本發(fā)明涉及直流無(wú)刷電機(jī)的控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用無(wú)位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)、過(guò)載檢測(cè)、過(guò)熱檢測(cè)和低壓檢測(cè)的直流無(wú)刷電機(jī)控制電路。

背景技術(shù)：

直流無(wú)刷電機(jī)是一種永磁式同步電機(jī)，由電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱(chēng)星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是接收電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以及安裝在電動(dòng)機(jī)上的位置傳感器信號(hào)，用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；

直流無(wú)刷電機(jī)因?yàn)椴粌H具有直流有刷電機(jī)的特性，同時(shí)也是頻率變化的裝置，所以直流無(wú)刷電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率、低速轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好。相對(duì)于傳統(tǒng)的有刷電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)而言，直流無(wú)刷電機(jī)具有高轉(zhuǎn)速/扭矩比、高動(dòng)態(tài)特性、高效率、長(zhǎng)壽命、低噪聲、寬轉(zhuǎn)速范圍和制造容易等優(yōu)良特性。這些優(yōu)良的特性使得直流無(wú)刷電機(jī)可應(yīng)用在對(duì)尺寸和重量敏感的場(chǎng)合，在機(jī)器人、汽車(chē)工業(yè)、航空航天、消費(fèi)電子、醫(yī)學(xué)電子、工業(yè)自動(dòng)化、電動(dòng)車(chē)等領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用。

直流無(wú)刷電機(jī)的高性能主要依賴于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，往往很難得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確信號(hào)。傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法是在電動(dòng)機(jī)的定子上安裝位置傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子所處的位置。安裝位置傳感器不僅增加了電機(jī)工藝的復(fù)雜性，而且增加了電機(jī)成本和電機(jī)故障率。針對(duì)這一點(diǎn)，人們提出了無(wú)位置傳感器的控制方式。目前， 無(wú)傳感器直流無(wú)刷電機(jī)控制最成熟也最常用的方法是反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)方法，通過(guò)檢測(cè)懸空相的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，獲取到轉(zhuǎn)子的位置。但是由于電機(jī)采用PWM調(diào)速，相電壓波形中包含有大量的高次諧波，容易造成反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)方法對(duì)零點(diǎn)檢測(cè)產(chǎn)生相位誤差。同時(shí)，傳統(tǒng)的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路復(fù)雜，延時(shí)時(shí)間難以補(bǔ)償，都容易導(dǎo)致反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)方法的識(shí)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服直流無(wú)刷電機(jī)控制中的電壓反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)技術(shù)中的不足問(wèn)題以及電機(jī)故障檢測(cè)缺乏問(wèn)題，提供了一種采用無(wú)位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)控制電路，可準(zhǔn)備地檢測(cè)到反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)，并且抗干擾性能好。同時(shí)，本發(fā)明也實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的過(guò)載檢測(cè)、過(guò)熱檢測(cè)和低壓檢測(cè)等安全保護(hù)功能，避免了在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中直流無(wú)刷電機(jī)易出現(xiàn)的過(guò)熱、過(guò)載、低壓等故障。

本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案：本發(fā)明包括主控單片機(jī)控制電路模塊、反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊、功率驅(qū)動(dòng)電路模塊、電流采樣電路模塊、電池電壓采樣電路模塊和溫度采樣電路模塊。

所述的主控單片機(jī)控制電路模塊為產(chǎn)品型號(hào)STM8S903單片機(jī)最小系統(tǒng)，其電源接口VCC為反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊、溫度采樣電路模塊提供電源，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0接口連接反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊中第八濾波電容C8的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC1接口連接反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊中第九濾波電容C9的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC2接口連接反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊中第十濾波電容C10的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC3接口連接電流采樣電路模塊中第十一濾波電容C11的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC4接口連接電池電壓采樣電路模塊中第二濾波電容C2的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC5接口連接溫度采樣電路模塊中第二十七限流電阻R27的一端，數(shù)字I/O1接口連接電流采樣電路模塊中芯片U10的7腳，脈沖寬度調(diào)制PWM1接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U1的2腳，脈沖寬度調(diào)制PWM2接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U1的3腳，脈沖寬度調(diào)制PWM3接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U2的2腳，脈沖寬度調(diào)制PWM4接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U2的3腳，脈沖寬度調(diào)制PWM5接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U3的2腳，脈沖寬度調(diào)制PWM6接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U3的3腳，GND接口接地。

所述的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊包括第六限流電阻R6、第七限流電阻R7、第八限流電阻R8、第九限流電阻R9、第十限流電阻R10、第十一限流電阻R11、第八濾波電容C8、第九濾波電容C9、第十濾波電容C10；第六限流電阻R6的一端連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U8的5腳，第六限流電阻R6的另一端連接第九限流電阻R9的一端，第九限流電阻R9的另一端接地；第八濾波電容C8的一端連接第九限流電阻R9的一端，第八濾波電容C8的另一端接地；第七限流電阻R7的一端連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U9的5腳，第七限流電阻R7的另一端連接第十限流電阻R10的一端，第十限流電阻R10的另一端接地；第九濾波電容C9的一端連接第十限流電阻R10的一端，第九濾波電容C9的另一端接地；第八限流電阻R8的一端連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U7的5腳，第八限流電阻R8的另一端連接第十一限流電阻R11的一端，第十一限流電阻R11的另一端接地；第十濾波電容C10的一端連接第十一限流電阻R11的一端，第十濾波電容C10的另一端接地。

所述的功率驅(qū)動(dòng)電路模塊包括第十八濾波電容C18、第十九濾波電容C19、第二十濾波電容C20、第二十一濾波電容C21、第二十二濾波電容C22、第二十三濾波電容C23、第二十四濾波電容C24、第二十八限流電阻R28、第二十九限流電阻R29、第三十限流電阻R30、第三十一限流電阻R31、第三十二限流電阻R32、第三十三限流電阻R33、第三十四限流電阻R34、第三十五限流電阻R35、第三十六限流電阻R36、第三十七限流電阻R37、第三十八限流電阻R38、第三十九限流電阻R39、第四十限流電阻R40、第四十一限流電阻R41、第二穩(wěn)壓二極管D2、第三穩(wěn)壓二極管D3、第四穩(wěn)壓二極管D4、驅(qū)動(dòng)芯片U1、驅(qū)動(dòng)芯片U2、驅(qū)動(dòng)芯片U3、功率芯片U4、功率芯片U5、功率芯片U6、功率芯片U7、功率芯片U8、功率芯片U9，功率芯片的電源接口VBAT為電池電壓采樣電路模塊提供電源；驅(qū)動(dòng)芯片U1的1腳連接第十八濾波電容C18的一端、第二穩(wěn)壓二極管D2的正極并接12V，第十八濾波電容C18的另一端接地，驅(qū)動(dòng)芯片U1的2腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM1接口，驅(qū)動(dòng)芯片U1的3腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM2接口，驅(qū)動(dòng)芯片U1的4腳接地，驅(qū)動(dòng)芯片U1的5腳連接第二穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極、第十九濾波電容C19的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U1的6腳連接第三十六限流電阻R36的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U1的7腳連接第十九濾波電容C19的另一端，驅(qū)動(dòng)芯片U1的8腳連接第三十七限流電阻R37的一端；驅(qū)動(dòng)芯片U2的1腳連接第二十濾波電容C20的一端、第三穩(wěn)壓二極管D3的正極并接12V，第二十濾波電容C20的另一端接地，驅(qū)動(dòng)芯片U2的2腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM3接口，驅(qū)動(dòng)芯片U2的3腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM4接口，驅(qū)動(dòng)芯片U2的4腳接地，驅(qū)動(dòng)芯片U2的5腳連接第三穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極并接第二十一濾波電容C21的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U2的6腳連接第三十二限流電阻R32的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U2的7腳連接第二十一濾波電容C21的另一端，驅(qū)動(dòng)芯片U2的8腳連接第三十三限流電阻R33的一端；驅(qū)動(dòng)芯片U3的1腳連接第二十二濾波電容C22的一端、第四穩(wěn)壓二極管D4的正極并接12V，第二十二濾波電容C22的另一端接地，驅(qū)動(dòng)芯片U3的2腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM5接口，驅(qū)動(dòng)芯片U3的3腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM6接口，驅(qū)動(dòng)芯片U3的4腳接地，驅(qū)動(dòng)芯片U3的5腳連接第四穩(wěn)壓二極管D4的負(fù)極并接第二十三濾波電容C23的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U3的6腳連接第二十八限流電阻R28的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U3的7腳連接第二十三濾波電容C23的另一端，驅(qū)動(dòng)芯片U3的8腳連接第二十九限流電阻R29的一端；功率芯片U4的1腳連接第二十八限流電阻R28的另一端、第三十限流電阻R30的一端，功率芯片U4的2、3、4腳相連、第三十限流電阻R30的另一端，功率芯片U4的5、6、7、8腳相連并接VBAT；功率芯片U5的1腳連接第三十二限流電阻R32的另一端、第三十四限流電阻R34的一端，功率芯片U5的2、3、4腳相連、第三十四限流電阻R34的另一端，功率芯片U5的5、6、7、8腳相連并接VBAT；功率芯片U6的1腳連接第三十六限流電阻R36的另一端、第三十八限流電阻R38的一端，功率芯片U6的2、3、4腳相連、第三十八限流電阻R38的另一端，功率芯片U6的5、6、7、8腳相連并接VBAT；功率芯片U7的1腳連接第二十九限流電阻R29的另一端、第三十一限流電阻R31的一端，功率芯片U7的2、3、4腳相連、第三十一限流電阻R31的另一端，功率芯片U4的5、6、7、8腳相連并接功率芯片U4的2腳；功率芯片U8的1腳連接第三十三限流電阻R33的另一端、第三十五限流電阻R35的一端，功率芯片U8的2、3、4腳相連、第三十五限流電阻R35的另一端，功率芯片U8的5、6、7、8腳相連并接功率芯片U5的2腳；功率芯片U9的1腳連接第三十七限流電阻R37的另一端、第三十九限流電阻R39的一端，功率芯片U9的2、3、4腳相連、第三十九限流電阻R39的另一端，功率芯片U9的5、6、7、8腳相連并接功率芯片U6的2腳；第四十限流電阻R40的一端連接功率芯片U7的2腳、功率芯片U8的2腳、功率芯片U9的2腳、第四十一限流電阻R41的一端，第四十限流電阻R40的另一端接地，第四十一限流電阻R41的另一端連接第二十四濾波電容C24的一端、電流采樣電路模塊中的運(yùn)算放大電路U10的3腳，第二十四濾波電容C24的另一端接地；所述驅(qū)動(dòng)芯片U1、U2、U3采用國(guó)際整流器公司的IRS2003，U4、U5、U6、U7、U8、U9采用國(guó)際整流器公司的IRFH7440。

所述的電流采樣電路模塊包括第十二限流電阻R12、第十三限流電阻R13、第十四限流電阻R14、第十五限流電阻R15、第十六限流電阻R16、第十一濾波電容C11、第十二濾波電容C12、第十三濾波電容C13、第十四濾波電容C14，運(yùn)算放大器U10；運(yùn)算放大器U10的1腳連接第十二限流電阻R12的一端、第十四限流電阻R14的一端、第十二濾波電容C12的一端，第十二限流電阻R12的另一端連接第十一濾波電容C11的一端、主控單片機(jī)控制電路模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC3接口，第十一濾波電容C11的另一端接地，運(yùn)算放大器U10的2腳連接第十四限流電阻R14的另一端、第十三限流電阻R13的一端，第十三限流電阻R13的另一端接地，運(yùn)算放大器U10的3腳連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中的第二十四濾波電容C24的一端，運(yùn)算放大器U10的4腳接地，運(yùn)算放大器U10的5腳連接第十二濾波電容C12的另一端、第十三濾波電容C13的一端、第十五限流電阻R15的一端、第十六限流電阻R16的一端，第十三濾波電容C13的另一端接地，第十五限流電阻R15的另一端接5V，第十六限流電阻R16的另一端接地，運(yùn)算放大器U10的6腳連接運(yùn)算放大器U10的1腳，運(yùn)算放大器U10的7腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的數(shù)字I/O1腳，運(yùn)算放大器U10的8腳連接第十四濾波電容C14的一端并接5V，第十四濾波電容C14的另一端接地，所述運(yùn)算放大器U10采用德州儀器的LM358。

所述的電池電壓采樣電路模塊包括第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、第二濾波電容C2；第一限流電阻R1的一端連接VBAT，第一限流電阻R1的另一端連接第二限流電阻R2的一端、第三限流電阻R3的一端，第二限流電阻R2的另一端接地，第三限流電阻R3的另一端連接第二濾波電容C2的一端、主控單片機(jī)控制電路模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC4接口，第二濾波電容C2的另一端接地。

所述的溫度采樣電路模塊包括第二十七限流電阻R27，熱敏電阻NTC；熱敏電阻NTC的一端連接5V，熱敏電阻NTC的另一端連接第二十七限流電阻R27的一端、主控單片機(jī)控制電路模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC5接口，第二十七限流電阻R27的另一端接地。

與背景技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：

（1）本發(fā)明設(shè)備采用無(wú)位置傳感器的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)方法來(lái)獲取轉(zhuǎn)子的位置，利用簡(jiǎn)易低通濾波電路對(duì)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行濾波，檢測(cè)延時(shí)時(shí)間可控，并利用主控單片機(jī)控制電路進(jìn)行反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)，提高了電路的可靠性。

（2）本發(fā)明設(shè)備利用直流無(wú)刷電機(jī)的電流采樣、電池的電壓采樣、功率驅(qū)動(dòng)電路的溫度采樣等，實(shí)現(xiàn)了直流電機(jī)的過(guò)載檢測(cè)、過(guò)熱檢測(cè)和低壓檢測(cè)等多種安全保護(hù)措施，提高了在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中的安全性。

（3）本發(fā)明設(shè)備運(yùn)行能耗低、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性高、可靠性強(qiáng)，可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。設(shè)備的各部件均采用符合工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的器件，在惡劣環(huán)境下具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，充分考慮了環(huán)境防潮、防腐及安全等因素。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明采用無(wú)位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中主控單片機(jī)控制電路模塊示意圖；

圖3為圖1中反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊示意圖；

圖4為圖1中功率驅(qū)動(dòng)電路模塊示意圖；

圖5為圖1中電流采樣電路模塊示意圖。

圖6為圖1中電池電壓采樣電路模塊示意圖。

圖7為圖1中溫度采樣電路模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明包括主控單片機(jī)控制電路模塊1-1、反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊1-2、功率驅(qū)動(dòng)電路模塊1-3、電流采樣電路模塊1-4、電池電壓采樣電路模塊1-5、溫度采樣電路模塊1-6。

如圖2所示，主控單片機(jī)控制電路模塊為產(chǎn)品型號(hào)STM8S903單片機(jī)最小系統(tǒng),是專(zhuān)為直流無(wú)刷電機(jī)控制的通用單片機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)可分為電源供應(yīng)模塊、處理器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、脈沖寬度調(diào)制模塊。主控單片機(jī)控制電路模塊為用戶提供了連接其他設(shè)備的擴(kuò)展接口，如提供多個(gè)數(shù)字I/O接口、多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC接口和脈沖寬度調(diào)制PWM接口等。主控單片機(jī)控制電路模塊提供豐富的擴(kuò)展接口，在此僅對(duì)使用的接口做簡(jiǎn)要說(shuō)明：電源接口VCC為可用于采用無(wú)位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)控制電路的其他模塊提供電源，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0接口連接反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊中第八濾波電容C8的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC1接口連接反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊中第九濾波電容C9的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC2接口連接反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊中第十濾波電容C10的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC3接口連接電流采樣電路模塊中第十一濾波電容C11的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC4接口連接電池電壓采樣電路模塊中第二濾波電容C2的一端，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC5接口連接溫度采樣電路模塊中第二十七限流電阻R27的一端，數(shù)字I/O1接口連接電流采樣電路模塊中芯片U10的7腳，脈沖寬度調(diào)制PWM1接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U1的2腳，脈沖寬度調(diào)制PWM2接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U1的3腳，脈沖寬度調(diào)制PWM3接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U2的2腳，脈沖寬度調(diào)制PWM4接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U2的3腳，脈沖寬度調(diào)制PWM5接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U3的2腳，脈沖寬度調(diào)制PWM6接口連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U3的3腳，GND接口接地。

如圖3所示，所述的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊包括第六限流電阻R6、第七限流電阻R7、第八限流電阻R8、第九限流電阻R9、第十限流電阻R10、第十一限流電阻R11、第八濾波電容C8、第九濾波電容C9、第十濾波電容C10；第六限流電阻R6的一端連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U8的5腳，第六限流電阻R6的另一端連接第九限流電阻R9的一端，第九限流電阻R9的另一端接地；第八濾波電容C8的一端連接第九限流電阻R9的一端，第八濾波電容C8的另一端接地；第七限流電阻R7的一端連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U9的5腳，第七限流電阻R7的另一端連接第十限流電阻R10的一端，第十限流電阻R10的另一端接地；第九濾波電容C9的一端連接第十限流電阻R10的一端，第九濾波電容C9的另一端接地；第八限流電阻R8的一端連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中芯片U7的5腳，第八限流電阻R8的另一端連接第十一限流電阻R11的一端，第十一限流電阻R11的另一端接地；第十濾波電容C10的一端連接第十一限流電阻R11的一端，第十濾波電容C10的另一端接地。第六限流電阻R6和第九限流電阻R9構(gòu)成分壓電路，對(duì)來(lái)自功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中的功率芯片U8的5腳信號(hào)進(jìn)行分壓生成分壓信號(hào)，第八濾波電容C8用來(lái)為分壓信號(hào)提供濾波；第七限流電阻R7和第十限流電阻R10構(gòu)成分壓電路，對(duì)來(lái)自功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中的功率芯片U9的5腳信號(hào)進(jìn)行分壓生成分壓信號(hào)，第九濾波電容C9用來(lái)為分壓信號(hào)提供濾波；第八限流電阻R8和第十一限流電阻R11構(gòu)成分壓電路，對(duì)來(lái)自功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中的功率芯片U7的5腳信號(hào)進(jìn)行分壓生成分壓信號(hào)，第十濾波電容C10用來(lái)為分壓信號(hào)提供濾波。

如圖4所示，所述的功率驅(qū)動(dòng)電路模塊包括第十八濾波電容C18、第十九濾波電容C19、第二十濾波電容C20、第二十一濾波電容C21、第二十二濾波電容C22、第二十三濾波電容C23、第二十四濾波電容C24、第二十八限流電阻R28、第二十九限流電阻R29、第三十限流電阻R30、第三十一限流電阻R31、第三十二限流電阻R32、第三十三限流電阻R33、第三十四限流電阻R34、第三十五限流電阻R35、第三十六限流電阻R36、第三十七限流電阻R37、第三十八限流電阻R38、第三十九限流電阻R39、第四十限流電阻R40、第四十一限流電阻R41、第二穩(wěn)壓二極管D2、第三穩(wěn)壓二極管D3、第四穩(wěn)壓二極管D4、驅(qū)動(dòng)芯片U1、驅(qū)動(dòng)芯片U2、驅(qū)動(dòng)芯片U3、功率芯片U4、功率芯片U5、功率芯片U6、功率芯片U7、功率芯片U8、功率芯片U9，其電源接口VBAT為電池電壓采樣電路模塊提供電源；驅(qū)動(dòng)芯片U1的1腳連接第十八濾波電容C18的一端、第二穩(wěn)壓二極管D2的正極并接12V，第十八濾波電容C18的另一端接地，驅(qū)動(dòng)芯片U1的2腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM1接口，驅(qū)動(dòng)芯片U1的3腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM2接口，驅(qū)動(dòng)芯片U1的4腳接地，驅(qū)動(dòng)芯片U1的5腳連接第二穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極、第十九濾波電容C19的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U1的6腳連接第三十六限流電阻R36的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U1的7腳連接第十九濾波電容C19的另一端，驅(qū)動(dòng)芯片U1的8腳連接第三十七限流電阻R37的一端；驅(qū)動(dòng)芯片U2的1腳連接第二十濾波電容C20的一端、第三穩(wěn)壓二極管D3的正極并接12V，第二十濾波電容C20的另一端接地，驅(qū)動(dòng)芯片U2的2腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM3接口，驅(qū)動(dòng)芯片U2的3腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM4接口，驅(qū)動(dòng)芯片U2的4腳接地，驅(qū)動(dòng)芯片U2的5腳連接第三穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極并接第二十一濾波電容C21的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U2的6腳連接第三十二限流電阻R32的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U2的7腳連接第二十一濾波電容C21的另一端，驅(qū)動(dòng)芯片U2的8腳連接第三十三限流電阻R33的一端；驅(qū)動(dòng)芯片U3的1腳連接第二十二濾波電容C22的一端、第四穩(wěn)壓二極管D4的正極并接12V，第二十二濾波電容C22的另一端接地，驅(qū)動(dòng)芯片U3的2腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM5接口，驅(qū)動(dòng)芯片U3的3腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的脈沖寬度調(diào)制PWM6接口，驅(qū)動(dòng)芯片U3的4腳接地，驅(qū)動(dòng)芯片U3的5腳連接第四穩(wěn)壓二極管D4的負(fù)極并接第二十三濾波電容C23的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U3的6腳連接第二十八限流電阻R28的一端，驅(qū)動(dòng)芯片U3的7腳連接第二十三濾波電容C23的另一端，驅(qū)動(dòng)芯片U3的8腳連接第二十九限流電阻R29的一端；功率芯片U4的1腳連接第二十八限流電阻R28的另一端、第三十限流電阻R30的一端，功率芯片U4的2、3、4腳相連、第三十限流電阻R30的另一端，功率芯片U4的5、6、7、8腳相連并接VBAT；功率芯片U5的1腳連接第三十二限流電阻R32的另一端、第三十四限流電阻R34的一端，功率芯片U5的2、3、4腳相連、第三十四限流電阻R34的另一端，功率芯片U5的5、6、7、8腳相連并接VBAT；功率芯片U6的1腳連接第三十六限流電阻R36的另一端、第三十八限流電阻R38的一端，功率芯片U6的2、3、4腳相連、第三十八限流電阻R38的另一端，功率芯片U6的5、6、7、8腳相連并接VBAT；功率芯片U7的1腳連接第二十九限流電阻R29的另一端、第三十一限流電阻R31的一端，功率芯片U7的2、3、4腳相連、第三十一限流電阻R31的另一端，功率芯片U4的5、6、7、8腳相連并接功率芯片U4的2腳；功率芯片U8的1腳連接第三十三限流電阻R33的另一端、第三十五限流電阻R35的一端，功率芯片U8的2、3、4腳相連、第三十五限流電阻R35的另一端，功率芯片U8的5、6、7、8腳相連并接功率芯片U5的2腳；功率芯片U9的1腳連接第三十七限流電阻R37的另一端、第三十九限流電阻R39的一端，功率芯片U9的2、3、4腳相連、第三十九限流電阻R39的另一端，功率芯片U9的5、6、7、8腳相連并接功率芯片U6的2腳；第四十限流電阻R40的一端連接功率芯片U7的2腳、功率芯片U8的2腳、功率芯片U9的2腳、第四十一限流電阻R41的一端，第四十限流電阻R40的另一端接地，第四十一限流電阻R41的另一端連接第二十四濾波電容C24的一端、電流采樣電路模塊中的運(yùn)算放大電路U10的3腳，第二十四濾波電容C24的另一端接地；所述驅(qū)動(dòng)芯片U1、U2、U3采用國(guó)際整流器公司的IRS2003，U4、U5、U6、U7、U8、U9采用國(guó)際整流器公司的IRFH7440。其中，第十八濾波電容C18、第二十濾波電容C20、第二十二濾波電容C22為12V電源提供濾波，第十九濾波電容C19為驅(qū)動(dòng)芯片U1的5腳和7腳提供濾波，第二十一濾波電容C21為驅(qū)動(dòng)芯片U2的5腳和7腳提供濾波，第二十三濾波電容C23為驅(qū)動(dòng)芯片U4的5腳和7腳提供濾波，第二穩(wěn)壓二極管D2為驅(qū)動(dòng)芯片U1的5腳提供穩(wěn)壓，第三穩(wěn)壓二極管D3為驅(qū)動(dòng)芯片U2的5腳提供穩(wěn)壓，第四穩(wěn)壓二極管D4為驅(qū)動(dòng)芯片U3的5腳提供穩(wěn)壓，驅(qū)動(dòng)芯片U1為功率芯片U6和U9提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)芯片U2為功率芯片U5和U8提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)芯片U3為功率芯片U4和U7提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，功率芯片U7、U8、U9分別連接到直流無(wú)刷電機(jī)的三相上可使直流無(wú)刷電機(jī)運(yùn)動(dòng)，第四十限流電阻R40和第四十一限流電阻R41用來(lái)提供直流無(wú)刷電機(jī)的電流信號(hào)，第二十四濾波電容C24為直流無(wú)刷電機(jī)的電流信號(hào)提供濾波。

如圖5所示，所述的電流采樣電路模塊包括第十二限流電阻R12、第十三限流電阻R13、第十四限流電阻R14、第十五限流電阻R15、第十六限流電阻R16、第十一濾波電容C11、第十二濾波電容C12、第十三濾波電容C13、第十四濾波電容C14，運(yùn)算放大器U10；運(yùn)算放大器U10的1腳連接第十二限流電阻R12的一端、第十四限流電阻R14的一端、第十二濾波電容C12的一端，第十二限流電阻R12的另一端連接第十一濾波電容C11的一端、主控單片機(jī)控制電路模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC3接口，第十一濾波電容C11的另一端接地，運(yùn)算放大器U10的2腳連接第十四限流電阻R14的另一端、第十三限流電阻R13的一端，第十三限流電阻R13的另一端接地，運(yùn)算放大器U10的3腳連接功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中的第二十四濾波電容C24的一端，運(yùn)算放大器U10的4腳接地，運(yùn)算放大器U10的5腳連接第十二濾波電容C12的另一端、第十三濾波電容C13的一端、第十五限流電阻R15的一端、第十六限流電阻R16的一端，第十三濾波電容C13的另一端接地，第十五限流電阻R15的另一端接5V，第十六限流電阻R16的另一端接地，運(yùn)算放大器U10的6腳連接運(yùn)算放大器U10的1腳，運(yùn)算放大器U10的7腳連接主控單片機(jī)控制電路模塊中的數(shù)字I/O1腳，運(yùn)算放大器U10的8腳連接第十四濾波電容C14的一端并接5V，第十四濾波電容C14的另一端接地，所述運(yùn)算放大器U10采用德州儀器的LM358。其中第十四濾波電容C14為5V電源濾波，第十一濾波電容C11、第十二濾波電容C12、第十三濾波電容C13提供濾波，第十三限流電阻R13和第十四限流電阻R14提供運(yùn)算放大器U10的反饋放大功能，第十五限流電阻R15和第十六限流電阻R16提供運(yùn)算放大器U10的比較門(mén)限電壓。

如圖6所示，所述的電池電壓采樣電路模塊包括第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、第二濾波電容C2；第一限流電阻R1的一端連接VBAT，第一限流電阻R1的另一端連接第二限流電阻R2的一端、第三限流電阻R3的一端，第二限流電阻R2的另一端接地，第三限流電阻R3的另一端連接第二濾波電容C2的一端、主控單片機(jī)控制電路模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC4接口，第二濾波電容C2的另一端接地。第一限流電阻R1和第二限流電阻電阻R2提供電池分壓功能，第三限流電阻R3和第二濾波電容C2提供低通濾波功能。

如圖7所示，所述的溫度采樣電路模塊包括第二十七限流電阻R27，熱敏電阻NTC；熱敏電阻NTC的一端連接5V，熱敏電阻NTC的另一端連接第二十七限流電阻R27的一端、主控單片機(jī)控制電路模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC5接口，第二十七限流電阻R27的另一端接地。熱敏電阻NTC提供溫度采樣功能，熱敏電阻NTC和第二十七限流電阻R27提供分壓電路。

本發(fā)明的工作過(guò)程為：

本發(fā)明中主控單片機(jī)控制電路模塊的VCC為反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊、溫度采樣電路模塊提供電源，電池電壓采樣電路模塊的VBAT為功率驅(qū)動(dòng)電路模塊提供電源。

在一定的周期時(shí)間內(nèi)，主控單片機(jī)控制電路模塊通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0、ADC1、ADC2接口對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)的三相反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采樣，確定當(dāng)前直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。根據(jù)當(dāng)前直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，主控單片機(jī)控制電路模塊生成PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6等六個(gè)脈沖信號(hào)，傳遞給功率驅(qū)動(dòng)模塊的三個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片U1、U2、U3。功率驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)芯片U1生成功率芯片U6、U9的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)功率芯片U6、U9的開(kāi)通和關(guān)斷。功率驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)芯片U2生成功率芯片U5、U8的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)功率芯片U5、U8的開(kāi)通和關(guān)斷。功率驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)芯片U3生成功率芯片U4、U7的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)功率芯片U4、U7的開(kāi)通和關(guān)斷。功率芯片U4、U5、U6、U7、U8、U9的不同開(kāi)通和關(guān)斷動(dòng)作周期，可以直接控制直流無(wú)刷電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

在相同的時(shí)間周期內(nèi)，直流無(wú)刷電機(jī)的三相反電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路模塊進(jìn)行濾波，并傳輸給主控單片機(jī)控制電路模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0、ADC1、ADC2接口，實(shí)現(xiàn)無(wú)位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)；直流無(wú)刷電機(jī)的電流，通過(guò)電流采樣電路模塊進(jìn)行信號(hào)放大生產(chǎn)電流采樣信號(hào)，傳輸給主控單片機(jī)控制電路模塊的ADC3接口進(jìn)行采樣，同時(shí)與預(yù)設(shè)門(mén)限電壓進(jìn)行比較產(chǎn)生過(guò)流保護(hù)信號(hào)，傳輸給主控單片機(jī)控制電路模塊的數(shù)字I/O1進(jìn)行直流無(wú)刷電機(jī)的過(guò)載保護(hù)檢測(cè)；電池電壓采樣電路模塊對(duì)電池電壓進(jìn)行分壓并濾波，傳輸給主控單片機(jī)控制電路模塊的模式轉(zhuǎn)換ADC4接口，實(shí)現(xiàn)電池的低壓保護(hù)功能；溫度采樣電路模塊中的熱敏電阻NTC對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路模塊中的功率芯片進(jìn)行溫度采樣，避免功率芯片過(guò)熱損壞，溫度采樣信號(hào)傳輸給主控單片機(jī)控制電路模塊的模式轉(zhuǎn)換ADC5接口，實(shí)現(xiàn)直流無(wú)刷電機(jī)的過(guò)熱保護(hù)。

綜上，本發(fā)明提供了一種采用無(wú)位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)控制電路，針對(duì)常見(jiàn)的基于電機(jī)中點(diǎn)的電壓反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)，采用簡(jiǎn)易低通濾波電路對(duì)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行濾波，提高電路可靠性。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中極易出現(xiàn)的過(guò)載過(guò)熱等電機(jī)故障，本發(fā)明也實(shí)現(xiàn)了直流無(wú)刷電機(jī)的過(guò)載檢測(cè)、過(guò)熱檢測(cè)和低壓檢測(cè)等安全保護(hù)功能。