专利名称：具断电煞车功能的马达电路的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种具断电煞车功能的马达电路，尤其是一种可形成多重煞车回路以共同分担煞车瞬间电流的马达电路。
背景技术：
请参照图I所示，其为中国台湾公开第201117546号《风扇系统及其停止控制电路》发明专利案所揭示的一种现有具断电煞车功能的马达电路，该马达电路包含一驱动单元91、一线圈单元92、一煞车单元93、一储能单元94及一控制单元95。该驱动单元91具有二电子式开关Ml及M3串联连接于一高压端点及一低压端点之间，以形成一第一臂开关组911，且该二电子式开关Ml及M3之间具有一第一串联接点SI ;此外，该驱动单元91更具有另二电子式开关M2及M4串联连接于该高压端点及低压端点之间，以形成一第二臂开关
组912，且该二电子式开关M2及M4之间具有一第二串联接点S2，借此由该第一及第二臂开关组911及912共同形成全桥式的该驱动单元91。该线圈单元92由一线圈所构成，且该线圈单元92的二端分别连接该第一串联接点SI及第二串联接点S2。该煞车单元93具有一回路致动开关931，且该回路致动开关931具有一高电位埠931a、一低电位埠931b及一控制埠931c，其中该高电位埠931a耦接该高压端点，该低电位埠931b耦接该第一串联接点SI，而该控制埠931c则供耦接该马达电路的直流电源VCC。该储能单元94为一电容器，且该储能单元94具有一电力输出埠941连接该回路致动开关931的高电位埠931a。该控制单兀95直接或间接稱接各该电子式开关M1-M4,以控制各该电子式开关M1-M4。当该直流电源VCC正常供电至上述现有具断电煞车功能的马达电路时，该控制单元95可控制该电子式开关M1、M4导通而该电子式开关M2、M3断开，使电流由该第一串联接点SI通过该线圈单元92流至该第二串联接点S2 ;或者,该控制单元95亦可控制该电子式开关M2、M3导通而该电子式开关Ml、M4断开，使电流由该第二串联接点S2通过该线圈单元92流至该第一串联接点SI。因此，即可借助此交变电流致动该线圈单元92产生交变磁场，进而驱动该马达的转子运转。另，由于此时该回路致动开关931的高电位埠931a及控制埠931c的电位相近，故该回路致动开关931呈断开的状态。反之，当该直流电源VCC中断电力供应时，该控制单元95即停止控制各该电子式开关M1-M4。此时，该储能单元94即由该电力输出埠941释放电能，使该回路致动开关931及电子式开关M2得以因应该储能单元94的电而导通。借此，可由该线圈单元92、电子式开关M2及回路致动开关931构成一封闭回路，并以该封闭回路迅速消耗该转子因转动而在该线圈单元92所产生的反电动势，进而可迅速的停止该转子的运转。然而，由于该第二臂开关组912的电子式开关M2不仅在正常供电时必须长时间作高频切换以便在该线圈单元92产生该交变电流，且该电子式开关M2在进行断电煞车时也必须呈导通状态以便形成该封闭回路，因此该电子式开关M2的耗损率将远高于其他各该电子式开关M1、M3、M4。此外，在该直流电源VCC正常供电以运作该现有具断电煞车功能的马达电路时，若该回路致动开关931因为位于该交变磁场中而受电磁效应影响而产生呈导通状态的误动作，也易于产生额外的电流突波通过该电子式开关M3 (即不仅由电子式开关M2经过线圈单元92的电流将通过该电子式开关M3，且经过该回路致动开关931的电流也将通过该电子式开关M3)，进而导致该电子式开关M3的毁损。基于上述原因，有必要进一步提供改良的具断电煞车功能的马达电路，以期不仅能够在断电煞车过程中避免所有反电动势的电量仅借助单一封闭回路进行消耗，因而造成单一电子式开关的庞大负担，亦能够在正常供电且产生误动作时避免电子式开关的毁损，借以增加一具断电煞车功能的马达电路的使用寿命。
实用新型内容本实用新型主要目的是提供一种具断电煞车功能的 马达电路，该马达电路可在电源电力中断时形成数个封闭回路，避免在煞车时产生的所有暂态电流通过单一个电子式开关而造成此电子式开关的毁损，具有提高使用寿命的功效。本实用新型的另一目的是提供一种具断电煞车功能的马达电路，该马达电路可在电源供电中且煞车回路开关因误动作而导通时，借助该线圈组本身的阻抗而降低误动作所产生的电流的强度，以减低电子式开关遭此电流破坏而毁损的可能性，具有提高使用寿命的功效。根据本实用新型的具断电煞车功能的马达电路，包含一驱动单元、一线圈单元及一煞车单元。该驱动单元具有数个开关臂并联连接，各该开关臂均具有一串联接点；该线圈单元具有数个线圈组及一中心接点，该数个线圈组各具有一端分别与该数个开关臂的串联接点连接，且该数个线圈组各具有另一端共同连接至该中心接点；该煞车单元具有一煞车回路开关耦接于该线圈单元的中心接点及该数个开关臂的一端之间。所述煞车单元另具有一个缓冲元件，且该煞车回路开关通过该缓冲元件耦接该中心接点。该缓冲元件为一个电阻器。所述驱动单元另具有一个高压端点及一个低压端点，该数个开关臂并联连接于该高压端点及该低压端点之间，且该数个开关臂与该煞车回路开关耦接的一端为该高压端点或低压端点。本实用新型的具断电煞车功能的马达电路另包含一个储能单元，该储能单元具有一个电力输出端连接该高压端点，且该煞车回路开关为一个电子式开关。该高压端点耦接至一个直流电源，各该开关臂均具有串联连接的一个上臂开关及一个下臂开关，各该开关臂的上臂开关及下臂开关之间形成该串联接点。该数个开关臂耦接该煞车回路开关的高压端点，且该煞车回路开关具有一个控制端耦接该直流电源。该驱动单元的任一个开关臂的上臂开关包含一个P通道金属氧化物半导体场效应晶体管，该P通道金属氧化物半导体场效应晶体管的源极连接该高压端点，且该P通道金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极连接该开关臂的串联接点。该驱动单元的任一个开关臂的上臂开关包含一个pnp双极晶体管及一个二极管，该pnp双极晶体管的射极连接该高压端点，该pnp双极晶体管的集极连接该开关臂的串联接点，该二极管的阳极连接该pnp双极晶体管的集极，且该二极管的阴极连接该pnp双极晶体管的射极。该数个开关臂耦接该煞车回路开关的低压端点，且该煞车回路开关具有一个控制端奉禹接该闻压端点。该驱动单元的任一个开关臂的下臂开关包含一个η通道金属氧化物半导体场效应晶体管，该η通道金属氧化物半导体场效应晶体管的源极连接该低压端点，且该η通道金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极连接该开关臂的串联接点。该驱动单元的任一个开关臂的下臂开关包含一个ηρη双极晶体管及一个二极管，该ηρη双极晶体管的射极连接该低压端点,该ηρη双极晶体管的集极连接该开关臂的串联接点，该二极管的阳极连接该ηρη双极晶体管的射极，且该二极管的阴极连接该ηρη双极晶体管的集极。所述煞车回路开关包含一个感测部及一个作动部，该感测部耦接该高压端点，该作动部即耦接于该线圈单元的中心接点及该数个开关臂的高压端点或低压端点之间，且该作动部能够呈现导通状态或断开状态。所述煞车回路开关为一个继电器。本实用新型在该直流电源中断供电时，仅借助导通该煞车回路开关即可同时形成数个封闭回路，确实可以避免在煞车时产生的所有暂态电流通过单一个电子式开关而造成此电子式开关的毁损，进而有效提高使用寿命。此外，在该直流电源正常供电的过程中，纵使该煞车回路开关因误动作而导通，使突波电流自该煞车单元经由该数个线圈组的一通过呈导通状态的下臂开关，仍可借助该线圈组本身的阻抗而降低此一电流的强度，进而减低该下臂开关遭此突波电流破坏而毁损的可能性。
图I :一种现有具断电煞车功能的马达电路的电路图。图2 :本实用新型具断电煞车功能的马达电路的第一实施例应用于单相马达时的电路图。图3 :本实用新型具断电煞车功能的马达电路的第一实施例应用于三相马达时的电路图。图4 :本实用新型具断电煞车功能的马达电路的第一实施例以另一种实施方式完成驱动单元时的电路图。图5 :本实用新型具断电煞车功能的马达电路的第二实施例的电路图。图6 :本实用新型具断电煞车功能的马达电路的第三实施例的电路图。主要元件符号说明〔本实用新型〕I驱动单元11开关臂 111上臂开关 112下臂开关113串联接点2线圈单元21线圈组 22中心接点3控制单元31电力输入埠32信号输出埠4煞车单元4’煞车单元4”煞车单元41煞车回路开关41’煞车回路开关41”煞车回路开关411控制端411’控制端411”感测部412”作动部42缓冲元件42’缓冲元件[0037]42”缓冲元件5储能单元51电力输出端H高压端点L低压端点VCC直流电源 91驱动单元911第一臂开关组912第二臂开关组 92线圈单元93煞车单元931回路致动开关931a高电位埠931b低电位埠931c控制埠94储能单元941电力输出埠95控制单元Ml电子式开关M2电子式开关M3电子式开关M4电子式开关SI第一串联接点S2第二串联接点VCC直流电源。
具体实施方式
为让本实用新型的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本实用新型的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下请参照图2及图3所示，其是绘示本实用新型的具断电煞车功能的马达电路的第一实施例，图2绘示本实施例应用于一单相马达的电路,而图3则绘示本实施例应用于一三相马达的电路，其中该马达电路包含一驱动单元I、一线圈单元2、一控制单元3、一煞车单元4及一储能单元5。该驱动单元I具有数个开关臂11并联连接于一高压端点H及一低压端点L之间，且各该开关臂11均具有一上臂开关111、一下臂开关112及一串联接点113，该上臂开关111及下臂开关112串联连接，该串联接点113即为该上臂开关111及下臂开关112之间的连接点，其中该高压端点H的电压准位高于该低压端点L的电压准位，且该高压端点H耦接至一直流电源VCC，而该低压端点L较佳为一接地点。详言之，各该上臂开关111可为一P通道金属氧化物半导体场效应晶体管(PM0SFET，以下简称PM0S)，而各该下臂开关112则可为一 η通道金属氧化物半导体场效应晶体管(NM0SFET，以下简称NM0S)，其中构成该上臂开关111的PMOS的源极(source)连接该高压端点H，该PMOS的漏极(drain)则连接该串联接点113，而构成该下臂开关112的NMOS的漏极连接该串联接点113，该NMOS的源极则连接该低压端点L。然而,如图4所示,亦可选择以一 pnp双极晶体管(pnp BJT)及一二极管构成该上臂开关111，并以一 ηρη双极晶体管(npn BJT)构成该下臂开关112。其中，该pnp BJT的射极(emitter)连接该高压端点H,该pnp BJT的集极(collector)连接该串联接点113 ;该二极管的阳极(anode)连接该pnp BJT的集极,该二极管的阴极(cathode)连接该pnp BJT的射极；该npn BJT的集极连接该串联接点113,该npn BJT的射极则连接该低压端点L。该线圈单元2包含数个线圈组21及一中心接点22,该数个线圈组21的数量与该驱动单元I的开关臂11的数量相等，该数个线圈组21各具有一端分别与该数个开关臂11的串联接点113连接，且该数个线圈组21各具有另一端共同连接至该中心接点22。该控制单元3具有一电力输入埠31及数个信号输出埠32。该电力输入埠31亦耦接至该直流电源VCC，以便该控制单元3以该直流电源VCC所提供的电力运作；该数个信号输出埠32的数量与该数个开关臂11的上臂开关111及下臂开关112的总数相等，且该数个信号输出埠32分别耦接该数个开关臂11的上臂开关111及下臂开关112，以便分别控制各该上臂开关111及下臂开关112呈现一导通(ON)状态或一断开(OFF)状态。详言之，当该上臂开关111及下臂开关112由MOSFET或BJT所完成时，该数个信号输出埠32分别耦接各该MOSFET的栅极(gate)或BJT的基极(base)。该煞车单元4包含一煞车回路开关41，该煞车回路开关41耦接于该线圈单元2的中心接点22及该高压端点H之间，且该煞 车回路开关41具有一控制端411耦接该直流电源VCC。其中，该煞车回路开关41较佳为一电子式开关，例如PM0S，且该PMOS的源极及漏极分别依序耦接该高压端点H及中心接点22，而该PMOS的栅极则作为该控制端411，或者如图4所示，亦可由pnp BJT构成该煞车回路开关41，且该pnp BJT的射极及集极分别耦接该高压端点H及中心接点22，而该pnp BJT的基极则作为该控制端411。此外，该煞车单元
4较佳另具有一缓冲元件42，以便该煞车回路开关41通过该缓冲元件42耦接该中心接点22，且该缓冲元件42为一电阻器。该储能单元5具有一电力输出端51连接该高压端点H，且该储能单元5较佳为一电容器，该电容器的一端即作为该电力输出端51,而该电容器的另一端连接一接地点。请再参照图2及图3所示，在本实用新型的具断电煞车功能的马达电路应用于一单相马达或三相马达的实施方式中，当该直流电源VCC正常供电时，该控制单元3可通过该电力输入埠31接收该直流电源VCC的电力，并以各该信号输出埠32输出一高准位信号或一低准位信号，以控制该数个开关臂11中的一个的上臂开关111及该数个开关臂11中的另一个的下臂开关112导通，而其他的上臂开关111及下臂开关112均断开。借此，可在该线圈单元2中产生一电流，该电流由连接于该导通的上臂开关111的线圈组21通过该中心接点22，再通过连接于该导通的下臂开关112的线圈组21，进而以该二线圈组21产生感应磁场。此外，当该控制单元3改变导通的上臂开关111及下臂开关112以改变该线圈单元2中的电流的流动方向时，即以交变方式产生该感应磁场，可进而驱动设有本实用新型的马达电路的马达的转子进行旋转。反之，当该直流电源VCC的电力中断时，由于该控制单元3无法运作，因此该驱动单元I的该数个开关臂11的上臂开关111及下臂开关112均呈现断开状态。此时，由于该储能单元5可由该电力输出端51释放先前所储存的电能，故可在该储能单元5的电力用尽之前，维持该煞车回路开关41导通，以利用该煞车单元4、该数个线圈组21及位于该数个上臂开关111的源极与漏极之间的寄生二极管(或者，如图4的中该上臂开关111所包含的二极管)形成数个封闭回路，进而迅速的将该数个线圈组21中的电流降低至零。借助上述电路结构，本实用新型在该直流电源VCC中断供电时，仅借助导通该煞车回路开关41即可同时形成数个封闭回路，确实可以避免在煞车时产生的所有暂态电流通过单一个电子式开关而造成此电子式开关的毁损，进而有效提高使用寿命。此外，在该直流电源VCC正常供电的过程中，纵使该煞车回路开关41因误动作而导通，使突波电流自该煞车单元4经由该数个线圈组21的一通过呈导通状态的下臂开关112，仍可借助该线圈组21本身的阻抗而降低此一电流的强度，进而减低该下臂开关112遭此突波电流破坏而毁损的可能性。请参照图5所示，其绘示本实用新型的具断电煞车功能的马达电路的第二实施例。相较于前述的第一实施例，本实施例以另一煞车单元4’取代该第一实施例的煞车单元4，其中该煞车单元4’亦具有一煞车回路开关41’，只是该煞车回路开关41’耦接于该线圈单元2的中心接点22及该低压端点L之间，且该煞车回路开关41’的控制端411’耦接该储能单元5的电力输出端51。其中，该煞车回路开关41’可为一 npn BJT，且该npn BJT的集极及射极分别依序耦接该中心接点22及低压端点L，而该npn BJT的基极则作为该控制端411’。同理，如图5所示，该数个下臂开关112可由一 npn双极晶体管及一二极管构成该下臂开关112，亦即以该npn BJT的集极连接该串联接点113，以该npn BJT的射极连接该低压端点L，该二极管的阳极连接该npn BJT的射极，且该二极管的阴极连接该npn BJT的集极；然而，亦可使用NMOS构成该下臂开关112。借此，当该直流电源VCC的电力中断时，该储能单元5由该电力输出端51释放所储存的电能，维持该煞车回路开关41’导通，进而利用该煞车单元4’、该数个线圈组21及位于该数个下臂开关112的漏极与源极之间的二极管形成数个封闭回路。因此，本实用新型第二实施例亦可避免仅以单一个下臂开关112构成单一封闭回路而造成电子式开关的快速毁损，可有效提高使用寿命。请参照图6所示，其绘示本实用新型的具断电煞车功能的马达电路的第三实施例。在此实施例中，亦以另一煞车单元4”取代该第一实施例的煞车单元4。该煞车单元4”仍具有一煞车回路开关41”及一缓冲元件42”，只是该煞车回路开关41”为一常闭开关元件，例如一常闭继电器(relay)。详言之，该煞车回路开关41”包含一感测部411”及一作动部412”，该感测部411”稱接于该高压端点H以感测该高压端点H的电压，该作动部412”稱接于该高压端点H及中心接点22之间，且该作动部412”可呈导通状态或断开状态。借此， 在该高压端点H具有电压而产生微量电流通过该感测部411”时，该作动部412”呈断开状态，并在无电流通过该感测部411”时呈导通状态。另，由于上述的煞车回路开关41”的作动部412”在无电流通过该感测部411”时便自动呈导通状态，因此本实施例的马达电路可省略如第一实施例中所设置的储能单元5。借助上述煞车单元4”，当该直流电源VCC未供电时，可恒保持该煞车回路开关41”的作动部412”耦接于该高压端点H及中心接点22的两端短路，因此能够常态性的维持该数个封闭回路，使该马达在该直流电源VCC未供电的情况下随时呈现煞车状态，避免马达转子在受到外力干扰时随意转动。此外，也可利用该煞车单元4”取代第二实施例的煞车单元4’，将该煞车单元4”稱接于该中心接点22及该低压端点L之间。
权利要求1.一种具断电煞车功能的马达电路，其特征包含 一个驱动单元，具有数个开关臂并联连接，各该开关臂均具有一个串联接点； 一个线圈单元，具有数个线圈组及一个中心接点，该数个线圈组各具有一端分别与该数个开关臂的串联接点连接，且该数个线圈组各具有另一端共同连接至该中心接点；及 一个煞车单元，具有一个煞车回路开关耦接于该线圈单元的中心接点及该数个开关臂的一端之间。
2.如权利要求I所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该煞车单元另具有一个缓冲元件，且该煞车回路开关通过该缓冲元件耦接该中心接点。
3.如权利要求2所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该缓冲元件为一个电阻器。
4.如权利要求I所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该驱动单元另具有一个高压端点及一个低压端点，该数个开关臂并联连接于该高压端点及该低压端点之间，且该数个开关臂与该煞车回路开关耦接的一端为该高压端点或低压端点。
5.如权利要求4所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于另包含一个储能单元，该储能单元具有一个电力输出端连接该高压端点，且该煞车回路开关为一个电子式开关。
6.如权利要求4所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该高压端点耦接至一个直流电源，各该开关臂均具有串联连接的一个上臂开关及一个下臂开关，各该开关臂的上臂开关及下臂开关之间形成该串联接点。
7.如权利要求6所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该数个开关臂耦接该煞车回路开关的高压端点，且该煞车回路开关具有一个控制端耦接该直流电源。
8.如权利要求7所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该驱动单元的任一个开关臂的上臂开关包含一个P通道金属氧化物半导体场效应晶体管，该P通道金属氧化物半导体场效应晶体管的源极连接该高压端点，且该P通道金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极连接该开关臂的串联接点。
9.如权利要求7所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该驱动单元的任一个开关臂的上臂开关包含一个Pnp双极晶体管及一个二极管，该pnp双极晶体管的射极连接该高压端点，该pnp双极晶体管的集极连接该开关臂的串联接点，该二极管的阳极连接该pnp双极晶体管的集极，且该二极管的阴极连接该pnp双极晶体管的射极。
10.如权利要求6所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该数个开关臂耦接该煞车回路开关的低压端点，且该煞车回路开关具有一个控制端耦接该高压端点。
11.如权利要求10所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该驱动单元的任一个开关臂的下臂开关包含一个η通道金属氧化物半导体场效应晶体管，该η通道金属氧化物半导体场效应晶体管的源极连接该低压端点，且该η通道金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极连接该开关臂的串联接点。
12.如权利要求10所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该驱动单元的任一个开关臂的下臂开关包含一个ηρη双极晶体管及一个二极管，该ηρη双极晶体管的射极连接该低压端点，该ηρη双极晶体管的集极连接该开关臂的串联接点，该二极管的阳极连接该ηρη双极晶体管的射极，且该二极管的阴极连接该ηρη双极晶体管的集极。
13.如权利要求4所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该煞车回路开关包含一个感测部及一个作动部，该感测部耦接该高压端点，该作动部即耦接于该线圈单元的中心接点及该数个开关臂的高压端点或低压端点之间，且该作动部能够呈现导通状态或断开状态。
14.如权利要求13所述的具断电煞车功能的马达电路，其特征在于该煞车回路开关为一个继电器。
专利摘要一种具断电煞车功能的马达电路，包含一驱动单元，具有数个开关臂并联连接，各该开关臂均具有一串联接点；一线圈单元，具有数个线圈组及一中心接点，该数个线圈组各具有一端分别与该数个开关臂的串联接点连接，且各具有另一端共同连接至该中心接点；一煞车单元，具有一煞车回路开关耦接于该中心接点及该数个开关臂的一端之间。借此，可在断电时形成多重煞车回路，以共同分担煞车瞬间电流。
文档编号H02P3/22GK202634338SQ20122014953
公开日2012年12月26日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者郑宗根, 章守坚, 杨介仁 申请人:昆山广兴电子有限公司