[發明專利]空調風機用驅動直流無刷電機驅動器

無效

• 申請號: 201310111336.0
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN103269190A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 李月紅
• 申請（專利權）人: 江蘇富天江電子電器有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02H7/08;H02H9/04
• 代理公司: 靖江市靖泰專利事務所 32219
• 代理人: 陸平

技術領域：

本發明涉及到一種空調風機用高可靠性SPWM驅動直流無刷電機驅動器驅動的直流無刷電機，特別是涉及到一種帶有抗靜電、抗雷擊、防連鎖破壞的空調風機用驅動直流無刷電機驅動器。

技術背景：

????傳統的空調器室外冷卻用風扇電機采用單相電容起動運轉式交流電機作為動力，它體積大、效率低（一般在35%～45%之間）、噪音大。隨著全球氣候的惡化，建設資源節約型、環境友好型的社會普遍被世界各個國家所認可，環保、高效節能的產品成為各個國家鼓勵開發和優先使用的新產品，而SPWM直流無刷驅動器驅動的直流電機是一種高效率(80%以上)、低噪音（空載35dB以下）的節能環保型產品，是原有低效率單相電容起動運轉式交流電機的理想替代產品。

發明內容：

????本發明的目的就是要提供一種空調風機用驅動直流無刷電機驅動器，空調室外風機用直流無刷電機由驅動器和電機本體兩大部份組成，其中SPWM驅動的直流無刷電機驅動器是其核心部件。本發明的目的是這樣實現的，空調風機用驅動直流無刷電機驅動器，包括上位機控制單元、防連鎖破壞單元、防雷擊單元，其特征在于：控制芯片單元上并聯有靜電保護單元?、轉速測量單元、轉速控制單元?、溫度檢測單元、電流檢測單元、以及防連鎖破壞單元、防雷擊單元、功率驅動單元、電動機、位置檢測單元串聯后與其并聯；所述的控制芯片單元?采用180度正弦波自動導前角全硬件驅動控制芯片，雙臂SPWM控制方式，振蕩頻率設定為20KHz,轉速控制電壓在2.1V～5.4V范圍內變化，通過功率驅動單元內置預驅動電路放大6路驅動信號來驅動6個MOSFET功率晶體管，由功率晶體管輸出相位相差120度電角度的馬鞍形正弦波來驅動三相繞組，從而產生三相旋轉磁場來驅動電動機運轉。

所述的防雷擊單元，在主電源輸入端并接了CBB電容C12、電阻R17阻容回路，提高了驅動器抗雷擊的能力。所述的位置檢測單元，是由三個霍爾轉子位置傳感器組成。

所述的靜電防護單元，設置有電容C3、C22、C13、齊納二極管D1、D9、TVS管組成的過壓靜電防護回路；提高了控制芯片單元的抗靜電能力。

???所述的防連鎖破壞單元，在主電源回路串入過流融斷電阻R5及在控制信號接入回路加入D5、D6、D7快恢復高壓二極管，較好的防止了本身的異常故障向上級回路的擴散。

????在驅動器中使用集成運放與熱敏電阻進行組合實現電動機的溫度保護。

????本發明具有體積小、可靠性高、抗干擾能力強、成本低廉、高效率、大轉矩等明顯優勢，是一種具有較高性價比的正弦波無刷直流電機驅動器，適于大規模推廣使用，采用該驅動器的直流無刷電機已獲得馬來西亞松下公司的認可。

附圖說明：

圖1?是本發明的原理框圖

圖2是本發明的原理圖

1.防連鎖破壞單元，??2.防雷擊單元，??3.功率驅動單元，??4.位置檢測單元，?5.電流檢測單元，??6.溫度檢測單元，?7.轉速控制單元，8.控制芯片單元，??9.轉速測量單元，?10.靜電保護單元，11.上位機控制單元。

????具體實施方式：下面結合附圖對本發明作進一步說明；

?????在原理圖中，空調風機用驅動直流無刷電機驅動器，包括上位機控制單元、防連鎖破壞單元、防雷擊單元，其特征在于：控制芯片單元上并聯有靜電保護單元?、轉速測量單元、轉速控制單元?、溫度檢測單元、電流檢測單元、以及防連鎖破壞單元、防雷擊單元、功率驅動單元、電動機、位置檢測單元串聯后與其并聯。采用TOSHIBA公司的SPWM硬件驅動控制芯片單元，?采用180度正弦波自動導前角全硬件驅動控制芯片，雙臂SPWM控制方式，為了降低低速時的開關噪音，振蕩頻率設定為20KHz,轉速控制電壓在2.1V～5.4V范圍內變化，當轉速控制電壓為5.4V以上8.2V以下時，對應PWM占空比為MAX95%，轉速控制電壓MIN為1.8V～2.4V，低于1.8V時電動機停止轉動，當轉速控制電壓大于2.4V時，控制芯片單元通過檢測三個霍爾轉子位置傳感器的電平狀態，來確定換相時刻和對應的6路輸出換相狀態，通過功率驅動單元內置預驅動電路放大6路驅動信號來驅動6個MOSFET功率晶體管，由功率晶體管輸出相位相差120度電角度的馬鞍形正弦波來驅動三相繞組，從而產生三相旋轉磁場來驅動電動機運轉，當從VSP端子輸入的轉速控制電壓從每分鐘1.8V逐漸上升時，PWM占空比也從零逐漸上升，施加在三相繞組上的線電壓也逐漸上升，電動機轉速也同步上升，反之亦然?？刂菩酒瑔卧獌炔吭陔妱訖C旋轉時還根據霍爾信號的變化狀態生成轉速信號（12脈沖/轉）通過轉速測量單元輸出電路輸出給上位控制計算機。電流檢測單元，當電壓達到0.5V時，控制芯片單元關斷6路輸出信號，電動機停止轉動。所述的溫度測量單元，設置有?BA10393運放、熱敏電阻，當電機超負荷運行或發生異常狀態時，隨著電機溫度的上升，電阻值也不斷變化，?BA10393運放反相輸入端偏置電壓也不斷下降，當下降到一定值時，BA10393運放反相輸出高電平給控制芯片單元，從而關斷6路SPWM信號，電動機停止運行，等電動機溫度下降到設定值后電動機自行恢復運轉；所述的防連鎖破壞單元，當主電源回路發生短路等嚴重故障時，R5過流融斷電阻會產生保護，D5～D7為快恢復高壓二極管，正常情況下不影響控制信號和控制電壓的傳輸，異常情況下高壓也不會反串入上位機中造成上位機損壞，防止了故障的進一步擴散；所述的靜電防護單元，設置有電容C3、C22、C13、齊納二極管D1、D9、TVS管組成過壓靜電防護回路，提高了控制芯片單元的抗靜電能力；由電阻R17與CBB電容C12組成穩壓和抗雷擊回路；該高可靠性SPWM直流無刷電機驅動器應用到馬來西亞松下公司的空調室外機產品上，已得到了客戶的認可和好評。