一种三相无传感器无刷直流电机的控制电路的制作方法

本发明属于电机控制技术领域，具体地涉及一种三相无传感器无刷直流电机的控制电路。

背景技术

直流电机是将直流电能转换为机械能的电动机，广泛应用在各行各业中，如应用在电子水泵中。

传统有刷直流电机使用碳刷及换向器实现机械式换向，由于碳刷和换向器的接触电阻很大，造成电机整体电阻较大，容易发热，而永磁体是热敏元件，如果温度太高的话，磁钢是会退磁的，使电机性能下降，影响有刷电机的寿命，同时因为有刷电机发热问题，很大程度是因为电流做功在电机内部电阻上了，所以电能有很大程度转化为了热能，导致有刷电机的输出功率不大，效率也不高。

而无刷直流电机的出现则可以很好地解决上述存在的问题，但现有市场的无刷电机多采用带霍尔传感器来控制换向，必须在有限的电机空间内需设计安装霍尔传感器的相应空间，增加设计成本及难度，而无传感器无刷直流电机的出现则很好地解决了该问题，但现有的无传感器无刷直流电机的控制电路结构较复杂，元器件较多，设计成本高，对pcb板尺寸要求增加，不利于现有市场对电机小型化及轻量化的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种三相无传感器无刷直流电机的控制电路用以解决上述存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种三相无传感器无刷直流电机的控制电路，包括微控制器和三相逆变电路，所述微控制器集成有栅极驱动电路，所述三相逆变电路采用三个集成双nmos管的mos管芯片来构成，所述三相逆变电路的控制输入端接微控制器的控制输出端，所述三相逆变电路的输入端接电源，所述三相逆变电路的输出端接三相无刷直流电机。

进一步的，所述微控制器的型号为s912zvml64f1mkh。

更进一步的，还包括三个自举电路，三个自举电路分别用于满足三个集成双nmos管的mos管芯片的浮栅要求。

进一步的，还包括防反接电路，所述三相逆变电路的输入端通过防反接电路接电源。

更进一步的，所述防反接电路采用nmos管来实现。

更进一步的，所述防反接电路包括二极管d7、二极管d8、二极管d9、npn三极管q7、nmos管q8和电容c29，所述二极管d7的正端接地，所述二极管d7的负端串联电阻r26接npn三极管q7的基极，所述npn三极管q7的发射极依次串联二极管d8和电容c29后接微控制器的固有频率的pwm信号输出端，二极管d8的正端分别接电源和nmos管q8的源极，二极管d9的正端接二极管d8的负端，所述二极管d9的负端分别接npn三极管q7的集电极和nmos管q8的栅极，所述nmos管q8的漏极接三相逆变电路的输入端。

进一步的，还包括电流检测电路，所述电流检测电路的输出端接微控制器的电流检测输入端，所述电流检测电路用于检测流过三相无刷直流电机的相电流。

进一步的，还包括温度检测电路，所述温度检测电路的输出端接微控制器的温度检测输入端，所述温度检测电路用于检测三相无刷直流电机的温度。

更进一步的，所述温度检测电路采用负温度系数的热敏电阻来实现。

进一步的，还包括隔离电路，所述微控制器的pwm信号输入端和pwm信号输出端分别通过隔离电路接外部接口。

本发明的有益技术效果：

本发明将微控制器与栅极驱动电路集成到一个芯片，同时采用集成双nmos管的mos管芯片，电路结构简单，元器件较少，节约了设计成本及pcb板的占用空间，使产品可以做到更小及轻量化。

本发明还设有防反接电路，提高电路可靠性，且防反接电路采用nmos管，与通常采用的二极管或pmos管相比较，具有更低导通阻抗，减小线路损耗提高产品效率。

本发明还设有隔离电路，将微控制器的io口与外部接口进行隔离保护，防止外部异常电压进入微控制器芯片内部导致芯片烧毁。

附图说明

图1为本发明具体实施例的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，一种三相无传感器无刷直流电机的控制电路，包括微控制器u1和三相逆变电路，所述微控制器u1集成有栅极驱动电路，如型号为s912zvml64f1mkh的微控制器，但不限于此，在其它实施例中，也可以采用同类型的其它型号或其它类型的微控制器来实现，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。将微控制器与栅极驱动电路集成到一个芯片，减少了元器件数量，节约设计成本及pcb板的占用空间，使产品可以做到更小及轻量化

所述三相逆变电路采用三个集成双nmos管的mos管芯片q1、q2和q5来构成，如型号为buk7k6r8-40e的mos管芯片，但不限于此。采用三个集成双nmos管的mos管芯片q1、q2和q5来构成三相逆变电路可以有效减小pcb板的面积，减少元器件数量。

所述三相逆变电路的控制输入端接微控制器u1的控制输出端(栅极驱动电路的输出端)，所述三相逆变电路的输入端hd接电源，所述三相逆变电路的输出端接三相无刷直流电机，具体电路连接关系详见图1，此不再细说。

本具体实施例中，还包括三个自举电路，三个自举电路分别用于满足三个集成双nmos管的mos管芯片q1、q2和q5的浮栅要求。具体的，三个自举电路分别由二极管d2/电容c9、二极管d4/电容c12、二极管d5/电容c18组成，具体电路连接关系详见图1，此不再细说。设计使用微控制器u1具有自举供电能力，在不使用外加隔离的情况就可以驱动小功率的三相逆变电路。

本具体实施例中，还包括防反接电路，所述三相逆变电路的输入端hd通过防反接电路接电源，本具体实施例中，电源为+12v电源，但不限于此。

本具体实施例中，所述防反接电路优选采用nmos管来实现，具体的，包括二极管d7、二极管d8、二极管d9、npn三极管q7、nmos管q8和电容c29，所述二极管d7的正端接地，所述二极管d7的负端串联电阻r26接npn三极管q7的基极，所述npn三极管q7的发射极依次串联二极管d8和电容c29后接微控制器u1的固有频率的pwm信号输出端cp，二极管d8的正端分别接+12v电源和nmos管q8的源极，二极管d9的正端接二极管d8的负端，所述二极管d9的负端分别接npn三极管q7的集电极和nmos管q8的栅极，所述nmos管q8的漏极接三相逆变电路的输入端hd，更具体电路连接关系详见图1，此不再细说。

二极管d8和电容c29组成自举电路，从而使nmos管q8的栅极电位会在输入电压+12v基础上叠加微控制器u1的固有频率的pwm信号输出端cp的电压，当电源正接时，nmos管q8的栅极电位高于其源极电位，此时nmos管q8导通供电正常，三相无刷直流电机进入工作状态；当电源反接时，二极管d7正端变高电位导通，npn三极管q7的be间有电流流过，npn三极管q7导通，此时nmos管q8的栅极被npn三极管q7短路到源极，nmos管q8截止供电断开，进而保护后端电路不会损坏。采用nmos管，与通常采用的二极管或pmos相比较，具有更低导通阻抗，减小线路损耗，提高产品效率。

本具体实施例中，还包括电流检测电路，所述电流检测电路的输出端接微控制器u1的电流检测输入端，所述电流检测电路用于检测流过三相无刷直流电机的相电流，具体的，电流检测电路包括采样电阻r27，采样电阻r27的第一端分别与mos管芯片q1、q2和q5的s2脚连接，采样电阻r27的第二端接地，更具体电路详见图1，微控制器u1通过对采样电阻r27上的电压进行处理分析后，对三相无刷直流电机各种工作状态比如相间短路，过流，堵转及空载等情况，分别做不同的保护处理，提高可靠性。

进一步的，本具体实施例中，还包括温度检测电路，所述温度检测电路的输出端接微控制器u1的温度检测输入端pad3，所述温度检测电路用于检测三相无刷直流电机的温度。具体的，温度检测电路包括负温度系数的热敏电阻ntc1和电阻r33，具体电路连接关系详见图1，此不再细说。

当温度升高时，热敏电阻ntc1的阻值下降，电阻r33上分压增加，当温度升高到某个温度值时(如120度)，此时电阻r33上电压值设定为保护点，从而保护三相无刷直流电机的温度不会太高烧毁。

进一步的，本具体实施例中，还包括隔离电路，所述微控制器u1的pwm信号输入端pt1和pwm信号输出端pp0分别通过隔离电路接外部接口p2，具体的，隔离电路包括nmos管q3和q6，具体电路连接关系详见图1，此不再细说。通过nmos管q3和q6将微控制器u1的pwm信号输入端pt1和pwm信号输出端pp0与外部接口j2进行隔离保护，防止外部异常电压进入微控制器u1内部导致芯片烧毁。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。