电机控制电路过电流保护制造技术

一种用于控制电机的电机控制电路，该电路包括：微控制器，该微控制器可操作地用来为要被控制的电机的多个绕组提供驱动电流，并且该微控制器具有一中断输入，一旦该中断输入被触发，则该中断输入停止这些绕组的驱动电流；以及阈值处理电路，该阈值处理电路可操作地用来确定表示绕组电流的信号是否超过基准电平，如果超过，则触发该中断输入。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电机控制电路，尤其涉及无刷直流电机的电机控制电路中的过电流保护。
技术介绍
附图的图1是在诸如通风扇(air moving fans)的应用中使用的传统直流无刷电机控制电路的示意性电路图。该电路使用微控制器来控制电机。在图1的电机控制电路中，将电源电压输入上干线(top rail)，例如根据电机的需要该电源电压在直流18到32伏之间或直流36到60伏之间。电机绕组1与一全桥电路相连，该全桥电路包括四个n型FET 2a、2b、2c和2d，上部的两个FET器件2a和2b由一对电荷泵电路(IR2104)3a、3b驱动。这些电荷泵电路各从微控制器IC 4(例如PIC16C712)接收直接输入，并且这些电荷泵电路各与由相应的电容器5a、5b提供的上干线电压相连。包括线性直流-直流转换器的电压调节器6向微控制器IC 4提供5伏的直流电压。但是，需要比由电压调节器提供的电压更高的电压来导通这四个FET中的两个，因此需要用于全桥电路上半部分中的FET的电荷泵电路。全桥电路下半部分中的FET的漏极与电阻器7相连，以提供用于感测由电机绕组1所支取的电流的输出。这两个n型FET 2a和2b可由p型FET替换，但p型FET价格昂贵，不容易获得，且效率要比n型FET低。存在由于过载或过电流而使电机绕组损坏的危险。因此，通过微控制器IC 4定期地轮询(从电阻器7)所支取的电流以确保该电流低于预定的阈值，如果该电流超过了阈值，则微控制器IC 4通过使下部的两个FET2c、2d截止来切断绕组1的电源。设置该电流阈值在微控制器IC 4内，并且通常可以由软件来控制。然而，存在与图1的电路以及电流感测和过电流保护的其它类似形式相关的问题。虽然在感测到过电流时这种电学保护的电机简单地关闭，但是微控制器可能不能足够频繁或者足够迅速地轮询所感测的电流以检测潜在的过电流，因此可能无法在绕组或FET损坏之前切断电机电源。理想地，应该在少于10毫秒的时间内检测到可能的过电流状态并采取措施。因此，微控制器IC 4感测过电流以及防止损坏的反应时间受其处理速度的限制一这种情况是不希望有的。
技术实现思路
本专利技术的目的是设法克服上述困难并提供一种电机控制电路，该电机控制电路不依赖于微控制器IC 4的处理速度或轮询频率。因此，本专利技术的一个方面提供了用于控制电机的电机控制电路，该电路包括微控制器，该微控制器可操作地用来为要被控制的电机的多个绕组提供驱动电流，并且该微控制器具有一中断输入，一旦该中断输入被触发，则该中断输入停止该多个绕组的驱动电流；以及阈值处理电路，该阈值处理电路可操作地用来确定表示绕组电流的信号是否超过基准电平，如果超过，则触发该中断输入，其中，该阈值处理电路包括基准电平设置电路，用于设置可变基准电平；以及比较器电路，用于将表示绕组电流的信号与该可变基准电平进行比较。为方便起见，该可变基准电平是软件控制的。优选地，该基准电平设置电路包括以可变频率和/或传号空号比的脉冲波形为输入的低通滤波器，该低通滤波器的输出包括可变基准电压。优选地，该可变频率和/或传号空号比的脉冲波形是该微控制器的一个输出。为方便起见，该波形的频率是软件控制的。附图说明为了使本专利技术更容易理解，现将参照附图通过示例的方式描述其实施例，其中图1是传统电机控制电路的示意性电路图；图2是设置有固定基准电平的电机控制电路的示意性电路图；图3是实施本专利技术的电机控制电路的示意性电路图。具体实施例方式图2显示了一种电机控制电路，相同的元器件与图1中所使用的标号一致。在图1所示的电机控制电路中，通过电阻器7感测通过电机绕组的电流，并且将其输入一软件控制的阈值检测器，该阈值检测器位于微控制器IC 4内部。相反，在图2所示的电机控制电路中，省却了该设置，并将所感测的电流输入运算放大器或其他形式的比较器8。将所感测的电流输入比较器8的第一输入9，而该比较器的第二输入10通过形成分压器电路的两个电阻器11、12的连接点输入。电阻器11、12串联在线性直流-直流转换器(电压调节器)6的输出和下干线(bottom rail)之间。该分压器设定了表示阈值电流的基准电压，在过电流的情况下，通过电流感测电阻器7的感测电流不能超过该阈值电流。重要的是，将比较器8的输出输入到微控制器IC 4上的中断输入13。比较器8和分压器构成阈值处理电路，该阈值处理电路可操作地用来确定表示绕组电流(也就是所感测的电流)的信号是否超过基准电平。当超过由通过分压器设定的基准电压确定的阈值电流时，触发中断输入，并且微控制器IC 4立即切断绕组1的电源。该设置提供了实时的电流限制或保护，而传统技术的反应时间受内部阈值检测器的响应时间和微控制器IC 4的处理速度的限制。应该理解，该设置从微控制器IC 4中除去了阈值处理功能，从而不需要内部阈值检测器。因此，概括地说，该电机控制电路包括微控制器IC，该微控制器IC可操作地用来为要被控制的电机的多个绕组提供驱动电流，并且该微控制器IC具有一中断输入，一旦该中断输入被触发，则该中断输入停止该多个绕组的驱动电流；以及阈值处理电路，该阈值处理电路可操作地用来确定表示绕组电流的信号是否超过基准电平，如果超过，则触发该中断输入。虽然从微控制器IC 4中有效地去除了阈值处理功能，以提供得到很大提高的过电流响应时间(2-3毫秒的量级，而不是传统设置的50-100毫秒)，但是图2所示的电机控制电路不能改变阈值。在本专利技术的一个实施例中，除了上述实施例中所允许的更快的过电流反应时间外，还提供了阈值变化。现参照图3，比较器8的第一输入9仍然是来自电阻器7的用于电流的电压。该比较器的第二输入10与包括电阻器14和电容器15的低通滤波器相连。该低通滤波器的输入是来自微控制器IC 4的由软件控制的脉冲输出16-由该微控制器产生的数字信号。该脉冲波形的频率和/或传号空号比可以通过软件来改变。因此，该低通滤波器的输出包括一电压，该电压的辐值通过由微控制器IC 4产生并软件控制的脉冲波形的频率和/或传号空号比来控制。这被用于设置一软件控制的可变基准电压，可以将用于感测电流的电压与该可变基准电压进行比较。如同图2所示的实施例一样，将该比较器的输出输入到微控制器IC4上的中断输入13以获得改善过电流响应时间的益处。在本说明书中，“包括(comprise)”意思是“包括(include)或由…组成(consists of)”，而“包括(comprising)”意思是“包括(including)或由…组成(consisting of)”。可以理解，在以上描述、或者以下权利要求、或者附图中所公开的多个特征可以分别地或者以这些特征的任意组合的方式用于以其多种形式实现本专利技术，其中，该多个特征是以它们特定的形式表述的，或者是根据用于执行所公开的功能、或方法、或过程的装置来表述的，其中所公开的功能、或方法、或过程用于获得所公开的结果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制电机的电机控制电路，该电路包括：微控制器，该微控制器可操作地用来为要被控制的电机的多个绕组提供驱动电流，并且该微控制器具有一中断输入，一旦该中断输入被触发，则该中断输入停止所述多个绕组的所述驱动电流；以及阈值处理电路，该阈值处理电路可操作地用于确定表示绕组电流的信号是否超过基准电平，如果超过，则触发所述中断输入，其中所述阈值处理电路包括：基准电平设置电路，用于设置可变基准电平；以及比较器电路，用于将表示所述绕组电流的所述信号与所述可变基准电平进行比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2001-10-5 0123988.81.一种用于控制电机的电机控制电路，该电路包括微控制器，该微控制器可操作地用来为要被控制的电机的多个绕组提供驱动电流，并且该微控制器具有一中断输入，一旦该中断输入被触发，则该中断输入停止所述多个绕组的所述驱动电流；以及阈值处理电路，该阈值处理电路可操作地用于确定表示绕组电流的信号是否超过基准电平，如果超过，则触发所述中断输入，其中所述阈值处理电路包括基准电平设置电路，用于设置可变基准电平；以及比较器电路，用于将表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：奈杰尔大卫斯特克，亨利瑞迪欧茨，
申请(专利权)人：美蓓亚株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]