一种永磁无刷直流电机换相控制电路的制作方法

本发明涉及无刷直流电机换相控制技术领域，尤其涉及一种永磁无刷直流电机换相控制电路。

背景技术：

无刷直流电机因为结构简单、体积小、效率和功率密度高等优点，在工业、国防、航空、航天等各个领域得到广泛应用。

随着控制理论、电子元器件、材料等行业的快速发展，永磁无刷直流电机得到广泛的发展，迫切需求低成本、小体积和高可靠的无刷直流电机控制电路。

目前，无刷直流电机换相控制电路主要由两种方式，第一种方式是采用有位置传感器、桥式驱动电路和处理器芯片联合实现的方法，处理器芯片采集位置传感器的信号，根据换相控制算法，输出控制信号控制桥式驱动电路实现电机的换相，这种方式的优点是技术成熟、控制算法简单，但是缺点是由于需要处理器芯片和外围电路，导致电路复杂，体积大，成本较高，在低成本应用场合使用时受到限制；第二种方式是采用无位置传感器的方法，利用处理器芯片、控制算法和检测电路联合实现电机的换相，这种方式的优点是省去了位置传感器，减少了电机引线，但是缺点是检测电路和控制算法比较复杂，而且需要处理器芯片和控制算法进行结合，造成成本较高、可靠性降低。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种永磁无刷直流电机换相控制电路，用以解决现有控制电路成本高、可靠性低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种永磁无刷直流电机换相控制电路，包括：换相逻辑电路(1)、信号滤波电路(2)、上桥臂控制电路(3)、下桥臂控制电路(4)、功率主电路(5)、能量回馈电路(7)；

永磁无刷直流电机位置信号所述输入换相逻辑电路(1)的输入端，所述换相逻辑电路(1)的输出信号h1、h3、h5经所述信号滤波电路(2)后接入所述上桥臂控制电路(3)，所述换相逻辑电路(1)的输出信号h2、h4、h6经信号滤波电路(2)后接入所述下桥臂控制电路(3)，所述上桥臂控制电路(3)及所述下桥臂控制电路(4)的输出信号均接入所述功率主电路(5)，所述功率逆变功率主电路(5)的输出信号ua、ub、uc与永磁无刷直流电机的输入端连接，供电总电源vcc通过能量回馈电路(7)与功率主电路(5)之间进行能量交互。

本发明有益效果如下：本发明靠硬件实现无刷直流电机控制，无需软件算法，实现简单，成本低，体积小，可靠性高。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，所述换相逻辑电路(1)包括：电容c7～c9、电阻r53～r55、反相器u1～u3、与门u4～u9、或门u10～u15；

所述电机a相位置信号ha输入所述电容c9和所述电阻r55的连接点处，所述电容c9的另一端接地，所述电阻r55的另一端接供电总电源vcc；

所述电机b相位置信号hb输入所述电容c8和所述电阻r54的连接点处，所述电容c8的另一端接地，所述电阻r54的另一端接供电总电源vcc；

所述电机c相位置信号hc输入所述电容c7和所述电阻r53的连接点处，所述电容c7的另一端接地，所述电阻r53的另一端接供电总电源vcc。

所述电机a相位置信号ha还分别输入所述与门u7～u9的第三输入端；所述电机b相位置信号hb还分别输入所述与门u5～u7的第二输入端；所述电机c相位置信号hc还分别输入所述与门u4、与门u5、与门u9的第一输入端；所述电机a相位置信号ha还经所述反相器u3后输入所述与门u4、与门u5的第三输入端、与门u6的第一输入端；所述电机b相位置信号hb还经过所述反相器u2后输入所述与门u4、与门u8、与门u9的第二输入端；所述电机c相位置信号hc还经过所述反相器u1后输入所述与门u6的第三输入端、与门u7、与门u8的第一输入端；

所述与门u4的输出端分别与所述或门u10的第二输入端、或门u11的第一输入端相连；所述与门u5的输出端分别与所述或门u11的第二输入端、或门u12的第一输入端相连；所述与门u6的输出端分别与所述或门u12的第二输入端、或门u13的第一输入端相连；所述与门u7的输出端分别与所述或门u13的第二输入端、或门u14的第一输入端相连；所述与门u8的输出端分别与所述或门u14的第二输入端、或门u15的第一输入端相连；所述与门u9的输出端分别与所述或门u15的第二输入端、或门u10的第一输入端相连；

所述或门u10～u15的输出的换相信号依次表示为h6、h5、h4、h3、h2、h1。

采用上述进一步方案的有益效果是：利用硬件电路实现换相逻辑电路的换向，方法简单，无需软件算法，成本低。

进一步，所述信号滤波电路(2)包括：

电阻r1、电阻r3、电阻r12、电阻r13、电阻r15、电阻r16、电阻r21、电阻r22、电阻r24～r26、电阻r33、电阻r37、电阻r56、电阻r57、电容c1～c6；

所述换相信号h1输入所述电阻r3的一端，所述电阻r3的另一端分别与所述电容c2、电阻r26的一端相连，并将所述电阻r3的另一端作为滤波电路p1的输出端口，所述电容c2、电阻r26的另一端接地；

所述换相信号h2输入所述电阻r24的一端，所述电阻r24的另一端分别与所述电容c6、电阻r37的一端相连，所述电容c6、电阻r37的另一端与所述电阻r57的一端相连，并将所述电阻r57的一端作为滤波电路p2的输出端口，所述电阻r57的另一端接地；

所述换相信号h3输入所述电阻r13的一端，所述电阻r13的另一端分别与所述电容c3、电阻r12的一端相连，并将所述电阻r13的另一端作为滤波电路p3的输出端口，所述电容c3、电阻r12的另一端接地；

所述换相信号h4输入所述电阻r1的一端，所述电阻r1的另一端分别与所述电容c1、电阻r25的一端相连，所述电容c1、电阻r25的另一端与所述电阻r56的一端相连，并将所述电阻r56的一端作为滤波电路p4的输出端口，所述电阻r56的另一端接地；

所述换相信号h5输入所述电阻r21的一端，所述电阻r21的另一端分别与所述电容c5、电阻r22的一端相连，并将所述电阻r21的另一端作为滤波电路p5的输出端口，所述电容c5、电阻r22的另一端接地；

所述换相信号h6输入所述电阻r15的一端，所述电阻r15的另一端分别与所述电容c4、电阻r16的一端相连，所述电容c4、电阻r16的另一端与所述电阻r33的一端相连，并将所述电阻r33的一端作为滤波电路p6的输出端口，所述电阻r33的另一端接地。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过滤波电路滤除电路中的抖动，防止抖动对电路功能造成的影响，无需软件配合，实现简单。

进一步，所述上桥臂控制电路(3)包括：电阻r4～r11、电阻r17～r20、npn三极管k2、pnp三极管k3、pnp三级管k6、npn三极管k7、pnp三级管k10、npn三极管k11；

所述p1输出端口与所述npn三极管k2的基极相连，所述npn三极管k2的发射极接地，所述npn三极管k2的集电极与所述电阻r5的一端相连，所述电阻r5的另一端与所述电阻r4的一端、pnp三极管k3的基极相连，所述电阻r4的另一端接供电总电源vcc，所述pnp三极管k3的发射极接供电总电源vcc，所述pnp三极管k3的集电极与所述电阻r6的一端相连，所述电阻r6的另一端与所述电阻r7的一端相连，所述电阻r6与所述电阻r7相连的一端作为s1输出端口；

所述p3输出端口与所述npn三极管k7的基极相连，所述npn三极管k7的发射极接地，所述npn三极管k7的集电极与所述电阻r11的一端相连，所述电阻r11的另一端与所述电阻r10的一端、pnp三极管k6的基极相连，所述电阻r10的另一端接供电总电源vcc，所述pnp三极管k6的发射极接供电总电源vcc，所述pnp三极管k6的集电极与所述电阻r9的一端相连，所述电阻r9的另一端与所述电阻r8的一端相连，所述电阻r9与所述电阻r8相连的一端作为s3输出端口；

所述p5输出端口与所述npn三极管k11的基极相连，所述npn三极管k11的发射极接地，所述npn三极管k11的集电极与所述电阻r20的一端相连，所述电阻r20的另一端与所述电阻r19的一端、pnp三极管k10的基极相连，所述电阻r19的另一端接供电总电源vcc，所述pnp三极管k10的发射极接供电总电源vcc，所述pnp三极管k10的集电极与所述电阻r18的一端相连，所述电阻r18的另一端与所述电阻r17的一端相连，所述电阻r18与所述电阻r17相连的一端作为s5输出端口。

采用上述进一步方案的有益效果是：利用上桥臂控制电路产生控制信号，用于对无刷直流电机进行控制，只依靠硬件实现，无需软件配合。

进一步，所述下桥臂控制电路(4)包括：电阻r2、电阻r14、电阻r23、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r34、电阻r35、电阻r36、npn三极管k1、npn三极管k8、npn三极管k12、npn三极管k13、npn三极管k17、npn三极管k20；

所述p2输出端口与所述npn三极管k12的发射极相连，所述npn三极管k12的集电极与电阻r23的一端相连，所述npn三极管k12的基极连接到所述电阻r37与电容c6的连接点处；所述电阻r23的另一端接供电总电源vcc，所述p2的输出端口还与所述电阻r36的一端相连，所述电阻r36的另一端与所述npn三极管k20的基极、所述电阻r35的一端连接，所述npn三极管k20的集电极与所述电阻r17的另一端连接；所述npn三极管k20的发射极与所述电阻r35的另一端、所述电阻r34的一端连接，所述电阻r34的另一端接地，所述npn三极管k20的发射极作为s2输出端口；

所述p4输出端口与所述npn三极管k1的发射极相连，所述npn三极管k1的集电极与电阻r2的一端相连，所述npn三极管k1的基极连接到所述电阻r25与电容c1的连接点处；所述电阻r2的另一端接供电总电源vcc，所述p4的输出端口还与所述电阻r27的一端相连，所述电阻r27的另一端与所述npn三极管k13的基极、所述电阻r28的一端连接，所述npn三极管k13的集电极与所述电阻r7的另一端连接；所述npn三极管k13的发射极与所述电阻r28的另一端、所述电阻r29的一端连接，所述电阻r29的另一端接地，所述npn三极管k13的发射极作为s4输出端口；

所述p6输出端口与所述npn三极管k8的发射极相连，所述npn三极管k8的集电极与电阻r14的一端相连，所述npn三极管k8的基极连接到所述电阻r16与电容c4的连接点处；所述电阻r14的另一端接供电总电源vcc，所述p6的输出端口还与所述电阻r32的一端相连，所述电阻r32的另一端与所述npn三极管k17的基极、所述电阻r31的一端连接，所述npn三极管k17的集电极与所述电阻r8的另一端连接；所述npn三极管k17的发射极与所述电阻r31的另一端、所述电阻r30的一端连接，所述电阻r30的另一端接地，所述npn三极管k17的发射极作为s6输出端口。

采用上述进一步方案的有益效果是：利用下桥臂控制电路产生控制信号，用于对无刷直流电机进行控制，只依靠硬件实现，无需软件配合。

进一步，所述功率主电路(5)包括：npn三极管k4、npn三极管k5、npn三极管k9、npn三极管k14、npn三极管k16、npn三极管k19、二极管d1～d6；

所述s1输出端口与所述npn三极管k4的基极相连，所述npn三极管k4的集电极与供电总电源vcc相连，所述npn三极管k4的发射极与所述二极管d1的阳极相连，所述二极管d1的阴极与供电总电源vcc相连；所述s4输出端口与所述npn三极管k14的基极相连，所述npn三极管k14的集电极与所述npn三极管k4的发射极、所述二极管d3的阴极相连；所述npn三极管k14的发射极与所述二极管d3的阳极相连并接地；所述npn三极管k4的发射极作为输出端口ua，与无刷直流电机的a相输入口相连；

所述s3输出端口与所述npn三极管k5的基极相连，所述npn三极管k5的集电极与供电总电源vcc相连，所述npn三极管k5的发射极与所述二极管d2的阳极相连，所述二极管d2的阴极与供电总电源vcc相连；所述s6输出端口与所述npn三极管k16的基极相连，所述npn三极管k16的集电极与所述npn三极管k5的发射极、所述二极管d4的阴极相连；所述npn三极管k16的发射极与所述二极管d4的阳极相连并接地；所述npn三极管k5的发射极作为输出端口ub，与无刷直流电机的b相输入口相连；

所述s5输出端口与所述npn三极管k9的基极相连，所述npn三极管k9的集电极与供电总电源vcc相连，所述npn三极管k9的发射极与所述二极管d5的阳极相连，所述二极管d5的阴极与供电总电源vcc相连；所述s2输出端口与所述npn三极管k19的基极相连，所述npn三极管k19的集电极与所述npn三极管k9的发射极、所述二极管d6的阴极相连；所述npn三极管k19的发射极与所述二极管d6的阳极相连并接地；所述npn三极管k9的发射极作为输出端口uc，与无刷直流电机的c相输入口相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：利用功率主电路产生直接作用于无刷直流电机的控制信号，只依靠硬件实现，无需软件配合。

进一步，所述能量回馈电路(5)包括：电阻r58～r63、npn三极管k22、pnp三极管k23、二极管d7、二极管d8；

所述电阻r58、r59的一端接供电总电源vcc，另一端接npn三极管k22的集电极，所述npn三极管k22的发射极接地，所述npn三极管k22的基极接电阻r60的一端，所述电阻r60的另一端与所述pnp三极管k23的集电极、电阻r61的一端连接，所述pnp三极管k23的发射极接所述二极管d7的阴极，所述电阻r61的另一端接地，所述pnp三极管k23的基极接电阻r63的一端，所述电阻r63的另一端接二极管d8的阴极，所述二极管d8的阳极、所述二极管d7的阳极接电源vcc1。

采用上述进一步方案的有益效果是：能量回馈电路将电机回馈的能量进行吸收，避免对电源进行冲击。

进一步，所述电路还包括过流检测与保护电路(6)，包括：电阻r38～r52、npn三极管k15、npn三极管k18、npn三极管k21；

所述npn三极管k15的集电极连接到所述电阻r27和所述电阻r28的连接点处，所述npn三极管k15的发射极接地，所述npn三极管k15的基极与所述电阻r38的一端相连，所述电阻r38的另一端与所述电阻r39～r42的一端连接，所述电阻r41、所述电阻r42的另一端接地，所述电阻r39、所述电阻r40的另一端与所述npn三极管k14的发射极相连；

所述npn三极管k18的集电极连接到所述电阻r31和所述电阻r32的连接点处，所述npn三极管k18的发射极接地，所述npn三极管k18的基极与所述电阻r47的一端相连，所述电阻r47的另一端与所述电阻r43～r46的一端连接，所述电阻r45、所述电阻r46的另一端接地，所述电阻r43、所述电阻r44的另一端与所述npn三极管k16的发射极相连；

所述npn三极管k21的集电极连接到所述电阻r35和所述电阻r36的连接点处，所述npn三极管k21的发射极接地，所述npn三极管k21的基极与所述电阻r52的一端相连，所述电阻r52的另一端与所述电阻r48～r51的一端连接，所述电阻r50、所述电阻r51的另一端接地，所述电阻r48、所述电阻r49的另一端与所述npn三极管k19的发射极相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：在过流情况下，采用过流检测与保护电路对功率主电路和电机进行保护，无需昂贵的电流传感器，电流正常后，电机自动恢复转动。

进一步，当所述电机a相位置信号ha为高电平、b相位置信号hb为低电平、c相位置信号hc为高电平时，经过换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)之后，生成的控制信号p1为高电平、p3为低电平、p5为低电平、p4为低电平、p6为高电平、p2为低电平，上桥臂控制电路(3)输出的控制信号s1为高电平、s3为低电平、s5为低电平、下桥臂控制电路(4)输出的控制信号s4为低电平、s6为高电平、s2为低电平，功率主电路(5)上桥臂的npn三极管k4导通、npn三极管k5关断、npn三极管k9关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14关断、npn三极管k16导通、npn三极管k19关断，永磁无刷直流电机的a+和b-导通，电机开始旋转。

进一步，当出现能量回馈时，电源vcc1的电压升高到大于供电总电源vcc，pnp三极管k23由关断状态变为导通状态，驱动npn三极管k22导通，电源vcc1的能量经过电阻r58、电阻r59和npn三极管k22流向电源地gnd，电源vcc1的能量不断降低，当电源vcc1降低到低于供电总电源vcc电压时，pnp三极管k23和npn三极管k22将会关断，回馈保护通路关断。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例永磁无刷直流电机换相控制电路示意图；

图2为本发明实施例永磁无刷直流电机换相控制电路结构示意图；

图3为换相逻辑电路；

图4为信号滤波电路；

图5为上桥臂控制电路；

图6为下桥臂控制电路；

图7为功率主电路；

图8为过流检测与保护电路。

附图标记：

1-换相逻辑电路；2-信号滤波电路；3-上桥臂控制电路；4-下桥臂控制电路；5-功率主电路；6-过流检测与保护电路；7-能量回馈电路。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种永磁无刷直流电机换相控制电路，如图1所示，包括：换相逻辑电路(1)、信号滤波电路(2)、上桥臂控制电路(3)、下桥臂控制电路(4)、功率主电路(5)、能量回馈电路(7)；

永磁无刷直流电机位置信号所述输入换相逻辑电路(1)的输入端，所述换相逻辑电路(1)的输出信号h1、h3、h5经所述信号滤波电路(2)后接入所述上桥臂控制电路(3)，所述换相逻辑电路(1)的输出信号h2、h4、h6经信号滤波电路(2)后接入所述下桥臂控制电路(3)，所述上桥臂控制电路(3)及所述下桥臂控制电路(4)的输出信号均接入所述功率主电路(5)，所述功率逆变功率主电路(5)的输出信号ua、ub、uc与永磁无刷直流电机的输入端连接，供电总电源vcc通过能量回馈电路(7)与功率主电路(5)之间进行能量交互。

与现有技术相比，本实施例提供的永磁无刷直流电机换相控制电路，电机位置信号经过换相逻辑电路(1)和信号滤波电路(2)之后变成控制信号，输入到上桥臂控制电路(3)和下桥臂控制电路(4)，控制功率主电路(5)带动电机旋转。能量回馈电路(7)将电机回馈的能量进行吸收，避免对电源进行冲击。本发明无需复杂的控制电路和软件算法，降低了电路的体积和成本。

优选地，所述换相逻辑电路(1)包括：电容c7～c9、电阻r53～r55、反相器u1～u3、与门u4～u9、或门u10～u15；如图3所示，

所述电机a相位置信号ha输入所述电容c9和所述电阻r55的连接点处，所述电容c9的另一端接地，所述电阻r55的另一端接供电总电源vcc；

所述电机b相位置信号hb输入所述电容c8和所述电阻r54的连接点处，所述电容c8的另一端接地，所述电阻r54的另一端接供电总电源vcc；

所述电机c相位置信号hc输入所述电容c7和所述电阻r53的连接点处，所述电容c7的另一端接地，所述电阻r53的另一端接供电总电源vcc。

所述电机a相位置信号ha还分别输入所述与门u7～u9的第三输入端；所述电机b相位置信号hb还分别输入所述与门u5～u7的第二输入端；所述电机c相位置信号hc还分别输入所述与门u4、与门u5、与门u9的第一输入端；所述电机a相位置信号ha还经所述反相器u3后输入所述与门u4、与门u5的第三输入端、与门u6的第一输入端；所述电机b相位置信号hb还经过所述反相器u2后输入所述与门u4、与门u8、与门u9的第二输入端；所述电机c相位置信号hc还经过所述反相器u1后输入所述与门u6的第三输入端、与门u7、与门u8的第一输入端；

所述与门u4的输出端分别与所述或门u10的第二输入端、或门u11的第一输入端相连；所述与门u5的输出端分别与所述或门u11的第二输入端、或门u12的第一输入端相连；所述与门u6的输出端分别与所述或门u12的第二输入端、或门u13的第一输入端相连；所述与门u7的输出端分别与所述或门u13的第二输入端、或门u14的第一输入端相连；所述与门u8的输出端分别与所述或门u14的第二输入端、或门u15的第一输入端相连；所述与门u9的输出端分别与所述或门u15的第二输入端、或门u10的第一输入端相连；

所述或门u10～u15的输出的换相信号依次表示为h6、h5、h4、h3、h2、h1。

优选地，所述信号滤波电路(2)包括：

电阻r1、电阻r3、电阻r12、电阻r13、电阻r15、电阻r16、电阻r21、电阻r22、电阻r24～r26、电阻r33、电阻r37、电阻r56、电阻r57、电容c1～c6；如图4所示，

所述换相信号h1输入所述电阻r3的一端，所述电阻r3的另一端分别与所述电容c2、电阻r26的一端相连，并将所述电阻r3的另一端作为滤波电路p1的输出端口，所述电容c2、电阻r26的另一端接地；

所述换相信号h2输入所述电阻r24的一端，所述电阻r24的另一端分别与所述电容c6、电阻r37的一端相连，所述电容c6、电阻r37的另一端与所述电阻r57的一端相连，并将所述电阻r57的一端作为滤波电路p2的输出端口，所述电阻r57的另一端接地；

所述换相信号h3输入所述电阻r13的一端，所述电阻r13的另一端分别与所述电容c3、电阻r12的一端相连，并将所述电阻r13的另一端作为滤波电路p3的输出端口，所述电容c3、电阻r12的另一端接地；

所述换相信号h4输入所述电阻r1的一端，所述电阻r1的另一端分别与所述电容c1、电阻r25的一端相连，所述电容c1、电阻r25的另一端与所述电阻r56的一端相连，并将所述电阻r56的一端作为滤波电路p4的输出端口，所述电阻r56的另一端接地；

所述换相信号h5输入所述电阻r21的一端，所述电阻r21的另一端分别与所述电容c5、电阻r22的一端相连，并将所述电阻r21的另一端作为滤波电路p5的输出端口，所述电容c5、电阻r22的另一端接地；

所述换相信号h6输入所述电阻r15的一端，所述电阻r15的另一端分别与所述电容c4、电阻r16的一端相连，所述电容c4、电阻r16的另一端与所述电阻r33的一端相连，并将所述电阻r33的一端作为滤波电路p6的输出端口，所述电阻r33的另一端接地。

优选地，所述上桥臂控制电路(3)包括：电阻r4～r11、电阻r17～r20、npn三极管k2、pnp三极管k3、pnp三级管k6、npn三极管k7、pnp三级管k10、npn三极管k11；如图5所示，

所述p1输出端口与所述npn三极管k2的基极相连，所述npn三极管k2的发射极接地，所述npn三极管k2的集电极与所述电阻r5的一端相连，所述电阻r5的另一端与所述电阻r4的一端、pnp三极管k3的基极相连，所述电阻r4的另一端接供电总电源vcc，所述pnp三极管k3的发射极接供电总电源vcc，所述pnp三极管k3的集电极与所述电阻r6的一端相连，所述电阻r6的另一端与所述电阻r7的一端相连，所述电阻r6与所述电阻r7相连的一端作为s1输出端口；

所述p3输出端口与所述npn三极管k7的基极相连，所述npn三极管k7的发射极接地，所述npn三极管k7的集电极与所述电阻r11的一端相连，所述电阻r11的另一端与所述电阻r10的一端、pnp三极管k6的基极相连，所述电阻r10的另一端接供电总电源vcc，所述pnp三极管k6的发射极接供电总电源vcc，所述pnp三极管k6的集电极与所述电阻r9的一端相连，所述电阻r9的另一端与所述电阻r8的一端相连，所述电阻r9与所述电阻r8相连的一端作为s3输出端口；

所述p5输出端口与所述npn三极管k11的基极相连，所述npn三极管k11的发射极接地，所述npn三极管k11的集电极与所述电阻r20的一端相连，所述电阻r20的另一端与所述电阻r19的一端、pnp三极管k10的基极相连，所述电阻r19的另一端接供电总电源vcc，所述pnp三极管k10的发射极接供电总电源vcc，所述pnp三极管k10的集电极与所述电阻r18的一端相连，所述电阻r18的另一端与所述电阻r17的一端相连，所述电阻r18与所述电阻r17相连的一端作为s5输出端口。

优选地，所述下桥臂控制电路(4)包括：电阻r2、电阻r14、电阻r23、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r34、电阻r35、电阻r36、npn三极管k1、npn三极管k8、npn三极管k12、npn三极管k13、npn三极管k17、npn三极管k20；如图6所示，

所述p2输出端口与所述npn三极管k12的发射极相连，所述npn三极管k12的集电极与电阻r23的一端相连，所述npn三极管k12的基极连接到所述电阻r37与电容c6的连接点处；所述电阻r23的另一端接供电总电源vcc，所述p2的输出端口还与所述电阻r36的一端相连，所述电阻r36的另一端与所述npn三极管k20的基极、所述电阻r35的一端连接，所述npn三极管k20的集电极与所述电阻r17的另一端连接；所述npn三极管k20的发射极与所述电阻r35的另一端、所述电阻r34的一端连接，所述电阻r34的另一端接地，所述npn三极管k20的发射极作为s2输出端口；

所述p4输出端口与所述npn三极管k1的发射极相连，所述npn三极管k1的集电极与电阻r2的一端相连，所述npn三极管k1的基极连接到所述电阻r25与电容c1的连接点处；所述电阻r2的另一端接供电总电源vcc，所述p4的输出端口还与所述电阻r27的一端相连，所述电阻r27的另一端与所述npn三极管k13的基极、所述电阻r28的一端连接，所述npn三极管k13的集电极与所述电阻r7的另一端连接；所述npn三极管k13的发射极与所述电阻r28的另一端、所述电阻r29的一端连接，所述电阻r29的另一端接地，所述npn三极管k13的发射极作为s4输出端口；

所述p6输出端口与所述npn三极管k8的发射极相连，所述npn三极管k8的集电极与电阻r14的一端相连，所述npn三极管k8的基极连接到所述电阻r16与电容c4的连接点处；所述电阻r14的另一端接供电总电源vcc，所述p6的输出端口还与所述电阻r32的一端相连，所述电阻r32的另一端与所述npn三极管k17的基极、所述电阻r31的一端连接，所述npn三极管k17的集电极与所述电阻r8的另一端连接；所述npn三极管k17的发射极与所述电阻r31的另一端、所述电阻r30的一端连接，所述电阻r30的另一端接地，所述npn三极管k17的发射极作为s6输出端口。

优选地，所述功率主电路(5)包括：npn三极管k4、npn三极管k5、npn三极管k9、npn三极管k14、npn三极管k16、npn三极管k19、二极管d1～d6；如图7所示，

所述s1输出端口与所述npn三极管k4的基极相连，所述npn三极管k4的集电极与供电总电源vcc相连，所述npn三极管k4的发射极与所述二极管d1的阳极相连，所述二极管d1的阴极与供电总电源vcc相连；所述s4输出端口与所述npn三极管k14的基极相连，所述npn三极管k14的集电极与所述npn三极管k4的发射极、所述二极管d3的阴极相连；所述npn三极管k14的发射极与所述二极管d3的阳极相连并接地；所述npn三极管k4的发射极作为输出端口ua，与无刷直流电机的a相输入口相连；

所述s3输出端口与所述npn三极管k5的基极相连，所述npn三极管k5的集电极与供电总电源vcc相连，所述npn三极管k5的发射极与所述二极管d2的阳极相连，所述二极管d2的阴极与供电总电源vcc相连；所述s6输出端口与所述npn三极管k16的基极相连，所述npn三极管k16的集电极与所述npn三极管k5的发射极、所述二极管d4的阴极相连；所述npn三极管k16的发射极与所述二极管d4的阳极相连并接地；所述npn三极管k5的发射极作为输出端口ub，与无刷直流电机的b相输入口相连；

所述s5输出端口与所述npn三极管k9的基极相连，所述npn三极管k9的集电极与供电总电源vcc相连，所述npn三极管k9的发射极与所述二极管d5的阳极相连，所述二极管d5的阴极与供电总电源vcc相连；所述s2输出端口与所述npn三极管k19的基极相连，所述npn三极管k19的集电极与所述npn三极管k9的发射极、所述二极管d6的阴极相连；所述npn三极管k19的发射极与所述二极管d6的阳极相连并接地；所述npn三极管k9的发射极作为输出端口uc，与无刷直流电机的c相输入口相连。

优选地，所述能量回馈电路(5)包括：电阻r58～r63、npn三极管k22、pnp三极管k23、二极管d7、二极管d8；

所述电阻r58、r59的一端接供电总电源vcc，另一端接npn三极管k22的集电极，所述npn三极管k22的发射极接地，所述npn三极管k22的基极接电阻r60的一端，所述电阻r60的另一端与所述pnp三极管k23的集电极、电阻r61的一端连接，所述pnp三极管k23的发射极接所述二极管d7的阴极，所述电阻r61的另一端接地，所述pnp三极管k23的基极接电阻r63的一端，所述电阻r63的另一端接二极管d8的阴极，所述二极管d8的阳极、所述二极管d7的阳极接电源vcc1。

优选地，所述电路还包括过流检测与保护电路(6)，包括：电阻r38～r52、npn三极管k15、npn三极管k18、npn三极管k21；如图8所示，

所述npn三极管k15的集电极连接到所述电阻r27和所述电阻r28的连接点处，所述npn三极管k15的发射极接地，所述npn三极管k15的基极与所述电阻r38的一端相连，所述电阻r38的另一端与所述电阻r39～r42的一端连接，所述电阻r41、所述电阻r42的另一端接地，所述电阻r39、所述电阻r40的另一端与所述npn三极管k14的发射极相连；

所述npn三极管k18的集电极连接到所述电阻r31和所述电阻r32的连接点处，所述npn三极管k18的发射极接地，所述npn三极管k18的基极与所述电阻r47的一端相连，所述电阻r47的另一端与所述电阻r43～r46的一端连接，所述电阻r45、所述电阻r46的另一端接地，所述电阻r43、所述电阻r44的另一端与所述npn三极管k16的发射极相连；

所述npn三极管k21的集电极连接到所述电阻r35和所述电阻r36的连接点处，所述npn三极管k21的发射极接地，所述npn三极管k21的基极与所述电阻r52的一端相连，所述电阻r52的另一端与所述电阻r48～r51的一端连接，所述电阻r50、所述电阻r51的另一端接地，所述电阻r48、所述电阻r49的另一端与所述npn三极管k19的发射极相连。

本发明实施例永磁无刷直流电机换相控制电路结构示意图如图2所示。

当功率主电路(5)出现过流时，过流检测与保护电路(6)切断下桥臂控制电路(4)的输出信号，保护功率主电路(5)和无刷直流电机的安全。

假如控制电路开始上电时，位置信号ha为高电平、hb为低电平、hc为高电平时，经过换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)之后，生成的控制信号p1为高电平、p3为低电平、p5为低电平、p4为低电平、p6为高电平、p2为低电平，上桥臂控制电路(3)输出的控制信号s1为高电平、s3为低电平、s5为低电平、下桥臂控制电路(4)输出的控制信号s4为低电平、s6为高电平、s2为低电平，功率主电路(5)上桥臂的npn三极管k4导通、npn三极管k5关断、npn三极管k9关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14关断、npn三极管k16导通、npn三极管k19关断，永磁无刷直流电机的a+和b-导通，电机开始旋转；位置信号ha变为高电平、hb为变为低电平、hc变为低电平时，经过换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)之后，生成的控制信号p1为高电平、p3为低电平、p5为低电平、p4为低电平、p6为低电平、p2为高电平，上桥臂控制电路(3)输出的控制信号s1为高电平、s3为低电平、s5为低电平、下桥臂控制电路(4)输出的控制信号s4为低电平、s6为低电平、s2为高电平，功率主电路(5)上桥臂的npn三极管k4导通、npn三极管k5关断、npn三极管k9关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14关断、npn三极管k16关断、npn三极管k19导通，永磁无刷直流电机的a+和c-导通，电机继续旋转；位置信号ha变为高电平、hb变为高电平、hc变为低电平时，经过换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)之后，生成的控制信号p1为低电平、p3为高电平、p5为低电平、p4为低电平、p6为低电平、p2为高电平，上桥臂控制电路(3)输出的控制信号s1为低电平、s3为高电平、s5为低电平、下桥臂控制电路(4)输出的控制信号s4为低电平、s6为低电平、s2为高电平，功率主电路(5)上桥臂的npn三极管k4关断、npn三极管k5导通、npn三极管k9关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14关断、npn三极管k16关断、npn三极管k19导通，永磁无刷直流电机的b+和c-导通，电机继续旋转；位置信号ha变为低电平、hb变为高电平、hc变为低电平时，经过换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)之后，生成的控制信号p1为低电平、p3为高电平、p5为低电平、p4为高电平、p6为低电平、p2为低电平，上桥臂控制电路(3)输出的控制信号s1为低电平、s3为高电平、s5为低电平、下桥臂控制电路(4)输出的控制信号s4为高电平、s6为低电平、s2为低电平，功率主电路(5)上桥臂的npn三极管k4关断、npn三极管k5导通、npn三极管k9关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14导通、npn三极管k16关断、npn三极管k19关断，永磁无刷直流电机的b+和a-导通，电机继续旋转；位置信号ha变为低电平、hb变为高电平、hc变为高电平时，经过换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)之后，生成的控制信号p1为低电平、p3为低电平、p5为高电平、p4为高电平、p6为低电平、p2为低电平，上桥臂控制电路(3)输出的控制信号s1为低电平、s3为低电平、s5为高电平、下桥臂控制电路(4)输出的控制信号s4为高电平、s6为低电平、s2为低电平，功率主电路(5)上桥臂的npn三极管k4关断、npn三极管k5关断、npn三极管k9导通，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14导通、npn三极管k16关断、npn三极管k19关断，永磁无刷直流电机的c+和a-导通，电机继续旋转；位置信号ha变为低电平、hb变为低电平、hc变为高电平时，经过换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)之后，生成的控制信号p1为低电平、p3为低电平、p5为高电平、p4为低电平、p6为高电平、p2为低电平，上桥臂控制电路(3)输出的控制信号s1为低电平、s3为低电平、s5为高电平、下桥臂控制电路(4)输出的控制信号s4为低电平、s6为高电平、s2为低电平，功率主电路(5)上桥臂的npn三极管k4关断、npn三极管k5关断、npn三极管k9导通，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14关断、npn三极管k16导通、npn三极管k19关断，永磁无刷直流电机的c+和b-导通，电机继续旋转；位置信号ha变为高电平、hb变为低电平、hc变为高电平时，经过换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)之后，生成的控制信号p1为高电平、p3为低电平、p5为低电平、p4为低电平、p6为高电平、p2为低电平，上桥臂控制电路(3)输出的控制信号s1为高电平、s3为低电平、s5为低电平、下桥臂控制电路(4)输出的控制信号s4为低电平、s6为高电平、s2为低电平，功率主电路(5)上桥臂的npn三极管k4导通、npn三极管k5关断、npn三极管k9关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14关断、npn三极管k16导通、npn三极管k19关断，永磁无刷直流电机的a+和b-导通，电机继续旋转，至此电机旋转一周，电机按照上述流程，周而复始的旋转。

当永磁无刷直流旋转过程中，在a+和b-导通时，如果电机运行正常，未出现过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r45和电阻r46两端的电压较小，不足以通过电阻r47驱动npn三极管k18导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p6持续高电平，电机继续旋转，如果电机运行异常，出现电机过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r45和电阻r46两端的电压会升高，通过电阻r47驱动npn三极管k18导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p6由高电平变为低电平，下桥臂控制信号(5)被封锁，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k16由导通变为关断，电机和功率主电路(5)的电流均下降，实现对电机和功率主电路(5)的保护，当电机电流恢复到正常工作电流时，电阻r45和电阻r46两端的电压下降，npn三极管k18关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k16导通，电机自动恢复正常旋转；在a+和c-导通时，如果电机运行正常，未出现过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r50和电阻r51两端的电压较小，不足以通过电阻r52驱动npn三极管k21导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p2持续高电平，电机继续旋转，如果电机运行异常，出现电机过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r50和电阻r51两端的电压会升高，通过电阻r52驱动npn三极管k21导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p2由高电平变为低电平，下桥臂控制信号(5)被封锁，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k19由导通变为关断，电机和功率主电路(5)的电流均下降，实现对电机和功率主电路(5)的保护，当电机电流恢复到正常工作电流时，电阻r50和电阻r51两端的电压下降，npn三极管k21关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k19导通，电机自动恢复正常旋转；在b+和c-导通时，如果电机运行正常，未出现过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r50和电阻r51两端的电压较小，不足以通过电阻r52驱动npn三极管k21导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p2持续高电平，电机继续旋转，如果电机运行异常，出现电机过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r50和电阻r51两端的电压会升高，通过电阻r52驱动npn三极管k21导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p2由高电平变为低电平，下桥臂控制信号(5)被封锁，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k19由导通变为关断，电机和功率主电路(5)的电流均下降，实现对电机和功率主电路(5)的保护，当电机电流恢复到正常工作电流时，电阻r50和电阻r51两端的电压下降，npn三极管k21关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k19导通，电机自动恢复正常旋转；在b+和a-导通时，如果电机运行正常，未出现过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r41和电阻r42两端的电压较小，不足以通过电阻r38驱动npn三极管k15导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p4持续高电平，电机继续旋转，如果电机运行异常，出现电机过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r41和电阻r42两端的电压会升高，通过电阻r38驱动npn三极管k15导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p4由高电平变为低电平，下桥臂控制信号(5)被封锁，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14由导通变为关断，电机和功率主电路(5)的电流均下降，实现对电机和功率主电路(5)的保护，当电机电流恢复到正常工作电流时，电阻r41和电阻r42两端的电压下降，npn三极管15关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14导通，电机自动恢复正常旋转；在c+和a-导通时，如果电机运行正常，未出现过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r41和电阻r42两端的电压较小，不足以通过电阻r38驱动npn三极管k15导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p4持续高电平，电机继续旋转，如果电机运行异常，出现电机过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r41和电阻r42两端的电压会升高，通过电阻r38驱动npn三极管k15导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p4由高电平变为低电平，下桥臂控制信号(5)被封锁，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14由导通变为关断，电机和功率主电路(5)的电流均下降，实现对电机和功率主电路(5)的保护，当电机电流恢复到正常工作电流时，电阻r41和电阻r42两端的电压下降，npn三极管15关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k14导通，电机自动恢复正常旋转；在c+和b-导通时，如果电机运行正常，未出现过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r45和电阻r46两端的电压较小，不足以通过电阻r47驱动npn三极管k18导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p6持续高电平，电机继续旋转，如果电机运行异常，出现电机过流时，在过流检测与保护电路(6)中，电阻r45和电阻r46两端的电压会升高，通过电阻r47驱动npn三极管k18导通，换相逻辑电路(1)和滤波电路(2)输出的控制信号p6由高电平变为低电平，下桥臂控制信号(5)被封锁，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k16由导通变为关断，电机和功率主电路(5)的电流均下降，实现对电机和功率主电路(5)的保护，当电机电流恢复到正常工作电流时，电阻r45和电阻r46两端的电压下降，npn三极管k18关断，功率主电路(5)下桥臂的npn三极管k16导通，电机自动恢复正常旋转。至此，在电机旋转的任何时刻，如果出现过流，均可以通过过流检测与保护电路(6)将功率主电路(5)和电机进行保护，当电流恢复正常时，电机将自动恢复正常旋转。

无刷直流电机在旋转过程中，随着负载或者自身转速的变化，可能会出现发电的状态，此时电机的多余能量将会回馈到电源端，如果不增加保护电路，可能会对供电电源vcc1造成冲击，从而影响电路的可靠性。当电机旋转过程中出现能量回馈时，电机能量回馈通过二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6向电源vcc1回馈，导致电源vcc1电压增加，由于能量回馈电路的存在，当电源vcc1的电压升高到大于供电总电源vcc，pnp三极管k23由关断状态变为导通状态，驱动npn三极管k22导通，电源vcc1的能量经过电阻r58、电阻r59和npn三极管k22流向电源地gnd，电源vcc1的能量不断降低，当电源vcc1降低到低于供电总电源vcc电压时，pnp三极管k23和npn三极管k22将会关断，回馈保护通路关断。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。