信号转换电路、控制电路和直流无刷电机的制作方法

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种信号转换电路、控制电路和直流无刷电机。

背景技术：

在直流无刷电机的控制电路中，针对功率模块的过温保护是不可或缺的一项基本功能。目前市场上使用的集成功率模块型号众多，功能也不尽相同。有些型号的功率模块专门设置有温度检测信号输出引脚，随着功率模块温度的改变输出不同的模拟信号。通过设置相应的信号采集和转换电路，将此模拟信号转换成高或低电平信号，再传送给主控芯片，主控芯片检测到有效信号后，判断是否停机保护。

目前，市场上有些厂家的功率模块输出的温度检测模拟信号随着温度的升高而线性增加，而有些厂家的功率模块输出的温度检测模拟信号随着温度的升高而线性减小。如果要匹配同一个型号的主控芯片(即故障使能电平不可改变)，则这两种功率模块的温度检测信号转换电路就不能通用，因此需要分别设计一种信号转换电路，比较繁琐，不利于功率模块与主控芯片的快速匹配，效率较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种信号转换电路，能够实现功率模块与主控芯片的快速匹配，从而能够有效提高工作效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种信号转换电路，包括输出端FIB，所述输出端FIB与主控芯片的故障检测引脚相连接，所述信号转换电路还包括：

双向开关k1，单向开关k2，R1，R2，R3，R4，PNP型开关管Q1，NPN型开关管Q2和第一给定电源VREG；

所述双向开关k1的动端a与模拟电压信号输入端VTS相连接；所述R1的一端与所述双向开关k1的第一不动端b相连接，另一端与所述第一给定电源VREG相连接；所述PNP型开关管Q1的基极与所述双向开关k1的第一不动端b相连接，集电极与所述单向开关k2的第一端相连接，发射极与所述第一给定电源VREG相连接；所述R2的一端与所述双向开关k1的第二不动端c相连接，另一端与所述单向开关k2的第二端相连接；所述R3的一端与所述单向开关k2的第二端相连接，另一端与所述NPN型开关管Q2的基极相连接；所述R4的一端与所述NPN型开关管Q2的基极相连接，另一端接地；所述NPN型开关管Q2的集电极与所述输出端FIB相连接，发射极接地。

优选的，还包括：

R5和第二给定电源POWER；

所述R5一端与所述NPN型开关管Q2的集电极相连接，另一端与所述第二给定电源POWER相连接。

优选的，还包括：

与所述R4并联的滤波电容C1。

一种控制电路，包括：

上述任一项所述的信号转换电路，功率模块，以及主控芯片；

所述功率模块的输出端与所述模拟电压信号输入端VTS相连接，所述主控芯片与所述输出端FIB相连接。

一种直流无刷电机，包括：

直流无刷电机本体，以及与所述直流无刷电机本体相连接的上述任一项所述的控制电路。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种信号转换电路、控制电路和直流无刷电机。本发明提供的信号转换电路，当主控芯片的故障检测引脚内置了上拉电源，且低电平有效，功率模块的输出温度模拟电压信号随着模块温度的升高而线性增大时，将开关K1的a端与c端相连，同时将K2断开，此时R2、R3、R4、和Q2组成转换电路，通过R2、R3和R4电阻的选择来设置过温保护点，随着电机的运行，功率模块温度逐渐升高，当温度到达设置的保护值时(即VTS足够大时通过R2、R3和R4的分压后，电压达到Q2的导通电压值)，Q2导通，此时FIB通过Q2接地，输出低电平信号；当主控芯片的故障检测引脚内置了上拉电源，且低电平有效，功率模块的输出温度模拟电压信号随着模块温度的升高而线性减小时，将开关K1的a端与b端相连，同时将K2闭合，则R1、R3、R4、Q1、Q2组成转换电路，通过R1电阻的选择来设置过温保护点，随着电机的运行，功率模块温度逐渐升高，VTS线性减小，当温度达到设置的保护值(即VTS足够小)时，使得Q1导通，VREG通过R3和R4的分压后使得Q2导通，FIB通过Q2接地，输出低电平信号；当主控芯片的故障检测引脚内置了上拉电源，且高电平有效，功率模块的输出温度模拟电压信号随着模块温度的升高而线性增大时，将开关K1的a端与b端相连，同时将K2闭合，则R1、R3、R4、Q1、Q2组成转换电路，通过R1电阻的选择来设置过温保护点，随着电机的运行，模块温度逐渐升高，VTS线性增大，当VTS足够大时，加在R1两端的电压值不足以使Q1导通，此时Q1、Q2均关断，FIB通过内置上拉电源接高电平信号；当主控芯片的故障检测引脚内置了上拉电源，且高电平有效，当功率模块的输出温度模拟电压信号随着温度的升高而线性减小时，将开关K1的a端与c端相连，同时将K2断开，此时R2、R3、R4和Q2组成转换电路，通过R2、R3和R4电阻的选择来设置过温保护点，随着电机的运行，模块温度逐渐升高，VTS线性减小，当VTS足够小时，加在R4两端的分压不足以使Q2导通，此时Q2关断，FIB通过内置上拉电源接高电平信号。综上所述，本发明提供的信号转换电路，可以通过通路中元件的有效变更，对同一大小的电压模拟信号(即功率模块输出的温度检测模拟信号)，根据实际应用需求，既可以转换成高电平信号，又可以转换成低电平信号，而对不同大小的电压模拟信号，根据实际应用需求，也均能转换为高电平信号或低电平信号。因此，本发明提供的技术方案，能够实现功率模块与主控芯片的快速匹配，从而能够有效提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种信号转换电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的另外一种信号转换电路的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对现有技术和本发明作进一步详细的说明。

实施例

本实施例应用于主控芯片的故障检测引脚内部接电源信号，即所述故障检测引脚内置上拉电源的场景。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种信号转换电路的结构图。如图1所示，该信号转换电路，包括：

包括输出端FIB，所述输出端FIB与主控芯片的故障检测引脚相连接；

所述信号转换电路还包括：

双向开关k1，单向开关k2，R1，R2，R3，R4，PNP型开关管Q1，NPN型开关管Q2和第一给定电源VREG；

所述双向开关k1的动端a与模拟电压信号输入端VTS相连接；

所述R1的一端与所述双向开关k1的第一不动端b相连接，另一端与所述第一给定电源VREG相连接；

所述PNP型开关管Q1的基极与所述双向开关k1的第一不动端b相连接，集电极与所述单向开关k2的第一端相连接，发射极与所述第一给定电源VREG相连接；

所述R2的一端与所述双向开关k1的第二不动端c相连接，另一端与所述单向开关k2的第二端相连接；

所述R3的一端与所述单向开关k2的第二端相连接，另一端与所述NPN型开关管Q2的基极相连接；

所述R4的一端与所述NPN型开关管Q2的基极相连接，另一端接地；

所述NPN型开关管Q2的集电极与所述输出端FIB相连接，发射极接地。

本发明提供的信号转换电路，当主控芯片的故障检测引脚内置了上拉电源，且低电平有效(即当主控芯片的故障检测引脚检测到低电平信号时，芯片关断PWM信号的输出，电机停机)，当功率模块的输出温度模拟电压信号随着模块温度的升高而线性增大时，将开关K1的a端与c端相连，同时将K2断开，此时R2、R3、R4、和Q2组成转换电路，通过R2、R3和R4电阻的选择来设置过温保护点，随着电机的运行，功率模块温度逐渐升高，当温度到达设置的保护值时(即VTS足够大时通过R2、R3和R4的分压后，电压达到Q2的导通电压值)，Q2导通，此时所述输出端FIB通过Q2接地，输出低电平信号，电机停机；

当主控芯片的故障检测引脚内置了上拉电源，且低电平有效，当功率模块的输出温度模拟电压信号随着模块温度的升高而线性减小时，将开关K1的a端与b端相连，同时将K2闭合，则R1、R3、R4、Q1、Q2组成转换电路，通过R1电阻的选择来设置过温保护点，随着电机的运行，功率模块温度逐渐升高，VTS线性减小，当温度达到设置的保护值(即VTS足够小)时，使得Q1导通，VREG通过R3和R4的分压后使得Q2导通，所述输出端FIB通过Q2接地，输出低电平信号，电机停机；

当主控芯片的故障检测引脚内置了上拉电源，且高电平有效(即当主控芯片的故障检测引脚检测到高电平信号时，芯片关断PWM信号的输出，电机停机)，当功率模块的输出温度模拟电压信号随着模块温度的升高而线性增大时，将开关K1的a端与b端相连，同时将K2闭合，则R1、R3、R4、Q1、Q2组成转换电路，通过R1电阻的选择来设置过温保护点，随着电机的运行，模块温度逐渐升高，VTS线性增大，当VTS足够大时，加在R1两端的电压值不足以使Q1导通，此时Q1、Q2均关断，所述输出端FIB通过内置上拉电源接高电平信号，电机停机；

当主控芯片的故障检测引脚内置了上拉电源，且高电平有效，当功率模块的输出温度模拟电压信号随着温度的升高而线性减小时，将开关K1的a端与c端相连，同时将K2断开，此时R2、R3、R4和Q2组成转换电路，通过R2、R3和R4电阻的选择来设置过温保护点，随着电机的运行，模块温度逐渐升高，VTS线性减小，当VTS足够小时，加在R4两端的分压不足以使Q2导通，此时Q2关断，所述输出端FIB通过内置上拉电源接高电平信号，电机停机；

综上所述，本发明提供的信号转换电路，可以通过通路中元件的有效变更，对同一大小的电压模拟信号(即功率模块输出的温度检测模拟信号)，根据实际应用需求，既可以转换成高电平信号，又可以转换成低电平信号，而对不同大小的电压模拟信号，根据实际应用需求，也均能转换为高电平信号或低电平信号。因此，本发明提供的技术方案，能够实现功率模块与主控芯片的快速匹配，从而能够有效提高工作效率。

需要说明的是，当主控芯片的故障检测引脚内部没有接电源信号时，需要在外围电路中添加部分元件，请参见本发明提供的另外一个实施例。

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的另外一种信号转换电路的结构图。如图2所示，该信号转换电路，包括：

包括输出端FIB，所述输出端FIB与主控芯片的故障检测引脚相连接；

所述信号转换电路还包括：双向开关k1，单向开关k2，R1，R2，R3，R4，R5，PNP型开关管Q1，NPN型开关管Q2，第一给定电源VREG和第二给定电源POWER；

具体的，所述PNP型开关管Q1的基极为低电平时(所述PNP型开关管Q1)导通，高电平时截止；所述NPN型开关管Q2的基极为高电平时导通，低电平时截止。

所述双向开关k1的动端a与模拟电压信号输入端VTS相连接；

所述R1的一端与所述双向开关k1的第一不动端b相连接，另一端与所述第一给定电源VREG相连接；

所述PNP型开关管Q1的基极与所述双向开关k1的第一不动端b相连接，集电极与所述单向开关k2的第一端相连接，发射极与所述第一给定电源VREG相连接；

所述R2的一端与所述双向开关k1的第二不动端c相连接，另一端与所述单向开关k2的第二端相连接；

所述R3的一端与所述单向开关k2的第二端相连接，另一端与所述NPN型开关管Q2的基极相连接；

所述R4的一端与所述NPN型开关管Q2的基极相连接，另一端接地；

所述R5一端与所述NPN型开关管Q2的集电极相连接，另一端与所述第二给定电源POWER相连接；

所述NPN型开关管Q2的集电极与所述输出端FIB相连接，发射极接地。

本发明提供的信号转换电路，当VTS的电压值较高(即功率模块输出的温度检测模拟信号随着温度的升高而线性增加)，要求输出低电平信号时(也就是说低电平有效，即主控芯片的故障检测引脚检测到低电平信号时，主控芯片关断PWM信号的输出，电机停机)，将开关K1的a端与c端相连，同时将K2断开，此时R2、R3、R4、Q2、R5和POWER组成转换电路，VTS足够大时，经过R2、R3和R4分压后，使得Q2导通(基极为高电平，故导通)，则所述输出端FIB通过Q2接地，此时便可输出低电平信号给主控芯片的故障检测引脚；

当VTS的电压值较高，要求输出高电平信号时(也就是说高电平有效，即主控芯片的故障检测引脚检测到高电平信号时，主控芯片关断PWM信号的输出，电机停机)，将开关K1的a端与b端相连，同时将K2闭合，则R1、R3、R4、Q1、Q2、R5和POWER组成转换电路，VTS足够大时，Q1(基极为高电平，截止)与Q2(基极为低电平，截止)均关断，所述输出端FIB通过R5接POWER，此时便可输出高电平信号给主控芯片的故障检测引脚；

当VTS的电压值较低(即功率模块输出的温度检测模拟信号随着温度的升高而线性减小)，要求输出低电平信号时，将开关K1的a端与b端相连，同时将K2闭合，则R1、R3、R4、Q1、Q2、R5和POWER组成转换电路，VTS足够低时，Q1导通(基极为低电平，故导通)，VREG通过R3和R4分压后，使得Q2导通(基极为高电平，故导通)，所述输出端FIB通过Q2接地，此时便可输出低电平信号给主控芯片的故障检测引脚；

当VTS的电压值较低，要求输出高电平信号时，将开关K1的a端与c端相连，同时将K2断开，此时R2、R3、R4、Q2、R5和POWER组成转换电路，VTS足够低时，经过R2、R3和R4分压后，不能使Q2导通(基极为低电平，故截止)，所述输出端FIB通过R5接POWER，此时便可输出高电平信号给主控芯片的故障检测引脚。

综上所述，本发明提供的信号转换电路，可以通过通路中元件的有效变更，对同一大小的电压模拟信号(即功率模块输出的温度检测模拟信号)，根据实际应用需求，既可以转换成高电平信号，又可以转换成低电平信号，而对不同大小的电压模拟信号，根据实际应用需求，也均能转换为高电平信号或低电平信号。因此，本发明提供的技术方案，能够实现功率模块与主控芯片的快速匹配，从而能够有效提高工作效率。

可选的，本发明任一实施例提供的信号转换电路，还包括：

与所述R4并联的滤波电容C1。

为了更加全面的阐述本发明提供的技术方案，本发明还公开一种控制电路。

本发明实施例提供的控制电路，包括：

上述任一实施例提供的信号转换电路，功率模块，以及主控芯片；

所述功率模块的输出端与所述模拟电压信号输入端VTS相连接，所述主控芯片与所述输出端FIB相连接。

为了更加全面的阐述本发明提供的技术方案，本发明还公开一种直流无刷电机。

本发明实施例提供的直流无刷电机，包括：

直流无刷电机本体，以及与所述直流无刷电机本体相连接的本发明实施例公开的所述控制电路。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。