專利名稱：電動自行車用無刷控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電動自行車控制器的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動自行車無刷控 制器。
背景技術(shù)：
電動自行車中需要通過控制器來控制電機的速度，控制剎車，有的還控制報警。目 前電動自行車廣泛采用的是直流永磁電機，要使它不斷向前轉(zhuǎn)動，就要換向。有刷電機是采 用碳刷和換向器進行換向工作的電機，而無刷電機是一種特殊的直流電機，它采用內(nèi)置磁 性傳感器(霍耳元件)檢測電機轉(zhuǎn)動到的位置，再輸入不同方向的電流進行電子換向。有 刷電機碳刷和換向器之間有摩擦，會磨損，而無刷電機的傳感器和磁鐵之間沒有摩擦，不會 磨損。有刷電機是靠換向器(也叫整流子)來保證轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)和固定部分的磁場保 持連續(xù)朝一個方向的吸引力或排斥力。這套換向機構(gòu)最重要的機件就是電刷，控制器無須 改變電流方向，其控制器叫有刷控制器。換向器有觸點，是有磨損的。而無刷直流電機本身 沒有換向器，靠控制器改變電機線圈內(nèi)部電流方向，同樣保證轉(zhuǎn)子和固定部分的磁場，保持 連續(xù)朝一個方向的吸引力或排斥力?？刂破鞑捎镁w管無觸點開關(guān)，永不磨損，這就是無刷 控制器。無刷控制器一般靠霍爾傳感器確定轉(zhuǎn)子磁場位置，在恰當(dāng)時機給相應(yīng)線圈改換電 流方向。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種電動自行車無刷控 制器的技術(shù)方案，在驅(qū)動芯片上外接一只隔離二極管和一只自舉電容，解決VDMOS場效應(yīng) 管的電源問題，提高使用的可靠性。所述的電動自行車用無刷控制器，其特征在于包括無刷電機控制芯片ICl，無刷電 機控制器ICl的輸出端連接3路驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4，無刷電機控制芯片ICl的4、5、6、 8腳連接電機霍爾傳感器，外部電源通過穩(wěn)壓芯片IC5降壓穩(wěn)壓后為各芯片提供工作電源 VCC，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的6、8腳之間分別連接自舉電容，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的8 腳與工作電源VCC之間連接隔離二極管，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的6腳分別連接馬達(dá)的U、 V、W 相。所述的電動自行車用無刷控制器，其特征在于所述的無刷電機控制芯片ICl的2 腳與驅(qū)動芯片IC2的2腳高電平輸入端連接，無刷電機控制芯片ICl的21腳與3腳的低電 平輸入端連接，兩路輸入電路間均設(shè)置反相器。所述的電動自行車用無刷控制器，其特征在于所述的無刷電機控制芯片ICl的1 腳與驅(qū)動芯片IC3的2腳高電平輸入端連接，無刷電機控制芯片ICl的20腳與3腳的低電 平輸入端連接，兩路輸入電路間均設(shè)置反相器。所述的電動自行車用無刷控制器，其特征在于所述的無刷電機控制芯片ICl的24 腳與驅(qū)動芯片IC4的2腳高電平輸入端連接，無刷電機控制芯片ICl的19腳與3腳的低電平輸入端連接，兩路輸入電路間均設(shè)置反相器。本實用新型采用專用的無刷電機控制芯片，采用內(nèi)置磁性傳感器(霍耳元件)檢 測電機轉(zhuǎn)動到的位置，再輸入不同方向的電流進行電子換向，無刷電機控制器的傳感器和 磁鐵之間沒有摩擦，不會產(chǎn)生磨損。在驅(qū)動芯片上外接一只隔離二極管和一只自舉電容，解 決VDMOS場效應(yīng)管的電源問題，提高使用的可靠性。

圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。 如圖所示的電動自行車用無刷控制器，包括無刷電機控制芯片ICI，無刷電機控 制芯片ICl采用無刷專用芯片MC33035，無刷電機控制器ICl的輸出端連接3路驅(qū)動芯片 IC2、IC3、IC4，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4采用IR2103，無刷電機控制芯片ICl的2腳與驅(qū)動芯 片IC2的2腳高電平輸入端連接，無刷電機控制芯片ICl的21腳與3腳的低電平輸入端連 接，兩路輸入電路間均設(shè)置反相器，無刷電機控制芯片ICl的1腳與驅(qū)動芯片IC3的2腳高 電平輸入端連接，無刷電機控制芯片ICl的20腳與3腳的低電平輸入端連接，兩路輸入電 路間均設(shè)置反相器，無刷電機控制芯片ICl的24腳與驅(qū)動芯片IC4的2腳高電平輸入端連 接，無刷電機控制芯片ICl的19腳與3腳的低電平輸入端連接，兩路輸入電路間均設(shè)置反 相器。無刷電機控制芯片ICl的4、5、6、8腳連接電機霍爾傳感器1，外部電源通過穩(wěn)壓芯 片IC5降壓穩(wěn)壓后為各芯片提供工作電源VCC，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的6、8腳之間分別 連接自舉電容，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的8腳與工作電源VCC之間連接隔離二極管，驅(qū)動芯 片IC2、IC3、IC4的6腳分別連接馬達(dá)2的U、V、W相。 MC33035是高性能單片無刷直流電機控制器，該控制器內(nèi)含可用于正確整流時序 的轉(zhuǎn)子位置譯碼器，以及可對傳感器溫度進行補償?shù)膮⒖茧娖剑瑫r它還具有一個頻率可 編程的鋸齒波振蕩器、一個誤差信號放大器、一個脈沖調(diào)制比較器、三個集電極開路驅(qū)動輸 出和三個非常適用于驅(qū)動功率場效應(yīng)管(MOSFET)的大電流圖騰柱式底部輸出器。此外， MC33035還有欠壓鎖定功能，同時帶有可選時間延遲鎖存關(guān)斷模式的逐周限流特性以及內(nèi) 部熱關(guān)斷等特性。其典型的電機控制功能包括開環(huán)速度、正向或反向、以及運行使能等。1、 2、24腳為BT、AT、CT三個集電極開路驅(qū)動輸出，用于驅(qū)動外部功率開關(guān)管。③腳為Fwd/Rev 正向/反向輸入，用于改變電機轉(zhuǎn)向。4、5、6腳為SA、SB、SC三個傳感器輸入，用于控制整流 序列。輸入邏輯0定義為小于85mV，邏輯1為高于115mV。MC33035內(nèi)部的轉(zhuǎn)子位置譯碼器 主要用于*三個傳感器輸入，以便系統(tǒng)能夠正確提供高端和低端驅(qū)動輸入的正確時序。傳 感器輸入可直接與集電極開路型霍爾效應(yīng)開關(guān)或光電耦合器相連。此外，該電路還內(nèi)含上 拉電阻，其輸入門限典型值為2. 2V的TTL兼容電平。7腳為Output Enable輸出使能，高電 平有效。該腳為高電平時，可使電機轉(zhuǎn)動。8腳為Reference Output參考電壓輸出，為振蕩 器定時電容CT提供充電電流，并為誤差放大器提供參考電壓，也可以向傳感器提供電源。9 腳為Current Sense Noninverting Input電流檢測同相輸入。在一個給定的振蕩器周期 中，一個相對于管腳15為IOOmV的信號可中止輸出開關(guān)導(dǎo)通。通常此腳連接到電流檢測的上端。10腳為Oscillator振蕩器引腳，振蕩頻率由定時元件RT和CT所選擇的參數(shù)值決定。 11腳為Error Amp Nominverting Input誤差信號放大器同相輸入端。通常連接到霍爾速 度控制器上。12腳為Error AmpNoninverting Input誤差信號放大器反相輸入端。在開環(huán) 應(yīng)用情況下，此輸入通常連接到誤差放大器輸出端。13腳為Error Amp Out/PWM Input誤 差放大器輸出/PWM輸入。在閉環(huán)應(yīng)用情況下，此腳用作補償。14腳為Fault Output故障 輸出端。當(dāng)下列的任一或多個條件滿足時，集電極開路輸出端被觸發(fā)而變?yōu)榈?；無效的傳感 器輸入碼，電流檢測超過IOOmV,低電壓鎖定或熱關(guān)斷。15腳為Current Sense Inverting Input電流檢測反相輸入端。用于給內(nèi)部IOOmV門限電壓提供參考地，該管腳通常連接到 電流檢測電阻的底端。16腳為Gnd，該腳用于為控制電路提供一個分離的接地點，并可作為 參考返回到電源地。17腳為Vcc正電源。Vcc在IOV 30V的范圍內(nèi)，控制器均可正常工 作。18腳為Vcc底部驅(qū)動輸出的高端電壓是由該腳提供的。工作范圍從IOV 30V。19、 20,21腳為CB、BB、AB這三個圖騰柱式底部驅(qū)動輸出，被設(shè)計用于直接驅(qū)動外部底部功率開 關(guān)管。22腳為60° /120° Select，此管腳的電氣狀態(tài)可決定控制電路是工作在60° (高 電平狀態(tài))還是120° (低電平狀態(tài))的傳感器電氣相位輸入狀態(tài)下。23腳為Brake輸出 使能，該管腳為低時允許馬達(dá)運行，為高時馬達(dá)運行停止。 驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的5、7腳輸出端均分別連接設(shè)置IRF3205D的上、下VDMOS 場效應(yīng)管，關(guān)鍵問題是，在上管導(dǎo)通時，漏極和源極電位近似等于電源正極電位，要保持上 管導(dǎo)通，必須使上管柵極電位高于電源正極電位12V左右，通過外接一只隔離二極管和一 只自舉電容就解決了。當(dāng)下管導(dǎo)通上管截止時，隔離二極管導(dǎo)通，自舉電容充電，兩端電壓 接近電源電壓；當(dāng)下管截止上管導(dǎo)通時，隔離二極管截止，自舉電容儲存的電荷給上管柵極 供電，電位大大高于電源正極電位，使上管保持導(dǎo)通。
權(quán)利要求1.電動自行車用無刷控制器，其特征在于包括無刷電機控制芯片IC1，無刷電機控制 器ICl的輸出端連接3路驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4，無刷電機控制芯片ICl的4、5、6、8腳連接 電機霍爾傳感器(1)，外部電源通過穩(wěn)壓芯片IC5降壓穩(wěn)壓后為各芯片提供工作電源VCC， 驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的6、8腳之間分別連接自舉電容，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的8腳與 工作電源VCC之間連接隔離二極管，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的6腳分別連接馬達(dá)(2)的U、 V、W 相。
2.如權(quán)利要求1所述的電動自行車用無刷控制器，其特征在于所述的無刷電機控制芯 片ICl的2腳與驅(qū)動芯片IC2的2腳高電平輸入端連接，無刷電機控制芯片ICl的21腳與 3腳的低電平輸入端連接，兩路輸入電路間均設(shè)置反相器。
3.如權(quán)利要求1所述的電動自行車用無刷控制器，其特征在于所述的無刷電機控制芯 片ICl的1腳與驅(qū)動芯片IC3的2腳高電平輸入端連接，無刷電機控制芯片ICl的20腳與 3腳的低電平輸入端連接，兩路輸入電路間均設(shè)置反相器。
4.如權(quán)利要求1所述的電動自行車用無刷控制器，其特征在于所述的無刷電機控制芯 片ICl的24腳與驅(qū)動芯片IC4的2腳高電平輸入端連接，無刷電機控制芯片ICl的19腳 與3腳的低電平輸入端連接，兩路輸入電路間均設(shè)置反相器。
專利摘要電動自行車無刷控制器，屬于電動自行車控制器的技術(shù)領(lǐng)域。無刷電機控制器IC1的輸出端連接3路驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4，無刷電機控制芯片IC1的4、5、6、8腳連接電機霍爾傳感器，穩(wěn)壓芯片IC5為各芯片提供工作電源VCC，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的6、8腳之間分別連接自舉電容，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的8腳與工作電源VCC之間連接隔離二極管，驅(qū)動芯片IC2、IC3、IC4的6腳分別連接馬達(dá)的U、V、W相。本實用新型采用專用的無刷電機控制芯片，采用內(nèi)置磁性傳感器(霍耳元件)檢測電機轉(zhuǎn)動到的位置，再輸入不同方向的電流進行電子換向，在驅(qū)動芯片上外接一只隔離二極管和一只自舉電容，解決VDMOS場效應(yīng)管的電源問題，提高使用的可靠性。
文檔編號H02H7/085GK201789463SQ201020232460
公開日2011年4月6日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者戴隆黨 申請人:戴隆黨