专利名称：直流压缩机驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于直流压缩机技术领域，具体地说，是涉及一种对直流压缩机实现120度驱动控制的电路设计。
技术背景直流压缩机l20度驱动方案是目前普遍使用的一项驱动技术，随着技术的 进步和对直流压缩机驱动算法的深入了解，这种驱动技术已不是技术难题。但 是，现在的驱动技术都使用专用于马达的MCU芯片实现驱动控制，这类MCU芯 片至少具有6路P画输出端口 ， 3路转子位置检测捕捉端口 ，内部还要有PWM 定时器等资源，具有这样资源的芯片价位高，产品市场竟争压力大，不利于推 广。实用新型内容本实用新型为了解决现有直流压缩机驱动电路必须采用至少包含有6路 P麵输出端口的MCU芯片实现驱动控制所带来的硬件成本高、产品竟争压力大 的问题，提供了一种新型的直流压缩机驱动电路，通过采用端口扩展设计，以 降低对MCU芯片端口资源的要求，从而仅需采用至少包含有2路P丽输出端口 的MCU芯片即可实现对直流压缩机的120度驱动控制，大大降低了硬件成本， 提升了产品的市场竟争力。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现 一种直流压缩机驱动电路，包括MCU和逆变电路，所述逆变电路包括两组 共6路控制信号端，分别为三相直流正极端Up、 Vp、 Wp和三相直流负极端Un、Vn、 Wn;所述MCU至少包括2路P丽输出端口 ，在其中至少一路P麵输出端口 上连接有多通道选4奪电路，对所述P丽输出端口进行多路扩展后与所述逆变电 路的相应控制信号端——对应连接；所述多通道选才奪电路的选通控制端接收 MCU发出的通道选择信号。其中，所述MCU的其中一路P丽输出端口通过所述多通道选择电路进行多 路扩展后连接所述逆变电路的其中 一组控制信号端。当所述MCU包括2路P丽输出端口时，其中一路P丽输出端口通过所述多Wp对应连接；另 一路P丽输出端口通过所述多通道选择电路进行3路扩展后分 别与所述逆变电路的三相直流负极端Un、 Vn、 Wn对应连接。当所述MCU包括4路P丽输出端口时，其中三路PWM输出端口分别与所述 逆变电路的三相直流正极端Up、 Vp、 Wp对应连接；另 一路P画输出端口通过所 述多通道选择电路进行3路扩展后分别与所述逆变电3各的三相直流负极端Un、 Vn、 Wn对应连接。进一步的，在所述多通道选择电路中至少包括3条选择通道，分别与所述 逆变电路的其中一组控制信号端——对应连接，其公共端连接所述MCU的其中 一路P丽输出端口。所述MCU通过其GPIO 口输出通道选择信号，连接所述多通 道选择电i 各的选通控制端。再进一步的，在所述直流压缩机驱动电路中还包含有直流压缩机转子位置 检测电路，接收来自直流压缩机三相端子的3路电压取样信号，各自经一路分 压限流网络连接一比较器的同 一路输入端，所述比较器的另 一路输入端连接参 考电压电路，其输出端连接所述MCU的其中一路输入端口。所述逆变器的三相 输出端分别与直流压缩机的三相端子对应连接。其中，所述电压取样信号为直流压缩机转子在旋转过程中产生的反电动势 电压。更进一步的，在所述参考电压电路中取自直流母线的电压经分压网络分压后作为参考电压连接所述比较器的输入端。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的直流压 缩机驱动电路通过设计端口扩展电路对MCU芯片的P丽输出端口进行多路扩展， 并通过设计全新的直流压缩机转子位置检测电路来节约对MCU芯片捕捉端口的 占用，从而仅需采用低端口资源、低价位的MCU芯片即可实现对直流压缩机的 120度驱动控制，在有效确保控制质量的前提下，大大降低了硬件成本，足以 满足家用空调器的直流压缩机驱动设计要求，显著提高了产品的市场竟争力。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点 和优点将变得更加清楚。
图1是现有采用MCU芯片6路P丽输出控制的直流压缩机驱动电路的原理 框图；图2是采用MCU芯片2路P觀输出控制的改进电i 各原理框图； 图3是采用MCU芯片4路P丽输出控制的改进电路原理框图； 图4是直流压缩机转子位置检测电路改进前后的对照图； 图5是图3的具体电路原理图； 图6是图4的具体电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。 在直流压缩机120度驱动控制的设计方案中，主要包括两部分电路设计 一部分是P丽输出方案的设计；另 一部分是直流压缩机转子位置检测电路的设 计。本实用新型也正是/人这两方面着手来对直流压縮才几驱动电i 各进^亍改进，以 期达到减少MCU端口资源占用，降低硬件成本的设计目的。首先，对于PWM输出方案来说，主要是解决如何向直流压缩机驱动电路中逆变电路IPM提供其所需的6路P丽控制信号。在现有的P丽输出方案中，都 是采用MCU芯片的6路P丽输出端口直接与IPM的6i 各控制信号端Up、 Vp、Wp、 Un、 Vn、 Wn对应连接实现驱动，其中，Up、 Vp、 Wp分别为IPM的三相直流正极 端；Un、 Vn、 Wn分别为IPM的三相直流负极端。逆变电路IPM根据接收到的6 路P丽脉冲驱动信号控制其内部开关电路动作，以实现直流电压到交流电压的 逆变转换，进而输出U、 V、 W三相电压连接直流压缩;f几的三相端子，以实现对 压缩机的驱动控制，其原理框图参见图l所示。这种设计方案，需要MCU芯片 具有6路P麵输出端口和P丽定时器资源，像这样的MCU芯片价格很高，因此， 不利于推广。在本实用新型的改进方案中，通过设计端口扩展电路，以对MCU芯片的P丽 输出端口进行多路扩展，从而可以减少对P丽输出端口的占用，使用成本较低 的MCU芯片即可满足对逆变电路IPM的控制要求，达到降低硬件成本、提高产品竟争能力的设计目的。在本实用新型的设计方案中，MCU芯片可以釆用至少包含有2路P丽输出 端口的低成本芯片实现，下面以具有2路P丽输出端口的MCU芯片和具有4路 P碰输出端口的MCU芯片为例对本设计方案进行具体阐述。如图2所示，当所采用的MCU芯片仅包括2路P丽输出端口时，在每一路 P丽输出端口上均连接一多通道选择电路，所述多通道选择电路应至少包括3 条选择通道，从而可以对每一路P丽输出端口进行3路扩展，形成6路P丽信 号输出端子P画—Up、 P醫—Vp、 P丽-Wp、 P丽-Un、 P丽-Vn、 PWM—Wn,分别与逆变 电路IPM的6路控制信号端Up、 Vp、 Wp、 Un、 Vn、 Wn对应连接。所述两路多通 道选择电路的公共端C0M分别与MCU芯片的2路P麵输出端口——对应连接， 选通控制端A、 B、 C、 D分别与MCU芯片的通道选择信号输出端对应连接，接收 MCU芯片输出的通道选择信号，进而控制所述多通道选择电路选中其中一^^ 选通道导通，以向逆变电路IPM的相应控制信号端输出P麵脉冲控制信号。所述通道选择信号可以具体采用MCU芯片的4路GPIO 口输出提供。当然，也可以选4奪MCU芯片中的其他端口实现，本实用新型对此不进行具体限制。当所采用的MCU芯片的PWM输出端口资源比较丰富时，比如包含有4路P觀 输出端口，如图3所示，这样可以仅在一路P醫输出端口上连接多通道选择电 路，对其进行3路扩展，进而分别与逆变电路IPM的三相直流负极端Un、 Vn、 Wn (或者三相直流正极端Up、 Vp、 Wp)对应连接，其余三路P丽输出端口可以 直接——对应地连接在逆变电if各IPM的三相直流正极端Up、 Vp、 Wp上(或者三 相直流负极端Un、 Vn、 Wn上)，以实现对逆变电路IPM的开关控制。当然，对于具有其他数目P麵输出端口的MCU芯片来说，也可以仿造上面 的实现方式具体设计相应的端口扩展电路，以满足对逆变电路IPM的控制需求。采用上面的P丽输出方案后，仅需修改MCU内部的软件程序，实现对多通 道选择电路中各通路的准确选通控制，即可满足逆变电路IPM的控制要求。其次，对于直流压缩机转子位置检测电路来说，其设计目的主要是通过对 转子位置的实时^r测来实现对MCU芯片输出的P丽信号的波形进行校正，以保 证直流压缩机按设定要求稳定运4亍。常用的直流压缩才几位置;f全测电^各都是釆用 三路比较电路分别对采集到的直流压缩机U\V\W三相的反电动势与参考值进行 比较，根据反电动势的大小计算转子位置，如图4左部分所示，这样的硬件电 路结构比较复杂，需要占用MCU芯片的三个捕捉端口来^r测转子位置，因此， 对MCU芯片的要求比较高，但软件处理比较简单。改进后的设计方案采用的是三路合成的电路形式，如图4右部分所示，将 来自直流压缩机三相端子UWW的3路电压取样信号S—U、 S—V、 S—W各自经一 路分压限流网络R连接一个比较器IC03的同一路输入端(比如同相输入端)， 比较器IC03的另一路输入端(比如反相输入端)连接参考电压VREF，输出端 连接MCU芯片的其中一路输入端口，比如中断信号输入口 INT等。这样，只需 要MCU芯片的一个捕捉端口即可实现对三个转子位置的实时检测，其硬件电路 的结构比较简单，但对软件的要求比较高，计算较复杂，需要配合MCU芯片的 P丽输出信号共同确定，但是，却可以实现硬件的低成本设计，因此，适于推广使用结构。实施例一，参见图5所示，本实施例以具有4路P丽输出端口的MCU芯片 IC101为例具体阐述其与逆变电^各IPM之间的连4妻结构。所述MCU芯片IC101本身具有4路PWM输出端口 ，分别是RC5、 RC4、 RC3、 RC2，四路P丽输出满足不了三相直流电动机的控制要求，因此，需要对其中一 路P丽输出端口进行扩展，以实现6路P觀输出。如图5所示，MCU芯片IC101的3路P丽输出端口 RC3、 RC4、 RC5分别与 逆变电路IPM的三相直流正极端Up、 Vp、 Wp直接——对应连接，第4路P醫 输出端口 RC2连接多通道选4^电路的公共端。所述多通道选择电路可以具体采 用一 4通道选4奪芯片IC102实现，其/>共端CY连4妾MCU芯片IC101的第4路 P觀输出端口RC2，选通控制端A、 B分别与MCU芯片IC101的通道选择信号丰# 出端RC1、 RCO对应连接，接收MCU芯片IC101输出的通道选4奪信号，其中，RC1、 RCO可以是MCU芯片IC101的两路GPIO 口，通过输出0、 1电平实现对选4奪芯 片IC102中3条通道2Y0、 2Y1、 2Y2的选4奪。所述选才奪芯片IC102的3条备选 通道2Y0、 2Y1、 2Y2分别与逆变电路IPM的三相直流负极端Wn、 Un、 Vn对应连 接。实施例二，参见图6所示，本实施例具体阐述直流压缩机转子位置^r测电 路的实现结构。从直流压缩机三相端子取样得到的三相反电动势电压S—W、 S-V、 S—U分别 经过由电阻R301/R302/R303、 R304/R305/R306、 R307/R308/R309组成的分压限 流网络进行限流和分压处理后，连接比较器IC03的同相输入端，所述比较器 IC03可以具体采用一运放芯片实现。比较器IC03的反相输入端通过电阻R312、 R316、 R317组成的分压限流网络连接直流母线，对直流母线电压DC+进行分压 处理后作为参考电压使用。由于压缩机转子旋转会产生反电动势，并且旋转的角度不同所产生的反电动势大小也不一样，这样在转子旋转过程中就会产生一个变化的反电动势电压，经过比较器IC03与参考电压进行比较，从而输出有规 则的脉冲信号，经电阻R314连接MCU芯片IC101的其中一^各输入端口，比如其 中断信号输入口 INT， MCU芯片IC101根据接收到的脉冲信号和其发出的P丽信号来计算转子位置。本实用新型通过设计P丽端口扩展电路和直流压缩机转子位置检测电路， 从而在采用低资源、低价位MCU芯片的基础上，实现了对直流压缩机120度的 驱动控制，降低了硬件设计成本，提高了产品市场竟争力，可广泛应用于家用 空调器的直流压缩机驱动设计中。当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出，对于本 技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做 出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种直流压缩机驱动电路，包括MCU和逆变电路，所述逆变电路包括两组共6路控制信号端，分别为三相直流正极端Up、Vp、Wp和三相直流负极端Un、Vn、Wn；其特征在于所述MCU至少包括2路PWM输出端口，在其中至少一路PWM输出端口上连接有多通道选择电路，对所述PWM输出端口进行多路扩展后与所述逆变电路的相应控制信号端一一对应连接；所述多通道选择电路的选通控制端接收MCU发出的通道选择信号。
2、 根据权利要求1所述的直流压缩机驱动电路，其特征在于所述MCU 的其中 一路P觀输出端口通过所述多通道选择电路进行多路扩展后连接所述逆 变电^各的其中 一组控制信号端。
3、 根据权利要求2所述的直流压缩机驱动电路，其特征在于在所述多通 道选择电路中至少包括3条选择通道，分别与所述逆变电路的其中一组控制信 号端——对应连接，其公共端连接所述MCU的其中一路P麵输出端口。
4、 根据权利要求2所述的直流压缩机驱动电路，其特征在于所述MCU 包括2路PWM输出端口 ，其中 一路P画输出端口通过所述多通道选择电路进行 3路扩展后分别与所述逆变电路的三相直流正极端Up、 Vp、 Wp对应连接；另一 路P丽输出端口通过所述多通道选择电路进行3路扩展后分别与所述逆变电路 的三相直流负极端Un、 Vn、 Wn对应连接。
5、 根据权利要求3所述的直流压缩机驱动电路，其特征在于所述MCU 包括4路PWM输出端口 ，其中三路P丽输出端口分别与所述逆变电路的三相直 流正极端Up、 Vp、 Wp对应连接；另 一路P丽输出端口通过所述多通道选择电路 进行3路扩展后分别与所述逆变电路的三相直流负极端Un、 Vn、 Wn对应连接。
6、 根据权利要求1所述的直流压缩机驱动电路，其特征在于所述MCU 通过其GPIO 口输出通道选择信号，连接所述多通道选择电路的选通控制端。
7、 根据权利要求1至6中任一项所述的直流压缩机驱动电路，其特征在于在所述直流压缩机驱动电路中还包含有直流压缩机转子位置检测电路，接收来 自直流压缩机三相端子的3路电压取样信号，各自经一路分压限流网络连接一 比较器的同一路输入端，所述比较器的另一路输入端连接参考电压电路，其输 出端连接所述MCU的其中 一路输入端口 。
8、 根据权利要求7所述的直流压缩机驱动电路，其特征在于所述电压取
9、 根据权利要求8所述的直流压缩机驱动电路，其特征在于在所述参考 电压电路中取自直流母线的电压经分压网络分压后作为参考电压连接所述比较 器的输入端。
10、 根据权利要求9所述的直流压缩机驱动电路，其特征在于所述逆变 器的三相输出端分别与直流压缩机的三相端子对应连接。
专利摘要本实用新型公开了一种直流压缩机驱动电路，包括MCU和逆变电路，所述逆变电路包括两组共6路控制信号端，分别为三相直流正极端Up、Vp、Wp和三相直流负极端Un、Vn、Wn；所述MCU至少包括2路PWM输出端口，在其中至少一路PWM输出端口上连接有多通道选择电路，对所述PWM输出端口进行多路扩展后与所述逆变电路的相应控制信号端一一对应连接；所述多通道选择电路的选通控制端接收MCU发出的通道选择信号。该驱动电路通过设计端口扩展电路对MCU芯片的PWM输出端口进行多路扩展，从而仅需采用低端口资源、低价位的MCU芯片即可实现对直流压缩机的120度驱动控制，大大降低了硬件成本，提高了产品的市场竞争力。
文档编号H02P27/08GK201122922SQ20072015812
公开日2008年9月24日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者尹发展, 李明波, 韬 汪 申请人:海信(山东)空调有限公司