專利名稱：無刷電機(jī)控制器專用電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子電路領(lǐng)域，特別是一種適用于所有的無刷電機(jī)應(yīng)用的控制器中的專 用電源裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有市場上無刷電機(jī)控制器的電源裝置大多采用以下形式，5V、 12V電壓，由線性穩(wěn)壓 模塊產(chǎn)生，功率管上橋驅(qū)動(dòng)使用的(電源+12V)高壓，由自舉電容產(chǎn)生或由555震蕩再通 過升壓電容產(chǎn)生等，以上電源裝置存在以下缺陷
1、 蓄電池工作電壓變化范圍較大，單節(jié)蓄電池電壓范圍從10.5V-14V左右四節(jié)為例，其電 壓變化從40V-58V左右，傳統(tǒng)電路由于使用線性穩(wěn)壓模塊，但通常模塊輸入不充許超過 40V，必須使用功率電阻降壓，降壓控制到40V以內(nèi)才能正常工作，由于降壓限流電阻 和線性穩(wěn)壓模塊的存在，發(fā)熱問題非常嚴(yán)重，效率低下，需外接散熱片輔助散熱。
2、 目前電源裝置的通用性沒有解決，市場上的無刷電機(jī)有48V、 36V、 24V等電壓的電源 裝置都需要專門調(diào)整，互相都不能替換，影響整個(gè)電路的通用性。
3、 現(xiàn)有的線性模塊組成的電源裝置成本高，電路元器件多，占據(jù)電路板面積大，功耗損耗 大故障率高。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是徹底改變現(xiàn)有無刷控制器電源裝置中普遍存在的穩(wěn)壓能力差、功耗 損耗大、發(fā)熱量高、電壓通用性差、成本高而提供的一種使用元器件少、成本低、允許器件 誤差范圍寬的無刷電機(jī)控制器電源裝置。其工作范圍覆蓋目前主流24V-48V無刷電機(jī)控制 器的工作電壓要求。
本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的無刷電機(jī)控制器電源裝置由由 負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路、變換電路和高壓、低壓輸出電路三部分組成。蓄電池電源輸入到負(fù)反 饋?zhàn)约ら_關(guān)電路和低壓輸出電路，負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路的輸出連接到變換電路的輸入端，變 換電路有一個(gè)12V輸出電壓；高壓、低壓輸出電路有一個(gè)5V的輸出電壓和一個(gè)蓄電池電壓 加12V的高壓輸出電壓(即BAT+12V)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)
1、 發(fā)熱低。本電源裝置晶體管工作在純開關(guān)狀態(tài)，上升、下降延遲小，發(fā)熱狀態(tài)極短， 工作效率高于80%。
2、 通用性強(qiáng)。利用震蕩開關(guān)、負(fù)反饋調(diào)寬穩(wěn)壓工作原理，輸出.穩(wěn)壓能力強(qiáng)，工作電壓自 動(dòng)跟蹤范圍廣20-70V，輸出紋波低，實(shí)測12V輸出紋波小于15mV、 5V輸出紋波小于 10mV、電源+12V紋波小于100mV?？刹唤?jīng)調(diào)整在20V-70V范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。
3、 本實(shí)用新型電源裝置有占據(jù)電路板面積少，使用元器件少的優(yōu)勢。本實(shí)用新型只使用 了2個(gè)晶體管、4個(gè)電阻、7個(gè)二極管、5個(gè)電容即組成了穩(wěn)定可靠的負(fù)反饋?zhàn)愿欓_關(guān)電
源，可輸出無刷電機(jī)所需的5V、 12V、電源+12V三路電源。增加了可靠性，便于調(diào)試并降 低了成本；本實(shí)用新型同時(shí)具有輸出紋波小、穩(wěn)壓能力強(qiáng)、效率高、失調(diào)電壓低、元器件少、 器件要求低的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的電路原理方框圖。
圖2是本實(shí)用新型的電源裝置一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
圖中l(wèi)負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路，2變換電路，3高壓、低壓輸出電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖作具體說明。
無刷電機(jī)控制器用電路原理如圖1、圖2所示，它由負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路l、變換電路2 和高壓、低壓輸出電路3三部分組成。該無刷電機(jī)控制器電源裝置由蓄電池BAT提供電源， 蓄電池的電源BAT節(jié)點(diǎn)分別接三極管Q1的發(fā)射極、電阻R1—端、電阻R3—端、電容C2 正極、D4正極、C6與C7的一端；電容C2負(fù)極連接零電位點(diǎn)；二極管D4的負(fù)極與C6、 C7的另一端和D5的負(fù)極組成BTA+12V高壓輸出端；電阻R1的另一端分別與R2分壓后 接于三極管Ql的基極；電阻R2另一端連接三極管Q2的集電極；三極管Q2的發(fā)射極與電 阻R4、 C4正極、Ll的B端、二極管D6正極組成12V電壓的輸出端；C4負(fù)極接零電位； 電阻R4的另一端與D7穩(wěn)壓管負(fù)極組成5V電源輸出端；D7的正極連接零電位點(diǎn)；三極管 Ql集電極接點(diǎn)分別接C5負(fù)極、電容Cl的一端、電感Ll的A端和續(xù)流二極管D2、 D3 的負(fù)極；二極管D2、 D3的正極分別連接零電位點(diǎn)；電容C1一端連接到三極管Q2的基極 和D1穩(wěn)壓管的負(fù)極，同時(shí)連接到R3與C3的分壓點(diǎn)；C3另一端和Dl穩(wěn)壓管正極分別接 零電位；續(xù)流電容C5的正極分別連接二極管D5的正極與D6的負(fù)極。升壓電路結(jié)合迪克 森電荷泵基本原理由C6、 C7、 D4、 D5、 D6、 C5組成電源+12V高壓。5V電路由R4和 D7組成。
本實(shí)用新型電路如下
1. 負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路
負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路1是利用負(fù)反饋高效快速控制自激震蕩的脈寬，進(jìn)而快速穩(wěn)定控制 輸出電壓。從圖2可以看出，自激觸發(fā)開關(guān)電路具體由Ql、 Q2、 Cl、 C2、 C3、 Dl、和 連接L1A端、L1B端來完成。當(dāng)接通BAT蓄電池電源時(shí)，電流通過電阻R3向C3充電， 達(dá)到Q2的基極啟動(dòng)電壓時(shí)Q2導(dǎo)通，通過電阻R2、 R1導(dǎo)致Q1基極電位下降，Ql導(dǎo)通呈 高電位向C1充電，同時(shí)通過L1A傳輸電壓電流，取樣電路L1B端電壓上升，將其電壓值 反饋給Q2的發(fā)射極，當(dāng)LIB端電壓大于等于VD1值時(shí)，迫使Q2的基極電壓減小，達(dá)到 所需的電壓值時(shí)，Q2輸出轉(zhuǎn)入截止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致Q1基極通過電阻R1電壓升高，Ql輸出進(jìn) 入低電平截止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)C1向L1A放電，Q2基極電壓逐漸恢復(fù)上升觸發(fā)電壓，Q2再次導(dǎo) 通，導(dǎo)致Q1導(dǎo)通，進(jìn)入自激負(fù)反饋的循環(huán)狀態(tài)。
2. 變換電路
變換電路2具體由L1、 Dl、 D2、 C4、 Q1的輸出端和D6、 12V輸出端相連接組成的單端正激式變換電路。Dl、 D2是維持電壓起到續(xù)流作用，Ql的開關(guān)信號電流進(jìn)入電感L1、 C4，在負(fù)載兩端產(chǎn)生輸出較平穩(wěn)的直流電壓。
3.高壓、低壓輸出電路
高壓輸出電路具體由D4、 D5、 D6、 C5、 C6、 C7組成，D6負(fù)端連接12V輸出端， C5負(fù)端連接L1A端，D4的正極、C6、 C7的另一端分別連接電源BAT，運(yùn)用迪克森電荷 泵基本原理產(chǎn)生電源電壓+12V的高壓。低壓電路由D7、 R4與12V輸出端相連接完成。
本實(shí)用新型的工作原理
控制器驅(qū)動(dòng)電路所需電源剛加電時(shí)，C2、 C3、 C6、 C7電容兩邊電壓為0，電感L1的 輸出電流也為O， C2上的電壓建立時(shí)間很短，電流經(jīng)過R3和D1、 C3，觸發(fā)啟動(dòng)Q2基極 導(dǎo)通電壓，使得Q2導(dǎo)通。Q2導(dǎo)通導(dǎo)至Ql的基極電壓下降、Ql基極達(dá)到最大的飽和電流， Ql導(dǎo)通，電流增大進(jìn)入L1， Cl充電。由于電感作用電壓比電流峰值晚一個(gè)相位角，Ll B 輸出端電壓升高有一定延遲，在LIB輸出端電壓上升的過程中Q2發(fā)射極電壓也同時(shí)升高， 在Q2發(fā)射極升高至接近VD1中的某一值時(shí)，負(fù)反饋直到L1B達(dá)到一個(gè)最大的值，同時(shí)C1 放電，Q2的基極電壓急劇降低，Ql集電極導(dǎo)通電流急劇減小，此時(shí)L1的電流由D2、 D3 來續(xù)流維持，D2、 D3的導(dǎo)通使得L1A電壓降低導(dǎo)致Q2的基極電壓的降低，使Q1電流減 小，從而D2、 D3被迫提供更多的電流到截至，反饋過程結(jié)束后，C5放電，Cl放電導(dǎo)至 Q2的基極電壓又上升，直到升到某一個(gè)瞬間，開始新的重復(fù)過程。反饋過程交替進(jìn)行，最 后輸出達(dá)到穩(wěn)定的12V。 C4起濾波作用。升壓電路結(jié)合迪克森電荷泵基本原理由C6、 C7、 D4、 D5、 D6、 C5組成電源+12V高壓。5V電路由R4和D7組成。
權(quán)利要求1、一種無刷電機(jī)控制器用電源裝置，其特征在于它由負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路、變換電路和高壓、低壓輸出電路三部分組成；蓄電池電源輸入到負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路和低壓輸出電路，負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路的輸出連接到變換電路的輸入端，變換電路的變換信號輸入到高壓、低壓輸出電路；變換電路有一個(gè)12V輸出電壓；高壓、低壓輸出電路有一個(gè)5V的輸出電壓和一個(gè)蓄電池電壓加12V的高壓輸出電壓。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)控制器用電源裝置，其特征在于自激觸發(fā)開關(guān)電 路包括Q1、 Q2、 Cl、 C2、 C3、 Dl、和連接L1A端、L1B端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)控制器用電源裝置，其特征在于變換電路是由Ll、 Dl、 D2、 C4、 Q1的輸出端和D6、 12V輸出端相連接組成的單端正激式變換電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)控制器用電源裝置，其特征在于高壓、低壓輸出 電路中的高壓電路由D4、 D5、 D6、 C5、 C6、 C7組成，D6負(fù)端連接12V輸出端，C5負(fù) 端連接L1A端，D4的正極、C6、 C7的另一端分別連接電源產(chǎn)生高壓；低壓電路由D7、 R4與12V輸出端相連接組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的無刷電機(jī)控制器用電源裝置，其特征在于蓄電 池的電源BAT節(jié)點(diǎn)分別接三極管Ql的發(fā)射極、電阻Rl —端、電阻R3 —端、電容C2 — 端、D4正極、C6與C7的一端、電容C2負(fù)極連接零電位點(diǎn)；二極管D4的負(fù)極與C6、 C7的另一端和D5的負(fù)極組成BTA+12V高壓輸出端；電阻Rl的另一端分別與R2分壓后 接于Ql的基極；電阻R2另一端連接與三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極與電阻 R4、 C4正極、Ll的B端、二極管D6正極組成12V電壓的輸出端；C4負(fù)極接零電位， 電阻R4的另一端與D7穩(wěn)壓管負(fù)極組成5V電源輸出端；D7的正極連接零電位點(diǎn)，三極管 Ql集電極接點(diǎn)分別接C5負(fù)極，電容Cl的一端，電感Ll的A端和續(xù)流二極管D2， D3 的負(fù)極，二極管D2， D3的正極分別連接零電位點(diǎn)，電容C1另一端連接到三極管Q2的基 極和D1穩(wěn)壓管的負(fù)極，同時(shí)連接到R3與C3的分壓點(diǎn)，C3另一端和D1穩(wěn)壓管正極分別 接零電位；電容C5的正極分別連接與二極管D5的正極與D6的負(fù)極；升壓電路結(jié)合迪克 森電荷泵基本原理由C6、 C7、 D4、 D5、 D6、 C5組成蓄電池電源+12V高壓；5V電路由 R4和D7組成。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種無刷電機(jī)控制器專用電源裝置。它由負(fù)反饋?zhàn)约ら_關(guān)電路、變換電路和高壓、低壓輸出電路三部分組成；本電源裝置利用負(fù)反饋高效快速控制自激震蕩的脈寬，進(jìn)而快速穩(wěn)定控制輸出電壓；結(jié)合迪克森電荷泵基本原理生成無刷電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)電路所需的穩(wěn)定高壓，解決了傳統(tǒng)無刷電機(jī)控制器線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)帶來的高溫、高功耗、高成本、低效率問題，成本比傳統(tǒng)電源裝置有了較大的降低。本實(shí)用新型適用電壓范圍廣，可不經(jīng)調(diào)整在20V-70V范圍內(nèi)穩(wěn)定工作；本實(shí)用新型同時(shí)具有輸出紋波小、穩(wěn)壓能力強(qiáng)、效率高、失調(diào)電壓低、元器件少、器件要求低的特點(diǎn)。
文檔編號H02P6/00GK201191807SQ20082011509
公開日2009年2月4日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者威 施, 施春林 申請人:北京恒爾康科技有限公司