專利名稱：電機(jī)及其過電流檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測電路，特別是適用于直流無刷電機(jī)的過電流檢測電路以及具有這種過電流檢測電路的電機(jī)。
背景技術(shù)：
直流無刷電機(jī)廣泛應(yīng)用在各種電器中，現(xiàn)有的直流無刷電機(jī)具有定子以及位于定子內(nèi)可相對于定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子軸隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。為了控制定子與轉(zhuǎn)子的工作，直流無刷電機(jī)中設(shè)置有控制電路，控制電路具有多個器件，并集成在一塊電路板上。參見圖1，現(xiàn)有直流無刷電機(jī)的控制電路具有開關(guān)電路以及過電流檢測電路，開關(guān)電路包括六個開關(guān)器件，如圖1中的場效應(yīng)管91、92、03、04、05、06，其中場效應(yīng)管01與04 組成第一開關(guān)組，用于控制電機(jī)M的U相的電流方向與相位，場效應(yīng)管Q2與Q5組成第二開關(guān)組，用于控制電機(jī)M的V相的電流方向與相位，場效應(yīng)管Q3與Q6組成第三開關(guān)組，用于控制電機(jī)M的W相的電流方向與相位。過電流檢測電路包括檢測電阻R1，檢測電阻Rl與開關(guān)電路串聯(lián)連接，流經(jīng)開關(guān)電路的電流流經(jīng)檢測電阻Rl后，在檢測電阻Rl的兩端形成壓降，放大電路11將電壓放大，并輸出至比較電路12。比較電路12存儲有一個基準(zhǔn)電壓值，用于與放大電路11輸出的電壓值進(jìn)行比較， 并將比較結(jié)果輸出至單片機(jī)13。單片機(jī)13用于控制開關(guān)電路中的六個場效應(yīng)管Ql、Q2、 Q3、Q4、Q5、Q6通斷，從而控制電機(jī)M的工作。若放電電路11輸出的電壓值高于基準(zhǔn)電壓值，表示流經(jīng)開關(guān)電路的電流過大，單片機(jī)13控制六個場效應(yīng)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6截止，電機(jī)M停止運行，避免長時間處于過電流運行狀態(tài)，保護(hù)電機(jī)M不被燒壞。但是，由于放大電路11、比較電路12復(fù)雜，在電路板上設(shè)置的電子器件較多，導(dǎo)致電路板面積較大，生產(chǎn)成本較高。此外，比較電路12內(nèi)設(shè)置的基準(zhǔn)電壓值通常是由設(shè)置的器件或電容蓄電量確定的，容易受到其他電路的影響，從而影響比較的準(zhǔn)確性，不利于過電流檢測。因此，現(xiàn)有的一些直流無刷電機(jī)使用改進(jìn)的過電流檢測電路，如圖2所示。該過電流檢測電路具有開關(guān)電路，開關(guān)電路由六個場效應(yīng)管Qll、Q12、Q13、Q14、Q15、Q16組成，過電流檢測電路具有檢測電阻R11，檢測電阻Rll與開關(guān)電路串聯(lián)連接。過電流檢測電路還包括A/D采樣電路16，用于采樣檢測電阻Rll兩端的壓降，并將采樣的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳送至單片機(jī)17，單片機(jī)17根據(jù)所接收的信號判斷電機(jī)M的電流是否過大，若過大則控制場效應(yīng)管Qll、Q12、Q13、Q14、Q15、Q16截止，電機(jī)M停止運行，以避免電機(jī)M燒壞。但是，對低壓的永磁直流無刷電機(jī)來說，流過電機(jī)繞組的電流非常大，這要求檢測電阻Rll的阻值必須比很小，這樣檢測電阻Rll的功率損耗才比較小，否則功率損耗將非常大。例如，額定電流為10安電機(jī)，設(shè)定其檢測電阻Rll的阻值為0. 1歐姆，此時檢測電阻 Rll的壓降僅僅1伏，但在其消耗功率卻就高達(dá)10瓦。[0009]然而，檢測電阻Rll的阻值過小時，檢測電阻Rll兩端的壓降也比較小，直接對檢測電阻Rl 1兩端的壓降進(jìn)行A/D采樣，采樣結(jié)果很容易受其他電路干擾，而且受電源電壓波動影響比較大，導(dǎo)致采樣結(jié)果不準(zhǔn)確，容易發(fā)生誤判斷的情況。因此需要在單片機(jī)17內(nèi)設(shè)置濾波程序，通過軟件對采樣信號進(jìn)行濾波，但采樣需占用單片機(jī)運行時間，其缺點非常明顯首先，采樣結(jié)果容易受干擾，影響電機(jī)正常運行，需進(jìn)行程序濾波，所以當(dāng)電機(jī)過電流一段時間后，單片機(jī)才進(jìn)行過電流保護(hù)，因過電機(jī)運行時電流時間過長，可能會導(dǎo)致電路板燒毀，嚴(yán)重時還會燒毀電機(jī)，起不到保護(hù)作用。其次，電機(jī)正常工作時，檢測電阻Rll的功率損耗過大?？梢?，直接通過檢測電阻Rll兩端的壓降并進(jìn)行A/D采樣來判斷電機(jī)是否過電流， 實時性不夠強(qiáng)且存在安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的是提供一種能準(zhǔn)確檢測電機(jī)過電流的電機(jī)過電流檢測電流。本實用新型的另一目的是提供一種有效避免過電流情況發(fā)生的電機(jī)。為實現(xiàn)上述的目的，本實用新型提供的電機(jī)過電流檢測電路包括檢測電阻，并設(shè)有由檢測電阻兩端壓降控制通斷的開關(guān)器件，開關(guān)器件的第一端與直流電源連接，開關(guān)器件的第二端接地，且第一端輸出開關(guān)器件的通斷信號。由上述方案可見，過電流檢測電路通過檢測電阻驅(qū)動開關(guān)器件的通斷，并且由開關(guān)器件輸出通斷信號，單片機(jī)可根據(jù)通斷信號判斷電機(jī)是否過電流。由于過電流檢測電路僅設(shè)置開關(guān)器件等少量元器件，占用電路板面積較小，生產(chǎn)成本較低。并且，開關(guān)器件的通斷與檢測電阻兩端壓降保持同步，過電流檢測實時性好，且開關(guān)器件輸出高電平及低電平信號不受其他電路影響，準(zhǔn)確率高。一個優(yōu)選的方案是，過電流檢測電路還包括與檢測電阻串聯(lián)連接的增壓電阻。由此可見，在檢測電阻的阻值較小時，檢測電阻兩端的壓降也較小，不足以驅(qū)動開關(guān)器件導(dǎo)通時，通過設(shè)置增壓電阻能夠提高向開關(guān)器件加載的驅(qū)動電壓，滿足開關(guān)器件的工作要求。進(jìn)一步的方案是，過電流檢測電路還包括連接至開關(guān)器件控制端的濾波電路?？梢?，在開關(guān)器件的控制端增加濾波電路，能夠過濾高頻干擾信號，確保檢測的準(zhǔn)確性。為實現(xiàn)上述的另一目的，本實用新型提供的電機(jī)包括定子與轉(zhuǎn)子，定子與控制電路連接，控制電路包括開關(guān)電路及過電流檢測電路，過電流檢測電路具有與開關(guān)電路串聯(lián)連接的檢測電阻，還包括由檢測電阻兩端壓降控制通斷的開關(guān)器件，開關(guān)器件的第一端與直流電源連接，開關(guān)器件的第二端接地，且第一端輸出開關(guān)器件的通斷信號。由上述方案可見，過電流檢測電路通過開關(guān)器件輸出的信號作為判斷是否過電流的依據(jù)，不但使用的器件較少，生產(chǎn)成本較低，且開關(guān)器件輸出的信號不需要經(jīng)過濾波即可使用，檢測時間短，準(zhǔn)確性高，能夠有效地避免過電流情況的發(fā)生。

圖1是現(xiàn)有直流無刷電機(jī)的控制電路與電機(jī)的電原理圖。[0021]圖2是現(xiàn)有另一種直流無刷電機(jī)的控制電路與電機(jī)的電原理圖。圖3是本實用新型電機(jī)第一實施例的控制電路與電機(jī)的電原理圖。圖4是本實用新型電機(jī)第二實施例的控制電路與電機(jī)的電原理圖。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
具體實施方式
電機(jī)及電機(jī)過電流檢測電路第一實施例本實施例的電機(jī)具有定子以及可相對于定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，定子與控制電路電連接，控制電路控制電機(jī)的工作。參見圖3，控制電路包括開關(guān)電路、過電流檢測電路以及單片機(jī)20，開關(guān)電路由六個場效應(yīng)管Q21、Q22、Q23、Q24、Q25、Q26組成，其中場效應(yīng)管Q21與QM組成第一開關(guān)組， 用于控制電機(jī)M的U相的電流方向與相位，場效應(yīng)管Q22與Q25組成第二開關(guān)組，用于控制電機(jī)M的V相的電流方向與相位，場效應(yīng)管Q23與組成第三開關(guān)組，用于控制電機(jī)M的 W相的電流方向與相位。過電流檢測電路包括檢測電阻R21，檢測電阻R21與開關(guān)電路串聯(lián)連接，流經(jīng)檢測電阻R21的電流值與電機(jī)M的電流值相同，因此通過檢測電阻R21的電流即可判斷電機(jī)M 的電流是否過載。由于檢測電阻R21的阻值固定，當(dāng)流經(jīng)檢測電阻R21的電流增大時，檢測電阻R21 兩端壓降也隨之增大。本實用新型是根據(jù)這一特性，利用檢測電阻R21兩端壓降的變化來控制三極管的通斷，并由三極管輸出通斷信號至單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收到的信號判斷流經(jīng)檢測電阻R21的電流是否過大，從而判斷電機(jī)是否發(fā)生過電流的情況。如圖3所示，本實施例的過電流檢測電路包括作為開關(guān)器件的三極管Q27，三極管 Q27的通斷由檢測電阻R21兩端的壓降控制，且三極管Q27的集電極，即開關(guān)器件的第一端通過電阻似6與直流電源VCC連接，發(fā)射極接地，也就是開關(guān)器件的第二端接地，其集電極向單片機(jī)20輸出信號，該信號是表示三極管Q27通斷的信號。然而，在通過電機(jī)繞組電流很大情況下，檢測電阻R21的功率損耗與電流平方成正比，為了避免檢測電阻R21功率損耗過大，必須將檢測電阻R21的阻值設(shè)置得非常小。但是，在保證檢測電阻R21功率損耗小的情況下，當(dāng)電機(jī)發(fā)生過電流時，檢測電阻R21兩端壓降不足以使三極管Q27導(dǎo)通。例如，電機(jī)額定電壓為12伏，額定電流為10安，要求電機(jī)正常工作時，檢測電阻R21的功率損耗不能超過2瓦。為了達(dá)到設(shè)計要求，檢測電阻R21的阻值不能超過0. 02歐姆。若發(fā)生過電流的情況，例如電機(jī)的電流剛超過10安，檢測電阻R21 兩端的壓降僅為0. 2伏左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能使三極管Q27導(dǎo)通。因此需要在過電流檢測電路中增加與檢測電阻R21串聯(lián)連接的增壓電阻R22，以滿足三極管Q27導(dǎo)通的要求。本實施例中，增壓電阻R22與檢測電阻R21串聯(lián)連接，且為了調(diào)節(jié)增壓電阻R22兩端的壓降，還設(shè)置與增壓電阻R22串聯(lián)連接的分壓電阻R23，分壓電阻R23的兩端分別與增壓電阻R22及直流電源VCC連接。這樣，驅(qū)動三極管Q27導(dǎo)通的電壓值是檢測電阻R21與增壓電阻R22兩端壓降之和，三極管Q27的驅(qū)動電壓得以提高，滿足驅(qū)動三極管Q27導(dǎo)通的要求。在三極管Q27的基極上還連接有濾波電路，濾波電路由電容Cl以及電阻RM、R25構(gòu)成，其中電容Cl與電阻R25并聯(lián)連接，濾波電路用于過濾輸入基極的高頻信號。由于電機(jī)的電流中通常含有高頻信號，且對過電流檢測造成干擾，因此需要使用濾波電路將高頻信號過濾，確保輸入三極管Q27基極的信號不含高頻分量。可見，通過選擇增壓電阻R22與分壓電阻R23合適的阻值，能夠確保增壓電阻R22 兩端的壓降為0. 5伏左右。電機(jī)的電流沒有發(fā)生過載的情況下，檢測電阻R21兩端的壓降低于0. 2伏，三極管Q27基極的電壓低于0. 7伏，三極管Q27截止，此時三極管Q27的集電極向單片機(jī)20輸出高電平信號，單片機(jī)20即判斷電機(jī)沒有發(fā)生過電流的情況。當(dāng)電機(jī)的電流過載時，檢測電阻R21兩端的壓降升高，一旦檢測電阻R21兩端壓降高于0. 2伏時，加載在三極管Q27基極的電壓高于0. 7伏，三極管Q27導(dǎo)通，集電極向單片機(jī)20輸出低電平信號，單片機(jī)20即判斷電機(jī)發(fā)生過電流情況，控制場效應(yīng)管Q21、Q22、Q23、 Q24、Q25、Q26截止，從而避免電機(jī)長時間在過電流的情況下運行。由此可見，過電流檢測電路能夠?qū)﹄姍C(jī)的過電流進(jìn)行實時地檢測，響應(yīng)速度快，避免電機(jī)長時間過電流運行，從而避免電機(jī)燒壞。此外，過電流檢測電路所使用的元器件較少，僅為一個三極管Q27以及若干個電阻、電容，占用電路板的面積小，生產(chǎn)成本低。并且， 三極管Q27的通斷取決于檢測電阻R21兩端的壓降，受其他電路的影響較少，檢測準(zhǔn)確性
尚ο電機(jī)及電機(jī)過電流檢測電路第二實施例本實施例的電機(jī)也具有定子與轉(zhuǎn)子，定子與控制電路相連，參見圖4，控制電路具有開關(guān)電路、過電流檢測電路以及單片機(jī)30，開關(guān)電路由六個場效應(yīng)管Q31、Q32、Q33、Q34、 Q35、Q36構(gòu)成，所有場效應(yīng)管均由單片機(jī)30控制通斷。過電流檢測電路包括與開關(guān)電路串聯(lián)連接的檢測電阻R31，并設(shè)有由檢測電阻 R31兩端壓降控制通斷的三極管Q37，限流電阻R32的兩端分別與三極管Q37的基極、檢測電阻R31連接，且與電容C2與電阻R35構(gòu)成濾波兼降壓電路。三極管Q37的集電極通過電阻R36連接至直流電源VCC，發(fā)射極接地，且集電極將三極管Q37的通斷信號發(fā)送至單片機(jī)30，單片機(jī)30根據(jù)接收到的信號判斷電機(jī)是否發(fā)生過電流的情況。與第一實施例相比，本實施例不設(shè)置增壓電阻以及分壓電阻，因此本實施例適用于額定電壓較高的電機(jī)，檢測電阻R31的阻值較大，在電機(jī)未發(fā)生過電流的時候，檢測電阻 R31兩端已形成較大的壓降，滿足驅(qū)動三極管Q37導(dǎo)通要求，通過R32、R35、C2構(gòu)成濾波兼降壓電路分壓，加在三極管Q37不足導(dǎo)通三極管Q37?；蛘?，三極管Q37使用導(dǎo)通電壓較低的鍺管，因鍺管的導(dǎo)通電壓僅為0. 2伏，本實施例在檢測電阻R31阻值較大的情況下也能滿足三極管Q37截止的要求。這樣，在電機(jī)未發(fā)生過電流的情況時，檢測電阻R31兩端壓降較小，三極管Q37截止，集電極向單片機(jī)30輸出高電平信號，單片機(jī)30繼續(xù)驅(qū)動場效應(yīng)管Q31、Q32、Q33、Q34、 Q35、Q36導(dǎo)通。一旦電機(jī)發(fā)生過電流的情況，檢測電阻R31兩端壓降升高，電阻R35分壓電壓也相應(yīng)升高，三極管Q37導(dǎo)通，集電極向單片機(jī)30輸出低電平信號，單片機(jī)30控制場效應(yīng)管Q31、Q32、Q33、Q34、Q35、Q36截止，避免電機(jī)在過電流的情況下運行?？梢?，本實施例的過電流檢測電路能夠?qū)崟r地檢測出電機(jī)是否發(fā)生過電流的情況，且生產(chǎn)成本低，檢測準(zhǔn)確率高。
6[0045]當(dāng)然，上述實施例僅是本實用新型較佳的實施方式，本實用新型實際應(yīng)用時，還可以有更多的變化，例如，使用場效應(yīng)管或其他具有可控開關(guān)功能的器件作為開關(guān)器件；或者，使用低電平導(dǎo)通的三極管替代高電平導(dǎo)通的三極管作為開關(guān)器件，這些改變也能實現(xiàn)本實用新型的目的。最后需要強(qiáng)調(diào)的是，本實用新型不限于上述實施方式，如濾波電路構(gòu)成的改變、增壓電阻及分壓電阻阻值的改變等變化也應(yīng)該包括在本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.電機(jī)過電流檢測電路，包括檢測電阻；其特征在于由所述檢測電阻兩端壓降控制通斷的開關(guān)器件，所述開關(guān)器件的第一端與直流電源連接，所述開關(guān)器件的第二端接地，且所述第一端輸出所述開關(guān)器件的通斷信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)過電流檢測電路，其特征在于 還包括與所述檢測電阻串聯(lián)連接的增壓電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)過電流檢測電路，其特征在于還包括與所述增壓電阻串聯(lián)連接的分壓電阻，所述分壓電阻的兩端分別連接所述增壓電阻及直流電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的電機(jī)過電流檢測電路，其特征在于 還包括連接所述開關(guān)器件控制端的濾波電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)過電流檢測電路，其特征在于 所述濾波電路包括并聯(lián)連接的電容與電阻。
6.電機(jī)，包括定子與轉(zhuǎn)子，所述定子與控制電路連接，所述控制電路包括開關(guān)電路及過電流檢測電路，所述過電流檢測電路具有與所述開關(guān)電路串聯(lián)連接的檢測電阻； 其特征在于由所述檢測電阻兩端壓降控制通斷的開關(guān)器件，所述開關(guān)器件的第一端與直流電源連接，所述開關(guān)器件的第二端接地，且所述第一端輸出所述開關(guān)器件的通斷信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其特征在于 還包括與所述檢測電阻串聯(lián)連接的增壓電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)，其特征在于還包括與所述增壓電阻串聯(lián)連接的分壓電阻，所述分壓電阻的兩端分別連接所述增壓電阻及直流電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項所述的電機(jī)，其特征在于 還包括連接所述開關(guān)器件控制端的濾波電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機(jī)，其特征在于 所述濾波電路包括并聯(lián)連接的電容與電阻。
專利摘要本實用新型提供一種電機(jī)及其過電流檢測電路，該過電流檢測電路包括檢測電阻，并設(shè)有由檢測電阻兩端壓降控制通斷的開關(guān)器件，開關(guān)器件的第一端與直流電源連接，開關(guān)器件的第二端接地，且第一端輸出開關(guān)器件的通斷信號。該電機(jī)包括定子與轉(zhuǎn)子，定子與控制電路連接，控制電路包括開關(guān)電路及過電流檢測電路，過電流檢測電路具有與開關(guān)電路串聯(lián)連接的檢測電阻，還包括由檢測電阻兩端壓降控制通斷的開關(guān)器件，開關(guān)器件的第一端與直流電源連接，開關(guān)器件的第二端接地，且第一端輸出開關(guān)器件的通斷信號。本實用新型可實時準(zhǔn)確地檢測電機(jī)是否出現(xiàn)電流過載的情況，且使用的元器件較少，生產(chǎn)成本低。
文檔編號G01R19/165GK202261136SQ20112037922
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者吳文賢, 王周葉 申請人:合肥凱邦電機(jī)有限公司, 珠海凱邦電機(jī)制造有限公司, 珠海格力電器股份有限公司