[发明专利]无刷直流电机驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机的驱动器。

背景技术

无刷直流电机取消了碳刷、换向器等机械装置，利用相位检测元件以及采用微处理器实现电流换相，该电流的换相是由微处理器内的程序来实现，但计算机有时在强干扰的情况下程序会跑飞而导致不可预料的结果产生，所以换相可靠性不高；另外，现有的无刷直流电机驱动器往往采用专用的集成电路，换相和驱动都一并封装在同一集成电路中，其换相为180°的控制方式，通电的初始30°和结束30°所产生的电机转矩很小，导致效率非常低，而且，由于换相和驱动都在同一集成芯片内完成，这样的驱动装置只适合小功率驱动，驱动能力有限，不适应大功率的场合(大功率的解决方案将IGBT开关管、IGBT驱动电路和换相电路一并集成到芯片中，有大的散热装置，这样形成的功率模块价格非常高)。

发明内容

为了解决现有的无刷直流电机驱动器的上述问题，本发明提供一种电流换相由硬件电路完成、换相可靠、效率高、驱动能力强、成本低的无刷直流电机驱动器。

本发明采用以下的技术方案：

无刷直流电机驱动器，包括：用于换相控制的驱动信号分配模块，该驱动信号分配模块将来自无刷直流电机的三路转子位置信号转换成6路驱动信号输出，所述6路驱动信号输入给驱动放大模块以放大信号，所述驱动放大模块用以驱动三相桥模块，三相桥模块的输出端连接无刷直流电机用以驱动无刷直流电机旋转，无刷直流电机的三路转子位置信号还输入到计算机模块中用以检测该无刷直流电机的转速，计算机模块产生的脉宽调制信号输入到驱动信号分配模块中用以控制无刷直流电机的转速，电源模块提供所有模块所需的电源；所述驱动信号分配模块包括三组由硬件电路构成的换相电路，各换相电路的输出端连接可方便调节换相角度的延时电路，延时电路的输出端连接可输出陡峭上升和陡峭下降的方波信号的整形电路，整形电路的输出端连接反相放大电路；每组换相电路和延时电路集成在一芯片上。

进一步，所述无刷直流电机驱动器还包括与驱动信号分配模块相连的相位滤波放大模块，所述相位滤波放大模块将无刷直流电机输出的三路转子位置信号进行滤波、放大以更有效的驱动驱动信号分配模块。

进一步，所述无刷直流电机驱动器还包括与驱动信号分配模块相连的下桥欠驱动电压保护模块，所述下桥欠驱动电压保护模块用于检测所述电源模块提供的低压电源，该低压电源用于三相桥模块中下桥IGBT的栅极与发射极之间的驱动电压，当该低压电源低于设定值时，驱动信号分配模块无对应的下桥驱动信号输出。

进一步，所述无刷直流电机驱动器还包括与驱动信号分配模块相连的上桥欠驱动电压保护模块，所述上桥欠驱动电压保护模块用于检测电源模块提供的三对高压电源(+20_U与US之差、+20_V与VS之差、+20_W与WS之差)，该三对高压电源用于三相桥模块7中上桥IGBT的栅极与发射极之间的驱动电压，当其中的某一高压电源低于设定值时，驱动信号分配模块无对应的上桥驱动信号输出。

进一步，所述无刷直流电机驱动器还包括与驱动信号分配模块相连的过流检测模块，所述过流检测模块用于检测流过无刷直流电机的电流，当该电流超过设定值时，驱动信号分配模块无信号输出。

进一步，所述无刷直流电机驱动器还包括与三相桥模块相连的高压储能模块，所述高压储能模块用于储存无刷直流电机线圈截止时线圈中的能量，限制电路中的电压波动，以降低三相桥模块中IGBT开关管的电压，保护三相桥模块中的IGBT开关管。

进一步，所述的驱动放大模块采用两级晶体管放大电路。

本发明的有益效果是：(1)无刷直流电机三相线圈的换相由硬件电路的逻辑运算来完成，硬件电路抗干扰能力强，具有实时性，能避免计算机有时在强干扰的情况下程序跑飞而产生不可预料的结果，所以换相的可靠性提高；另外驱动信号分配模块中含有电容电阻的延时电路，可以方便的调节换相角度(一般延时20度导通)，提前截止由计算机的软件算法完成(一般提前截止角度亦为20度)，各相线圈的实际导通角度为140度。该软硬件结合的方法可简单可靠的实现电机通电效率的提升。(2)驱动装置没有和换相装置一并封装在集成电路中，而是采用分立元件根据IGBT开关管的实际需要设计驱动装置，实现了高压、大功率无刷直流电机的控制，具体的，通过驱动信号分配模块产生驱动输出信号输入给驱动放大模块，驱动放大模块进一步驱动三相桥模块，这样，驱动能力增强并且成本低。(3)由于高压储能模块中的电容的负极连接的电位高(供电正极)，可采用低压大容量电容，限制电路中的电压波动的效果较一般高压低容量电容的更佳，体积更小，可靠性更高。

附图说明