一种无刷直流电机控制电路的制作方法

1.本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机控制电路。


背景技术：

2.无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷直流电机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流，即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。
3.无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。简单而言，依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流波交变频率和波形，在绕组线圈周围形成一个绕电机几何轴心旋转的磁场，这个磁场驱动转子上的永磁磁钢转动，电机就转起来了。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于各行业中。
4.但是，在贸易与技术的推动下，产品全球化变成不可避免的趋势，能适应不同地区的差异成为产品有力的竞争手段。其中，美标与欧标电压分别为110v与220v左右，传统的无刷电机控制电路不足以同时适应这两种规格的电压，并且切换费时费力，增加成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种无刷直流电机控制电路，工作范围在85v～265v，能完美适应美标和欧标工作电压，并且具有稳定可靠、成本低、电路简洁等优点。
6.实现本发明目的技术方案是：
7.一种无刷直流电机控制电路，包括依次电连接的整流电路、恒压恒流控制电路和电机驱动电路，所述整流电路适于将交流电转换成高压直流电；所述恒压恒流控制电路适用于85v～265v全范围输入电压并输出稳定的正弦波为电机驱动器供电；所述电机驱动电路驱动电机实现稳定的周期性运转。
8.进一步地，为了尽可能减小整流过后的脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出的电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，所述整流电路包括整流桥以及与整流桥电连接的滤波电路。
9.进一步地，所述恒压恒流电路包括恒压恒流控制芯片u1以及与恒压恒流控制芯片u1电连接的采样电路，通过采样电路采集的电压与恒压恒流控制芯片u1的内部基准电压进行比较形成闭环后，来恒定输出电压vo；恒压恒流控制芯片u1逐周期检测采样电路的峰值电流，检测脚连接到内部的峰值电流比较器的输入端，与内部阈值电压进行比较，当检测脚外部电压达到内部检测阈值时，功率管关断，从而达到恒流效果。通过所述恒压恒流控制芯
片u1与整流电路之间设有分压电阻r1，整流电路输出的高压直流电压经分压电阻r1分压后为恒压恒流控制芯片u1供电。
10.进一步地，所述恒压恒流控制芯片u1采用bp6513g芯片，bp6513g芯片是一款高精度恒压恒流控制芯片，适用于85v～265v全范围输入电压的非隔离电源，采用独有的电压电流控制技术，不需要环路补偿电容，即可实现优异的恒压恒流特性，极大的节约了成本和体积。
11.进一步地，所述采样电路包括与恒压恒流控制芯片u1电连接的采样电阻r2以及电感lm，通过采集电感lm两端的压降，经采样电阻r2分压后与内部基准电压进行比较形成闭环后，来输出恒定的电压；恒压恒流控制芯片u1逐周期检测电感lm的峰值电流，检测脚连接到内部的峰值电流比较器的输入端，与内部阈值电压进行比较，当检测脚外部电压达到内部检测阈值时，功率管关断，从而达到恒流效果。
12.进一步地，所述电机驱动电路包括与恒压恒流控制电路电连接的无刷直流电机驱动芯片u2，经过无刷直流电机驱动芯片u2的逻辑换算，可使电机实现稳定的周期性运转。
13.进一步地，所述无刷直流电机驱动芯片u2采用och29891，och29891是一款集成霍尔传感器以及h桥的无刷直流电机驱动芯片u2，采用高压工艺，内置一个用于磁感应的霍尔传感器、一个用于放大霍尔电压的放大器、一个用于提供开关磁滞以抑制噪声的比较器、一个用于大电流双向驱动器。芯片置于可变磁场中，如果磁通密度大于阈值bop，则将一个输出驱动器输出低，将另一个输出驱动器输出高。这种输出状态一直保持到磁通密度翻转并低于阈值brp，两边高低对调，从而实现电机稳定的周期性运转。
14.进一步地，为了便于控制电机转速，还包括与恒压恒流控制电路电连接的转速控制电路。
15.采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
16.(1)本发明通过设置整流电路，将交流电转换成高压直流电；通过设置适用于85v～265v全范围输入电压的恒压恒流控制电路，输出稳定的正弦波为电机驱动器供电；通过设置电机驱动电路驱动电机实现稳定的周期性运转；本发明工作范围在85v～265v，能完美适应美标和欧标工作电压，并且具有稳定可靠、成本低、电路简洁等优点。
17.(2)本发明整流电路包括整流桥以及与整流桥电连接的滤波电路，尽可能减小整流过后的脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出的电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，输出的高压直流电更稳定。
18.(3)本发明恒压恒流电路包括控制芯片u1以及与恒压恒流控制芯片u1电连接的采样电路，通过采样电路采集的电压与恒压恒流控制芯片u1的内部基准电压进行比较形成闭环后，来恒定输出电压vo；恒压恒流控制芯片u1逐周期检测采样电路的峰值电流，检测脚连接到内部的峰值电流比较器的输入端，与内部阈值电压进行比较，当检测脚外部电压达到内部检测阈值时，功率管关断，从而达到恒流效果。通过设置分压电阻r1，使得整流电路输出的高压直流电压分压后为恒压恒流控制芯片u1供电。
19.(4)本发明恒压恒流控制芯片u1采用bp6513g芯片，是一款高精度恒压恒流控制芯片，适用于85v～265v全范围输入电压的非隔离电源，采用独有的电压电流控制技术，不需要环路补偿电容，即可实现优异的恒压恒流特性，极大的节约了成本和体积。
20.(5)本发明采样电路包括与恒压恒流控制芯片u1电连接的采样电阻r2以及电感
lm，电路结构简洁，成本低。通过采集电感lm两端的压降，经采样电阻r2分压后与内部基准电压进行比较形成闭环后，来输出恒定的电压；恒压恒流控制芯片u1逐周期检测电感lm的峰值电流，检测脚连接到内部的峰值电流比较器的输入端，与内部阈值电压进行比较，当检测脚外部电压达到内部检测阈值时，功率管关断，从而达到恒流效果。
21.(6)本发明电机驱动电路通过设置无刷直流电机驱动芯片u2，经过芯片的逻辑换算，可使电机实现稳定的周期性运转。
22.(7)本发明无刷直流电机驱动芯片u2采用och29891，是一款集成霍尔传感器以及h桥的无刷直流电机驱动芯片u2，采用高压工艺，内置一个用于磁感应的霍尔传感器、一个用于放大霍尔电压的放大器、一个用于提供开关磁滞以抑制噪声的比较器、一个用于大电流双向驱动器。芯片置于可变磁场中，如果磁通密度大于阈值bop，则将一个输出驱动器输出低，将另一个输出驱动器输出高。这种输出状态一直保持到磁通密度翻转并低于阈值brp，两边高低对调，从而实现电机稳定的周期性运转。
23.(8)本发明还包括转速控制电路，通过按键控制可实现单按键改变电机转速。
附图说明
24.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
25.图1为本发明实施例1电机控制逻辑电路；
26.图2为本发明实施例2电机控制逻辑电路。
27.附图中的标号为：
28.整流电路1、整流桥1
‑
1、滤波电路1
‑
2、恒压恒流控制电路2、采样电路2
‑
1、电机驱动电路3、转速控制电路4。
具体实施方式
29.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
30.(实施例1)
31.如图1所示无刷直流电机控制电路，包括依次电连接的整流电路1、恒压恒流控制电路2和电机驱动电路3以及恒压恒流控制电路电连接的转速控制电路4。整流电路1将交流电转换成高压直流电；恒压恒流控制电路2适用于85v～265v全范围电压并输出稳定的正弦波为电机驱动器供电；电机驱动电路3驱动电机实现稳定的周期性运转。本实施例能完美适应美标和欧标工作电压，并具有稳定可靠、成本低、电路简洁等优点。
32.整流电路1包括整流桥1
‑
1以及与整流桥1
‑
1电连接的滤波电路1
‑
2，整流桥包括四只接成电桥形式的二极管，滤波电路1
‑
2采用与整流桥1
‑
1电连接的电容，减小整流过后的脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出的电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，或得更加稳定的高压直流。
33.恒压恒流电路2包括恒压恒流控制芯片u1以及与恒压恒流控制芯片u1电连接的采样电路2
‑
1。恒压恒流控制芯片u1采用bp6513g芯片，是一款高精度恒压恒流控制芯片，适用于85v～265v全范围输入电压的非隔离电源，采用独有的电压电流控制技术，不需要环路补
偿电容，即可实现优异的恒压恒流特性，极大的节约了成本和体积。bp6513g芯片的vcc脚与整流电路1之间接有分压电阻r1，整流电路输出的高压直流电压经分压电阻r1分压变成10～25v，为bp6513g芯片供电，保证芯片能够正常工作。同时，整流电路输出的高压直流涌入bp6513g芯片内部的高压功率管漏极drain，bp6513g芯片的恒压恒流逻辑控制单元导通高压功率管栅极，使电流流入bp6513g芯片的cs端，进而给电机供电。
34.采样电路2
‑
1包括采样电阻r2和电感lm，采样电阻r2接在bp6513g芯片的cs脚与gnd脚之间，电感lm的一端与采样电阻r2相连，另一端与电机驱动电路3相连。bp6513g芯片的fb脚与cs脚分别为反馈电压输入端与电流采集端，其中fb引脚周围电路具有线电压补偿技术。bp6513g芯片通过采样电感lm两端的压降，分压后与内部基准电压进行比较形成闭环后，来恒定输出电压vo。电流采集端cs引脚周围电路具有高恒流精度psr技术，bp6513g芯片逐周期检测电感lm的峰值电流，cs脚连接到内部的峰值电流比较器的输入端，与内部阈值电压进行比较，当cs外部电压达到内部检测阈值时，功率管关断，从而达到恒流效果。
35.转速控制电路4包括在bp6513g芯片反馈引脚fb上拉端依次串联的电阻r3和r4，以及反馈引脚fb下拉端电连接的电阻r5，电阻r5的另一端和电阻r4的另一端均与电机驱动电路3电连接。其中电阻r4上并联一个电阻开关k1用来调节电机转速，分高低两档，短路时低速，反之则为高速。其调速原理是在芯片反馈引脚fb上拉端串联一个电阻r4供k1控制，由开关k1控制，从而改变反馈端fb上下拉电阻阻值比例实现输出电压的不同。
36.电机驱动电路3包括与恒压恒流控制电路2电连接的无刷直流电机驱动芯片u2，无刷直流电机驱动芯片u2采用och29891，是一款集成霍尔传感器以及h桥的无刷直流电机驱动芯片u2，采用高压工艺，内置一个用于磁感应的霍尔传感器、一个用于放大霍尔电压的放大器、一个用于提供开关磁滞以抑制噪声的比较器、一个用于大电流双向驱动器。芯片设有vcc脚、out1脚、out2脚和gnd脚，out1脚和out2脚为两个输出驱动器。将芯片置于可变磁场中，如果磁通密度大于阈值bop，则将out1脚输出低，将out2脚输出高，这种输出状态一直保持到磁通密度翻转并低于阈值brp，然后使out1输出高，out2输出低，从而实现电机稳定的周期性运转。
37.本实施例通过设置整流电路1，将交流电转换成高压直流电；通过设置适用于85v～265v全范围输入电压的恒压恒流控制电路2，输出稳定的正弦波为电机驱动器供电；通过设置转速控制电路4来控制电机转速；通过设置电机驱动电路3驱动电机实现稳定的周期性运转；本实施例能完美适应美标和欧标工作电压，并且具有稳定可靠、成本低、电路简洁等优点。
38.(实施例2)
39.如图2所示，本实施例的电路与实施例1类似，区别在于，电阻r4串联在反馈引脚fb的下拉端，在电阻r4上并联一个电阻开关k1用来调节电机转速，分高低两档，短路时低速，反之则为高速。
40.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。