一种无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及母线电压纹波的监测，尤其是一种无刷直流电机母线电压纹波超限报警的电路。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机(BLDC)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]在试验中发现，如果固定无刷直流电机输出侧电容值不变，逐渐提高电机的转速，用示波器可以观察到，输出侧电压纹波的幅值与频率会发生明显的变化:幅值加大，频率变快，而且输出气流的变化幅度也稍大，如图2所示。其中AV为纹波幅值，AT为纹波宽度，T为纹波频率。在并联上合适的电容之后，上述现象均消失。由此可见，纹波电压对电机转速有着比较重要的影响，可以直接影响电机的调速效果。因此，对于一定的电机驱动电路和电机负载，通过电源纹波和转速的测试，采取合适的处理措施，可以有效的帮助我们消除电压纹波对电机调速效果的影响。
[0004]综上所述，提供一种监测母线电压纹波的方式，能在电压纹波超限时报警，具有重要的实际应用意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，实现麻醉机无刷直流电机母线电压纹波监测与超限报警，避免纹波电压对电机转速产生的影响。
[0006]本发明目的是通过以下技术方案实现的:一种无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，包括:
[0007]第一电路，用于产生负电压基准信号并输出；
[0008]第二电路，用于处理负电压基准信号和电压纹波信号并输出处理结果的脉冲信号至控制单元。
[0009]进一步，第一电路包括基准电压源、第一运放电路、第二运放电路和三极管；基准电压源的输入端接电源，其输出端接第一运放电路的输入端；第一运放电路的输出端接第二运放电路的输入端，第二运放电路的输出端中一路接三极管的基极，三极管的集电极接地。该基准电压源向后续电路提供稳定的、不受外界因素(主要是电源电压和环境温度)影响的基准电压。该基准电压经第一运放电路处理后得到负基准电压。当三极管截止时，该负基准电压经第二运放电路处理后输出至第二电路。
[0010]进一步，第一运放电路是反相运放电路，其输出端与负输入端之间串联第一反馈电阻；正输入端接地。
[0011]进一步，第二运放电路是同相运放电路，其输出端与正输入端之间串联第二反馈电阻，并向第二电路输出负电压基准信号。
[0012]进一步，第二电路包括第三运放电路和电压比较器，第三运放的正输入端与第二运放电路的输出端电连接，负输入端接纹波信号，输出端接电压比较器的负输入端；电压比较器的输出端与控制器的1电连接。
[0013]进一步，第三运放电路是反相二阶低通运放电路。该电路可以去除信号中的直流分量，并且将负向的纹波峰值变成正向的纹波峰值。
[0014]本发明的有益效果是:第一电路是高精度负直流偏置运放电路，产生稳定的负电压基准信号并输出；第二电路是获得判断纹波幅值的数字脉冲信号的电路，将判断纹波幅值的数字脉冲信号作为中断信号输入到控制单元。控制单元将接收到的脉冲信号和标准纹波脉冲比对，若超出标准纹波幅值，则控制单元报警。本发明信号处理过程全部由模拟电路实现，响应时间短，处理速度快，能在母线电压纹波超限时迅速给出警报。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的硬件框图；
[0016]图2是本发明负直流偏置运放电路的原理图；
[0017]图3是本发明获得判断纹波幅值的数字脉冲信号的原理图。
[0018]图中:
[0019]1、第一电路2、第二电路3、控制器
[0020]11、基准电压源 12、第一运放电路13、三极管
[0021]14、第二运放电路21、三运放电路22、电压比较器
【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]如图1所示，本发明提供一种无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，包括用于产生负电压基准信号并输出的第一电路I和用于处理负电压基准信号和电压纹波信号并输出处理结果的脉冲信号至控制单元的第二电路2。其中第一电路I包括基准电压源11、第一运放电路12、第二运放电路14和三极管13 ;第二电路2包括第三运放电路21和电压比较器22，电压比较器22处理得到的判断纹波幅值的数值脉冲信号作为中断信号输入控制器3。该信号处理过程全部由模拟电路实现，响应时间算，处理速度快。
[0024]如图2所示，给出一种第一电路I的具体连接方式。电源的输出经电容滤波后接基准电压源11的输入端，基准电压源11的输出经分压后输入第一运放的负输入端；第一运放电路12是反相运放电路，其输出端与负输入端之间串联第一反馈电阻；正输入端串接一电阻后接地。基准电压源11和第一运放电路12组成负基准电压源，输出电压是-5V。第一运放的输出端接第二运放电路14的输入端,第二运放电路14输出负电压基准-Power，三极管13的基极接第二运放的输出端，三极管13的集电极接地。第二运放电路14是同相运放电路，其输出端与正输入端之间串联第二反馈电阻，并向第二电路输出负电压基准-Power。该基准电压源11向后续电路提供稳定的、不受外界因素(主要是电源电压和环境温度)影响的基准电压。该基准电压经第一运放电路12处理后得到负基准电压。当三极管13截止时，该负基准电压经第二运放电路14处理后输出至第二电路。
[0025]如图3所示，给出一种第二电路2的具体连接方式。第二运放电路14的输出经分压后接入第三运放的正输入端，该正输入端串联一电阻后接地，该电阻两端并联一电容。母线电压纹波输入至第三运放的负输入端，输出端接电压比较器22的负输入端；第三运放电路21是反相二阶低通运放电路，即是在基本反相比例积分器的负输入端再增加一节RC低通滤波电路构成。第三运放电路21可以去除信号中的直流分量，并且将负向的纹波峰值变成正向的纹波峰值。电压比较器22的负输入端与第三运放的输出端之间串联一电阻，电压比较器22的负输入端串联一电阻后接+5V，正输入端串联一电阻后接地，输出端控制器的1电连接，另外电压比较器22的输出端与正输入端之间串联一电阻,输出端串联一电阻后接+5V。控制器可以是CPU、MCU或DSP等具有数据处理与逻辑计算等功能的芯片。
[0026]以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，其特征在于，包括: 第一电路，用于产生负电压基准信号并输出； 第二电路，用于处理负电压基准信号和电压纹波信号并输出处理结果的脉冲信号至控制单兀。2.根据权利要求1所述的无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，其特征在于:所述第一电路包括基准电压源、第一运放电路、第二运放电路和三极管；基准电压源的输入端接电源，其输出端接第一运放电路的输入端；第一运放电路的输出端接第二运放电路的输入端，第二运放电路的输出端中一路接三极管的基极，三极管的集电极接地。3.根据权利要求2所述的无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，其特征在于:所述第一运放电路是反相运放电路，其输出端与负输入端之间串联第一反馈电阻；正输入端接地。4.根据权利要求2或3所述的无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，其特征在于:所述第二运放电路是同相运放电路，其输出端与正输入端之间串联第二反馈电阻，并向第二电路输出负电压基准信号。5.根据权利要求1或2所述的无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，其特征在于:所述第二电路包括第三运放电路和电压比较器，第三运放电路的正输入端与第二运放电路的输出端电连接，负输入端接纹波信号，输出端接电压比较器的负输入端；电压比较器的输出端与控制器的1电连接。6.根据权利要求5所述的无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，其特征在于:所述第三运放电路是反相二阶低通运放电路。
【专利摘要】本发明公开了一种无刷直流电机母线电压纹波超限报警电路，包括用于产生负电压基准信号并输出的第一电路和用于处理负电压基准信号和电压纹波信号并输出处理结果的脉冲信号至控制单元的第二电路。其中第一电路包括基准电压源、第一运放电路、第二运放电路和三极管；第二电路包括第三运放电路和电压比较器，电压比较器处理得到的判断纹波幅值的数值脉冲信号作为中断信号输入控制器。该信号处理过程全部由模拟电路实现，响应时间短，处理速度快，能在母线电压纹波超限时迅速给出警报。该发明实现麻醉机无刷直流电机母线电压纹波监测与超限报警，避免纹波电压对电机转速产生的影响。
【IPC分类】H02P6/00
【公开号】CN105577042
【申请号】CN201410542285
【发明人】刘琳
【申请人】北京谊安医疗系统股份有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月14日