专利名称：直流无刷电机控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流无刷电机控制装置。
背景技术：
近几年，家电领域竞争日趋激烈，技术含量不断提高，产品质量也有了长足发展。在冰箱领域随着制冷技术和保温技术的提高，冰箱的技术指标不断提升。但从控制角度讲，人们并不满足现状，现在的传统定频冰箱使用继电器控制压机的起停，不能调节速度，从而先天存在着耗电多、电流冲击大、噪音大、控制特性差等缺点，从整个冰箱来看，也满足不了人们预期的快速制冷，平稳保温等理想的性能。
直流变频电冰箱集变频控制、模糊控制、无位置与无速度传感器技术于一体，可节能(耗电量比相同容积的降低)约30％，静音，制冷速度快。其变频无刷直流电机以变速方式工作，使用寿命与冷冻能力也大大提高。变频无刷直流电机内核是一种通过PWM控制的无刷直流电机，利用变频调速技术进行控制，PWM载波频率可调，调节载波占空比来调节电压，速度控制精度±1r/s。由于其运算速度要求较快，目前，在冰箱的直流无刷电机控制中，主芯片采用的是DSP或专用微控制器，其优点是运算快，编程方便，开发周期短，但缺点是抗干扰能力弱，成本高。而如果采用低成本MCU的话，由于MCU速度等性能的不足，需要极其复杂的外围电路，同样具有成本高、抗干扰能力弱的问题。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决以上问题，提供一种直流无刷电机控制装置，使外围电路简单、接口能力强、成本低、可选资源丰富。
本实用新型实现上述目的的方案是一种直流无刷电机控制装置，包括中央处理单元、驱动控制电路、电流检测电路、反电动势检测电路，所述驱动控制电路输入端与中央处理单元相连，输出端与其所控制的直流无刷电机相连，电流检测电路输入端与驱动控制电路相连，输出端与中央处理单元相连，其特征是所述反电动势检测电路输入端与驱动控制电路的电机驱动电压相连以获得电机反馈信号，且该反电动势检测电路内部包括有低频滤波电路，所述低频滤波电路能对电机反馈信号进行处理以获得一个频率与电机转速相对应、相位与电机转子的位置相对应、幅值与电机电压成比例的正弦信号。
采用以上方案的有益效果由于反电动势检测电路内部包括有低频滤波电路，使得复杂的电机反馈信号变成一个频率与电机转速相对应、相位与电机转子的位置相对应、幅值与电机电压成比例的正弦信号，该信号大大减轻了中央处理单元的处理工作量，使得在不增加外围电路复杂性的前提下，使用普通的8位MCU成为可能，使用16位MCU和DSP(数字信号处理器)也就更容易，这就大大降低了成本，而接口能力也更强，可选资源也更丰富。
图1是本实用新型实施例电源部分方框示意图。
图2是本实用新型实施例整体方框示意图。
图3是本实用新型电源滤波部分示意图。
图4是本实用新型电流检测部分示意图。
图5是本实用新型反电动势检测部分示意图。
图6是本实用新型8位MCU部分示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
如图所示2，本例中的直流无刷电机控制装置包括中央处理单元1、驱动控制电路2、电流检测电路3、反电动势检测电路4，所述驱动控制电路2输入端与中央处理单元1相连，输出端与其所控制的直流无刷电机5相连，电流检测电路3输入端与驱动控制电路2相连，输出端与中央处理单元1相连。
如图5所示，所述反电动势检测电路4输入端(图5中的R19、R20、R21处)与驱动控制电路2的电机驱动信号相连以获得电机反馈信号，且该反电动势检测电路4内部包括有低频滤波电路，所述低频滤波电路能对电机反馈信号进行处理以获得一个频率与电机转速相对应、相位与电机转子的相位相对应、幅值与电机电压成正比的正弦信号。图中的低频滤波电路每相都由一个电阻R19、R20、R21和R22、R23、R24与一个滤波电容C18、C19、C20并联接地而构成，但滤波电路也可以由其他方式实现，如用滤波器等。
由于电机反馈信号经滤波电路进行处理后得到的是近似的正弦信号，使得中央处理单元的运算工作量大大减小，因此所述中央处理单元1完全可以采用8位MCU来实现，而这并不需要象现有技术那样增加外围电路的复杂性，而用16位MCU、DSP等来实现就更容易。电机反馈信号经滤波电路进行处理后并没有丢失有用的信息，这正是本实用型的成功之处。现有技术之所以要把电机把馈信号全部输入到中央处理单元中，是为了从中提取反馈信息，以便为控制策略所用。但经我们的研究和实验证明，完全不需要这么复杂的信号。
见图1，电路中的电源电路9包括输入端与市电相连的电源滤波电路91、输入端与电源滤波电路91相连的整流桥92、输入端与整流桥92的电源模块93、输入端与电源模块93相连的的稳压电路94，其中整流桥92、电源模块93、稳压电路94分别输出一个直流电压，用于对电路的有源器件供电，其中整流桥92的输出电压还与市电电压检测电路7相连。220VAC的交流电经过整流桥产生直流电压VDD；VDD经过电源模块产生12V直流电源，供驱动控制部分电路使用；12VDC经稳压电路得到5VDC，供MCU等处使用。
再参见图2，本电路还包括LED指示电路6，其输入端与中央处理单元1相连；市电电压检测电路7(即图2中VDD电压检测)，其输出端与中央处理单元1相连；通讯信号电路8，其输出端与中央处理单元1相连。VDD电压检测电路7目的是随时检测市电变化情况，以调整控制策略；LED电路6指示驱动器的运行状态；通讯信号电路8用于接收上位机(冰箱控制器)的信号，并根据信号要求来控制直流无刷电机的转速。
见图3，所示为电源滤波电路91，该部分电路主要目的是提高驱动器本身性能，并减少对外界电网的干扰，优化EMC(电磁兼容)、EMI(电磁干扰)等性能，它包括第一、二、四电容C1、C2、C4，电感L1，和限流保护电阻RT1，所述第一、二电容C1、C2一端分别接于市电的零线或相线上，另一端接地，电感L1有两个，分别串联于零线和相线上，限流保护电阻RT1串联于其中一个电感上；第四电容C4并联于整个电源滤波电路91的两个输出端上。
图4是电流检测部分的示意图，该部分用于检测无刷直流电机运行过程中的电流变化情况，防止过流。当无刷直流电机运行时，随着其电流的变化，R32两端的电压也随之变化，如果电流超过一定的限制，比较器U5的1脚电平将发生改变，并立即停止无刷直流电机运行，从而起到过流保护作用。
图6是8位MCU示意图。该部分是驱动器的核心部分，目前已有的直流无刷电机控制在简单的外围电路情况下所用的处理器是DSP或专用微控制器及复杂的外围电路。而本实用新型驱动器采用的是普通8位MCU，如TOSHIBA的TMP87P809、MOTOROLA、ST等MCU，实现无刷直流电机起动、加速、换相及闭路调速等一系列的控制及算法，且外围电路简单。经实验证明，本实用新型驱动器在性能、指标等方面已经达到或超过用DSP或专用微控制器做成的驱动器，并满足相关技术要求。本实用新型驱动器成本低，抗干扰能力强，可选资源丰富，具有良好的技术及竞争优势。
权利要求1.一种直流无刷电机控制装置，包括中央处理单元(1)、驱动控制电路(2)、电流检测电路(3)、反电动势检测电路(4)，所述驱动控制电路(2)输入端与中央处理单元(1)相连，输出端与其所控制的直流无刷电机(5)相连，电流检测电路(3)输入端与驱动控制电路(2)相连，输出端与中央处理单元(1)相连，其特征是所述反电动势检测电路(4)输入端与驱动控制电路(2)的电机驱动信号相连以获得电机反馈信号，且该反电动势检测电路(4)内部包括有低频滤波电路，所述低频滤波电路能对电机反馈信号进行处理以获得一个频率与电机转速相对应、相位与电机转子的位置相对应、幅值与电机电压成比例的正弦信号。
2.如权利要求1所述的直流无刷电机控制装置，其特征是所述中央处理单元(1)是8位MCU。
3.如权利要求1或2所述的直流无刷电机控制装置，其特征是还包括LED指示电路(6)，其输入端与中央处理单元(1)相连。
4.如权利要求1或2所述的直流无刷电机控制装置，其特征是还包括市电电压检测电路(7)，其输出端与中央处理单元(1)相连。
5.如权利要求1或2所述的直流无刷电机控制装置，其特征是还包括通讯信号电路(8)，其输出端与中央处理单元(1)相连。
6.如权利要求1或2所述的直流无刷电机控制装置，其特征是还包括电源电路(9)，它包括输入端与市电相连的电源滤波电路(91)、输入端与电源滤波电路(91)相连的整流桥(92)、输入端与整流桥(92)的电源模块(93)、输入端与电源模块(93)相连的稳压电路(94)，其中整流桥(92)、电源模块(93)、稳压电路(94)分别输出一个直流电压，用于对电路的器件供电，其中整流桥(92)的输出电压还与市电电压检测电路(7)相连。
7.如权利要求1或2所述的直流无刷电机控制装置，其特征是所述低频滤波电路包括滤波电阻(R22、R23、R24)和分别与各个电阻相并联的滤波电容(C18)、(C19)、(C20)，并联后一端接地，另一端串接采样电阻(R19、R20、R21)，采样电阻(R19、R20、R21)的另一端与电机电压相连。
8.如权利要求6所述的直流无刷电机控制装置，其特征是所述电源滤波电路(91)包括第一、二、四电容(C1、C2、C4)，电感(L1)，和限流保护电阻(RT1)，所述第一、二电容(C1、C2)一端分别接于市电的零线或相线上，另一端接地，电感(L1)有两个，分别串联于零线和相线上，限流保护电阻(RT1)串联于其中一个电感上；第四电容(C4)并联于整个电源滤波电路(91)的两个输出端上。
专利摘要本实用新型公开一种直流无刷电机控制装置，反电动势检测电路输入端与驱动控制电路的电机驱动信号相连以获得电机反馈信号，且该反电动势检测电路内部包括有低频滤波电路，所述低频滤波电路能对电机反馈信号进行处理以获得一个频率与电机转速相对应、相位与电机转子的位置相关、幅值与电机电压成比例的正弦信号。电机反电动势经此处理后送入控制电路，大大减轻了中央处理单元的处理工作量，使得在不增加外围电路复杂性的前提下，使用普通的8位MCU成为可能，使用16位MCU和DSP(数字信号处理器)也就更容易，这就大大降低了成本，而接口能力也更强，可选资源也更丰富。
文档编号H02P7/18GK2632936SQ0326780
公开日2004年8月11日 申请日期2003年7月15日 优先权日2003年7月15日
发明者张福恩, 首召兵, 王永禄 申请人:深圳市和而泰电子科技有限公司