一種寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)功率管工作電壓、并可感知功率開(kāi)關(guān)管的電壓和電流的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路，包括：微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、由三個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組構(gòu)成的功率輸出電路以及為微處理器以及將為功率輸出電路提供直流電壓的功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源變換成分別為微處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供直流工作電壓的DC-DC變換電路，每個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組包括：上、下功率開(kāi)關(guān)管，所有下功率開(kāi)關(guān)管的源極或發(fā)射極并接后通過(guò)采樣放大電路與微處理器的相應(yīng)A/D輸入端相連，所述功率輸出電路的三個(gè)輸出端即上功率開(kāi)關(guān)管源極或發(fā)射極與下功率開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極的連接處分別通過(guò)一個(gè)采樣濾波電路與微處理器的相應(yīng)A/D輸入端相連。該控制電路主要用于驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及到一種電機(jī)的控制電路，尤其設(shè)及到一種寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電 路。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電動(dòng)工具中通常采用無(wú)刷電機(jī)作為動(dòng)力，其中的無(wú)刷電機(jī)控制器中的控制 電路的具體結(jié)構(gòu)包括：微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、功率輸出電路W及為微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電路和功率輸出電路分別提供直流電壓的直流電源，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的所有控制輸入端 分別與微處理器的相應(yīng)輸出端相連；所述的功率輸出電路包括=個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組，每個(gè)功率 驅(qū)動(dòng)組包括上功率MOS管和下功率MOS管，所有上功率MOS管的漏極并接、并與所述直流電 源的相應(yīng)電壓輸出端即功率輸出電路的電源端相連，所述下功率MOS管的源極并接、與直 流電源的接地輸出端相連，同一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組中的上功率MOS管的源極與下功率MOS管的 漏極并接、并與功率輸出電路的相應(yīng)輸出端相連，所有上、下功率MOS管的柵極分別與電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路的相應(yīng)控制輸出端相連。上述控制電路主要存在如下缺點(diǎn)：
[0003] 一、使用范圍較窄，通用性不好，造成不同電壓等級(jí)的產(chǎn)品需要對(duì)應(yīng)不同的控制電 路。
[0004] 二、工作效率偏低，造成在過(guò)載時(shí)耗電加大，電機(jī)發(fā)熱大，進(jìn)一步引起電機(jī)性能下 降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是；提供一種自適應(yīng)功率管工作電壓、并可感知功率 開(kāi)關(guān)管的電壓和電流的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電 路，包括：微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、功率輸出電路W及為微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供直流 工作電壓的直流電源，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的所有控制輸入端分別與微處理器的相應(yīng)輸出端 相連；所述直流電源的具體結(jié)構(gòu)包括：將為功率輸出電路提供直流電壓的功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電 源變換成分別為微處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供直流工作電壓的DC-DC變換電路，DC-DC變 換電路與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源共地；所述的功率輸出電路包括；=個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組，每個(gè)功率 驅(qū)動(dòng)組包括；上功率開(kāi)關(guān)管和下功率開(kāi)關(guān)管，所有上功率開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極并接作為 功率輸出電路的電源端與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源的正極輸出端相連，所述下功率開(kāi)關(guān)管的源極 或發(fā)射極并接、作為功率輸出電路的匯流輸出端即電流采樣端，該電流采樣端通過(guò)電流采 樣電阻與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源的接地輸出端相連，同一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組中的上功率開(kāi)關(guān)管的源 極或發(fā)射極與下功率開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極并接、并與功率輸出電路的相應(yīng)輸出端相連， 所有上、下功率開(kāi)關(guān)管的柵極或基極分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的相應(yīng)控制輸出端相連；所述的 電流采樣端通過(guò)采樣放大電路與所述微處理器的相應(yīng)A/D輸入端相連，所述功率輸出電路 的所有輸出端分別通過(guò)一個(gè)電壓采樣電路與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源的接地端相連，每個(gè)電壓采 樣電路的輸出端通過(guò)一個(gè)采樣濾波電路與所述微處理器的相應(yīng)A/D輸入端相連，所述的電 壓采樣電路和相應(yīng)的采樣濾波電路構(gòu)成電壓反饋電路。
[0007] 作為一種優(yōu)選方案，在所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路中，設(shè)；所述的電流采樣 電阻為Rjr，所要驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的內(nèi)阻為Rh，功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源的正極輸出電壓為V，功率輸出 電路中的上功率管的壓降為Vi，功率輸出電路中的下功率管的壓降為Vy，微處理器的工作 電壓為VCC， VCC-X R"
[000引 貝 =Kx ^ ，其中，0.05《K《0.135，10.8 伏《￥《36 伏。 V x(_V-V 上-V 下^
[0009] 作為一種優(yōu)選方案，在所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路中，所述的電壓采樣電 路包括：上分壓電阻和下分壓電阻，上、下分壓電阻的一端串接在一起作為電壓采樣電路的 輸出端，上分壓電阻的另一端與功率輸出電路的相應(yīng)輸出端相連，下分壓電阻的另一端與 所述功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源的接地端相連。
[0010] 作為一種優(yōu)選方案，在所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路中，還包括；起停開(kāi)關(guān)和 應(yīng)急開(kāi)關(guān)，起停開(kāi)關(guān)的一端和應(yīng)急開(kāi)關(guān)的一端分別與所述微處理器的相應(yīng)輸入端相連，起 停開(kāi)關(guān)的另一端和應(yīng)急開(kāi)關(guān)的另一端與DC-DC變換電路的接地端相連。
[0011] 作為一種優(yōu)選方案，在所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路中，還包括有欠壓檢測(cè) 電路。
[0012] 作為一種優(yōu)選方案，在所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路中，所述欠壓檢測(cè)電路 包括；上分壓電阻和下分壓電阻，上、下分壓電阻的一端串接在一起作為欠壓檢測(cè)電路的輸 出端、與微處理器的相應(yīng)A/D輸入端相連，上分壓電阻的另一端與功率輸出電路的電源端 相連，下分壓電阻的另一端與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源的接地端相連。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)采樣功率開(kāi)關(guān)管上的電流和電壓，并分別放大 和濾波后，反饋至微處理器，微處理器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地調(diào)整功率開(kāi)關(guān)管的 工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)刷電機(jī)的雙閉環(huán)控制，同時(shí)調(diào)整功率開(kāi)關(guān)管的工作狀態(tài)，大大提高了 工作效率，能夠及時(shí)感知電機(jī)是否過(guò)載等異常情況，及時(shí)做出處理，可使得功率開(kāi)關(guān)管得到 及時(shí)保護(hù)，而且，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)管損壞時(shí)，可W禁止功率輸出電路輸出，從而可有效地防止電 路、電池、及設(shè)備的二次損壞；此外，由于采用了 DC-DC變換電路，使得一定電壓等級(jí)內(nèi)的電 機(jī)可W使用同一種控制電路，從而大大拓寬了該控制電路的使用范圍，增加了控制電路的 通用性；另外，通過(guò)選取合適阻值的電流采樣電阻，使得最終到達(dá)微處理器的相應(yīng)A/D輸入 端的電平在正常范圍內(nèi)，保證了整個(gè)控制電路的正常穩(wěn)定工作。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的電原理結(jié)構(gòu)框圖。
[0015] 圖2是與圖1相對(duì)應(yīng)的電原理結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖1中的附圖標(biāo)記；101、微處理器，102、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，103、功率輸出電路，104、 功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源，105、DC-DC變換電路，107、起停開(kāi)關(guān)，108、應(yīng)急開(kāi)關(guān)，111、第一電壓反饋 電路，112、第二電壓反饋電路，113、第S電壓反饋電路，114、欠壓檢測(cè)電路，115、采樣放大 電路。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明所述的一種寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路的具體實(shí) 施方案：
[001引如圖1所示，本發(fā)明所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路，包括：微處理器101、電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路102、功率輸出電路103、起停開(kāi)關(guān)107、應(yīng)急開(kāi)關(guān)108、欠壓檢測(cè)電路114和直流 電源，功率輸出電路103由功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源104提供直流電壓，所述的直流電源為將功 率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源104變換成分別為微處理器101和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路102提供直流工作電壓的 DC-DC變換電路105, DC-DC變換電路105與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源104共地，所述起停開(kāi)關(guān)107 的一端和應(yīng)急開(kāi)關(guān)108的一端分別與所述微處理器101的相應(yīng)輸入端相連，起停開(kāi)關(guān)107 的另一端和應(yīng)急開(kāi)關(guān)108的另一端與DC-DC變換電路105的接地端即接地輸出端相連；所 述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路102的所有控制輸入端分別與所述微處理器101的相應(yīng)輸出端相連；如圖 2所示，所述的功率輸出電路103包括；=個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組，每個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組包括；上、下功率 MOS管，所有上功率MOS管的漏極并接、作為功率輸出電路103的電源端與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電 源104的電壓輸出端即正極輸出端相連，所述下功率MOS管的源極并接、作為功率輸出電路 103的匯流輸出端即電流采樣端，該電流采樣端通過(guò)由阻值為0. 005歐母的電阻KT1和KT2 并聯(lián)而成的電流采樣電阻Rjr與DC-DC變換電路105的接地輸出端相連，同一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組 中的上功率MOS管的源極與下功率MOS管的漏極并接、并與功率輸出電路103的相應(yīng)輸出 端相連，所有上、下功率MOS管的柵極分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路102的相應(yīng)控制輸出端相連；所 述的電流采樣端通過(guò)采樣放大電路115與所述微處理器101的相應(yīng)A/D輸入端相連，功率 輸出電路103的=個(gè)輸出端分別通過(guò)第一電壓反饋電路111、第二電壓反饋電路112和第= 電壓反饋電路113饋接至所述微處理器101的相應(yīng)A/D輸入端，第一電壓反饋電路111、第 二電壓反饋電路112和第=電壓反饋電路113均由一個(gè)電壓采樣電路和一個(gè)采樣濾波電路 構(gòu)成，所述的功率輸出電路103的=個(gè)輸出端與微處理器101的相應(yīng)A/D輸入端的具體連 接結(jié)構(gòu)為；所述功率輸出電路103的S個(gè)輸出端分別通過(guò)一個(gè)電壓采樣電路與DC-DC變換 電路105的接地端相連，每個(gè)電壓采樣電路的輸出端通過(guò)一個(gè)采樣濾波電路與所述微處理 器101的相應(yīng)A/D輸入端相連，所述的電壓采樣電路包括：上分壓電阻和下分壓電阻，上、下 分壓電阻的各自一端串接在一起作為電壓采樣電路的輸出端，上分壓電阻的另一端與功率 輸出電路的相應(yīng)輸出端相連，下分壓電阻的另一端與所述功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源104的接地端 相連；所述欠壓檢測(cè)電路114包括；上分壓電阻和下分壓電阻，上、下分壓電阻的一端串接 在一起作為欠壓檢測(cè)電路114的輸出端、與微處理器101的相應(yīng)A/D輸入端相連，上分壓電 阻的另一端與功率輸出電路103的電源端即功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源104的正極輸出端相連，下 分壓電阻的另一端與所述功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源104的接地輸出端相連；在本實(shí)施例中，設(shè)定： 所述的電流采樣電阻為Rjr，所要驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的內(nèi)阻為Rh，功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源104的正極輸 出電壓為V即功率輸出電路的電源端+V，功率輸出電路中的上功率管的壓降為，功率輸 出電路中的下功率管的壓降為Vt，微處理器的工作電壓為VCC， VCC- X R ,
[0019] 貝 1J ;化,' =Kx -- -0. 05《K《0. 135,10. 8 伏《V《36 伏。 * Vx(V-V上-V下）
[0020] 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路中的MOS功率管采用YPI的大功 率MOS管，其峰值電流達(dá)到170A，正常工作電流可W承受80A，功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源104采用 電池；在實(shí)際工作過(guò)程中，可W設(shè)定兩段過(guò)流保護(hù)，在電池達(dá)到50A時(shí)，控制功率輸出電路 103的輸出下降40%，而當(dāng)電流達(dá)到60A時(shí)，控制功率輸出電路103的輸出為零。該樣，電 動(dòng)工具在使用過(guò)程中，因?yàn)榭C(jī)或者堵轉(zhuǎn)造成的大電流可W得到控制，而且，MOS功率管本 身又具有較大的過(guò)電流能力，從而滿(mǎn)足了電動(dòng)工具所需具備大轉(zhuǎn)矩的要求。
[0021] 綜上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依 本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所作的均等變化與修飾，均應(yīng)包括在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路，包括：微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、功率輸出電路以 及為微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供直流工作電壓的直流電源，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的所有控 制輸入端分別與微處理器的相應(yīng)輸出端相連；其特征在于，所述直流電源的具體結(jié)構(gòu)包括： 將為功率輸出電路提供直流電壓的功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源變換成分別為微處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電路提供直流工作電壓的DC-DC變換電路，DC-DC變換電路與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源共地；所述 的功率輸出電路包括：三個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組，每個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組包括：上功率開(kāi)關(guān)管和下功率開(kāi) 關(guān)管，所有上功率開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極并接作為功率輸出電路的電源端與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定 電源的正極輸出端相連，所述下功率開(kāi)關(guān)管的源極或發(fā)射極并接、作為功率輸出電路的匯 流輸出端即電流采樣端，該電流采樣端通過(guò)電流采樣電阻與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源的接地輸出 端相連，同一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)組中的上功率開(kāi)關(guān)管的源極或發(fā)射極與下功率開(kāi)關(guān)管的漏極或集 電極并接、并與功率輸出電路的相應(yīng)輸出端相連，所有上、下功率開(kāi)關(guān)管的柵極或基極分別 與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的相應(yīng)控制輸出端相連；所述的電流采樣端通過(guò)采樣放大電路與所述微處 理器的相應(yīng)A/D輸入端相連，所述功率輸出電路的所有輸出端分別通過(guò)一個(gè)電壓采樣電路 與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源的接地端相連，每個(gè)電壓采樣電路的輸出端通過(guò)一個(gè)采樣濾波電路與 所述微處理器的相應(yīng)A/D輸入端相連，所述的電壓采樣電路和相應(yīng)的采樣濾波電路構(gòu)成電 壓反饋電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路，其特征在于，設(shè)：所述的電流采樣 電阻為，所要驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的內(nèi)阻為&，功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源的正極輸出電壓為V，功率輸出 電路中的上功率管的壓降為V±，功率輸出電路中的下功率管的壓降為VT，微處理器的工作 電壓為VCC，
3. 如權(quán)利要求1或2所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路，其特征在于，所述的電壓采樣 電路包括：上、下分壓電阻，上、下分壓電阻的一端串接在一起作為電壓采樣電路的輸出端， 上分壓電阻的另一端與功率輸出電路的相應(yīng)輸出端相連，下分壓電阻的另一端與所述功率 驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源的接地端相連。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路，其特征在于，還包括：起停 開(kāi)關(guān)和應(yīng)急開(kāi)關(guān)，起停開(kāi)關(guān)的一端和應(yīng)急開(kāi)關(guān)的一端分別與所述微處理器的相應(yīng)輸入端相 連，起停開(kāi)關(guān)的另一端和應(yīng)急開(kāi)關(guān)的另一端與DC-DC變換電路的接地端相連。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路，其特征在于，還包括有欠壓檢 測(cè)電路。
6. 如權(quán)利要求5中所述的寬電壓無(wú)刷電機(jī)的控制電路，其特征在于，所述欠壓檢測(cè)電 路包括：上分壓電阻和下分壓電阻，上、下分壓電阻的一端串接在一起作為欠壓檢測(cè)電路的 輸出端與微處理器的相應(yīng)A/D輸入端相連，上分壓電阻的另一端與功率輸出電路的電源端 相連，下分壓電阻的另一端與功率驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定電源的接地端相連。
【文檔編號(hào)】H02P6/00GK104485856SQ201410704879
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
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