機微控制器，IC1A、 IC1B、 IC1C、 IC1D、 L2B、 L2C、 L2D為比較器，也可以采用運放器替代，L2A為運算放大器，也可以 采取其他電路進行放大，Pl為模擬信號輸入口，輸入的信號幅度為0. 8至4. 2 伏之間，用于連接車把上的傳感器，R31為PTC熱敏電阻，與R"組成了分壓， 用于溫度對分壓的影響，P17為單片機編程的接口 ，也用于與外界的數(shù)據(jù)通訊口 ， PWll、 PW12為電源供電電路，R5與C2組成了濾波電路，P2為復(fù)位信號輸出管， R58為電流取樣電阻，P麗O為基準(zhǔn)電壓，PWM1為鋸齒波形電壓，該波形至地的 谷電位為0V，峰電位為5V, VI、 V2相對應(yīng)，V3、 V4相對應(yīng)，V5、 V6相對應(yīng)， VI至V6構(gòu)成了六個橋臂，在場效應(yīng)管中已經(jīng)包含了反向二極管，單片機輸出信 號腳與前置電路相連接，ATIN、 BTIN、 CTIN、為單片機輸出電機轉(zhuǎn)動信號，分別連接功率驅(qū)動電路的上橋，即與AT、 BT、 CT相連接，ABIN、 BBIN、 CBIN、為 單片機輸出電機轉(zhuǎn)動信號，分別連接功率驅(qū)動電路的下橋，即與AB、 BB、 CB相 連接，ATIN、 BTIN、 CTIN、 ABIN、 BBIN、 CBIN為功率驅(qū)動電路的前置電路輸入 端，AT、 BT、 CT、 AB、 BB、 CB為對應(yīng)前置電路的輸出端，A、 B、 C連4妻無刷直 流電機的三相繞組，實施例中配合上述電機上的霍爾傳感器工作。圖2為現(xiàn)有技術(shù)P麗調(diào)制輸出電流波形示意圖，其波形的上升沿功率管處 于開關(guān)狀態(tài)，其上升到預(yù)定值電流II需要的時間較長。圖3為本發(fā)明驅(qū)動器輸出電流波形示意圖，其波形的上升沿是直線上升， 到達預(yù)定電流值12，所需要的時間非常短，電^L負荷的大小不會影響其驅(qū)動電 流的大小。峰值電流的大小是由PWMO點的電位決定的，改變PWMO點的電位， 就可以該變其驅(qū)動輸出的電流并保持恒定。結(jié)合附圖分析工作原理把座上的轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動時會使SP點的電位發(fā)生變化， 設(shè)定P麗為8位工作，從00H-0FFH變化使輸出P麗l的電位從0-5V變化，SP點 的電位與P麵l的電位輸入到IC1A比較器， 一旦PO. 5點產(chǎn)生了低電平，單片機 記錄該P麗的值，根據(jù)該PWM的值，來設(shè)定輸出P職O的電位，該P麗的值越大， 輸出P麗l點的電位越高。P麗O點的電位由IC2的第47腳輸出P觀波形的占空 比來決定輸出電位。單片機還可以根據(jù)電機轉(zhuǎn)動的速度，調(diào)節(jié)P麗O點的電位， 堵轉(zhuǎn)時電流馬上減半，也可以以更小的電流維持堵轉(zhuǎn)， 一旦堵轉(zhuǎn)解除，馬上恢 復(fù)到正常的電 流o還可以將SP的電位變化分成兩段， 一段是電流大小設(shè)定區(qū)域， 一段是剎車 強度大小區(qū)域，單片機根據(jù)兩個區(qū)域的電位情況輸出驅(qū)動電流或?qū)㈦姍C轉(zhuǎn)動的 能量變成電能向電瓶充電，充電電流的大小變化就是剎車強度的變化。關(guān)于電源電壓信號、電流取樣信號、溫度傳感器等信號跟上述SP的工作原理相同，電源電壓信號可以防止工作在過壓和欠壓中，電流取樣信號值可以提供給儀表顯示，溫度傳感器防止整個電路工作過熱的環(huán)境中，將上述的電源電 壓值、電流取樣值、溫度值和當(dāng)前速度值通過通訊口送到儀表進行顯示。恒流斬波驅(qū)動工作原理，功率驅(qū)動電流輸出的電流在電阻R58上產(chǎn)生電位， 該電位的經(jīng)L2A運算放大器放大后，輸入到比較器IC1B的負輸入端，IC1B的正 輸入端連接P麗O點電位，電機繞組剛通電時，IC1B正輸入端電平高于負輸入端 電平，IC1B輸出為高電平，電機繞組通電后，電流很快上升，使IC1B負輸入端 電平高于正輸入端電平，IC1B輸出為低電平，單片機迅速關(guān)閉功率驅(qū)動電路的 上橋，繞組的電流逐漸變小，經(jīng)過適當(dāng)?shù)难訒r時間，再開啟功率驅(qū)動電路的上 橋，周而復(fù)始，其所產(chǎn)生附圖3所示的電流波形。本發(fā)明所產(chǎn)生的電流波形見附圖3，與附圖2相比，電流Il、 12相同時， 具有T2的時間比Tl短了很多，有效發(fā)揮了電機的潛在功率。采用上述的電機驅(qū)動器安裝在電動自行車上，明顯發(fā)現(xiàn)驅(qū)動力矩大，電機 噪聲小，行駛路程明顯變遠。
權(quán)利要求
1、一種無刷直流電機恒流斬波驅(qū)動器，包括控制電路，直流供電電路，功率驅(qū)動電路，其特征在于控制電路中具有單片機，信號比較電路，所述功率驅(qū)動電路中具有電流取樣電阻，該取樣電阻上產(chǎn)生的電流取樣信號與所述信號比較電路的輸入端相連接，所述信號比較電路另一輸入端連接基準(zhǔn)電壓，所述單片機控制所述基準(zhǔn)電壓的升高或降低，所述信號比較電路輸出連接到所述單片機，所述單片機輸出電機轉(zhuǎn)動信號，該轉(zhuǎn)動信號與所述功率驅(qū)動電路連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述電流取樣電阻的一端經(jīng)過運算放大器連接到所述信號比較電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述單片機產(chǎn)生PWM信號或 D/A信號控制所述基準(zhǔn)電壓的升高或降低，該基準(zhǔn)電壓在電機運轉(zhuǎn)過程中 可以改變。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述單片機輸出PWM信號經(jīng) 濾波電路產(chǎn)生鋸齒波，該鋸齒波與模擬信號連接同一比較器的兩輸入端， 該比較器的輸出連接至所述單片機。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述模擬信號之一是調(diào)速信 號、電源電壓信號、電流取樣信號、溫度傳感器信號、制動信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于具有模擬信號輸入口，該輸 入口輸入的信號是調(diào)速信號或制動信號，或者是該輸入口輸入的信號既可 以作為調(diào)速信號又可以作為制動信號，所述調(diào)速信號改變驅(qū)動電機的轉(zhuǎn) 速，所述制動信號改變驅(qū)動電機制動的強弱。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述信號比較電路輸出信號 跳變時，所述單片機控制所述功率驅(qū)動電路的開通或關(guān)閉。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述電流取樣信號與另一基 準(zhǔn)電壓連接到一個比較器的輸入端，該比較器的輸出端連接所述單片機的 復(fù)位引腳。
9、 一種具有權(quán)利要求l-8其中之一的電動車，其特征在于該驅(qū)動器應(yīng)用在電 動車輛上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動車，其特征在于該驅(qū)動電路具有一個數(shù)據(jù)通訊 口 ，該通訊口將該控制器實時工作的數(shù)據(jù)發(fā)送到儀表顯示。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動車，其特征在于該電動車為電動自行車，所述 調(diào)速信號或制動信號的傳感器安裝在車把上，該傳感器的信號線連接所述 的模擬信號輸入口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無刷直流電機恒流斬波驅(qū)動器，包括控制電路，直流供電電路，功率驅(qū)動電路，其特征在于控制電路中具有單片機，信號比較電路，所述功率驅(qū)動電路中具有電流取樣電阻，該取樣電阻上產(chǎn)生的電流取樣信號與所述信號比較電路的輸入端相連接，所述單片機控制基準(zhǔn)電壓的升高或降低，所述信號比較電路輸出連接到所述單片機，所述單片機輸出電機轉(zhuǎn)動信號，該轉(zhuǎn)動信號與所述功率驅(qū)動電路連接，該驅(qū)動器應(yīng)用在電動車輛上，該驅(qū)動電路具有一個數(shù)據(jù)通訊口，該通訊口將該控制器實時工作的數(shù)據(jù)發(fā)送到儀表顯示。該驅(qū)動器的工作將大大減少了其自身的發(fā)熱量，使驅(qū)動器工作更穩(wěn)定，采取電子剎車使電動車的能源反復(fù)再利用。
文檔編號B60L11/00GK101577516SQ20091013436
公開日2009年11月11日 申請日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者何偉斌 申請人:何偉斌