專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
無(wú)刷直流電機(jī)取消了碳刷、換向器等機(jī)械裝置，利用相位檢測(cè)元件以及采用微處理器實(shí)現(xiàn)電流換相，該電流的換相是由微處理器內(nèi)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，但計(jì)算機(jī)有時(shí)在強(qiáng)干擾的情況下程序會(huì)跑飛而導(dǎo)致不可預(yù)料的結(jié)果產(chǎn)生，所以換相可靠性不高；另外，現(xiàn)有的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器往往采用專(zhuān)用的集成·電路，換相和驅(qū)動(dòng)都一并封裝在同一集成電路中，其換相為180°的控制方式，通電的初始30°和結(jié)束30°所產(chǎn)生的電機(jī)轉(zhuǎn)矩很小，導(dǎo)致效率非常低，而且，由于換相和驅(qū)動(dòng)都在同一集成芯片內(nèi)完成，這樣的驅(qū)動(dòng)裝置只適合小功率驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)能力有限，不適應(yīng)大功率的場(chǎng)合(大功率的解決方案將IGBT開(kāi)關(guān)管、IGBT驅(qū)動(dòng)電路和換相電路一并集成到芯片中，有大的散熱裝置，這樣形成的功率模塊價(jià)格非常高)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種電流換相由硬件電路完成、換相可靠、效率高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、成本低的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括用于換相控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊將來(lái)自無(wú)刷直流電機(jī)的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，所述6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入給驅(qū)動(dòng)放大模塊以放大信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)放大模塊用以驅(qū)動(dòng)三相橋模塊，三相橋模塊的輸出端連接無(wú)刷直流電機(jī)用以驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，無(wú)刷直流電機(jī)的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)還輸入到計(jì)算機(jī)模塊中用以檢測(cè)該無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算機(jī)模塊產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊中用以控制無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電源模塊提供所有模塊所需的電源；所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊包括三組由硬件電路構(gòu)成的換相電路，各換相電路的輸出端連接可方便調(diào)節(jié)換相角度的延時(shí)電路，延時(shí)電路的輸出端連接可輸出陡峭上升和陡峭下降的方波信號(hào)的整形電路，整形電路的輸出端連接反相放大電路；每組換相電路和延時(shí)電路集成在一芯片上。進(jìn)一步，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊相連的相位濾波放大模塊，所述相位濾波放大模塊將無(wú)刷直流電機(jī)輸出的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行濾波、放大以更有效的驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊。進(jìn)一步，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊相連的下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊，所述下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊用于檢測(cè)所述電源模塊提供的低壓電源，該低壓電源用于三相橋模塊中下橋IGBT的柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)該低壓電源低于設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊無(wú)對(duì)應(yīng)的下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。進(jìn)一步，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊相連的上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊，所述上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊用于檢測(cè)電源模塊提供的三對(duì)高壓電源(+20_U與US之差、+20_V與VS之差、+20_ff與WS之差)，該三對(duì)高壓電源用于三相橋模塊7中上橋IGBT的柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)其中的某一高壓電源低于設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊無(wú)對(duì)應(yīng)的上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。進(jìn)一步，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊相連的過(guò)流檢測(cè)模塊，所述過(guò)流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)流過(guò)無(wú)刷直流電機(jī)的電流，當(dāng)該電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊無(wú)信號(hào)輸出。進(jìn)一步，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與三相橋模塊相連的高壓儲(chǔ)能模塊，所述高壓儲(chǔ)能模塊用于儲(chǔ)存無(wú)刷直流電機(jī)線圈截止時(shí)線圈中的能量，限制電路中的電壓波動(dòng)，以降低三相橋模塊中IGBT開(kāi)關(guān)管的電壓，保護(hù)三相橋模塊中的IGBT開(kāi)關(guān)管。進(jìn)一步，所述的驅(qū)動(dòng)放大模塊采用兩級(jí)晶體管放大電路。本實(shí)用新型的有益效果是(I)無(wú)刷直流電機(jī)三相線圈的換相由硬件電路的邏輯運(yùn)算來(lái)完成，硬件電路抗干擾能力強(qiáng)，具有實(shí)時(shí)性，能避免計(jì)算機(jī)有時(shí)在強(qiáng)干擾的情況下程 序跑飛而產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果，所以換相的可靠性提高；另外驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊中含有電容電阻的延時(shí)電路，可以方便的調(diào)節(jié)換相角度(一般延時(shí)20度導(dǎo)通)，提前截止由計(jì)算機(jī)的軟件算法完成(一般提前截止角度亦為20度)，各相線圈的實(shí)際導(dǎo)通角度為140度。該軟硬件結(jié)合的方法可簡(jiǎn)單可靠的實(shí)現(xiàn)電機(jī)通電效率的提升。(2)驅(qū)動(dòng)裝置沒(méi)有和換相裝置一并封裝在集成電路中，而是采用分立元件根據(jù)IGBT開(kāi)關(guān)管的實(shí)際需要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了高壓、大功率無(wú)刷直流電機(jī)的控制，具體的，通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)輸入給驅(qū)動(dòng)放大模塊,驅(qū)動(dòng)放大模塊進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)三相橋模塊,這樣,驅(qū)動(dòng)能力增強(qiáng)并且成本低。(3)由于高壓儲(chǔ)能模塊中的電容的負(fù)極連接的電位高(供電正極)，可采用低壓大容量電容，限制電路中的電壓波動(dòng)的效果較一般高壓低容量電容的更佳，體積更小，可靠性更聞。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊的電路圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的過(guò)流檢測(cè)模塊的電路圖，其中，Linel、Line2是圖2和圖2續(xù)的連接點(diǎn)。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的計(jì)算機(jī)模塊的功能圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的相位濾波放大模塊的電路圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊的電路圖。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)放大模塊的電路圖。圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的三相橋模塊的電路圖。圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例的無(wú)刷直流電機(jī)的示意圖。圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓儲(chǔ)能模塊的電路圖。圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例的上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊的電路圖。圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源模塊的功能圖。圖12是驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊中的芯片U5、U6、U7的原理圖。
具體實(shí)施方式
[0025]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例一參照?qǐng)D1-12 :—種無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括用于換相控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5將來(lái)自無(wú)刷直流電機(jī)的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)A、B、C轉(zhuǎn)換成6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，分別是3路上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)和3路下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào),3路上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)和3路下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別連接到驅(qū)動(dòng)放大模塊6中的六路兩級(jí)晶體管放大電路，用以放大所述六路驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)放大模塊6中的六路兩級(jí)晶體管放大電路的輸出UG+、UG-> VG+>VG-、WG+、WG-分別連接到三相橋模塊7中對(duì)應(yīng)的6個(gè)IBGT開(kāi)關(guān)管的柵極，所述三相橋模塊7中三個(gè)橋的中路輸出U、V、W分別連接到無(wú)刷直流電機(jī)的3輸入端U、V、W，無(wú)刷直流電機(jī)在U、V、W正確相序的通電情況下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生3路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)A、B、C以維持U、V、W的正確相序。無(wú)刷直流電機(jī)的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)A、B、C還輸入到計(jì)算機(jī)模塊3中用以檢測(cè) 該無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算機(jī)模塊3產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)Pz輸入到驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5中用以控制無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電源模塊10提供所有模塊所需的電源，本實(shí)施例是13路電源 Vcc、+15V、-10V、+500V、+20_U、_5_U、+20_V、_5_V、+20_W、-5 JL US、VS、WS，該 13 路電源分別與對(duì)應(yīng)的模塊相連接。另外，電源模塊10中設(shè)定，-5_U比US低5伏，-5_V比VS低5伏，-5_ff比WS低5伏，Vcc相對(duì)Gnd為5伏。所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5包括三組由硬件電路構(gòu)成的換相電路，各換相電路的輸出端連接可方便調(diào)節(jié)換相角度的延時(shí)電路，延時(shí)電路的輸出端連接可輸出陡峭上升和陡峭下降的方波信號(hào)的整形電路，整形電路的輸出端連接反相放大電路；每組換相電路和延時(shí)電路集成在一芯片jcdl上。所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5與驅(qū)動(dòng)放大模塊6在連接點(diǎn)UU+、UU-、W+、VV_、WW+、WW-處連接。所述驅(qū)動(dòng)放大模塊6與三相橋模塊7在連接點(diǎn)UG+、UG-、VG+、VG-、WG+、WG-處連接。三相橋模塊7與無(wú)刷直流電機(jī)在連接點(diǎn)U、V、W處連接。無(wú)刷直流電機(jī)的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)A、B、C中，A與計(jì)算機(jī)模塊3輸入端的AF連接，B與計(jì)算機(jī)模塊3輸入端的BF連接，C與計(jì)算機(jī)模塊3輸入端的CF連接。所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5相連的相位濾波放大模塊4，所述相位濾波放大模塊4將無(wú)刷直流電機(jī)輸出的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行濾波、放大以更有效的驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5。所述無(wú)刷直流電機(jī)與相位濾波放大模塊4在連接點(diǎn)A、B、C處連接，所述相位濾波放大模塊4與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5在連接點(diǎn)AA、BB、CC處連接。所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5相連的下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊1，所述下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊I用于檢測(cè)所述電源模塊10提供的低壓電源(+15V)，該低壓電源用于三相橋模塊7中下橋IGBT的柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓(當(dāng)UU-為高電平，導(dǎo)致光耦P2導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)放大模塊6的Q28截止、Q29導(dǎo)通時(shí)，UG-等于+15V，這樣，下橋IGBT的柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓就為+15V減G);當(dāng)該低壓電源低于設(shè)定值(如12V)時(shí)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5無(wú)對(duì)應(yīng)的下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。所述下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊I與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5在連接點(diǎn)LL處連接。具體的，所述下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊I用于檢測(cè)+15V(+15V是指連接點(diǎn)而非實(shí)際電壓)到G之間的電壓，當(dāng)其低于設(shè)定值時(shí)(如12V)，LL將為高電平輸出，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5的三個(gè)下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)(UU-、VV-、ffff-)輸出數(shù)字零電平(GND)，驅(qū)動(dòng)放大模塊6輸出的三個(gè)下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)(UG-、VG-、WG_)輸出-IOV低壓截止電平，于是三相橋模塊7的三個(gè)下橋IGBT(Q17、Q19、Q21)的柵極為-IOV低壓截止電平，從而無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)電流流過(guò)。同時(shí)，可以對(duì)三相橋模塊7的三個(gè)下橋IGBT實(shí)現(xiàn)低驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)，理由是當(dāng)三相橋模塊7中的下橋IGBT需要導(dǎo)通時(shí)，其柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓(UG-減G)必須高于12V，否則會(huì)因?qū)ú涣级鵁龤?，于是?dāng)柵極和發(fā)射極之間檢測(cè)的電壓低于12V時(shí)，就干脆讓下橋IGBT不導(dǎo)通而起到保護(hù)作用。所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5相連的上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊9，所述上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊9用于檢測(cè)電源模塊10提供的三對(duì)高壓電源(+20_U與US之差、+20_V與VS之差、+20_ff與WS之差)，該三對(duì)高壓電源用于三相橋模塊7中上橋IGBT的柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓(當(dāng)UU+為高電平，導(dǎo)致光耦Pl導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)放大模塊6的Q22截止、Q23導(dǎo)通時(shí)，UG+等于+20_U，這樣，上橋IGBT的柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓就為+20_U減US)。電源模塊10在設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)定+20_U與US之差為15伏，但由于某些干擾會(huì)導(dǎo)致+20_U與US之差可能會(huì)瞬時(shí)過(guò)低的情況，而導(dǎo)致IGBT導(dǎo)通不良，使其發(fā)熱而燒毀，所以要增加上述上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊9起保護(hù)作用。當(dāng)上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊9中的某一高壓電源低于設(shè)定值(如12V)時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5無(wú)對(duì)應(yīng)的上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。具體的，以其中的一路信號(hào)為例，上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊9中，當(dāng)+20_U與US之差低于設(shè)定值(如12V)時(shí)，上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊9中的光耦P7的左側(cè)無(wú)電流流過(guò)，光耦P7的右側(cè)截止，運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端的電壓為零(Gnd)，低于正輸入端的電壓(由R71、R72、D32決定)，由于該運(yùn)放電路的放大倍數(shù)為無(wú)窮大，LU+會(huì)迅速上升到Vcc電平，當(dāng)LU+為數(shù)字高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5中的等同于或非門(mén)電路將使其對(duì)應(yīng)的UU+輸出數(shù)字低電平，低電平的UU+不能使驅(qū)動(dòng)放大模塊6中光耦Pl導(dǎo)通，這樣，Q22導(dǎo)通、Q23截止，UG+端的電平被拉低到_5_U電平，從而使三相橋模塊7中上橋IGBT截止。這里的高壓是指三相橋模塊7中上橋IGBT的柵極與發(fā)射極之間的高導(dǎo)通電壓，當(dāng)三相橋模塊7中上橋IGBT需要導(dǎo)通時(shí)，其柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓必須高于12V，否則會(huì)因?qū)ú涣级鵁龤В蠘蚯夫?qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊9正是用于檢測(cè)三相橋模塊7中上橋 IGBT的柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓，若檢測(cè)該驅(qū)動(dòng)電源的電壓低于12V時(shí)，就干脆讓上橋IGBT不導(dǎo)通而起到保護(hù)作用。所述上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊9與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5在連接點(diǎn)LU+、LV+、Lff+處連接。所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5相連的過(guò)流檢測(cè)模塊2，所述過(guò)流檢測(cè)模塊2用于檢測(cè)流過(guò)無(wú)刷直流電機(jī)的電流，當(dāng)該電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5無(wú)信號(hào)輸出。所述過(guò)流檢測(cè)模塊2與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5在連接點(diǎn)II處連接。所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與三相橋模塊7相連的高壓儲(chǔ)能模塊8，所述高壓儲(chǔ)能模塊8用于儲(chǔ)存無(wú)刷直流電機(jī)線圈截止時(shí)線圈中的能量，限制電路中的電壓波動(dòng)，以降低三相橋模塊7中IGBT開(kāi)關(guān)管的電壓，保護(hù)三相橋模塊中的IGBT開(kāi)關(guān)管。所述三相橋模塊7與高壓儲(chǔ)能模塊8在連接點(diǎn)+550V處連接。所述的驅(qū)動(dòng)放大模塊6采用兩級(jí)晶體管放大電路。本實(shí)施例的工作原理相位濾波放大模塊4接收無(wú)刷直流電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)A、B、C進(jìn)行電阻電容高頻濾波和晶體管放大后輸出AA、BB、CC到驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5產(chǎn)生正確相序的六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，作為驅(qū)動(dòng)放大模塊6的六路放大電路的輸入，所述驅(qū)動(dòng)放大模塊6中的放大電路由光電隔離電路Pl和兩級(jí)晶體管放大電路組成，其輸出UG+、VG+、WG+分別連接三相橋模塊7的上橋IBGT的柵極，其輸出UG-、VG-、WG-分別連 接三相橋模塊7的下橋IBGT的柵極，三相橋模塊7的三橋的中部輸出U、V、W分別連接無(wú)刷直流電機(jī)的三相輸入，高壓儲(chǔ)能模塊8還與三相橋模塊7通過(guò)二極管D12、D15、D18相連，所述高壓儲(chǔ)能模塊8中的電容C19用于存儲(chǔ)當(dāng)下橋IGBT(Q17、Q19、Q21)截止時(shí)無(wú)刷直流電機(jī)線圈中的能量，由于C19的負(fù)極接電源的正極(+500V)，C19可以采用低壓大容量電解電容，從而起到良好的儲(chǔ)能穩(wěn)壓的作用，無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速由計(jì)算機(jī)模塊3輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)Pz來(lái)控制，Pz被輸入到驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5，當(dāng)Pz為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5的三個(gè)上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)(UU+、W+、Wff+)輸出數(shù)字零電平(Gnd)，驅(qū)動(dòng)放大模塊6的三個(gè)上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)(UG+、VG+、WG+)分別對(duì)應(yīng)輸出_5_U、_5_V、_5_評(píng)低壓截止電平，由于電源模塊10中設(shè)定-5_U、-5_V、-5_W相對(duì)US、VS、WS為-5伏，于是三相橋模塊7中的三個(gè)上橋IGBT(Q1、Q18、Q20)截止，從而無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)電流流過(guò)；下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊I的LL輸入到驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5，所述下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊I用于檢測(cè)+15V到G之間的電壓，當(dāng)其低于設(shè)定值時(shí)(如12V)，LL將為高電平輸出，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5的三個(gè)下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)(UU-、W-、Wff-)輸出數(shù)字零電平(Gnd)，驅(qū)動(dòng)放大模塊6的三個(gè)下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)(UG-、VG-、WG_)輸出-IOV低壓截止電平，于是三相橋模塊7的三個(gè)下橋IGBT(Q17、Q19、Q21)的柵極為-IOV低壓截止電平，三個(gè)下橋IGBT截止，從而無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)電流流過(guò)，并且對(duì)三相橋模塊7的下橋IGBT進(jìn)行低壓保護(hù)，上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊9中的三路電路類(lèi)似下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊I中的電路，只是檢測(cè)的電平分別為+20_U與US之差、+20_V與VS之差、+20_ff與WS之差；過(guò)流檢測(cè)模塊2的輸出II連接到驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5，起過(guò)流保護(hù)作用，當(dāng)流過(guò)無(wú)刷直流電機(jī)的電流過(guò)大時(shí)，+500V與+550V間的電壓加大到使其II有高電平輸出，類(lèi)似于Pz，會(huì)使驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5的三個(gè)上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)(UU+、W+、Wff+)無(wú)輸出，導(dǎo)致三相橋模塊7中的三個(gè)上橋IGBT(Q1、Q18、Q20)截止，從而無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)電流流過(guò)，同時(shí)，所述過(guò)流檢測(cè)模塊2輸出I_int到計(jì)算機(jī)模塊3，產(chǎn)生中斷信號(hào)，計(jì)算機(jī)模塊通過(guò)中斷程序及時(shí)進(jìn)行響應(yīng)，通過(guò)拉高Pz而讓三相橋模塊7中3個(gè)上橋IGBT不導(dǎo)通，從而使無(wú)刷直流電機(jī)斷電。圖12是本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊5中芯片U5、U6、U7的原理圖，從圖中可以看出芯片U5、U6、U7的數(shù)字邏輯。結(jié)合圖12以及圖5中U5、U6、U7的引腳連接關(guān)系，可以得出下面的換相和延時(shí)的邏輯關(guān)系對(duì)于U5路HIGH = Pz+ (LU+) +II+ (K-) +m+ CC = Pz+ (LU+) + 11+ LOW +m+ CCU+= UP = HIGH (I - e(1~f/r))，其中，t 是時(shí)間常數(shù)low = LL +K+ +BB+ CC = LL + HIGH + BB+ CCU- = DN = LOW(l - e{l-tlT))，其中，t 是時(shí)間常數(shù)對(duì)于U6路HIGH = Pz + (LV+) + II + (K-) + AA +BB = Pz+ (LV+) +II + LOW + AA +BBV+= UP = HIGH(\ - e{l~tlT))，其中，t 是時(shí)間常數(shù)
權(quán)利要求1.無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括用于換相控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊將來(lái)自無(wú)刷直流電機(jī)的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，所述6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入給驅(qū)動(dòng)放大模塊以放大信號(hào),所述驅(qū)動(dòng)放大模塊用以驅(qū)動(dòng)三相橋模塊，三相橋模塊的輸出端連接無(wú)刷直流電機(jī)用以驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，無(wú)刷直流電機(jī)的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)還輸入到計(jì)算機(jī)模塊中用以檢測(cè)該無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算機(jī)模塊產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊中用以控制無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電源模塊提供所有模塊所需的電源；所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊包括三組由硬件電路構(gòu)成的換相電路，各換相電路的輸出端連接可方便調(diào)節(jié)換相角度的延時(shí)電路，延時(shí)電路的輸出端連接可輸出陡峭上升和陡峭下降的方波信號(hào)的整形電路，整形電路的輸出端連接反相放大電路；每組換相電路和延時(shí)電路集成在一芯片上。
2.如權(quán)利要求I所述的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊相連的相位濾波放大模塊，所述相位濾波放大模塊將無(wú)刷直流電機(jī)輸出的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行濾波、放大以更有效的驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊。
3.如權(quán)利要求I或2所述的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊相連的下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊，所述下橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊用于檢測(cè)所述電源模塊提供的低壓電源，該低壓電源用于三相橋模塊中下橋IGBT的柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)該低壓電源低于設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊無(wú)對(duì)應(yīng)的下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。
4.如權(quán)利要求3所述的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊相連的上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊，所述上橋欠驅(qū)動(dòng)電壓保護(hù)模塊用于檢測(cè)電源模塊提供的三對(duì)高壓電源，該三對(duì)高壓電源用于三相橋模塊中上橋IGBT的柵極與發(fā)射極之間的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)其中的某一高壓電源低于設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊無(wú)對(duì)應(yīng)的上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊相連的過(guò)流檢測(cè)模塊，所述過(guò)流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)流過(guò)無(wú)刷直流電機(jī)的電流，當(dāng)該電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊無(wú)信號(hào)輸出。
6.如權(quán)利要求5所述的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還包括與三相橋模塊相連的高壓儲(chǔ)能模塊，所述高壓儲(chǔ)能模塊用于儲(chǔ)存無(wú)刷直流電機(jī)線圈截止時(shí)線圈中的能量，限制電路中的電壓波動(dòng)，以降低三相橋模塊中IGBT開(kāi)關(guān)管的電壓，保護(hù)三相橋模塊中的IGBT開(kāi)關(guān)管。
7.如權(quán)利要求6所述的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)放大模塊采用兩級(jí)晶體管放大電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括用于換相控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊將電機(jī)的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，所述6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入給驅(qū)動(dòng)放大模塊以放大信號(hào)，驅(qū)動(dòng)放大模塊用以驅(qū)動(dòng)三相橋模塊，三相橋模塊的輸出端連接無(wú)刷直流電機(jī)，無(wú)刷直流電機(jī)的三路轉(zhuǎn)子位置信號(hào)還輸入到計(jì)算機(jī)模塊中用以檢測(cè)該無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算機(jī)模塊產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊中用以控制無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電源模塊提供所有模塊所需的電源；所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配模塊包括由硬件電路構(gòu)成的換相電路，換相電路的輸出端連接可方便調(diào)節(jié)換相角度的延時(shí)電路。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)換相可靠、效率高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、成本低。
文檔編號(hào)H02P6/16GK202535302SQ20122017779
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者李繡峰 申請(qǐng)人:臺(tái)州學(xué)院, 溫嶺市三木機(jī)電有限公司