[发明专利]无刷电机控制器上电保护检测电路及其上电保护检测方法

权利要求书

1.一种无刷电机控制器上电保护检测电路，包括用于驱动控制无刷电机三相绕组的控制器主电流回路，其特征在于：控制器主电流回路采用三相半桥电路结构，控制器主电流回路由六颗场效应管组成，三相半桥电路的电源正极端与15V直流电源输入正极电连接，三相半桥电路的电源负极端与24V直流电源输入负极电连接，六颗场效应管的栅极网络分别连接到3个预驱集成芯片的HO功能引脚端和LO功能引脚端，3个预驱集成芯片均由+15V供电电源供电，由自举电容充电，3个预驱集成芯片的HIN功能引脚和LIN功能引脚分别与MCU芯片的MCU.UH、MCU.VH、MCU.WH功能引脚和MCU.UL、MCU.VL、MCU.WL功能引脚对应电连接。

2.按照权利要求1所述的无刷电机控制器上电保护检测电路，其特征在于：所述的预驱集成芯片采用芯片型号为FN7382。

3.按照权利要求1所述的无刷电机控制器上电保护检测电路，其特征在于：所述的无刷电机三相绕组配置有采样绕组U V W三端电压的电压采样电路，电压采样电路包括分压电路、两个电压比较器和一个第三与门逻辑器，三相绕组端电压经过分压电路后分别连接输入至一个电压比较器的反向输入端和一比较器的同相输入端，两个电压比较器输出端分别连接输入至与第三门逻辑器的与门输入端，与门逻辑器输出端输出运算结果。

4.按照权利要求1所述的无刷电机控制器上电保护检测电路，其特征在于：所述的无刷电机三相绕组配置有采样绕组U V W三端电压的电压采样电路，电压经过第九分压电阻和第十分压电阻分压后，分别进入两个电压比较器中的A电压比较器的反向输入端和B电压比较器的同向输入端；其中A电压比较器U2A的同向输入端电压为0.53V，B电压比较器U2B的反向输入端电压为0.32V，比较后分别由A电压比较器和B电压比较器的输出比较逻辑；当绕组U的三端电压在4.8V和8V之间时，A电压比较器和B电压比较器的比较输出都是输出高电平，此时，将此两个高电平通过第三与门逻辑器做逻辑与运算，与门逻辑器输出端HbridgeU_COMP输出一个高电平；绕组V端和绕组W端的电压采样电路采用与绕组U端相同的电压采样电路，获得绕组V端的运算结果HbridgeV_COMP和绕组W端的运算结果HbridgeW_COMP输出。

5.按照权利要求1所述的无刷电机控制器上电保护检测电路，其特征在于：所述的绕组U端、绕组V端和绕组W端的三个运算结果输出端分别与第四门逻辑器的三个与门输入端电连接，第四门逻辑器的输出端与MCU芯片的MCU.BKIN功能引脚端电连接，由MCU.BKIN功能引脚端使能控制MCU芯片的六路PWM功能引脚的输出。

6.按照权利要求1所述的无刷电机控制器上电保护检测电路，其特征在于：所述的控制器主流回路由第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管这六颗场效应管组成，其中第一场效应管、第三场效应管和第五场效应管构成控制器主流回路的三个半桥上管，第二场效应管、第四场效应管和第六场效应管构成控制器主流回路的三个半桥下管；第一场效应管源极和第二场效应管漏极的串联节点处串联第一电阻和第一电容之后再与三相半桥电路的电源负极端电连接，第三场效应管源极和第四场效应管漏极的串联节点处串联第二电阻和第二电容之后再与三相半桥电路的电源负极端电连接，第五场效应管源极和第六场效应管漏极的串联节点处串联第三电阻和第三电容之后再与三相半桥电路的电源负极端电连接。

7.一种无刷电机控制器上电保护检测方法，其特征在于包括如下保护监测步骤：

A1、 MCU芯片控制3个预驱集成芯片向第一场效应管、第三场效应管和第五场效应管这三个半桥的上管发出一个导通脉冲，上管会短时间打开，此时自举电容通过自举电路将有部分漏电流通过预驱集成芯片的Vb功能引脚和VS功能引脚流向第一场效应管、第三场效应管和第五场效应管这三个半桥的上管的源级，这三个半桥的上管的源级同时也是绕组的U，V，W三端；三个源级端由于其各自对应的RC串联回路的存在，将会有部分悬浮电压，此电压预计在2V左右；当24V电源上电的时候，母线电压V+将会有电流经过域区电路预驱集成芯片U1流向三个半桥的上管的源级，此电压预计在4.5V左右；故正常情况下绕组的U V W三端的电压在6.5V左右；

A2、当主电源回路和驱动回路出现以下异常情况时，执行如下第A3～A7步骤情况进行上电检测保护；

A3、当15V辅助电源损坏的时候，预驱集成芯片的预驱集成电路不工作，自举电容自举端的电压和母线V+上的电压都不会通过3个预驱集成芯片向绕组U端、绕组V端和绕组W端充电；此时绕组U V W的电压为0V 低于比较端的低端阈值电压4.8V，第四与门逻辑器U4逻辑与门输出为低电平, MCU芯片的MCU.BKIN功能引脚的输出为低电平，MCU芯片的6路PWM功能引脚被禁止输出；

A4、当预驱集成电路损坏的时候，自举端的电压和母线V+上的电压都不会通过3个预驱集成芯片向绕组U端、绕组V端和绕组W端充电；此时绕组U V W的电压为0V 低于电压比较器比较端的低端阈值电压4.8V，第四与门逻辑器逻辑与输出为低电平；MCU芯片的MCU.BKIN输出为低电平，MCU芯片的6路PWM被禁止输出；

A5、当电源V+端24V电压未上电的时候，绕组U端、绕组V端和绕组W端的电压只有2.5V，低于比较端的低端阈值电压4.8V，逻辑与输出为低电平；MCU芯片的MCU.BKIN输出为低电平，MCU芯片的6路PWM被禁止输出；

A6、当电源V+端电压大于33V时，绕组U端、绕组V端和绕组W端的电压大于8V，比较端的高端阈值电压为8V，第四门逻辑器逻辑与输出为低电平；MCU芯片的MCU.BKIN输出为低电平，MCU芯片的6路PWM被禁止输出；

A7、当六颗场效应管的一个或多个短路时，+24V电压会直接通过第一场效应管、第三场效应管和第五场效应管分别流向绕组U端、绕组V端和绕组W端，绕组U V W端的采样电压大于8V，比较器的高端阈值参考电压为8V，第四门逻辑器U4逻辑与输出为低电平；MCU芯片的MCU.BKIN输出为低电平，MCU芯片的6路PWM被禁止输出；

即当无刷电机控制器出现以上第A3～A7步骤五种情况时：A3步骤执行12V辅助电源不工作；A4步骤则为域区集成电路损坏；A5步骤执行母线电压未上电；A6步骤则为母线电压大于33V时；A7步骤则为MOSFET损坏的时候；MCU芯片的6个PWM功能引脚不会输出控制驱动波形，即禁止控制器输出PWM信号，起保护无刷电机控制器的主电源回路和驱动回路的作用。