直流風(fēng)機的集成控制裝置制造方法
【專利摘要】一種直流風(fēng)機的集成控制裝置，包括電源電路、單片機電路、直流風(fēng)機，單片機電路、直流風(fēng)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芯片電路、集成功率芯片電路，矢量控制引擎芯片電路同時與單片機電路、集成功率芯片電路電連接，集成功率芯片電路同時與直流風(fēng)機電連接，集成功率芯片電路用于采集、反饋直流風(fēng)機的信號并驅(qū)動直流風(fēng)機轉(zhuǎn)動，矢量控制引擎芯片電路用于接收單片機電路的命令并根據(jù)集成功率芯片電路采集、反饋的信號調(diào)節(jié)直流風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，直流風(fēng)機為無控制板風(fēng)機，極大的提高了單片機電路MCU的執(zhí)行能力和靈化性，滿足對直流無刷風(fēng)機全方位功率、電流、轉(zhuǎn)速的監(jiān)控及可視化。
【專利說明】直流風(fēng)機的集成控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種直流風(fēng)機的集成控制裝置，特別是適用于燃?xì)鉄崴黝I(lǐng)域的直流風(fēng)機。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在現(xiàn)有大流量強排燃?xì)鉄崴骷夹g(shù)中，主要還是采用主電壓調(diào)幅調(diào)速控制直流風(fēng)機全部的轉(zhuǎn)速使用范圍，主電壓調(diào)幅調(diào)速由閉環(huán)BUCK開關(guān)控制電路、緩沖放大電路組成，其中閉環(huán)BUCK開關(guān)控制電路又包括有開關(guān)管、儲能功率電感、續(xù)流肖特基二極管，開關(guān)管的發(fā)射極與緩沖放大電路電阻連接，開關(guān)管基極與緩沖放大電路電阻連接，開關(guān)管的集電極與儲能功率電感的一端及續(xù)流肖特基二極管的負(fù)極連接，續(xù)流肖特基二極管的正極接地，儲能功率電感的另一端與直流風(fēng)機連接。單片機通過緩沖放大電路及主電壓調(diào)幅調(diào)速電路給一定PWM值，驅(qū)動直流風(fēng)機以穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運動，達(dá)到調(diào)壓調(diào)速目的。元器件數(shù)量多，致使整個直流風(fēng)機控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線路板尺寸大。
[0003]由于開關(guān)為大電流PNP功率管或P型場效應(yīng)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(diào)幅調(diào)速的直流風(fēng)機，風(fēng)機本身必須配置控制板，成本較高，并且通過恒壓閉環(huán)控制達(dá)到提速增風(fēng)效果不明顯。在恒壓閉環(huán)控制的運算中采用大量的軟件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(zhí)行能力，無法實現(xiàn)功率實時監(jiān)控。
[0005]為克服上述缺陷，對無控制板直流風(fēng)機的控制裝置進行了研制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種直流風(fēng)機的集成控制裝置，通過分離直流風(fēng)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(fēng)機結(jié)構(gòu)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大量的軟件模型算法及運算時間，極大的提高了單片機電路MCU的執(zhí)行能力和靈化性，滿足對直流無刷風(fēng)機全方位功率、電流、轉(zhuǎn)速的監(jiān)控及可視化。
[0007]本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:包括電源電路、單片機電路、直流風(fēng)機，單片機電路、直流風(fēng)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芯片電路、集成功率芯片電路，矢量控制引擎芯片電路同時與單片機電路、集成功率芯片電路電連接，集成功率芯片電路同時與直流風(fēng)機電連接，集成功率芯片電路用于采集、反饋直流風(fēng)機的信號并驅(qū)動直流風(fēng)機轉(zhuǎn)動，矢量控制引擎芯片電路用于接收單片機電路的命令并根據(jù)集成功率芯片電路采集、反饋的信號調(diào)節(jié)直流風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，直流風(fēng)機為無控制板風(fēng)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芯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芯片電路的輸入端電連接。
[0009]所述的電源電路為開關(guān)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芯片電路具有坐標(biāo)軸變換控制、相位變換控制、比例積分PI控制、馬達(dá)PWM控制、ADC轉(zhuǎn)換功能，矢量控制引擎芯片為TMPM370系列。
[0012]所述的集成功率芯片電路具有全橋驅(qū)動、有過壓、過流、過溫保護功能，驅(qū)動電流小于等于3A，集成功率芯片為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于等于3Ω。
[0015]所述的直流風(fēng)機為三相星形連接直流無刷風(fēng)機，功率小于等于751
[0016]本實用新型同【背景技術(shù)】相比所產(chǎn)生的有益效果:由于本實用新型采用包括電源電路、單片機電路、直流風(fēng)機，單片機電路、直流風(fēng)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芯片電路、集成功率芯片電路，矢量控制引擎芯片電路同時與單片機電路、集成功率芯片電路電連接，集成功率芯片電路同時與直流風(fēng)機電連接，集成功率芯片電路用于采集、反饋直流風(fēng)機的信號并驅(qū)動直流風(fēng)機轉(zhuǎn)動，矢量控制引擎芯片電路用于接收單片機電路的命令并根據(jù)集成功率芯片電路采集、反饋的信號調(diào)節(jié)直流風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，直流風(fēng)機為無控制板風(fēng)機的方案，通過分離直流風(fēng)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(fēng)機結(jié)構(gòu)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大量的軟件模型算法及運算時間，極大的提高了單片機電路MCU的執(zhí)行能力和靈化性，滿足對直流無刷風(fēng)機全方位功率、電流、轉(zhuǎn)速的監(jiān)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、矢量控制弓丨擎芯片電路3、集成功率芯片電路4、直流風(fēng)機7，電源電路I為單片機電路2、矢量控制引擎芯片電路
3、集成功率芯片電路4、直流風(fēng)機7提供電源，矢量控制引擎芯片電路3同時與單片機電路
2、集成功率芯片電路4電連接，集成功率芯片電路4同時與直流風(fēng)機7電連接，集成功率芯片電路4用于采集、反饋直流風(fēng)機7的信號并驅(qū)動直流風(fēng)機7轉(zhuǎn)動，矢量控制引擎芯片電路3用于接收單片機電路的命令并根據(jù)集成功率芯片電路4采集、反饋的信號調(diào)節(jié)直流風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，直流風(fēng)機7為兩相以上無控制板風(fēng)機。
[0020]優(yōu)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芯片電路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芯片電路3的輸入端電連接。電流取樣電路6將集成功率芯片電路4檢測到直流風(fēng)機9的實時電流經(jīng)過線性放大及濾波電路5后傳送到矢量控制引擎芯片電路3，矢量控制引擎芯片電路3可根據(jù)預(yù)設(shè)電流值和實際電流值的比較更精確地調(diào)整實際的PWM輸出信號，使直流風(fēng)機7運行更穩(wěn)定。
[0021]進一步地，所述的電源電路I為開關(guān)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(yōu)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芯片電路3是高集成化的，具有坐標(biāo)軸變換控制、相位變換控制、比例積分PI控制、馬達(dá)PWM控制、ADC轉(zhuǎn)換功能，可調(diào)節(jié)功率范圍5-75W，如5W、10W、20W、30W、50W、75W，能實現(xiàn)恒功率閉環(huán)控制，矢量控制引擎芯片為TMPM370系列，如TMPM370、TMPM372、TMPM373、TMPM374、TMPM375。
[0024]所述的集成功率芯片電路4具有全橋驅(qū)動、有過壓、過流、過溫保護功能，驅(qū)動電流小于等于3A，如1A、2A、3A集成功率芯片為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于等于3 Ω，可以為I Ω、2 Ω、3Ω。
[0027]所述的直流風(fēng)機7為三相星形連接直流無刷風(fēng)機，無帶控制板，功率小于等于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芯片電路3建立雙向通信，單片機電路2給出一個功率值，矢量控制引擎芯片電路3接收該功率值并結(jié)合集成功率芯片電路4自動控制直流風(fēng)機7的轉(zhuǎn)速，使其保持在上述功率值工作，由于矢量控制引擎芯片電路3和集成功率芯片電路4均是高集成芯片，可以單獨利用內(nèi)部軟件形成閉環(huán)回路，單片機電路2只需發(fā)送命令、采用通信指令管理方式直接調(diào)用矢量控制引擎芯片電路3計算得到的功率參數(shù)值，不需要進行的具體的參數(shù)設(shè)置及相關(guān)運算，直流風(fēng)機7上不需要配置電路板。
[0029]本實施例中的直流風(fēng)機7為三項直流無刷風(fēng)機，矢量控制引擎芯片電路3接收到單片機電路2的功率命令后，通過內(nèi)部三相全橋PWM輸出接口與集成功率芯片電路4三相全橋PWM輸入口相連接，集成功率芯片電路4的三相全橋電路輸出端子與直流風(fēng)機7馬達(dá)繞組相連接，同時集成功率芯片電路4對直流風(fēng)機7各相電流及電壓進行采集、反饋，當(dāng)檢測到的實際值與預(yù)設(shè)值不同時，矢量控制引擎芯片電路3利用內(nèi)部矢量控制運算、ADC轉(zhuǎn)換器、PWM電路以及電流、電壓、轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)模型軟件數(shù)據(jù)計算出實際需要的PWM信號并重新發(fā)送給集成功率芯片電路4，進而實現(xiàn)恒功率控制，達(dá)到控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速的目的。
[0030]通過分離直流無刷風(fēng)機控制板的方式，直流無刷風(fēng)機結(jié)構(gòu)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軟件模型算法及運算時間，采用通信指令調(diào)用，也極大的提高了單片機電路MCU的執(zhí)行能力和靈化性，滿足對直流風(fēng)機7全方位功率、電流、轉(zhuǎn)速的監(jiān)控及可視化。
【權(quán)利要求】
1.一種直流風(fēng)機的集成控制裝置，包括電源電路(I)、單片機電路(2)、直流風(fēng)機(7)，單片機電路(2 )、直流風(fēng)機(7 )與電源電路(I)電連接，其特征在于還包括與電源電路(I)電連接的矢量控制引擎芯片電路(3)、集成功率芯片電路(4)，矢量控制引擎芯片電路(3)同時與單片機電路(2)、集成功率芯片電路(4)電連接，集成功率芯片電路(4)同時與直流風(fēng)機(7)電連接，集成功率芯片電路(4)用于采集、反饋直流風(fēng)機(7)的信號并驅(qū)動直流風(fēng)機(7)轉(zhuǎn)動，矢量控制引擎芯片電路(3)用于接收單片機電路(2)的命令并根據(jù)集成功率芯片電路(4)采集、反饋的信號調(diào)節(jié)直流風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，直流風(fēng)機(7)為無控制板風(fēng)機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流風(fēng)機的集成控制裝置，其特征在于還包括與電源電路(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芯片電路(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芯片電路(3)的輸入端電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流風(fēng)機的集成控制裝置，其特征在于所述的電源電路(I)為開關(guān)電源，輸出電壓為直流安全電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流風(fēng)機的集成控制裝置，其特征在于所述的單片機電路(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(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流風(fēng)機的集成控制裝置，其特征在于所述的矢量控制引擎芯片電路(3)具有坐標(biāo)軸變換控制、相位變換控制、比例積分PI控制、馬達(dá)PWM控制、ADC轉(zhuǎn)換功能，矢量控制引擎芯片為TMPM370系列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流風(fēng)機的集成控制裝置，其特征在于所述的集成功率芯片電路(4)具有全橋驅(qū)動、有過壓、過流、過溫保護功能，驅(qū)動電流小于等于3A，集成功率芯片為TPD4135K。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流風(fēng)機的集成控制裝置，其特征在于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(jù)權(quán)利要求2所述的直流風(fēng)機的集成控制裝置，其特征在于所述的電流取樣電路(6)中的取樣功率電阻的阻值小于等于3Ω。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流風(fēng)機的集成控制裝置，其特征在于所述的直流風(fēng)機(7)為三相星形連接直流無刷風(fēng)機，功率小于等于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(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】葉遠(yuǎn)璋, 林銳勤 申請人:佛山市順德萬和電氣配件有限公司