[发明专利]一种直流无刷电机无极供电电路及控制方法

说明书

本发明公开了一种直流无刷电机无极供电电路及控制方法，属于电机技术领域，包括微控制器芯片、极性判断电路、预驱动和功率开关电路、电压采样电路、以及电流采样电路；微控制器芯片上设有多个引脚，上述各个电路与不同的引脚相连，直流无刷电机与预驱动和功率开关电路相连。利用该无极供电电路，可使直流无刷电机替代传统有刷电机，并且具有高效率、低噪音的优点，相比于传统的直流有刷电机，本发明未增加接线复杂度，可以直接替代，设计方案简单易行。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种直流无刷电机无极供电电路及控制方法。

背景技术

直流有刷电机是一种传统型直流电机，在定子上安装有电刷，转子上安装有换向器，电能经过电刷和换向器产生电枢电流，进而驱动电机旋转而工作，在直流有刷电机中设有电刷和换向器，因此结构复杂，并且直流有刷电机还存在工作效率低、噪音高、可靠性差、电流脉动对电源干扰大、电磁干扰大、寿命短、启动电流大等问题。

直流无刷电机克服了直流有刷电机结构复杂的缺点，在其结构上不设置电刷和换向器，直流无刷电机模组由无刷电机和与电机匹配的控制电路组成，该控制电路的电源输入端极性固定，电源不能接反，如有接反，轻则电机不工作，重则会造成电路的不可逆损坏。直流无刷电机切换转向需要额外电路，需要额外的外部控制信号才能实现正反转切换，因此电路接线复杂度高。

直流有刷电机只需交换两根电源线的接线位置即可实现切换旋转方向，而直流无刷电机电源输入端极性固定，电源不能接反，一旦接反就会烧掉电机，如果要控制直流无刷电机的正反转，还需要芯片读取按键切换信号或者调整无刷电机线序才能实现，即需额外信号实现切换旋转方向，所以实际产品中，直流无刷电机往往不能够直接替代有刷电机。为了解决此问题，现有技术中，普遍采用二极管构成的全桥整流电路实现电源的极性转换，输入电流需要经过两个二极管，因此存在电压降低的问题，且功率损耗会随着电流的升高而增大，功率损耗为电流和两个二极管压降之和的乘积，因此整个电路的工作效率也会大大降低。因此需要设计一种新的方案，以解决接线复杂和工作效率低下的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流无刷电机无极供电电路及控制方法，以解决背景技术中提到的技术问题。

为了实现上述目的，本发明公开了一种直流无刷电机无极供电电路，包括微控制器芯片、极性判断电路、预驱动和功率开关电路、电压采样电路、以及电流采样电路；微控制器芯片上设有15个引脚，分别为GPIO1脚、GPIO2脚、VDD脚、VSS脚、ADC_IN1脚、ADC_IN2脚、ADC_IN3脚、ADC_IN4脚、ADC_IN5脚、PWM1P脚、PWM1N脚、PWM2P脚、PWM2N脚、PWM3P脚和PWM3N脚；GPIO1脚和GPIO2脚与极性判断电路相连，VDD脚是电源输入端，VSS脚为接地引脚，连接GND；ADC_IN4脚与电压采样电路相连，ADC_IN5脚与电流采样电路相连；ADC_IN1脚、ADC_IN2脚和ADC_IN3脚、PWM1P脚、PWM1N脚、PWM2P脚、PWM2N脚、PWM3P脚和PWM3N脚均分别与预驱动和功率开关电路相连；直流无刷电机与预驱动和功率开关电路相连。

进一步地，在无极供电电路中设有整流电路，整流电路分别与极性判断电路、以及预驱动和功率开关电路相连。

进一步地，在无极供电电路中设有稳压电路，稳压电路分别与整流电路、预驱动和功率开关电路、以及微控制器芯片相连。

进一步地，所述极性判断电路包括第一路电平检测电路和第二路电平检测电路，第一路电平检测电路输出电源进线电平1，第二路电平检测电路输出电源进线电平2，具体地，GPIO1脚与电源进线电平1相连，GPIO2脚与电源进线电平2相连。

进一步地，所述稳压电路包括预驱动和功率开关电路供电稳压电路、以及微控制器芯片供电稳压电路；预驱动和功率开关电路供电稳压电路与预驱动和功率开关电路相连，为预驱动和功率开关电路提供供电电压；微控制器芯片供电稳压电路与微控制器芯片的VDD脚相连，为微控制器芯片提供供电电压。