一种无刷直流电机驱动电路自检方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测无刷直流电机驱动电路初始状态的方法，尤其是一种无刷直流电机驱动电路自检方法以及相应的自检装置。
【背景技术】
[0002]无刷直流电动机(BLDCM)是近年随着电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型电机，它用电子换相装置代替了有刷直流电动机的机械换向装置，保留了有刷直流电动机宽阔而平滑的优良调速性能。同时又克服了有刷直流电动机机械换向带来的一系列的缺点，因此在各个领域中得到广泛应用。
[0003]无刷直流电机的功率驱动方式中，三相全桥驱动方式是一种重要的、应用普遍的驱动方式。这种驱动一般由6个MOSFET管组成:上桥臂的三个MOSFET是P沟道的MOSFET或者是N沟道的M0SFET，而下桥臂的三个MOSFET都是N沟道的M0SFET。可以根据无刷直流电机的具体要求，选择合适的上下桥臂的M0SFET。6个MOSFET的导通顺序有着严格的规定，不允许出现逻辑上的错误，否则处于当前位置上的转子会得到错误的绕组换相，电机异常动作。现在，MOSFET的导通电阻可以做到ΙΟι?Ω，如果MOSFET的Vgs电压处理得好，MOSFET的发热就可以得到较好的解决。最危险的问题就是上下桥臂的同时导通，两个MOSFET都会损坏，严重的情况使得电源和电路板都会损毁。所以，上下桥臂的死区时间是一个非常重要的时间参数。目前的三相全桥驱动方式中，基本上都忽视了对整个驱动电路的自检。目前的电子市场上MOSFET质量参差不齐，有必要通过适当的自检电路，在麻醉机正式工作前，确认三相全桥电路的初始状态，排除可能危险的隐患。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于麻醉机的无刷直流电机驱动电路自检方法及装置，利用检测回路模拟全桥驱动电路与无刷直流电机的工作状态，在麻醉机正式工作前就能够了解驱动电路的初始状态，防止因驱动电路异常而烧毁电路中器件。
[0005]本发明目的是通过以下技术方案实现的:一种无刷直流电机驱动电路自检方法，包括如下步骤:
[0006]步骤S1、通过电压检测电路获得MOSFET的栅极电压并输入编程处理模块处理；
[0007]步骤S2、编程处理模块计算得到各个MOSFET的栅极电压平均值并与正常电压范围比较；
[0008]步骤S3、编程处理模块计算得到全桥驱动电路上下桥臂的死区时间并与要求的死区时间范围比较。
[0009]电压检测电路采集全桥驱动电路中MOSFET的栅极电压经信号调理模块传送至编程处理模块处理，编程处理模块可以选择FPGA、CPLD等。该编程处理模块将处理结果发送给主控单元，主控单元可以选择CPU或MCU等。主控单元将处理结构显示在用户界面上。实现在麻醉机正式工作前就能能够了解驱动电路的初始的栅极电压、死区时间等等，避免因驱动电路异常而损坏电路中的器件的问题，延长电机使用寿命，降低了维护成本。
[0010]进一步,步骤S2具体包括如下步骤:
[0011]步骤S21、以第一 MOSFET的栅极电压的上升沿触发时钟计时开始，记录下η个PffM周期T后时钟计时结束，分别记录全桥驱动电路中多个MOSFET的栅极电压；
[0012]步骤S22、分别计算O-ηΤ时间内全桥驱动电路中各个MOSFET的栅极电压平均值；
[0013]步骤S23、比较MOSFET的栅极电压平均值与栅极电压正常值并输出比较结果。
[0014]进一步,步骤S3具体包括如下步骤:
[0015]步骤S31、以全桥驱动电路上桥臂MOSFET的栅极电压的上升沿触发时钟计时，记录下桥臂MOSFET的栅极电压的上升沿时刻；
[0016]步骤S32、以全桥驱动电路下桥臂MOSFET的栅极电压的下降沿为触发开始，记录上桥臂MOSFET的栅极电压的下降沿时刻；
[0017]步骤S33、分别计算对应上下桥臂的上升沿时间差和下降沿时间差得到上下桥臂的死区时间；
[0018]步骤S34、比较上下桥臂的死区时间和要求的死区时间并将比较结果输出。
[0019]一种无刷直流电机驱动电路自检装置，包括:
[0020]信号调理模块，用于检测全桥驱动电路MOSFET的栅极电压并转换成数字信号；
[0021]编程处理模块，用于接收信号调理模块输出的栅极电压，并计算得到栅极电压平均值和上下桥臂的死区时间，将处理结果发送给主控模块；编程处理模块可以是FPGA或PLC 等。
[0022]主控模块，用于控制接口切换模块实现无刷直流电机和三相负载之间切换，并模拟霍尔信号的正确状态输入至三相全桥驱动电路，接收编程处理模块的处理结果。主控模块可以是CPU或MCU等器件。
[0023]进一步，信号调理模块包括电压检测电路和D/A转换电路，电压检测电路包括运算放大器、瞬态电压抑制二极管和电容；运算放大器的正输入端与MOSFET的栅极连接，该正输入端连接分压电阻后接地，所述分压电阻的两端分别并联第一瞬态电压抑制二极管和第一电容；第一瞬态电压抑制二极管的阴极与运算放大器的正输入端连接，阳极接地；运算放大器的负输入端与其输出端连接，该输出端与编程处理模块连接；输出端与地之间还设有第二瞬态电压抑制二极管和第二电容；第二瞬态电压抑制二极管的阴极与运算放大器的输出端连接，阳极接地。在分压电阻两端并联第一瞬态二极管是为了防止电机绕组产生的反电动势过高，造成运放输入端的损坏。在分压电阻两端并联电容的目的是为了消除电机换相过程中产生的电源纹波的影响。
[0024]本发明的有益效果是:本发明测量三相全桥驱动电路中6个MOSFET管的栅极电压，FPGA处理得到6个MOSFET管的栅极电压平均值和死区时间并发送给主控模块。实现在麻醉机正式工作前就能够了解驱动电路的初始的栅极电压、死区时间等等，避免因驱动电路异常而损坏电路中的器件，延长电机使用寿命，降低了维护成本。
【附图说明】
[0025]图1是本发明中无刷直流电机驱动电路自检方法流程图；
[0026]图2是本发明无刷直流电机驱动电路自检装置示意图；
[0027]图3是本发明具体实施例中无刷直流电机驱动电路自检方法流程图；
[0028]图4是本发明电压检测电路原理图；
[0029]图5是MOSFET栅极驱动电压的时序图；
[0030]图6是MOSFET上下桥臂死区时间示意图。
[0031]图中:
[0032]1、三相全桥驱动电路2、接口切换模块3、三相负载
[0033]4、信号调理模块5、电源芯片6、FPGA
[0034]7、FPGA配置芯片8、主控模块
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0036]如图2所示，本发明提供一种无刷直流电机驱动电路自检装置，该装置并联于主控模块8与无刷直流电机之间，无需其他检测装置即可实现无刷直流电机驱动电路检测。该自检装置包括接收主控模块8的指令并进行无刷直流电机与三相负载3之间切换的接口切换模块2，三相全桥驱动电路I通过接口切换模块2与三相负载连接。信号调理模块包括电压检测电路和D/A转换电路，其中电压检测电路有六路，每路电路的输入端分别与三相全桥驱动电路的栅极采样电阻R2连接，电压检测电路的输出端经D/A转换电路与PFGA的输入端连接，电源芯片5为FPGA供电，FPGA配置芯片7提供FPGA执行操作的程序。
[0037]如图4所示，电压检测电路包括运算放大器、瞬态电压抑制二极管和电容；运算放大器的正输入端与MOSFET的栅极连接，该正输入端连接分压电阻后接地，所述分压电阻的两端分别并联第一瞬态电压抑制二极管和第一电容；第一瞬态电压抑制二极管的阴极与运算放大器的正输入端连接，阳极接地；运算放大器的负输入端与其输出端连接，该输出端与编程处理模块连接；输出端与地之间还设有第二瞬态电压抑制二极管和第二电容；第二瞬态电压抑制二极管的阴极与运算放大器的输出端连接