一种直流无刷电机控制电路的制作方法

本发明属于无刷电机控制领域，具体涉及一种直流无刷电机及控制电路。

背景技术：

无刷直流电机控制是现在被广泛使用，PWM电机控制更是一种方便、控制精度高的控制技术。目前市场上的无刷直流电机控制电路采用的控制芯片大多不具备专业无刷直流电机控制模块，通常需要使用专门的电机控制芯片和编码器才能实现电机的自动换控制，这种控制电路较为复杂，需要搭建很多的逻辑门电路来实现电机控制，电路较复杂，而且可靠性差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而一种直流无刷电机的控制电路线路，省略了市场上专用的电机控制芯片、编码器的情况下实现对直流无刷电机的速度、方向、位置、运行过程中异常检测和控制，简化了直流无刷电机的线路结构，同时本发明采用裸芯片装配，金属直插全气密封装，具有体积小、工作温度范围宽、可靠性高等优点。

为解决本发明的技术问题采用如下技术方案：

一种直流无刷电机控制电路，包括信号采集电路、逻辑转换电路和驱动电路；信号采集电路采用一阶低通滤波输入方式与逻辑转换电路相连，将转子的位置信号HA、HB和HC传输到逻辑转换电路；逻辑转换电路与驱动电路相连，逻辑转换电路将无刷电机控制输入信号、刹车信号与转子的位置信号经过反相器、与门计算输出六路独立的PWM信号，六路独立的PWM信号经过驱动电路放大，驱动电路输出的TG1和TG2、TG3和TG4、TG5和TG6每两个PWM输出端口组成一组，驱动三相功率桥电路，再由三相功率桥电路驱动直流无刷电机U、V和W端口。

信号采集电路的连接关系如下：HA输入与电阻R1和R2的一端连接，R1的另一端与正电源V_CC连接，R2的另一端与C1的一端与E输出端连接，C1的另一端与地和输出端GND连接；HB输入与电阻R3和R4的一端连接，R3的另一端与正电源V_CC连接，R4的另一端与C2的一端与F输出端连接，C2的另一端与地和输出端GND连接；HC输入与电阻R5和R6的一端连接，R6的另一端与正电源V_CC连接，R6的另一端与C3的一端与G输出端连接，C3的另一端与地和输出端GND连接。

逻辑转电路包括IC2芯片、IC3芯片和IC4芯片，IC2芯片采用TI公司的CD4069UB六反相器、IC3芯片和IC4芯片采用TI公司的CD4073B与门电路；其连接关系如下：转子位置采集电路E输出端与R7的一端相连，R7的另一端与IC2的1脚、IC3的2脚和IC3的3脚相连，IC2的2脚与IC4的1脚和IC4的3脚相连；转子位置采集电路F输出端与R8的一端相连，R8的另一端与IC2的3脚、IC3的12脚和IC4的2脚相连，IC2的4脚与IC3的1脚和IC4的13脚相连；转子位置采集电路G输出端与R9的一端相连，R9的另一端与IC2的5脚、IC4的4脚和11脚相连，IC2的6脚与IC3的4脚和13脚相连；RC控制端与IC3的8脚、IC3的11脚、IC4的5脚和R10的一端连接；R10的另一端与正电源V_CC连接；PWM控制信号与IC3的4脚、IC3的8脚和IC4的12脚相连；IC3的9脚与输出T1连接；IC3的6脚与输出T2连接；IC3的10脚与输出T3连接；IC4的9脚与输出T4连接；IC4的6脚与输出T5连接；IC4的10脚与输出T6连接。

驱动电路连接关系如下：逻辑转换电路输出T1与IC7的2脚连接，逻辑转换电路输出T4与IC7的4脚连接，IC7的3脚与地连接，IC7的6脚与正电源端V_CC连接，IC7的7脚与TG1输出端连接，IC7的5脚与TG4输出端连接；逻辑转换电路输出T3与IC8的2脚连接，逻辑转换电路输出T6与IC8的4脚连接，IC8的3脚与地连接，IC8的6脚与正电源端V_CC连接，IC8的7脚与TG3输出端连接，IC8的5脚与TG6输出端连接；逻辑转换电路输出T5与IC9的2脚连接，逻辑转换电路输出T2与IC9的4脚连接，IC9的3脚与地连接，IC9的6脚与正电源端V_CC连接，IC9的7脚与TG5输出端连接，IC9的5脚与TG2输出端连接。

本发明提供了一种直流无刷电机的控制电路线路，在省略了市场上专用的电机控制芯片、编码器的情况下实现对直流无刷电机的速度、方向、位置、运行过程中异常检测和控制，简化了直流无刷电机的线路结构，同时本发明采用裸芯片装配，具有体积小、工作温度范围宽、可靠性高等优点。与传统的无刷直流电机控制电路相比，该发明专利电路结构简单，精度高，电路性能好，可靠性高，易于大批量生产，价格低廉，可广泛应用于民用、工业以及军工领域。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明信号采集电路图；

图3为本发明逻辑转换电路图；

图4为本发明驱动电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：

如图1所示，一种直流无刷电机控制电路，控制电路包括有信号采集电路、逻辑转换电路和驱动电路；所述的转子位置的信号采集电路3采用一阶低通滤波输入方式与逻辑转换电路1相连，将转子的位置信号送入逻辑转换电路1；逻辑转电路1与驱动电路2相连，逻辑转换电路1将控制输入信号、刹车信号与转子的位置信号经过反相器、与门计算输出六路独立的PWM直流无刷电机控制信号，六路独立的PWM信号经过驱动电路2放大；驱动电路2输出的TG1和TG2、TG3和TG4、TG5和TG6每两个PWM输出端口组成一组，驱动三相功率桥电路，再由三相功率桥电路驱动直流无刷电机U、V和W端口。

如图2所示，转子位置采集电路采用一阶低通滤波结构，将转子的位置信号经过转换送入逻辑转换电路。其连接关系如下：HA输入与电阻R1和R2的一端连接，R1的另一端与正电源V_CC连接，R2的另一端与C1的一端与E输出端连接，C1的另一端与地和输出端GND连接；HB输入与电阻R3和R4的一端连接，R3的另一端与正电源V_CC连接，R4的另一端与C2的一端与F输出端连接，C2的另一端与地和输出端GND连接；HC输入与电阻R5和R6的一端连接，R6的另一端与正电源V_CC连接，R6的另一端与C3的一端与G输出端连接，C3的另一端与地和输出端GND连接。

如图3所示，逻辑转电路IC2芯片采用TI公司的CD4069UB六反相器、IC3芯片和IC4芯片采用TI公司的CD4073B与门电路；逻辑转换电路将PWM控制输入信号、刹车信号与转子的位置信号经过反相器、与门计算输出六路独立的PWM直流无刷电机控制信号。其连接关系如下：转子位置采集电路E输出端与R7的一端相连，R7的另一端与IC2的1脚、IC3的2脚和3脚相连，IC2的2脚与IC4的1脚和3脚相连；转子位置采集电路F输出端与R8的一端相连，R8的另一端与IC2的3脚、IC3的12脚和IC4的2脚相连，IC2的4脚与IC3的1脚和IC4的13脚相连；转子位置采集电路G输出端与R9的一端相连，R9的另一端与IC2的5脚、IC4的4脚和11脚相连，IC2的6脚与IC3的4脚和13脚相连；RC控制端与IC3的8脚、IC3的11脚、IC4的5脚和R10的一端连接；R10的另一端与正电源V_CC连接；PWM控制信号与IC3的4脚、IC3的8脚和IC4的12脚相连；IC3的9脚与输出T1连接；IC3的6脚与输出T2连接；IC3的10脚与输出T3连接；IC4的9脚与输出T4连接；IC4的6脚与输出T5连接；IC4的10脚与输出T6连接。

如图4所示，驱动电路与逻辑转换电路连接，逻辑转换电路六路独立的PWM信号经过驱动电路放大，输出的TG1和TG2、TG3和TG4、TG5和TG6每两个PWM输出端口组成一组，驱动三相功率桥电路，再由三相功率桥电路驱动直流无刷电机U、V和W端口。其连接关系如下：逻辑转换电路输出T1与IC7的2脚连接，逻辑转换电路输出T4与IC7的4脚连接，IC7的3脚与地连接，IC7的6脚与正电源端V_CC连接，IC7的7脚与TG1输出端连接，IC7的5脚与TG4输出端连接；逻辑转换电路输出T3与IC8的2脚连接，逻辑转换电路输出T6与IC8的4脚连接，IC8的3脚与地连接，IC8的6脚与正电源端V_CC连接，IC8的7脚与TG3输出端连接，IC8的5脚与TG6输出端连接；逻辑转换电路输出T5与IC9的2脚连接，逻辑转换电路输出T2与IC9的4脚连接，IC9的3脚与地连接，IC9的6脚与正电源端V_CC连接，IC9的7脚与TG5输出端连接，IC9的5脚与TG2输出端连接。

发明专利的工作原理：该电路包括：信号采集电路、逻辑转换电路和驱动电路；转子位置采集电路采用一阶低通滤波输入方式与逻辑转换电路相连，将转子的位置信号HA、HB和HC传输到逻辑转换电路；逻辑转换电路将PWM控制输入信号、刹车信号与转子的位置信号经过反相器、与门计算输出六路独立的PWM直流无刷电机控制信号，六路独立的PWM信号每两个PWM输出端口组成一组，三组所述的PWM输出口分别与无刷直流电机的三相电压相对应，当刹车信号为高电平时，电机正常转动，当刹车信号为低电平时，电机刹车。本发明专利电路采用多芯片集成电路设计，热设计，及可靠性设计。具体如下：该产品外壳选用由外引脚、壳体和盖板构成的双列直插全密封金属结构，其中：外引脚镀金、壳体镀镍，采用平行缝焊密封，并在壳内充氮气保护。内部贴片元件包括裸芯片和其它片式元件，内部裸芯片采用金丝球焊键合，瓷片为Al₂O₃陶瓷基板、导带和电阻采用厚膜丝网印刷工艺。