[实用新型]一种无刷电机霍尔传感器保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及调速电机领域，特别涉及无刷电机霍尔传感器保护装置。

技术背景

随着无刷电机的广泛使用，其功率不断增大，无刷电机的传感器故障也随无刷电机的功率增大而增高。尤其是工业控制用无刷电机、拖动用无刷电机和车用无刷电机，需要恒转矩特性，这就使得无刷电机的传感器成为不可缺少的部件。不论是直流无刷电机还是交流无刷电机，速度调节都是采用脉冲宽度调节(以下简称PWM)。这就使得电机绕组里的电流出现高频脉动，从而在电机绕组里产生出高频电磁场，尤其是在无刷控制器的功率开关器件开关续流瞬间，电机绕组将出现电流和电压浪涌，使得电机绕组产生瞬间高频强电磁场，进而耦合在传感器的引出线上。传感器引出线上的耦合电压将随着电机电流的增大而增大，并且频谱极宽，不仅损坏霍尔传感器，同时也将干扰控制器的正常运行，造成控制器损坏。

实用新型内容

通过本实用新型可以有效防止无刷电机的传感器损坏，同时降低控制器的损坏率，提高控制器的可靠性。

本实用新型提供一种无刷电机霍尔传感器保护装置，其特征在于所述保护装置由电源退耦电容(C1)、正压钳制二极管(D1)和负压钳制二极管(D2)组成；其中电源退耦电容(C1)连接在霍尔传感器的电源的正端和电源负端；正压钳制二极管(D1)的正极连接在霍尔传感器的输出端(O1)，正压二极管(D1)的负极连接在霍尔传感器的电源正端；负压钳制二极管(D2)的负极连接在霍尔传感器的输出端(O1)，负压钳制二极管(D2)的正极连接在霍尔传感器的电源负端。

附图说明

图1示出现有的无刷电机传感器电路的电路图；

图2为现有的无刷电机传感器输出波形；

图3为本实用新型的保护装置的电路图；

图4为实施本实用新型之后的无刷电机传感器信号输出波形；

图5所示的两相无刷电机的传感器由2个霍尔传感器组成转子的位置检测。

具体实施方式

图1为现有的无刷电机传感器电路，其中HR1为霍尔传感器，比如SS41等。该传感器电路的电路结构简单，安装方便，但故障率高。其中，霍尔传感器的1脚为电源的正，2脚为电源负，3脚为信号输出。

不论是无刷直流电机还是无刷交流电机，在调速时都采用PWM控制。在控制器的功率开关器件开关瞬间，电机绕组将产生瞬间高频强电磁场耦合在传感器的输出引出线上，传感器输出波形如图2所示。传感器引出线上耦合的正负高压干扰信号，将随着电机功率增大而增大，是传感器损坏的根本原因。并且，传感器引出线上耦合的正负高压干扰信号，具有较宽的频谱，将干扰控制器的正常运行，造成控制器损坏。

图2为现有的无刷电机传感器输出波形。可以清楚地看到传感器输出信号上耦合的高压干扰。

图3为本实用新型采用的保护装置的电路图。电路由电源退耦电容C1、正压钳制二极管D1和负压钳制二极管D2组成。

C1为电源退耦电容，连接在霍尔传感器的电源的正端和电源负端，也就是图1所示的1脚和2脚之间。电源退耦电容C1减小电源线过长时霍尔传感器电平翻转在电源上产生的尖脉冲。

二极管D1为正压钳制二极管，二极管D1的正极连接在霍尔传感器的输出端O1，二极管D1的负极连接在霍尔传感器的电源正端。当输出端O1上出现耦合正压时，D1导通，将O1的电压钳制为电源正+Vd，Vd为二极管导通电压，0.4～0.6V，以下相同。

二极管D2为负压钳制二极管，二极管D2的负极连接在霍尔传感器的输出端O1，二极管D2的正极连接在霍尔传感器的电源负端。当输出端O1上出现耦合负压时，D2导通，将O1的电压钳制为电源负-Vd。当霍尔传感器的电源采用5V时，正压钳制在5.4～5.6V，负压钳制在-0.4～-0.6V。D1、D2为高速二极管。

图4为实施本实用新型之后的无刷电机传感器信号输出，与图2相比，输出信号变得干净，干扰大幅度下降。采用本实用新型后的传感器输出波形，有效的保护了霍尔传感器，克服了传感器输出的干扰，提高了控制器的可靠性，降低了无刷电机和无刷控制器的故障率。

图5示出两相传感器保护电路。根据绕组相数的多少，在电机里设置相应数量的霍尔传感器作为传感器，以检测转子的位置。无刷直流电机采用逻辑输出的霍尔传感器作为传感器，无刷交流电机采用线性输出的霍尔传感器作为传感器。