控制器保护电路的制作方法

本实用新型实施例涉及控制技术领域，具体涉及一种控制器保护电路。

背景技术：

在家电行业，很多家电产品都在采用无刷直流电机(brushlessdirectcurrent，bldc)，因为bldc的综合性能表现相较于交流电机更优秀，比如吸油烟机、空气净化产品、空调器等等，都有采用bldc。但是有一个问题，上述这些采用bldc的家电产品在高速运转时，如果此时电网断电，控制器会瞬间消耗掉控制器上大电解电容器的电能。由于bldc连同bldc所驱动的负载的惯性作用，高速旋转的负载会保持旋转一段时间才会停止。而电网断电后，由于惯性保持运转的负载通过bldc会给控制板的大电解电容器充电。当大电解电容器被充电到一定的电压时，会使控制板上的开关电源启动工作输出电压，进而使控制板上的微控制单元(microcontrollerunit，mcu)，即控制器，得电复位。mcu复位后会驱动显示进而消耗大电解电容器的电能，当大电解电容器解的能效消耗到一定程度后，开关电源又停止工作。由于惯性继续保持运转的负载通过bldc会继续给控制板的大电解电容器充电，当大电解电容器的电压达到一定值时，开关电源又启动工作输出电压，周而复始，直到运动的负载通过bldc产生的电能不足以使开关电源启动工作为止，最终会导致mcu频繁复位，同时显示异常明或暗，更甚至导致控制器损坏。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种控制器保护电路，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种控制器保护电路，连接于无刷直流电机(20)和控制器(30)之间，所述控制器保护电路包括：整流滤波单元(11)、与所述整流滤波单元(11)连接的过压保护单元(12)、与所述过压保护单元(12)连接的功率消耗单元(13)以及与所述功率消耗单元(13)连接的控制单元(14)；所述整流滤波单元(11)还分别与供电电源和所述无刷直流电机(20)连接，用于存储电能并给所述无刷直流电机(20)供电；所述过压保护单元(12)用于在所述无刷直流电机(20)两端电压异常过高时，对所述无刷直流电机(20)进行过压保护；所述控制单元(14)还与所述控制器(30)连接，所述控制单元(14)用于根据所述控制器(30)输入的控制信号控制所述功率消耗单元(13)在所述无刷直流电机(20)异常断电时对所述整流滤波单元(11)中存储的电能进行放电，以停止给所述控制器(30)供电。

在一种可选的方式中，所述整流滤波单元(11)包括：第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)及电解电容(ec10)，所述第一二极管(d1)的阳极与所述第三二极管(d3)的阴极以及所述供电电源的第一端(100)连接；所述第二二极管(d2)的阳极与所述第四二极管(d4)的阴极以及所述供电电源的第二端(101)连接，所述第一二极管(d1)的阴极与所述第二二极管(d2)的阴极连接，所述第三二极管(d3)的阳极与所述第四二极管(d4)的阳极相连，所述电解电容(ec10)的正极与所述第一二极管(d1)的阴极连接，所述电解电容(ec10)的负极与所述第四二极管(d4)的阳极连接，所述电解电容(ec10)的两端分别与所述无刷直流电机(20)连接。

在一种可选的方式中，所述过压保护单元(12)包括：压敏电阻(tr)，所述压敏电阻(tr)的第一端与所述电解电容(ec10)的正极连接，所述压敏电阻(tr)的第二端与所述电解电容(ec10)的负极连接。

在一种可选的方式中，所述功率消耗单元(13)包括保险管(f1)、第一电阻(r1)及单刀双掷继电器(rly)，所述单刀双掷继电器(rly)包括一单刀双掷开关和线圈，所述保险管(f1)、第一电阻(r1)以及单刀双掷开关相互串联，所述线圈与所述控制单元连接。

在一种可选的方式中，所述保险管(f1)的第一端与所述电解电容(ec10)的正极连接，所述保险管(f1)的第二端与所述第一电阻(r1)的第一端连接，所述第一电阻(r1)的第二端与所述单刀双掷继电器(rly)中所述单刀双掷开关的第一触点连接，所述单刀双掷继电器(rly)中所述单刀双掷开关的公共触点与所述电解电容(ec10)的负极连接。

在一种可选的方式中，所述单刀双掷继电器(rly)中所述单刀双掷开关的第一触点与所述电解电容(ec10)的正极连接，所述单刀双掷继电器(rly)中所述单刀双掷开关的公共触点与所述保险管(f1)的第一端连接，所述保险管(f1)的第二端与所述第一电阻(r1)的第一端连接，所述第一电阻(r1)的第二端与所述电解电容(ec10)的负极连接。

在一种可选的方式中，所述保险管(f1)的第一端与所述电解电容(ec10)的正极连接，所述保险管(f1)的第二端与所述单刀双掷继电器(rly)中所述单刀双掷开关的第一触点连接，所述单刀双掷继电器(rly)中所述单刀双掷开关的公共触点与所述第一电阻(r1)的第一端连接，所述第一电阻(r1)的第二端与所述电解电容(ec10)的负极连接。

在一种可选的方式中，所述控制单元(14)包括：第五二极管(d5)、三极管(q1)、第二电阻(r2)、第三电阻(r3)，所述三极管(q1)的第一端经过所述第二电阻(r2)连接控制器(30)，所述三极管(q1)的第一端还经过所述第三电阻(r3)接地，所述三极管(q1)的第二端与所述第五二极管(d5)的阳极连接，第五二极管(d5)的阴极连接第一电压，所述三极管(q1)的第二端还经过所述单刀双掷继电器(rly)中的所述线圈连接所述第一电压，所述三极管(q1)的第三端接地。

在一种可选的方式中，所述三极管(q1)为npn晶体管，所述三极管(q1)的第一端为所述npn晶体管的基极，所述三极管(q1)的第二端为npn晶体管的集电极，所述三极管(q1)的第三端为npn晶体管的发射极。

在一种可选的方式中，所述三极管(q1)的第一端经过所述第二电阻(r2)连接控制器(30)的io口，当所述控制器(30)的io口输出的所述控制信号为低电平时，所述三极管(q1)截止，所述单刀双掷继电器(rly)中所述单刀双掷开关的公共触点与第一触点连接，所述功率消耗单元(13)处于功率消耗状态，所述电解电容(ec10)的电能通过所述第一电阻(r1)进行放电，当所述控制器(30)的io口输出的所述控制信号为高电平时，所述三极管(q1)导通，所述单刀双掷继电器(rly)中所述单刀双掷开关的公共触点与第一触点断开，所述功率消耗单元(13)处于非功率消耗状态。

本实用新型实施例的控制器保护电路(10)连接于无刷直流电机(20)和控制器(30)之间，包括：整流滤波单元(11)、与所述整流滤波单元(11)连接的过压保护单元(12)、与所述过压保护单元(12)连接的功率消耗单元(13)以及与所述功率消耗单元(13)连接的控制单元(14)；所述整流滤波单元(11)还分别与供电电源和所述无刷直流电机(20)连接，用于存储电能并给所述无刷直流电机(20)供电；所述过压保护单元(12)用于在所述无刷直流电机(20)两端电压异常过高时，对所述无刷直流电机(20)进行过压保护；所述控制单元(14)还与所述控制器(30)连接，所述控制单元(14)用于根据所述控制器(30)输入的控制信号控制所述功率消耗单元(13)在所述无刷直流电机(20)异常断电时对所述整流滤波单元(11)中存储的电能进行放电，以停止给所述控制器(30)供电，能够防止控制器频繁复位，实现对控制器的保护。

上述说明仅是本实用新型实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例提供的控制器保护电路的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的无刷直流电机的接口示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的控制器保护电路的电路示意图；

图4示出了本实用新型实施例提供的另一控制器保护电路的电路示意图；

图5示出了本实用新型实施例提供的又一控制器保护电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了本实用新型实施例提供的控制器保护电路的结构示意图，如图1所示，控制器保护电路连接于无刷直流电机20和控制器30之间，包括：整流滤波单元11、与所述整流滤波单元11连接的过压保护单元12、与所述过压保护单元12连接的功率消耗单元13以及与所述功率消耗单元13连接的控制单元14；所述整流滤波单元11还分别与供电电源和所述无刷直流电机20连接，用于存储电能并给所述无刷直流电机20供电；所述过压保护单元12用于在所述无刷直流电机20两端电压异常过高时，对所述无刷直流电机20进行过压保护；所述控制单元14还与所述控制器30连接，所述控制单元14用于根据所述控制器30输入的控制信号控制所述功率消耗单元13在所述无刷直流电机20异常断电时对所述整流滤波单元11中存储的电能进行放电，以停止给所述控制器30供电。本实用新型实施例通过在无刷直流电机20异常断电时对所述整流滤波单元11中存储的电能进行放电，以停止给所述控制器30供电，防止控制器频繁复位，保护器件，降低因控制器频繁复位引起的功率消耗，从而能够降低待机功耗，提高产品能效。

在本实用新型实施例中，控制器保护电路10与无刷直流电机20的接口单元cn10连接。接口单元cn10的结构如图2所示，接口单元cn10的引脚1和脚3与控制器保护电路10连接，用于输入电压dc-p，一般为直流310v，引脚4接15v的电压，为bldc内置驱动板的供电电压。引脚5接电压vsp，为bldc的转速控制电压。引脚6接bldc的转速反馈方波信号fg。pgnd为电压参考端，是上述电压dc-p、15v、vsp、fg的公共电压参考端。

在本实用新型实施例中，参见图3，整流滤波单元11包括：第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4及电解电容ec10，所述第一二极管d1的阳极与所述第三二极管d3的阴极以及所述供电电源的第一端100连接；所述第二二极管d2的阳极与所述第四二极管d4的阴极以及所述供电电源的第二端101连接，所述第一二极管d1的阴极与所述第二二极管d2的阴极连接，所述第三二极管d3的阳极与所述第四二极管d4的阳极相连，所述电解电容ec10的正极与所述第一二极管d1的阴极连接，所述电解电容ec10的负极与所述第四二极管d4的阳极连接，所述电解电容ec10的两端分别与所述无刷直流电机20连接。

在本实用新型实施例中，具体地，供电电源可以为单相电电源，供电电源的第一端100为单相电电源的火线，供电电源的第二端101为单相电电源的零线，单相电电源经过整流滤波单元11整流滤波后在电解电容ec10的两端输出电压dc-p。电解电容ec10的正极与接口单元cn10的引脚1连接，电解电容ec10的负极与接口单元cn10的引脚3连接，向接口单元cn10提供电压dc-p。单相电电源经过整流滤波单元11后还向控制器30供电。

继续参见图3，过压保护单元12包括：压敏电阻tr。压敏电阻tr的第一端与所述电解电容ec10的正极连接，所述压敏电阻tr的第二端与所述电解电容ec10的负极连接。压敏电阻tr起过压保护作用。

功率消耗单元13包括保险管f1、第一电阻r1及单刀双掷继电器rly，单刀双掷继电器rly包括一单刀双掷开关和线圈，所述保险管f1、第一电阻r1以及单刀双掷开关相互串联，线圈与控制单元14连接。功率消耗单元13有两个工作状态，分别为功率消耗状态和非功率消耗状态。无刷直流电机20正常工作时，功率消耗单元13工作于非功率消耗状态，功率消耗单元13不耗电。当电网断电时，由于bldc所驱动负载的惯性作用，给电解电容ec10充电，此时功率消耗单元13工作于功率消耗状态，通过第一电阻r1迅速消耗掉电解电容ec10中存储的电能，从而能够防止控制器频繁复位，防止造成器件损坏，同时还降低因控制器频繁复位引起的功率消耗，从而能够降低待机功耗，提高产品能效。功率消耗单元13还可以在电流异常过大时进行过流保护。

所述控制单元14包括：第五二极管d5、三极管q1、第二电阻r2、第三电阻r3，所述三极管q1的第一端经过所述第二电阻r2连接控制器30，所述三极管q1的第一端还经过所述第三电阻r3接地，所述三极管q1的第二端与所述第五二极管d5的阳极连接，第五二极管d5的阴极连接第一电压，所述三极管q1的第二端还经过所述单刀双掷继电器rly中的线圈连接所述第一电压，所述三极管q1的第三端接地。控制单元14根据控制器30输出的控制信号控制所述功率消耗单元13在bldc异常断电时对所述整流滤波单元11中存储的电能进行放电，从而能够防止控制器30频繁复位，防止造成器件损坏。

可选地，所述三极管q1为npn晶体管，所述三极管q1的第一端为所述npn晶体管的基极，所述三极管q1的第二端为npn晶体管的集电极，所述三极管q1的第三端为npn晶体管的发射极。当然在本实用新型其他实施例中，三极管q1也可以为pnp晶体管，在此不作限制。

在本实用新型实施例中，所述三极管q1的第一端经过所述第二电阻r2连接控制器30的io口，当所述控制器30的io口输出的所述控制信号为低电平时，所述三极管q1截止，所述单刀双掷继电器rly中所述单刀双掷开关的公共触点与第一触点连接，所述功率消耗单元13处于功率消耗状态，所述电解电容ec10的电能通过所述第一电阻r1进行放电，当所述控制器30的io口输出的所述控制信号为高电平时，所述三极管q1导通，所述单刀双掷继电器rly中所述单刀双掷开关的公共触点与第一触点断开，单刀双掷开关的公共触点与第二触点，所述功率消耗单元13处于非功率消耗状态。

正常工作时，单相电电源经过整流滤波单元11向控制器30供电，控制器30的io口输出高电平，功率消耗单元13处于非功率消耗状态。异常断电时，由于控制器掉电，控制器30的io口输出低电平，功率消耗单元13处于功率消耗状态。当又正常上电时，控制器30复位，进行初始化配置，控制器30开启定时器进行延时时间t的定时，控制器30判断延时时间t是否到达，当延时时间t到达后，控制器30控制连接控制单元14的io口输出高电平。

更具体地工作过程如下：bldc及bldc所驱动的负载正常运转时，如遇电网突然断电，电解电容ec10的电能会瞬间消耗掉，致使控制器30掉电。控制器30掉电后，控制器30所控制的控制单元14的io口为低电平，功率消耗单元13处于功率消耗状态。此时，由于bldc所驱动负载的惯性作用，bldc所驱动负载继续保持一定时间的运转，bldc所驱动负载运转中产生的电能通过bldc接口单元20的引脚1给电解电容ec10充电，使电解电容ec10的电压升高，由于功率消耗单元13处于功率消耗状态，会迅速消耗掉电解电容ec10的电能，从而抑制电解电容ec10的电压升高。如此，电解电容ec10的电压被抑制在阈值电压下，使得不会异常供电，控制器30不会异常复位，使器件得到保护，同时还降低因控制器频繁复位引起的功率消耗，从而能够降低待机功耗，提高产品能效。

由于电网的供电能力远大于bldc及其bldc所驱动的负载运转时的发电能力，当电网正常供电时，电解电容ec10的电能储存速度大于功率消耗单元13的电能消耗速度，电解电容ec10的电压超过阈值电压时，会正常供电，控制器30复位后，延时一定时间后，通过io口向控制单元14输出高电平，使功率消耗单元13处于非功率消耗状态，这样既可降低待机时的功率损耗，又可降低正常工作时的功率损耗，同时能够异常上电时保护器件。

在功率消耗单元13中，保险管f1、第一电阻r1及单刀双掷继电器rly串联的顺序不作限制。具体参见图3-5。如图3所示，所述保险管f1的第一端与所述电解电容ec10的正极连接，所述保险管f1的第二端与所述第一电阻r1的第一端连接，所述第一电阻r1的第二端与所述单刀双掷继电器rly中所述单刀双掷开关的第一触点连接，所述单刀双掷继电器rly中所述单刀双掷开关的公共触点与所述电解电容ec10的负极连接。

如图4所示，所述单刀双掷继电器rly中所述单刀双掷开关的第一触点与所述电解电容ec10的正极连接，所述单刀双掷继电器rly中所述单刀双掷开关的公共触点与所述保险管f1的第一端连接，所述保险管f1的第二端与所述第一电阻r1的第一端连接，所述第一电阻r1的第二端与所述电解电容ec10的负极连接。

如图5所示，所述保险管f1的第一端与所述电解电容ec10的正极连接，所述保险管f1的第二端与所述单刀双掷继电器rly中所述单刀双掷开关的第一触点连接，所述单刀双掷继电器rly中所述单刀双掷开关的公共触点与所述第一电阻r1的第一端连接，所述第一电阻r1的第二端与所述电解电容ec10的负极连接。

本实用新型实施例的控制器保护电路连接于无刷直流电机20和控制器30之间，包括：整流滤波单元11、与所述整流滤波单元11连接的过压保护单元12、与所述过压保护单元12连接的功率消耗单元13以及与所述功率消耗单元13连接的控制单元14；所述整流滤波单元11还分别与供电电源和所述无刷直流电机20连接，用于存储电能并给所述无刷直流电机20供电；所述过压保护单元12用于在所述无刷直流电机20两端电压异常过高时，对所述无刷直流电机20进行过压保护；所述控制单元14还与所述控制器30连接，所述控制单元14用于根据所述控制器30输入的控制信号控制所述功率消耗单元13在所述无刷直流电机20异常断电时对所述整流滤波单元11中存储的电能进行放电，以停止给所述控制器30供电，能够防止控制器频繁复位，保护器件。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。