直流电机的安全保护电路及使用该电路的食品加工的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种直流电机的安全保护电路及使用该电路的食品加工机，包括具有PWM输出口的主控芯片、由MOS管组成的电机驱动电路，电机驱动电路连接直流电机，所述安全保护电路还包括无极性的保护电容，保护电容一端连接主控芯片的PWM输出口，另外一端连接电机驱动电路。现有技术中主控制器在出现故障或者异常是容易出现输出端口输出高电平，而这部分异常的高电平会造成直流无刷电机无故启动工作造成隐患，本实用新型通过设置无极性的保护电容，将主控制器与从控制器之间的连接方式从由过去的直接导线连接改为由电容进行隔离连接，利用电容的隔直通交的特性来解决因主控制器出现异常而导致直流无刷电机异常动作的问题。
【专利说明】直流电机的安全保护电路及使用该电路的食品加工机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电机控制技术，尤其涉及一种直流电机安全保护电路及使用该种电路的食品加工机。
【背景技术】
[0002]现有技术中，无刷电机由于具有噪音低，无火花，无碳粉污染，寿命长，扭矩大等优点，目前得到了广泛的推广应用。其中无刷电机在家电领域，如豆浆机、料理机、榨汁机等产品上都受到推崇。
[0003]在目前豆浆机使用的直流无刷驱动电路中，主控制器通过调整PWM值通过光耦传输，再经过整流滤波后直接发送给从控制器，从而来实现主控制器与从控制器之间的信息传递的目的。但是这样的运行方式下当主控制器出现故障或者异常的情况容易出现输出端口输出高电平，异常的高电平输出会使得直流无刷电机无故启动工作。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，有必要提供一种能够避免主控制器出现故障的情况下导致通信异常而使电机无故启动的情况发生的直流电机安全保护电路。
[0005]为了实现上述目的本实用新型的技术方案是:
[0006]一种直流电机的安全保护电路，包括具有PWM输出口的主控芯片、由MOS管组成的电机驱动电路，电机驱动电路连接直流电机，所述安全保护电路还包括无极性的保护电容，保护电容一端连接主控芯片的PWM输出口，另外一端连接电机驱动电路。
[0007]进一步的，所述安全保护电路还包括整流电路，整流电路包括续流二极管和滤波电容，整流电路一端连接保护电容，另外一端连接电机驱动电路。
[0008]进一步的，所述安全保护电路还包括短路保护电路，短路保护电路包括稳压器、熔断器，稳压器和熔断器设置在MOS管的源极。
[0009]进一步的，所述熔断器为功率电阻或保险丝。
[0010]进一步的，所述稳压器为稳压二极管或压敏电阻或瞬变电压抑制二极管。
[0011 ] 进一步的，所述安全保护电路还包括电流保护电路，电流保护电路包括采样电机工作电流的采样电阻、放大电路，采样电阻获取直流电机工作电流经放大电路传输给主控
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[0012]进一步的，所述安全保护电路还包括电机转速保护电路，电机转速保护电路包括采样霍尔元件、信号处理电路，霍尔元件设在直流电机上，信号处理电路连接霍尔元件和主控芯片。
[0013]进一步的，一种食品加工机包括控制单元、直流电机、粉碎刀具及容器，所述容器内部设有粉碎刀具，控制单元与直流电机相连接，该直流电机驱动粉碎刀具转动，所述控制单元包括直流电机的安全保护电路。
[0014]进一步的，所述食品加工机还包括加热装置，该加热装置与控制单元电连接，该加热装置对容器进行加热。
[0015]本实用新型所带来的有益效果是:
[0016]通过设置无极性的保护电容，本实用新型对主控制器与从控制器之间的连接方式进行改变，将过去的直接导线连接改成中间加入一个无极电容进行隔离，利用电容的隔直通交的特性，来解决因主控制器出现异常而导致直流无刷电机异常动作的现象。
[0017]通过设置整流电路，将原PWM信号的高电平状态改成一个高频率的PWM信号，如果主控制器异常，将信号一致输出成高电平，由于有一个无极性电容的存在，使得从控制器无法收到异常动作信号，而正常的信号经过无极电容之后再对整个信号进行还原，PWM信号通过无极性电容后再通过二极管进行重新续流和滤波电容进行滤波后重新还原到原来的PWM驱动信号，被还原的PWM驱动信号便能正常控制电机工作。
[0018]通过设置短路保护电路，当MOS管出现漏极和栅极短路而导致强电灌入到弱电信号中时，安全保护电路中的熔断器会被瞬间击穿，从而有效保护弱电电路，防止弱电电路因强电的进入出现大面积元器件损坏的情况发生，可以有效降低后期的维修困难和维修成本。
[0019]通过设置功率电阻或保险丝，两者作为熔断器使用成本低、适应性好、性能稳定，能够很好的保护电路。
[0020]通过设置电流保护电路，在直流电机工作时，采样电阻获取直流电机工作电流经放大电路传输给主控芯片，主控芯片会根据获得电流的大小来判定当前电机的状态，当电流大小出现异常时，主控芯片判断出电机工作状态出现异常并采取相应措施有效保护直流电机。
[0021]通过设置电机转速保护电路，在直流电机工作时，霍尔元件将电机转动速度转换成电压脉冲信号，主控芯片通过检测脉冲信号来判定电机的转速，从而可以有效的判断电机的运行状态，当电机的转速出现异常时，主控芯片判断判断出电机工作状态出现异常并采取相应措施有效保护直流电机。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明:
[0023]图1是本实用新型所述直流电机的安全保护电路实施方式一的原理框图；
[0024]图2是本实用新型所述直流电机的安全保护电路实施方式一的原理图；
[0025]图3是本实用新型所述直流电机的安全保护电路实施方式一的电机驱动电路原理图；
[0026]图4是采用图1至3所述直流电机的安全保护电路的豆浆机的示意图；
[0027]图5是本实用新型所述直流电机的安全保护电路实施方式二的原理图；
[0028]图6是本实用新型所述直流电机的安全保护电路实施方式三的原理图；
[0029]图7是本实用新型所述直流电机的安全保护电路实施方式四的原理图；
[0030]图8是采用图7所述直流电机的安全保护电路的料理机的示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步的详述:[0032]实施方式一:
[0033]参照图1至图3所示，本实用新型涉及的直流电机的安全保护电路的第一种实施方式，直流电机的安全保护电路包括主控芯片MUC、由MOS管组成的电机驱动电路、由电机驱动电路驱动的直流电机。其中，主控芯片MUC设有PWM输出口 P2，电机驱动电路包括三级管Q8、三级管Q9、M0S管QlUMOS管Q12，主控芯片MUC与电机驱动电路之间还设有光电耦合器U600、无极性的保护电容C602及整流电路，该整流电路包括续流二极管D601、续流二极管D602及滤波电容EC601，该保护电容C602 —端连接到主控芯片MUC的PWM输出口P2，另一端连接到整流电路，该整流电路一端连接到保护电容C602，另一端连接到电耦合器U600。
[0034]在本实施方式中，当需要控制直流电机工作时，主控芯片MUC会发出控制信号，控制信号经过转换后由PWM输出口 P2输出一个被转换的控制信号，被转换的控制信号通过保护电容C602后被整流电路内的续流二极管D601、D602续流及滤波电容EC601滤波后，重新被还原为控制信号，被还原的控制信号经过光电稱合器U600传输给电机驱动电路,从而控制电机进行工作。
[0035]在本实施方式中，原有的控制信号的高电平部分，被高频率的PWM信号所取代，这样就可以保证被转换过的控制信号能通过保护电容C602，而非正常的信号不能通过保护电容C602;此外，控制信号还可以增加握手协议，例如在控制信号前增加一段固定格式的握手信号，该握手信号为一个2T时间的高电平信号和T时间的低电平信号，通过保护电容C602的信号中只有含有该握手信号的信号才能控制直流电机，未流含有该握手信号的信号则无法控制直流电机；控制信号还可以通过增加一个置信区间来规避异常信号，例如正常的情况下PWM信号转换后的直流电压值为V，在增加置信区间后主控芯片MCU发出的PWM信号变为0.8*V，那么当主控芯片MUC希望输出100%转速时输出的PWM信号的占空比就变为80%，50%转速时占空比则变为40%，如此一来即使异常信号通过保护电容C602只要信号所转化的直流电压值不在置信区间内信号就不能控制直流电机，从而增加安全保护。
[0036]设置无极性的保护电容C602后，利用电容的隔直通交的特性，当主控芯片MUC出现故障或异常输出端口无故输出高电平时，未经过转化的高电平信号无法通过保护电容C602，这样也就避免了直流电机受到异常信号控制无故启动工作的情况发生。保护电容C602与整流电路相结合工作，保证正常控制信号能通过保护电容C602控制直流电机工作，而异常信号则无法通过保护电容C602控制直流电机工作，以此解决因主控芯片MUC异常造成直流电机误动作而产生的安全隐患问题。
[0037]本实施方式所述直流电机的安全保护电路使用在如图4所示的豆浆机上，该豆浆机包括控制单元(图中未示出)、直流电机41、粉碎刀具42、加热装置43及容器44，所述粉碎刀具42伸入容器44内部，控制单元包括直流电机的安全保护电路，控制单元通过该直流电机的安全保护电路控制直流电机41工作，该直流电机41驱动粉碎刀具42转动，控制单元还与加热装置43电连接，该加热装置43对容器44进行加热。
[0038]可以理解的，所述由MOS管组成的电机驱动电路可以是半桥驱动电路、也可以是全桥驱动电路。
[0039]实施方式二:
[0040]参照图5所示，本实用新型涉及的直流电机的安全保护电路的第二种实施方式，与上述实施例的区别在于，所述由MOS管组成的电机驱动电路还包括短路保护电路，该短路保护电路包括稳压二极管D20、稳压二极管D21、功率电阻R5、功率电阻R6，稳压二极管D20、D21 —端接地、另一端分别与功率电阻R5、R6相连接，功率电阻R5 —端与三级管Q8连接另一端与MOS管Qll连接，功率电阻R6 —端与三级管Q9连接另一端与MOS管Q12连接。
[0041]通常情况下310V的强电并不会进入12V弱电区域，但当MOS管Ql1、Q12因静电或者其它因素导致栅极和漏极而出现短路时，310V强电会直接灌入12V弱电区域，导致12V弱电区域内的大面积元器件损坏，而采用短路保护电路后，当出现短路情况时，稳压二极管D20及D21会被瞬间击穿，这样功率电阻R5、R6便会直接接地，瞬间出现的大电流直接将功率电阻R5、R6烧毁，这样就能够避免310V的强电直接灌入弱电区域，保护元器件安全，降低后期的维修困难和成本。
[0042]可以理解的，所述的稳压二极管，也可以采用其它稳压器代替，例如压敏电阻、瞬变电压抑制二极管等。
[0043]可以理解的，所述的功率电阻，也可以采用其它熔断器代替，例如保险丝等。
[0044]实施方式三:
[0045]参照图6所示，本实用新型涉及的直流电机的安全保护电路的第三种实施方式，与上述实施例的区别在于，所述由MOS管组成的电机驱动电路还包括电流保护电路，该电流保护电路包括采样电阻R27和设有运算放大器IC3的放大电路，采样电阻R27 —端接地，另一端连接到电机驱动电路。
[0046]工作时，检测采样电阻R27两端的电压并经过放大电路后输出给主控芯片MUC进行采样分析处理，当直流电机发生异常工作状态导致采样数据出现异常时，主控芯片MUC采取相应措施保护直流电机。
[0047]实施方式四:
[0048]参照图7所示，本实用新型涉及的直流电机的安全保护电路的第四种实施方式，与上述实施例的区别在于，所述由MOS管组成的电机驱动电路还包括电机转速保护电路、主控芯片MUC的输入接口 P3，该电机转速保护电路包括采样霍尔元件、信号处理电路，该信号处理电路与采样霍尔元件、输入接口 P3相连接，该信号处理电路包括电阻R602、电容C511。
[0049]工作时，通过霍尔传感器直流电机转速的脉冲信号经过电阻R602、电容C511滤波之后通过输入接口 P3传输给主控芯片MUC，主控芯片MUC处理后获得直流电机的实际转速，根据获得的转速对直流电机进行保护。
[0050]本实施方式所述直流电机的安全保护电路使用在如图8所示的料理机上，该料理机包括控制单元(图中未示出)、直流电机81、粉碎刀具82及容器83,所述粉碎刀具82伸入容器83内部，控制单元包括直流电机的安全保护电路，控制单元通过该直流电机的安全保护电路控制直流电机81工作，该直流电机81驱动粉碎刀具82转动。
[0051]本实用新型所述直流电机的安全保护电路是一种应用于食品加工机上的安全保护电路如榨汁机、粥机、框式豆浆机等，该电路可以应用在电机下置式以及电机侧置式上。所述框式豆浆机是一种包括机座、粉碎刀具、带动粉碎刀具旋转的电机及粉碎容器的豆浆机，该粉碎刀具位于粉碎容器内部，该电机及粉碎容器设置在机座上。
[0052]以上列举仅表达了本实用新型的几种实施方案，在不脱离本实用新型精神的前提下，根据本实用新型方案和技术做出的若干改进和变形，均应属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种直流电机的安全保护电路，包括具有PWM输出口的主控芯片、由MOS管组成的电机驱动电路，电机驱动电路连接直流电机，其特征在于:所述安全保护电路还包括无极性的保护电容，保护电容一端连接主控芯片的PWM输出口，另外一端连接电机驱动电路。
2.如权利要求1所述的一种直流电机的安全保护电路，其特征在于:所述安全保护电路还包括整流电路，整流电路包括续流二极管和滤波电容，整流电路一端连接保护电容，另外一端连接电机驱动电路。
3.如权利要求1或2所述的一种直流电机的安全保护电路，其特征在于:所述安全保护电路还包括短路保护电路，短路保护电路包括稳压器、熔断器，稳压器和熔断器设置在MOS管的源极。
4.如权利要求3所述的一种直流电机的安全保护电路，其特征在于:所述熔断器为功率电阻或保险丝。
5.如权利要求3所述的一种直流电机的安全保护电路，其特征在于:所述稳压器为稳压二极管或压敏电阻或瞬变电压抑制二极管。
6.如权利要求1或2所述的一种直流电机的安全保护电路，其特征在于:所述安全保护电路还包括电流保护电路，电流保护电路包括采样电机工作电流的采样电阻、放大电路，采样电阻获取直流电机工作电流经放大电路传输给主控芯片。
7.如权利要求1或2所述的一种直流电机的安全保护电路，其特征在于:所述安全保护电路还包括电机转速保护电路，电机转速保护电路包括采样霍尔元件、信号处理电路，霍尔元件设在直流电机上，信号处理电路连接霍尔元件和主控芯片。
8.一种食品加工机包括控制单元、直流电机、粉碎刀具及容器，所述粉碎刀具伸入容器内部，控制单元与直流电机电连接，该直流电机驱动粉碎刀具转动，其特征在于:所述控制单元包括权利要求1至7中任意一项所述的直流电机的安全保护电路。
9.如权利要求8所述的一种食品加工机，其特征在于:所述食品加工机还包括加热装置，该加热装置与控制单元电连接，该加热装置对容器进行加热。
【文档编号】A47J31/44GK203734291SQ201320674839
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】朱泽春, 崔成立, 林小财, 杨卫波 申请人:九阳股份有限公司