專利名稱：無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制技術(shù)，特別涉及一種無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，無刷電機(jī)由于具有噪音低，無火花，無碳粉污染，壽命長，扭矩大等優(yōu)點(diǎn)，目前得到了廣泛的推廣應(yīng)用。其中單相無刷電機(jī)在家電領(lǐng)域，如豆?jié){機(jī)、料理機(jī)、榨汁機(jī)等產(chǎn)品上開始廣泛地推廣應(yīng)用。但是，目前無刷電機(jī)控制電路的保護(hù)不健全，多采用一級的電流檢測或轉(zhuǎn)速檢測，實(shí)現(xiàn)對無刷電機(jī)的過流保護(hù)。如此，當(dāng)電機(jī)過載或電源波動(dòng)時(shí)，容易導(dǎo)致其控制電路的器件被燒壞，導(dǎo)致電機(jī)無法再啟動(dòng)工作，甚至?xí)a(chǎn)生火災(zāi)。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路。本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，包括控制單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、波形產(chǎn)生模塊、積分模塊、連接積分模塊和波形產(chǎn)生模塊的比較器，控制單片機(jī)經(jīng)積分模塊與比較器連接，比較器的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路還包括電流保護(hù)模塊，該電流保護(hù)模塊包括一級保護(hù)輸出端和二級保護(hù)輸出端，所述一級保護(hù)輸出端和二級保護(hù)輸出端分別連接比較器的積分模塊輸入端上。所述電流保護(hù) 模塊設(shè)有檢測電阻R1、基準(zhǔn)電壓V1、基準(zhǔn)電壓V2、比較器U3和比較器U4，檢測電阻Rl連接比較器U3和比較器U4的一輸入端，基準(zhǔn)電壓V1、基準(zhǔn)電壓V2對應(yīng)的設(shè)在另一輸入端，基準(zhǔn)電壓V2大于基準(zhǔn)電壓VI。所述檢測電阻Rl連接比較器U3和比較器U4的負(fù)輸入端，基準(zhǔn)電壓V1、基準(zhǔn)電壓V2對應(yīng)的設(shè)在正輸入端。所述一級保護(hù)輸出端和比較器之間設(shè)有電阻R4和二極管。所述二級保護(hù)輸出端和比較器之間設(shè)有二極管，二級保護(hù)輸出端還連接控制單片機(jī)的中斷口。所述二級保護(hù)輸出端還設(shè)有上拉電阻R5。所述波形產(chǎn)生模塊為鋸齒波產(chǎn)生模塊。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為H橋驅(qū)動(dòng)模塊。所述控制單片機(jī)的PWM輸出口連接積分模塊。所述無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路還包括控制換相的霍爾傳感模塊，霍爾傳感模塊連接控制單片機(jī)。本實(shí)用新型所帶來的有益效果是:本實(shí)用新型所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，包括控制單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、波形產(chǎn)生模塊、積分模塊、連接積分模塊和波形產(chǎn)生模塊的比較器，控制單片機(jī)經(jīng)積分模塊與比較器連接，比較器的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路還包括電流保護(hù)模塊，該電流保護(hù)模塊包括一級保護(hù)輸出端和二級保護(hù)輸出端，所述一級保護(hù)輸出端和二級保護(hù)輸出端分別連接比較器的積分模塊輸入端上。如此，設(shè)置兩級保護(hù)，對電機(jī)進(jìn)行分級保護(hù)，可更有效保護(hù)電機(jī)的控制電路器件和電機(jī)本身，也可以有針對的保護(hù)，且改變了傳統(tǒng)的電機(jī)僅設(shè)有一級保護(hù)，導(dǎo)致電機(jī)的電壓短暫波動(dòng)或瞬時(shí)過流等風(fēng)險(xiǎn)較小的情況下就關(guān)閉電機(jī)無法工作的風(fēng)險(xiǎn)，也避免針對小風(fēng)險(xiǎn)不處理，而導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)大的危險(xiǎn)。同樣道理，所述電流保護(hù)模塊設(shè)有檢測電阻R1、基準(zhǔn)電壓V1、基準(zhǔn)電壓V2、比較器U3和比較器U4，檢測電阻Rl連接比較器U3和比較器U4的一輸入端，基準(zhǔn)電壓V1、基準(zhǔn)電壓V2對應(yīng)的設(shè)在另一輸入端，基準(zhǔn)電壓V2大于基準(zhǔn)電壓VI。當(dāng)檢測電阻Rl上的電壓值大于基準(zhǔn)電壓Vl時(shí),一級保護(hù)輸出端輸出低電平信號，拉低了積分模塊的輸出電平，降低了控制單片機(jī)輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的有效值，實(shí)現(xiàn)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速的保護(hù)。當(dāng)檢測電阻Rl上的電壓值大于基準(zhǔn)電壓V2時(shí),二級保護(hù)輸出端輸出低電平信號,拉低了積分模塊的輸出電平，控制單片機(jī)輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的有效值為零，完全關(guān)閉電機(jī)。此外，本實(shí)用新型所述二級保護(hù)輸出端和比較器之間設(shè)有二極管，二級保護(hù)輸出端還連接控制單片機(jī)的中斷口。通過中斷口設(shè)置中斷信號，當(dāng)二級保護(hù)啟動(dòng)時(shí)，避免電流恢復(fù)反復(fù)啟動(dòng)電機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，更加安全可靠。此外，還可以通過控制單片機(jī)實(shí)現(xiàn)保護(hù)解除的恢復(fù)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:

圖1為本實(shí)用新型無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路圖；圖3是本實(shí)用新型無刷電機(jī)安全保護(hù)電路的電力保護(hù)模塊放大圖。
圖中部件名稱對應(yīng)的標(biāo)號如下:11、控制單片機(jī)；12、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；13、波形產(chǎn)生模塊；14、積分模塊；15、電流保護(hù)模塊；151、一級保護(hù)輸出端；152、二級保護(hù)輸出端；16、霍爾傳感模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。實(shí)施方式一:請一并參閱圖1、圖2以及圖3所示，本實(shí)用新型所述無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，包括控制單片機(jī)11、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12、波形產(chǎn)生模塊13、積分模塊14、連接積分模塊14和波形產(chǎn)生模塊13的比較器Ul、U2，控制單片機(jī)11經(jīng)積分模塊14與比較器Ul、U2連接，比較器Ul、U2的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12。所述無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路還包括電流保護(hù)模塊15，該電流保護(hù)模塊15包括一級保護(hù)輸出端151和二級保護(hù)輸出端152，所述一級保護(hù)輸出端151和二級保護(hù)輸出端152分別連接比較器U1、U2的積分模塊14輸入端上。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12為4個(gè)MOS管組成的H橋式驅(qū)動(dòng)模塊。所述波形產(chǎn)生模塊13為鋸齒波產(chǎn)生模塊。在本實(shí)施方式中，由兩個(gè)波形產(chǎn)生模塊13、兩個(gè)積分模塊14與比較器Ul、U2組成電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12的外圍電路。兩個(gè)波形產(chǎn)生模塊13對應(yīng)的接在比較器U1、U2的負(fù)輸入，積分模塊14接比較器U1、U2的正輸入端?？刂茊纹瑱C(jī)11的兩個(gè)PWM 口分別接兩個(gè)積分模塊14，經(jīng)積分模塊14處理后形成直流信號，經(jīng)比較器U1、U2與波形產(chǎn)生模塊13的波形比較,形成電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12的驅(qū)動(dòng)信號。 所述電流保護(hù)模塊15設(shè)有檢測電阻Rl、基準(zhǔn)電壓Vl、基準(zhǔn)電壓V2、比較器U3和比較器U4，檢測電阻Rl連接比較器U3和比較器U4的負(fù)輸入端，基準(zhǔn)電壓V1、基準(zhǔn)電壓V2對應(yīng)的設(shè)在正輸入端，基準(zhǔn)電壓V2大于基準(zhǔn)電壓VI。所述一級保護(hù)輸出端151外接電阻R4，經(jīng)二極管D1、D2連接比較器U1、U2的積分模塊14輸入端上。如此，當(dāng)檢測電阻Rl檢測到無刷電機(jī)的電流過大時(shí),其上的電壓增加，直至超過基準(zhǔn)電壓Vl時(shí)，比較器U3比較基準(zhǔn)電壓Vl和檢測電阻Rl的電壓，輸出低電平信號，二極管D1、D2導(dǎo)通，此時(shí)相當(dāng)于電阻R4對積分模塊14的輸出的直流信號進(jìn)行了分壓處理，使得積分模塊14的輸出直流信號降低，降低后的直流信號再與波形產(chǎn)生模塊13的波形比較，比較器Ul、U2輸出的有效值也相應(yīng)降低，從而降低無刷電機(jī)兩端的輸入電壓，且降低其轉(zhuǎn)速，避免無刷電機(jī)的工作電流進(jìn)一步增大造成危險(xiǎn)。采用上述一級保護(hù)后，特別是無刷電機(jī)啟動(dòng)瞬間電流大燒毀器件的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。所述二級保護(hù)輸出端152設(shè)有上拉電阻R5，經(jīng)二極管D3、D4連接比較器U1、U2的積分模塊14輸入端上。如此，當(dāng)檢測電阻Rl上的電壓超過基準(zhǔn)電壓V2時(shí)，比較器U4比較基準(zhǔn)電壓V2和檢測電阻Rl的電壓，輸出低電平信號，二極管D3、D4導(dǎo)通，使得比較器U1、U2正輸入端為低電平,其輸出為低電平，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12失去驅(qū)動(dòng)電平,無刷電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。在本實(shí)施方式中，二級保護(hù)輸出端152還連接控制單片機(jī)11的中斷口。如此，當(dāng)二級保護(hù)輸出端152實(shí)現(xiàn)保護(hù)時(shí)，控制單片機(jī)11的中斷口發(fā)出中斷信號，避免由于無刷電機(jī)停轉(zhuǎn)后，檢測電阻Rl兩端的電壓為零，造成重復(fù)復(fù)位的風(fēng)險(xiǎn)。本實(shí)施方式中所述無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路還包括控制換相的霍爾傳感模塊16，霍爾傳感模塊16連接控制單片機(jī)11。該霍爾傳感模塊16即可以實(shí)現(xiàn)無刷電機(jī)的換相控制，又能檢測無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋給控制單片機(jī)11。當(dāng)一級保護(hù)輸出端151和二級保護(hù)輸出端152作用后，，控制單片機(jī)1 1根據(jù)霍爾傳感模塊16的反饋調(diào)整輸出的PWM信號或給出中斷信號，進(jìn)一步提升安全性能。此外，本實(shí)施方式中，當(dāng)無刷電機(jī)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)故障，二級保護(hù)輸出端152起到保護(hù)作用后，控制單片機(jī)11可以通過中斷口發(fā)送恢復(fù)信號，對堵轉(zhuǎn)狀態(tài)嘗試恢復(fù)，當(dāng)堵轉(zhuǎn)無法恢復(fù)時(shí)，發(fā)出中斷信號，保持保護(hù)狀態(tài)。本實(shí)用新型的電流保護(hù)模塊15包括一級保護(hù)輸出端151和二級保護(hù)輸出端152。有效區(qū)分了無刷電機(jī)過流的幾種不同狀態(tài)，針對瞬間啟動(dòng)電流大、瞬間電壓波動(dòng)、短路、電機(jī)堵轉(zhuǎn)等風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)不同保護(hù)，更加安全可靠。此外，本實(shí)用新型采用硬件保護(hù)，響應(yīng)速度快，進(jìn)一步提升其可靠性?？梢岳斫猓龆壉Ｗo(hù)輸出端152的上拉電阻也可以設(shè)在在控制單片機(jī)的中斷口內(nèi)，即內(nèi)部上拉模式?？梢岳斫?，所述波形產(chǎn)生模塊也可以是三角波產(chǎn)生模塊。那么這種非本質(zhì)的變化，也在本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，包括控制單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、波形產(chǎn)生模塊、積分模塊、連接積分模塊和波形產(chǎn)生模塊的比較器，控制單片機(jī)經(jīng)積分模塊與比較器連接，t匕較器的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于:所述無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路還包括電流保護(hù)模塊，該電流保護(hù)模塊包括一級保護(hù)輸出端和二級保護(hù)輸出端，所述一級保護(hù)輸出端和二級保護(hù)輸出端分別連接比較器的積分模塊輸入端上。
2.如權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述電流保護(hù)模塊設(shè)有檢測電阻R1、基準(zhǔn)電壓V1、基準(zhǔn)電壓V2、比較器U3和比較器U4，檢測電阻Rl連接比較器U3和比較器U4的一輸入端，基準(zhǔn)電壓Vl、基準(zhǔn)電壓V2對應(yīng)的設(shè)在另一輸入端，基準(zhǔn)電壓V2大于基準(zhǔn)電壓VI。
3.如權(quán)利要求2所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述檢測電阻Rl連接比較器U3和比較器U4的負(fù)輸入端，基準(zhǔn)電壓V1、基準(zhǔn)電壓V2對應(yīng)的設(shè)在正輸入端。
4.如權(quán)利要求3所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述一級保護(hù)輸出端和比較器之間設(shè)有電阻R4和二極管。
5.如權(quán)利要求4所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述二級保護(hù)輸出端和比較器之間設(shè)有二極管，二級保護(hù)輸出端還連接控制單片機(jī)的中斷口。
6.如權(quán)利要求5所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述二級保護(hù)輸出端還設(shè)有上拉電阻R5。
7.如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述波形產(chǎn)生模塊為鋸齒波產(chǎn)生模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為H橋驅(qū)動(dòng)模塊?！?br> 9.如權(quán)利要求8所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述控制單片機(jī)的PWM輸出口連接積分模塊。
10.如權(quán)利要求9所述的無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路還包括控制換相的霍爾傳感模塊，霍爾傳感模塊連接控制單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路，包括控制單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、波形產(chǎn)生模塊、積分模塊、連接積分模塊和波形產(chǎn)生模塊的比較器，控制單片機(jī)經(jīng)積分模塊與比較器連接，比較器的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述無刷電機(jī)的安全保護(hù)電路還包括電流保護(hù)模塊，該電流保護(hù)模塊包括一級保護(hù)輸出端和二級保護(hù)輸出端，所述一級保護(hù)輸出端和二級保護(hù)輸出端分別連接比較器的積分模塊輸入端上。如此，設(shè)置兩級保護(hù)，對電機(jī)進(jìn)行分級保護(hù)，可更有效保護(hù)電機(jī)的控制電路器件和電機(jī)本身，更加安全可靠。
文檔編號H02H7/085GK203103922SQ20132001070
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者吳華鋒, 林小財(cái) 申請人:九陽股份有限公司