一种麻醉机的无刷直流电机自检电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及麻醉机领域，尤其涉及一种麻醉机的无刷直流电机自检电路。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机(BLDC,Brushless DC Motor)已广泛应用于许多领域,BLDC电机不带换向器，因而比直流电机更可靠，BLDC电机在许多方面也优于交流感应电机，BLDC电机通过转子磁体生成旋转磁通，具有很高的效率，因而它们一般用于较高可靠性和效率的设备中。BLDC电机的使用不需要复杂的控制算法。它的最大特点是以电子换向线路代替了由换向器和电刷组成的机械式换向结构。从而使无刷直流电机既具有交流电机的简单、运行可靠、维护方便等优点，又具有直流电机运行效率高、调速性能好的优点，因而在各方面获得广泛的应用。在医疗行业使用以无刷直流电机为本体的涡轮供气，不仅可以大幅度缩小气源的体积，节省能源，降低成本，还可以对涡轮进行准确可靠的控制，从而获得稳定的气流与压力。
[0003]无刷直流电机在运输、安装和长时间的使用过程中，都有可能受到来自外部因素的损伤，例如振动，静电和过压等。由于无刷直流电机多数都工作在高速的情况下，通气时约10000r/min以上，会逐渐激发出这些潜在的损害,造成电机故障,但现有技术中不能准确调节无刷直流电机的转速。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种麻醉机的无刷直流电机自检电路，能够准确调节无刷直流电机的转速，以使无刷直流电机安全运行。
[0005]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种麻醉机的无刷直流电机自检电路，包括:主控CPU、现场可编程门阵列、三相全桥驱动电路和信号调理电路，所述主控CPU与现场可编程门阵列连接，所述三相全桥驱动电路分别与主控CPU、现场可编程门阵列连接，在无刷直流电机自检时，主控CPU模拟出各种转速条件下三相全桥驱动电路的驱动信号，利用现场可编程门阵列的高速处理管脚信号的能力，使得三相全桥驱动电路在各种工作频率下工作，所述三相全桥驱动电路直接与无刷直流电机连接，所述现场可编程门阵列通过信号调理电路与无刷直流电机连接，用以测得所述无刷直流电机的自检信号，并将自检结果发送至主控CPU。
[0007]其中，还包括控制切换接口电路，所述三相全桥驱动电路通过所述控制切换接口电路分别与主控CPU、现场可编程门阵列连接，当无刷直流电机正常运行时，主控CPU通过所述控制切换接口电路直接控制三相全桥驱动电路，进而控制无刷直流电机的运转；当无刷直流电机自检时，主控CPU依次通过现场可编程门阵列及所述控制切换接口电路控制三相全桥驱动电路在各种工作频率下工作。
[0008]其中，所述控制切换接口电路包括:电平转换电路和光耦保护电路，所述电平转换电路与光耦保护电路连接，所述电平转换电路用于将所述驱动信号进行电平转换，所述光耦保护电路用于对转换后的驱动信号进行光耦隔离保护。
[0009]其中，所述电平转换电路包括:电平转换芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1和电容C2，其中，电平转换芯片U1的型号为TSS0P24，电平转换芯片U1的管脚1连接3.3VD电源接口，电平转换芯片U1的管脚2连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端与电容C1的一端一起连接至3.3VD电源接口，电容C2的另一端接地，电平转换芯片U1的管脚3与管脚4 一起接地，电平转换芯片U1的管脚5与电阻R1的一端及ARM-M-Hall-3节点连接，电平转换芯片U1的管脚7与电阻R2的一端及ARM-M-Hall_2节点连接，电平转换芯片U1的管脚9与电阻R3的一端及ARM-M-Hall-Ι节点连接，电阻R1的另一端与电阻R2的另一端及电阻R3的另一端一起连接至3.3VD电源接口，电平转换芯片U1的管脚11与管脚12 —起接地，电平转换芯片U1的管脚13与管脚22 —起接地，电平转换芯片U1的管脚15与Hall-Ι节点及电阻R7的一端连接在一起，电平转换芯片U1的管脚17与Hall-2节点及电阻R6的一端连接在一起，电平转换芯片U1的管脚19与Hall-3节点及电阻R5的一端连接在一起，电阻R5的另一端与电阻R6的另一端及电阻R7的另一端一起连接至+5V电源接口，电平转换芯片U1的管脚24与电容C2的一端连接至+5V电源接口，电容C2的另一端接地，电平转换芯片U1的其他管脚悬空。
[0010]其中，所述光耦保护电路包括:光耦U2、光耦U3、光耦U4、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和电阻R16，其中，光耦U2、U3、U4的型号皆为TLP521，电阻R8的一端连接节点Hall-3，电阻R8的另一端连接光耦U2的管脚2，光耦U2的管脚1连接3.3VD电源接口，光耦U2的管脚3连接电阻R14的一端，光耦U2的管脚4与电阻R11的一端及M-Hall-3节点连接，电阻R11的另一端连接+5V电源接口，电阻R9的一端连接节点Hall-2，电阻R9的另一端连接光耦U3的管脚2，光耦U3的管脚1连接3.3VD电源接口，光耦U3的管脚3连接电阻R15的一端，光耦U3的管脚4与电阻R12的一端及M-Hall-2节点连接，电阻R12的另一端连接+5V电源接口，电阻R10的一端连接节点Hall-Ι，电阻R10的另一端连接光耦U4的管脚2，光耦U4的管脚1连接3.3VD电源接口，光耦U4的管脚3连接电阻R16的一端，光耦U4的管脚4与电阻R13的一端及节点连接，电阻R13的另一端连接+5V电源接口，电阻R14的另一端与电阻R15的另一端及电阻R16的另一端一起接地。
[0011]其中，所述信号调理电路与现场可编程门阵列之间设置有:同步采集电路，所述同步采集电路与所述现场可编程门阵列连接，所述同步采集电路用于转速与流速的同步采集。
[0012]其中，所述同步采集电路包括:分别与现场可编程门阵列相连的SPI接口 AD转换器、转速电平转换接口和有源晶振，所述SPI接口 AD转换器还与所述信号调理电路连接，所述有源晶振的频率先分频再倍频后作为SPI借口 AD转换器的时钟信号，同步采集电路的采集时刻以转速信号的上升沿为触发时刻，实现转速与流速的同步采集。
[0013]其中，还包括:电源芯片、现场可编程门阵列配置芯片及UI界面，所述电源芯片及现场可编程门阵列配置芯片分别与现场可编程门阵列连接，所述UI界面与主控CPU连接。
[0014]其中，所述三相全桥驱动电路包括:P沟道M0SFET管V1、N沟道M0SFET管V2、P沟道M0SFET管V3、N沟道M0SFET管V4、P沟道M0SFET管V5、N沟道M0SFET管V6、直流电压源U1、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、二极管VD6、电阻Ra、电阻Rb、电阻Rc、电感La、电感Lb、电感Lc、反电动势Ea、反电动势Eb、反电动势Ec、和无刷直流电机的绕组Y型连接中点Un，其中，P沟道MOSFET管VI的源极与P沟道MOSFET管V3的源极、P沟道MOSFET管V5的源极、二极管VD1的负极、二极管VD3的负极、二极管VD5的负极及直流电压源Ui的一端连接在一起，N沟道MOSFET管V2的源极与N沟道MOSFET管V4的源极、N沟道MOSFET管V6的源极、二极管VD2的正极、二极管VD4的正极、二极管VD6的正极及直流电压源Ui的另一端连接在一起，P沟道MOSFET管VI的漏极与N沟道MOSFET管V2的漏极、二极管VD1的正极、二极管VD2的负极及电阻Ra的一端连接在一起，P沟道MOSFET管V3的漏极与N沟道MOSFET管V4的漏极、二极管VD3的正极、二极管VD4的负极及电阻Rb的一端连接在一起，P沟道MOSFET管V5的漏极与N沟道MOSFET管V6的漏极、二极管VD5的正极、二极管VD6的负极及电阻Rc的一端连接在一起，P沟道MOSFET管VI的栅极悬空，N沟道MOSFET管V2的栅极悬空，P沟道MOSFET管V3的栅极悬空，N沟道MOSFET管V4的栅极悬空，P沟道MOSFET管V5的栅极悬空，N沟道MOSFET管V6的栅极悬空，电阻Ra的另一端连接电感La的一端，电感La的另一端连接反电动势Ea的一端，电阻Rb的另一端连接电感Lb的一端，电感Lb的另一端连接反电动势Eb的一端，电阻Rc的另一端连接电感Lc的一端，电感Lc的另一端连接反电动势Ec的一端，反电动势Ea的另一端与反电动势Eb的另一端、反电动势Ec的另一端一起连接至无刷直流电机的绕组Y型连接中点Un。
[0015]本发明的有益效果为:一种麻醉机的无刷直流电机自检电路，包括:主控CPU、现场可编程门阵列、三相全桥驱动电路和信号调理电路，所述