[实用新型]电机、控制器及其功率驱动模块的过热保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机领域，尤其是涉及一种电机控制器、功率驱动模块的过热保护电路以及具有这种控制器的电机。 

背景技术

无刷直流电机因其具备连续调速的优点，越来越受到人们的青睐，已经广泛应用在各种电器设备中。无刷直流电机具有定子以及可相对于定子旋转的转子，并且设有一个用于控制电机工作的控制器，控制器的结构框图如图1所示。 

控制器具有控制模块11，控制模块11通常是单片机、DSP等能够编程并且对外输出控制信号的器件，其接收外部输入的控制信号。控制模块11根据接收的控制信号生成脉冲调制信号，即PWM信号，并将生成的PWM信号输出至功率驱动模块12。 

功率驱动模块12可以是集成的智能功率模块或者是由分立元件构成的功率模块，不管是智能功率模块还是由分立元件构成的功率模块，均具有多个可控的功率管，如晶闸管或IGBT等，功率管在PWM信号的控制下通断，并向电机M输出驱动信号，驱动电机工作，并由转子带动转子轴旋转，向外输出动力。 

控制器还具有一个位置检测模块13，如光电编码器、磁电编码器等，用于检测转子的转动速度，并将检测的信号传输至控制模块11，控制模块11根据位置检测模块13输出的信号判断电机M的转速，并控制输出的PWM波形。 

由于功率驱动模块12的功率管为大功率器件，因其流经的电流较大，且开关频率较高，工作时发热量较大，长时间工作将引起元件过热而导致元件烧坏的情况，影响电机的安全运行。为了保护电机及控制器的元件，通常在功率驱动模块内设置过热保护电路。 

参见图2，现有的功率驱动模块过热保护电路具有串联连接的电阻R1、R2，电阻R1的一端连接至直流电源VCC，电阻R2的一端接地，且电阻R1或R2中的一个为热敏电阻。例如，电阻R2为负温度系数的热敏电阻，即电阻R2的阻值随温度的升高而减小。电阻R2设置在功率驱动模块12内或者设置在功率驱动模块12近旁，只要能够检测到功率驱动模块12的温度即可。 

过热保护电路还具有一个PNP型三极管Q1，三极管Q1的基极b1连接在电阻R1与电阻R2的连接端上，发射极e1连接至直流电源VCC，集电极c1通过电阻R3连接至电压比较器U1的正向输入端。电容C1与电阻R1并联，而电阻R3与电阻R4串联，用于对集电极c1输出的电压进行分压。 

电压比较器U1的正向输入端接收输入的电压信号，反向输入端连接恒压源E，接收基准电压，输出端向控制模块11输出电平信号。在正向输入端输入的电压高于恒压源E的电压时，电压比较器U1输出高电平信号，在正向输入端输入的电压低于恒压源E的电压时，电压比较器U1输出低电平信号。 

在电机启动初期，功率驱动模块12的温度较低，电阻R2的阻值较大，基极b1与发射极e1之间的压降较小，三极管Q1截止，电压比较器U1的正向输入端输入的电压较低，因此其输出低电平信号。当功率驱动模块12温度过高时，电阻R2的阻值减小，基极b1与发射极e1之间的压降增大至0.7伏以上，三极管Q1导通，电压比较器U1的正向输入端输入的电压较高，其输出高电平信号。控制模块11根据电压比较器U1输出的电平信号判断功率驱动模块12是否过热，若判断过热，则停止向功率驱动模块12输出PWM信号。 

然而，过热保护模块需要设置恒压源E以及电压比较器U1，结构复杂，生产成本较高。此外，电信号需要经过电阻R1、R2的分压以及电阻R3、R4的分压，信号处理过于繁琐，影响信号处理的时间。 

而现有另一种过热保护电路直接从电阻R1、R2之间获取电压信号，但该电压信号为模拟信号，控制模块11接收该模拟信号后，需要将模拟信号转换成数字信号。这样，过热保护电路占用控制模块11一个模数转换模块，并且控制模块11将模拟信号转换成数字信号需要较长的时间，影响控制模块11的信号处理速度，导致过热保护不能及时响应，影响电机的工作。 

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种结构简单且信号处理时间较短的功率驱动模块过热保护电路。 

本实用新型的另一目的是提供一种有效避免功率驱动模块过热的电机控制器。 

本实用新型的再一目的是提供一种有效避免因元件过热而运行不安全的电机。