一种三相直流无刷电机驱动防反接保护电路的制作方法

本实用新型涉及一种保护电路，特别是涉及一种水泵/风扇类三相直流无刷电机驱动防反接的保护设计电路。

背景技术：

将电动机的三根电源线的任意两根对调称为反接。若在停车前，把电动机电源反接，则其定子旋转磁场反向旋转，在转子上产生的电磁转矩也随之反向，成为制动转矩，在制动转矩作用下，电动机转速便很快降到零，称为反接制动。当然，在电动机转速降到零时，应立即切断电源，否则电动机将反转。电机在进行设计时需要考虑“反接保护”问题，用户只是简单的利用插头进行电源的连接，所以如果反接会出现电路短路的情况，造成电路烧毁，带来不必要的损失。

现有技术中存在以下电路保护技术方案：

参见图1，该技术方案是在无刷电机电源输入端串联一个二极管，利用二极管的单向导电性来实现反接保护。这种接法方式简单，但是对于输入大电流的情况下对功耗有非常大的影响，同时因二极管的压降直接影响无刷电机的整机效率。

参见图2，该技术方案是用二极管接成整流桥的形式对输入电源做整流，这样输入电源与地线无论怎么连接，通过整流后永远输入到无刷电机的供电电源端的电压的极性都是正确的。但是这方式的缺点是二极管的压降会消耗能量，同时因压降的问题仍然避免不了电机整机效率的降低。

参见图3，该技术方案是在电源输入端利用MOS管的开关特性，通过MOS管栅极连接电源输入端控制电源端电路的导通和截止来实现防反接电路设计，但如果栅极电压过高时很容易击穿MOS管。

综上，亟需一种新的水泵/风扇类三相直流无刷电机驱动防反接的保护电路设计技术方案。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种三相直流无刷电机驱动防反接保护电路，解决传统技术方案造成的效率降低、功耗大的问题，同时解决传统技术方案中MOS管设计反接线路中因栅极电压过高损坏MOS的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种三相直流无刷电机驱动防反接保护电路，包括驱动电路和电机本体，所述电机本体包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，所述驱动电路与所述U相绕组、V相绕组和W相绕组连接，还包括N沟道MOS管Q1、电容C1、稳压管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和电阻R1；所述N沟道MOS管Q1设有源极S、漏极D和栅极G；

所述源极S连接所述电容C1一端，源极S还连接所述稳压管D1的正极；所述漏极D连接所述驱动电路；

所述二极管D2的正极连接所述U相绕组，所述二极管D3的正极连接所述V相绕组，所述二极管D4的正极连接所述W相绕组；所述二极管D2、二极管D3和二极管D4的负极共同连接所述电阻R1的一端；

所述栅极G连接所述稳压管D1的负极，栅极G连接所述电容C1的另外一端，栅极G还连接所述电阻R1的另一端。

作为三相直流无刷电机驱动防反接保护电路的优选技术方案，所述源极S连接电源输入端VCC，所述驱动电路连接到负极GND。

作为三相直流无刷电机驱动防反接保护电路的优选技术方案，所述电机本体的U相绕组、V相绕组和W相绕组采用Y型连接。

作为三相直流无刷电机驱动防反接保护电路的优选技术方案，所述N沟道MOS管Q1为增强型场效应管。

作为三相直流无刷电机驱动防反接保护电路的优选技术方案，所述驱动电路采用金属-氧化物半导体场效应晶体管。

本实用新型的有益效果是：本技术方案因采用MOS管开关电路，可以最大限度的降低输入电源电压的压降，同时对于三相无刷电机内部产生的感生电量，通过本技术方案能够转化控制MOS管的开通关断，进一步控制输入电源的导通与截止，最大限度的提高三相直流无刷电机的输入效率，并且因增强型的MOS管可承载较大的输入电流解决因功耗大导致元件发热的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的传统二极管串联防反接线路示意图；

图2为本实用新型实施例提供的传统二极管搭接整流桥防反接线路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的传统MOS管控制防反接线路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的三相直流无刷电机驱动防反接保护电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

对比图1、图2和图3，参见图4，提供一种三相直流无刷电机驱动防反接保护电路，其中，三相直流无刷电机为Y型连接绕线方式；供电电源输入后，控制三相直流无刷电机启动状态由电机驱动控制部分通过软启动的方式控制电机的启动。具体的，包括驱动电路和电机本体，所述电机本体包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，所述驱动电路与所述U相绕组、V相绕组和W相绕组连接，还包括N沟道MOS管Q1、电容C1、稳压管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和电阻R1；所述N沟道MOS管Q1设有源极S、漏极D和栅极G。所述源极S连接所述电容C1一端，源极S还连接所述稳压管D1的正极；所述漏极D连接所述驱动电路。所述二极管D2的正极连接所述U相绕组，所述二极管D3的正极连接所述V相绕组，所述二极管D4的正极连接所述W相绕组；所述二极管D2、二极管D3和二极管D4的负极共同连接所述电阻R1的一端。所述栅极G连接所述稳压管D1的负极，栅极G连接所述电容C1的另外一端，栅极G还连接所述电阻R1的另一端。

三相直流无刷电机驱动防反接保护电路的一个实施例中，所述源极S连接电源输入端VCC，所述驱动电路连接到负极GND。所述电机本体的U相绕组、V相绕组和W相绕组采用Y型连接。所述N沟道MOS管Q1为增强型场效应管。所述驱动电路采用金属-氧化物半导体场效应晶体管。

具体的，驱动电路采用MOSFET驱动，打开U相绕组、V相绕组和W相绕组的六路状态为UV、VW、WU、UW、WV、VU。当直流稳压电源正极输入端VCC和负极GND接入后，N沟道MOS管通过本身内部的寄生二极管的单相导通性，输入电源给三相直流无刷电机控制部分供电，无刷电机控制部分内部对MOSFET驱动电路部分做软启动处理，MOSFET驱动电路部分直接连接电机本体的U相绕组、V相绕组和W相绕组。

具体的，MOSFET驱动电路打开绕组的六路状态任意一组状态时，如UV绕组接通，此时二极管D2正极电压为1/2Uo，二极管D3正极电压为1/2Uo，而Uo点电压＝VCC-UD1,UD1为MOS管的寄生二极管的压降，二极管D2与二极管D3负极公共端的电压为1/2Uo+1/2Uo＝Uo，此时电阻R1一端电压为Vo，电阻R1另一端的电压为Ug，通过电容C1和稳压管D1偏置稳压后电压为12V，此电压Ug＝12V直接控制N沟道MOS管Q1的导通来实现正常工作。

具体的，当直流稳压电源正极接GND，负极接VCC时，因N沟道MOS管寄生二极管的单向导通性，电流无法流过Q1MOS管而实现反接保护。本实用新型技术方案因采用MOS管开关电路，可以最大限度的降低输入电源电压的压降，同时对于三相无刷电机内部产生的感生电量，通过本技术方案能够转化控制MOS管的开通关断，进一步控制输入电源的导通与截止，最大限度的提高三相直流无刷电机的输入效率，并且因增强型的MOS管可承载较大的输入电流解决因功耗大导致元件发热的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。