专利名称：一种安全可靠的直流无刷电机控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制装置，具体涉及一种安全可靠的直流无刷电机 控制装置。
技术背景
直流无刷电机是一种效率高、噪声低、体积小、可靠性好、使用寿命长 的电机，现广泛用于各种家用电器，其中燃气热水器使用最多，因燃气热水 器的气体燃烧产生大量有害气体，影响人们的身体健康，甚至危及人的生命， 需要由排气扇通过管道外排，以往的排气扇电机大都采用交流电机，噪声大， 能耗高，使用直流无刷电机就能大大改善产品性能，既节能又环保。但由于 直流无刷电机控制装置由电子元器件组成，加上设计的缺陷，在燃气热水器
生产和使用过程中，容易产生误动作烧坏控制板的功率驱动IC，造成燃气热
水器产品的维修返工，既增加了产品成本，也给用户带来了不便。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是解决上述现有技术存在的问题，而 提供一种实时检测直流无刷电机工作电压和电流、过压过流保护、同时防止 功率驱动芯片损坏、安全可靠的直流无刷电机控制装置。
本实用新型采用的技术方案是这种直流无刷电机控制装置，包括霍尔 位置检测电路、主控芯片、功率驱动芯片，主控芯片和功率驱动芯片通过连 接器与外控制单元相连接，霍尔位置检测电路安装在直流无刷电机一端靠近 转子的控制板上，产生信号，连接主控芯片输入端，主控芯片输出端连接功率驱动芯片输入端，功率驱动芯片输出端连接直流无刷电机，本实用新型的 特征是在霍尔位置检测电路的电源端接入电源延时开通电路，或者在霍尔 位置检测电路的接地端接入接地延时开通电路，在主控芯片的控制电机运转 使能端，接入电机工作电压电流实时检测电路。
上述技术方案中，在霍尔位置检测电路电源端接入的电源延时开通电路 为复合式三极管开关电路，其中连接霍尔位置检测电路电源的开关三极管基 极连接延时导通三极管集电极，延时导通三极管的基极接入阻容延时电路。
上述技术方案中，在霍尔位置检测电路接地端接入的接地延时开通电路 为延时开关三极管电路，三极管的基极接阻容延时电路，三极管的集电极和 发射极分别接霍尔元件下置电阻和地。
上述技术方案中，电机工作电压电流实时鉴测电路由二个比较器构成， 二个比较器的输入"+ "端分别连接各自电阻分压电路构成的标准电压端和 标准电流端，二个比较器的输入"一"端分别连接电机工作电压取样端和电 机工作电流取样端，电流监测比较器输出端通过二极管连接电压鉴测比较器 的"+ "端，电压鉴测比较器输出端连接主控芯片的控制电机运转使能端。 由于现有技术如日本设计的控制电路存在着如下明显的缺点. l、未对直流无刷电机电流、电压进行监控，虽然主控芯片IC1能
控制功率驱动芯片IC2的上下臂功率管顺序导通，但当电机工作电压增大 时，电机电流也随着增大，电流大于功率驱动芯片IC2的最大值时，IC2 就损坏；
2、 在上电抖动或在热拨插中，霍尔位置检测信号不稳定，主控芯 片IC1有异常输出，导致功率驱动芯片IC2的同组上下臂功率管同时导通，使IC2损坏。
本实用新型在霍尔位置检测电路的电源端或接地端接入延时开通电路， 使控制装置在上电开始阶段，霍尔元件无电源供电，主控芯片IC1判断无位 置，驱动控制端输出为"0"，关闭功率驱动芯片IC2的所有功率管，在控制 板上电500ms后，接通霍尔位置检测电路的电源，主控芯片IC1确定电机位 置，顺序给出电机运转控制信号，电机正常运转，这样，既使在上电抖动或 连接器热拨插时，也能保证功率驱动芯片IC2不会损坏，保证了电机使用寿 命长。
本实用新型还通过二个比较器构成电机工作电压、电流实时鉴测电路， 对电机实时鉴测，过流过压，则主控芯片IC1无输出，电机停止运转，有效 的保护了直流无刷电机，安全可靠，使电机始终处于正常工作状态中，使用 寿命长。
图1为本实用新型实施例1电路图
图2为本实用新型实施例2电路图具体实施方式
参见附图，本实用新型包括霍尔位置检测电路Hl、 H2、 H3、主控芯片 IC1、功率驱动芯片IC2，主控芯片ICl和功率驱动芯片IC2通过连接器CON 与外控制单元相连接，霍尔位置检测电路H1、 H2、 H3安装在直流无刷电机 一端靠近转子的控制板上，产生的信号连接主控芯片IC1输入端，主控芯片 IC1输出端11 16脚连接功率驱动芯片IC2输入端，功率驱动芯片输出端3、 7、 IO脚连接直流无刷电机，在霍尔位置检测电路的电源端接入电源延时开通电路GB2、 GB1、 RB1、 RB2、 CB，或者在霍尔位置检测电路的接地端接入 接地延时开通电路GA、 RA1、 RA2、 CA ，在主控芯片IC1的控制电机运转 使能端10脚，接入电机工作电压电流实时检测电路IC3。在霍尔位置检测电 路电源端接入的电源延时开通电路为复合式三极管开关电路，其中连接霍尔 位置检测电路电源的开关三极管GB2基极连接延时导通三极管GB1集电极， 延时导通三极管的基极接入阻容延时电路RB1、 CB、 RB2、 GB1。上述在霍 尔位置检测电路接地端接入的接地延时开通电路为延时开关三极管电路，三 极管GA的基极接阻容延时电路RA1、 RA2、 CA，三极管GA的集电极和发 射极分别接霍尔元件H3和下置电阻地。
上述电机工作电压电流实时鉴测电路IC3由二个比较器构成，二个比较 器的输入"+ "端分别连接各自电阻分压电路即R19、 R20和R16、 R17构成 的标准电压端和标准电流端，二个比较器的输入"一"端分别连接电机工作 电压取样端IC2的1脚、R22、 R21和电机工作电流取样端Rs、 R18、 C8，电 流鉴测比较器输出端IC3的1脚通过二极管D连接电压鉴测比较器的"+ " 端IC3的5脚，电压鉴测比较器输出端IC3的7脚连接主控芯片IC1的控制 电机运转使能端IC1的10脚。
下面对本实用新型的两个主要技术特征分述如下
一、霍尔位置检测电路的电源控制或接地控制
参见图1 ，在霍尔位置检测支路电阻R2下接入由NPN管GA、电阻RA1 、 RA2、电容CA组成的接地延时开通电路。当+ 12V电源加上时，由于CA的 作用，GA不导通，霍尔元件H1、 H2、 H3无电源，不工作，随着电流经RA1 向CA充电，CA电压逐渐增高，当CA上的电压等GA管基极导通电压时，GA导通，霍尔元件H1、 H2、 H3工作，此时IC1早己进入稳定状态，检测出 位置状态，输出正确的信号，当电源断开时，CA电荷通过GA、 RA2迅速放 电，为下次上电作准备。
参见图2，在霍尔位置检测支路电阻R1上端接入电源延时开通电路，它 由一个PNP管GB2、 一个NPN管GB1、电阻RB1、 RB2、 RB3和电容CB 组成，当+ 12V电源加上时，由于CB作用，GB1、 GB2不导通，霍尔元件 Hl、 H2、 H3无电源不工作，随着电路经RB1向CB充电，CB上电压逐渐 增高，当CB上电压等于GB1基极导通电压时，GB1、 GB2导通，霍尔元件 Hl、 H2、 H3工作，此时IC1早已进入稳定状态，检测出位置状态，输出正 确信号。当电源断开时，CB上电荷通过GB1、 RB2迅速放电，为下次上电作 准备。
二、对电机工作电压、电流进行连动实时鉴测
参见图l、图2，它由R16、 R17、 R18、 R19、 R20、 R21、 R22、 RS、 C8、 C9、 CIO、 二极管D、 IC3组成，鉴测电压比较放大器输出端连接主控芯片IC1 的控制电机运转使能端IO脚。电压鉴测是R19、 R20接入+12V与地之间， 通过电阻分压设定控制电机工作电压标准，并接入电压比较放大器"+ "端 第5脚，C9并接在R20旁，电机工作电压通过R21、 R22分压接入电压比较 放大器"一"端第6脚，C10并接在R22旁，C10为高频电压旁路电容。当 电机工作电压在规定值范围内，R22和C10电压低于R20和C9上的电压， 比较放大器第7脚输出为高，IC1的控制电机运转使能端第IO脚为高，电机 运转，当电机工作电压增高，R22和C10的电压增大，此电压大于设定标准 控制电压，比较放大器IC3第7脚输出为低，即控制电机运转使能端为低，电机停转。
电流鉴测是R16、 R17接入+12V与地之间，通过电阻分压设定控制电 流标准，接入电压比较放大器IC3的第3脚("+ "端)，电机工作电流流过 反馈电阻RS，在RS上产生一个反馈电压，经R18接入比较放大器IC3的"—" 端，即第2脚，同时，接上高频旁路电容C8。比较放大器的输出IC3第1脚 通过二极管D连接到鉴测电压比较放大器的"+ "端，即IC3的第5脚。当 电机工作电流小于设置电流，在RS反馈电压小于"+ "端设定电压，比较放 大器输出为高，即IC3第1脚为高，IC1的控制电机运转使能端为高，电机运 转。当电机工作电流大于设置电流值，RS反馈电压大于"+ "端设定电压， 比较放大器输出端为低，即IC3第1脚为低，通过二极管D使C9迅速放电， 使鉴测电压的比较放大器"+ "端即IC3第5脚电压低于IC3第6脚电压， 鉴测电压的比较放大器IC3第7脚输出为低，IC1的控制电机运转使能端为低， 电机停转。电机停转后，+12V电源通过R19向C9充电，当C9上电压大于 C10上电压，鉴测电压比较放大器输出为高，IC1的控制电机运转使能端为高， 电机运转。继续进行电流鉴别，只要电机工作电流小于设定的电流，电机继 续运转；只要电机电流大于设定的电流，电机间隔工作，间隔的时间为R19 向C9充电时间。
本实用新型采用的元件，IC1为NJM2624,IC2为SMA6010，IC3为LM393。
权利要求1、一种安全可靠直流无刷电机控制装置，包括霍尔位置检测电路、主控芯片、功率驱动芯片，主控芯片和功率驱动芯片通过连接器与外控制单元相连接，霍尔位置检测电路安装在直流无刷电机一端靠近转子的控制板上，产生的信号连接主控芯片输入端，主控芯片输出端连接功率驱动芯片输入端，功率驱动芯片输出端连接直流无刷电机，其特征在于在霍尔位置检测电路的电源端接入电源延时开通电路，或者在霍尔位置检测电路的接地端接入接地延时开通电路，在主控芯片的控制电机运转使能端，接入电机工作电压、电流实时检测电路。
2、 根据权利要求l所述安全可靠的直流无刷电机控制装置，其特征在于 在霍尔位置检测电路电源端接入的电源延时开通电路为复合式三极管开关电 路，其中连接霍尔位置检测电路电源的开关三极管基极连接延时导通三极管 集电极，延时导通三极管的基极接入阻容延时电路。
3、 根据权利要求l所述安全可靠的直流无刷电机控制装置，其特征在于 在霍尔位置检测电路接地端接入的接地延时开通电路为延时开关三极管电 路，三极管的基极接阻容延时电路，三极管的集电极和发射极分别接霍尔元 件下置电阻和地。
4、 根据权利要求1所述的安全可靠的直流无刷电机控制装置，其特征在 于电机工作电压、电流实时鉴测电路由二个比较器构成，二个比较器的输入"+"端分别连接各自电阻分压电路构成的标准电压端和标准电流端，二个 比较器的输入"一"端分别连接电机工作电压取样端和电机工作电流取样端， 电流监测比较器输出端通过二极管连接电压鉴测比较器的"+ "端，电压鉴 测比较器输出端连接主控芯片的控制电机运转使能端。
专利摘要一种安全可靠的直流无刷电机控制装置，包括霍尔位置检测电路、主控芯片、功率驱动芯片，霍尔位置检测电路安装在直流无刷电机一端的控制板上，靠近转子产生信号，连接主控芯片输入端，主控芯片输出端连接功率驱动芯片输入端，功率驱动芯片输出端连接直流无刷电机，在霍尔位置检测电路的电源端接入电源延时开通电路，或者在霍尔位置检测电路的接地端接入接地延时开通电路，在主控芯片的控制电机运转使能端，接入电机工作电压、电流实时检测电路。本实用新型实时检测直流无刷电机工作电压和电流过压过流保护，防止功率驱动芯片损坏，使用寿命长，安全可靠。
文档编号H02P6/08GK201383785SQ200920009170
公开日2010年1月13日 申请日期2009年4月3日 优先权日2008年11月28日
发明者林立新 申请人:林立新