洗衣机以及洗衣机的电机控制系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种洗衣机的电机控制系统以及一种洗衣机。

背景技术：

相关技术中，控制芯片与BLDC电机变频器之间的通信电路大多数是不隔离的，也就是说，控制芯片的弱电(5VDC)地与BLDC电机变频器的强电(300VDC)地相连。但是，在实际使用中，300VDC是火线、零线通过整流桥整形所得，强电地自然与火线零线相通，因此强电地与弱电地长期相连，在主板出现短路、受潮等异常情况时，强电会直接进入弱电区域，导致弱电区域烧坏。

因此，相关继续存在改进的需要。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种洗衣机的电机控制系统，能够实现强弱电分离设计，提高电路可靠性。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种洗衣机的电机控制系统，包括：通信模块，所述通信模块具有光耦隔离单元；控制芯片，所述控制芯片与所述通信模块相连，所述控制芯片通过所述通信模块输出控制信号；电机变频器，所述电机变频器分别与所述电机和所述通信模块相连，所述电机变频器通过所述通信模块接收所述控制芯片输出的控制信号，并根据所述控制信号对所述电机进行控制，以及根据所述电机的状态生成反馈信号并将所述反馈信号通过所述通信模块发送给所述控制芯片。

根据本发明提出的洗衣机的电机控制系统，通信模块具有光耦隔离单元，电机变频器通过通信模块接收控制芯片输出的控制信号，并根据控制信号对电机进行控制，以及根据电机的状态生成反馈信号并将反馈信号通过通信模块发送给控制芯片，从而，利用光耦将强电区与弱电区隔离开，实现了强弱电的分离设计，提高了电路可靠性。

进一步地，所述控制芯片具有速度设定端以输出速度设定信号，所述通信模块包括速度设定单元，所述速度设定单元包括：第一接收电路，所述第一接收电路与所述控制芯片的速度设定端相连，所述第一接收电路用于接收所述速度设定信号；第一光耦芯片，所述第一光耦芯片具有发光部和受光部，所述第一光耦芯片的发光部与所述第一接收电路相连；第一输出电路，所述第一输出电路分别与所述第一光耦芯片的受光部和所述电机变频器的第一信号输入端相连，所述第一输出电路用于通过所述第一光耦芯片接收所述速度设定信号，并对所述速度设定信号进行转换以将转换后的速度设定信号输出至所述电机变频器的第一信号输入端。

进一步地，所述第一接收电路包括：第一三极管，所述第一三极管的基极与所述控制芯片的速度设定端相连，所述第一三极管的发射极与第一预设电源的接地端相连；第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一三极管的集电极相连，所述第一电阻的另一端与所述第一光耦芯片的发光部的一端相连，所述第一光耦芯片的发光部的另一端与所述第一预设电源的电源端相连；第二电阻，所述第二电阻与所述第一光耦芯片的发光部并联连接。

进一步地，所述第一输出电路包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一光耦芯片的受光部的一端相连，所述第一光耦芯片的受光部的另一端与第二预设电源的电源端相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连并具有第一节点，所述第四电阻的另一端与所述第二预设电源的接地端相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一节点相连；第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端相连并具有第二节点，所述第六电阻的另一端与所述第二预设电源的接地端相连，所述第二节点与所述电机变频器的第一信号输入端相连；第一电容，第一电容与所述第六电阻并联连接；第一电解电容，所述第一电解电容与所述第一电容并联连接。

进一步地，所述电机变频器具有信号输出端以输出速度反馈信号，所述通信模块包括速度反馈单元，所述速度反馈单元包括：第二接收电路，所述第二接收电路与所述电机变频器的信号输出端相连，所述第二接收电路用于接收所述速度反馈信号；第二光耦芯片，所述第二光耦芯片具有发光部和受光部，所述第二光耦芯片的发光部与所述第二接收电路相连；第二输出电路，所述第二输出电路分别与所述第二光耦芯片的受光部和所述控制芯片的速度反馈端相连，所述第二输出电路用于通过所述第二光耦芯片接收所述速度反馈信号，并对所述速度反馈信号进行转换以将转换后的速度反馈信号输出至所述控制芯片的速度反馈端。

进一步地，所述第二接收电路包括：第七电阻，所述第七电阻的一端与所述电机变频器的信号输出端相连；第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端相连，所述第八电阻的另一端与第二预设电源的电源端相连，所述第八电阻还与所述第二光耦芯片的发光部并联连接；第二电容，所述第二电容与所述第八电阻并联连接。

进一步地，所述第二输出电路包括：第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第二光耦芯片的受光部的一端相连，所述第九电阻的另一端与第一预设电源的电源端相连，所述第二光耦芯片的受光部的另一端与所述第一预设电源的接地端相连；第十电阻，所述第十电阻的一端与所述第九电阻的另一端相连，所述第十电阻的另一端与所述控制芯片的速度反馈端相连；第三电容，所述第三电容的一端与所述控制芯片的速度反馈端相连，所述第三电容的另一端与所述第一预设电源的接地端相连。

进一步地，所述控制芯片具有正反转控制端以输出正反转控制信号，所述通信模块包括正反转控制单元，所述正反转控制单元包括：第三接收电路，所述第三接收电路与所述控制芯片的正反转控制端相连，所述第三接收电路用于接收所述正反转控制信号；第三光耦芯片，所述第三光耦芯片具有发光部和受光部，所述第三光耦芯片的发光部与所述第三接收电路相连；第三输出电路，所述第三输出电路分别与所述第三光耦芯片的受光部和所述电机变频器的第二信号输入端相连，所述第三输出电路用于通过所述第三光耦芯片接收所述正反转控制信号，并对所述正反转控制信号进行转换以将转换后的正反转控制信号输出至所述电机变频器的第二信号输入端。

进一步地，所述第三接收电路包括：第二三极管，所述第二三极管的基极与所述控制芯片的正反转控制端相连，所述第二三极管的发射极与第一预设电源的接地端相连；第十一电阻，所述第十一电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，所述第十一电阻的另一端与所述第三光耦芯片的发光部的一端相连，所述第三光耦芯片的发光部的另一端与所述第一预设电源的电源端相连；第十二电阻，所述第十二电阻与所述第三光耦芯片的发光部并联连接。

进一步地，所述第三输出电路包括：第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第三光耦芯片的受光部的一端相连，所述第三光耦芯片的受光部的另一端与第二预设电源的接地端相连；第十四电阻，所述第十四电阻的一端与所述第十三电阻的另一端相连并具有第三节点，所述第十四电阻的另一端与所述第二预设电源的电源端相连；第十五电阻，所述第十五电阻的一端分别与所述第三节点和所述电机变频器的第二信号输入端相连，所述第十五电阻的另一端与所述第二预设电源的接地端相连。

为达到上述目的，本发明另一方面提出了一种洗衣机，包括所述的洗衣机的电机控制系统。

根据本发明提出的洗衣机，通过上述的洗衣机的电机控制系统，能够利用光耦将强电区与弱电区隔离开，实现了强弱电的分离设计，提高了电路可靠性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的洗衣机的电机控制系统的方框示意图；以及

图2是根据本发明一个实施例的洗衣机的电机控制系统的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来描述本发明实施例的洗衣机的电机控制系统以及具有该系统的洗衣机。

图1是根据本发明实施例的洗衣机的电机控制系统的方框示意图。如图1所示，该洗衣机的电机控制系统包括：通信模块10、控制芯片20和电机变频器30。

其中，通信模块10具有光耦隔离单元101；控制芯片20与通信模块10相连，控制芯片20通过通信模块10输出控制信号；电机变频器30分别与电机40和通信模块50相连，电机变频器30通过通信模块10接收控制芯片20输出的控制信号，并根据控制信号对电机40进行控制，以及根据电机40的状态生成反馈信号并将反馈信号通过通信模块10发送给控制芯片20。

需要说明的是，电机变频器30由高压供电例如300VDC，同时300VDC与火线零线相通，即言如图2所示电机变频器30属于强电区域A，控制芯片20由低压例如5VDC进行供电，即言如图2所示控制芯片20属于弱电区域B。

也就是说，控制芯片20输出的控制信号可通过光耦隔离单元101传输至电机变频器30，以使电机变频器30对电机40进行驱动，而电机变频器30输出的反馈信号同样可通过光耦隔离单元101传输给控制芯片20，以使控制芯片20获取电机40的状态并根据电机40的状态生成控制信号。由此，通过光耦隔离单元101可将可将弱电区域与强电区域隔离开，实现了强弱电的分离设计，提升了电路的可靠性。

根据本发明的一个具体示例，电机40可为BLDC(Brushless Direct Current，无刷直流)电机。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，控制芯片具有速度设定端A1以输出速度设定信号，通信模块10包括速度设定单元11，速度设定单元11包括：第一接收电路110、第一光耦芯片U1和第一输出电路112。

其中，第一接收电路110与控制芯片20的速度设定端A1相连，第一接收电路110用于接收速度设定信号；第一光耦芯片U1具有发光部和受光部，第一光耦芯片U1的发光部与第一接收电路110相连；第一输出电路112分别与第一光耦芯片U1的受光部和电机变频器30的第一信号输入端Vsp相连，第一输出电路112用于通过第一光耦芯片U1接收速度设定信号，并对速度设定信号进行转换以将转换后的速度设定信号输出至电机变频器30的第一信号输入端Vsp。

具体地，如图2所示，第一接收电路110包括：第一三极管Q1、第一电阻R1和第二电阻。其中，第一三极管Q1的基极与控制芯片20的速度设定端A1相连，第一三极管Q1的发射极与第一预设电源的接地端GND1相连；第一电阻R1的一端与第一三极管Q1的集电极相连，第一电阻R1的另一端与第一光耦芯片U1的发光部的一端相连，第一光耦芯片U1的发光部的另一端与第一预设电源的电源端VDD1相连；第二电阻R2与第一光耦芯片U1的发光部并联连接。

其中，第一预设电源可为5V直流电源，第一预设电源的电源端VDD1与接地端GND1之间的压差为5V。其中，第一预设电源的电源端与接地端GND1之间为低压部分即弱电区域。

具体地，如图2所示，第一输出电路112包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1和第一电解电容EC1。

其中，第三电阻R3的一端与第一光耦芯片U1的受光部的一端相连，第一光耦芯片U1的受光部的另一端与第二预设电源的电源端VDD2相连；第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连并具有第一节点，第四电阻R4的另一端与第二预设电源的接地端GND2相连；第五电阻R5的一端与第一节点相连；第六电阻R6的一端与第五电阻R5的另一端相连并具有第二节点，第六电阻R6的另一端与第二预设电源的接地端GND2相连，第二节点与电机变频器30的第一信号输入端Vsp相连；第一电容C1与第六电阻R6并联连接；第一电解电容EC1与第一电容C1并联连接。

其中，第二预设电源可为15V直流电源，第二预设电源的电源端VDD2与接地端GND2之间的压差为15V。

根据本发明的一个具体示例，如图2所示，电机变频器30的电源端Vcc与第三预设电源的电源端相连，第三预设电源可为300V直流电源，第三预设电源可与第二预设电源共地，第三预设电源的电源端与接地端GND2之间的压差为300V。其中，第三预设电源的电源端与接地端GND2之间为高压部分即强电区域。

具体来说，控制芯片20可通过速度设定端A1输出速度PWM控制信号，速度设定单元11可对速度PWM控制信号进行转换，并将转换后的速度PWM控制信号发送至电机变频器30的第一信号输入端Vsp，从而实现对电机40的速度的控制。更具体地，当速度PWM控制信号处于高电平时，第一三极管Q1导通，第二电阻R2两端的电压使得第一光耦芯片U1的发光部发射光线，第一光耦芯片U1的受光部导通，第三电阻R3和第四电阻R4对第二预设电源的电源端VDD2的电压分压后，分压电压再经过第五电阻R5和第六电阻R6分压后提供至电机变频器30的第一信号输入端Vsp；当速度PWM控制信号处于低电平时，第一三极管Q1关断，第二电阻R2两端的电压为零，使得第一光耦芯片U1的发光部停止发射光线，第一光耦芯片U1的受光部关断，第一输出电路112提供零电压至电机变频器30的第一信号输入端Vsp。由此，速度设定单元11将速度PWM控制信号转换后传输给电机变频器30的第一信号输入端Vsp，从而实现对电机40的速度的控制，且通过第一光耦芯片U1可将可将弱电区域与强电区域隔离开，实现了强弱电的分离设计，提升了电路的可靠性。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，电机变频器20具有信号输出端FG以输出速度反馈信号，通信模块10包括速度反馈单元12，速度反馈单元12包括：第二接收电路120、第二光耦芯片U2和第二输出电路122。

其中，第二接收电路120与电机变频器30的信号输出端FG相连，第二接收电路120用于接收速度反馈信号；第二光耦芯片U2具有发光部和受光部，第二光耦芯片U2的发光部与第二接收电路120相连；第二输出电路122分别与第二光耦芯片U2的受光部和控制芯片20的速度反馈端A2相连，第二输出电路122用于通过第二光耦芯片U2接收速度反馈信号，并对速度反馈信号进行转换以将转换后的速度反馈信号输出至控制芯片20的速度反馈端A2。

具体地，如图2所示，第二接收电路120包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第二电容C2。其中，第七电阻R7的一端与电机变频器30的信号输出端FG相连；第八电阻R8的一端与第七电阻R7的另一端相连，第八电阻R8的另一端与第二预设电源的电源端VDD2相连，第八电阻R8还与第二光耦芯片U2的发光部并联连接；第二电容C2与第八电阻R8并联连接。

具体地，如图2所示，第二输出电路122包括：第九电阻R9、第十电阻R10和第三电容C3。

其中，第九电阻R9的一端与第二光耦芯片U2的受光部的一端相连，第九电阻R9的另一端与第一预设电源的电源端VDD1相连，第二光耦芯片U2的受光部的另一端与第一预设电源的接地端GND1相连；第十电阻R10的一端与第九电阻R9的另一端相连，第十电阻R10的另一端与控制芯片20的速度反馈端A2相连；第三电容C3的一端与控制芯片20的速度反馈端A2相连，第三电容C3的另一端与第一预设电源的接地端GND1相连。

具体来说，电机变频器30可通过信号输出端FG输出速度反馈信号，速度反馈单元12可对速度反馈信号进行转换，并将转换后的速度反馈信号发送至控制芯片20的速度反馈端A2，即电机变频器30将电机40的转速转换为频率信号，将频率信号传递给控制芯片20例如单片机，从而实现对电机40的速度的反馈。更具体地，当信号输出端FG输出低电平时，第二光耦芯片U2的发光部发射光线，第二光耦芯片U2的受光部导通，控制芯片20的速度反馈端A2为低电平；信号输出端FG输出高电平时，第二光耦芯片U2的发光部停止发射光线，第二光耦芯片U2的受光部关断，控制芯片20的速度反馈端A2为高电平。由此，速度反馈单元12将速度反馈信号转换后传输给控制芯片20的速度反馈端A2，从而实现对电机40的速度的反馈，且通过第二光耦芯片U2可将可将弱电区域与强电区域隔离开，实现了强弱电的分离设计，提升了电路的可靠性。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，控制芯片20具有正反转控制端A3以输出正反转控制信号，通信模块10包括正反转控制单元13，正反转控制单元13包括：第三接收电路130、第三光耦芯片U3和第三输出电路133。

其中，第三接收电路130与控制芯片20的正反转控制端A3相连，第三接收电路130用于接收正反转控制信号；第三光耦芯片U3具有发光部和受光部，第三光耦芯片U3的发光部与第三接收电路130相连；第三输出电路133分别与第三光耦芯片U3的受光部和电机变频器30的第二信号输入端FR相连，第三输出电路133用于通过第三光耦芯片U3接收正反转控制信号，并对正反转控制信号进行转换以将转换后的正反转控制信号输出至电机变频器30的第二信号输入端FR。

具体地，如图2所示，第三接收电路130包括：第二三极管Q2、第十一电阻R11和第十二电阻R12。其中，第二三极管Q2的基极与控制芯片20的正反转控制端A2相连，第二三极管Q2的发射极与第一预设电源的接地端GND1相连；第十一电阻R11的一端与第二三极管Q2的集电极相连，第十一电阻R11的另一端与第三光耦芯片U3的发光部的一端相连，第三光耦芯片U3的发光部的另一端与第一预设电源的电源端VDD1相连；第十二电阻R12与第三光耦芯片U3的发光部并联连接。

具体地，如图2所示，第三输出电路133包括：第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15。其中，第十三电阻R13的一端与第三光耦芯片U3的受光部的一端相连，第三光耦芯片U3的受光部的另一端与第二预设电源的接地端GND2相连；第十四电阻R14的一端与第十三电阻R13的另一端相连并具有第三节点，第十四电阻R14的另一端与第二预设电源的电源端VDD2相连；第十五电阻R15的一端分别与第三节点和电机变频器30的第二信号输入端FR相连，第十五电阻R15的另一端与第二预设电源的接地端GND2相连。

具体来说，控制芯片20可通过正反转控制端A3输出正反转控制信号，正反转控制单元13可对正反转控制信号进行转换，并将转换后的正反转控制信号发送至电机变频器30的第二信号输入端FR，从而实现对电机40正反转的控制。更具体地，当控制芯片20的正反转控制端A3输出高电平时，第二三极管Q2导通，第十二电阻R12两端的电压使得第三光耦芯片U3的发光部发射光线，第三光耦芯片U3的受光部导通，电机变频器30的第二信号输入端FR为低电平；当控制芯片20的正反转控制端A3输出低电平时，第二三极管Q2关断，第三光耦芯片U3的发光部停止发射光线，第三光耦芯片U3的受光部关断，第十四电阻R14和第十五电阻R15对第二预设电源的电压进行分压，并将分压后的电压提供至电机变频器30的第二信号输入端FR，第二信号输入端FR为高电平。由此，正反转控制单元13将正反转控制信号转换后传输给电机变频器30的第二信号输入端FR，从而实现对电机40的正反转的控制，且通过第三光耦芯片U3可将可将弱电区域与强电区域隔离开，实现了强弱电的分离设计，提升了电路的可靠性。

需要说明的是，在进行电机正反转控制时，输出至电机变频器30的第二信号输入端FR的高电平优选为5V，在本发明实施例中，采用了电阻分压的方式实现，即采用第十四电阻R14和第十五电阻R15将第二预设电源的电压15V分成10V与5V，并将5V提供给第二信号输入端FR。

如上所述，在本发明实施例中，控制芯片20与电机变频器30通过通信模块10进行通信，在电路上实现了速度设定、速度反馈和电机方向控制三个功能，并对通信模块10的三大部分即速度设定单元11、速度反馈单元12和电机正反转控制单元13均采用了隔离设计方案，即分别采用三个光耦芯片即U1、U2和U3进行隔离，如图2所示，A部分为高压部分，B部分为弱电区域，三个光耦芯片即U1、U2和U3将B部分与A部分隔离开，实现了强弱电的分离设计，实现控制芯片与电机变频器之间的安全隔离通信，提升了电路的可靠性。

综上，根据本发明实施例提出的洗衣机的电机控制系统，通信模块具有光耦隔离单元，电机变频器通过通信模块接收控制芯片输出的控制信号，并根据控制信号对电机进行控制，以及根据电机的状态生成反馈信号并将反馈信号通过通信模块发送给控制芯片，从而，利用光耦将强电区与弱电区隔离开，实现了强弱电的分离设计，提高了电路可靠性。

最后，本发明实施例还提出了一种洗衣机，包括上述实施例的洗衣机的电机控制系统。

根据本发明实施例提出的洗衣机，通过上述的洗衣机的电机控制系统，能够利用光耦将强电区与弱电区隔离开，实现了强弱电的分离设计，提高了电路可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。