[发明专利]空调风机用驱动直流无刷电机驱动器

说明书

技术领域：

本发明涉及到一种空调风机用高可靠性SPWM驱动直流无刷电机驱动器驱动的直流无刷电机，特别是涉及到一种带有抗静电、抗雷击、防连锁破坏的空调风机用驱动直流无刷电机驱动器。

技术背景：

    传统的空调器室外冷却用风扇电机采用单相电容起动运转式交流电机作为动力，它体积大、效率低（一般在35%～45%之间）、噪音大。随着全球气候的恶化，建设资源节约型、环境友好型的社会普遍被世界各个国家所认可，环保、高效节能的产品成为各个国家鼓励开发和优先使用的新产品，而SPWM直流无刷驱动器驱动的直流电机是一种高效率(80%以上)、低噪音（空载35dB以下）的节能环保型产品，是原有低效率单相电容起动运转式交流电机的理想替代产品。

发明内容：

    本发明的目的就是要提供一种空调风机用驱动直流无刷电机驱动器，空调室外风机用直流无刷电机由驱动器和电机本体两大部份组成，其中SPWM驱动的直流无刷电机驱动器是其核心部件。本发明的目的是这样实现的，空调风机用驱动直流无刷电机驱动器，包括上位机控制单元、防连锁破坏单元、防雷击单元，其特征在于：控制芯片单元上并联有静电保护单元 、转速测量单元、转速控制单元 、温度检测单元、电流检测单元、以及防连锁破坏单元、防雷击单元、功率驱动单元、电动机、位置检测单元串联后与其并联；所述的控制芯片单元 采用180度正弦波自动导前角全硬件驱动控制芯片，双臂SPWM控制方式，振荡频率设定为20KHz,转速控制电压在2.1V～5.4V范围内变化，通过功率驱动单元内置预驱动电路放大6路驱动信号来驱动6个MOSFET功率晶体管，由功率晶体管输出相位相差120度电角度的马鞍形正弦波来驱动三相绕组，从而产生三相旋转磁场来驱动电动机运转。

所述的防雷击单元，在主电源输入端并接了CBB电容C12、电阻R17阻容回路，提高了驱动器抗雷击的能力。所述的位置检测单元，是由三个霍尔转子位置传感器组成。

所述的静电防护单元，设置有电容C3、C22、C13、齐纳二极管D1、D9、TVS管组成的过压静电防护回路；提高了控制芯片单元的抗静电能力。

   所述的防连锁破坏单元，在主电源回路串入过流融断电阻R5及在控制信号接入回路加入D5、D6、D7快恢复高压二极管，较好的防止了本身的异常故障向上级回路的扩散。

    在驱动器中使用集成运放与热敏电阻进行组合实现电动机的温度保护。

    本发明具有体积小、可靠性高、抗干扰能力强、成本低廉、高效率、大转矩等明显优势，是一种具有较高性价比的正弦波无刷直流电机驱动器，适于大规模推广使用，采用该驱动器的直流无刷电机已获得马来西亚松下公司的认可。

附图说明：

图1 是本发明的原理框图

图2是本发明的原理图

1.防连锁破坏单元，  2.防雷击单元，  3.功率驱动单元，  4.位置检测单元， 5.电流检测单元，  6.温度检测单元， 7.转速控制单元，8.控制芯片单元，  9.转速测量单元， 10.静电保护单元，11.上位机控制单元。

    具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明；

     在原理图中，空调风机用驱动直流无刷电机驱动器，包括上位机控制单元、防连锁破坏单元、防雷击单元，其特征在于：控制芯片单元上并联有静电保护单元 、转速测量单元、转速控制单元 、温度检测单元、电流检测单元、以及防连锁破坏单元、防雷击单元、功率驱动单元、电动机、位置检测单元串联后与其并联。采用TOSHIBA公司的SPWM硬件驱动控制芯片单元， 采用180度正弦波自动导前角全硬件驱动控制芯片，双臂SPWM控制方式，为了降低低速时的开关噪音，振荡频率设定为20KHz,转速控制电压在2.1V～5.4V范围内变化，当转速控制电压为5.4V以上8.2V以下时，对应PWM占空比为MAX95%，转速控制电压MIN为1.8V～2.4V，低于1.8V时电动机停止转动，当转速控制电压大于2.4V时，控制芯片单元通过检测三个霍尔转子位置传感器的电平状态，来确定换相时刻和对应的6路输出换相状态，通过功率驱动单元内置预驱动电路放大6路驱动信号来驱动6个MOSFET功率晶体管，由功率晶体管输出相位相差120度电角度的马鞍形正弦波来驱动三相绕组，从而产生三相旋转磁场来驱动电动机运转，当从VSP端子输入的转速控制电压从每分钟1.8V逐渐上升时，PWM占空比也从零逐渐上升，施加在三相绕组上的线电压也逐渐上升，电动机转速也同步上升，反之亦然。控制芯片单元内部在电动机旋转时还根据霍尔信号的变化状态生成转速信号（12脉冲/转）通过转速测量单元输出电路输出给上位控制计算机。电流检测单元，当电压达到0.5V时，控制芯片单元关断6路输出信号，电动机停止转动。所述的温度测量单元，设置有 BA10393运放、热敏电阻，当电机超负荷运行或发生异常状态时，随着电机温度的上升，电阻值也不断变化， BA10393运放反相输入端偏置电压也不断下降，当下降到一定值时，BA10393运放反相输出高电平给控制芯片单元，从而关断6路SPWM信号，电动机停止运行，等电动机温度下降到设定值后电动机自行恢复运转；所述的防连锁破坏单元，当主电源回路发生短路等严重故障时，R5过流融断电阻会产生保护，D5～D7为快恢复高压二极管，正常情况下不影响控制信号和控制电压的传输，异常情况下高压也不会反串入上位机中造成上位机损坏，防止了故障的进一步扩散；所述的静电防护单元，设置有电容C3、C22、C13、齐纳二极管D1、D9、TVS管组成过压静电防护回路，提高了控制芯片单元的抗静电能力；由电阻R17与CBB电容C12组成稳压和抗雷击回路；该高可靠性SPWM直流无刷电机驱动器应用到马来西亚松下公司的空调室外机产品上，已得到了客户的认可和好评。