本實(shí)用新型屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路以及直流無刷電機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

直流無刷電機(jī)由電機(jī)主體和驅(qū)動電路組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。直流無刷電機(jī)以電子換向器取代了機(jī)械換向器，既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點(diǎn)，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、無換向火花、運(yùn)行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。直流無刷電機(jī)的外特性好，能夠在低速下輸出大轉(zhuǎn)矩，使得它可以提供大的起動轉(zhuǎn)矩；它的速度范圍寬，任何速度下都可以全功率運(yùn)行；除此以外，直流無刷電機(jī)的效率高、過載能力強(qiáng)，使得它在拖動系統(tǒng)中有出色的表現(xiàn)并且直流無刷電機(jī)的再生制動效果好，由于它的轉(zhuǎn)子是永磁材料，制動時電機(jī)可以進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)。直流無刷電機(jī)已在軍事、航空、計算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人和電動自行車等多個領(lǐng)域取得日益廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)量巨大。

但是，在現(xiàn)有的直流無刷電機(jī)系統(tǒng)中的驅(qū)動電路中，其電路結(jié)構(gòu)過于簡單，上下MOS管容易出現(xiàn)同時導(dǎo)通的情況，導(dǎo)致過量發(fā)熱，增加損耗，甚至燒毀上下MOS管及相關(guān)的電子元器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路，旨在解決現(xiàn)有的直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路其上下MOS管容易出現(xiàn)同時導(dǎo)通的情況，導(dǎo)致過量發(fā)熱，增加損耗，甚至燒毀上下MOS管及相關(guān)的電子元器件的問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路，直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路包括三個分支電路，每個分支電路包括第一分支電路以及第二分支電路，第一分支電路以及第二分支電路可通過分別連接的上位控制信號輸入端以及下位控制信號輸入端接收直流無刷電機(jī)控制器發(fā)送的上位控制信號以及下位控制信號，并于單相驅(qū)動信號輸出端配合以輸出直流無刷電機(jī)的單相驅(qū)動信號，上位控制信號輸入端以及下位控制信號輸入端之間設(shè)有二極管D1，二極管D1的正極連接上位控制信號輸入端，負(fù)極連接下位控制信號輸入端。

進(jìn)一步的，第一分支電路具體包括MOS管Q1，三極管VT1、三極管VT2、電阻R1、電阻R2、電阻R3以及電阻R4；三極管VT1的B1極通過電阻R1連接上位控制信號輸入端，E1極通過電阻R2接地，C1極連接三極管VT2的B2極；三極管VT2的B2極與E2極之間通過電阻R3連接，C2極通過電阻R4連接MOS管Q1的G1極；MOS管Q1的D1極連接正電勢E1，S1極連接單相驅(qū)動信號輸出端。

進(jìn)一步的，第二分支電路具體包括MOS管Q2、三極管VT3、三極管VT4、電阻R5、電阻R6、電阻R7以及電阻R8；三極管VT3的E3極通過電阻R5連接下位控制信號輸入端，B3極連接正電勢E2，C3極連接三極管VT4的B4極；三極管VT4的E4極連接正電勢E3，C4極通過電阻R7連接MOS管Q2的G2極，E4極還通過電阻R6與正電勢E3連接；MOS管Q2的S2極通過電阻R8接地，D2極連接單相驅(qū)動信號輸出端。

進(jìn)一步的，第一分支電路還包括電容C1，電容C1設(shè)于MOS管Q1的G1極與D1極之間。

進(jìn)一步的，第一分支電路還包括二極管D2、三極管VT5以及電阻R9，二極管D2的正極連接三極管VT2的C2極，負(fù)極連接電阻R4；三極管VT5的B5極連接三極管VT2的C2極，E5極連接MOS管Q1的G1極，C5極通過連接MOS管Q1的D1極，B5極與C5極之間還通過電阻R9連接。

進(jìn)一步的，第一分支電路還包括電容C2，電容C2一端連接MOS管Q1的D1極與正電勢E1之間的節(jié)點(diǎn)，另一端接地。

進(jìn)一步的，第一分支電路還包括電容C3以及二極管D3，電容C3設(shè)于三極管VT2的E2極與MOS管Q1的S1極之間；二極管D3的正極連接正電勢E4，負(fù)極連接三極管VT2的E2極。

進(jìn)一步的，第二分支電路還包括電容C4，電容C4設(shè)于MOS管Q2的G2極與D2極之間。

進(jìn)一步的，第二分支電路還包括三極管VT6，三極管VT6的B6極連接下位控制信號輸入端，C6極連接MOS管Q2的G2極，E6極連接MOS管Q2的S2極。

本實(shí)用新型還提供一種直流無刷電機(jī)系統(tǒng)，直流無刷電機(jī)系統(tǒng)包括上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路，還包括直流無刷電機(jī)控制器以及直流無刷電機(jī)；

直流無刷電機(jī)控制器根據(jù)設(shè)于直流無刷電機(jī)內(nèi)的霍爾傳感器獲取的轉(zhuǎn)子位置信息，向直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路輸出上位控制信號以及下位控制信號；直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路根據(jù)上位控制信號以及下位控制信號，向直流無刷電機(jī)輸出三相驅(qū)動信號以驅(qū)動直流無刷電機(jī)的運(yùn)行。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路以及直流無刷電機(jī)系統(tǒng)，在直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的分支電路上，通過在其上位控制信號輸入端以及下位控制信號輸入端之間設(shè)置了保護(hù)二極管D1，可有效保證第一分支電路以及第二分支電路分別包含的MOS管不會出現(xiàn)同時導(dǎo)通的狀況，避免了MOS管同時導(dǎo)通導(dǎo)致的過量發(fā)熱，增加損耗，甚至燒毀MOS管及相關(guān)的電子元器件的問題，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，且還可減少直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的使用成本，提高直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的輸出功率以及工作穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的直流無刷電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路其分支電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路其分支電路的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，在直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的分支電路上，通過在其上位控制信號輸入端以及下位控制信號輸入端之間設(shè)置了保護(hù)二極管，可有效保證第一分支電路以及第二分支電路分別包含的MOS管不會出現(xiàn)同時導(dǎo)通的狀況。

參照圖1及圖2，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。本實(shí)用新型提供的直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路包括三個分支電路，以分別對應(yīng)直流無刷電機(jī)的三相繞組，每個分支電路包括第一分支電路以及第二分支電路，第一分支電路以及第二分支電路可通過分別連接的上位控制信號輸入端以及下位控制信號輸入端接收直流無刷電機(jī)控制器發(fā)送的上位控制信號以及下位控制信號，并于單相驅(qū)動信號輸出端配合以輸出直流無刷電機(jī)的單相驅(qū)動信號，上位控制信號輸入端以及下位控制信號輸入端之間設(shè)有二極管D1，二極管D1的正極連接上位控制信號輸入端，負(fù)極連接下位控制信號輸入端。

具體的，結(jié)合圖3示出的分支電路的具體結(jié)構(gòu)圖，第一分支電路具體包括MOS管Q1，三極管VT1、三極管VT2、電阻R1、電阻R2、電阻R3以及電阻R4；三極管VT1的B1極通過電阻R1連接上位控制信號輸入端，E1極通過電阻R2接地，C1極連接三極管VT2的B2極；三極管VT2的B2極與E2極之間通過電阻R3連接，C2極通過電阻R4連接MOS管Q1的G1極；MOS管Q1的D1極連接正電勢E1，S1極連接單相驅(qū)動信號輸出端。

第二分支電路具體包括MOS管Q2、三極管VT3、三極管VT4、電阻R5、電阻R6、電阻R7以及電阻R8；三極管VT3的E3極通過電阻R5連接下位控制信號輸入端，B3極連接正電勢E2，C3極連接三極管VT4的B4極；三極管VT4的E4極連接正電勢E3，C4極通過電阻R7連接MOS管Q2的G2極，E4極還通過電阻R6與正電勢E3連接；MOS管Q2的S2極通過電阻R8接地，D2極連接單相驅(qū)動信號輸出端。

其中，MOS管Q1、Q2均為N溝道型，三極管VT1、VT3為NPN型，三極管VT2、VT4為PNP型，正電勢E1可以為如24V、48V、60V等的電路外部接入主電源，正電勢E2可以為如5V的單片機(jī)等器件的內(nèi)部工作電源，正電勢E3、E4可以為如9V、15V、18V等的MOS驅(qū)動電源。

進(jìn)一步的，MOS管Q1、Q2上還設(shè)有寄生二極管，以防止MOS管反向擊穿的情況發(fā)生。

當(dāng)上位控制信號輸入端接收到直流無刷電機(jī)控制器輸出的上位控制信號為高電平時，三極管VT1其U_B1E1大于門坎電壓U_T，三極管VT1即處于導(dǎo)通狀態(tài)，其電壓U_C1隨后將三極管VT2導(dǎo)通，其U_C2經(jīng)二極管D2穩(wěn)壓、鉗位后，將MOS管Q1打開。

相反的，當(dāng)上位控制信號輸入端接收到直流無刷電機(jī)控制器輸出的上位控制信號為低電平時，U_B1E1小于門坎電壓U_T時，三極管VT1即處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管VT2隨之處于截止?fàn)顟B(tài)，后續(xù)的，MOS管Q1即關(guān)斷。

當(dāng)下位控制信號輸入端接收到直流無刷電機(jī)控制器輸出的下位控制信號為低電平時，三極管VT3其U_B3E3大于門坎電壓U_T，三極管VT3即處于導(dǎo)通狀態(tài)，其電壓U_C3隨后將三極管VT4導(dǎo)通，后續(xù)的，三極管VT4其U_C4即將MOS管Q2打開。

對應(yīng)的，當(dāng)下位控制信號輸入端接收到直流無刷電機(jī)控制器輸出的下位控制信號為低電平時，U_B3E3小于門坎電壓U_T時，三極管VT3即處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管VT4隨之處于截止?fàn)顟B(tài)，后續(xù)的，MOS管Q2即關(guān)斷。

從上述說明可知，若上位控制信號為高電平，同時下位控制信號為低電平，MOS管Q1、Q2則同時處于打開狀態(tài)，此時正電勢E1到MOS管Q2的接地端之間會產(chǎn)生較大的電流，容易直接燒毀MOS管Q1、Q2。

而在直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的預(yù)設(shè)工作過程中，上位控制信號以及下位控制信號要么同為高電平或者低電平，要么分別為低電平以及高電平。但在實(shí)際工作過程中，由于直流無刷電機(jī)控制器輸出的第一、下位控制信號的達(dá)到直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的時間，或者直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路相關(guān)電子元器件的工作狀態(tài)切換時間時有時間上的延遲，很難依照理想狀態(tài)完美實(shí)現(xiàn)相關(guān)電子元器件的切換，則會導(dǎo)致上位控制信號為高電平、同時下位控制信號為低電平，即MOS管Q1、Q2同時處于打開狀態(tài)的情況發(fā)生。

此時通過在每個分支電路上的上位控制信號輸入端以及下位控制信號輸入端之間設(shè)置的保護(hù)二極管D1，利用二極管的穩(wěn)壓及鉗位效應(yīng)，二極管兩端的電勢差遠(yuǎn)小于上位控制信號以及下位控制信號分別為高電平以及低電平時的電勢差，即可避免MOS管Q1、Q2同時處于打開狀態(tài)的情況發(fā)生。

通過二極管D1，即保障了直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的穩(wěn)定運(yùn)行，且還具有設(shè)置簡單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

其中，容易理解的是，電阻R1、R4、R5、R7的設(shè)置可起到限流保護(hù)的作用，防止對應(yīng)線路上的電流過大從而導(dǎo)致相關(guān)電子元器件的過熱或者過載引起的損壞，促進(jìn)直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的穩(wěn)定工作。

同時，電阻R2、R3、R6、R8的設(shè)置還能起到維持對應(yīng)三極管的基極電壓處于合理范圍內(nèi)。

作為一個優(yōu)選方案，第一分支電路還包括電容C1，電容C1設(shè)于MOS管Q1的G1極與D1極之間，通過電容C1的過濾，可避免MOS管Q1的G1極尖峰電壓的出現(xiàn)，避免過壓損壞MOS管Q1。

進(jìn)一步的，第一分支電路還包括二極管D2、三極管VT5以及電阻R9，二極管D2的正極連接三極管VT2的C2極，負(fù)極連接電阻R4；三極管VT5的B5極連接三極管VT2的C2極，E5極連接MOS管Q1的G1極，C5極通過連接MOS管Q1的D1極，B5極與C5極之間還通過電阻R9連接。

在MOS管Q1關(guān)斷，即上位控制信號輸入端接收到直流無刷電機(jī)控制器輸出的上位控制信號為低電平時，電容C3在短時間內(nèi)會產(chǎn)生斷電放電效應(yīng)。在本方案中，由于二極管D2在MOS管Q1關(guān)斷時，其兩端會存在一電勢差，繼而使三極管VT5導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)對電容C3的快速放電，即可避免電容C3的設(shè)置還會帶來MOS管Q1在短時間內(nèi)不能實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷的影響，減少不必要的損耗，延長MOS管Q1的使用壽命。

作為另一個的優(yōu)選方案，第一分支電路還包括電容C2，電容C2一端連接MOS管Q1的D1極與正電勢E1之間的節(jié)點(diǎn)，另一端接地。

可以理解，直流無刷電機(jī)為感性負(fù)載，會對電源，即直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路產(chǎn)生一定的干擾，為保證直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的穩(wěn)定工作，

由于MOS管Q1其U_S1在工作過程中不一定為0V，有可能超過MOS管Q1的門坎電壓U_GST，因此作為又一個的優(yōu)選方案，第一分支電路還包括電容C3以及二極管D3，電容C3設(shè)于三極管VT2的E2極與MOS管Q1的S1極之間；二極管D3的正極連接正電勢E4(未圖示)，負(fù)極連接三極管VT2的E2極。

通過電容C3的充放電效應(yīng)以及二極管D3的穩(wěn)壓、鉗位，即可維持MOS管Q1其U_S1的電壓值。

當(dāng)然，上述提及的正電勢E3可直接作為本處提及的正電勢E4使用，進(jìn)一步簡化電路結(jié)構(gòu)，降低對應(yīng)成本。

參照上述電容C1的設(shè)置，作為又一個的優(yōu)選方案，第二分支電路還包括電容C4，電容C4設(shè)于MOS管Q2的G2極與D2極之間，通過電容C4的過濾，可避免MOS管Q2的G2極尖峰電壓的出現(xiàn)，避免過壓損壞MOS管Q2。

同時，參考第一分支電路三極管VT5的方案，在第二分支電路還可包括三極管VT6，三極管VT6的B6極連接下位控制信號輸入端，C6極連接MOS管Q2的G2極，E6極連接MOS管Q2的S2極，可以理解，其對應(yīng)原理在此無需重復(fù)說明。

本實(shí)用新型中還提供了一種直流無刷電機(jī)系統(tǒng)，可參照圖1，直流無刷電機(jī)系統(tǒng)包括上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路，還包括直流無刷電機(jī)控制器以及直流無刷電機(jī)。

可以理解，本實(shí)施例提及的直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路可參照上述實(shí)施例所提供的直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路，為了便于說明，再次不再一一進(jìn)行闡述。

直流無刷電機(jī)控制器根據(jù)設(shè)于直流無刷電機(jī)內(nèi)的霍爾傳感器獲取的轉(zhuǎn)子位置信息，向直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路輸出上位控制信號以及下位控制信號；直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路根據(jù)上位控制信號以及下位控制信號，向直流無刷電機(jī)輸出三相驅(qū)動信號以驅(qū)動直流無刷電機(jī)的運(yùn)行。

在本實(shí)施例中，直流無刷電機(jī)控制器通常為MCU控制芯片，直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路通常設(shè)于電路板上，直流無刷電機(jī)控制器與直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路可一同設(shè)于如電機(jī)驅(qū)動器內(nèi)?；魻栃盘柵c直流無刷電機(jī)在工作狀態(tài)下其轉(zhuǎn)子的位置相對應(yīng)，其隨著霍爾傳感器在直流無刷電機(jī)內(nèi)的不同設(shè)置方式而不同變化，通常為3個或者6個均勻環(huán)形設(shè)置?；魻栃盘枮?組，采用二進(jìn)制方式，依次對應(yīng)著直流無刷電機(jī)正常運(yùn)行所需的6種不同的通電狀態(tài)，即直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的6種通斷狀態(tài)。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路以及直流無刷電機(jī)系統(tǒng)，在直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的分支電路上，通過在其上位控制信號輸入端以及下位控制信號輸入端之間設(shè)置了保護(hù)二極管D1，可有效保證第一分支電路以及第二分支電路分別包含的MOS管不會出現(xiàn)同時導(dǎo)通的狀況，避免了MOS管同時導(dǎo)通導(dǎo)致的過量發(fā)熱，增加損耗，甚至燒毀MOS管及相關(guān)的電子元器件的問題，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，且還可減少直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的使用成本，提高直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路的輸出功率以及工作穩(wěn)定性。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。