本發(fā)明涉及控制設(shè)備領(lǐng)域，具體的來說是涉及一種高效大功率控制器。

背景技術(shù)：

隨著無刷電機(jī)的廣泛的應(yīng)用于電動(dòng)汽(2/3/4輪)車中，因此人們對無刷電機(jī)控制器的要求也越來越高。

目前，無刷電機(jī)控制器主要由電源板、豎直板及設(shè)置于豎直板上的絕緣柵雙極型晶體管元器件、主芯片、電容元器件及電阻元器件組成，其零部件較多且體積較大，由于無刷電機(jī)控制器的體積較大，不便于無刷電機(jī)控制器的安裝，并且現(xiàn)有的無刷電機(jī)控制器由于其零部件較多，不便于散熱，使得運(yùn)行過程中主芯片的溫度過高，嚴(yán)重影響主芯片的運(yùn)行穩(wěn)定性；現(xiàn)有的電動(dòng)車控?zé)o刷制器驅(qū)動(dòng)電流小、驅(qū)動(dòng)效率低發(fā)熱高、返修率高、適應(yīng)環(huán)境溫度差，功能特性固定、不能靈活適應(yīng)客戶需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種高效大功率控制器。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述問題：

一種高效大功率控制器，包括豎直板、主板、兩塊基板和若干條接線；兩塊基板分別表貼在主板的兩側(cè)；豎直板豎直設(shè)置在兩塊基板間且與主板通過排針焊接導(dǎo)通；主板和外部電池連接；兩塊基板上的線與電機(jī)相連；接線與外部設(shè)備連接；主板上設(shè)置有開關(guān)管器件和電容器件；開關(guān)管器件焊接在主板的兩側(cè)，且開關(guān)管器件表貼在兩塊基板上，導(dǎo)熱好；電容器件均勻排布焊接在主板的上表面；主板包括控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路、橋式跨接電路、開關(guān)電路、大電流電路和電源電路；采樣電路的控制輸入端與控制電路控制信號(hào)輸出連接，大電流電路使用覆銅走線和匯流條；驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與控制電路連接；電源電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路連接；開關(guān)電路輸入與驅(qū)動(dòng)電路輸出端連接，開關(guān)電路輸入端與主電源電路相連，開關(guān)電路輸出端與電機(jī)線連接。

上述方案中，優(yōu)選的是采樣電路包括電壓采樣電路、電流采樣電路、溫度采樣電路、濾波器和放大器；電壓采樣電路、電流采樣電路和溫度采樣電路的輸出端均與濾波器連接；濾波器的輸出端經(jīng)放大器與控制電路連接。

上述方案中，優(yōu)選的是開關(guān)電路采用功率開關(guān)管，功率開關(guān)管由關(guān)斷到導(dǎo)通狀態(tài)和由導(dǎo)通狀態(tài)到關(guān)閉狀態(tài)的時(shí)間短，保證了功率開關(guān)管的發(fā)熱。

上述方案中，優(yōu)選的是功率開關(guān)管之間、電源電路和功率開關(guān)管之間采用大面積PCB走線，使功率開關(guān)管之間和功率開關(guān)管與主電源濾波元件之間電阻小，保證了功率開關(guān)管和電容吸收電路的發(fā)熱均勻、干擾吸收良好。

上述方案中，優(yōu)選的是兩塊基板安裝有殼狀的散熱片，散熱片通過螺絲與兩塊基板貼合擰緊。

上述方案中，優(yōu)選的是控制電路通過串行總線與外部電腦或其他設(shè)備連接。

上述方案中，優(yōu)選的是控制電路通過輸出PWM信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電路開與關(guān)閉。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：

1、本發(fā)明主板的大電流電路和控制電路巧妙利用橋式跨接電路，既有效保證了功率控制部分大電流需求、功率開關(guān)管之間的電流均勻問題，又降低了信號(hào)處理部分的抗干擾以及大電流導(dǎo)致電路板熱漲冷縮對貼片元件的影響、提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；

2、進(jìn)一步的，本發(fā)明通過雙排鋁基板模式既降低了功率開關(guān)管到散熱外殼間的熱阻導(dǎo)、減少了功率開關(guān)管的熱損害，又使功率開關(guān)管熱量均勻散熱在鋁外殼上，而且更方便于功率開關(guān)管機(jī)器自動(dòng)貼片安裝；

3、本發(fā)明使用高速驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管，提高控制器的效率和減少控制器發(fā)熱；

4、本發(fā)明可以進(jìn)行端時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大功率輸出；

5、本發(fā)明提供總線接口，方便客戶按需要調(diào)整功能、參數(shù)和遠(yuǎn)程自動(dòng)控制控制器。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 為本發(fā)明的散熱片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1 豎直板、2 主板、2.1 電容、3 基板、4 接線、5 散熱片。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種高效大功率控制器，如圖1所示，包括豎直板1、主板2、兩塊基板3、若干條接線4和散熱片5。兩塊基板3安裝有殼狀的散熱片5，散熱片5通過螺絲與兩塊基板3貼合擰緊，兩塊基板3主要采用鋁基板，因?yàn)殇X基板有導(dǎo)熱性好，可以快速把熱量傳遞給散熱片5進(jìn)行釋放。

兩塊基板3分別表貼在主板2的兩側(cè)；豎直板1豎直設(shè)置在兩塊基板3間且與主板2通過排針焊接導(dǎo)通，主板2通過接線4與外部設(shè)備連接，其中包括控制器功能線、總線接口，方便客戶按需要調(diào)整功能、參數(shù)和遠(yuǎn)程自動(dòng)控制控制器，如圖1所示。

主板2上設(shè)置有開關(guān)管器件和電容器件；開關(guān)管器件焊接在主板2的兩側(cè)，且開關(guān)管器件表貼在兩塊基板3上，保證了功率管的發(fā)熱及時(shí)傳導(dǎo)到鋁基板本體上，且容易易實(shí)現(xiàn)機(jī)器貼片安裝，保證安裝的質(zhì)量和速度，電容器件均勻排布焊接在主板2的上表面，電容器件為電解電容、貼片電容，保證電壓、電流、功率三相濾波良好，并且電容本身發(fā)熱均勻，如圖1所示。

主板 2 包括控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路、橋式跨接電路、開關(guān)電路、大電流電路和主電源電路，采樣電路的控制輸入端與控制電路連接；大電流電路通過橋式跨接電路與控制電路連接；驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與控制電路連接；電源電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路連接；開關(guān)電路的輸入端與驅(qū)動(dòng)的輸出端連接，開關(guān)電路與電機(jī)線連和主電源接連接。

采樣電路包括電壓采樣電路、電流采樣電路、溫度采樣電路、濾波器和放大器；電流采樣電路的輸出端均與濾波器連接；濾波器的輸出端經(jīng)放大器與控制電路連接，電壓采樣電路、和溫度采樣電路的輸出與控制電路連接，控制電路與大電流電路通過橋式跨接電路連接，既有效保證了功率控制部分大電流需求、功率開關(guān)管之間的電流均勻問題，又降低了信號(hào)處理部分的抗干擾以及大電流導(dǎo)致電路板熱漲冷縮對貼片元件的硬力影響、提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

開關(guān)電路采用功率開關(guān)管，功率開關(guān)管由關(guān)斷到導(dǎo)通狀態(tài)和由導(dǎo)通狀態(tài)到關(guān)閉狀態(tài)的時(shí)間短，保證了功率開關(guān)管的發(fā)熱，控制電路輸出相應(yīng) PWM 信號(hào)，PWM 信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷、調(diào)整電機(jī)電流的控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，在整個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中確保功率開關(guān)管的工作電流不超過功率開關(guān)管的安全工作范圍。

采樣電路中通過電流采樣控制電路直接采樣功率開關(guān)管的導(dǎo)通電流壓降，可以實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)補(bǔ)償、即隨溫度高電流自動(dòng)減小保護(hù)了功率開關(guān)管持續(xù)溫度升高燒毀功率開關(guān)管，功率開關(guān)管使用 MOSFET 功率開關(guān)管， MOSFET 功率開關(guān)管的特性是溫度升高后 MOSFET 的內(nèi)阻會(huì)增大，由于控制電流是讀取 MOSFET 上的壓降來確定電流的大小，所以在相同的電流取樣電壓下，溫度升高實(shí)際通過 MOSFET 開關(guān)管的電流是減少的，現(xiàn)有的控制器一般采用康銅絲式電阻采樣，就是檢測康銅絲上面的壓降來完成電流取樣。

電源電路主要包括主電源電路和輔助電源電路，輔助電源電路用于 MOSFET 開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路和控制電路的單片機(jī)供電。

本產(chǎn)品適用于各類以無刷直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)車、電動(dòng)船、機(jī)器人或者工業(yè)控制設(shè)備。

功率開關(guān)管直接表貼在鋁基板上，保證了功率管的發(fā)熱及時(shí)傳導(dǎo)到鋁基板本體上，且容易易實(shí)現(xiàn)機(jī)器貼片安裝，保證安裝的質(zhì)量和速度。鋁基板直接貼在外殼散熱器上，保證了鋁基板的熱量及時(shí)傳導(dǎo)到外殼散熱，而采用雙排鋁基板的結(jié)構(gòu)模式更使鋁基板的熱量能快速均勻傳導(dǎo)到鋁外殼，最終使功率開關(guān)管發(fā)出的熱量快速傳導(dǎo)到散熱外殼上，減低功率開關(guān)管的熱損耗。通過多個(gè)螺絲把鋁基板固定在外殼上保證鋁基板不變形，讓每一個(gè)鋁基板上的功率開關(guān)管上的熱量快速傳導(dǎo)到外殼上。

以上已對本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明并不限于實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可以作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請的范圍內(nèi)。